电源插座是如何传输电的？困扰小伙伴这么多年的简单问题

如何传输电源插座？这么多年来困扰小伙伴的简单问题

先说答案:插头插座通过电接触实现电能传递。

让我给主题科普一些关于电接触的知识。

1.先来一番科普

看下图：

图1：插头和插座的内部

插头插入插座时，插头的插头与插座的弹性接触铜接触并摩擦，然后去除插头上的氧化层，实现电接触。可以看出，插头和插座通过电接触传递电能。

我们从中学化学中知道，当电接触金属材料暴露在空气中时，它们的表面会氧化，一旦氧化，接触电阻就会增加。此外，粉尘覆盖还会产生粉尘膜、无机膜和有机膜。这些膜的总称是表面膜。

从膜的导电性来看，主要有两种完全不同的表面膜。一种是绝缘膜，电阻率很高，大约是。另一种是导电膜。这种膜的电阻率为数量级，厚度为数量级。电子可以通过隧道效应通过膜导电。这种膜是由吸附效应产生的，因此也称为吸附膜。

常见的插头插座使用铜片作为导电材料。氧化铜的电阻率非常大，如氧化膜的电阻率，随着温度的升高，氧化膜的厚度迅速增加，使接触电阻增加了数千倍。因此，铜的电接触必须增加接触压力F，压碎氧化膜以降低接触电阻。

看下图：

图2：电接触的三要素

仔细看图2。当插头的插片或插杆推入插座时，插片或插杆与插座的弹性电接触弹片之间存在摩擦过程。同时，弹性电接触弹片在插件或插杆上施加力F，用摩擦磨碎氧化层。在这个过程中有三个要素，一是电接触的材料系数K，不同的材料有不同的K值；二是接触压力F，三是接触形式。一般来说，如果电接触是点接触，m=0.5.如果电接触是线接触，m=0.5到0.8，一般取值m=0.7.如果电接触是表面接触，则m=1。

看看材料的K值，如下：

图3：材料的K值

在图3中，我们可以看到铜-铜接触K=银-银(或铜镀镍-铜镀镍)K=60、镀锡铜-镀锡铜K=最大的是黄铜，黄铜-黄铜K=670，比铜-铜的K值大6.7倍！

接触电阻的计算经验公式如下：

，式1

注意1单位，是的μΩ，即微欧！

我们设插座弹性接触铜片对插头插片的接触压力是20N，两瓶矿泉水的压力差不多。因为是线接触，取m=0.7.材料K系数取值为100，因为它是铜-铜电接触。让我们将这些值替换公式1中，看看接触电阻是多少：

注意图2中插片或插杆插图弹片的接触面有两面，接触电阻并联，实际接触电阻仅为60.70微欧的一半。插头插座组合的额定电流为10A，因此，电接触产生的接触电压为：

差不多0.3个毫伏。

了解接触电压有什么用？可计算插头插座组合的运行温升或运行温度。计算方法如下：

我们先看10A插头尺寸见下图:

图4：插头插片尺寸

本插头的综合散热系数为25℃，流过的电流是满载10A。插头插片截面周长，插片截面面积，插头单插片产生的温升τ为：

插件与插座电接触弹片之间的温升τj这里的计算式是：Uj接触电压，L是劳伦兹系数，它的值为；T插片的绝对温度为：

。

代入到τj计算式：

结果：

插头插片的温度为：

插座弹性电接触簧片的温度为：

我们可以看到，插头和插座中的单个插的温度仅比环境温度高1.4℃和1.6℃。考虑到两个插件同时工作，温度升高值不会超过3℃。

2.讨论题主的问题答案

电源插座依赖于电接触传输电能。传输电能将不可避免地导致插座组合的温度升高。如果满载条件下的温度升高值符合技术参数规定的最高值，则插座组合在传输电能时工作稳定。

由此可见，插头插座组合的接触电阻必须较小。因此，对于长期工作的插头插座组合，如冰箱插座，需要在停机后定期（约三个月至半年）反复拔出冰箱插头，以去除插头插座和插座弹片上的氧化层，以确保插头插座组合的可靠性。

此外，插座长时间使用后，弹性压力会下降，插座的工作温度会升高，此时需要更换插座。

在任何情况下，我们都不使用黄铜作为插头和插座材料。

有一次去五金店买插头，商家告诉我这个插头是黄铜做的。我看了实物，只是铜的涂层，但我不确定。为此，我让商家给我换了另一个插头。商家不明白，我告诉她最差的是黄铜插座，接触电阻N大，她才明白。

电接触理论是电气技术的五大理论之一。这五个理论是：电气加热理论、电气接触理论、电气电力理论、电弧理论和电磁系统理论。也有N多本书可以参考，比如何湘妍的《电器学》第三版，虽然是大专课本，但相对简单，可以作为电气工作者的读物。此外，《高低压电器技术手册》更为详细，但显然不适合普通读者。

我篇文档我写了将近一个小时，写作速度可以吗？

我要去晨练，就写到这里。

晨练跑步时，我听到手机响了。原来一个群友看了这篇文章。她问我：我的插座温度很高。我该怎么办？

我的回答是：如果插座长期使用，则表明其内部接触压力降低，导致接触电阻增加和发热。建议更换。

这位群友回答说，这个插座已经用了十几年了，装修到现在都没换过。她说，她旁边的另一个插座去年还在燃烧。看来电工应该批量更换家里的插座。

另一个群友说他们单位的另一个群友GGD开关柜用的是铝母线，而下接分支母线却是铜排，搭接面温度很高，问怎么办？

我告诉他，根据本帖图3中的数据，铜-铝的K值是980，是铜-铜的10倍。因此，需要用铝排代替分支母线。

从此，我们可以看到插座内部电接触的接触压力非常重要，电接触材料的表面氧化也非常重要。如果接触压力下降或电接触材料氧化严重，插座温度升高是不可避免的。