پیشرفت تحقیق و کاربردهای مواد تماس الکتریکی

با توسعه سیستم‌های قدرت، اتوماسیون صنعتی، تجهیزات انرژی جدید و فناوری کنترل هوشمند، مواد تماس الکتریکی نقش مهمی را در{0}وسایل برقی، رله‌ها، قطع کننده‌های مدار و سیستم‌های کنترل صنعتی با ولتاژ پایین بازی می‌کنند. به عنوان یک جزء اصلی برای هدایت جریان، وقفه و سوئیچینگ، مواد تماس الکتریکی مستقیماً بر هدایت، عمر مفید، کنترل افزایش دما و پایداری عملیاتی تجهیزات تأثیر می‌گذارند. در حال حاضر، کنتاکت های الکتریکی نقره ای به طور گسترده در سوئیچ های صنعتی، سیستم های کنترل قدرت و تجهیزات اتوماسیون استفاده می شود و به تدریج به سمت قابلیت اطمینان بالاتر، طول عمر بیشتر و سازگاری با محیط زیست در حال توسعه هستند.

 

در حین کار، کنتاکت های الکتریکی باید در برابر کلیدزنی مکرر، ضربه های قوس الکتریکی، اصطکاک مکانیکی و تنش حرارتی مقاومت کنند. بنابراین، مواد نه تنها باید دارای رسانایی الکتریکی و حرارتی عالی باشند، بلکه باید مقاومت خوبی در برابر جوش، فرسایش قوس الکتریکی و مقاومت تماس پایدار نیز داشته باشند.

 

کنتاکت‌های برقی مدرن برای کاربردهای صنعتی، تقاضاهای بالاتری را برای عملکرد مواد ایجاد می‌کنند، به‌ویژه در سوئیچ‌های با فرکانس بالا، بارهای جریان بالا{{1}، و سیستم‌های کنترل انرژی جدید، جایی که الزامات عملکرد جامع برای مواد تماس دقیق‌تر است.

 

 

 

مواد بر پایه مس-به دلیل رسانایی بالا، هزینه متوسط ​​و عملکرد پردازش عالی، جایگاه مهمی را در زمینه لوازم الکتریکی با ولتاژ متوسط- و- بالا اشغال می‌کنند. مواد تماس متداول مبتنی بر مس- شامل مس-تنگستن، مس-بیسموت و مس-سری کروم است.

 

مواد مس-تنگستن دارای مقاومت قوی در برابر فرسایش قوس و جوش هستند که آنها را برای کاربردهای-شکن بار بالا مناسب می‌کند. این ماده استحکام بالا را با پایداری حرارتی خوب ترکیب می کند. بنابراین، به طور گسترده ای در کنتاکت های نقره ای برای اجزای بریکر قطع کننده های مدار خلاء و تابلو برق{3}بالا استفاده می شود. افزودن عناصری مانند نیکل می‌تواند مقاومت در برابر سایش و مقاومت قوس را بیشتر کند.

 

مواد مس-بیسموت دارای مقادیر برش کمتر جریان-و مقاومت جوشکاری خوب هستند، که آنها را برای سیستم‌های تابلو برق خلاء با ولتاژ متوسط- و-مناسب می‌سازد. در مقایسه با مواد سنتی، آنها پایداری بهتری را در محیط‌های سوئیچینگ جریان پایین نشان می‌دهند، اما به دلیل استحکام نسبتاً پایین‌ترشان، معمولاً در شرایط بارگذاری متوسط ​​استفاده می‌شوند.

 

مواد مس-کروم یکی از پرکاربردترین مواد تماس با ولتاژ متوسط- و-بالا هستند. این مواد دارای قابلیت مقاومت در برابر ولتاژ بالا، عملکرد عالی در خاموش کردن قوس-و مقاومت در برابر خوردگی قوی هستند که باعث شده است به طور گسترده در قطع کننده های مدار خلاء و سیستم های توزیع برق صنعتی استفاده شود. با پیشرفت در متالورژی پودر و فرآیندهای ذوب، یکنواختی ریزساختار و چگالی مواد مس-کروم به طور قابل توجهی بهبود یافته است و باعث افزایش بیشتر عمر تماس و پایداری آن می‌شود. روندهای کاربردی نقره{8}}مواد تماس الکتریکی مبتنی بر

 

در سیستم‌های الکتریکی ولتاژ پایین-مدرن، آلیاژهای نقره یکی از پرمصرف‌ترین مواد هسته هستند. مواد مبتنی بر نقره رسانایی بالا، مقاومت در برابر تماس کم و رسانایی حرارتی خوب را ارائه می‌دهند که به آنها مزیت قابل توجهی در سوئیچ‌های فرکانس بالا و سیستم‌های کنترل دقیق می‌دهد.

