Progrés de la recerca i aplicacions dels materials de contacte elèctric

Amb el desenvolupament dels sistemes d'alimentació, l'automatització industrial, els nous equips energètics i la tecnologia de control intel·ligent, els materials de contacte elèctric tenen un paper cada cop més important en els aparells elèctrics, relés, disjuntors i sistemes de control industrials de baixa-tensió. Com a component bàsic per a la conducció, la interrupció i la commutació del corrent, els materials de contacte elèctric afecten directament la conductivitat, la vida útil, el control de l'augment de la temperatura i l'estabilitat operativa dels equips. Actualment, els contactes elèctrics de plata s'utilitzen àmpliament en interruptors industrials, sistemes de control d'energia i equips d'automatització, i s'estan desenvolupant gradualment cap a una major fiabilitat, una vida útil més llarga i un respecte al medi ambient.

 

Durant el funcionament, els contactes elèctrics han de suportar canvis freqüents, impactes d'arc, fricció mecànica i estrès tèrmic. Per tant, els materials no només han de tenir una excel·lent conductivitat elèctrica i tèrmica, sinó també una bona resistència a la soldadura, l'erosió de l'arc i una resistència de contacte estable.

 

Els contactes elèctrics moderns per a aplicacions industrials exigeixen més el rendiment dels materials, especialment en els interruptors d'alta-freqüència, les càrregues de corrent elevat-i els nous sistemes de control d'energia, on els requisits de rendiment complets dels materials de contacte són més estrictes.

 

 

 

Els materials basats en coure-ocupen una posició important en el camp dels electrodomèstics de tensió mitjana- i alta-a causa de la seva alta conductivitat, cost moderat i excel·lent rendiment de processament. Els materials de contacte habituals basats en coure-inclouen les sèries de coure-tungstè, coure-bismut i coure-crom.

 

Els materials de coure-tungstè tenen una forta resistència a l'erosió de l'arc i a la soldadura, el que els fa adequats per a aplicacions de trencament de càrrega elevada-. Aquest material combina una alta resistència amb una bona estabilitat tèrmica; per tant, s'utilitza àmpliament en els contactes de plata per a components d'interruptors de disjuntors de buit i aparells de commutació d'alta tensió. L'addició d'elements com el níquel pot millorar encara més la resistència al desgast del material i la resistència a l'arc.

 

Els materials de coure-bismut tenen valors de tall-de corrent més baixos i una bona resistència a la soldadura, el que els fa aptes per a sistemes de commutació de buit de mitjana{- i baixa-tensió. En comparació amb els materials tradicionals, presenten una millor estabilitat en entorns de commutació de corrent baixa-, però a causa de la seva força relativament menor, normalment s'utilitzen en condicions de càrrega mitjana-.

 

Els materials de coure-crom es troben entre els materials de contacte de mitjana- i alta-tensió més utilitzats. Aquests materials tenen una capacitat de suport d'alta tensió, un excel·lent rendiment d'extinció d'arc-i una forta resistència a la corrosió, cosa que els fa molt utilitzats en interruptors de buit i sistemes de distribució d'energia industrial. Amb els avenços en la metal·lúrgia de pols i els processos de fosa, la uniformitat de la microestructura i la densitat dels materials de coure-crom s'han millorat significativament, millorant encara més la vida de contacte i l'estabilitat. Tendències d'aplicació dels materials de contacte elèctric basats en plata-

 

En els sistemes elèctrics moderns de baixa tensió{0}, els aliatges de plata segueixen sent un dels materials bàsics més utilitzats. Els materials basats en plata-ofereixen una alta conductivitat, una baixa resistència de contacte i una bona conductivitat tèrmica, cosa que els ofereix un avantatge significatiu en interruptors d'alta-freqüència i sistemes de control de precisió.

Els materials de la sèrie Silver-tungstè combinen la conductivitat de la plata amb l'alta-resistència a la temperatura del tungstè, el que els fa adequats per a aplicacions de trencament d'alta-càrrega i-freqüència. Aquests materials presenten una excel·lent resistència al desgast i una forta resistència a l'erosió de l'arc, el que els fa àmpliament utilitzats en contactes de plata per a MCCB i sistemes d'interruptors industrials. Per millorar l'estabilitat de la resistència de contacte, sovint s'afegeixen elements com el níquel, el ferro i el zinc per optimitzar el rendiment.

 

Els materials de plata-níquel són actualment una de les solucions més habituals per als contactes de plata per a relés. Aquest material ofereix una bona conductivitat, una resistència de contacte baixa i estable i una bona resistència mecànica. En condicions de càrrega de corrent continu, la seva velocitat de transferència de material és baixa, el que porta al seu ús generalitzat en relés, contactors i equips de control automàtic. Alguns contactes de níquel de plata-alt rendiment milloren encara més la seva resistència a la soldadura i el rendiment a alta-temperatura afegint metalls refractaris com ara el tungstè i el molibdè. Els materials de grafit-plata són coneguts per la seva excel·lent resistència a la soldadura, que resisteixen la fusió fins i tot en condicions de corrent de curt-circuit. Ofereixen una bona conductivitat, cosa que els fa adequats per a entorns de commutació instantània{10}}alta. Tanmateix, a causa de la seva elevada taxa d'erosió de l'arc, s'utilitzen normalment com a contactes auxiliars o en combinació amb altres materials.

