1.3 其他常用导电材剿
1.3.1 熔体材料
1.熔体材料的作用
在电气线路及电气设备中，熔体材料属于一种特殊的导电材料。正常情况下，熔体材料可以通过额定电流；在电路故障情况下，则熔断，从而保护电路和设备。
熔体是熔断器的主要部件，当通过熔断器中熔体的电流超过熔断值时，经一定时间后（超过电流值越大，熔断时间越短）自动熔断，起保护作用。熔体材料的保护作用见表1-18。
表1-18 熔体材料的保护作用
（续）
2.熔体材料的形状
熔体材料分为低熔点材料和高熔点材料两类。低熔点材料如铅和铅合金，其熔点低，容易熔断，由于其电阻率较大，故制成熔体的截面尺寸较大，熔断时产生的金属蒸气较多，只适用于低分断能力的熔断器。高熔点材料如铜、银，其熔点高，不容易熔断，但由于其电阻率较低，可制成比低熔点熔体较小的截面尺寸，熔断时产生的金属蒸气少，适用于高分断能力的熔断器。
熔体的形状分为丝状和片状两种。其中，丝状熔体多用于小电流的场合；片状熔体一般用薄金属片冲压制成而且常带有宽窄不等的变截面，或在条形薄片上冲成一些小孔，不同的形状可以改变熔断器的保护特性。常用片状熔体的外形如图1-4所示。
片状熔体的工作原理是当熔体通过的电流大于规定值时，截面狭窄处因电阻较大、散热差，故先行熔断，从而使整入熔体变成几段掉落下来，造成几段串联短弧，有利于熄弧。狭窄部分的段数与额定电压有关，额定电压越高，要求的段数越多，一般每入断口的电压可承受2OO～25OV，当并联串数多时一般做成网状。
3.常用的熔体材料
常用的熔体材料有纯金属熔体材料和合金熔体材料两大类，见表1-19。
图1-4 常用片状熔体的外形
表1-19 常用的熔体材料
4.熔体材料的选用
1）熔丝在各种线路和电气设备中普通使用时，应将熔丝串联在电路中。
2）常用的熔丝是铅锡合金丝。
3）正确、合理地选择熔体材料，对保证线路和电气设备的安全运行关系重大。当电气设备正常短时过电流时（如电动机起动时），熔体材料不应该熔断。
1.3.2 电刷材料
1.电刷的作用
石墨是一种特殊的导体，虽然电导率低，但由于它的化学惰性和高熔点，以及它的制品具有低的摩擦系数、一定的机械强度，所以被广泛地用作电刷、电极等。
电刷的材料大多由石墨制成，为了增加导电性，有的产品用含铜石墨制成。
电刷是直流电动机或交流换向器电动机（例如手电钻和角磨机的电动机等）、发电机或其他旋转机械的固定部分和转动部分之间传递能量或信号的装置，它是电机的重要组成部件。其外形一般是方块，卡在金属支架上，里面有弹簧把它紧压在转轴上，如图1-5所示。
电刷是电机（除笼型电动机外）传导电流的滑动接触体。在直流电机中，它还担负着对电枢绕组中感应的交变电动势，迸行换向（整流）的任务。实践证明，电机运行的可靠性，在很大程度上取决于电刷的性能。
图1-5 电刷及电刷装置
除了感应式交流异步电动机没有外电刷装置之外，其他只要转子上有换向环的电动机都有电刷。电刷在电机中以下有4入作用：
1）将外部电流（励磁电流）通过电刷而加到转动的转子上（输入电流）。
2）将大轴上的静电荷经过电刷引入大地（接地电刷）（输出电流）。
3）将大轴（地）引至保护装置供转子接地保护及测量转子正负对地电压。
4）改变电流方向（在换向器电机中，电刷还起着换向作用）。
2.电刷总成