مواد سری نقره‌ای{0}}رسانایی نقره را با مقاومت تنگستن در دمای بالا ترکیب می‌کنند و آن‌ها را برای برنامه‌های شکستن فرکانس بالا-بار- مناسب می‌سازد. این مواد مقاومت در برابر سایش عالی و مقاومت قوی در برابر فرسایش قوس الکتریکی از خود نشان می دهند که باعث می شود به طور گسترده در کنتاکت های نقره ای برای MCCB ها و سیستم های قطع کننده مدار صنعتی استفاده شوند. برای بهبود پایداری مقاومت تماس، عناصری مانند نیکل، آهن و روی اغلب برای بهینه‌سازی عملکرد اضافه می‌شوند.

 

مواد نقره{0}}نیکل در حال حاضر یکی از رایج ترین راه حل ها برای کنتاکت های نقره برای رله هستند. این ماده رسانایی خوب، مقاومت تماس کم و پایدار و استحکام مکانیکی خوب را ارائه می دهد. در شرایط بار DC، سرعت انتقال مواد آن کم است که منجر به استفاده گسترده از آن در رله‌ها، کنتاکتورها و تجهیزات کنترل خودکار می‌شود. برخی از کنتاکت‌های نیکل نقره با کارایی بالا، با افزودن فلزات نسوز مانند تنگستن و مولیبدن، مقاومت خود را در برابر جوشکاری و عملکرد دمای بالا- افزایش می‌دهند. مواد نقره{7}}گرافیت به دلیل مقاومت فوق‌العاده‌شان در برابر جوش، مقاومت در برابر همجوشی حتی در شرایط جریان مدار کوتاه- مشهور هستند. آنها رسانایی خوبی ارائه می‌دهند و برای محیط‌های{10}}سوئیچینگ آنی با جریان بالا مناسب هستند. با این حال، به دلیل نرخ فرسایش قوس الکتریکی بالا، آنها معمولا به عنوان تماس کمکی یا در ترکیب با مواد دیگر استفاده می شوند.

 

 

 

با الزامات زیست محیطی سختگیرانه فزاینده، مواد سنتی حاوی کادمیوم{0}}به تدریج با مواد تماس جدید و سازگار با محیط زیست جایگزین می شوند. کنتاکت اکسید قلع نقره به یکی از مواد کلیدی سازگار با محیط زیست در حال حاضر در حال توسعه تبدیل شده است.

 

مواد اکسید قلع نقره دارای مقاومت عالی در برابر جوشکاری، فرسایش قوس الکتریکی و پایداری حرارتی بالا هستند. در محدوده جریان متوسط ​​تا زیاد، عملکرد کلی آنها از مواد سنتی اکسید کادمیوم نقره فراتر می رود و آنها را به ویژه برای کنتاکتورهای AC، رله های خودرو، سیستم های کنترل موتور و تجهیزات الکتریکی انرژی جدید مناسب می کند. از آنجا که آنها حاوی کادمیوم سمی نیستند، تماس جامد اکسید قلع نقره به سرعت در زمینه لوازم الکتریکی دوستدار محیط زیست محبوبیت پیدا می کند.

 

در همین حال، تماس جامد اکسید کادمیوم نقره مدت‌هاست در صنعت برق ولتاژ پایین استفاده می‌شود. از ویژگی های آن می توان به مقاومت کم در برابر تماس، مقاومت در برابر سایش خوب و مقاومت قوی در برابر جوشکاری اشاره کرد که باعث شده است به طور گسترده ای در سیستم های کنترل صنعتی سنتی استفاده شود. با این حال، با قوانین زیست محیطی سختگیرانه، سهم بازار آن به تدریج با اکسید قلع نقره و سایر مواد سازگار با محیط زیست جایگزین می شود.

 

مواد تماس جامد اکسید روی نقره نیز در برخی سناریوهای خاص استفاده می شود. این مواد دارای مقاومت قوس الکتریکی خوب و سرعت انتقال مواد کم هستند، که آنها را برای بارهای متوسط ​​و شرایط کار با فرکانس بالا مناسب می‌سازد.

