Материалы для контактов коммутационных аппаратов

От материала контакта в сильной степени зависят его срок службы и надежность работы коммутационного аппарата. К этим материалам предъявляются следующие основные требования: они должны обладать высокой электрической проводимостью и теплопроводностью, быть устойчивыми против коррозии и иметь токопроводящую окисную пленку, быть дугостойкими, т.е. иметь высокую температуру плавления и испарения, быть твердыми, механически прочными и легко поддаваться механической обработке, иметь невысокую стоимость. Перечисленные требования противоречивы, и почти невозможно найти материал, который удовлетворял бы всем этим требованиям.

Для контактных соединений применяются следующие материалы.

Медь. Удовлетворяет почти всем выше перечисленным требованиям, за исключением. коррозионностойкости. Окислы меди имеют низкую проводимость. Медь — самый распространенный контактный материал, используется как для разборных, так и для коммутирующих контактов. В разборных соединениях применяют антикоррозионные покрытия рабочих поверхностей. Медь может использоваться и для дугогасительных контактов.

При малых контактных нажатиях (Р < 3 Н) применение медных контактов не рекомендуется

Серебро. Очень хороший контактный материал, удовлетворяющий всем требованиям, за исключением дугостойкости при значительных токах. При малых токах обладает хорошей износостойкостью. Окислы серебра имеют почти такую же проводимость, как и чистое серебро. Серебро применяется для главных контактов в аппаратах на большие токи, для всех контактов продолжительного режима работы, в контактах на малые токи при малых нажатиях (контакты реле, контакты вспомогательных цепей). Серебро обычно применяется в виде накладок — вся деталь выполняется из меди или другого материала, а на рабочей поверхности контакта приваривается серебряная накладка.

Алюминий. По сравнению с медью обладает значительно меньшей проводимостью и механической прочностью. Образует плохо проводящую твердую окисную пленку, что существенно ограничивает его применение. Может использоваться в разборных контактных соединениях (шинопроводы, монтажные провода). Для этого контактные рабочие поверхности серебрятся, меднятся или армируются медью. Следует, однако, иметь в виду невысокую механическую прочность алюминия, вследствие чего соединения могут со временем ослабнуть и контакт нарушится.

Для коммутирующих контактов алюминий непригоден.

Платина, золото, молибден. Применяются для коммутирующих контактов на очень малые токи при малых напряжениях. Платина и золото не образуют окисных пленок. Контакты из этих металлов имеют малое переходное сопротивление.

Вольфрам и сплавы из вольфрама. При большой твердости и высокой температуре плавления обладают высокой электрической износостойкостью. Вольфрам и сплавы вольфрам-молибден, вольфрам-платина, вольфрам - платина-иридий и другие применяются при малых токах для контактов с большой частотой размыкания При средних и больших токах они используются в качестве дугогасительных контактов на отключаемые токи до 100 кА и более.

Металлокерамика — механическая смесь двух почти не сплавляющихся металлов, получаемая методом спекания смеси их порошков или пропиткой одного расплавом другого. При этом один из металлов имеет хорошую проводимость, а другой обладает большой механической прочностью, является тугоплавким и дугостойким. Металлокерамика, таким образом, сочетает высокую дугостойкость с относительно хорошей проводимостью. Наиболее распространенными композициями металлокерамики является: серебро-вольфрам, серебро-молибден, серебро-никель, серебро-окись кадмия, серебро-графит, серебро-графит-никель, медь-вольфрам, медь-молибден, и др. Применяется металлокерамика в качестве дугогасительтных контактов (композиции с серебром в основном для переменного тока) на средние и большие отключаемые токи, а также как главные контакты на номинальные токи до 600 А.

Материалы, применяемые в аппаратостроении, могут быть разбиты на следующие группы:

1. проводниковые — главным образом медь, сталь, алюминий, латунь;
2. магнитные — различного рода стали и сплавы — для магнитопроводов;
3. изоляционные — для электрической изоляции токоведущих частей друг от друга и от заземленных частей;
4. дугостойкие изоляционные — асбест, керамика, пластмассы — для дугогасительных камер;
5. сплавы, обладающие высоким удельным сопротивлением — для изготовления различных резисторов:
6. контактные — серебро, медь, металлокерамика — для обеспечения нормальной электрической износостойкости контактов;
7. биметаллы — применяются в автоматических аппаратах, используя линейное удлинение различных металлов при нагревании током;
8. конструкционные — металлы, пластмассы, изоляционные материалы для придания аппаратам и их деталям тех или иных форм и для изготовления деталей, Технический прогресс в аппаратостроении в значительной степени зависит от качества перечисленных материалов.

Свойства контактных материалов (металлы)