Материалы для контактных соединений

К материалам контактов предъявляются следующие основные требования: они должны обладать высокой электрической проводимостью и теплопроводностью, быть устойчивыми против коррозии и эрозии, быть дугостойкими т. е. иметь высокую температуру плавления и испарения, быть твёрдыми, механически прочными и легко поддаваться механической обработке.

Для контактных соединений применяются следующие материалы.

Медь . Удовлетворяет почти всем перечисленным выше требованиям, за исключением коррозионной стойкости. Оксиды меди имеют низкую проводимость. Медь – самый распространенный контактный материал, используемый для коммутирующих контактов.

В коммутирующих контактах медь применяется при нажатиях свыше 3 Н для всех режимов работы, при продолжительном режиме работы, примерно через 8 часов, контакты необходимо разомкнуть и замкнуть заново для удаления образовавшейся на них окисной плёнки.

Серебро . Очень хороший контактный материал, удовлетворяющий всем
требованиям, за исключением дугостойкости при значительных токах. При малых токах обладает хорошей износостойкостью. Оксиды серебра имеют почти
такую же проводимость, как и чистое серебро. Серебро используется для главных контактов в аппаратах на большие токи, для всех контактов продолжительного режимах работы, в контактах на малые токи при малых нажатиях (контакты реле, контакты вспомогательных цепей). Серебро обычно применяется в виде накладок – вся деталь выполняется из меди или другого материала, на который приваривается (припаивается) накладка из серебра, образующая рабочую контактную поверхность.

Алюминий. По сравнению с медью обладает значительно меньшими проводимостью и механической прочностью. Образует плохо проводящую твердую оксидную пленку, что существенно ограничивает его применение. Может использоваться в разборных контактных соединениях (шинопроводы, монтажные провода). Для этого контактные рабочие поверхности серебрятся, меднятся или армируются медью. Следует, однако, иметь в виду невысокую механическую прочность алюминия, вследствие чего соединение может со временем ослабиться, и контакт нарушится (не следует завышать контактное нажатие). Для коммутирующих контактов алюминий непригоден.

Платина, золото, молибден. Применяются для коммутирующих контактов на очень малые токи при малых нажатиях. Платина и золото не образуют оксидных пленок. Контакты и из этих металлов имеют малое переходное сопротивление. Для повышения износостойкости применяют сплавы из платины сиридием.

Вольфрам и сплавы из вольфрама. При большой твёрдости и высокой температуре плавления обладают высокой электрической износостойкостью. Вольфрам и сплавы вольфрам – молибден, вольфрам – платина, вольфрам – платина – иридий и другие применяются при малых токах для контактов с большой частотой размыкания

Металлокерамика – механическая смесь двух практически не сплавляющихся металлов, получаемая методом спекания смеси их порошков или пропиткой одного расплавом другого при высокой температуре и давлении (порошковая металлургия). При этом один из металлов имеет хорошую проводимость, а другой обладает большой механической прочностью, является тугоплавким и дугостойким. Металлокерамика, таким образом, сочетает высокую дугостойкость с относительно хорошей проводимостью. Наиболее распространенными композициями металлокерамики являются: серебро – вольфрам; серебро – молибден; серебро – никель; серебро – окись кадмия, серебро – окись меди; серебро – графит; серебро – графит – никель; медь – вольфрам; медь – молибден и др. Применяется металлокерамика для дугогасительных контактов на средние и большие отключаемые токи, а также для главных контактов на номинальные токи до 630 А. Состав композиций металлокерамических следующий: КМК-А10 – 85% Ag + 15% CdO; КМК-А20 – 90% Ag + 10% CuO.

В контактной системе электрический контакт осуществляется нажатием одного токоведущего элемента на другой при помощи контактных пружин, болтов, резьбовых соединений и т.д. Усилие , с которым сжимаются токоведущие элементы контакта, называется контактным нажатием.

У электрического контакта следует различать кажущуюся и действительную площади соприкосновения. В действительности две поверхности будут соприкасаться не по всей кажущейся площади, а лишь отдельными площадками.

По кажущейся форме соприкосновения условно различают три типа контактов: точечный, линейный и плоскостной (поверхностный).

У точечного контакта соприкосновение происходит только в одной точке, кажущаяся и действительная площади соприкосновения совпадают (контакт «сфера – сфера», «сфера – плоскость», «конус – плоскость»).

В контакторах постоянного тока преимущественно используется линейный тип контактов, т.е. при включении и при замкнутом состоянии аппарата передача тока происходит по линии соприкосновения главных контактов (контакт «цилиндр – цилиндр» по образующей, «цилиндр – плоскость»).

У плоскостного контакта кажущееся соприкосновение происходит по поверхности, а физическое – по ряду точек касания (минимум три), расположенных на этой поверхности.

Все контактные соединения должны удовлетворять требованиям надежности, механической прочности, термической и электродинамической устойчивости, стойкости против влияния внешней окружающей среды.

Размеры площадок контактирования пропорциональны силе, сжимающей детали, и зависят от сопротивления смятию материала деталей. Тип контакта определяется его назначением, значениями тока и контактного нажатия, конструкцией контактного узла и всего аппарата.

Точечный контакт применяется при малых токах, т.е. доли – единицы Ампер. Линейный контакт целесообразно применять при больших токах (сотни Ампер) при одинаковых силах нажатия. Переходное сопротивление R ПХ линейных контактов меньше, чем плоскостных. Небольшая площадь контактирования создаёт условия для стирания окислов контактного металла в процессе скольжения одного контакта по другому.

Плоскостной контакт применяется при больших токах, измеряемых в сотни Ампер, условия удаления плёнки окислов с поверхности здесь хуже, чем у линейного, однако, вследствие большой силы контактного нажатия F К поверхность в нескольких местах очищается от плёнки окислов и образуется зона чистого металла.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: