电触头分离熔焊现象研究

发布时间：2019-03-21 17:37

【摘要】：分离熔焊是近年来国内外专家发现的一种有悖于传统主流结论的现象,即动熔焊发生于触头分离过程而非闭合过程。研究分离熔焊的发生机理有助于提出减少或避免熔焊发生的各项预防措施,从而提高各开关电器的抗熔焊性能及其寿命,提高各开关电器的安全性和稳定性。对研究分离熔焊现象具有十分重要的现实意义。目前,对电触头分离熔焊的研究还处于初级阶段,仍存在许多不足。其一是分离熔焊试验条件比较局限和简单,例如试验电压、接触压力等试验条件较为单一;其二是目前的分离熔焊试验在测量参数选择上进行了简化,没有同时检测触头位移、受力、电压、电流、电极材料转移等多状态实时特征。由于这些不足,导致不能确定目前所得分离熔焊的结论是否具有普适性、是否在更广泛的条件下成立,需要扩大试验条件以便讨论。同时对熔焊时刻判断的精准性仍需斟酌,需要进行更多试验参数的测量与分析。针对这两方面的不足,本文搭建了一套分离熔焊试验系统。利用该分离熔焊试验系统可进行熔焊试验,且试验参数可调,包括电气参数(电压1V-270V、电流1A-100A)及机械参数(接触压力1N-100N,触头开距0.5-3mm)等。该系统配备了采集卡、分压器、力传感器及两台位移传感器,可在试验中对各机电参数进行实时测量,通过再现试验波形分析,可对熔焊熔焊现象进行透彻的研究。同时,该装置以工业CCD相机等光学仪器为基础,能实现在熔焊试验过程中触头表面形貌的实时拍摄。并利用数据压缩卡及相应的处理程序,实现对拍摄数据的实时压缩与存储。拍摄完成后,利用自编程序对照片开展轮廓提取及相应的数据计算,可得到触头表面的凸尖高度的发展情况,并获得触头间最小距离的变化规律。利用该套分离熔焊试验系统,本文使用三种不同材料触头(AgSnO2,AgNi和AgCdO)进行电寿命试验(熔焊试验),包括电源电压、回路电流、线圈回路电流、最大接触力等试验条件各不相同。实时测量了断开及闭合电路过程中各机电参数,同时还对熔焊试验过程触头表面形貌进行了实时拍摄。通过虚拟仪器技术,本文获得了触头断开过程的分离熔焊过程机电参数波形;通过图像处理,获得触头表面轮廓并得到触头表面形貌信息。经过数据分析,本文得到了以下结论:(1)熔焊可发生在触头断开过程,闭合熔焊发生的概率远远大于分离熔焊发生的概率;(2)触头断开过程分离熔焊的发生总是伴随着一个短暂的脉冲电压,本文发现该脉冲并不是由普遍认为的触头弹跳造成的,根据分离熔焊时刻各机电参数波形的具体分析,本文认为该弹跳是由触头间材料转移形成的金属液桥冷却凝固造成;(3)根据本文试验结果分析,本文提出触头断开过程的分离熔焊发生机理是,触头断开过程的燃弧造成强烈的材料转移,在触头间形成金属液桥,液桥冷却凝固造成熔焊;(4)随着操作次数的增加,触头表面最大凸尖高度及触头间最短距离不呈现单调变化。触头表面最大凸尖高度先波动增加至某一最大值后,再波动减小至稳定值,该稳定值大于初始值;触头间最短距离先波动减小至某一最小值后,再波动增大至稳定值,该稳定值小于初始值。以上试验结果为分离熔焊过程的研究提供了帮助,对理解分离熔焊的发生机理有重大的意义。
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【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM503.5

【参考文献】