Relee kontaktmaterjal moodustab mis tahes releekomponendi tuuma. See on juhtiv aine, mis asub kohas, kus relee sisemine lüliti ühendab või lahutab elektriahela.

See üksainus materjalivalik määrab, kui hästi teie relee töötab ja kui kaua see kestab.

Õige materjali valimine mõjutab kolme põhivaldkonda: kui hästi elekter voolab, kui kaua relee töötab ja kui usaldusväärne kogu teie süsteem püsib.

Kui teete selle valesti, seisate silmitsi varajaste rikete, süsteemi seiskumiste ja kallite remonditöödega. Nende materjalide tundmaõppimine ei ole ainult teooria. See on tugeva elektrilise disaini jaoks hädavajalik.

See juhend annab inseneridele üksikasjalikud ja praktilised{0}}teadmised, mida nad vajavad iga töö jaoks parima kontaktmaterjali valimiseks, tagades jõudluse ja usaldusväärsuse esimesest päevast peale.

Nägematu mootori roll

Relee kontaktmaterjal teeb palju enamat kui lihtsalt istub seal metallitükina. See on aktiivne osa, mis saab hakkama raskete korduvate töödega karmides elektrilistes ja mehaanilistes tingimustes.

Tema töö jaguneb kolmeks põhiülesandeks. Igaüks loob oma materiaalsete väljakutsete komplekti.

Ühenduse loomine:Esiteks peab see relee sisselülitamisel looma stabiilse madala{0}}takistusega tee elektrile. Materjal vajab kõrget juhtivust, et vähendada pingelangust ja soojust, tagades võimsuse tõhusa liikumise.

Ringluse katkestamine:Vooluvoolu peatamine, eriti mootorite või kondensaatoritega ahelates, on kõige raskem töö. Kui kontaktid eralduvad, püüab vool edasi voolata. See loob elektrikaare-ülekuumendatud plasma-, mis võib sulatada ja põletada kontaktmaterjali.

VastupidavaStress:Releekontaktid seisavad kogu oma elu jooksul silmitsi tohutu stressiga. Need saavad sulgemisel korduvalt löögi ja saavad kaarest tingitud elektrikahjustusi. Materjal peab hakkama saama miljoneid neid tsükleid ilma oluliselt lagunemata.

Kujutage kontakti elektrisillana. See peab ideaalselt sulguma, et lasta liiklusel (voolul) piiranguteta voolata. Ja see peab avanema puhtalt ja kiiresti, isegi kui liiklus on kihutav kaubarong (tugevvool), ilma kahjustamata.

Kontaktide elutsükkel

Iga releekontakt läbib prognoositavaid kulumisetappe alates esimesest kasutusest kuni lõpliku rikkeni. Nende etappide mõistmine aitab diagnoosida probleeme ja valida püsivaid materjale.

Uued kontaktid algavad ideaalses korras. Pinnad on siledad, puhtad ning rooste- ega mustusevabad, mis annab esimestel toimingutel väikseima võimaliku vastupidavuse.

"Make" tsükkel algab kontaktide sulgemisel. Vool hakkab voolama ja isegi väga juhtivate materjalide korral võivad väikesed kontaktpunktid väga kuumaks minna.

"Katkestuse" tsükkel põhjustab kõige rohkem kahju. Eraldavate kontaktide vahele tekib elektrikaar, mis tekitab ekstreemse kuumuse, mis sööb ära ja aurustab iga kord väikese koguse materjali.

Pärast tuhandeid või miljoneid tsükleid{0}} tekivad pikaajalised kahjustused. Pinnad muutuvad karedaks ja auklikuks. Rooste (õhust) ja muudel keemilistel reaktsioonidel (reostusest) tekivad isoleerivad kihid. Materjal liigub kontaktide vahel, eriti alalisvooluahelates, tekitades ühele kontaktile "muhke" ja teisele "augu", põhjustades lõpuks kleepumist või rikke.

