Почему контакты выключателей делали с серебром: Почему контакты выключателей делали с серебром

Содержание

Износ контактов при размыкании цепи | Аппараты распределительных устройств низкого напряжения | Архивы

Страница 16 из 75

3-7. ИЗНОС КОНТАКТОВ ПРИ РАЗМЫКАНИИ ЦЕПИ а) Физические процессы

Износ контактов при размыкании электрического тока вызывается рядом физических процессов. В зависимости от тока, напряжения, материала контактов и скорости движения опорных точек дуги тот или иной процесс определяет износ.

При токе и напряжении, характеризуемых точками, лежащими ниже кривой 1~0 (рис. 3-1), при контактах из серебра, меди и т. п. не существует электрической дуги. В этой области износ контактов (в обычных условиях — анода) происходит исключительно вследствие образования между контактами мостика из жидкого металла. Контакты дают разное количество материала для образования мостика. При размыкании контактов мостик разрывается не посередине. Ввиду этого материал переходит с одного контакта на другой. Так как зазор между контактами при разрыве мостика мал, то малые соприкасающиеся участки обмениваются металлом. Поэтому на одном контакте (катоде) появляются наросты в форме игл, а на другом — глубокие кратеры. Это может привести к перемыканию контактов. Режим работы, при котором на поверхности контактов образуются иглы, характерен только для аппаратов слабого тока. При работе аппаратов сильного тока иглы обычно не образовываются из-за плавления их. Мостики могут перемещаться с рабочей на нерабочую поверхность контакта силами внешнего магнитного поля, а также магнитного поля, созданного током, проходящим по контактам, если он достаточно большой (сотни ампер). При этом обе контактные поверхности теряют металл.

Износ контактов сильноточных аппаратов при размыкании цепи, в которой не образуется электрической дуги, * практически совершенно ничтожен. Главным является износ при наличии дуги (область выше кривой /=0 на рис. 3-1). При малых токах, а также при средних значениях тока и больших скоростях движения дуги изнашивается (распыляется) главным образом катод вследствие бомбардировки его ионами, которые приобрели большую скорость в области катодного падения напряжения. При больших токах, а также при средних значениях тока и малых скоростях дуги значительные участки обоих контактов сильно разогреваются и оплавляются. Кроме того, имеют место кипение и обычное испарение материала. Сильнее всего оплавляется анод из-за нагрева при поглощении энергии электронов.

Граница между областями распыления и оплавления не установлена. Она разная у разных металлов. Ориентировочно молено указать, что при переменном токе свыше 50—200 а износ начинает носить характер оплавления. Трудность установления границы между зонами вызвана большим влиянием скорости перемещения опорных точек дуги. По внешнему виду контактов эти области можно разграничить. В области распыления износ поверхности равномерный, поверхность шероховатая без оплавленных участков и мелких шариков застывшего металла — корольков. Износ катода пропорционален количеству прошедшего электричества. В области оплавления после отключения тока появляются сначала корольки, а затем большие участки застывшего расплавленного металла с гладкой неровной поверхностью. В области оплавления износ очень сильно увеличивается при увеличении тока. Износ зависит от многочисленных факторов, ниже рассмотрено их влияние.

в) Влияние тока и материала контакта

Весовой износ контактной пары (отнесенный к одной дуге) при отключении определяется (3-12). Приблизительное значение входящего в эту формулу коэффициента k при отключении тока воздушными электромагнитными аппаратами при напряжении цепи 50—500 в указано на рис. 3-13. Из кривых видно, что k приблизительно обратно пропорционально току при малых токах и имеет постоянную величину при больших токах. Следовательно, при малых токах износ приблизительно пропорционален току (область распыления), а при больших токах пропорционален квадрату тока (область оплавления). Испытания при токах 12 000 а [Л. 3-30], при которых дуга между контактами, находящимися на расстоянии 0,8 мм в воздухе, зажигалась высоковольтным импульсом и горела в течение полупериода (при 60 Гц), дали следующие значения коэффициента k:

серебро 14

серебро—37% вольфрама 11,3

медь 10

серебро—37% карбида вольфрама 6,45

серебро—50% вольфрама. 4,9

серебро—75% вольфрама 3,3

медь—75% вольфрама 2,2

, серебро—50% карбида вольфрама 2

графит 0,1

Сравнение разных материалов, применяемых для контактов, показывает, что при малых токах, примерно до 100 а (рис. 3-13), серебро — одно из наиболее износоустойчивых материалов. Композиции на базе серебра с добавкой тугоплавких материалов (никеля, вольфрама, графита), а также окиси кадмия при малых токах изнашиваются больше серебра, причем сильнее всего изнашивается серебро — вольфрам и серебро — графит. Медь изнашивается сильнее серебра.

При больших токах серебро и медь являются наименее износоустойчивыми материалами. Они выплавляются большими кусками. Лучше себя ведет латунь, которая имеет меньший и более равномерный износ. Добавка к серебру окиси кадмия повышает износоустойчивость контакта (при токах более 100 а), так как окись кадмия разлагается и выделяет кислород, который заставляет опорную точку дуги быстро двигаться и этим предотвращает выплавление контакта.

Серебро — окись кадмия применяется для контакторов нормального режима работы (магнитных пускателей) на ток свыше 50 а, которые изредка отключают токи до 1 000—2 000 а. При больших токах этот материал работает нехорошо. В последнем случае лучше вышеуказанных материалов работают композиции, состоящие из хорошо проводящего металла (медь, серебро) и несплавляемого с ним тугоплавкого материала (карбид вольфрама, вольфрам, молибден, графит, никель).

Pиc. 3-13. Зависимость коэффициента износа k от тока при размыкании контактов в воздухе.

Тугоплавкий материал препятствует вытеканию расплавленного проводникового материала. Износоустойчивость контакта при токах порядка 10 кА и выше тем больше, чем большую температуру плавления имеет тугоплавкий материал и чем этого материала больше (до определенного процентного содержания).

Композиции с тугоплавкими материалами применяются для разрывных контактов автоматических выключателей, отключающих токи 10 — 100 кА. Ввиду большого переходного сопротивления композиций с вольфрамом, молибденом и карбидом вольфрама их применение для разрывных контактов может вызвать значительное обгорание главных контактов, параллельно соединенных с разрывными. В этом случае Для токов до 50 кА с успехом применяется контактная пара серебро — никель и серебро — никель — графит. Для токов более 50 кА очень успешно применяются меднографитовые композиции. Однако существенным недостатком композиции с графитом является выделение большого количества копоти, оседающей на аппарате и ухудшающей его изоляцию.

Композиции серебро — никель износоустойчивы в очень широком диапазоне токов — от единиц ампера до нескольких десятков килоампер, и они применяются во многих аппаратах. Однако их существенным недостатком является повышенная склонность к свариванию.

В последнее время находит применение кадмиевая медь, так как она примерно вдвое износоустойчивее меди. Кадмиевая медь, серебро — никель и серебро — вольфрам применяются для контакторов тяжелого режима работы.

