A reléérintkező anyagok jelenlegi fejlesztési állapotának és kulcsfontosságú technológiáinak elemzése

Az ipari automatizálás, a teljesítményszabályozás, a vasúti szállítás, az új energia és az elektronikus berendezések területén a relék továbbra is az egyik legalapvetőbb és legfontosabb elektromos vezérlőelem. Közülük a reléérintkező, mint az áramkör „be- és kikapcsolását” megvalósító magszerkezet, anyagválasztása révén közvetlenül meghatározza a relé megbízhatóságát, élettartamát és alkalmazható működési feltételeit.

 

Mérnöki alkalmazás szempontjából a reléérintkező lényegében egy vezérelt kapcsoló interfész. Az alaphelyzetben nyitott és alaphelyzetben zárt állapotok közötti kapcsolási folyamat során az érintkezőnek nemcsak stabil vezetést kell fenntartania, hanem a lekapcsolás pillanatában ki kell bírnia az elektromos íveket, a magas hőmérsékletet és a mechanikai ütéseket is. Ezért az érintkező anyagok mindig is az egyik kulcsfontosságú kutatási irány volt a relék tervezésében és gyártásában.

 

 

A reléérintkezők jellemzően mozgó és álló érintkezőkből állnak, amelyeket egy elektromágneses rendszer hajt meg a kapcsolódás és a kioldás befejezése érdekében. Az érintkező teljesítményét számos tényező befolyásolja, beleértve az anyagösszetételt, az érintkezési nyomást, a terhelési áramot, a feszültségszintet, a kapcsolási frekvenciát és a működési környezetet. Ha bármely paraméter meghaladja a tervezési tartományt, az olyan problémákat okozhat, mint az érintkezési erózió, hegesztés, megnövekedett érintkezési ellenállás vagy akár meghibásodás.

 

Az érintkezők nyitásának pillanatában, ha a terhelőáram vagy az érintkezők közötti feszültség túllép egy kritikus értéket, a levegő lebomlik, elektromos ívet képezve. Az ív által keltett magas hőmérséklet gyorsan erodálja az érintkezési felületet, felgyorsítva az anyagkopást. Ezért az érintkezők anyagának megfelelő megválasztása és az érintkezők névleges feszültségének és áramának szigorú ellenőrzése elengedhetetlen a relé hosszú távú stabil működéséhez.

 

 

Szerkezeti szempontból a relé érintkezési formák főként pontérintkezést, vonali érintkezést és felületi érintkezést tartalmaznak. Ezek közül a pontérintkező a leggyakoribb az elektromágneses relékben. Ez a szerkezet előnyös nagyobb érintkezési nyomás elérésére korlátozott térben, ezáltal csökkentve az érintkezési ellenállást.

 

Az érintkezőszerkezetek tervezésénél gyakoriak a laprugós szerkezetek és a rugalmas szerkezetek is. Például egyes alkalmazásokban laprugós elektromos érintkezőket vagy rugalmas kompenzációs képességgel rendelkező érintkezőszerkezeteket vezetnek be, hogy csökkentsék az érintkezők visszapattanásának a vezetési stabilitásra gyakorolt ​​hatását. Ez a fajta kialakítás különösen fontos nagy-frekvenciás kapcsolási vagy kis jelű vezérlés esetén.

 

 

Anyagrendszer szempontjából a reléérintkezőket jelenleg három kategóriába sorolják: tiszta fémanyagok, fémötvözet anyagok és fém{0}}kerámia kompozit anyagok (porkohászati ​​anyagok).

 

Alacsony-költségű, általános terhelési körülmények között továbbra is széles körben használják a tiszta rézt vagy az ezüstözött{1}}rezet. Mivel azonban az alkalmazási forgatókönyvek nagyobb élettartamot és megbízhatóságot követelnek meg, az egyetlen-fém anyagok nem elégségesek az összetett működési feltételek szükségleteinek kielégítésére, és az ötvözetek és a kompozit anyagok fokozatosan a fő megközelítéssé válnak.

 

 

A számos érintkezési anyag között az ezüst és ötvözetrendszerei döntő helyet foglalnak el. Az ezüst rendkívül magas elektromos vezetőképességgel és jó hővezető képességgel rendelkezik, így ideális alapanyag az elektromos ezüst érintkezők gyártásához. A gyakorlati alkalmazásokban a tiszta ezüstöt jellemzően ötvözik, hogy növeljék a hegesztéssel és kopással szembeni ellenálló képességét, így különféle ezüstötvözet elektromos érintkezőket képeznek.

