Progresul cercetării și aplicațiile materialelor de contact electric

Odată cu dezvoltarea sistemelor de alimentare, a automatizării industriale, a noilor echipamente energetice și a tehnologiei de control inteligent, materialele de contact electric joacă un rol din ce în ce mai important în aparatele electrice de joasă tensiune, relee, întrerupătoare și sisteme de control industrial. Fiind o componentă de bază pentru conducerea curentului, întreruperile și comutarea, materialele de contact electric afectează direct conductivitatea, durata de viață, controlul creșterii temperaturii și stabilitatea operațională a echipamentului. În prezent, contactele electrice de argint sunt utilizate pe scară largă în întrerupătoarele industriale, sistemele de control al puterii și echipamentele de automatizare și se dezvoltă treptat către o fiabilitate mai mare, o durată de viață mai lungă și un mediu prietenos.

 

În timpul funcționării, contactele electrice trebuie să reziste la comutarea frecventă, la impactul arcului, la frecare mecanică și la stres termic. Prin urmare, materialele nu trebuie doar să aibă o conductivitate electrică și termică excelentă, ci și o rezistență bună la sudare, eroziunea arcului și rezistență stabilă la contact.

 

Contactele electrice moderne pentru aplicații industriale impun cerințe mai mari în ceea ce privește performanța materialului, în special în comutatoarele de-frecvență înaltă, sarcinile cu curent ridicat-și sistemele noi de control al energiei, unde cerințele de performanță cuprinzătoare pentru materialele de contact sunt mai stricte.

 

 

 

Materialele pe bază de cupru-ocupă o poziție importantă în domeniul aparatelor electrice de- și de înaltă-tensiune datorită conductivității lor ridicate, costului moderat și performanței excelente de procesare. Materialele de contact obișnuite pe bază de-cupru includ seriile de cupru-tungsten,-bismut și cupru-crom.

 

Materialele de cupru-tungsten posedă o rezistență puternică la eroziunea arcului și la sudare, ceea ce le face potrivite pentru aplicații de rupere-încărcături mari. Acest material combină rezistența ridicată cu o bună stabilitate termică; astfel, este utilizat pe scară largă în contactele de argint pentru componentele întrerupătoarelor ale întrerupătoarelor cu vid și instalațiilor de comutare de înaltă-tensiune. Adăugarea de elemente precum nichelul poate îmbunătăți și mai mult rezistența la uzură a materialului și rezistența la arc.

 

Materialele de cupru-bismut au valori de tăiere a curentului-mai scăzute și o rezistență bună la sudare, ceea ce le face potrivite pentru sistemele de comutație cu vid de- și joasă-tensiune. În comparație cu materialele tradiționale, ele prezintă o stabilitate mai bună în medii de comutare cu curent scăzut-, dar datorită rezistenței lor relativ mai scăzute, sunt utilizate de obicei în condiții de-încărcare medie.

 

Materialele de cupru-crom sunt printre cele mai utilizate materiale de contact cu tensiune medie- și-înaltă. Aceste materiale au capacitate de rezistență la tensiune înaltă, performanță excelentă de stingere a arcului-și rezistență puternică la coroziune, făcându-le utilizate pe scară largă în întrerupătoarele cu vid și sistemele de distribuție a energiei industriale. Odată cu progresele în metalurgia pulberilor și procesele de topire, uniformitatea microstructurii și densitatea materialelor cupru-crom au fost îmbunătățite semnificativ, îmbunătățind și mai mult durata de viață și stabilitatea. Tendințe de aplicare a materialelor de contact electric pe bază de argint-

 

În sistemele electrice moderne de -joasă tensiune, aliajele de argint rămân unul dintre cele mai utilizate materiale de bază. Materialele pe bază de-argint oferă conductivitate ridicată, rezistență scăzută la contact și conductivitate termică bună, oferindu-le un avantaj semnificativ în comutatoarele de-frecvență înaltă și sistemele de control de precizie.

Materialele din seria de argint-tungsten combină conductivitatea argintului cu rezistența-înaltă la temperatură a tungstenului, făcându-le potrivite pentru aplicații de-încărcare mare, de-frecvență înaltă. Aceste materiale prezintă o rezistență excelentă la uzură și o rezistență puternică la eroziunea arcului, făcându-le utilizate pe scară largă în contactele de argint pentru MCCB-uri și sistemele industriale de întrerupătoare. Pentru a îmbunătăți stabilitatea rezistenței la contact, elemente precum nichel, fier și zinc sunt adesea adăugate pentru optimizarea performanței.

 

Materialele de argint-nichel sunt în prezent una dintre cele mai comune soluții pentru contactele de argint pentru relee. Acest material oferă o conductivitate bună, o rezistență scăzută și stabilă la contact și o rezistență mecanică bună. În condiții de încărcare DC, rata de transfer al materialului este scăzută, ceea ce duce la utilizarea pe scară largă în relee, contactori și echipamente de control automat. Unele contacte cu nichel de argint de înaltă-performanță își îmbunătățesc și mai mult rezistența la sudare și performanța la temperatură-înaltă prin adăugarea de metale refractare, cum ar fi wolfram și molibden. Materialele de argint-grafit sunt renumite pentru rezistența lor remarcabilă la sudare, rezistând la fuziune chiar și în condiții de scurt-circuit. Oferă o conductivitate bună, făcându-le potrivite pentru medii de comutare instantanee cu curent ridicat-. Cu toate acestea, datorită ratei lor ridicate de eroziune a arcului, ele sunt utilizate în mod obișnuit ca contacte auxiliare sau în combinație cu alte materiale.

