Свойства контактных материалов

К материалам контактов современных электрических аппаратов предъявляются следующие требования:

- высокие электрическая проводимость и теплопровод­ность;

- высокая коррозионная стойкость в воздушной и дру­гих средах;

- стойкость против образования пленок с высоким электрическим сопротивлением;

- малая твердость для уменьшения необходимой силы нажатия;

- высокая твердость для уменьшения механического износа при частых включениях и отключениях;

- малая эрозия;

- высокая дугостойкость (температура плавления).

 

Медь . Положительные свойства: высокие удельная электрическая проводимость и теплопроводность, достаточная твердость, что позволя­ет применять при частых включениях и отключениях довольно высокие значения тока, простота технологии, низкая стоимость.

Недостатки: достаточно низкая температура плавления, при рабо­те на воздухе покрывается слоем прочных оксидов, имеющих высокое сопротивление, требует довольно больших сил нажатия. Применяется как материал для плос­ких и круглых шин, контактов аппаратов высокого напряжения, кон­такторов, автоматов и др. Вследствие низкой дугостойкости нежелатель­но применение в аппаратах, отключающих мощную дугу и имеющих большое число включений в час.

Серебро . Положительные свойства: высокие электрическая проводи­мость и теплопроводность, пленка оксида серебра имеет малую механи­ческую прочность и быстро разрушается при нагреве контактной точки. Контакт серебра устойчив благодаря малому напряжению на смятие. Для работы достаточны малые нажатия (применяется при нажати­ях 0,05 Н и выше). Устойчивость контакта, малое переходное сопротив­ление являются характерными свойствами серебра.

Недостатки: малая дугостойкость и недостаточная твердость пре­пятствуют использованию его при наличии мощной дуги и частых вклю­чениях и отключениях.

Применяется в реле и контакторах при токах до 20 А. При больших токах вплоть до 10 кА серебро используется как материал для главных контактов, работающих без дуги.

Алюминий. Положительные свойства: достаточно высокие электри­ческая проводимость и теплопроводность. Благодаря малой плотности, токоведущая часть круглого сечения из алюминия на такой же ток, как и медный проводник, имеет почти на 48 % меньшую массу. Это позволя­ет уменьшить массу аппарата.

Недостатки:

1) образование на воздухе и в активных средах пленок с высокой механической прочностью и высоким сопротивлением; 2) низ­кая дугостойкость (температура плавления значительно меньше, чем у меди и серебра); 3) малая механическая прочность; 4) образование медным и алюминиевым контактами своеобразного гальванического элемента из-за наличия в окружающем воздухе влаги и оксидов. Под действием ЭДС этого элемента происходит электрохимическое разрушение кон­тактов (электрохимическая коррозия). В связи с этим, при соединении с медью алюминий должен покрываться тонким слоем меди электро­литическим путем либо оба металла необходимо покрывать серебром.

Алюминий и его сплавы (дюраль, силумин) применяются, главным образом, как материал для шин и конструкционных деталей аппаратов.

Вольфрам . Положительные свойства: высокая дугостойкость, боль­шая стойкость против эрозии, сваривания. Высокая твердость вольфра­ма позволяет применять его при частых включениях и отключениях.

Недостатки: высокое удельное сопротивление, малая теплопровод­ность, образование прочных оксидных и сульфидных пленок. В связи с образованием пленок и их высокой механической прочностью вольфра­мовые контакты требуют большого нажатия.

В реле на малые токи с небольшим нажатием применяются стойкие против коррозии материалы – золото, платина, палладий и их сплавы.

Металлокерамические материалы.

Рассмотрение свойств чистых ме­таллов показывает, что ни один из них не удовлетворяет полностью всем требованиям, предъявляемым к материалу контактов.

Материалы, обладающие необходимыми свойствами, получают методом порошковой металлургии (металлокерамики). Полученные таким методом материалы сохраняют физические свойства входящих в них металлов. Дугостойкость металлокерамики обеспечивается такими компонентами, как вольфрам, молибден. Низкое переходное сопротивление контакта достигается использованием в качестве второго компонента серебра или меди. Применение металлокерамики увеличивает стоимость электрических аппаратов, однако в эксплуатации эти затраты окупаются за счет увеличения срока службы ЭА и повышения его надежности.

ВОУ ВОУ ПАРИНЬ ПОЛЕГЧЕ $