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摘 要：应用电接触理论对常见电接触设备接触系统存在的问题进行了分析，研究了该类设备的失效模式、失效机理，并提出了具体解决措施。
关键词：电接触 接触电阻
引言
电接触设备诸如微动开关、继电器、接触器等最常见的故障发生在接触系统，其典型的失效模式有两种：一是两个触点之间接触不良或不通电；二是两个触点之间粘结断不开，导致设备功能性失效，直接影响被控对象任务的完成。在实际使用中，曾发生因微动开关、继电器失效造成武器系统失灵；也有过因接触器辅助触点积碳，接触电阻过大，导致设备不工作，造成飞机直流电源不供电的飞行事故征候。为此，有必要对接触系统的工作机理和出现的问题进行分析，并研究提出应采取的措施。
1 接触系统的工作机理
电接触是由两个部件接触而产生的具有载流能力的一种状态，触点就是用来引起或消除电接触的部件，一对或一对以上触点构成接触系统。
1.1 触点有效接触面的形成
触点在闭合状态下，按其形状的不同，获得的所谓视在接触面积也就不同。常见的如点接触、线接触和面接触的视在接触面积分别为圆形、线形及矩形，如图1所示。
实际上，理想光滑的表面是不存在的，故只在两个接触点的一部分视在接触面积中真正接触。如图2触头接触情形示意图所示，在接触压力作用下，最初只有少数突起的微小尖峰的接触向广度和深度发展，在接触压力的不断作用下，有更多的尖峰发生接触。随着压力的增大，参与接触的单个接触面积也就增大。然而，它的平均数由于受到材料强度的制约，几乎是常数。凹凸不平的粗糙表面是不会全部填平补齐的，接触主要是发生在大量的孤立点上，成群的孤立点被称为点群。
在触点发生塑料变形时，厚的表面膜就被撕裂开有部分挤入相邻的凹坑内。于是，在真实接触面上就出现两个区域：一个是金属接触区域，另一個是被不同厚度的表面膜覆盖的区域。有效接触面积就是真实接触面积中通过电流的那部分面积。这部分由于导电截面积收缩而增加的电阻，称为收缩电阻，用R缩表示（见图2）。
1.2 触点接触面上的接触电阻
在触点能载流的接触而上，由于电流线的收缩和聚集而产生部分接触电阻，而触点表面膜又引起另一部分接触电阻，表面膜不仅使有效微接触面的大小与数量减小，而且还使触点对内部的电流线大为收缩，从而升高接触电阻。
覆盖触点接触表面的绝缘表面膜通过电击穿而导电，其接触电阻就会很快降低：载流微小接触面周围的薄膜受到电和热作用，引起接触电阻降低；由严重氧化或其它污染形成的触点表面绝缘薄膜，一般不易被击穿，从而使接触电阻增人。由于表面膜而增加的电阻，称为膜电阻，用R膜表示。
触头间总的接触电阻R应是：R=R缩+R膜。
影响接触电阻的因素较多，主要有：接触压力、接触形式、触头材料和表面状况等。如图3所示接触，电阻同接触压力的关系。
2 触点的闭合过程
触点闭合使之接触，需要外压力以达到一定的接触力，同时由于触点的碰撞产生反弹力开，而在连续外压力的作用下，再次闭合。经过这样多次的弹跳过程，弹跳的能量逐步减弱的闭合达到稳定。
3 触点的断开过程
触点断开时，触点对之间间隙产生电场，介质在电场作用下极化，所以触点对之间接触面尽管相互分离也并不是说就完全没有电流。在瞬时，呈现出感性特性，触点对之间有强电场而产生电弧，其局部的温度迅速升高。随着触点对之间的间隙增大，这一现象减弱，最后达到完全断开的稳定状态。这一过程中还会产生触点金属转移现象。
触点开始打开时，由于接触力的减小而使真实接触面接触面积的截面变小，然后使其数量减小，有效接触面积也随之变小。在最后瞬间，触点的机械接触面由一个或者极小的金属桥维持着，直至最后被断开。触点带电打开时，使接触面积的电流密度增大。最后的这些金属桥是在发热状况还是在固态断开的、是由于金属桥发生熔化还是由爆炸式蒸发而断开的，取决于分断电流的大小和最后金属桥的有效接触面积，以及这些金属桥中的电流密度。
