Napredek raziskav in uporaba električnih kontaktnih materialov

Z razvojem elektroenergetskih sistemov, industrijske avtomatizacije, nove energetske opreme in tehnologije inteligentnega krmiljenja imajo električni kontaktni materiali vse pomembnejšo vlogo v nizko-napetostnih električnih napravah, relejih, odklopnikih in industrijskih krmilnih sistemih. Kot osrednja komponenta za prevajanje toka, prekinitev in preklapljanje električni kontaktni materiali neposredno vplivajo na prevodnost, življenjsko dobo, nadzor dviga temperature in stabilnost delovanja opreme. Trenutno se srebrni električni kontakti pogosto uporabljajo v industrijskih stikalih, sistemih za nadzor moči in opremi za avtomatizacijo ter se postopoma razvijajo v smeri višje zanesljivosti, daljše življenjske dobe in prijaznosti do okolja.

 

Med delovanjem morajo električni kontakti prenesti pogosto preklapljanje, obločne udarce, mehansko trenje in toplotne obremenitve. Zato materiali ne potrebujejo samo odlične električne in toplotne prevodnosti, temveč tudi dobro odpornost proti varjenju, obločni eroziji in stabilno kontaktno odpornost.

 

Sodobni električni kontakti za industrijske aplikacije postavljajo višje zahteve glede zmogljivosti materialov, zlasti pri visoko-frekvenčnih stikalih, visokih-tokovnih obremenitvah in novih sistemih za nadzor energije, kjer so obsežne zahteve glede zmogljivosti za kontaktne materiale strožje.

 

 

 

Materiali na osnovi-bakra zavzemajo pomemben položaj na področju srednje{1}} in-napetostnih električnih naprav zaradi svoje visoke prevodnosti, zmernih stroškov in odlične zmogljivosti obdelave. Običajni kontaktni materiali na osnovi-bakra vključujejo serije bakra-volframa, bakra-bizmuta in bakra-kroma.

 

Bakreni-volframovi materiali so močno odporni proti obločni eroziji in varjenju, zaradi česar so primerni za uporabo pri visokih-obremenitvah. Ta material združuje visoko trdnost z dobro toplotno stabilnostjo; zato se pogosto uporablja v srebrnih kontaktih za komponente odklopnikov vakuumskih odklopnikov in visoko{3}}napetostnih stikalnih naprav. Dodajanje elementov, kot je nikelj, lahko dodatno izboljša odpornost materiala proti obrabi in obloku.

 

Materiali iz bakra-bizmuta imajo nižje tokovne-vrednosti rezanja in dobro odpornost na varjenje, zaradi česar so primerni za srednje{2}} in nizko-napetostne vakuumske stikalne sisteme. V primerjavi s tradicionalnimi materiali izkazujejo boljšo stabilnost v stikalnih okoljih z nizkim-tokom, vendar se zaradi svoje sorazmerno manjše trdnosti običajno uporabljajo pri srednjih-obremenitvah.

 

Bakr-kromovi materiali so med najpogosteje uporabljenimi srednje{1}} in visoko-napetostnimi kontaktnimi materiali. Ti materiali so zmožni vzdržati visoke napetosti, imajo odlično zmogljivost gašenja-obloka in močno odpornost proti koroziji, zaradi česar se pogosto uporabljajo v vakuumskih odklopnikih in industrijskih sistemih za distribucijo električne energije. Z napredkom v praškasti metalurgiji in procesih taljenja sta bili enakomernost mikrostrukture in gostota materialov iz bakra-kroma znatno izboljšani, kar je dodatno povečalo življenjsko dobo in stabilnost pri stiku. Trendi uporabe električnih kontaktnih materialov-na osnovi srebra

 

V sodobnih nizko{0}}napetostnih električnih sistemih ostajajo srebrove zlitine eden najpogosteje uporabljenih jedrnih materialov. Materiali na osnovi -srebra ponujajo visoko prevodnost, nizek kontaktni upor in dobro toplotno prevodnost, kar jim daje pomembno prednost pri visoko{3}}frekvenčnih stikalih in natančnih krmilnih sistemih.