Nende nelja etapi -täiuslik valmistamine, valmistamine, purunemine ja kahjustamine-nägemine aitab tiimidel mõista vältimatut kulumisprotsessi ja seda, miks on seda tsüklit aeglustava materjali valimine oluline.

Materjalipaleti juhend

Relee kontaktmaterjali valimine tähendab valikut paljude erinevate metallide ja sulamite hulgast. Igaüks neist tasakaalustab teatud omadusi omal moel. Ükski materjal ei sobi ideaalselt kõige jaoks.

Insenerid peavad selle kataloogi läbi vaatama, et leida oma koormuse tüübi, keskkonna ja nõutava eluea jaoks parim sobivus. Järgmistes jaotistes kirjeldatakse üksikasjalikult peamisi materjaliperekondi, millest need on valmistatud ning nende tugevaid ja nõrku külgi.

Peen hõbe (Ag)

Peen hõbe (99,9% puhas Ag) on ​​selle suurepäraste omaduste tõttu sageli kontaktmaterjalide standard.

Eelised:Sellel on kõigist metallidest kõrgeim elektri- ja soojusjuhtivus, mistõttu on see äärmiselt tõhus. Samuti on see suhteliselt odav ja lihtne saada.

Puudused:Hõbe on pehme ja kulub mehaaniliselt. See reageerib õhus oleva väävliga, moodustades tuhmumist, mis suurendab vastupidavust. Samuti kipub see liikuma kontaktide vahel ja kleepuma (keevitama) mõõduka kuni suure alalisvoolukoormuse korral.

See töötab kõige paremini madala-voolu takistuslike koormuste korral, kus kontakttakistuse minimeerimine on kõige olulisem ja kaare tekkimise oht on väike.

Hõbeda sulamid

Peene hõbeda probleemide lahendamiseks segatakse seda sageli teiste metallidega, et parandada spetsiifilisi omadusi, nagu kõvadus ja kaarekindlus.

Hõbe{0}}nikkel (AgNi):

See sulam sisaldab tavaliselt 10-20% niklit. Nikliosakesed levivad üle kogu hõbedase aluspinna, parandades materjali mehaanilisi ja elektrilisi omadusi.

Eelised:AgNi pakub peene hõbedaga võrreldes palju paremaid kaarekindlust ja{0}}keevitusvastaseid omadusi. See hoiab hea juhtivuse ja maksab mõistlikult üldiseks ümberlülitamiseks.

Puudused:Selle juhtivus on madalam kui peenel hõbedal ja see talub väävlikahjustusi veidi paremini.

AgNi on töökindel materjal. See sobib suurepäraselt takistusliku ja mõõdukalt induktiivse koormuse jaoks termostaatides, seadme juhtseadistes ja üldotstarbelistes-juhtreleedes.

Hõbe{0}}kaadmiumoksiid (AgCdO) - pärandmaterjal:

Aastakümneid oli AgCdO alalis- ja induktiivkoormuse vahetamise tööstusstandardiks, kuna see toimis nii hästi.

Omadused:See andis suurepärase vastupidavuse materjali ülekandele, keevitamisele ja kaarekahjustustele, tagades pika ja usaldusväärse töö nõudlikes rakendustes.

Oluline märkus:Hõbeda{0}}kaadmiumoksiidi kasutamine on enamikus maailma osades nüüd rangelt piiratud või keelatud, sealhulgas Euroopas selliste reeglitega nagu RoHS. Kaadmium on mürgine raskmetall, mis kujutab endast tõsist keskkonna- ja terviseriski. Kaasaegsed disainilahendused peavad vältima AgCdO-d ja kasutama selle asemel paremaid keskkonnasõbralikke alternatiive. Nende eeskirjade tundmine on ülemaailmse vastavuse ja vastutustundliku projekteerimise jaoks ülioluline.

Kaasaegsed hõbe{0}}metallioksiidid

Hõbe{0}}metalloksiidid loodi suure jõudlusega-keskkonnasõbralike AgCdO asendajatena. Nüüd domineerivad nad nõudlikes rakendustes.