4 接触系统故障原因分析
4.1 触点对之间不导通故障的原因
由接触系统的工作机理可知，接触的触点对之间不导通，可能是接触电阻过大产生绝缘所致，而接触电阻在此主要是由表面膜形成，这些表面膜轻者使接触电阻增大，接触不良，严重的则不导通。另外，在接触系统工作过程中，由于产生电弧燃烧表面膜的成分和介质的成分，在触点接触表面形成积碳，使得触点接触电阻增大，接触不良，严重的造成失效。
4.2 触点对之间断不开故障的原因
这一故障实际上就是两种触点熔焊在一起不能正常断开，在短时间随着电流增大，有效接触温度增高，当温度达到一定程度，触点熔焊的主要因素有：触电材质包括导电性能和熔点；触点触面也即触点接触面质量；在实际使用中大电流或短路电流。
5 使用中的注意事项
5.1 选用合适的设备
电接触设备一般是对应不同的使用条件和场合来设计的，其主要性能参数应符合实际使用要求，对安装部位周围环境差异受污染的应选密封设备。
5.2 避免过负载使用
设备在超过其额定的正常负载下使用是短路电流将直接烧坏设备。易加速失效，缩短使用寿命，所以应避免过负载使用，特别是短路电流将直接烧坏设备。
5.3 避免受到污染
首先应避免进水、进油、进灰，其次应避免焊药或油膏流淌到设备内，再有应避免周围存在易挥发的有害气体。
5.4 触点的清洁要到位
应在洁净环境中进行修理，以减轻环境对触点的污染。选用的清洁剂要正确、纯度高。在对微动开关和继电器的清洁中，均发生过使用的清结剂纯度不够高而使其接触电阻明显增大的情况，一般使用纯度99.9%（分析纯）的为好。
5.5 按设备技术要求维护
一般该类设备不需要专门维护则应按要求进行维护。更不需要打开维护，使用到年限或寿命后及时更换，若有专门要求则应按要求进行维护。
作者简介：宋宗权（1980-），男，空军第一航空学院，讲师，主要从事电气控制的研究。
关键词：电接触 接触电阻
引言
电接触设备诸如微动开关、继电器、接触器等最常见的故障发生在接触系统，其典型的失效模式有两种：一是两个触点之间接触不良或不通电；二是两个触点之间粘结断不开，导致设备功能性失效，直接影响被控对象任务的完成。在实际使用中，曾发生因微动开关、继电器失效造成武器系统失灵；也有过因接触器辅助触点积碳，接触电阻过大，导致设备不工作，造成飞机直流电源不供电的飞行事故征候。为此，有必要对接触系统的工作机理和出现的问题进行分析，并研究提出应采取的措施。
1 接触系统的工作机理
电接触是由两个部件接触而产生的具有载流能力的一种状态，触点就是用来引起或消除电接触的部件，一对或一对以上触点构成接触系统。
1.1 触点有效接触面的形成
触点在闭合状态下，按其形状的不同，获得的所谓视在接触面积也就不同。常见的如点接触、线接触和面接触的视在接触面积分别为圆形、线形及矩形，如图1所示。
实际上，理想光滑的表面是不存在的，故只在两个接触点的一部分视在接触面积中真正接触。如图2触头接触情形示意图所示，在接触压力作用下，最初只有少数突起的微小尖峰的接触向广度和深度发展，在接触压力的不断作用下，有更多的尖峰发生接触。随着压力的增大，参与接触的单个接触面积也就增大。然而，它的平均数由于受到材料强度的制约，几乎是常数。凹凸不平的粗糙表面是不会全部填平补齐的，接触主要是发生在大量的孤立点上，成群的孤立点被称为点群。
在触点发生塑料变形时，厚的表面膜就被撕裂开有部分挤入相邻的凹坑内。于是，在真实接触面上就出现两个区域：一个是金属接触区域，另一個是被不同厚度的表面膜覆盖的区域。有效接触面积就是真实接触面积中通过电流的那部分面积。这部分由于导电截面积收缩而增加的电阻，称为收缩电阻，用R缩表示（见图2）。
