Phân tích có hệ thống về vật liệu tiếp điểm và tuổi thọ của rơle

Rơle là một trong những thành phần điều khiển được sử dụng phổ biến nhất trong-hệ thống điều khiển tự động tiêu chuẩn, hệ thống điều khiển nguồn và thiết bị công nghiệp. Cốt lõi của hiệu suất chuyển tiếp nằm ở hệ thống liên lạc của nó. Việc lựa chọn vật liệu tiếp xúc và tuổi thọ cơ và điện tương ứng của chúng quyết định trực tiếp đến độ tin cậy của rơle, chu trình bảo trì và độ ổn định của toàn bộ hệ thống. Việc lựa chọn vật liệu tiếp xúc và hình thức kết cấu phù hợp giúp giảm đáng kể tỷ lệ hỏng hóc thiết bị và chi phí bảo trì.

 

 

Tuổi thọ của rơle thường được chia thành hai loại: tuổi thọ cơ học và tuổi thọ điện.

 

Tuổi thọ cơ học đề cập đến số lượng thao tác lặp lại chỉ do tác động cơ học gây ra trong điều kiện không{0}}tải, thường đạt tới hàng triệu hoặc thậm chí hàng tỷ lần. Mặt khác, tuổi thọ điện đề cập đến số lần các tiếp điểm hoàn thành hành động chuyển mạch và duy trì chức năng bình thường trong điều kiện tải định mức và thường thấp hơn đáng kể so với tuổi thọ cơ học.

 

Tuổi thọ điện dự kiến ​​điển hình của rơle -đa dụng và rơle nguồn thường không dưới 100.000 chu kỳ, nhưng giá trị này phụ thuộc nhiều vào điều kiện hoạt động cụ thể. Khi các tiếp điểm hoạt động trong điều kiện dưới mức tải định mức, tuổi thọ điện thực tế của chúng thường có thể được kéo dài lên nhiều lần. Ví dụ:-các điểm tiếp xúc có dòng điện định mức cao thể hiện năng lượng hồ quang giảm đáng kể và tốc độ ăn mòn vật liệu chậm hơn khi chuyển đổi tải điện trở nhỏ hơn, do đó đạt được tuổi thọ trong hàng triệu chu kỳ.

 

Sự kết thúc tuổi thọ điện thường bắt nguồn từ các dạng hư hỏng sau: Di chuyển vật liệu xảy ra dưới tác dụng hồ quang lặp đi lặp lại, dẫn đến hàn hoặc bám dính; Tổn thất vật chất nghiêm trọng do bắn tung tóe hoặc mài mòn bề mặt tiếp xúc ngăn cản sự tiếp xúc điện ổn định; Điện trở tiếp xúc liên tục tăng, vượt quá phạm vi cho phép của hệ thống.

 

Trong kỹ thuật thực tế, tuổi thọ của tiếp điểm có thể được kéo dài một cách hiệu quả thông qua thiết kế hợp lý của vật liệu tiếp xúc, áp suất tiếp xúc và các biện pháp triệt tiêu hồ quang tương ứng.

 

 

Các tiếp điểm rơle có thể sử dụng nhiều kim loại và hợp kim quý. Các vật liệu khác nhau thể hiện sự khác biệt đáng kể về độ dẫn điện, khả năng chống hồ quang, khả năng hàn và khả năng chống mài mòn. Các dạng phổ biến bao gồm-các tiếp điểm kim loại đơn lẻ, các tiếp điểm vật liệu tổng hợp và cấu trúc lưỡng kim, chẳng hạn như Tiếp điểm bạc lưỡng kim, Đinh tán tiếp điểm lưỡng kim và Tiếp điểm bạc lưỡng kim, được sử dụng rộng rãi trong rơle công nghiệp và rơle điện.

 

Trong các ứng dụng có dòng điện trung bình-đến-cao, vật liệu composite gốc bạc-là lựa chọn chủ đạo, đạt được sự cân bằng tốt giữa độ dẫn điện và khả năng chống xói mòn hồ quang. Những vật liệu này thường tồn tại ở dạng Danh bạ tổng hợp hoặc Danh bạ điện chính xác, được sản xuất thông qua quá trình luyện kim bột hoặc quy trình làm nguội.

 

 

1. Bạc Cadimi Oxit (AgCdO)

Bạc cadmium oxit từ lâu đã là vật liệu điển hình cho các tiếp điểm rơle có dòng điện trung bình-đến{1}}cao. Vật liệu này sử dụng phương pháp luyện kim bột để phân phối đồng đều bạc và oxit cadmium, kết hợp độ dẫn điện gần như{3}}bạc nguyên chất với khả năng chống hàn tuyệt vời. Ưu điểm của nó bao gồm:

 

Trong điều kiện hồ quang, cadmium oxit ức chế hiệu quả sự di chuyển vật liệu;

Nó có khả năng dập tắt hồ quang-tốt, giảm đáng kể nguy cơ bám dính khi tiếp xúc;

Dưới áp lực tiếp xúc thích hợp, điện trở tiếp xúc vẫn ổn định.