Новый материал серебро — 10% окиси меди, разработанный проф. Усовым В. В., находит все более широкое применение благодаря своей износоустойчивости и хорошему сопротивлению свариванию (бытовые автоматы, контакторы).

Контакты малоамперных аппаратов (в частности, автоматов) в последнее время делают из сплавов на основе меди с добавкой 2 — 6% серебра и 0—2% кадмия. Большое распространение получает также серебро с небольшой добавкой (4%) меди ввиду износоустойчивости этого сплава [ Л. 3-33].

Износ металлокомпозиций очень сильно зависит от их структуры. Чем меньше зерна, тем выше износоустойчивость. Высокую износоустойчивость имеют серебро — окись кадмия и серебро — окись меди, полученные методом. окислительного отжига из сплавов серебро — кадмий и серебро — медь, так как они имеют очень тонкую структуру.

Вышеприведенные данные о весовом износе являются средними из ряда значений, полученных в разных условиях. Эти условия могут чрезвычайно сильно повлиять на износ. Поэтому в каких-то конкретных условиях (данный аппарат, определенный режим работы) относительная износоустойчивость контактных материалов может резко отличаться от описанной.

г) Влияние частоты операций

Вышеприведенные данные о весовом износе относятся к режиму работы коммутационных аппаратов, у которых частота отключений примерно не более I 000 в час. При частоте операций, свойственной вибрационным аппаратам (несколько циклов в секунду), износ может быть значительно больше из-за разогрева контакта и большей доли механического износа, так как коммутируемый ток в этих режимах невелик. В этом случае при гораздо меньших токах может сказаться преимущество серебро — вольфрама перед серебром. Вообще, чем больше частота операций, тем больше преимущество металлокомпозиций с тугоплавкими компонентами.

д) Влияние напряжения, числа разрывов цепи и индуктивности

Чем больше число разрывов цепи, тем меньше напряжение, приходящееся на каждый разрыв. Поэтому влияние числа разрывов определяется влиянием напряжения.

Напряжение и индуктивность цепи (при данном коммутируемом токе) могут влиять на износ, если они влияют на время нахождения дуги на рабочей поверхности контакта и на ток в дуге. Обычно при отключении токов выше критических (§ 3-3) и напряжениях на один разрыв более 50 в дуга сходит с рабочей поверхности контакта и гаснет на дугогасительных рогах. В этом случае напряжение и индуктивность мало влияют на время нахождения дуги на рабочей поверхности контактов и на ток дуги в этот период и, следовательно, на износ контактов. При малых токах или малых напряжениях (например, 24 в при двух разрывах цепи) дуга гаснет, не сходя с рабочей поверхности. Ее сопротивление существенно снижает ток, и в этом случае снижение напряжения и индуктивности уменьшает износ.

Износ контактов аппаратов при напряжении 24 в может быть существенно меньше указанного на рис. 3-13. Эти данные при токах ниже критических (~10 а) также не распространяются на контакты, отключающие индуктивные цепи постоянного тока. В этих цепях время горения дуги приблизительно пропорционально индуктивности. Оно может быть очень большим, что ведет 110 к большому износу контактов. Так, например, по испытаниям Г. О. Фейлера при отключении блок-контактами цепи постоянного тока 220 в с постоянной времени 0,1— 0,2 сек коэффициент износа серебряных контактов при токе 0,5 — 1 а был приблизительно 600, а при отключении слабо индуктивной цепи при токе 1—6 а он был соответственно 20 и 8. Даже при небольших переменных токах заметно влияние индуктивности. Так, при напряжении 220 в, токах 2 — 12 а коэффициент износа серебряных контактов в индуктивной цепи при coscp=0,3 был 2,5 — 1,1, а в безындуктивной цепи он составлял 0,6 — 0,4.

е) Влияние кривизны контактной поверхности

Чем больше кривизна поверхности, тем больше весовой износ, так как больше разогрев контактных точек и меньше возврат жидкого или газообразного металла на контактную поверхность. Так, например, при отключении переменного тока 20 а серебряными контактами средний коэффициент износа был fJT. 3-31]:

Радиус кривизны, ям k

18 0,039

9 0,046

0,125

0,172

Влияние кривизны поверхности на износ очень велико, так как при данном весовом износе уменьшение кривизны поверхности ведет к меньшему изменению провала. Однако контакты обычно не делают плоскими, так как в этом случае затруднена очистка их от грязи и плохо проводящих пленок (§ 3-9).

ж) Влияние места контактирования

Чем ближе место контактирования к краю контактов, тем сильнее их износ, так как тем меньшее количество расплавленного или испарившегося металла оседает на контактной поверхности. Например, в одной конструкции при касании контактов в середине рабочей поверхности износ был в 6,6 раза меньше, чем при касании с края [Л. 3-32].

з) Влияние раствора контактов, скорости их расхождения

и направления движения контактной поверхности

(При токе 100—400 а и напряженности поля 100— 1 000 э максимальная скорость движения дуги между контактами получается при зазоре 1—2 мм. При зазоре 10 мм скорость движения дуги равна 70% максимальной [Л. 3-10].

При малых зазорах дуга не выходит из области между контактами. По исследованиям, Мюллера [Л. 3-47] в случае отсутствия постороннего дугогасительного поля для движения дуги под влиянием магнитного поля контура тока, образованного контактами, сходящимися под углом 20°, при ширине контакта 10 мм и толщине контакта 5 мм необходим минимальным зазор определяемый уравнением

(3-13)

где для меди М = 0,18 кА-мм; для серебра М = 0,85 кА-мм;

I — ток, кА; формула справедлива при 2 <</-<20 кА.

4шн приблизительно пропорционально квадрату толщины контакта.

Чем больше скорость движения дуги, тем меньше износ. При малых растворах контактов имеет место более интенсивная конденсация паров металла на поверхности контакта и оседание на ней частичек жидкого металла. Поэтому износ будет меньше при малом растворе (не менее 1 мм), если дуга выходит из области между контактами и если отсутствуют повторное зажигание, затяжное горение дуги и повторное касание контактов после отброса подвижной системы от упора. Особенно эффективен малый раствор контактов при переменном токе, если дуга гаснет в первом нуле тока. В этом случае будет выделяться меньше энергии, чем при большом растворе, что снижает износ. Испытания одного контактора показали, что при отключении переменного тока 300 а напряжением 380 в при двукратном разрыве цепи износ контактов уменьшился в 1,5 раза при уменьшении раствора контактов с 7 до 2 мм.

Для снижения износа важно, чтобы была больше начальная скорость движение контактов, пока не достигнут раствор контактов порядка 1 мм. При этом уменьшается разогрев контактов от Прохождения тока по жидким мостикам и интервал времени, когда возможен перемежающийся контакт в процессе размыкания. Поэтому на износ сильно влияет направление движения контактов. Наименьший износ получается при движении контактов в направлении, перпендикулярном в плоскости касательной к контактной поверхности в точке их соприкосновения. Чем меньше угол между направлением движения контактов и вышеуказанной плоскостью, тем больше износ. Это связано с тем, что при перпендикулярном направлении движения скорее достигается вышеуказанный раствор 1 мм.

