電接觸發(fā)熱是電氣火災重要成因之一,在火災事故調(diào)查工作中比較多見。電接觸痕跡的形成原因多種多樣,只有深入查清其痕跡形成原因,才能做出科學的、有實際意義的論斷。
能夠引發(fā)火災的電接觸焦耳熱,是由于電流的熱效應引起的,它按i2r的規(guī)律放熱。焦耳熱的公式說明,發(fā)熱主要由兩個因素組成,即電流和電阻,均屬電氣物理量。在現(xiàn)場勘查中發(fā)現(xiàn)電接觸熔痕后,應進一步查找熔痕形成的原因和客觀上具備的條件,只有在痕跡現(xiàn)象與痕跡形成原因基本上沒有矛盾,且符合客觀條件的情況下,才可做出結(jié)論。例如在一起火場勘查中,發(fā)現(xiàn)插頭上的兩個插片熔掉一半,整個插座和木槽板及導線被燒,附近兩臺儀表也被燒毀,從痕跡上可以斷定為插頭接觸不良,接觸電阻過大、過熱引起火災。但在查找中發(fā)現(xiàn)該電源線與調(diào)壓器連接,且調(diào)壓器里邊的扼流圈被燒毀。同時查明是因為有一個電子管故障導致扼流圈過熱短路,短路的非正常電流激發(fā)了本來已處于嚴重惡化狀態(tài)的插銷過熱起火。此案例中插頭與插座接觸發(fā)熱熔化引起火災是由電流、電阻兩個因素之一或兩個因素同時決定的。而在實際
勘查過程中,對于這種痕跡物證,往往歸結(jié)為插頭、插座接觸不良或接觸電阻過大、過熱引起的,而忽略了電流作用的因素。而此案例中插頭的熔化痕跡正是短路的大電流作用的結(jié)果。所以對于現(xiàn)場中發(fā)現(xiàn)的痕跡物證不能輕易地下結(jié)論,必須進行全面、細致的勘查,查清其形成原因,才能得出客觀、正確的結(jié)論。
下面對影響接觸電阻發(fā)熱的因素進行分析:
?。苯佑|電阻
接觸電阻rj由兩部分組成,即收縮電阻rs和表面膜電阻rb。收縮電阻是電流在流經(jīng)電接觸區(qū)域時,從原來截面較大的導體突然轉(zhuǎn)入截面很小的接觸點,電流發(fā)生劇烈收縮現(xiàn)象,此現(xiàn)象所呈現(xiàn)的附加電阻稱為收縮電阻。表面膜電阻為在電接觸的接觸面上,由于污染而覆蓋著一層導電性很差的物質(zhì),這就是接觸電阻的另一部分——膜電阻。很多現(xiàn)場勘查人員對插片、插座燒毀的痕跡習慣歸結(jié)為接觸不良、接觸電阻過大所致,其實導致接觸電阻增大有很多原因。
?。保苯佑|形式
接觸電阻的形式可分為三類:點接觸、線接觸和面接觸。接觸形式對收縮電阻rs的影響主要表現(xiàn)在接觸點的數(shù)目上。一般情況下,面接觸的接觸點數(shù)n最大而rs最??;點接觸則n最小,rs最大;線接觸則介于兩者之間。接觸形式對膜電阻rb的影響主要是看每一個接觸點所承受的壓力f。一般情況下,在對觸頭外加壓力f相同的情況下,點接觸形式n最小,單位面積承受壓力f1最大,容易破壞表面膜,所以有可能使rb減到最小;反之,面接觸的f1就最小,對rb的破壞力最小,rb值有可能最大。在實際情況中,需要綜合以上兩個因素,對接觸電阻的大小進行具體的分析判斷。
?。保步佑|壓力
接觸壓力f對收縮電阻rs值和表面膜電阻rb值的影響最大,f的增加使接觸點的有效接觸面積增大,即接觸點數(shù)n增加,從而使rs減小。當加大f超過一定值時,可使觸頭表面的氣體分子層吸附膜減少到2~3個;當超過材料的屈服壓強時,產(chǎn)生塑性變形,表面膜被壓碎出現(xiàn)裂縫,從而增加了接觸面積,這就使收縮電阻rs因表面膜電阻rb的減小而下降,rs和rb同時減小,從而使接觸電阻大大下降。相反,當接觸不到位、接觸觸頭失去了彈性變形等原因使接觸壓力f下降時,接觸面積減小,收縮電阻rs增大,表面膜電阻rb受f的破壞作用減弱或不受其影響,從而使表面膜電阻rb增大。同時因rb增大,使接觸面積減小,從而使rj增大,二者的綜合作用使接觸電阻整體上升。