06电接触理论02

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,1,电接触理论,请分析电接触的,R,j,- U,j,静特性。,5,.,4,-,理论,（一）导电斑点附近的发热与散热,当电流通过两导体接触处时，由于存在接触电阻，使得接触处的温度高于附近导体的温度。,在导电斑点内，电流线发生收缩，从而使得该处的电流密度增大。,导电斑点处的电流线越收缩，其电流密度越大，功率损耗也越大。,接触内表面中空气隙很小，很难与外界形成对流散热，且空气的导热率很小，辐射散热以因接触处在正常工作时温度不是很高，可以忽略。故电流收缩区所产生的大量热量只能通过两接触元件导体身本身传导，最后散失到周围的介质中去。,导电斑点处发热：,电流密度高，传热面积小，发热最强，散热最差 温度最高。,导电斑点处主要散热方式：,热传导。,2,5,.,4,-,理论,-,理论用于求解已知电流下，导电斑点上的温度以及整个收缩区中的温度分布,。,（二）导电斑点上的温度计算,导电斑点附近的发热与散热物理模型：,（,1,）导电斑点形状为半径为,a,的圆形，其上的电位为零,(,=0,),，,温度最高,(,=,m,),；,（,2,）两接触元件的材料相同，且材质均匀,；,（,3,）各导电斑点之间的热流温度场互不干扰,，,两收缩区空间中两导电元件之间不发生热量的传递 ；,（,4,）在相同的边界条件下，两接触元件收缩区中热流温度场与电流电位场完全重合，且接触面两侧的场对称分布。,（,5,）收缩区外,=U/2,（接触电压降）,=,0,（,收缩区外导体,温,度,）。,3,5,.,4,-,理论,4,5,.,4,-,理论,取离开斑点,a,任意远处，且无限靠近的两等温面所形成的半椭圆球壳，壳内表面的电位为,，温度为,；壳外表面的电们为,+,d,温度为,+,d,。,(1),单位时间内，半椭球壳本身的发热量为,式中：,d,半椭球壳的电压降；,d,R,半椭球壳的电阻。,(2),在半椭球壳,内,表,面,边界上，单位时间内传入壳内的热量为：,材料的热导率；,A,半椭球壳内表面的面积；,半椭球壳内表面沿法线方向的温度梯度。,5,5,.,4,-,理论,(3),在半椭球壳外表面边界上，单位时间内由壳内传出的热量为,A,半椭球壳外表面的面积；,半椭球壳外表面沿法线方向的温度梯度。,在稳定状态下，达得热平,衡,展开各项，忽略高阶无限小项并积分，积分区间,(0,),、,(,m ,),，得：,6,5,.,4,-,理论,令,则,将发热,考虑至收缩区外时：,或,7,5,.,4,-,理论,根据,理论物理学中,Wiede,Mann,Franz,定律,：,理论上，任何纯金属材料的热导率,和电阻率,的乘积与温度,T,（,T,为绝对温度，单位为,K,）成线性关系：,式中，,L,Lorenz,系数。,L,与金属材料的种类和温度都无关，其理论值为,2.4x10,-8,(,V/K,),2,。,8,5,.,4,-,理论,若,T,m,T,0,（例如斑点,a,的温度达到了材料的熔点），则,T,0,可以忽略。由此，可求得导电斑点,a,上的温度与接触电压之间的关系,:,（,三）收缩区的温度分布,收缩区内,:,斑点至收缩区外,:,9,5,.,4,-,理论,得,忽略,0,:,电接触元件一边的收缩电阻,:,斑点,a,到电位为,处之间的收缩电阻,:,10,5,.,4,-,理论,（四）电接触的,R,j,- U,j,静特性,11,b:,软化点,d:,溶化点,5.5,接触导体稳定温升的分布,一、接触导体稳定温升的分布,两相同材料，同截面，均匀材质的圆柱形导体的电接触,。,物理模型：,(1),接触点附近（收缩区）导体外表面不散热；,(2),通过收缩区,内,的导体外表面散热,较小，忽略不计；,(3),收缩区外，电流线和热流线与导体平行；,(4),导体任一横截面上电位和温度相等,(,一,维场,),；,(5),接触,元件,对称。,12,5.5,接触导体稳定温升的分布,取接触表面为坐标原点，,x,轴一导体轴线平行，在距原点,x,处取一无限小长度导体 ，稳定温升：,式中,:,0,x,=0,处的导体温升（收缩区内）。,13,5.5,接触导体稳定温升的分布,0,的计算：,假设接触电阻损耗功率,IU,j,，且该损耗能向两接触元件各传走一半，忽略收缩区导体侧表面的散热，则热平衡时。,14,5.5,接触导体稳定温升的分布,二、接触点最高温升,根据叠加原理，接触内表面导电斑点的最高温升为斑点温升与收缩区边界温升之和。,15,6,.5,接触导体稳定温升的分布,16,