影响接触电阻的因素

接触电阻Ｒｊ由两部分组成，即收缩电阻Ｒｓ和表面膜电阻Ｒｂ。

收缩电阻是电流在流经电接触区域时，从原来截面较大的导体突然转入截面很小的接触点，电流发生剧烈收缩现象，此现象所呈现的附加电阻称为收缩电阻。

表面膜电阻为在电接触的接触面上，由于污染而覆盖着一层导电性很差的物质，这就是接触电阻的另一部分——膜电阻。

很多现场勘查人员对插片、插座烧毁的痕迹习惯归结为接触不良、接触电阻过大所致，其实导致接触电阻增大有很多原因。

1．接触形式

目前用于工业上的接触形式很多，总的说可分为三类，即点接触、线接触和面接触。接触形式对收缩电阻Rs的影响，主要表现在接触点的数目上，一般的说，面接触的n最大（n为接触点数）而收缩电阻Rs最小；点接触则n最小，收缩电阻Rs最大；线接触则介于两者之间。

接触形式对膜电阻Rb的影响，主要是看每一个接触点上所承受的压力F1，若触头上外加压力为F，则每点上的压力为：

一般的说，点接触形式F1最大，这就容易把表面膜破坏，所以使Rb有可能减到最小；反之面接触的F1就最小，故对Rb破坏力最小，Rb值就有可能最大。

然而，初看上去，似乎面接触n最大，所以接触电阻就应该最小。其实不然，在接触压力最小时，面接触的接触电阻并不比点或线接触的接触电阻小。

固定接触的连接，一般采用螺栓、螺纹或铆钉等压紧，压力很大，故常采用面接触，使Rj减小。可分接触的连接一般用弹簧压紧，压力较小，并考虑到装配检修方便和工作可靠，多采用点接触或线接触的接触形式。现代的高压断路器和低压自动开关中，可分触头的滑动、滚动的接触连接，一般采用多个线接触或点接触并联使用，使接触电阻减小，工作可靠，而且制造、检修也比较方便。

   2．材料性质

构成电接触的金属材料的性质，直接影响接触电阻Ｒｊ的大小，比如：电阻率ρ、材料的布氏硬度ＨＢ、材料的化学性质、材料的金属化合物的机械强度等。下面介绍几种常用的导体材料性质。

   (1)银

其电阻率和布氏硬度都较小，在低温下不易氧化，高温下银的氧化物又很容易还原成金属银；其氧化物电阻率也较低，可见银的氧化膜对基础电阻的影响不是主要的问题。虽然银的硫化物有较高的电阻率，但在300℃时也就开始分解了。可见，使用银作为接触材料，尤其是触头是理想的。

它的主要优点主要有接触电阻低且稳定、允许温度高。但其缺点是：熔点低、硬度小。适用于做继电器和小容量接触器的触头材料。因为银的价格昂贵，故常采用铜镀银或镶银的方法来实现。

   (2)铜和黄铜

铜有良好的导电和导热性能，仅次于银，其强度和硬度都比银高，熔点也高于银，价格却低于银，易于加工。其缺点是在高温下，在大气或在变压器油中也能氧化生成Cu2O，导电性很差，其氧化膜厚度随着时间和温度的增加而不断地增加，接触电阻将成倍地增加，有时甚至使闭合电路出现断路现象。因此，铜不适于做非频繁操作电器的触头材料，对于频繁操作的接触器，电流大于150A时，氧化膜在电弧的高温作用下分解可采用铜触头。从减少接触电阻的角度看，铜是仅次于银的材料，为减小铜触头的接触电阻可在铜上镀银或镶银，也可以镀锡。锡的优点是布氏硬度值小，氧化膜的机械强度很低，因此铜件上镀锡后可以减少接触电阻。