Раствор контактов коммутационных аппаратов делают значительно больше 1 мм, что необходимо для гашения дуги, компенсации производственных допусков и предотвращения касания контактов при отбросе от упора. Скорость движения контактов при размыкании приблизительно постоянна, так как наибольшее ускорение имеет место в течение хода, когда выбирается провал контактов. В этих условиях ,при переменном токе к концу полупериода, когда гаснет дуга, раствор контактов будет тем больше, чем больше скорость их размыкания и, следовательно, при скоростях, больших некоторой оптимальной (необходимой для достаточно быстрого разрыва мостика), с увеличением скорости можно ожидать увеличения износа. При переменном токе 20 а оптимальная скорость равна приблизительно 2 см!сек. При больших токах оптимальная скорость размыкания не установлена. Испытания [Л. 3-53] показали, что при токе 20—100 а, напряжении 220 в переменного тока и активной нагрузке уменьшение скорости размыкания с 0,3 до 0,1 м]сек снизило износ контактов в 3 — 2 раза. Раствор контактов при этом был 2 и 6 мм. Дуга почти всегда гасла до того, как достигался полный раствор контактов. Однако при растворе контактов 2 мм износ их был в 1,25 раза меньше, чем при растворе 6 мм, что является следствием более интенсивной конденсации материала контактов при меньшем растворе их. Испытания [8]в аналогичных условиях при токах 100-—300 а тоже показали снижение износа при снижении скорости раздвижения контактов.

и) Влияние магнитного поля

Для уменьшения износа соприкасающихся контактных поверхностей рекомендуется делать контакты с рогами. По ходу дуги не должно быть ступенек на поверхности электродов, чтобы не задерживать дугу. Надо создавать достаточное электродинамическое (или электромагнитное) усилие, чтобы дуга достаточно быстро сходила с контактной поверхности на рога. Однако чрезмерное магнитное поле может создать повышенный износ, так как будет выбрасывать жидкие мостики между контактами за пределы контактной поверхности до того, как контакты успеют раздвинуться на величину порядка 1 мм, при которой мостик уже должен разорваться. Вследствие этого иногда (например, при медных контактах) имеется оптимальная напряженность магнитного поля гашения дуги, при которой получается наименьший износ. При меньшей напряженности увеличенный износ получается из-за малой скорости дуги, образующейся после разрыва мостика, а при большей напряженности увеличенный износ получается из-за слишком большой скорости движения жидкого мостика. Чем больше ток, тем выше скорость движения перешейка под влиянием собственного магнитного поля контура тока и тем при меньшей напряженности внешнего магнитного поля имеет место оптимум. При токе 100 а оптимальная напряженность внешнего поля для контакторов постоянного тока с медными контактами на напряжение 250 в равна 130 э и уменьшается примерно на 30 э при увеличении отключаемого тока на каждые 100 а (до 600 a) fJT. 3-2]. Испытания показали, что износ контактов с тугоплавкими компонентами (серебро — вольфрам) значительно уменьшается при увеличении напряженности магнитного поля (испытано до 500 э) и становится значительно меньше износа медных контактов.

к) Влияние рода тока

При токах, больших критических (порядка более 10 а), когда дуга до гашения ее сходит с рабочей поверхности контактов, суммарный износ обоих контактов при постоянном и переменном токах приблизительно одинаков. При токах, меньших критических, см. п. «д».

Однако при постоянном токе контакты изнашиваются неравномерно. При токах менее 4 а износ одного из электродов при отключении может во много раз (а иногда во много десятков раз) превосходить среднюю потерю веса обоих электродов, так как перенос материала с одного электрода на другой значительно больше уноса материала в окружающую среду. Данными рис. 3-13 (о средней потере веса) нельзя пользоваться для определения потери веса наиболее изношенного контакта при постоянном токе менее 10 а. При токах более 20 а анод обычно изнашивается сильнее катода. В интервале токов 20—150 а износ анода превышает полусумму износа анода и катода в 1,1—3 раза.

При переменном токе контакты также изнашиваются неравномерно из-за неодновременности замыкания к размыкания, а также из-за того, что электромагниты переменного тока в цепях управления срабатывают при одних фазах тока чаще, чем при других, и контакты одних полюсов обычно размыкают цепи при большем мгновенном значении тока, чем контакты других полюсов.

Так как выход из строя контактной системы определяется выходом из строя первого (наиболее износившегося контакта), то для определения срока службы контактов надо знать, во сколько раз максимальный износ контактов больше среднего износа. Для трехполюсных аппаратов максимальная потеря веса контактов одного полюса в 1,1—2,5 раза больше средней потери веса (отнесенной к одному полюсу).

Назад
Вперед

Руководство по материалам электротехники для всех.

Часть 1 / Хабр

Привет гиктаймс! Я решил опубликовать по частям свое руководство по материалам, используемым не только в электротехнике, но и вообще в технике, в том числе самодельщиками. С описанием, примерами применения, заметками по работе. Руководство написано максимально просто, и будет понятно всем, от школьника до пенсионера.

В этой части начинаем разбирать проводники — Серебро, Медь, Алюминий.

Добро пожаловать под кат (ТРАФИК)

Ковыряясь в поисках ответов на свои вопросы в разных учебниках по материаловедению, методичках, научпоп книгах я ужасался, насколько академический стиль изложения возводит стену между желающим узнать и знаниями. Насколько стремление авторов обойти острые грани, тёмные места превращает учебники в однородную бескрайнюю пустыню скуки и отчаяния. При этом запредельный уровень абстракции делает крайне сложным для неофита использование полученных знаний в практике. Поэтому я решил сделать свое руководство, с блекджеком и блудными девицами.

Это руководство — живое, по мере получения новых материалов, уточнений, комментариев от вас, дорогие читатели оно будет дополняться, изменяться, становиться лучше. Всегда самая свежая версия руководства лежит у меня на сайте в бложике Я обеими руками поддерживаю движение Open Source и Open Hardware, считаю, что обмен знаниями должен быть свободным, это принесет пользу для всех, поэтому пособие распространяется под лицензией Creative Commons 3.0 BY-NC-SA, что значит, вы можете делать с ним что угодно: выкладывать, распространять, модифицировать, соблюдая только три ограничения:

Ссылка на меня обязательна (в.т.ч. производных работах).

Зарабатывать на моем пособии без договоренности со мной нельзя (запрет на использование в коммерческих целях).

Все производные работы должны распространяться на тех же условиях.

Плюшки данного пособия:

Весь текст написан мной, и дополнен замечательными людьми, упомянутыми в разделе Благодарности. Я не включал информацию, в достоверности или актуальности которой я бы сомневался. Поэтому доля брехни по тексту в среднем ниже, чем в маркетинговых текстах перепродавцов-поставщиков, но выше, чем в хорошем советском учебнике.

Большую часть материалов я хотя бы щупал, использовал в своих конструкциях, а не видел только на картинке.