 

Ezek közül az ezüst{0}}nikkel, ezüst-réz és az AgNi rendszereket széles körben használják közepes-terhelésű relékben; ezeket az anyagokat gyakran összefoglalóan ezüstötvözet érintkezőknek nevezik. Nagyobb terhelések vagy gyakori kapcsolási alkalmazások esetén ezüst-oxid rendszereket, például ezüst-kadmium-oxid érintkezőket vagy ezüst-kadmium-oxid elektromos érintkezőket használnak az íverózióval szembeni ellenállás fokozására. Az ezüst kadmium érintkezés vagy agcdo kontaktus műszaki leírása is gyakran megtalálható a hagyományos irodalomban.

 

Ezenkívül az AgNi rendszer előnyöket kínál a környezetbarátság és a teljesítmény egyensúlyában, és egyes szabványokban agni kontaktusnak nevezik. Elsősorban stabil vezetést és mérsékelt ívellenállást igénylő alkalmazásokban használatos.

 

 

A nagy áramot, nagy feszültséget vagy nagy mechanikai szilárdságot igénylő alkalmazásokban a kizárólag ezüst{0}}alapú ötvözetek használatának korlátai vannak. Ezekben az esetekben wolfram és ezüst{2}}volfrám kompozitokat használnak rendkívül magas olvadáspontjuk és kiváló ablációs ellenállásuk miatt. Ezek az anyagok általában megtalálhatók a teljesítményrelékben, mágneskapcsolókban és más eszközökben, de érintkezési ellenállásuk viszonylag magas, ezért általában nem alkalmasak gyenge jeláramkörökhöz.

 

Szerkezetileg ezeket az anyagokat gyakran kombinálják az aljzattal elektromos érintkezőszegecsek formájában, amelyeket szegecseléssel vagy hegesztéssel rögzítenek az érintkezőtartóhoz, hogy egyensúlyba hozzák a mechanikai szilárdságot és a vezetőképességet.

 

 

Kis jelvezérlő áramkörök esetén, különösen alacsony-feszültségű, kis{1}}áramú alkalmazásoknál, az érintkezőfelület állapota jelentős hatással van a jel integritására. Ezekben az alkalmazásokban az aranyozást általában réz- vagy rézötvözet hordozókon alkalmazzák az érintkezési ellenállás csökkentése és az oxidáció megakadályozása érdekében.

 

Ezeket a kialakításokat gyakran kombinálják rugalmas szerkezetekkel, hogy a rugós elektromos érintkezőkhöz vagy az elektromos rugóérintkezőkhöz hasonló működési módot hozzanak létre, ezáltal biztosítva a hosszú távú -stabil jelátvitelt.

 

Egyes nagy -megbízhatóságú rendszerekben rugó-terhelésű elektromos érintkezőszerkezeteket is bevezetnek, hogy ellensúlyozzák a teljesítményromlást, amelyet az érintkezők folyamatos rugalmas nyomása okoz.

 

 

Az új energia, az elektromos járművek, az intelligens hálózatok és az ipari automatizálás gyors fejlődésével a relé működési feltételei egyre nagyobb áramerősségek, magasabb kapcsolási frekvenciák és szigorúbb környezetvédelmi követelmények irányába mutatnak. Ez a tendencia az érintkező anyagok folyamatos fejlődését a hagyományos fémektől a nagy teljesítményű ötvözetek és kompozitok felé vezeti.

 

Ezzel egyidejűleg a szigorodó környezetvédelmi előírások arra késztetik az ipart, hogy fokozatosan csökkentsék a kadmium{0}}tartalmú anyagok használatát, elősegítve ezzel az új ezüst-alapú ötvözetrendszerek kifejlesztését. Ebben az összefüggésben a különböző elektromos érintkezőtípusok továbbra is differenciált fejlesztési utakat mutatnak az alkalmazási forgatókönyvek alapján.

 

 

Bár a reléérintkezők kis méretűek, rendkívül kritikus szerepet töltenek be a teljes elektromos vezérlőrendszerben. Az érintkezők anyagának megválasztása nemcsak a vezetőképességet befolyásolja, hanem közvetlenül befolyásolja a relé élettartamát, biztonságát és a rendszer megbízhatóságát is. A jövőben, mivel az alkalmazásigények folyamatosan frissülnek,relé érintkezőAz anyagok továbbra is fontos fókuszterület és technológiai innováció marad az elektrotechnika területén.