 

Thông thường, hàm lượng cadmium oxit trong AgCdO nằm trong khoảng từ 10% đến 15%. Khi hàm lượng tăng lên, độ bền mối hàn được cải thiện, nhưng độ dẻo và đặc tính gia công nguội giảm theo. Do đó, vật liệu này thường được sử dụng trong các kết cấu như Bimet Rivet For Relays để cân bằng khả năng xử lý và hiệu suất điện.

 

2. Ôxít thiếc bạc và Ôxít thiếc Indi bạc (AgSnO, AgInSnO)

Với các quy định môi trường ngày càng nghiêm ngặt đối với vật liệu cadmium, oxit thiếc bạc và oxit thiếc indium bạc đã dần trở thành những lựa chọn thay thế quan trọng cho AgCdO. Những vật liệu này có độ cứng cao hơn và khả năng hàn tốt, khiến chúng đặc biệt thích hợp cho các ứng dụng có dòng điện tăng vọt đáng kể và dòng điện ở trạng thái ổn định-thấp, chẳng hạn như tải dây tóc hoặc tải cảm ứng.

 

So với AgCdO, những vật liệu này có điện trở suất cao hơn một chút nhưng chúng thể hiện độ tin cậy tốt trong rơle ô tô và hệ thống DC, đặc biệt phù hợp với các cấu trúc tiếp xúc có độ tin cậy cao-chẳng hạn như tiếp điểm bạc công tắc và tiếp điểm bạc cố định.

 

 

Bạc nguyên chất có độ dẫn điện và nhiệt cao nhất trong tất cả các kim loại, điện trở tiếp xúc cực thấp và chi phí tương đối dễ kiểm soát; do đó, nó được sử dụng rộng rãi trong các tiếp điểm điện bằng bạc. Tuy nhiên, nhược điểm của nó bao gồm dễ bị sunfua hóa, làm mờ bề mặt và độ ổn định lâu dài bị hạn chế bởi môi trường.

 

Hợp kim đồng-bạc, bằng cách sử dụng đồng, sẽ cải thiện khả năng chống mài mòn và giảm khả năng hàn, khiến chúng phù hợp với các ứng dụng-trung bình.

 

Vật liệu vonfram bạc{0}}có điểm nóng chảy và khả năng chống hồ quang cực cao nhưng yêu cầu áp suất tiếp xúc cao và có điện trở tiếp xúc tương đối cao, khiến chúng chủ yếu được sử dụng trong các ứng dụng tải va đập cao-như tiếp điểm điện trượt hoặc tiếp điểm vòng trượt.

 

Vật liệu bạc-niken cải thiện đáng kể khả năng chống xói mòn hồ quang trong khi vẫn duy trì độ dẫn gần như{1}}bạc nguyên chất.

 

Vật liệu palladium bạc-có độ cứng cao và độ mài mòn thấp nhưng đắt tiền hơn, thường được sử dụng trong rơle chính xác có yêu cầu về tuổi thọ cực cao.

 

Hệ thống đồng bạc-có khả năng chống ăn mòn tốt trong các mạch điện-thấp, khiến chúng phù hợp với các ứng dụng tải nhẹ-chẳng hạn như các tiếp điểm điện lò xo.

 

 

Các tiếp điểm rơle hiện đại thường sử dụng các thiết kế cấu trúc lưỡng kim hoặc hỗn hợp, chẳng hạn như Tiếp điểm lưỡng kim Ag/Cu, Tiếp điểm lưỡng kim đầu lạnh và Tiếp điểm đinh tán lưỡng kim. Những cấu trúc này đạt được sự cân bằng tối ưu giữa chi phí, độ dẫn điện và tuổi thọ bằng cách phân chia vật liệu giữa chất nền dẫn điện và lớp tiếp xúc làm việc.

 

Trong các ứng dụng thực tế, việc lựa chọn vật liệu tiếp xúc không chỉ phụ thuộc vào dòng điện định mức mà còn phụ thuộc vào việc xem xét cẩn thận loại tải (điện trở, cảm ứng, điện dung), điện áp hoạt động, điều kiện môi trường và tuổi thọ dự kiến. Đối với các hệ thống-có độ tin cậy cao, ngoài việc lựa chọn vật liệu, thường cần phải xem xét hình dạng tiếp điểm, thiết kế áp suất tiếp xúc và chiến lược dập tắt hồ quang- thích hợp.
 

 

Địa chỉ liên lạc chuyển tiếplà những thành phần quan trọng trong hệ thống điện dễ bị hỏng hóc nhất và hệ thống vật liệu của chúng quyết định trực tiếp đến tuổi thọ điện của rơle cũng như độ tin cậy của hệ thống. Bằng cách lựa chọn một cách khoa học các vật liệu tiếp xúc, kết hợp hợp lý các đặc tính tải và áp dụng các cấu trúc tiếp xúc lưỡng kim hoặc hỗn hợp hoàn thiện, tuổi thọ của rơle có thể được kéo dài đáng kể. Với sự phát triển của năng lượng mới, thiết bị điện tử ô tô và tự động hóa công nghiệp, nhu cầu về các điểm tiếp xúc điện hiệu suất cao và các điểm tiếp xúc kim loại quý sẽ tiếp tục tăng và công nghệ vật liệu tiếp xúc sẽ tiếp tục phát triển theo hướng có độ tin cậy cao hơn và thân thiện với môi trường.