一、產(chǎn)生振動(dòng)的原因

觸頭在閉合過(guò)程中，觸頭間的碰撞、觸頭間的電動(dòng)斥力和銜鐵與鐵心的碰撞都可能引起觸頭的機(jī)械振動(dòng)。

當(dāng)觸頭閉合時(shí)，電器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的力直接作用在動(dòng)觸頭支架上，使得質(zhì)量為m的動(dòng)觸頭以速度V₁向靜觸頭運(yùn)動(dòng)，在動(dòng)、靜觸頭相撞時(shí)動(dòng)觸頭具有一定的動(dòng)能，如圖3－8(a)所示。觸頭發(fā)生碰撞后，觸頭表面將產(chǎn)生彈性變形，此時(shí)，一部分能量消耗在碰撞過(guò)程中(因?yàn)橛|頭不是絕對(duì)彈性體)，而大部分能量轉(zhuǎn)變?yōu)橛|頭表面材料的變形勢(shì)能。當(dāng)觸頭表面達(dá)到最大變形x_SD時(shí)[見(jiàn)圖3－8(b)]，變形勢(shì)能達(dá)到最大，而動(dòng)觸頭的動(dòng)能降為零，于是動(dòng)觸頭停止運(yùn)動(dòng)。緊接著觸頭的彈性變形開(kāi)始恢復(fù)，將勢(shì)能釋放，由于靜觸頭固定不動(dòng)，動(dòng)觸頭應(yīng)會(huì)受到反力作用，以初速度V₂彈回[見(jiàn)圖3－8(b)]，甚至離開(kāi)靜觸頭，并把觸頭彈簧壓縮，將動(dòng)能儲(chǔ)存在彈簧中，在觸頭彈簧的作用下，動(dòng)觸頭反跳的速度逐漸減小。與此同時(shí)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)繼續(xù)推動(dòng)觸頭支架將彈簧進(jìn)一步壓縮。當(dāng)動(dòng)觸頭反跳的速度降為零時(shí)，反跳距離達(dá)到最大值x_m。[見(jiàn)圖3－8(c)]。隨后，動(dòng)觸頭在彈簧張力的作用下又開(kāi)始向靜觸頭運(yùn)動(dòng)，觸頭間發(fā)生第二次碰撞和反跳。

圖3－8　觸頭振動(dòng)過(guò)程示意圖

（a）觸頭碰撞開(kāi)始瞬間；（b）觸頭碰撞后瞬間；（c）觸頭振動(dòng)變化過(guò)程。

1－靜觸頭；2－動(dòng)觸頭；3－觸頭彈簧；4－動(dòng)觸頭支架；

x_SD－塑性和彈性變形量；x_D－彈性變形量；x_m－最大振幅。

由于觸頭第一次碰撞和反跳都要消耗掉一部分能量，同時(shí)，在碰撞和反跳的過(guò)程中，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使觸頭彈簧進(jìn)一步壓縮，因而動(dòng)觸頭的振動(dòng)時(shí)間和振幅一次比一次要小，直至振動(dòng)停止，觸頭完全閉合[見(jiàn)圖3－8(d)]。

另外，在觸頭帶電接通時(shí)，由于實(shí)際接觸的只有幾個(gè)點(diǎn)，在接觸點(diǎn)處便產(chǎn)生電流線的密集或彎曲，如圖3－9所示。畸變的電流線和通過(guò)反向電流的平行導(dǎo)體一樣，相互作用產(chǎn)生斥力，使觸頭趨于分離，該電動(dòng)力稱(chēng)為收縮電動(dòng)力。收縮電動(dòng)力也能引起觸頭間的振動(dòng)，特別是在閉合大的工作電流或短路電流時(shí)，電動(dòng)斥力的作用更為顯著。

圖3－9　接觸點(diǎn)電流線密集情況示意圖

對(duì)于電磁傳動(dòng)的電器來(lái)講，在觸頭閉合過(guò)程中，銜鐵以一定的速度向靜鐵心運(yùn)動(dòng)，當(dāng)銜鐵吸合時(shí)，同樣會(huì)因碰撞而產(chǎn)生振動(dòng)，以致觸頭又發(fā)生第二次振動(dòng)。

