考虑触点粗糙表面特征的接触电阻仿真分析方法

doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2025.03.002

电器与能效管理技术 ›› 2025, Vol. 0 ›› Issue (3): 6-10.doi: 10.16628/j.cnki.2095-8188.2025.03.002

考虑触点粗糙表面特征的接触电阻仿真分析方法

吴承创, 周宇, 张超, 任万滨

哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院, 黑龙江哈尔滨 150001

收稿日期:2024-11-10 出版日期:2025-03-30 发布日期:2025-04-29
作者简介:吴承创(1997—),男,硕士研究生,研究方向为电器智能测试与分析。|周宇(2000—),女,硕士研究生,研究方向为电器智能测试与分析。|张超(1993—),男,助理研究员,研究方向为电接触理论与应用。
基金资助:
国家自然科学基金项目(U2441286);国家自然科学基金项目(52377140);国家自然科学基金项目(52407166)

Simulation Analysis Method of Contact Resistance Considering Characteristics of Rough Contact Surfaces

WU Chengchuang, ZHOU Yu, ZHANG Chao, REN Wanbin

School of Electrical Engineering and Automation,Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China

Received:2024-11-10 Online:2025-03-30 Published:2025-04-29

摘要/Abstract

摘要：

接触电阻是低压控制电器的关键参数。首先在梳理电接触的理论模型的基础上,提出一种考虑粗糙表面特征的接触电阻仿真分析方法。然后研究接触区域特征、接触电阻与压力载荷的依赖关系。最后,与光滑表面接触电阻计算结果对比,确认接触斑点具有随压力载荷奇异性变化的特征,这也是接触电阻非线性变化的根本原因。

关键词: 触点, 接触电阻, 粗糙表面, 有限元仿真, 接触界面

Abstract:

Contact resistance is a critical parameter in low voltage control apparatus. Firstly, based on the collation of the theoretical model of electrical contact, a simulation analysis method of contact resistance considering the characteristics of rough surfaces is proposed.Then, the dependence relationships among the characteristics of the contact area,contact resistance and pressure load are explored.Finally,by comparing the results of contact resistance calculations with those for smooth surfaces, it is confirmed that the contact spots exhibit singular change with the pressure loads, which is the fundamental reason for the nonlinear change of the contact resistance.

Key words: contact, contact resistance, rough surface, finite element simulation, contact interface

中图分类号:

TM503.5

吴承创, 周宇, 张超, 任万滨. 考虑触点粗糙表面特征的接触电阻仿真分析方法[J]. 电器与能效管理技术, 2025, 0(3): 6-10.

WU Chengchuang, ZHOU Yu, ZHANG Chao, REN Wanbin. Simulation Analysis Method of Contact Resistance Considering Characteristics of Rough Contact Surfaces[J]. LOW VOLTAGE APPARATUS, 2025, 0(3): 6-10.

图/表 12

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参考文献 11

[1]	张冠生. 电器理论基础[M]. 北京: 机械工业出版社, 1997.
[2]	何育斌, 张旭, 任万滨. 感性负载条件下触点熔焊失效实验研究[J]. 电器与能效管理技术, 2022(1):14-18.
[3]	孟欣, 孙其海, 于春风, 等. 飞机接触器触头状态恶化机理分析与维护研究[J]. 电器与能效管理技术, 2023(7):30-35.
[4]	李杰, 金扬灯, 颜小芳, 等. 直流条件下不同银氧化锡电接触材料电性能研究[J]. 电器与能效管理技术, 2023(7):25-29.
[5]	张超. 考虑微凸体特征的触点接触电阻建模与测评方法研究[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学, 2021.
[6]	QI H Y, GANESAN S, PECHT M. No-fault-found and intermittent failures in electronic products[J]. Microelectronics Reliability, 2008, 48:663-674.
[7]	HERTZ H. Über die berührung fester elastischer körper[J]. Journal Für Reine und Agewandte Mathematik, 1882, 92:156-171.
[8]	TAMAI T. Recovery of low contact resistance due to electrical and mechanical breakdown of contact films[C]// IEEE Holm Conference on Electrical Contacts, 2010.
[9]	JAMIL A, KAMBIZ F. Elastic-plastic contact model for rough surfaces based on plastic asperity concept[J]. International Journal of Non-Linear Mechanics, 2005, 40(4):495-506.
[10]	WANG T, WANG L, ZHENG D, et al. Numerical simulation method of rough surfaces based on random switching system[J]. Journal of Tribology, 2015, 137(2):021403.
[11]	YAHAV M, IZHAK E. Resolving the contradiction of asperities plastic to elastic mode transition in current contact models of fractal rough surfaces[J]. Wear:an International Journal on the Science and Technology of Friction,Lubrication and Wear, 2007, 262(5/6):624-629.