Srebrni-volframovi materiali združujejo prevodnost srebra z visoko-temperaturno odpornostjo volframa, zaradi česar so primerni za visoko-obremenitve in visoko-frekvenčne prekinitvene aplikacije. Ti materiali izkazujejo odlično odpornost proti obrabi in močno odpornost proti eroziji obloka, zaradi česar se pogosto uporabljajo v srebrnih kontaktih za MCCB in sisteme industrijskih odklopnikov. Za izboljšanje stabilnosti kontaktnega upora se za optimizacijo učinkovitosti pogosto dodajo elementi, kot so nikelj, železo in cink.

 

Srebro-nikljev materiali so trenutno ena najpogostejših rešitev za srebrne kontakte za releje. Ta material ponuja dobro prevodnost, nizek in stabilen kontaktni upor ter dobro mehansko trdnost. V pogojih obremenitve z enosmernim tokom je njegova hitrost prenosa materiala nizka, kar vodi do njegove široke uporabe v relejih, kontaktorjih in avtomatski krmilni opremi. Nekateri visoko zmogljivi -srebrovi nikljevi kontakti dodatno povečajo svojo odpornost na varjenje in visoko-temperaturno zmogljivost z dodajanjem ognjevzdržnih kovin, kot sta volfram in molibden. Srebrno-grafitni materiali so znani po svoji izjemni odpornosti na varjenje, odpornosti na taljenje tudi v pogojih kratkega-toka. Ponujajo dobro prevodnost, zaradi česar so primerni za visoko{10}}tokovna trenutna preklopna okolja. Vendar pa se zaradi visoke stopnje erozije obloka običajno uporabljajo kot pomožni kontakti ali v kombinaciji z drugimi materiali.

 

 

 

Z vedno strožjimi okoljskimi zahtevami tradicionalne materiale,-ki vsebujejo kadmij, postopoma nadomeščajo novi, okolju prijazni kontaktni materiali. Silver Tin Oxide Contact je postal eden ključnih okolju prijaznih materialov, ki se trenutno razvijajo.

 

Materiali iz srebrnega kositrovega oksida imajo odlično odpornost proti varjenju, obločni eroziji in visoko toplotno stabilnost. V območju srednjega do visokega toka njihova splošna zmogljivost presega zmogljivosti tradicionalnih materialov iz srebrovega kadmijevega oksida, zaradi česar so posebej primerni za AC kontaktorje, avtomobilske releje, sisteme za krmiljenje motorjev in novo energetsko električno opremo. Ker ne vsebujejo strupenega kadmija, srebro kositrov oksid trdni kontakt hitro pridobiva na priljubljenosti na področju okolju prijaznih električnih naprav.

 

Medtem se trdni kontakt s srebrovim kadmijevim oksidom že dolgo uporablja v nizko-napetostni električni industriji. Njegove značilnosti vključujejo nizko kontaktno odpornost, dobro odpornost proti obrabi in močno odpornost proti varjenju, zaradi česar se pogosto uporablja v tradicionalnih industrijskih nadzornih sistemih. Z vse strožjimi okoljskimi predpisi pa njegov tržni delež postopoma nadomeščajo srebrokositrov oksid in drugi okolju prijazni materiali.

 

V nekaterih posebnih primerih se uporabljajo tudi trdni kontaktni materiali iz srebrovega cinkovega oksida. Ti materiali imajo dobro obločno odpornost in nizko hitrost prenosa materiala, zaradi česar so primerni za srednje obremenitve in visoko-frekvenčne pogoje delovanja.

