3. Материалы контактов
При выборе материала контактов необходимо обеспечить выполнение целого ряда требований: большая механическая прочность, высокая температура плавления, хорошие теплопроводность и электропроводность, устойчивость против коррозии и эрозии. Низкая стоимость, конечно, желательна, но она не относится к основным требованиям. Основные требования — это те, которые обеспечивают высокую надежность. Известны случаи, когда отказ одного единственного контакта приводил к потерям, в миллионы раз превышающим стоимость этого контакта.
Перечисленным выше требованиям в наибольшей степени удовлетворяют серебро, золото, платина и их сплавы, вольфрам, медь (табл. 1).
Таблица 1. Материалы для контактов
|
Материалы |
Плотность, г/см3 |
Твердость по Виккерсу |
Точка плавления, °С |
Удельное сопротивление, Ом см 106 |
Теплопроводность, Вт/(см с град) |
|
Серебро |
10,5 |
26 |
960 |
1,6 |
4,186 |
|
Платина |
21,3 |
65 |
1770 |
11,6 |
0,71 |
|
Палладий |
11,9 |
40 |
1554 |
10,7 |
0,71 |
|
Золото |
19,3 |
20 |
1063 |
2,4 |
2,92 |
|
Серебро-золото (10%) |
11,4 |
29 |
965 |
3,6 |
1,98 |
|
Серебро - палладий(10 %) |
10,6 |
40 |
1000 |
6,8 |
1,46 |
|
Серебро-медь (10%) |
10,3 |
62 |
778 |
2,0 |
3,42 |
|
Платина - иридий (20 %) |
21,6 |
120 |
1780 |
24,5 |
0,3 |
|
Платина - серебро(40 %) |
11,0 |
95 |
1290 |
35,8 |
0,312 |
|
Золото - серебро(30 %) |
16,6 |
32 |
1025 |
10,4 |
0,667 |
Сопротивление контактного перехода определяется по формуле
(1)
где а — коэффициент, зависящий от материала и обработки поверхности контакта; F — контактное усилие; b — коэффициент формы контактов.
Для
точечных контактов
;
для линейных; для плоскостных
.
Коэффициент а для меди, например, находится в пределах от 0,07 до 0,28, т. е. может изменяться в четыре раза. Наименьшие значения а (и соответственно сопротивления RK) обеспечиваются при покрытии меди слоем олова (лужение). Слой олова препятствует образованию оксида, поэтому для луженых медных контактов коэффициент а < 0,1. Большие значения а получаются для нелуженых плоскостных медных контактов, поскольку у них имеются участки, покрытые слоем окиси. Для серебряных контактов а = 0,06. Интересно отметить, что электропроводность оксида серебра и чистого серебра примерно равны.
Для
малых контактных усилий в высокочувствительных
реле применяются благородные металлы
(платина, золото, платиноиридий) при
контактных усилиях
Н.
Эти материалы не окисляются и мало
подвержены эрозии. При контактных
усилиях
Н
и малой частоте срабатывания применяется
серебро, которое имеет хорошую
электропроводность, легко обрабатывается,
но имеет невысокую твердость и подвержено
эрозии. При контактных усилиях
Н
и большой частоте срабатывания
используются металлокерамические
контакты, получаемые методами порошковой
металлургии (путем спекания смеси
порошков двух металлов: серебра с
вольфрамом, молибденом или никелем,
меди с вольфрамом или молибденом). При
контактных усилиях F>
1
H
и большой частоте срабатывания применяется
вольфрам.
Наиболее дешевым материалом является медь, она применяется для мощных контактов, имеющих сравнительно большие размеры и требующих большого расхода материала. Контактные усилия для меди F>3 H. Для защиты от коррозии кроме лужения применяется серебрение или кадмирование медных контактов.
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ НЕЙТРАЛЬНЫЕ РЕЛЕ