 

 

 

Cu cerințele de mediu din ce în ce mai stricte, materialele tradiționale care conțin-cadmiu sunt treptat înlocuite cu materiale de contact noi, ecologice. Contactul cu oxid de staniu de argint a devenit unul dintre materialele cheie ecologice în prezent în curs de dezvoltare.

 

Materialele din oxid de staniu de argint posedă o rezistență excelentă la sudare, eroziunea arcului și stabilitate termică ridicată. În intervalul de curent mediu până la mare, performanța lor generală o depășește pe cea a materialelor tradiționale de argint cadmiu, făcându-le deosebit de potrivite pentru contactoare AC, relee auto, sisteme de control al motoarelor și echipamente electrice de energie nouă. Deoarece nu conțin cadmiu toxic, contactul solid cu oxid de staniu de argint câștigă rapid popularitate în domeniul aparatelor electrice ecologice.

 

Între timp, contactul solid cu oxid de cadmiu de argint a fost folosit de multă vreme în industria electrică de joasă -tensiune. Caracteristicile sale includ rezistență scăzută la contact, rezistență bună la uzură și rezistență puternică la sudare, făcându-l pe scară largă în sistemele tradiționale de control industrial. Cu toate acestea, odată cu reglementările de mediu din ce în ce mai stricte, cota sa de piață este înlocuită treptat de oxid de staniu de argint și alte materiale ecologice.

 

Materialele de contact solide din oxid de zinc de argint sunt de asemenea utilizate în unele scenarii speciale. Aceste materiale au o rezistență bună la arc și o rată scăzută de transfer al materialului, ceea ce le face potrivite pentru sarcini medii și condiții de operare de-înaltă frecvență.

 

 

Contactul solid din argint pur, datorită conductivității sale extrem de ridicate și conductibilității termice, este potrivit pentru scenarii de control de-curenți scăzute, de înaltă-sensibilitate și de precizie, cum ar fi instrumente, echipamente de comunicație și relee miniaturale. Cu toate acestea, argintul pur are duritate scăzută și este predispus la sudare; în general, nu este potrivit pentru medii de-încărcare cu curent ridicat.

 

Pentru a satisface nevoile condițiilor complexe de funcționare, contactele electrice moderne de argint adoptă din ce în ce mai mult modele de structură compozită. De exemplu, structurile din material compozit cu dublu-strat, cu triplu-strat sau cu mai multe-strat pot atinge simultan conductivitate, rezistență la uzură și rezistență la arc.

 

Contactele electrice cu nichel argintiu pentru contactori sunt o soluție tipică de aplicare a materialului compozit, care îmbunătățește în mod eficient stabilitatea contactoarelor în medii de operare de-înaltă frecvență.

 

Mai mult, contactele electrice Agni pentru contactori sunt din ce în ce mai aplicate în automatizările industriale și în noile domenii de control al energiei. Acest tip de material combină o bună conductivitate cu rezistența la sudare, făcându-l potrivit pentru scenarii de operare frecventă.

 

 

Odată cu îmbunătățirea tehnologiei de fabricație industrială, procesele tradiționale de metalurgie a pulberilor au evoluat treptat către o densitate mai mare și o omogenitate mai mare. În prezent, procesele comune includ sinterizarea, infiltrarea topiturii, oxidarea internă, extrudarea prin sinterizare și topirea cu arc.

 

Oxidarea internă este utilizată în principal pentru fabricarea contactelor de oxid de argint, îmbunătățind în mod eficient densitatea materialului și rezistența la arc. Acest proces permite oxidului să fie distribuit uniform în aliaj, îmbunătățind astfel stabilitatea materialului.

 

Extrudarea prin sinterizare, prin acțiunea combinată a temperaturii și presiunii ridicate, îmbunătățește uniformitatea structurii materialului și rezistența mecanică. Acest proces este utilizat pe scară largă în fabricarea de contacte electrice personalizate, îmbunătățind efectiv consistența produsului și performanța de procesare.

 

Topirea cu arc îmbunătățește și mai mult structura granulației materialului, crește densitatea și rezistența la coroziune și a devenit o direcție importantă pentru producția de contacte de vârf-de înaltă performanță pentru producătorii de contacte electrice din argint de înaltă-performanță.

 

 

 

În viitor, materialele de contact electrice vor continua să se dezvolte către o fiabilitate mai mare, un mediu prietenos, miniaturizare și o durată de viață mai lungă. Odată cu dezvoltarea energiei noi, a vehiculelor electrice, a sistemelor de stocare a energiei și a rețelelor inteligente, cererea pieței de-performanță ridicatăPuncte de contact electrice de argintcontinuă să crească.

 

În domeniul controlului de -joasă tensiune, aplicarea contactelor de argint pentru comutatoare va pune un accent mai mare pe durata de funcționare la-înaltă frecvență și pe stabilitatea contactului. În sistemele de-înaltă tensiune, materialele de contact se vor concentra mai mult pe rezistența arcului și stabilitatea termică.

 

Între timp, tehnologiile de-economisire a argintului și de înlocuire-argintului vor deveni, de asemenea, direcții cheie de cercetare în industrie. Prin optimizarea structurii materialelor, reducerea conținutului de argint și dezvoltarea de noi materiale compozite-pe bază de cupru, costurile de producție pot fi reduse în mod eficient, iar utilizarea resurselor poate fi îmbunătățită. În viitor, materialele compozite multistrat, materialele nanostructurate și materialele de contact de înaltă-performanță și ecologice vor deveni direcții importante pentru modernizarea tehnologică în industrie.