觸頭

觸頭是開關電器的關鍵部件之一， 開關電器的主要性能及壽命的長短， 在很大程度上取決於觸頭材料的好壞。 觸頭材料通常要求具有良好的導電性、較低的接觸電阻、較高的抗熔焊性能、較高的耐電弧侵蝕性能和抗材料轉移能力， 對於真空觸頭材料，

還要求截流值小、耐壓強度高和分斷能力高。觸頭材料的微觀結構對其宏觀性能有重要的影響，觸頭材料的電性能，如抗熔焊性、耐電弧燒蝕和耐壓能力不僅和組成觸頭材料的成份有關， 而且和組成材料晶粒的大小有關。 ^[1] 

可斷觸頭是開關電器中不可缺少的部分，按其結構不同，又可分為以下幾種：

（1）刀形觸頭：其結構簡單，分為面接觸和線接觸，廣泛應用於低壓開關和高壓隔離開關。

（2）對接式觸頭：具有結構簡單、動作速度快的特點，但接觸面不穩定，隨壓力變化較大，動作時容易發生彈跳，無自潔作用，觸頭容易被電弧燒傷。這種觸頭常用於額定電流在1000A以下和低於500A的配電斷路器中。

（3）楔入形（觸指）觸頭：由用雙頭螺栓套彈簧壓裝在導電座上的成對觸片和楔形觸塊組成，一般楔形觸塊作為動觸頭，但也有反過來將楔形觸塊作靜觸頭，夾在導電座上的觸片作動觸頭的。這種觸頭在動、靜觸頭的接觸中，相互磨擦，接觸面得以自動清掃。它的電動穩定性較高，有自潔作用，增加觸片和楔塊的組數可能增大額定電流，但橫向尺寸也增加了，使裝配發生困難。工作電流一般限制在5000A以下，最高可達12000A。觸頭的工作表面容易被電弧燒傷，一般只作主觸頭而不作滅弧觸頭。

（4）插入式（梅花形）觸頭：靜觸頭是由多片梯形觸指組成。分為有撓性導電片和無撓性導電片兩種。有撓性導電片的插座，觸指上有一凹槽，槽內嵌入絕緣套，放進螺管彈簧，以保證觸指對導電杆的壓力，彈簧另一端由圓環支持，可以沿導電杆（動觸頭）的周圍稍微調節觸指位置。觸指通過撓性導電片與觸頭底座連接。無撓性導電片的插座，取消了結構複雜和性能不穩定的導電片，利用彈簧直接將觸指壓在導電座上。動觸頭為圓形銅導電杆，為了增加觸頭的抗弧能力，常常在觸頭座外套端部加裝銅鎢合金保護環，在導電杆端部加裝銅鎢合金的耐弧頭。接通時，導電杆插在插座內，梯形觸指被彈簧壓在導電杆上，利用插座內徑與導電杆的適當配合，使每片觸指與導電杆形成兩條線接觸，接觸可靠。同時，動靜觸頭間的壓力方向與運動方向垂直，觸頭接通時的彈跳小。動、靜觸頭相對運動時產生磨擦，有自潔作用。短路電流通過時，由於觸指間和觸指與導電杆之間電流方向一致，電動力趨向將觸指壓嚮導電杆，動穩定性好，但這種觸頭結構比較複雜，允許通過的電流也受到限制，且開斷時間較長。也多應用在35KV以下的配電電網中。滑動觸頭是保持動、靜觸頭間既能相對運動又不分離的連接。分為Z形觸指式滑動觸頭和滾動式滑動觸頭。

（5）Z形觸指式滑動觸頭：結構與插座式觸頭相似。它是將Z形觸指裝在導電座內，用彈簧保持觸指位置，並將觸指的兩側分別壓嚮導電杆與導電座而構成。它的優點是：高度小，裝配簡單，沒有導電片，接觸穩定，有自潔作用，所以應用很廣。

（6）滾動式滑動觸頭：動觸頭為圓形導電杆，定觸頭是由兩根圓杆導電座和成對裝在導電杆和導電座之間的紫銅滾輪所組成，滾輪兩側裝有彈簧，藉助彈簧的壓力，保持滾輪和導電杆、滾輪與導電座之間的接觸。電流就在導電杆、滾輪、導電座之間傳導。由於動觸頭是運動的，滾動磨擦阻力小，觸頭的自潔作用差。多用作高壓斷動器的中間觸頭。 ^[2] 

電觸頭是廣泛應用於繼電器、接觸器、負荷開關、中低壓斷路器以及家用電器、汽車電器（喇叭、車燈、點火）等開關電器的主要線路導電接觸材料。開關電器廣泛運用於分開/閉合電路中的電壓/電流，其可靠性直接影響整個電力系統的可靠運行，而電觸頭又是開關電器的重要部件之一。觸頭產品是這些產品的“心臟“部件。 ^[2] 

隨着開關電器向高電壓、大電流及小型化、長壽命方向發展，對觸頭材料的電性能要求也越來越高。 納米觸頭材料成為觸頭材料研究和製備的一個熱點。

對納米塊體觸頭材料的研究大多還處在實驗室研究階段， 離實際應用還有很多問題需要解決,主要原因有：

（1）納米結構在塊體材料中的應用比低維材料困難得多，不僅理論分析比低維納米材料複雜，而且納米結構塊體材料的可控制備更是一個複雜的製備科學和技術問題。 已經制備出的納米觸頭材料普遍存在氣體含量偏高、緻密度較低等缺陷，因而阻礙了納米觸頭材料電性能的提高。

（2）納米觸頭材料電性能研究不夠深入和全面 。觸頭材料使用場合不同， 對電性能的要求亦不同。如對於高壓真空觸頭材料，要求截流值低、耐壓強度高和分斷能力高；對於低壓開關用觸頭材料，要求截流值低、耐電弧燒蝕和抗熔焊性能好。

（3）對於納米材料的開發大多憑藉開發人員的經驗， 採用大量的破壞性型式試驗篩選的方法，缺少理論的指導。對組成納米觸頭材料的微粒尺寸和成份與電參數和熱學參數之間的關係研究不夠深入，多得出的是定性的結果，如相對於常規觸頭材料，納米觸頭材料的熔點降低、比熱容增大、熱導率降低等。 為了綜合評價納米觸頭材料的電性能，減少開發成本和縮短開發週期，需要加強納米材料理論研究。 ^[1]