在觸頭振動(dòng)過(guò)程中(見(jiàn)圖3－8)，如果x_m≤x_SD，則碰撞后觸頭不會(huì)分離，這樣的振動(dòng)不會(huì)產(chǎn)生電弧，對(duì)觸頭無(wú)害，因而稱(chēng)之為無(wú)害振動(dòng)。反之，若x_m＞x_SD，則碰撞后動(dòng)靜觸頭分離，在觸頭間隙中會(huì)出現(xiàn)金屬橋，造成觸頭磨損或熔焊，甚至產(chǎn)生電弧，嚴(yán)重影響觸頭壽命，故稱(chēng)之為有害振動(dòng)。兩個(gè)觸頭在閉合時(shí)發(fā)生碰撞產(chǎn)生振動(dòng)是不可避免的，所謂消除觸頭閉合過(guò)程中的振動(dòng)，是指消除觸頭的有害振動(dòng)。

二、減小振動(dòng)的方法

為了提高觸頭的使用壽命，必須減小觸頭的振動(dòng)。減小觸頭振動(dòng)有如下幾種方法：

1．使觸頭具有一定的初壓力。增大初壓力可減小觸頭反跳時(shí)的振幅和振動(dòng)時(shí)間。但初壓力增大是有限的，如果初壓力超過(guò)了傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用力(例如電磁機(jī)構(gòu)的吸力)，則不僅觸頭反跳的距離增加，而且觸頭也不能可靠地閉合，反而造成觸頭磨損增加。

2．降低動(dòng)觸頭的閉合速度，以減小碰撞動(dòng)能。由實(shí)驗(yàn)可知，減小觸頭閉合瞬間的速度可減小觸頭振動(dòng)的振幅。這要求吸力特性和反力特性良好配合。需要指出的是，當(dāng)觸頭回路電壓高于300V時(shí)，若閉合速度過(guò)小，則在動(dòng)、靜觸頭靠近時(shí)，觸頭間隙會(huì)擊穿形成電弧，反而會(huì)引起電磨損的增加。

3．減小動(dòng)觸頭的質(zhì)量，以減小碰撞動(dòng)能，從而減小觸頭的振幅。但是，在減小觸頭質(zhì)量時(shí)，必須考慮觸頭的機(jī)械強(qiáng)度，散熱面積等問(wèn)題。

4．對(duì)于電磁式電器，減小銜鐵和靜鐵心碰撞時(shí)引起的磁系統(tǒng)的振動(dòng)，以減小觸頭的二次振動(dòng)。其方法是吸力特性與反力特性有良好的配合及鐵心具有緩沖裝置。

三、熔焊的概念

觸頭的熔焊主要發(fā)生在觸頭閉合有載電路的過(guò)程中和觸頭處于閉合狀態(tài)時(shí)。

在觸頭閉合過(guò)程中，觸頭的機(jī)械振動(dòng)使觸頭間斷續(xù)產(chǎn)生電弧，在電弧高溫的作用下，使觸頭表面金屬熔化，當(dāng)觸頭最終閉合時(shí)，這些熔化金屬可能凝結(jié)而引起熔接，使動(dòng)、靜觸頭熔焊在一起不能打開(kāi)。

在觸頭處于閉合狀態(tài)時(shí)，若通過(guò)過(guò)大的電流，會(huì)使觸頭接觸處溫度升高，如果達(dá)到了熔化溫度，兩觸頭接觸處的材料便熔化并結(jié)合在一起，使接觸電阻迅速下降，其損耗和溫度都下降，熔化的金屬可能凝結(jié)而引起熔接。

這種由熱效應(yīng)而引起的觸頭熔接，稱(chēng)為觸頭的“熔焊”。

還有一種觸頭熔接現(xiàn)象，產(chǎn)生于常溫狀態(tài)，通常稱(chēng)為“冷焊”。“冷焊”常常發(fā)生在用貴金屬材料(如金與金合金等)制成的小型繼電器觸點(diǎn)中。其原因?yàn)橘F金屬表面不易形成氧化膜，純凈的金屬接觸面在觸頭壓力作用下，由于金屬原子間化學(xué)親和力的作用，使兩個(gè)觸頭表面結(jié)合在一起，產(chǎn)生“冷焊”現(xiàn)象。由“冷焊”產(chǎn)生的觸頭間粘接力很小，但是在小型高靈敏繼電器中，由于使觸頭分開(kāi)的力也很小(一般小于9.8×10^－2N)，不能把冷焊粘接在一起的觸點(diǎn)彈開(kāi)，常常出現(xiàn)觸頭粘住不釋放的現(xiàn)象。