Hõbe{0}}tinaoksiid (AgSnO₂):

AgSnO₂ on AgCdO asendaja ja moodsa toitelülituse parim valik. See koosneb peentest tinaoksiidi osakestest, mis on levinud läbi hõbedase aluse.

Eelised:See pakub silmapaistvat vastupidavust kaarekahjustustele ja kontaktkeevitustele, muutes selle erakordselt vastupidavaks. See on keskkonnaohutu ja töötab usaldusväärselt laias vooluvahemikus.

Puudused:Sellel on üldiselt veidi suurem kontakttakistus kui AgNi või AgCdO ja see maksab rohkem kui lihtsamad hõbedasulamid.

See materjal sobib kõige paremini suure käivitusvooluga rakenduste jaoks, nagu mahtuvuslike koormuste (toiteallikad), induktiivkoormuste (mootorid) ja kaasaegsete lampide (LED-draiverid) lülitamine.

Hõbe{0}}tsinkoksiid (AgZnO):

Sarnaselt AgSnO₂-ga pakub hõbe{0}}tsinkoksiid veel üht suurepärast kaadmiumi-vaba valikut.

Eelised:AgZnO pakub väga head -keevitus- ja kaarekahjustustevastast jõudlust, eriti suure-voolu alalisvoolu rakendustes.

Puudused:Selle jõudlus võib kõigis rakendustes olla veidi vähem ühtlane kui AgSnO₂, kuid see jääb kindlate koormustüüpide jaoks tugevaks valikuks.

See on sageli ette nähtud alalisvoolumootori juhtimiseks ja muudeks suure{0}}võimsusega alalisvoolu lülitusstsenaariumideks, kus materjali ülekandekindlus on oluline.

Kuld (Au) ja sulamid

Kulla ainulaadne keemiline stabiilsus muudab selle oluliseks väga spetsiifilise, kuid kriitilise kasutusklassi jaoks.

Eelised:Kuld on väga rooste- ja korrosioonikindel. See tagab puhta ja usaldusväärse metallkontakti iga kord, isegi pärast pikka tegevusetust karmides keskkondades.

Puudused:See on pehme materjal, mistõttu see ei sobi olulise võimsuse ümberlülitamiseks, kui kaar võib seda kergesti kahjustada. Selle kõrge hind on samuti oluline kaalutlus.

Kuld on vajalik "kuivahela" või madala{0}}taseme signaali ümberlülitamiseks. Need on väga madala pinge ja vooluga rakendused (nagu andurite andmed, helisignaalid, telekommunikatsiooniliinid), kus rooste- või väävlikihtidest läbimurdmiseks pole piisavalt energiat. Tavaliselt kasutatakse õhukest kuldset katet (sageli niklitõkke ja aluskontakti kohal).

Volfram (W) ja molübdeen (Mo)

Volfram ja vähemal määral molübdeen esindavad kõvaduse ja temperatuuritaluvuse äärmist otsa.

Eelised:Nendel materjalidel on erakordselt kõrge sulamistemperatuur ja need on äärmiselt kõvad. See annab neile võrreldamatu vastupidavuse kaarekahjustustele ja mehaanilisele kulumisele.

Puudused:Nende peamine puudus on suur kontakttakistus, mis suureneb veelgi, kuna need moodustavad isoleeriva rooste. See muudab need vähese võimsusega-või üldotstarbeliseks-lülitamiseks täiesti sobimatuks.

Volfram on spetsiaalne materjal. Seda kasutatakse kõrge-pinge lülitamiseks, autode süütepunktide jaoks ja spetsiaalse "kaarkontaktina" kahekontaktisüsteemides. Sellises süsteemis tekib volframkontakt esimesena ja katkeb viimasena, neelates hävitava kaare, samal ajal kui paralleelne hõbedasulamist kontakt kannab püsivat-voolu.

Võrreldud toimivusmõõdikud

Lihtsalt materjalide loetlemisest ei piisa. Teadliku valiku tegemiseks on vajalik otsene võrdlus, mis põhineb kriitilistel insenerimeetmetel. See analüüs võimaldab inseneridel näha iga materjali valikuga{2}}ehitatud kompromisse.