电刷总成由电刷座、电刷、拉簧等部件组成，如图1-6所示。电刷座采用玻璃钢材料制成，两边开口，开口内嵌有碳支杆左右各一支，中间由拉簧连接，适当改变拉簧长度，使电刷作用在集电环上的压力大小适中，在总装时，可通过调整，保证灵敏度要求。
电刷架在电机中起着固定电刷位置的作用，电刷架的质量直接影响着电机的使用性能。
图1-6 电刷总成示意图
3.电刷的种类
常用电刷可分为石墨型电刷（S系列）、电化石墨型电刷（D系列）和金属石墨型电刷（J系列）三类，见表1-2O。
表1-20常用电刷的种类及作用
（续）
1.3.3 电触头材料
电触头材料是用于开关、继电器、电气连接及电气接插元件的电接触材料，一般分强电（电力工业中的接触器、隔离开关、断路器等）用触头材料和弱电（仪器仪表、电子装置、计算机等）用触头材料两种。
电触头作为中高压开关设备中的核心部件，起着开断、导通的作用，广泛应用于各种高压负荷开关、SF6断路器、有载分接开关以及大开断容量隔离开关和接地开关中。
1.电触头材料的种类
（1）纯金属 如铜、银、金、铂、把、镍、钨等。铜是电器中最广泛采用的触头材料之一，它有良好的导电与导热性能，良好的加工工艺性，价格也不高。但铜触头在受热情况下，触头表面易产生氧化。铜的硬度较低，抗电弧能力不强，在电弧作用下较容易熔焊，使触头发生相互焊接。
银有高的导电与导热性能。氧化银的电阻率很低，银触头的容许工作温度较高。但纯银材料抗电弧作用能力不强，硬度和机械强度较低，因此只适用于小容量的触头及不经常通断的触头和连接器。
金、铂等材料属贵重金属，它们有很高的化学稳定性，触头电阻特别稳定，但由于价格很高，因此仅用于弱电的触头材料。
把的价格比铂低，其电阻率和硬度与铂差不多，它是铂的代用材料。
镍、钨材料有较高的熔点与沸点，有较好的抗电弧作用。它们和它们的合金常用于灭弧触头。
（2）合金 采用不同的合金材料可改善纯金属触头材料性能的不足，如银-铜、银-金、银-镍、银-镉、铂-铐、金-把等。
（3）金属陶瓷 金属陶瓷是将不同的金属材料粉末混合在一起，压制成型后经烧结而成。与熔炼而成的合金不同，它保留了原混合材料的各自性能，以充分发挥它们原有的互不相同的性能。例如银-钨制成的金属陶瓷材料，钨的微粒烧结后形成坚硬的骨架，骨架中含蓄着银。当受到电弧作用时，银被熔化但不能流出骨架，因而材料的抗电弧耐磨损性能得到提高。钨骨架内铸入的银是电的良好通路，材料的电阻率不大。
金属陶瓷材料可以直接压制成所需的触头形状，不再迸行机械加工，提高了材料的利用率。常用的金属陶瓷材料有：铜-石墨、铜-钨、银-镍、银-氧化镉、银-氧化钨、银-氧化锡、银-碳化钨-石墨。
用于低电压、弱电流电路的电气接插元件的接触材料，为了保证接触的可靠性，一般在接触表面上镀以银、金或把等贵重金属的镀层。
2.电触头材料的技术参数（见表1-21）
表1-21 电触头材料的技术参数
知识窗
纳米材料
纳米村料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围（1O-9～1O-7m）或由它们作为基本单元构成的村料。
纳米村料的特殊性能是由于纳米村料的特殊结构,使之产生四大效应,即小尺寸效应、量子效应（含宏观量子隧道效应）、表面效应和界面效应,从而具有传统村料所不具备的物理、化学性能。由于纳米村料在磁、热、光、电、催化、生物等方面具有奇异的特性,使其在诸多领域有着非常广泛的应用前景,并已经成为当今世界科技前沿的热点之一。