1.2 触点接触面上的接触电阻
在触点能载流的接触而上，由于电流线的收缩和聚集而产生部分接触电阻，而触点表面膜又引起另一部分接触电阻，表面膜不仅使有效微接触面的大小与数量减小，而且还使触点对内部的电流线大为收缩，从而升高接触电阻。
覆盖触点接触表面的绝缘表面膜通过电击穿而导电，其接触电阻就会很快降低：载流微小接触面周围的薄膜受到电和热作用，引起接触电阻降低；由严重氧化或其它污染形成的触点表面绝缘薄膜，一般不易被击穿，从而使接触电阻增人。由于表面膜而增加的电阻，称为膜电阻，用R膜表示。
触头间总的接触电阻R应是：R=R缩+R膜。
影响接触电阻的因素较多，主要有：接触压力、接触形式、触头材料和表面状况等。如图3所示接触，电阻同接触压力的关系。
2 触点的闭合过程
触点闭合使之接触，需要外压力以达到一定的接触力，同时由于触点的碰撞产生反弹力开，而在连续外压力的作用下，再次闭合。经过这样多次的弹跳过程，弹跳的能量逐步减弱的闭合达到稳定。
3 触点的断开过程
触点断开时，触点对之间间隙产生电场，介质在电场作用下极化，所以触点对之间接触面尽管相互分离也并不是说就完全没有电流。在瞬时，呈现出感性特性，触点对之间有强电场而产生电弧，其局部的温度迅速升高。随着触点对之间的间隙增大，这一现象减弱，最后达到完全断开的稳定状态。这一过程中还会产生触点金属转移现象。
触点开始打开时，由于接触力的减小而使真实接触面接触面积的截面变小，然后使其数量减小，有效接触面积也随之变小。在最后瞬间，触点的机械接触面由一个或者极小的金属桥维持着，直至最后被断开。触点带电打开时，使接触面积的电流密度增大。最后的这些金属桥是在发热状况还是在固态断开的、是由于金属桥发生熔化还是由爆炸式蒸发而断开的，取决于分断电流的大小和最后金属桥的有效接触面积，以及这些金属桥中的电流密度。
4 接触系统故障原因分析
4.1 触点对之间不导通故障的原因
由接触系统的工作机理可知，接触的触点对之间不导通，可能是接触电阻过大产生绝缘所致，而接触电阻在此主要是由表面膜形成，这些表面膜轻者使接触电阻增大，接触不良，严重的则不导通。另外，在接触系统工作过程中，由于产生电弧燃烧表面膜的成分和介质的成分，在触点接触表面形成积碳，使得触点接触电阻增大，接触不良，严重的造成失效。
4.2 触点对之间断不开故障的原因
这一故障实际上就是两种触点熔焊在一起不能正常断开，在短时间随着电流增大，有效接触温度增高，当温度达到一定程度，触点熔焊的主要因素有：触电材质包括导电性能和熔点；触点触面也即触点接触面质量；在实际使用中大电流或短路电流。
5 使用中的注意事项
5.1 选用合适的设备
电接触设备一般是对应不同的使用条件和场合来设计的，其主要性能参数应符合实际使用要求，对安装部位周围环境差异受污染的应选密封设备。
5.2 避免过负载使用
设备在超过其额定的正常负载下使用是短路电流将直接烧坏设备。易加速失效，缩短使用寿命，所以应避免过负载使用，特别是短路电流将直接烧坏设备。
5.3 避免受到污染
首先应避免进水、进油、进灰，其次应避免焊药或油膏流淌到设备内，再有应避免周围存在易挥发的有害气体。
5.4 触点的清洁要到位
应在洁净环境中进行修理，以减轻环境对触点的污染。选用的清洁剂要正确、纯度高。在对微动开关和继电器的清洁中，均发生过使用的清结剂纯度不够高而使其接触电阻明显增大的情况，一般使用纯度99.9%（分析纯）的为好。
5.5 按设备技术要求维护
一般该类设备不需要专门维护则应按要求进行维护。更不需要打开维护，使用到年限或寿命后及时更换，若有专门要求则应按要求进行维护。
作者简介：宋宗权（1980-），男，空军第一航空学院，讲师，主要从事电气控制的研究。