Järgmises tabelis on toodud tavaliste kontaktmaterjalide võrdlev järjestus peamiste toimivuskriteeriumide lõikes. Need pingeread on suhtelised ja nende eesmärk on{1}}otsuste tegemisel suunata.

Põhimõõdikute mõistmine

Enne andmete tõlgendamist on oluline mõista, mida iga mõõt esindab.

Juhtivus &Kontakti takistus:Juhtivus mõõdab, kui tõhusalt materjal voolu kannab. Suurem juhtivus (nagu Fine Silveri 106% IACS - rahvusvaheline lõõmutatud vase standard) tähendab väiksemat kontakttakistust, vähem soojuse teket ja väiksemat pingelangust.

Kaare takistus ja summutamine:See on materjali võime taluda elektrikaare hävitavat energiat kulumata. Siin on suurepärased kõrge sulamistemperatuuriga ja spetsiifilise koostisega materjalid (nt volfram või AgSnO₂).

Keevitus-/kleepumisvastane{0}}See meede kirjeldab vastupanuvõimet kontaktide kokkusulatamisele suure käivitusvoolu korral või kaare järel. Kõvadus ja mittejuhtivate oksiidiosakeste olemasolu (nagu AgSnO₂) parandavad seda omadust oluliselt.

Materjali ülekanne:Peamiselt alalisvoolu probleem, see on materjali netoliikumine ühelt elektroodilt (anood või katood) teisele, mis põhjustab muhke ja kraatrite moodustumist. Teatud sulamid on loodud selle mõju minimeerimiseks.

Kõvadus ja kulumiskindlus:See viitab materjali mehaanilisele vastupidavusele korduvate sulgemislöökide vastu. Kõvadus, mida sageli mõõdetakse Vickersi (HV) või Brinelli (HB) skaalal, on otseselt seotud pikema mehaanilise elueaga.

Maksumus jaKeskkond:Praktilised tegurid, nagu materjalikulu ja keskkonnaeeskirjade (nt RoHS) järgimine, on kriitilised, mitte{0}}tehnilised piirangud mis tahes projekteerimisprojektis.

Nende andmete tõlgendamine toob esile olulised kompromissid{0}}. Pange tähele, kuidas volframi suurepärane kaartakistus ja kõvadus langevad madala juhtivuse suure hinnaga, mistõttu on see halb valik muuks kui suureks-energiakaareks.

Seevastu Fine Silveri silmapaistvat juhtivust tasakaalustab selle halb vastupanu kaarle ja keevitamisele, piirates selle kasutamist õrna ja madala vooluga{0}}takistusliku koormusega.

Kaasaegne tööhobune AgSnO₂ saavutab võimsa tasakaalu. See kaotab hõbedasulamitega võrreldes teatud juhtivuse, kuid tagab suurepärase kaare- ja keevituskindluse, mida on vaja tänapäeva kõige keerulisemate koormuste jaoks, nagu mootorid ja toiteallikad. See andmetel põhinev-võrdlus on rakendusespetsiifilise-materjali valiku aluseks.

Rakendus-põhine valik

Materjalide teoreetilised teadmised peavad muutuma praktilisteks, rakenduspõhisteks{0}}otsusteks. Kõige olulisem tegur, mis määrab õige kontaktmaterjali, on lülitatava elektrikoormuse laad.

Insenerid mõtlevad koormustüüpidele, seega kujundame oma soovitused selles kontekstis. Iga koorem esitab ainulaadseid väljakutseid, mida konkreetne materjal on kõige paremini käsitletav.

Takistuslike koormuste vahetamine

Takistuskoormusi, nagu elektrisoojendid või vanemad hõõglambid, on kõige lihtsam vahetada.

Väljakutse on peamiselt seotud kuumusega{0}}. Vool on stabiilne ilma oluliste käivituspiikideta või väljalülitus-piikideta. Peamine kaalutlus on püsiseisundi-voolu kandmine ilma ülekuumenemiseta.