Пособие полностью (Чтобы быть до конца честным — за исключением одной картинки, которую пришлось рисовать в чем умел.) подготовлено с использованием OpenSource продуктов (Linux, GIMP, LibreOffice, context). Просто из спортивного интереса.

Некоторые разделы имеют пункт «Источники» — советы по поиску материалов — где купить, под какими названиями искать. Конечно, всё можно купить на Алиэкспресс и на Ebay, поэтому такой вариант не указывается. Пункт может быть полезен если материал нужен «здесь и сейчас».

Публикуя руководство здесь я очень надеюсь на обилие конструктивной критики и дополнений от вас, дорогие читатели.

Содержание руководства

Проводники:

*Серебро

*Медь

*Алюминий

*Железо

*Золото

*Никель

*Вольфрам

*Ртуть

Так себе проводники:

*Углерод

*Нихромы

*Сплавы для изготовления термостабильных сопротивлений

*Припои

*Олово

*Легкоплавкие припои

Прочие проводники

*Термопарные сплавы

*Оксид Индия-Олова

Диэлектрики (Совсем не проводники):

*Неорганические диэлектрики

**Фарфор

**Стекло

**Слюда

**Алюмооксидные керамики

**Асбест

**Вода

*Органические диэлектрики полусинтетические

**Бумага, картон

**Шёлк

**Воск, парафин

**Трансформаторное масло

**Фанера, ДСП

*Органические диэлектрики синтетические

**Материалы на базе фенол-формальдегидных смол

**Карболит (бакелит)

**Гетинакс

**Текстолит

**Стеклотекстолит

**Лакоткань

**Резина

**Эбонит

**Полиэтилен

**Полипропилен

**Полистирол, АБС-пластик

**Фторопласт-4 (политетрафторэтилен PTFE)

**Поливинилхлорид — ПВХ

**Полиэтилентерефталат (ПЭТФ)

**Силиконы

**Полиимид

**Полиамиды

**Полиметилметакрилат — ПММА

**Поликарбонат

*График истории промышленного применения полимеров

*Изоленты

**Прорезиненная тканевая изолента

**Тканевые изоленты

**Резиновые самовулканизирующиеся изоленты

**Силиконовые самослипающиеся ленты

**Полиимидная лента

**ПВХ изоленты

**Канцелярская липкая лента «скотч»

*Изоляционные трубки

**Трубка из ПВХ — «кембрик»

**Фторопластовая трубка

**Стеклотканевая с силиконом

**Термоусадочная трубка

*Дополнительные сведения о полимерах

Поехали!

Двадцатый век — век пластмасс. До появления широкого спектра синтетических полимерных материалов, человек использовал в конструировании металлы и материалы природного происхождения — дерево, кожу и т.д. Сегодня мы завалены пластмассовыми изделиями, начиная от одноразовой посуды, заканчивая тяжелонагруженными деталями двигателей автомобилей. Пластмассы во многом превосходят металлы, но никогда не вытеснят их полностью, поэтому рассказ начнется с металлов. Металлам посвящены сотни книг, дисциплина, посвященная им, называется «металловедение».

Нас интересуют металлы с точки зрения электронной техники. Как проводники, как часть электронных приборов. Все остальные применения — например такие, как конструкционные материалы, в данное пособие пока не вошли.

Главное для электронной техники свойство металлов — это способность хорошо проводить электрический ток. Посмотрим на таблицу удельного сопротивления различных металлов:

Металл	Удельное сопротивление Ом*мм2/м
Серебро	0,015. ..0,0162
Медь	0,01724…0,018
Золото	0,023
Алюминий	0,0262…0,0295
Иридий	0,0474
Вольфрам	0,053…0,055
Молибден	0,054
Цинк	0,059
Никель	0,087
Железо	0,098
Платина	0,107
Олово	0,12
Свинец	0,217…0,227
Титан	0,5562…0,7837
Висмут	1,2

Видим лидеров нашего списка: Ag, Cu, Au, Al.

Серебро

Ag — Серебро. Драгоценный металл. Серебро — самый дешевый из драгоценных металлов, но, тем не менее, слишком дорог, чтобы делать из него провода. На 5% лучшая электропроводность по сравнению с медью, при разнице в цене почти в 100 раз.

Примеры применения

В виде покрытий проводников в СВЧ технике. Ток высокой частоты, из-за скинэффекта течет по поверхности проводника, а не в его толще, поэтому тонкое покрытие волновода серебром дает бОльший прирост проводимости, чем покрытие серебром проводника для постоянного тока.

В сплавах контактных групп. Контакты силовых, сигнальных реле, рубильников, выключателей чаще всего изготовлены из сплава с содержанием серебра. Переходное сопротивление такого контакта получается ниже медного, он меньше подвержен окислению. Так как контакт обычно миниатюрен, стоимость этой малой добавки серебра к стоимости изделия незначительно. Хотя при утилизации большого количества реле, стоимость серебра делает целесообразным работу бокорезами по отделению контактов в кучку для последующего аффинажа.

Контакты силового реле на 16 Ампер. Согласно документации производителя

контакты содержат серебро и кадмий.

Различные реле. Верхнее реле имеет даже посеребренный корпус с характерной патиной. Содержание драгметаллов в изделиях, выпущенных в СССР было указано в паспортах на изделия.

В качестве присадки в припоях. Качественные припои (как твёрдые так и мягкие) часто содержат серебро.

Проводящие покрытия на диэлектриках. Например, для получения контактной площадки на керамике, на неё наносится суспензия из серебряных частиц с последующим запеканием в печи (метод «вжигания»).

Компонент электропроводящих клеев и красок. Электропроводящие чернила часто

содержат суспензию серебряных частиц. По мере высыхания таких чернил, растворитель

испаряется, частицы в растворе оказываются всё ближе, слипаясь и создавая проводящие

мостики, по которым может протекать ток. Хорошее видео с рецептом по созданию таких

чернил.

Недостатки

Несмотря на то, что серебро — благородный металл, он окисляется в среде с содержанием

серы:

4Ag + 2H₂S + O₂ → 2Ag₂S + 2H₂O

Образуется темный налет — «патина». Также источником серы может служить резина, по-

этому провод в резиновой изоляции и посеребренные контакты — плохое сочетание.

Потемневшее серебро можно очистить химически. В отличии от чистки абразивными пастами (в том числе зубной пастой) это самый нежный способ чистки, не оставляющий царапин.

Медь

Cu — медь. Основной металл проводников тока. Обмотки электродвигателей, провода в изоляции, шины, гибкие проводники — чаще всего это именно медь. Медь нетрудно узнать по характерному красноватому цвету. Медь достаточно устойчива к коррозии.

Примеры применения

Провода. Основное применение меди в чистом виде. Любые добавки снижают электропроводность, поэтому сердцевина проводов обычно — чистейшая медь.

Гибкие многожильные провода различного сечения.

Гибкие тоководы. Если проводники для стационарных устройств можно в принципе изготовить из любого металла, то гибкие проводники делают почти всегда только из меди, алюминий для этих целей слишком ломкий. Содержат множество тоненьких медных жилок.