   (3)铝

铝在导电和导热性能上，在纯金属中仅次于银、铜和金，质轻且具有一定的机械强度，价格便宜。其最大缺点是化学性质活泼，在空气中的室温条件下就很容易生成坚硬的厚氧化膜( Al2O3)，导电性差，也不易被破坏；也就是说在空气中腐蚀速度快；铝不能用做触头材料，一般只用于固定接触，并且为了防止电化学腐蚀常采用表面覆盖银、铜、锡等金属的方法以减小接触电阻。

3．接触压力

接触压力Ｆ对收缩电阻Ｒｓ值和表面膜电阻Ｒｂ值的影响最大，Ｆ的增加使接触点的有效接触面积增大，即接触点数ｎ增加，从而使Ｒｓ减小。当加大Ｆ超过一定值时，可使触头表面的气体分子层吸附膜减少到２～３个；当超过材料的屈服压强时，产生塑性变形，表面膜被压碎出现裂缝，从而增加了接触面积，这就使收缩电阻Ｒｓ因表面膜电阻Ｒｂ的减小而下降，Ｒｓ和Ｒｂ同时减小，从而使接触电阻大大下降。相反，当接触不到位、接触触头失去了弹性变形等原因使接触压力Ｆ下降时，接触面积减小，收缩电阻Ｒｓ增大，表面膜电阻Ｒｂ受Ｆ的破坏作用减弱或不受其影响，从而使表面膜电阻Ｒｂ增大。同时因Ｒｂ增大，使接触面积减小，从而使Ｒｊ增大，二者的综合作用使接触电阻整体上升。

4．接触表面的光洁度

接触表面的光洁度对接触电阻有一定的影响，这主要表现在接触点数ｎ的不同。接触表面可以是粗加工、精加工，甚至是采用机械或电化学抛光。不同的加工形式直接影响接触点数ｎ的多少，并最终影响接触电阻的大小。

  5．触头密封结构

触头密封结构主要用于可靠性要求高的电器，如继电器、高压断路器等。对高压断路器而言主要是其可靠性，防止触头污染，采取触头单独密封的结构，并在密封室内充以惰性气体或抽真空等办法，这样可以减少甚至避免腐蚀，使接触电阻低而且稳定，减少触头由其他原因引起的故障。真空断路器的触头就是密封在真空绝缘的外壳内，主要优点是防火、防爆且触头防污染。

   6．接触电阻在长期工作中的稳定性

这里主要是电接触中的腐蚀问题。腐蚀有各种方式，前述的无机膜的生成即是腐蚀的一种。腐蚀有两种：一种是化学腐蚀，另一种是电化学腐蚀。

     （１）化学腐蚀。电接触的长期允许温度一般都很低，虽然接触面的金属不与周围介质接触，但周围介质中的氧会从接触点周围逐渐侵入，并与金属起化学作用，形成金属氧化物，从而使实际接触面积减小，使Ｒｊ增加，接触点温度上升。温度越高，氧分子的活动力越强，可以更深地侵入到金属内部，这种腐蚀作用变得更为严重；

 （２）电化学腐蚀。不同的金属构成电接触时，能够发生这种腐蚀。它使负极金属溶解到电解液中，造成负电极金属的腐蚀。

铜跟铝表面容易氧化,导电膏其中一作用就是与氧隔绝而降低接触电阻提高导电率.   

7．温度

当接触点温度升高时，金属的电阻率就会有所增大，但材料的硬度有所降低，从而使接触点的有效面积增大。前者使Ｒｓ增大，后者使Ｒｓ减小，结果是两者互为补偿，故接触电阻变化甚微。但是，发热使接触面上生成氧化层薄膜，增加了接触电阻，这种接触电阻可成百成千倍地增大。其氧化速度与触头表面温度有关，当发热温度超过某一临界温度时，这个过程就会加速进行，这就限制了接触面的极限允许温度。否则，则将使接触电阻剧增，会引   起恶性循环。另外，当发热温度超过一定值时，弹簧接触部分的弹性元件会被退火，使压力降低，也会使接触电阻增加，恶性循环加剧，最后会导致连接状态遭到破坏。