 

 

 

Amb els requisits ambientals cada cop més estrictes, els materials tradicionals que contenen-cadmi s'estan substituint gradualment per nous materials de contacte respectuosos amb el medi ambient. El contacte d'òxid d'estany de plata s'ha convertit en un dels materials respectuosos amb el medi ambient clau en desenvolupament.

 

Els materials d'òxid d'estany de plata tenen una excel·lent resistència a la soldadura, l'erosió de l'arc i una alta estabilitat tèrmica. En el rang de corrent mitjà i alt, el seu rendiment global supera el dels materials tradicionals d'òxid de cadmi de plata, cosa que els fa especialment adequats per a contactors de CA, relés d'automòbils, sistemes de control de motors i equips elèctrics d'energia nova. Com que no contenen cadmi tòxic, el contacte sòlid d'òxid d'estany de plata està guanyant popularitat ràpidament en el camp dels aparells elèctrics respectuosos amb el medi ambient.

 

Mentrestant, el contacte sòlid d'òxid de cadmi de plata s'utilitza durant molt de temps a la indústria elèctrica de baixa tensió. Les seves característiques inclouen una baixa resistència al contacte, una bona resistència al desgast i una forta resistència a la soldadura, el que el fa molt utilitzat en els sistemes de control industrials tradicionals. Tanmateix, amb regulacions mediambientals cada cop més estrictes, la seva quota de mercat s'està substituint gradualment per òxid d'estany de plata i altres materials respectuosos amb el medi ambient.

 

Els materials de contacte sòlid d'òxid de zinc de plata també s'utilitzen en alguns escenaris especials. Aquests materials tenen una bona resistència a l'arc i una baixa velocitat de transferència de material, el que els fa adequats per a càrregues mitjanes i condicions de funcionament d'alta-freqüència.

 

 

El contacte sòlid de plata pura, a causa de la seva conductivitat i conductivitat tèrmica extremadament alta, és adequat per a escenaris de control de precisió i de baixa-corrent, alta-sensibilitat, com ara instrumentació, equips de comunicació i relés en miniatura. Tanmateix, la plata pura té una duresa baixa i és propensa a la soldadura; generalment no és adequat per a entorns de càrrega actual-alta.

 

Per satisfer les necessitats de condicions de funcionament complexes, els contactes elèctrics de plata moderns adopten cada cop més dissenys d'estructura composta. Per exemple, les estructures de material compost de doble-capa, triple-capa o multi-capes poden aconseguir simultàniament conductivitat, resistència al desgast i resistència a l'arc.

 

Els contactes elèctrics de níquel plata per a contactors són una solució típica d'aplicació de material compost, que millora de manera efectiva l'estabilitat dels contactors en entorns operatius d'alta-freqüència.

 

A més, els contactes elèctrics per a contactors d'Agni s'apliquen cada cop més en l'automatització industrial i els nous camps de control d'energia. Aquest tipus de material combina una bona conductivitat amb la resistència a la soldadura, el que el fa adequat per a escenaris de funcionament freqüent.

 

 

Amb l'actualització de la tecnologia de fabricació industrial, els processos tradicionals de metal·lúrgia de pols han evolucionat gradualment cap a una major densitat i una major homogeneïtat. Actualment, els processos habituals inclouen la sinterització, la infiltració de la fosa, l'oxidació interna, l'extrusió per sinterització i la fusió d'arc.

 

L'oxidació interna s'utilitza principalment per fabricar contactes d'òxid de plata, millorant eficaçment la densitat del material i la resistència a l'arc. Aquest procés permet que l'òxid es distribueixi uniformement dins de l'aliatge, millorant així l'estabilitat del material.

 

L'extrusió de sinterització, mitjançant l'acció combinada d'alta temperatura i pressió, millora la uniformitat de l'estructura del material i la resistència mecànica. Aquest procés s'utilitza àmpliament en la fabricació de contactes elèctrics personalitzats, millorant eficaçment la consistència del producte i el rendiment del processament.

 

La fusió d'arc millora encara més l'estructura del gra del material, augmenta la densitat i la resistència a la corrosió i s'ha convertit en una adreça important per a la fabricació de contactes de gamma alta-per als fabricants de contactes elèctrics de plata d'alt rendiment-.

 

 

 

En el futur, els materials de contacte elèctric continuaran desenvolupant-se cap a una major fiabilitat, respecte al medi ambient, miniaturització i una vida útil més llarga. Amb el desenvolupament de noves energies, vehicles elèctrics, sistemes d'emmagatzematge d'energia i xarxes intel·ligents, la demanda del mercat d'alt rendiment-Punts de contacte elèctrics de platasegueix creixent.

 

En el camp del control de baixa-tensió, l'aplicació de contactes de plata per als interruptors posarà més èmfasi en la vida operativa d'alta-freqüència i l'estabilitat dels contactes. En sistemes d'alta tensió-, els materials de contacte es centraran més en la resistència de l'arc i l'estabilitat tèrmica.

 

Mentrestant, les tecnologies d'-estalvi i de substitució-de plata també es convertiran en direccions de recerca clau en el sector. Mitjançant l'optimització de l'estructura del material, la reducció del contingut de plata i el desenvolupament de nous materials compostos-basats de coure, es poden reduir de manera efectiva els costos de producció i millorar l'ús dels recursos. En el futur, els materials compostos multicapa, els materials nanoestructurats i els materials de contacte d'alt rendiment i respectuosos amb el medi ambient es convertiran en direccions importants per a l'actualització tecnològica del sector.