Теплоотводы. Медь не только на 56% лучше алюминия проводит ток, но ещё имеет почти вдвое лучшую теплопроводность. Из меди изготавливают тепловые трубки, радиаторы, теплораспределяющие пластины. Так как медь дороже алюминия, часто радиаторы делают составными, сердцевина из меди, а остальная часть из более дешевого алюминия.

Радиаторы охлаждения процессора. Центральный стержень изготовлен из меди, он хорошо отводит тепло от кристалла процессора, а алюминиевый радиатор с развитым оребрением уже охлаждает сам стержень.

При изготовлении фольгированных печатных плат. Печатные платы, в любом электронном устройстве изготовлены из пластины диэлектрика, на который наклеена медная фольга. Все соединения между элементами печатной платы выполнены дорожками из медной фольги.

Техника сверхвысокого вакуума. Из металлов и сплавов только нержавеющая сталь и медь пригодны для камер сверхвысокого вакуума в таких приборах, как ускорители элементарных частиц или рентгеновские спектрометры. Все остальные металлы в вакууме слегка испаряются и портят вакуум.

Аноды рентгеновских трубок. В рентгеноструктурном анализе требуется монохроматическое рентгеновское излучение. Его источником зачастую является облучаемая электронами медь (спектральная линия Cu Kα), которая к тому же прекрасно отводит тепло. Если же требуется другое излучение (Co или Fe), его получают от маленького кусочка соответствующего металла на массивном медном теплоотводе. Такие аноды всегда охлаждаются проточной водой.

Интересные факты о меди

Медь — достаточно дорогой металл, поэтому недобросовестные производители стараются экономить на нем. Занижают сечение проводов (когда написано 0,75 мм2, а фактически 0,11 мм2). Окрашивают алюминий «под медь» в обмотках, внешне обмотка выглядит как медная, а стоит соскрести изоляцию — оказывается, что она сделана из алюминия. Этим грешат и китайские, и отечественные производители, кабель сечением 2,5 мм2 вполне может оказаться сечением 2,3 мм2, поэтому запас прочности и входной контроль не будут лишними. Разумеется, надежность контакта в электроарматуре жилы сечением 2,3 мм2, рассчитанной на жилу 2,5 мм2, будет невысокой.

Медь окрашивает пламя в зелёный цвет, это свойство использовали для обнаружения меди в руде, когда не был доступен химический анализ. Зеленый след в пламени — показатель наличия меди. (но не всегда, зеленую окраску пламени могут давать ионы бора)

Медь — мягкий металл, но если добавить к меди хотя бы 10% олова, получается твёрдый, упругий сплав — бронза. Именно освоение получения бронзы послужило названием к исторической эпохе — бронзовому веку. Добавка к меди бериллия дает бериллиевую бронзу — прочный упругий сплав, из которого изготавливают пружинящие контакты.

Медь — один из немногих мягких металлов с высокой температурой плавления, поэтому из меди изготавливают уплотнительные прокладки, например для высокотемпературной или вакуумной техники. Например, уплотнительная прокладка пробки картера двигателя автомобиля.

При механической обработке (например волочении) медь уплотняется и становится жёсткой. Для восстановления исходной мягкости и пластичности медь «отжигают» в защитной атмосфере, нагревая до 500-700 °C и выдерживая некоторое время. Поэтому некоторые медные изделия твёрдые, а некоторые мягкие, например медные трубы.

Медь не даёт искр. Для работы во взрывоопасных местах, например на газопроводе, используют искробезопасный инструмент, стальной инструмент покрытый слоем меди или инструмент изготовленный из сплавов меди — бронз. Если таким инструментом случайно чиркнуть по стальной поверхности он не даст опасных искр.

Так как температурный коэффициент сопротивления для чистой меди известен, из меди изготавливают термометры сопротивления (тип ТСМ — Термометр Сопротивления Медный, есть еще ТСП — Термометр Сопротивления Платиновый). Термометр сопротивления — это точно изготовленный резистор, навитый из медной проволоки. Измерив его сопротивление, можно по таблице или по формуле определить его температуру достаточно точно.

Алюминий

Al — Алюминий. «Крылатый металл» четвертый по проводимости после серебра, золота и меди.

Алюминий хоть и проводит ток почти в полтора раза хуже меди, но он легче в 3,4 раза и в три

раза дешевле. А если посчитать проводимость, то эквивалентный медному проводник из

алюминия будет дешевле в 6,5 раз! Алюминий бы вытеснил медь, как проводник везде, если

бы не пара его противных свойств, но об этом в недостатках.

Чистый алюминий, как и чистое железо, в технике практически не применяется (исключения

— провода и фольга). Любой «алюминиевый» предмет состоит из какого-нибудь сплава алюминия. Сплавы могут содержать кремний, магний, медь, цинк и другие металлы. Их свойства отличаются очень сильно, и это необходимо учитывать при обработке. Ниже перечислены несколько самых распространенных марок алюминия:

1199. Чистый 99,99% алюминий. Бывает почти исключительно в виде фольги.

1050 и 1060. Чистый 99,5% и 99,6% соответственно. Из-за высокой теплопроводности иногда используется как материал для радиаторов. Мягок, легко гнется. Провода, пищевая фольга, посуда.

6061 и 6082. Сплавы: 6061 — Si 0,6%, Mg 1,0%, Cu 0,28%, 6082 — Si, Mg, Mn. Первый более распространен в США, второй — в Европе. Легко точить, фрезеровать. Наилучший материал для самоделок. Прочен. Легко поддается сварке, паяется твердыми припоями. Легко анодируется. Плохо гнется. Не годится для литья.

6060. Состав: Mg, Si. Более мягок, чем 6061 и 6082, при обработке резанием слегка «пластилиновый», за что его не любят токари. Распространен и дешев, других особых преимуществ не имеет. Дешевый алюминиевый профиль из непонятного сплава имеет хорошиешансы оказаться им.

5083. Сплав с магнием (>4% Mg). Отличная коррозионная стойкость, устойчив в морской воде. Один из лучших вариантов для деталей, работающих под дождем. Тоже может встретиться в магазине стройматериалов, наряду с другими подобными марками.

44400, он же «силумин». Сплав с большим процентом кремния (Si >8%). Литейный. Низкая температура плавления, при пайке твердыми припоями риск расплавить саму деталь. Хрупок, при изгибе ломается. На изломе видны характерные кристаллы.

7075. 2,1-2,9% Mg, 5,1-6,1% Zn, 1,2-1,6% Cu. Очень своеобразный сплав, отличается даже цветом (пленка окислов слегка золотистая). Неожиданно твердый для алюминия, по твердости сравним с мягкой сталью. Плохо анодируется. Не паяется вообще. Не сваривается вообще. Не гнется и не куется вообще. Не годится для литья. Резанием обрабатывает ся отлично, прекрасно полируется. Хорош для ответственных деталей. Используется для винтов в велосипедах, в оружии (материал многих деталей винтовки M16).

