Напредък в изследванията и приложения на електрически контактни материали

С развитието на енергийните системи, промишлената автоматизация, новото енергийно оборудване и технологията за интелигентно управление, електрическите контактни материали играят все по-важна роля в електрически уреди с ниско напрежение, релета, прекъсвачи и промишлени системи за управление. Като основен компонент за токова проводимост, прекъсване и превключване, електрическите контактни материали пряко влияят върху проводимостта, експлоатационния живот, контрола на повишаването на температурата и експлоатационната стабилност на оборудването. Понастоящем сребърните електрически контакти се използват широко в индустриални превключватели, системи за контрол на захранването и оборудване за автоматизация и постепенно се развиват към по-висока надеждност, по-дълъг живот и екологичност.

 

По време на работа електрическите контакти трябва да издържат на чести превключвания, дъгови удари, механично триене и термично натоварване. Следователно материалите не само трябва да притежават отлична електрическа и топлопроводимост, но и добра устойчивост на заваряване, дъгова ерозия и стабилно съпротивление при контакт.

 

Съвременните електрически контакти за промишлени приложения поставят по-високи изисквания към характеристиките на материалите, особено при високо-честотни превключватели, високи-токови натоварвания и нови системи за контрол на енергията, където всеобхватните изисквания за ефективност на контактните материали са по-строги.

 

 

 

Материалите на-базирана на мед заемат важна позиция в областта на електрическите уреди със средно{1}} и високо-напрежение поради тяхната висока проводимост, умерена цена и отлична производителност на обработка. Обичайните контактни материали на основата на мед- включват серия от мед-волфрам, мед-бисмут и мед-хром.

 

Медните -волфрамови материали притежават силна устойчивост на електродъгова ерозия и заваряване, което ги прави подходящи за приложения при високи-натоварвания. Този материал съчетава висока якост с добра термична стабилност; по този начин той се използва широко в сребърните контакти за компоненти на прекъсвачи на вакуумни прекъсвачи и комутационни апарати за високо-напрежение. Добавянето на елементи като никел може допълнително да подобри устойчивостта на материала на износване и устойчивостта на дъга.

 

Медните-бисмутови материали имат по-ниски токови-стойности на рязане и добра устойчивост на заваряване, което ги прави подходящи за средно- и ниско-напрежение вакуумни разпределителни системи. В сравнение с традиционните материали, те показват по-добра стабилност в среда на превключване с нисък-ток, но поради относително по-ниската си якост те обикновено се използват при условия на средно-натоварване.

 

Материалите от мед-хром са сред най-широко използваните контактни материали за средно- и високо-напрежение. Тези материали притежават способност да издържат на високо напрежение, отлична ефективност на гасене на дъга-и силна устойчивост на корозия, което ги прави широко използвани във вакуумни прекъсвачи и промишлени електроразпределителни системи. С напредъка в праховата металургия и процесите на топене, еднаквостта на микроструктурата и плътността на мед-хромните материали са значително подобрени, което допълнително подобрява контактния живот и стабилност. Тенденции в приложението на електрически контактни материали на базата на сребро-

 

В съвременните електрически системи с ниско{0}} напрежение сребърните сплави остават един от най-широко използваните материали за сърцевината. Материалите на базата на сребро- предлагат висока проводимост, ниско контактно съпротивление и добра топлопроводимост, което им дава значително предимство при високо-честотни превключватели и системи за прецизен контрол.

Материалите от серията Silver-volfram съчетават проводимостта на среброто с устойчивостта на висока-температура на волфрама, което ги прави подходящи за приложения с високо-натоварване и висока-честота на прекъсване. Тези материали показват отлична устойчивост на износване и силна устойчивост на дъгова ерозия, което ги прави широко използвани в сребърни контакти за MCCB и системи за промишлени прекъсвачи. За да се подобри устойчивостта на контактно съпротивление, често се добавят елементи като никел, желязо и цинк за оптимизиране на производителността.

 

Материалите от сребро-никел понастоящем са едно от най-разпространените решения за сребърни контакти за релета. Този материал предлага добра проводимост, ниско и стабилно контактно съпротивление и добра механична якост. При условия на натоварване с постоянен ток неговата скорост на пренос на материал е ниска, което води до широкото му използване в релета, контактори и оборудване за автоматично управление. Някои контакти от сребърен никел с висока-производителност допълнително подобряват своята устойчивост на заваряване и висока-температурна ефективност чрез добавяне на огнеупорни метали като волфрам и молибден. Сребърните-графитни материали са известни със своята изключителна устойчивост на заваряване, устойчиви на топене дори при условия на късо-свързване. Те предлагат добра проводимост, което ги прави подходящи за среди с мигновено превключване с-висок ток. Въпреки това, поради високата си скорост на дъгова ерозия, те обикновено се използват като спомагателни контакти или в комбинация с други материали.

