Прогресс в исследованиях контактных материалов на основе AgSnO2

Контактный материал из оксида серебра обладает превосходными характеристиками переключения и является одним из наиболее широко используемых контактных материалов в низковольтных приборах. Электрические контакты — это компоненты, которые напрямую соединяют и размыкают цепи в коммутационных приборах и играют решающую роль в безопасной работе этих приборов. С развитием низковольтных электроприборов, таких как реле и контакторы, в направлении высокой мощности, миниатюризации и надежности, к соответствующим контактным материалам предъявляются более высокие требования, поэтому исследования и разработки контактных материалов получили широкое распространение. Поскольку кадмий (Cd) в используемом в настоящее время материале AgCdO токсичен и представляет опасность для человека и окружающей среды в процессе производства и использования, существует острая необходимость в разработке новых нетоксичных материалов для замены AgCdO.

Контактный материал AgSnO2, обладающий превосходной устойчивостью к электроэрозионной обработке и лучшей, чем у контактного материала AgCdO, устойчивостью к постоянному току, становится предпочтительным выбором в новых автомобильных, аэрокосмических, высококачественных бытовых приборах и других областях. Особенно в некоторых продуктах, экспортируемых в развитые страны Европы и США, контактный материал AgSnO2 является единственным вариантом, позволяющим использовать его при высоких токах и являющимся экологически чистым материалом.

Рабочее состояние электрических контактов

I. Рабочее состояние контактов

1. Процесс закрытия сделки

В процессе замыкания динамический контакт замыкается с определенной скоростью относительно статического контакта. Поскольку контакт и его компоненты обладают упругостью, при столкновении динамического и статического контактов кинетическая энергия контактной системы в основном преобразуется в энергию деформации. При восстановлении деформации контакт преобразуется в кинетическую энергию, что приводит к колебательному движению динамического контакта. Если колебания превышают энергию деформации, динамический и статический контакты расходятся, образуя дугу (короткую дугу). Высокая температура дуги вызывает плавление, газификацию и разбрызгивание контактной поверхности, что приводит к «отрыву» контакта. В процессе колебаний контакт из-за трения, пластической деформации и других факторов расходует энергию, амплитуда колебаний постепенно уменьшается, и, наконец, колебания прекращаются, переходя в замкнутое рабочее состояние. После прекращения колебаний контакта и затухания дуги контактная поверхность расплавленного металла быстро охлаждается и затвердевает, что облегчает контактную сварку плавлением, обычно называемую «динамической сваркой плавлением». Если прочность сварного шва контактов превысит разрывное усилие механизма переключателя, произойдет необратимое приваривание контактов, и переключатель потеряет свою работоспособность.

2. Завершение проводящего процесса

Поскольку в месте контакта существует определенное контактное сопротивление, при прохождении тока через контакт джоулевые потери, вызванные этим сопротивлением, приводят к нагреву контакта и повышению температуры. Если повышение температуры контакта слишком велико, на контактной поверхности быстро образуется более толстая оксидная пленка, в результате чего уменьшается количество проводящих точек, их размер снижается, а контактное сопротивление увеличивается. Как только контактное сопротивление становится большим, повышение температуры еще больше возрастает, образуя порочный круг, который в конечном итоге приводит к плавлению и свариванию контактной поверхности или к бесконечному отказу из-за потери проводимости. Это контактное сопротивление, возникающее из-за нагрева при сварке плавлением, называется «статической сваркой плавлением». Кроме того, после многократного включения питания контакта, из-за контактного сопротивления и теплового воздействия дуги, происходит эрозия, деформация контактной поверхности, скопление оксидов, что также приводит к увеличению контактного сопротивления и повышению температуры.

3. Процесс разрушения

В процессе размыкания динамический контакт отделяется от статического контакта с определенной скоростью, и как только контакт размыкается, возникает дуга. В низковольтных приборах часто используется катушка магнитного поля, чтобы быстро переместить дугу в разрядную камеру и погасить ее. Однако, когда контакты начинают размыкаться, дуга не может быть приведена в движение магнитным полем; она должна оставаться на контактах в течение определенного времени, что приводит к эрозии контактной поверхности. Только когда контакты размыкаются на определенное расстояние, магнитное поле может привести в движение дугу. Дуга покидает контакт, попадает в разрядную камеру и гаснет. После гашения дуги контактный зазор выполняет функцию изоляции линейного напряжения.