Относительно невысокая температура плавления (660 °C у чистого, меньше 600 °C у литейных сплавов) алюминия делает возможным отливку деталей в песочные формы в условиях

гаража/мастерской. Однако многие марки алюминия не годятся для литья.

Примеры применения

Провода. Алюминий дешев, поэтому толстые силовые кабели, СИП, ЛЭП выгодно делать из алюминия. В старых домах квартирная проводка сделана алюминиевым проводом (с 2001 года ПУЭ запрещает в квартирах использовать алюминиевый провод, только медный, см ПУЭ 7 издание п. 7.1.34) Также алюминий не используется как проводник в ответственных применениях.

Слева старый алюминиевый провод. Справа алюминиевые кабели различного сечения,

пригодные для укладки в грунт. В частности кабелем справа был подключен к электроэнергии целый этаж здания. Кабель помимо наружной резиновой оболочки имеет бронирующую стальную ленту, для защиты нижележащей изоляции от повреждений, к примеру лопатой при раскопке.

Теплоотводы. Не только домашние батареи делают из алюминия, но и радиаторы у

микросхем, процессоров, делают из алюминия.

Различные алюминиевые радиаторы.

Корпуса приборов. Корпус жёсткого диска в вашем компьютере отлит из алюминиевого сплава. Небольшая добавка кремния улучшает прочностные качества алюминия, сплав силумин — это корпуса жёстких дисков, бытовых приборов, редукторов и т. д.

Анодированный алюминий (алюминий, у которого электрохимическим путем окисная пленка

на поверхности сделана потолще и прочнее) хорошо окрашивается и просто красив. Окисная

пленка (Al₂O₃ — из того же вещества состоят драгоценные камни рубины и сапфиры) достаточно твёрдая и износостойкая, но к сожалению алюминий под ней мягок, и при сильном воздействии ломается как лёд на воде.

Экраны. Электромагнитное экранирование часто делается из алюминиевой фольги или тонкой алюминиевой жести. Можете провести простой эксперимент, мобильный телефон

завернутый в фольгу потеряет сеть — он будет заэкранирован.

Отражающее покрытие у зеркал. Тонкая пленка алюминия на стекле отражает 89% падающего света (примерное значение, зависит от условий) (Серебро 98%, но на воздухе темнеет из-за сернистых соединений). Любой лазерный принтер содержит вращающееся зеркало, покрытое тонким слоем алюминия.

Зеркала от оптической системы планшетного сканера. Обратите внимание, оптические зеркала имеют металлизацию стекла снаружи, в отличии от привычных бытовых зеркал, где отражающее покрытие для защиты за стеклом. Бытовые зеркала дают двойное отражение — от поверхности стекла и от отражающего покрытия, что не так критично в быту, как защищенность отражающего покрытия.

Электроды обкладок конденсаторов. Алюминиевая фольга, разделенная слоем диэлектрика и туго свернутая в цилиндр — часть электрических конденсаторов (впрочем, для уменьшения габаритов конденсаторов фольгу заменяют алюминиевым напылением). Тот факт, что пленка оксида алюминия тонкая, прочная и не проводит ток, используется в электролитических конденсаторах, обладающими огромными для своих габаритов электрическими емкостями.

Недостатки

Алюминий — металл активный, но на воздухе покрывается оксидной пленкой, которая предохраняет металл от разрушения и скрывает его активную натуру. Если не дать алюминию формировать стабильную защитную пленку, например капелькой ртути, алюминий активно реагирует с водой. В щелочной среде алюминий растворяется, попробуйте залить алюминиевую фольгу средством для прочистки труб — реакция будет бурная, с выделением взрывоопасного водорода. Химическая активность алюминия, в паре с большой разницей в электрооотрицательности с медью делает невозможным прямое соединение проводов из этих двух металлов. В присутствии влаги (а она в воздухе есть почти всегда) начинает протекать гальваническая коррозия с разрушением алюминия.

Два идентичных трансформатора от микроволновых печей. Левый вышел из строя по причине алюминиевых обмоток — отгорел провод от контакта — алюминий плохо паяется мягкими припоями, попытка обеспечить контакт также как и у медного провода привела к поломке.

Алюминий ползуч. Если алюминиевый провод очень сильно сжать, он деформируется

и сохранит новую форму — это называется «пластическая деформация». Если сжать его не

так сильно, чтобы он не деформировался, но оставить под нагрузкой надолго — алюминий

начнет «ползти» меняя форму постепенно. Это пакостное свойство ведет к тому, что хорошо

затянутая клемма с алюминиевым проводом спустя 5-10-20 лет постепенно ослабнет и будет

болтаться, не обеспечивая былого электрического контакта. Это одна из причин, почему ПУЭ

запрещает тонкий алюминиевый провод для разводки электроэнергии по потребителям в

зданиях. В промышленности не сложно обеспечить регламент — так называемая «протяжка»

щитка, когда электрик периодически проверяет затяжку всех клемм в щитке. В домашних же условиях, обычно пока розетка с дымом не сгорит — никто и не озаботится качеством контакта. А плохой контакт — причина пожаров.

Алюминий, по сравнению с медью, менее пластичный, риска от ножа на жиле, при сьёме изоляции с провода быстрее приведет к сломавшейся жиле, чем у меди, поэтому изоляцию с алюминиевых проводов надо счищать как с карандаша, под углом, а не в торец.

Интересные факты об алюминии

Алюминий — хороший восстановитель, что используется для восстановления других металлов, например титана из состояния диоксида. Теодор Грей (Настоятельно рекомендую книги Теодора Грея «Элементы. Путеводитель по периодической таблице», «Научные опыты с периодической таблицей», «Эксперименты. Опыты с периодической таблицей». Они очень хорошо сделаны визуально, и опыты в них не приторно безопасные, как в большинстве современных пособий, могут и бабахнуть.) в домашних условиях проводил такой опыт. В смеси с окислом железа алюминиевая пудра образует термит— адская смесь, которая горит разогреваясь до 2400°С при этом восстанавливается железо и весело стекает вниз, что используется для сварки рельсов, иным способом такой кусок железа качественно и быстро не прогреть. Термитные карандаши позволяют в полевых условиях сваривать провода, а бравый спецназовец термитной горелкой пережжет дужку самого крепкого замка.

Чтобы сделать бисквит нежным и воздушным используется пекарский порошок. Такой же порошок есть для того, что бы сделать пористым бетон — Алюминий + щелочь.

Алюминий — активный металл, но он быстро покрывается окисной пленкой, которая защищает его от разрушения. Рубин, сапфир, корунд — это всё названия одного и того же вещества — оксида алюминия Al₂O₃ Белые точильные круги и бруски состоят из электрокорунда — оксида алюминия.
Можно убедиться в активности алюминия простым опытом. Нарежьте алюминиевую фольгу в стакан, добавьте медный купорос и поваренную соль, залейте холодной водой. Спустя некоторое время смесь закипит, алюминий будет окисляться, восстанавливая медь, с выделением тепла.

