Anàlisi dels materials de contacte de plata del disjuntor: característiques d'aplicació dels aliatges AgNi, AgSnO₂ i AgW

En sistemes de distribució d'energia de baixa tensió-, sistemes de control industrial i equips elèctrics d'energia nova, els materials de contacte dels disjuntors afecten directament la conductivitat, la capacitat de ruptura i l'estabilitat operativa a llarg termini de l'equip. Com a component conductor bàsic, els contactes elèctrics de plata normalment es fabriquen amb materials compostos basats en plata-per equilibrar la conductivitat, la resistència a l'arc i la resistència a la soldadura.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

En els interruptors de circuit moderns, els contactes de plata dels interruptors no són plata pura sinó un sistema d'aliatge format per la combinació de plata amb materials com el níquel, l'òxid d'estany i el tungstè. Aquests materials mantenen un funcionament estable en condicions de commutació d'alta-freqüència, sobretensions de corrent altes-i curt-circuits i, per tant, s'utilitzen àmpliament en interruptors automàtics en miniatura, interruptors automàtics de caixa modelada i interruptors automàtics d'aire.

 

Estructuralment, els reblons de contacte de plata comuns solen fixar-se a una base de coure mitjançant reblons, soldadura forta o forja en fred per formar un punt de contacte complet. Com que els contactes estan sotmesos a l'erosió de l'arc i el xoc tèrmic durant llargs períodes, la selecció del material no només determina la conductivitat sinó que també afecta la seguretat de tot el sistema elèctric.

 

La plata (Ag) és l'element conductor bàsic de tots els materials de contacte basats en plata-, que posseeix una conductivitat elèctrica i tèrmica extremadament alta, que redueix eficaçment l'augment de temperatura i la resistència de contacte. Tanmateix, la plata pura té una duresa baixa i és propensa a la fusió, la deformació i fins i tot la migració del material en condicions d'arc fort. Per tant, els materials de contacte elèctric compost de plata s'utilitzen normalment en aplicacions industrials per millorar les propietats mecàniques.

 

L'AgNi (aliatge-de níquel de plata) és un dels materials de contacte elèctric-generals més comuns. L'addició de níquel millora la duresa del contacte i la resistència al desgast alhora que redueix la migració del material, garantint un contacte estable fins i tot després d'un ús-a llarg termini. Els materials AgNi amb un baix contingut de níquel ofereixen una conductivitat superior i són adequats per a escenaris de conducció a llarg termini-; els d'alt contingut en níquel ofereixen una millor resistència a la soldadura i són més adequats per a operacions de canvi freqüents.

 

A causa de la seva estabilitat de costos i un processament consistent, els materials AgNi s'utilitzen àmpliament en la distribució d'energia residencial, el control industrial i les aplicacions elèctriques convencionals de baixa tensió{0}. Molts productes Bimetal Silver Contact també utilitzen el sistema AgNi per equilibrar la conductivitat i la vida mecànica.

 

AgSnO₂ (òxid d'estany de plata) és un material de contacte respectuós amb el medi ambient que ha experimentat un ràpid creixement en l'aplicació en els últims anys. En comparació amb els contactes de plata cadmi tradicionals, l'AgSnO₂ no té cadmi-, ofereix un millor rendiment ambiental, alhora que presenta una excel·lent resistència a l'erosió de l'arc i soldabilitat.

 

El contacte d'AgSnO₂ funciona especialment bé en entorns actuals de-càrrega alta i-entrada-alta. Quan un interruptor de circuit interromp un gran corrent, la superfície del material manté una bona estabilitat estructural, reduint l'erosió de l'arc dels contactes. Per tant, aquest material s'utilitza àmpliament en disjuntors industrials, sistemes de protecció de motors i equips elèctrics d'energia nova.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

El rendiment dels materials AgSnO₂ depèn en gran mesura del procés de fabricació. La uniformitat de la distribució de l'òxid afecta directament la vida de contacte i l'estabilitat. Actualment, molts reblons de contacte elèctric d'aliatge de plata d'alt rendiment a la indústria es fabriquen mitjançant la metal·lúrgia de pols combinada amb processos de sinterització de precisió per garantir una estructura interna uniforme del material.

 

En sistemes elèctrics de major potència, AgW (tungstè de plata) i AgWC (carbur de tungstè de plata) presenten una resistència a l'arc superior. Els materials de tungstè tenen punts de fusió extremadament alts, capaços de suportar arcs d'alta-temperatura generats sota corrents de curt-circuits extrems i, per tant, s'utilitzen habitualment en interruptors de circuit d'aire, interruptors d'alta-tensió i equips industrials-resistents.

 

Els materials AgW tenen una resistència extremadament forta a la fusió, mantenint una baixa pèrdua de material fins i tot en entorns d'arc d'alta -energia. AgWC millora encara més la duresa i la resistència al desgast, permetent que els contactes mantinguin una forma estable en condicions de trencament freqüents. Tanmateix, a causa de la seva alta duresa, la seva dificultat de processament augmenta significativament, la qual cosa requereix una alta precisió en processos de conformació de metalls en fred-i motlles.

 

A més del sistema de tungstè de plata, els materials AgC (grafit de plata) s'utilitzen principalment per evitar l'adhesió de contacte. El grafit redueix la tendència a la transferència de material, reduint eficaçment el risc de soldadura per contacte en alguns equips de commutació especialitzats. Aquests materials s'utilitzen normalment en estructures de punts de contacte elèctrics que requereixen propietats anti-adherència.

 

Pel que fa als processos de fabricació, els processos principals actualment a la indústria inclouen la metal·lúrgia de pols, el premsat en calent, la sinterització i els contactes de procés de conformació en fred. L'encapçalament en fred millora eficaçment la consistència dimensional i l'eficiència de la producció; per tant, un gran nombre de contactes elèctrics-de cap fred es produeixen-en massa mitjançant aquest mètode.

 

Per als contactes bimetàl·lics, les resistències bimetàl·liques solen estar compostes per una capa de contacte d'aliatge de plata i un substrat de coure, que pot reduir els costos del material mantenint una bona conductivitat. Aquest tipus d'estructura s'utilitza àmpliament en relés, contactors i interruptors de baixa tensió-.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Amb el desenvolupament d'equips d'alta-tensió, miniaturitzats i d'energia nova, els requisits de rendiment dels punts de plata de contacte elèctric augmenten contínuament. Els contactes moderns no només han de tenir una resistència de contacte baixa, sinó també una excel·lent resistència a l'oxidació i estabilitat tèrmica per reduir els problemes de contacte elèctric oxidat després d'un funcionament-a llarg termini.

 

Actualment, cada cop són més els fabricants de contactes elèctrics que adopten tecnologies de sinterització automatitzada, reblats de precisió i proves en línia per millorar la coherència del producte i la fiabilitat-a llarg termini. Al mateix temps, els fabricants professionals de contactes elèctrics també estan prestant més atenció a l'optimització de la formulació de materials per satisfer la demanda de contactes d'alt rendiment-en camps com ara vehicles d'energia nova, sistemes d'emmagatzematge d'energia i xarxes intel·ligents.

 

En general, els diferents materials de contacte-basats en plata tenen cadascun les seves pròpies característiques. AgNi és adequat per a aparells elèctrics generals de baixa tensió, AgSnO₂ equilibra la protecció del medi ambient i la resistència a l'arc, mentre que AgW i AgWC són adequats per a aplicacions industrials d'alta potència. Selecció adequada depunt de contacte de plataEls materials no només poden allargar la vida útil dels interruptors automàtics, sinó que també poden garantir de manera eficaç el funcionament segur i estable de tot el sistema elèctric.