 

 

Trdni kontakt iz čistega srebra je zaradi izjemno visoke prevodnosti in toplotne prevodnosti primeren za scenarije nizkega-toka, visoke-občutljivosti in natančnega nadzora, kot so instrumenti, komunikacijska oprema in miniaturni releji. Vendar ima čisto srebro nizko trdoto in je nagnjeno k varjenju; na splošno ni primeren za-okolja visoke tokovne obremenitve.

 

Za izpolnjevanje potreb v zapletenih pogojih delovanja sodobni srebrni električni kontakti vse pogosteje sprejemajo sestavljene strukture. Na primer, dvo-plastne, tro-plastne ali več-plastne strukture kompozitnih materialov lahko hkrati dosežejo prevodnost, odpornost proti obrabi in odpornost proti obloku.

 

Električni kontakti iz srebrnega niklja za kontaktorje so tipična rešitev za uporabo kompozitnih materialov, ki učinkovito izboljšujejo stabilnost kontaktorjev v visoko-frekvenčnih delovnih okoljih.

 

Poleg tega se električni kontakti Agni za kontaktorje vse pogosteje uporabljajo v industrijski avtomatizaciji in na novih področjih krmiljenja energije. Ta vrsta materiala združuje dobro prevodnost z odpornostjo proti varjenju, zaradi česar je primeren za scenarije pogostega delovanja.

 

 

Z nadgradnjo industrijske proizvodne tehnologije so se tradicionalni postopki praškaste metalurgije postopoma razvili v smeri večje gostote in večje homogenosti. Trenutno običajni postopki vključujejo sintranje, infiltracijo taline, notranjo oksidacijo, ekstruzijo s sintranjem in obločno taljenje.

 

Notranja oksidacija se uporablja predvsem za izdelavo kontaktov iz srebrovega oksida, kar učinkovito izboljša gostoto materiala in odpornost proti obloku. Ta postopek omogoča enakomerno porazdelitev oksida v zlitini, s čimer se izboljša stabilnost materiala.

 

Ekstrudiranje s sintranjem s kombiniranim delovanjem visoke temperature in tlaka izboljša enotnost strukture materiala in mehansko trdnost. Ta postopek se pogosto uporablja pri izdelavi prilagojenih električnih kontaktov, ki učinkovito izboljšujejo konsistenco izdelka in učinkovitost obdelave.

 

Taljenje z oblokom dodatno izboljša zrnato strukturo materiala, poveča gostoto in odpornost proti koroziji ter je postalo pomembna usmeritev za visoko-proizvodnjo kontaktov za visoko-zmogljive proizvajalce srebrnih električnih kontaktov.

 

 

 

V prihodnosti se bodo električni kontaktni materiali še naprej razvijali v smeri večje zanesljivosti, okolju prijaznosti, miniaturizacije in daljše življenjske dobe. Z razvojem nove energije, električnih vozil, sistemov za shranjevanje energije in pametnih omrežij se tržno povpraševanje po visoki-zmogljivostiElektrične srebrne kontaktne točkeše naprej raste.

 

Na področju nadzora nizke-napetosti bo uporaba srebrnih kontaktov za stikala dala večji poudarek življenjski dobi-visokofrekvenčnega delovanja in stabilnosti kontaktov. V visoko-napetostnih sistemih se bodo kontaktni materiali bolj osredotočali na obločno odpornost in toplotno stabilnost.

 

Medtem bodo tehnologije za-varčevanje s srebrom in-nadomeščanje s srebrom prav tako postale ključni raziskovalni usmeritvi v industriji. Z optimizacijo strukture materiala, zmanjšanjem vsebnosti srebra in razvojem novih kompozitnih materialov-na osnovi bakra je mogoče učinkovito zmanjšati proizvodne stroške in izboljšati izrabo virov. Večplastni kompozitni materiali, nanostrukturni materiali in visoko-zmogljivi, okolju prijazni kontaktni materiali bodo v prihodnosti pomembne usmeritve za tehnološko nadgradnjo v industriji.