Прогрес досліджень і застосування електричних контактних матеріалів

З розвитком енергетичних систем, промислової автоматизації, нового енергетичного обладнання та інтелектуальних технологій керування електричні контактні матеріали відіграють усе більшу роль у низько-електричних приладах, реле, автоматичних вимикачах і промислових системах керування. Будучи основним компонентом для проведення струму, переривання та комутації, електричні контактні матеріали безпосередньо впливають на провідність, термін служби, контроль підвищення температури та стабільність роботи обладнання. В даний час срібні електричні контакти широко використовуються в промислових перемикачах, системах управління живленням і автоматизованому обладнанні, і поступово розвиваються в напрямку підвищення надійності, довшого терміну служби і екологічності.

 

Під час роботи електричні контакти повинні витримувати часті перемикання, удари дуги, механічне тертя та термічні навантаження. Таким чином, матеріали повинні мати не тільки чудову електро- та теплопровідність, але й гарну стійкість до зварювання, дугової ерозії та стабільний контактний опір.

 

Сучасні електричні контакти для промислового застосування пред’являють вищі вимоги до характеристик матеріалів, особливо для високо-частотних перемикачів, високих-струмових навантажень і нових систем керування енергією, де повні вимоги до характеристик контактних матеріалів суворіші.

 

 

 

Матеріали-на основі міді займають важливе місце в галузі електроприладів середньої{1}} та високої-напруги завдяки своїй високій провідності, помірній вартості та чудовій продуктивності обробки. Звичайні контактні матеріали на основі міді- включають мідь-вольфрам, мідь-вісмут і мідь-хром.

 

Мідно-вольфрамові матеріали мають високу стійкість до дугової ерозії та зварювання, що робить їх придатними для-застосувань, пов’язаних з розривом. Цей матеріал поєднує високу міцність з хорошою термостійкістю; таким чином, він широко використовується в срібних контактах для компонентів вимикачів вакуумних вимикачів і розподільних пристроїв високої{3}}напруги. Додавання таких елементів, як нікель, може додатково підвищити зносостійкість матеріалу та стійкість до дуги.

 

Матеріали з міді-вісмуту мають нижчі -температури різання та гарну стійкість до зварювання, що робить їх придатними для систем- та низької-напруги вакуумних розподільних пристроїв. Порівняно з традиційними матеріалами, вони демонструють кращу стабільність у середовищі комутації з низьким -струмом, але через їх відносно нижчу міцність вони зазвичай використовуються в умовах середнього-навантаження.

 

Мідно-хромові матеріали є одними з найбільш широко використовуваних контактних матеріалів середньої- та високої-напруги. Ці матеріали мають здатність протистояти високій напрузі, чудові-гасіння дуги та стійкість до корозії, що робить їх широко використовуваними у вакуумних вимикачах і промислових системах розподілу електроенергії. Завдяки прогресу в порошковій металургії та процесах плавки однорідність мікроструктури та щільність мідно--хромових матеріалів значно покращилися, що ще більше збільшило термін служби та стабільність контакту. Тенденції застосування електричних контактних матеріалів на основі-срібла

 

У сучасних -електричних системах низької напруги сплави срібла залишаються одним із найпоширеніших матеріалів сердечника. Матеріали на основі-срібла забезпечують високу провідність, низький контактний опір і хорошу теплопровідність, що дає їм значну перевагу у високочастотних перемикачах і системах точного керування.

Срібні-матеріали серії вольфраму поєднують провідність срібла з високо-температурною стійкістю вольфраму, що робить їх придатними для високих-навантажень і високо-частотних розривів. Ці матеріали демонструють чудову зносостійкість і міцну стійкість до дугової ерозії, що робить їх широко використовуваними в срібних контактах для автоматичних вимикачів і промислових систем автоматичних вимикачів. Для покращення стабільності опору контакту часто додають такі елементи, як нікель, залізо та цинк для оптимізації продуктивності.

 

Срібло-нікелеві матеріали наразі є одним із найпоширеніших рішень для срібних контактів для реле. Цей матеріал має хорошу провідність, низький і стабільний контактний опір і хорошу механічну міцність. В умовах навантаження постійним струмом його швидкість передачі матеріалу низька, що призводить до його широкого використання в реле, контакторах та обладнанні автоматичного керування. Деякі високоякісні-срібно-нікелеві контакти ще більше підвищують стійкість до зварювання та високі-температурні характеристики за рахунок додавання тугоплавких металів, таких як вольфрам і молібден. Срібно-графітові матеріали відомі своєю надзвичайною стійкістю до зварювання, стійкістю до плавлення навіть в умовах короткого-замикання. Вони забезпечують хорошу провідність, що робить їх придатними для -сильних середовищ миттєвого перемикання. Однак через їхню високу швидкість дугової ерозії вони зазвичай використовуються як допоміжні контакти або в комбінації з іншими матеріалами.