[1]	杨昕宇, 吴承创, 何育斌, 张超, 任万滨. 连续通电条件下触桥结构继电器接触电阻退化机理研究[J]. 电器与能效管理技术, 2025, 0(2): 1-5.
[2]	韩乙铖, 孟圆, 张超, 任万滨. 连接器接触件机械磨损失效机理的实验研究[J]. 电器与能效管理技术, 2024, 0(3): 60-65.
[3]	杜庆丰, 何育斌, 张超, 任万滨. 交流接触器静态特性的仿真分析与实验验证[J]. 电器与能效管理技术, 2024, 0(12): 10-14.
[4]	何伟, 姬华, 巩烨霖. 交流接触器载流能力提升研究与试验[J]. 电器与能效管理技术, 2024, 0(1): 56-59.
[5]	孟欣, 孙其海, 于春风, 张元峰. 飞机接触器触头状态恶化机理分析与维护研究[J]. 电器与能效管理技术, 2023, 0(7): 30-35.
[6]	苏斌, 何育斌, 任万滨, 田赡民, 申会员, 彭美南, 马腾, 黄超文. 跷板开关机械特性的仿真分析与实验验证[J]. 电器与能效管理技术, 2023, 0(6): 39-43.
[7]	尹智勇, 李雨, 李亮. 轨道交通车辆直流继电器自主化设计[J]. 电器与能效管理技术, 2023, 0(4): 40-46.
[8]	乔青云, 王召斌, 刘百鑫, 陈康宁. 基于WOA-SVM模型的电磁继电器贮存寿命预测研究[J]. 电器与能效管理技术, 2023, 0(2): 1-5.
[9]	黄银芳, 蒋顾平. 125 A小型化塑壳断路器短路分断能力提升的研究[J]. 电器与能效管理技术, 2023, 0(11): 53-58.
[10]	马航宇, 梁慧敏, 陈昊, 罗福彪, 周哲峰, 俸钶云. 1/2晶体罩密封继电器触点参数自动测试系统设计[J]. 电器与能效管理技术, 2023, 0(10): 54-60.
[11]	石建, 周兆庆, 岳峰. 断路器控制回路自保持继电器触点粘连问题的分析[J]. 电器与能效管理技术, 2023, 0(1): 69-72.
[12]	陈康宁, 王召斌, 李朕, 乔青云. 基于萤火虫算法优化的改进灰色模型的弹用继电器贮存寿命预测方法[J]. 电器与能效管理技术, 2022, 0(4): 1-5.
[13]	戴罡, 郭乔根, 陈红, 王宇枭, 杨全兵. 铜母排搭接方案研究与实验验证[J]. 电器与能效管理技术, 2022, 0(12): 46-54.
[14]	何育斌, 张旭, 任万滨. 感性负载条件下触点熔焊失效实验研究[J]. 电器与能效管理技术, 2022, 0(1): 14-18.
[15]	赵紫恩, 张超, 任万滨. 电磁继电器触簧系统回路电阻的仿真分析[J]. 电器与能效管理技术, 2021, 0(9): 56-61.

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