淺談電氣設(shè)備的連接

安華春 蘇長宏

（牡丹江建新水泥集團(tuán)發(fā)電廠，黑龍江 牡丹江 157041）

1 電氣設(shè)備連接的理論基礎(chǔ)

電氣連接的目的就是形成良好的電的通路，保證電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。在實(shí)際生產(chǎn)中電氣設(shè)備因連接問題而產(chǎn)生的故障占所有電器設(shè)備的半數(shù)以上。因此，電氣設(shè)備的連接問題是不容忽視的，應(yīng)當(dāng)引起電氣工人的特別注意。

由于電氣連接問題引發(fā)的電氣故障成因主要有連接處的接觸電阻和連接處的機(jī)械強(qiáng)度兩個(gè)方面。

1.1 接觸電阻

金屬材料經(jīng)過加工以后的表面，總不可能絕對(duì)的平。因此，當(dāng)它們相互接觸時(shí)，金屬的實(shí)際接觸狀態(tài)只可能是少數(shù)的幾個(gè)點(diǎn)。當(dāng)電流流經(jīng)這些實(shí)際的接觸點(diǎn)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的電流收縮,即相當(dāng)于導(dǎo)體的截面減少了。或者說，接點(diǎn)在接觸著的這一部分區(qū)域的導(dǎo)電性能變壞了，它所具有的電阻增大了。由于這種原因增加的電阻，稱為“收縮電阻”。

另外，經(jīng)常裸露在大氣中的接觸點(diǎn)總會(huì)有塵埃、水汽、大氣中的氧硫、纖維銅鐵微粒和其它有機(jī)物質(zhì)等粘附與其上，這些東西的導(dǎo)電性能很差甚至不導(dǎo)電因而使接觸區(qū)的電阻大大增加，這種原因增加的電阻稱為“表面電阻”或“膜電阻”。收縮電阻與膜電阻的綜合稱為“接觸電阻”。

接觸電阻的存在會(huì)使電氣連接在工作中出現(xiàn)故障。首先，當(dāng)電流流過接觸電阻時(shí)，就會(huì)消耗一定的功率使觸點(diǎn)的溫度升高。如果電流較大，實(shí)際接觸點(diǎn)的溫度就有可能升到材料的軟化點(diǎn)，使它產(chǎn)生永久變形。如果溫度更高，達(dá)到材料的熔化點(diǎn)，則接點(diǎn)將熔化并焊在一起發(fā)生所謂的“熔焊故障”。對(duì)于導(dǎo)線連接，接觸點(diǎn)發(fā)熱嚴(yán)重，將使導(dǎo)線絕緣受損、金屬嚴(yán)重氧化，接觸電阻更大以至于產(chǎn)生很大壓降影響設(shè)備運(yùn)行。其次，由于接觸面表面膜很厚時(shí)，會(huì)使接觸面電阻很大，甚至成為“絕緣體”使電流無法導(dǎo)通，引發(fā)接觸面工作嚴(yán)重不可靠，產(chǎn)生所謂的“成膜故障”。另外，影響膜電阻的因素很多，也很復(fù)雜，常使接觸電阻不穩(wěn)定。

這種不穩(wěn)定不僅給生產(chǎn)造成很多困難，而且在使用中還會(huì)造成電路的忽通、忽斷，嚴(yán)重影響電路的工作。

1.2 機(jī)械強(qiáng)度

電氣接觸面連接的機(jī)械強(qiáng)度達(dá)不到使用要求，也會(huì)造成電氣連接的不可靠，影響電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。這一點(diǎn)也應(yīng)引起我們的注意。