Алюминий неплохо поддается экструзии. Корпуса приборов из нарезанного и обработанного экструдированного профиля значительно дешевле литых.
Алюминиевый корпус внешнего аккумулятора для телефона. Экструдированный анодированный окрашенный профиль.

Алюминий весьма посредственно паяется мягкими (оловянно-свинцовыми) припоями, неплохо паяется цинковыми припоями. При конструировании приборов это стоит помнить, соединить провод с алюминиевым шасси проще прикрутив винтом к запрессованной стойке, чем припаять. В твердых марках алюминия (6061, 6082, 7075) можно нарезать резьбу для винта непосредственно.

Алюминий можно сваривать аргоновой сваркой, но качественный шов получается только при TIG-сварке на переменном токе. Непрерывная смена полярности измельчает пленку окислов, которая в противном случае может попасть в шов. Учитывайте это при выборе сварочного аппарата для мастерской, если вам может потребоваться варить и алюминий.

Еще раз важное замечание. Алюминиевые и медные проводники напрямую соединять нельзя! Для соединения проводников из меди и алюминия используйте промежуточный металл, например, стальную клемму.

Источники

В крупных строительных магазинах (OBI, Leroy Merlin, Castorama) обычно есть в наличии алюминиевый профиль разных размеров и форм. Неплохим источником может послужить штампованная алюминиевая посуда — она очень дешева и существует разных форм. Но обратите внимание на марки. Если нужен 6061 и тем более 7075, придется покупать его у фирмы, специализирующейся по металлам.

Ссылки на части руководства:

1: Проводники: Серебро, Медь, Алюминий.
2: Проводники: Железо, Золото, Никель, Вольфрам, Ртуть.
3: Проводники: Углерод, нихромы, термостабильные сплавы, припои, прозрачные проводники.
4: Неорганические диэлектрики: Фарфор, стекло, слюда, керамики, асбест, элегаз и вода.
5: Органические полусинтетические диэлектрики: Бумага, щелк, парафин, масло и дерево.
6: Синтетические диэлектрики на базе фенолформальдегидных смол: карболит (бакелит), гетинакс, текстолит.
7: Диэлектрики: Стеклотекстолит (FR-4), лакоткань, резина и эбонит.
8: Пластики: полиэтилен, полипропилен и полистирол.
9: Пластики: политетрафторэтилен, поливинилхлорид, полиэтилентерефталат и силиконы.
10: Пластики: полиамиды, полиимиды, полиметилметакрилат и поликарбонат. История использования пластиков.
11: Изоляционные ленты и трубки.
12: Финальная

Как серебро работает в качестве контактной поверхности электронного разъема?

О меню

Автор: Майк Гедеон, менеджер по технической поддержке клиентов, Materion Performance Alloys and Composites

Нам нужны ваши отзывы! Примите участие в нашем опросе и сообщите нам, о каких темах вы хотели бы услышать в будущем выпуске In Our Element.

Чистое серебро

имеет самую высокую электропроводность (более 100% IACS) среди всех материалов для электрических контактов. Серебро плохо окисляется, хотя и имеет склонность к образованию сульфидных и хлоридных пленок. Его твердость и износостойкость можно улучшить путем сплавления с другими контактными металлами, такими как медь, палладий или платина.

Композитные материалы на основе серебра, такие как серебро, никель и оксиды металлов серебра, обладают значительно улучшенной стойкостью к дуговой эрозии по сравнению с чистым серебром. Серебро чаще всего можно встретить в виде контактных кнопок, наколотых или приваренных к лезвиям электрических переключающих контактов. Часто в лезвиях используется основной металл с высокими эксплуатационными характеристиками, такой как C17200 или C17460, для обеспечения и надежного поддержания соответствующего контактного усилия. В то же время контактная кнопка из серебра или на основе серебра обеспечивает высокую проводимость, устойчивость к возникновению дуги и износостойкость интерфейса.

Поскольку серебро обладает самой высокой электропроводностью и теплопроводностью среди всех контактных материалов, оно идеально подходит для работы с большими электрическими токами. Чистое серебро определяется как имеющее чистоту более 99,9%. Он имеет лишь умеренную износостойкость с твердостью всего 75-200 HV, аналогично мягкому золоту. Несмотря на недостаточную долговечность, серебряные контакты следует соединять с протиранием. Это разрушит пленки сульфидов и хлоридов, которые имеют тенденцию образовываться на поверхности.

Серебро-медные сплавы с минимум 92,5% серебра известны как стерлинговое серебро. Монетное серебро состоит из 90% серебра, 10% меди. Эти сплавы тверже и менее электропроводны, чем чистое серебро, пропорционально содержанию меди. Их коррозионная стойкость аналогична чистому серебру, отсюда и использование стерлингового серебра в столовых приборах. Однако эти сплавы легко образуют сульфидные и хлоридные пленки, а медный компонент может сделать их восприимчивыми к окислению. Склонность к окислению увеличивается пропорционально содержанию меди.

Платина, палладий и золото также обычно добавляют в серебро для улучшения его коррозионной стойкости и повышения твердости. Эти сплавы, однако, будут демонстрировать более низкую проводимость, чем чистое серебро. В эти сплавы также могут быть добавлены очень небольшие количества никеля для улучшения твердости без заметного снижения проводимости. В таблице 1 показано, как эти легирующие элементы влияют на твердость и проводимость серебра (данные взяты из Справочника ASM, том 2). Это лишь некоторые из доступных серебряных сплавов, но эта таблица в общих чертах показывает, как легирующие элементы влияют на твердость и проводимость серебра.

Серебряные композиты обычно производятся с помощью процессов порошковой металлургии, поскольку составляющие не растворяются друг в друге и не могут быть сплавлены. К ним относятся оксиды металлов серебра (оксид серебра-кадмия, оксид серебра-олова, оксид серебра-индия), графит серебра, молибден серебра и никель серебра. (Не следует путать никелевые сплавы с нейзильбером, семейством сплавов меди, никеля и цинка, которые, что интересно, не содержат серебра.) В таблице 2 показано, как твердость и проводимость этих композитов изменяются в зависимости от количества присутствующего серебра. (Данные взяты из Справочника по ASM, том 2.)

Серебряные композитные материалы используются в замыкающих и размыкающих контактах, работающих под высоким током и/или напряжением. Эти материалы более устойчивы к повреждениям от электрической дуги и контактной сварки, которые могут возникнуть при таких характеристиках нагрузки.

Спасибо, что присоединились ко мне в очередном выпуске In Our Element. Для получения текущих отраслевых новостей свяжитесь со мной в LinkedIn.

Если вы хотите получать уведомления по электронной почте о появлении новых статей, зарегистрируйтесь здесь.

Другие статьи Майка:

В нашей стихии: как паять медный бериллий?
В нашей стихии: что такое твердорастворное упрочнение и как оно повышает прочность?
В нашей стихии: Что делает пружинный материал хорошим?
Добро пожаловать в In Our Element, новую серию технических статей
Надежность и контактное усилие в конце срока службы в соединителях
Кривые намагничивания и магнитные свойства
Что такое 5G? Какие преимущества это принесет?

