直流接触器特性研究

　　hbzhan内容导读：直流接触器是铁路机车与车辆供电系统中广泛应用的电器元件，其可靠性及寿命直接影响整个系统的可靠性和安全性。直流接触器在接通或分断大功率负载时，会出现触点的抖动、振动、电弧、烧蚀等现象，造成触点接触电阻异常、触点粘接等故障，导致开关动态特性差、电寿命短等缺陷。
　　
　　一、接触器吸反力特性方面的研究
　　
　　1、接触器额定容量大，转换能力强，这要求接触器触点具有较大的开距和超程，较快的开断速度，较小的接触电阻。同时反力系统具备较大的反力，从而提高了机械负载阻力特性，这也将使吸力、反力系统的体积增大。
　　
　　2、建立合理的接触器仿真模型，研究其动态吸反力特性，优化吸反力特性的配合，在满足系统指标的前提下减小动静触头在吸合过程的碰撞能量，减少吸合时间，提高开断速度，延长电气寿命。因此研究接触器的吸反力特性配合具有重要的意义和实用价值。
　　
　　3、随着计算机技术的发展，有限元软件的广泛应用，为电磁系统的静动态特性析提
　　
　　4、供强大的分析工具。日本富士电气研究与开发社团的研究人员提出了一种交流接触器仿真模型的建立方法，采用Ansys软件分析了电磁系统的静态吸力特性及动态特性，并通过实验验证了仿真分析的准确性【8.9】。目前国内许多科研院校，如西安交通大学和河北工业大学等，也采用Ansys等有限元软件分析接触器的动态吸反力特性，为优化接触器结构和参数了提供理论依据。
　　
　　二、接触器电弧方面的研究
　　
　　电弧电接触是目前国内外研究的一个热点问题，就如何提高接触器的灭弧能力，国内外学者从不同的角度进行了研究。
　　
　　1、研究不同材料的特性，寻找更好的触头材料，提高触头耐磨耐烧蚀能力；
　　
　　2、研究新型灭弧结构，如采用永磁灭弧罩等，提高灭弧效率；
　　
　　3、研究交流接触器通断时选相合闸的问题，选择更合适的吸合和断开相角，降低电弧的影响；
　　
　　4、研究混合式接触器，zui大限度的减少电弧的危害；
　　
　　5、是研究限流方法来减小电弧的影响。
　　
　　6、德国V.Vehrens等学者通过试验的方法综合比较了常用触头材料的特性。通过试验表明，同等条件下，Ag/ZnO2的电寿命比Ag/CdO的要长，主要是因为Ag/ZnO2耐磨损性好；但Ag/ZnO2的接触电阻要比Ag/CdO的大，主要是因为Ag/CdO的热稳定性好，易于散热。触头材料的研究为生产厂家产品的设计，触头材料的选取，提供了理论依据。
　　
　　7、传统限流方法是依靠绝缘栅片分割电弧达到限流目的，这种方法与触头分断速度有很大关系，而触头分断速度的提高有一定的限度。现在受人们重视的方法有两种，一是研究具有正温度系数特性的材料PTC元件限流技术。这是由聚合物加上填充的导电炭粒组成，利用故障电弧的高温使导电炭粒形成的桥路依靠聚合物本身的热膨胀而变短，电阻剧增而达到限流的效果；二是研究导电颗粒和液体金属限流技术，导电颗粒技术是利用导电颗粒媒质间的接触电阻与外施压力有关，并且施加与释放压力的过程是可逆的特性，当电流流过由导电颗粒组成的媒质时，由于颗粒本身电阻很小，而媒质的电阻决定与颗粒之间的接触电阻，而后者决定于媒质外施的压力，达到限流的效果。