 

 

کنتاکت جامد نقره خالص، به دلیل رسانایی و هدایت حرارتی بسیار بالا، برای سناریوهای کنترل جریان کم، حساسیت{{1} و دقیق، مانند ابزار دقیق، تجهیزات ارتباطی، و رله‌های مینیاتوری مناسب است. با این حال، نقره خالص سختی کمی دارد و مستعد جوشکاری است. معمولاً برای محیط‌های{3}}بار فعلی مناسب نیست.

 

برای برآوردن نیازهای شرایط عملیاتی پیچیده، کنتاکت‌های الکتریکی نقره‌ای مدرن به طور فزاینده‌ای طرح‌های ساختاری کامپوزیتی را اتخاذ می‌کنند. به عنوان مثال، ساختارهای مواد مرکب دو لایه-، سه لایه-یا چند لایه می‌توانند به طور همزمان به رسانایی، مقاومت در برابر سایش و مقاومت قوس دست یابند.

 

کنتاکت های نیکل نقره ای برای کنتاکتورها یک راه حل کاربردی معمولی مواد مرکب است که به طور موثر پایداری کنتاکتورها را در محیط های کاری با فرکانس بالا- بهبود می بخشد.

 

علاوه بر این، Agni Electrical Contacts برای کنتاکتورها به طور فزاینده ای در زمینه های اتوماسیون صنعتی و کنترل انرژی جدید استفاده می شود. این نوع مواد رسانایی خوب را با مقاومت در برابر جوش ترکیب می کند و آن را برای سناریوهای عملیات مکرر مناسب می کند.

 

 

با ارتقای تکنولوژی تولید صنعتی، فرآیندهای متالورژی پودر سنتی به تدریج به سمت چگالی بالاتر و همگنی بالاتر تکامل یافته است. در حال حاضر، فرآیندهای رایج شامل تف جوشی، نفوذ مذاب، اکسیداسیون داخلی، اکستروژن تف جوشی و ذوب قوس است.

 

اکسیداسیون داخلی عمدتاً برای تولید کنتاکت‌های اکسید نقره استفاده می‌شود و به طور موثر چگالی مواد و مقاومت قوس را بهبود می‌بخشد. این فرآیند به اکسید اجازه می دهد تا به طور یکنواخت در آلیاژ توزیع شود و در نتیجه پایداری مواد را بهبود بخشد.

 

اکستروژن تف جوشی، از طریق عمل ترکیبی دما و فشار بالا، یکنواختی ساختار مواد و استحکام مکانیکی را بهبود می بخشد. این فرآیند به طور گسترده در تولید کنتاکت های الکتریکی سفارشی استفاده می شود و به طور موثر سازگاری محصول و عملکرد پردازش را بهبود می بخشد.

 

ذوب قوس بیشتر ساختار دانه مواد را بهبود می‌بخشد، چگالی و مقاومت در برابر خوردگی را افزایش می‌دهد و به یک جهت مهم برای-تولید تماس نهایی برای تولیدکنندگان تماس‌های برقی نقره‌ای با کارایی بالا تبدیل شده است.

 

 

 

در آینده، مواد تماس الکتریکی به سمت قابلیت اطمینان بالاتر، سازگاری با محیط زیست، کوچک سازی و طول عمر بیشتر ادامه خواهند داد. با توسعه انرژی‌های جدید، وسایل نقلیه الکتریکی، سیستم‌های ذخیره انرژی و شبکه‌های هوشمند، تقاضای بازار برای عملکرد بالا-نقاط تماس نقره ای برقبه رشد خود ادامه می دهد.

 

در زمینه کنترل ولتاژ پایین-، استفاده از کنتاکت‌های نقره‌ای برای سوئیچ‌ها تأکید بیشتری بر عمر کاری فرکانس بالا و پایداری تماس دارد. در سیستم‌های ولتاژ بالا، مواد تماس بیشتر بر مقاومت قوس الکتریکی و پایداری حرارتی تمرکز می‌کنند.

 

در همین حال، فناوری‌های جایگزینی-صرفه‌جویی و نقره-نقره نیز به مسیرهای تحقیقاتی کلیدی در صنعت تبدیل خواهند شد. با بهینه سازی ساختار مواد، کاهش محتوای نقره و توسعه مواد کامپوزیتی جدید-مس، هزینه های تولید را می توان به طور موثر کاهش داد و استفاده از منابع را بهبود بخشید. در آینده، مواد کامپوزیتی چندلایه، مواد نانوساختار، و مواد تماس با کارایی بالا و سازگار با محیط‌زیست-به مسیرهای مهمی برای ارتقای فناوری در صنعت تبدیل خواهند شد.