Nende rakenduste jaoks on Fine Silver (Ag) suurepärane ja kulutõhus valik{0}}madalama voolu jaoks. Suuremate voolude või veidi suurema vastupidavuse jaoks on hõbe-nikkel (AgNi) hea juhtivuse ja parema kõvaduse tasakaalu.

Induktiivkoormuste vahetamine

Induktiivkoormused, nagu mootorid, solenoidid ja kontaktorimähised, on ühed kõige raskemini vahetatavad.

Väljakutse on kahekordne. Esiteks on mootoritel käivitamisel suur käivitusvool. Teiseks ja veel kriitilisem on see, et vooluringi avanemisel tekitab kokkuvarisev magnetväli suure tagumise EMF-i (pinge piigi), luues võimsa ja kõrge energiaga kaare, mis kahjustab tõsiselt kontakte.

Tavaline väljatõrge, mida mootori koormuste puhul täheldame, on kontaktkeevitus, kui kasutatakse ebapiisavat materjali, näiteks puhast hõbedat. Seetõttu soovitame tungivalt hõbe{1}}tinaoksiidi (AgSnO₂) materjali. See on spetsiaalselt loodud suure käivitusvooluga toimetulemiseks ja võimsa induktiivse tagasilöögi kaare kustutamiseks ilma keevitamise või kiire kulumiseta. Väiksemate induktiivsete koormuste korral võib AgNi olla elujõuline sekundaarne valik.

Mahtuvuslike koormuste vahetamine

Mahtuvuslikud koormused hõlmavad kaasaegseid elektroonikaseadmeid, nagu lülitus{0}}režiimi toiteallikad (SMPS), vahelduvvoolu-alalisvoolumuundurid ja elektroonilised liiteseadised.

Määravaks väljakutseks on seadme sisendkondensaatorite laadimisel äärmiselt suur ja väga lühike{0}}käivitusvool. See voolutipp võib olla 20–100 korda suurem püsiseisundi-voolust ja see võib kontaktid kergesti keevitada juba esimesel töökorral.

Selle ülesande täitmiseks on hõbe{0}}tinaoksiid (AgSnO₂) hädavajalik. Selle peamine tugevus on suurepärane vastupidavus keevitamisele, mis on mahtuvuslike koormuste jaoks number üks rikkerežiim. Äärmuslikel juhtudel võivad spetsialiseeritud releed kasutada kahe-kontaktsüsteemi koos volframi eelkontaktiga-, et käivituspiik käsitleda enne koormuse ülekandmist juhtivamale AgSnO₂ põhikontaktile.

Lambi koormuse vahetamine

Kaasaegsed lambikoormused, eriti LED-draiverid ja kompaktluminofoorlampide (CFL) liiteseadised, käituvad nagu mahtuvuslikud koormused.

Need kujutavad endast suure mahtuvusliku käivitusvoolu väljakutset koos püsiva-oleku töövooluga. Vanematel volframhõõglampidel oli ka "külma hõõgniidi" käivitusvool, kuigi see oli vähem tugev kui tõeline mahtuvuslik tipp.

Taaskord pakub AgSnO₂ kaasaegsete valgustussüsteemide jaoks parimat -jõudlust ja töökindlust. Selle võime käsitseda käivitusvoolu ilma keevitamiseta tagab pika tööea, muutes selle valgustuse juhtkontaktorite ja releede vaikevalikuks.

Madala{0}}taseme vooluahelate vahetamine

See kategooria, mida sageli nimetatakse kuivahelateks, hõlmab andurite andmeid, termostaadi signaale, heliliine ja andmehõive sisendeid.

Väljakutse on siin täiesti vastupidine võimsuskoormusele. Puudub oluline pinge ega vool, mis tähendab, et puudub kaar, mis aitaks kontaktpindu puhastada. Peamine vaenlane on pinnasaaste{2}}nähtamatud roostekihid, sulfiidid või muud saasteained, mis toimivad isolaatoritena ja takistavad väikese signaali edasipääsu.