Контакты | Machine Design

Эрл Хейнс
NKK Switches
Скоттсдейл, Аризона

Под редакцией Майлза Будимира

700569

Тумблеры серии M и S от NKK Switches рассчитаны на 6 А при 125 В переменного тока и 50 А при 125 В переменного тока соответственно.

Эти фиксированные контакты на 6 А были повреждены пусковым током 38 А. В общем, серебряные контакты лучше противостоят искрению от высокого пускового тока.

Основным недостатком серебряных контактов является потускнение. Контакт купола слева показывает значительное потускнение, в отличие от чистого контакта справа.

Удельное электрическое сопротивление материала показывает, насколько хорошо материал проводит электрический ток. Проводимость обратна удельному сопротивлению. Хорошие проводники электричества имеют низкое сопротивление или высокую проводимость.

Контакты переключателя изготавливаются из различных металлов, но наиболее распространены золото и серебро. У каждого есть преимущества и недостатки. Большой плюс золота в том, что оно не подвергается коррозии и не тускнеет. Однако его более высокая стоимость является недостатком, и он менее проводящий, чем серебро.

Еще одна проблема с золотыми контактами — возможность окисления от органических соединений, простые разновидности которых присутствуют в атмосфере. В виде паров они могут поглощаться контактной поверхностью золота. Скольжение или истирание между контактами вызывает химическую реакцию между золотом, которое действует как катализатор, и органическими соединениями. В результате этой реакции образуются длинноцепочечные соединения или полимеры.

Одним из способов обойти эти недостатки является нанесение тонкого слоя золота на медный контакт. Для этого требуется барьерное покрытие. Из-за стоимости золота покрытие обычно тонкое, порядка 1-2 микрон. Без барьера между двумя материалами медь может мигрировать на поверхность золота, где открытая медь начинает окисляться, образуя слой оксида меди, который действует как изолятор. Барьерный слой обычно представляет собой никель.

Серебряные контакты, с другой стороны, не нуждаются в таком барьере, потому что серебряное покрытие намного толще, от 2 до 5 микрон. Барьер также не нужен для золотых контактов поверх серебряных, потому что серебро достаточно толстое, чтобы выступать в качестве барьера.

Для некоторых применений, таких как высоконадежные краевые соединители, по спецификации требуется покрытие золотом толщиной 30 микрон. Толстое покрытие необходимо из-за высокой силы и высокого износа при вставке и разъединении. Однако 30-микронное золочение для контактов переключателя нецелесообразно. Во-первых, покрытие такой толщины устранит пружинящие свойства контактов, а места для такого толстого покрытия просто нет. Более того, переключатель с 30-микронным золотом на контактах будет дороже.

Мягкий механический износ — еще один недостаток использования золота. Он намного мягче, чем серебро или серебряные сплавы, а золото намного легче изнашивается за счет трения скольжения.

Кроме того, серебряные контакты лучше подходят для применений, где вероятны искрение и сварка. Это связано с тем, что в условиях слабого тока, обычно менее 50 А, сопротивление цепи или реактивное сопротивление обычно велико, поэтому относительно высокое контактное сопротивление золота не имеет значения для общего сопротивления цепи.

С другой стороны, при сильном токе (обычно более 50 А) с использованием серебряных контактов сопротивление цепи или реактивное сопротивление обычно невелики. Следовательно, контактное сопротивление должно быть как можно меньше, иначе оно станет существенным для общего сопротивления цепи. Нагрев контактов может привести к их преждевременному выходу из строя.

Серебро, однако, имеет существенный недостаток: тускнеет. Контакты тускнеют в присутствии сероводорода и паров воды. Источниками сероводорода являются разлагающиеся органические материалы, некоторые упаковочные материалы и промышленные загрязнения. Тем не менее, потускнение обычно не является проблемой, если присутствуют искрение, механические силы и контактное движение.

Во время длительных периодов статического электричества на серебряных контактных поверхностях продолжает накапливаться налет. Однако покрытие золотом поверх серебра не тускнеет, и контакт надежно закрывается даже после длительного бездействия. Если переключатель должен замкнуться всего несколько раз в течение своего срока службы, например, при аварийном отключении, он должен иметь золотые контакты поверх серебряных.

Дуговое окисление создает еще одну проблему для серебряных контактов. Дуга представляет собой плазму отрицательных ионов, похожую на молнию. Температура внутри плазменной дуги может легко достигать 10 000°F или выше. При этих температурах все окисляется, включая серебро, а также любые твердые частицы, попавшие в плазму. Испарившееся или испарившееся серебро может конденсироваться на контактах и окружающей их поверхности в виде металлического порошка. Область вокруг эрозии контакта будет покрыта черным пеплом, дуговое окисление, которое происходит в основном из-за серебра и любой присутствующей смазки.

В приложениях, где переключение питания происходит нечасто (месяцы или годы между операциями), контакты из золота поверх серебра обеспечивают высокую надежность. Это связано с тем, что серебро тускнеет в присутствии сероводорода и других промышленных загрязнителей. Потускнение повышает контактное сопротивление, так как образует тонкий изолирующий слой на поверхности контактов. В конце концов, контакт может не закрыться, в зависимости от доступной энергии дуги и усилия пружины.

Серебряные контакты лучше переносят умеренный износ. Например, краевые соединители для печатных плат имеют высокое контактное усилие пружины, усилие вставки и износ. Износ контактов в поворотных переключателях можно считать умеренным. Износ низкий в стыковых контактах, где относительное перемещение между контактами незначительно и где большая часть износа проявляется в виде истирания (небольшие скользящие движения). Износ также низок в контактах поперечины, самая идеальная конструкция.

Кроме того, быстродействующие контакты не дают операторам «поддразнивать» контакты. Контакты мгновенного действия замыкаются или размыкаются после достижения заданного усилия плунжера. Они открываются и закрываются намного быстрее, чем другие конструкции, тем самым сокращая период дуги. В контактах типа «точка опоры» или «качели» оператор может дёргать тумблер таким образом, чтобы останавливать контакты в середине хода. Если дуга создается во время дразнения, дуга будет поддерживаться, что приведет к большему повреждению контактов переключателя.

Механизм скользящей двойной перекладины (STC) встроен во все сверхминиатюрные и ультраминиатюрные выключатели NKK. Такие переключатели стандартно поставляются размером 0,1 × 0,1 дюйма. расстояние между штифтами. Влитые и герметизированные эпоксидной смолой клеммы блокируют флюс, растворители и другие загрязнения. Доступны одно- и двухполюсные варианты для полного диапазона цепей мгновенного действия и постоянного тока с номиналами 0,4 ВА при максимальном напряжении 28 В постоянного тока.

Подумайте о надежности поперечных перемычек
Контактный механизм со скользящими двойными перекладинами (STC) является передовым элементом надежности логического уровня в переключателях.

Почему контакты выключателей делали с серебром: Почему контакты выключателей делали с серебром