 

 

 

С все по-строгите екологични изисквания, традиционните материали,-съдържащи кадмий, постепенно се заменят с нови, щадящи околната среда контактни материали. Контактът със сребърен калаен оксид се превърна в един от ключовите екологично чисти материали, които в момента се разработват.

 

Материалите от сребърен калаен оксид притежават отлична устойчивост на заваряване, дъгова ерозия и висока термична стабилност. В обхвата на среден до висок ток тяхната цялостна производителност надминава тази на традиционните материали от сребърен кадмиев оксид, което ги прави особено подходящи за AC контактори, автомобилни релета, системи за управление на мотори и ново енергийно електрическо оборудване. Тъй като не съдържат токсичен кадмий, твърдият контакт от сребърен калаен оксид бързо набира популярност в областта на екологичните електрически уреди.

 

Междувременно твърдият контакт от сребърен кадмиев оксид отдавна се използва в електротехническата индустрия с ниско{0}}напрежение. Характеристиките му включват ниско съпротивление при контакт, добра устойчивост на износване и силна устойчивост на заваряване, което го прави широко използван в традиционните индустриални системи за управление. Въпреки това, с все по-строгите екологични разпоредби, неговият пазарен дял постепенно се заменя със сребърно-калаен оксид и други екологично чисти материали.

 

Твърдите контактни материали от сребърен цинков оксид също се използват в някои специални сценарии. Тези материали имат добра устойчивост на дъга и ниска скорост на пренос на материала, което ги прави подходящи за средни натоварвания и условия на работа с висока-честота.

 

 

Твърдият контакт от чисто сребро, поради изключително високата си проводимост и топлопроводимост, е подходящ за сценарии с нисък-ток, висока-чувствителност и прецизно управление, като измервателни уреди, комуникационно оборудване и миниатюрни релета. Чистото сребро обаче има ниска твърдост и е склонно към заваряване; обикновено не е подходящо за среди с-висок ток.

 

За да отговорят на нуждите на сложни условия на работа, съвременните сребърни електрически контакти все повече приемат дизайни на композитна структура. Например дву-слойни, три-слойни или много-слойни композитни структури могат едновременно да постигнат проводимост, устойчивост на износване и устойчивост на дъга.

 

Електрическите контакти от сребърен никел за контактори са типично решение за прилагане на композитен материал, което ефективно подобрява стабилността на контакторите във високо-честотни работни среди.

 

Освен това електрическите контакти на Agni за контактори все повече се прилагат в промишлената автоматизация и новите полета за контрол на енергията. Този тип материал съчетава добра проводимост с устойчивост на заваряване, което го прави подходящ за чести сценарии на работа.

 

 

С надграждането на промишлената производствена технология традиционните процеси на праховата металургия постепенно се развиха към по-висока плътност и по-висока хомогенност. Понастоящем обичайните процеси включват синтероване, инфилтрация на стопилка, вътрешно окисление, синтероване екструзия и дъгово топене.

 

Вътрешното окисляване се използва главно за производство на контакти от сребърен оксид, като ефективно подобрява плътността на материала и устойчивостта на дъга. Този процес позволява на оксида да бъде равномерно разпределен в сплавта, като по този начин подобрява стабилността на материала.

 

Синтероващата екструзия, чрез комбинираното действие на висока температура и налягане, подобрява еднородността на структурата на материала и механичната якост. Този процес се използва широко в производството на персонализирани електрически контакти, като ефективно подобрява консистенцията на продукта и производителността на обработката.

 

Дъговото топене допълнително подобрява структурата на зърната на материала, увеличава плътността и устойчивостта на корозия и се превърна във важна посока за високо-производството на контакти за производителите на високо-производителни сребърни електрически контакти.

 

 

 

В бъдеще материалите за електрически контакти ще продължат да се развиват към по-висока надеждност, екологичност, миниатюризация и по-дълъг живот. С развитието на нова енергия, електрически превозни средства, системи за съхранение на енергия и интелигентни мрежи, пазарното търсене на висока-производителностЕлектрически сребърни контактни точкипродължава да расте.

 

В полето за управление на-ниско напрежение, прилагането на сребърни контакти за превключватели ще постави по-голям акцент върху-експлоатационния живот на високите честоти и стабилността на контакта. В-системите с високо напрежение контактните материали ще се фокусират повече върху устойчивостта на дъгата и термичната стабилност.

 

Междувременно технологиите за-спестяване и-заместване на сребро също ще се превърнат в ключови изследователски направления в индустрията. Чрез оптимизиране на структурата на материала, намаляване на съдържанието на сребро и разработване на нови композитни материали на-базирана мед, производствените разходи могат да бъдат ефективно намалени и използването на ресурсите да бъде подобрено. В бъдеще многослойните композитни материали, наноструктурираните материали и високо-производителните, екологично чисти контактни материали ще станат важни насоки за технологично надграждане в индустрията.