Nende rakenduste puhul on kullaga (Au) katmine või tahke kullasulam kohustuslik. Kulla keemiline stabiilsus tagab puhta, töökindla ja madala{1}takistusega ühenduse iga kord, kui relee töötab. Hõbeda-põhise kontakti kasutamine kuivas vooluringis on klassikaline disainiviga, mis viib aja jooksul paratamatult katkendliku või täieliku signaali katkemiseni.

Muud kriitilised tegurid

Kuigi alusmaterjal on esmatähtis, näitab täielik ülevaade muid tegureid, mis mõjutavad oluliselt kontakti jõudlust ja eluiga. Nende ignoreerimine võib isegi õige materjali korral põhjustada ootamatuid tõrkeid.

Kontaktjõud ja rõhk:Kriitiline on kontakte kokku suruv mehaaniline jõud. Piisav jõud aitab läbi murda õhukestest tuhmumis- või roostekihtidest, tagades hea metalli---ühenduse ja madala kontaktitakistuse.

Kontakti kustutamise toiming:Paljud releed on konstrueeritud nii, et kontaktid libisevad üksteise vastu väga lühikese vahemaa jooksul, kui need tekivad või purunevad. See mehaaniline pühkimistegevus aitab eemaldada pinna saasteaineid, muutes ühenduspunkti puhtamaks.

Tööpinge& Praegune:Toiteallika olemus on oluline. Alalisvooluvool põhjustab ühesuunalise ioonivoo -, mis toob kaasa tugevama materjali ülekande (muhkude ja kraatrite moodustumine) kui vahelduvvool, mis muudab suunda ja põhjustab sümmeetrilisemat erosiooni.

KeskkonnasõbralikTingimused:Suurt rolli mängib tegevuskeskkond. Kõrge temperatuur kiirendab rooste teket. Kõrge õhuniiskus võib soodustada korrosiooni. Atmosfääri saasteained, eriti tööstuslikust reostusest või paberitöötlemisest tulenevad väävliühendid, tuhmuvad kiiresti hõbedapõhised kontaktid.

Korpuse tüüp:Relee korpus mõjutab kontakti eluiga. Suletud või hermeetiliselt suletud relee kaitseb kontakte ümbritseva niiskuse ja saasteainete eest, aeglustades järsult lagunemist ja muutes need ideaalseks karmides keskkondades või pikaajaliseks töökindluseks kuivades ahelates. Avatud-kaadri relee sellist kaitset ei paku.

Usaldusväärse valiku tegemine

Relee kontakti materjali valimine ei ole lihtsa kauba valimine. See on kriitiline tehniline otsus, mis määrab põhimõtteliselt kogu süsteemi töökindluse, ohutuse ja eluea.

Põhiprintsiip on see, et elektrikoormus-olgu see siis takistuslik, induktiivne, mahtuvuslik või madal-tase-, on materjali valiku peamine tegur. Iga koormuse tüüp esitab ainulaadseid väljakutseid, mida konkreetne materjal on loodud ületama.

Läbimõeldud disaini tunnuseks on AgSnO₂ tugevate, -keevitusvastaste omaduste sobitamine mootori koormusega või Goldi puutumatu stabiilsus anduri signaaliga. Lihtsatest kataloogi spetsifikatsioonidest kaugemale liikudes ja koormuse taga olevast füüsikast ja materjali taga olevast teadusest mõistmisel saavad insenerid teha teadliku, rakenduspõhise-valiku, mis tagab nende toote tugeva ja usaldusväärse jõudluse kogu nende eluea jooksul.

Vaata ka

DC relee valiku võtmepunktid fotogalvaaniliste süsteemide jaoks

Autotööstuse releed: vee- ja põrutuskindla disaini põhipunktid

Analüüsime, kuidas releed täiustavad kodumasinate juhtimissüsteeme

Releede kontaktvormi mõju vooluringi jõudlusele

Elektriseadmete tarnimine