2 電氣設(shè)備的連接方式及分析

以上分析了電氣連接存在的問題和由此引發(fā)的危害。接下來就電氣設(shè)備的三種連接方式和特點(diǎn)以及存在的問題和連接工藝加以分析討論。

2.1 導(dǎo)線間的連接

在生產(chǎn)實(shí)際中，導(dǎo)線與導(dǎo)線的連接是非常多的，對(duì)導(dǎo)線的連接的基本要求：

①接觸緊密，接頭電阻小，穩(wěn)定性好，與同長度同截面導(dǎo)線的電阻比不應(yīng)大于1。

②接頭的機(jī)械強(qiáng)度應(yīng)不小于導(dǎo)線機(jī)械強(qiáng)度的80%。

③耐腐蝕，對(duì)于鋁與鋁連接應(yīng)采用熔焊法，防止殘余溶劑和熔渣的化學(xué)腐蝕。對(duì)于銅和鋁的連接，要防止電化腐蝕。

④接頭的絕緣強(qiáng)度應(yīng)與導(dǎo)線的絕緣強(qiáng)度一樣。

在電氣連接中導(dǎo)線間的連接主要有：銅導(dǎo)線間的連接、鋁導(dǎo)線間的連接、銅鋁導(dǎo)線間的連接三種。

2.1.1 銅導(dǎo)線間的連接

銅的導(dǎo)電性良好，但其氧化膜的導(dǎo)電性能很差。所以，銅接線頭的表面應(yīng)鍍錫、搪錫、鍍銀或冷態(tài)壓接。

單股銅導(dǎo)線的連接有單卷，絞接和纏卷兩種方法。凡是截面積較小的導(dǎo)線一般多用絞接法，截面積較大的導(dǎo)線因絞捻困難，多采用纏卷法。

多股銅導(dǎo)線連接有單卷、復(fù)卷和纏卷三種方法。無論何種接法，均須把多股導(dǎo)線順次揭成30°傘狀，用鉗子逐根拉直，并用砂布將導(dǎo)線表面擦凈。

導(dǎo)線頭做好后要用錫焊牢，以增加導(dǎo)電性能和機(jī)械強(qiáng)度，并能避免銹蝕。焊接的方法因?qū)Ь€截面不同而不同。10mm2及以下的銅導(dǎo)線的接頭可用電烙鐵焊接，16mm2及以上的銅導(dǎo)線接頭則用澆焊法焊接。

銅導(dǎo)線的連接除焊接法外，亦可采用機(jī)械冷壓連接。即采用相應(yīng)尺寸的銅線管套在連接的線芯上，用壓接鉗和模具進(jìn)行冷態(tài)壓接。優(yōu)點(diǎn)是操作工藝簡單、不耗費(fèi)有色金屬，很適合現(xiàn)場(chǎng)施工。

2.1.2 鋁導(dǎo)線間的連接

鋁在空氣中極易氧化，導(dǎo)線表面生成一層導(dǎo)電性不良并難熔化的氧化膜（鋁的熔點(diǎn)為653℃，而氧化膜的熔點(diǎn)達(dá)到2050℃。而且比重也比鋁大）當(dāng)鋁熔化時(shí)，它便沉積在鋁液下面，降低了接頭質(zhì)量。因此鋁導(dǎo)線的連接工藝要比銅導(dǎo)線復(fù)雜，稍不注意就會(huì)影響接頭質(zhì)量。施工常用的有機(jī)械冷態(tài)壓接、反應(yīng)鑞焊、電阻焊和氣焊等。

2.1.2.1 機(jī)械冷態(tài)壓接：此方法可分為局部壓接法和整體壓接法兩種。局部壓接法的優(yōu)點(diǎn)是：需要的壓力小，容易使局部接觸處達(dá)到金屬表面滲透。整體壓接法的優(yōu)點(diǎn)是：壓接后連接管形狀平直，容易解決高壓電纜連接處形成電場(chǎng)過分集中的問題。

2.1.2.2 反應(yīng)鑞焊：也叫釬焊、銅導(dǎo)線采用的錫焊就是鑞焊的一種。鋁導(dǎo)線鑞焊原理和工藝方法與銅導(dǎo)線相似，但由于鋁表面有一層氧化膜鑞焊要比銅困難些。

2.1.2.3 電阻焊：在接線盒內(nèi)，鋁導(dǎo)線連接常常需要做并頭連接（簡稱并接），單股導(dǎo)線的并接，最好采用電阻焊。

2.1.2.4 氣焊：多股鋁導(dǎo)線在接線盒內(nèi)并接可采用氣焊法，操作時(shí)注意方法。

2.1.3 銅導(dǎo)線與鋁導(dǎo)線的連接

銅導(dǎo)線與鋁導(dǎo)線的連接最主要的問題是電化腐蝕。它常使電氣接頭接觸電阻增大或接頭腐蝕斷裂，造成停電停產(chǎn)或損壞電氣設(shè)備。防止腐蝕的方法有:

2.1.3.1 在銅鋁連接處加過濾金具，即使用銅鋁過渡接頭。

2.1.3.2 對(duì)銅件鍍鋅或搪錫再與鋁件相連。

2.1.3.3 使用導(dǎo)電膏涂敷與連接面可起油封作用，防止連接面氧化或電化腐蝕，同時(shí)改善連接面的導(dǎo)電性能。

2.1.4 特別注意的是，在所有的導(dǎo)線連接后，均應(yīng)用絕緣帶包扎，已恢復(fù)其絕緣。包纏絕緣帶時(shí)，要用力拉緊，包卷得緊密堅(jiān)實(shí)，并粘結(jié)在一起，以防止潮氣侵入。

2.2 導(dǎo)線與端子的連接

導(dǎo)線與端子的連接出現(xiàn)的問題與導(dǎo)線間的連接類似不過多敘述，但應(yīng)注意導(dǎo)線無論是彎成圈或掛錫與端子相連接螺栓一定要擰緊牢靠。

2.3 觸點(diǎn)連接

通過觸點(diǎn)連接在電氣設(shè)備中是很常見的。例如各種接觸器、繼電器等。接觸電阻是一種客觀存在的現(xiàn)象，任意接點(diǎn)都無法避免，但是了解它的實(shí)質(zhì)，掌握它的特點(diǎn)后，就可以分析其影響因素，從而采取相應(yīng)措施減少或消除其影響。

2.3.1 增大接點(diǎn)壓力。接點(diǎn)壓力它的作用一方面是將已接觸的點(diǎn)壓皺變形，使這些點(diǎn)的接觸面積增加而減小了接觸電阻。這樣當(dāng)流過同樣電流時(shí)接點(diǎn)的發(fā)熱就會(huì)因此大大減輕，或者在同樣發(fā)熱條件下，節(jié)點(diǎn)允許通過的電流可大為提高。這種作用，稱為抗熱或抗熔焊作用。另一個(gè)作用就是可以將表面膜壓迫破，使接點(diǎn)金屬直接接觸從而使接觸電阻減小并穩(wěn)定，這種作用稱為清膜能力。接點(diǎn)壓力的第三個(gè)作用是它能抵抗外界的振動(dòng)與沖擊，保證不因這些因素影響而使接觸電阻增加甚至使接點(diǎn)瞬間離開而造成斷電的事故。這種作用稱為抗振能力。但是，過大的壓力將使操作力增大。從而使電磁系統(tǒng)等的尺寸增加，導(dǎo)致繼電器靈敏度降低。

2.3.2 節(jié)點(diǎn)材料的硬度低，節(jié)點(diǎn)就容易被壓皺變形、材料的化學(xué)穩(wěn)定性高，抗污染與腐蝕的能力強(qiáng)，就不容易產(chǎn)生化學(xué)膜，材料的導(dǎo)電性能越好，就有利于發(fā)熱情況的改善。所以可根據(jù)對(duì)電氣的不同要求選用不同的接點(diǎn)材料。

2.3.3 接點(diǎn)結(jié)構(gòu)主要分點(diǎn)、線、面接觸三種。其中接點(diǎn)表面的加工情況即粗燥精細(xì)與否對(duì)接觸電阻有較大的影響。

2.3.4 密封結(jié)構(gòu)、工藝要求、工作環(huán)境這些因素都會(huì)影響接觸電阻

結(jié)語

綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電氣連接的方式和可靠性也在不斷增多提高。因此，電氣工作者應(yīng)不斷學(xué)習(xí)掌握電氣連接的方式和特點(diǎn)，更好的保障生產(chǎn)設(shè)備的正常運(yùn)行。

[1]章峻峰,惠兆乾.電氣設(shè)備連接觸頭發(fā)熱原因淺談[J].才智，2009-06-15.