 

 

 

Через дедалі суворіші екологічні вимоги традиційні матеріали,-що містять кадмій, поступово замінюються новими, екологічно чистими контактними матеріалами. Silver Tin Oxide Contact став одним із ключових екологічно чистих матеріалів, які зараз розробляються.

 

Матеріали з оксиду срібного олова мають чудову стійкість до зварювання, дугової ерозії та високу термічну стабільність. У діапазоні середнього та високого струму їх загальна продуктивність перевершує показники традиційних срібло-кадмієвих матеріалів, що робить їх особливо придатними для контакторів змінного струму, автомобільних реле, систем керування двигунами та нового енергетичного електричного обладнання. Оскільки вони не містять токсичного кадмію, тверді контакти з оксиду срібла та олова швидко набирають популярності в галузі екологічно чистих електроприладів.

 

Тим часом твердий контакт із оксиду кадмію срібла вже давно використовується в електротехнічній промисловості низької-напруги. Його характеристики включають низький контактний опір, хорошу зносостійкість і високу стійкість до зварювання, що робить його широко використовуваним у традиційних промислових системах керування. Однак через дедалі суворіші екологічні норми його частка на ринку поступово замінюється оксидом срібла, олова та іншими екологічно чистими матеріалами.

 

Тверді контактні матеріали з оксиду срібла та цинку також використовуються в деяких особливих сценаріях. Ці матеріали мають гарну стійкість до дугового розряду та низьку швидкість передачі матеріалу, що робить їх придатними для середніх навантажень і високо-частотних робочих умов.

 

 

Твердий контакт із чистого срібла завдяки своїй надзвичайно високій провідності та теплопровідності підходить для сценаріїв низького-струму, високої-чутливості та точного керування, наприклад контрольно-вимірювального обладнання, обладнання зв’язку та мініатюрних реле. Однак чисте срібло має низьку твердість і схильне до зварювання; зазвичай він не підходить для середовищ із високим -струмовим навантаженням.

 

Щоб задовольнити потреби складних умов експлуатації, сучасні срібні електричні контакти все частіше використовують композитні конструкції. Наприклад, двошарові-шарові, потрійні-шарові або багато{3}}шарові композитні структури можуть одночасно досягати провідності, зносостійкості та стійкості до дуги.

 

Срібно-нікелеві електричні контакти для контакторів – це типове рішення для застосування з композитних матеріалів, яке ефективно покращує стабільність контакторів у високо-частотному робочому середовищі.

 

Крім того, електричні контакти Agni для контакторів все частіше застосовуються в промисловій автоматизації та нових областях керування енергією. Цей тип матеріалу поєднує в собі хорошу провідність і стійкість до зварювання, що робить його придатним для сценаріїв частої експлуатації.

 

 

З модернізацією технології промислового виробництва традиційні процеси порошкової металургії поступово еволюціонували до більш високої щільності та більшої однорідності. В даний час поширені процеси включають спікання, інфільтрацію розплаву, внутрішнє окислення, екструзію спікання та дугове плавлення.

 

Внутрішнє окислення в основному використовується для виготовлення контактів з оксиду срібла, що ефективно покращує щільність матеріалу та стійкість до дуги. Цей процес дозволяє рівномірно розподілити оксид у сплаві, тим самим покращуючи стабільність матеріалу.

 

Екструзія спікання завдяки комбінованій дії високої температури та тиску покращує однорідність структури матеріалу та механічну міцність. Цей процес широко використовується у виробництві індивідуальних електричних контактів, ефективно покращуючи консистенцію продукту та продуктивність обробки.

 

Дугове плавлення ще більше покращує зернисту структуру матеріалу, підвищує щільність і стійкість до корозії, і стало важливим напрямком у-виробництві високоякісних контактів для високо-виробників срібних електричних контактів.

 

 

 

У майбутньому електричні контактні матеріали продовжуватимуть розвиватися в напрямку підвищення надійності, екологічності, мініатюрності та довшого терміну служби. З розвитком нових джерел енергії, електромобілів, систем накопичення енергії та розумних мереж ринковий попит на високу-продуктивністьЕлектричні срібні контактні точкипродовжує зростати.

 

У сфері керування низькою-напругою застосування срібних контактів для перемикачів зробить більший акцент на-високочастотному терміні служби та стабільності контактів. У високо-системах напруги контактні матеріали більше зосереджені на стійкості до дуги та термічній стабільності.

 

Тим часом технології-збереження та-заміщення срібла також стануть ключовими напрямками досліджень у галузі. Завдяки оптимізації структури матеріалу, зменшенню вмісту срібла та розробці нових композитних матеріалів на основі-міді можна ефективно знизити виробничі витрати та покращити використання ресурсів. У майбутньому багатошарові композитні матеріали, наноструктуровані матеріали та високо-ефективні, екологічно чисті контактні матеріали стануть важливими напрямками для технологічної модернізації в галузі.