Analiza materijala kontakta releja: razvoj performansi i tehnološki izazovi

Kao ključna komponenta automatizacije koja kontrolira preklapanje strujnih krugova, pouzdanost releja gotovo u potpunosti ovisi o kontaktnom materijalu. Kontakti, "srce" releja, podnose teške uvjete kao što su visoko-temperaturni lukovi, mehanički udari i migracija materijala tijekom trenutnog spajanja i isključivanja struje. Izbor materijala izravno utječe na električni životni vijek, nosivost i stabilnost primjene releja.

 

 

 

Kontakti releja tijekom rada djeluju kao sklopke. Trenutačni lukovi mogu uzrokovati pojave kao što su elektro-erozija, migracija materijala i površinsko prianjanje:

 

Elektro{0}}erozija:Visoko{0}}temperaturni lukovi uzrokuju lokalno taljenje ili isparavanje materijala, stvarajući udubine i izbočine, što dovodi do postupnog trošenja kontaktnih točaka.

 

Promjene kontaktnog otpora:Površinska oksidacija ili onečišćenje stvara izolacijski film, uzrokujući povećani kontaktni otpor, stvaranje topline, pa čak i opasnost od pregorjevanja releja.

 

Migracija materijala:Pod istosmjernim opterećenjima, usmjerena priroda luka uzrokuje migriranje materijala s jednog kontakta na drugi, ubrzavajući lokalizirano trošenje.

 

Prianjanje:Visoke struje ili hlađenje otopljenih kontakata mogu uzrokovati prianjanje, što rezultira nemogućnošću odspajanja.

 

Idealni kontaktni materijali trebaju uravnotežiti visoku električnu vodljivost, visoku toplinsku vodljivost, otpornost na eroziju električnog luka, nizak i stabilan kontaktni otpor, visoku tvrdoću i otpornost na zavarivanje i dobru obradivost. Budući da jedan metal rijetko ispunjava sve ove zahtjeve istovremeno, legure ili kompozitni materijali često se koriste u praktičnim primjenama, kao što su električni srebrni kontakti, bimetalni srebrni kontakti i električne kontaktne zakovice od srebrne legure.

 

 

 

Izbor kontaktnog materijala značajno varira ovisno o vrsti opterećenja i okruženju primjene.

 

Scenariji niske struje, slabog signala: Ovi kontakti moraju održavati stabilan kontaktni otpor, a često se koriste plemeniti metali ili legure.

 

Zlato i njegove legure:Izvrsna otpornost na oksidaciju, niska kontaktna otpornost, pogodna za-prebacivanje signala niske razine; međutim, čisto zlato je mekano i ima slabu otpornost na luk, pa se često nanosi na druge podloge.

 

Srebro i njegove legure:Izuzetno visoka električna i toplinska vodljivost, dobra obradivost. Čisto srebro je sklono sulfidaciji, a AgSnO2 kontakt ili obrada srebrne legure, kao što je srebro-nikl ili srebro-kositar oksid, često se koristi za poboljšanje otpornosti na habanje i otpornost na luk.

 

Primjene srednje do visoke struje (industrijska kontrola, kućanski aparati, automobili) zahtijevaju materijale s dobrom otpornošću na luk, otpornošću na abraziju i otpornošću na zavarivanje.

 

AgNi (srebrni nikal):Kombinira vodljivost i otpornost luka, naširoko se koristi u AC opterećenjima.

 

AgSnO₂ (srebrni kositar oksid):Ekološki prihvatljiva alternativa kadmijevom srebrnom oksidu, s jakom otpornošću na zavarivanje, pogodna za česta prebacivanja i istosmjerna opterećenja.

 

AgZnO (srebrni cinkov oksid):Sličan učinak kao AgSnO₂, ali zahtijeva složeniju obradu.

 

Posebne primjene:Volfram, molibden: Vatrostalni metali visoke tvrdoće i jake otpornosti na električni luk; može se kombinirati s bakrom ili srebrom kako bi se formirale kompozitne električne kontaktne točke za visoko{0}}strujne sklopne uređaje.

 

Metali platinaste skupine:Visoka otpornost na oksidaciju i koroziju, skupa, prikladna za visoko-pouzdane primjene u zrakoplovstvu i vojsci.

 

Nadalje, srebrni kontakti u prekidačima i srebrni kadmijevi kontakti nekoć su bili naširoko korišteni u okruženjima s visokim-opterećenjima, ali zbog toksičnosti kadmija zamijenjeni su ekološki prihvatljivim materijalima.

 

 

 

Materijali za kontakte releja razvijaju se prema visokoj učinkovitosti, ekološkoj prihvatljivosti i inteligenciji:

 

Ekološka prihvatljivost:Postupno ukidanje toksičnih materijala kao -materijala koji sadrže kadmij i razvoj visoko{1}}učinkovitih, ne-toksičnih materijala, kao što su AgSnO₂, AgZnO ili novih kompozitnih materijala.

 

Nano{0}}određivanje veličine i kompozitne tehnologije:Optimiziranje distribucije čestica oksida putem nanotehnologije za poboljšanje ukupne izvedbe materijala i istraživanje slojevitih kompozita i struktura -ojačanih vlaknima.

 

Površinska obrada i premazivanje:Formiranje visoko{0}}kontaktnih tankih slojeva na bakrenim podlogama korištenjem galvanizacije, raspršivanja ili laserskog oblaganja za smanjenje troškova i poboljšanje performansi.

 

Dizajn simulacije:Računalna simulacija temperaturnih polja, polja fluida i migracije materijala pod električnim lukovima daje teoretske smjernice za dizajn novih materijala i ubrzava proces istraživanja i razvoja.

 

 

Povijest materijala za kontakte releja proces je stalne integracije između znanosti o materijalima i tehnologije elektrotehnike. Od ranog čistog zlata i čistog srebra do srebrnog kadmij oksida, a zatim do ekološki prihvatljivih nanokompozitnih materijala, svaka je inovacija potaknula releje prema većoj pouzdanosti, duljem životnom vijeku i inteligenciji. oveSrebrni električni kontaktiutjelovljuju temeljnu vrijednost relejnog sustava i ključni su kamen temeljac za osiguranje stabilnog rada električnih sustava.