Tiến độ nghiên cứu và ứng dụng của vật liệu tiếp xúc điện

Với sự phát triển của hệ thống điện, tự động hóa công nghiệp, thiết bị năng lượng mới và công nghệ điều khiển thông minh, vật liệu tiếp xúc điện đóng vai trò ngày càng quan trọng trong các thiết bị điện-điện áp thấp, rơ le, cầu dao và hệ thống điều khiển công nghiệp. Là thành phần cốt lõi để dẫn dòng, ngắt và chuyển mạch, các vật liệu tiếp xúc điện ảnh hưởng trực tiếp đến độ dẫn điện, tuổi thọ sử dụng, kiểm soát mức tăng nhiệt độ và độ ổn định khi vận hành của thiết bị. Hiện nay, tiếp điểm điện bạc được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị chuyển mạch công nghiệp, hệ thống điều khiển nguồn, thiết bị tự động hóa và đang dần phát triển theo hướng có độ tin cậy cao hơn, tuổi thọ cao hơn và thân thiện với môi trường.

 

Trong quá trình hoạt động, các tiếp điểm điện cần phải chịu được sự chuyển mạch thường xuyên, tác động của hồ quang, ma sát cơ học và ứng suất nhiệt. Do đó, vật liệu không chỉ cần có tính dẫn điện và nhiệt tuyệt vời mà còn có khả năng chống hàn, xói mòn hồ quang và khả năng chống tiếp xúc ổn định.

 

Các điểm tiếp xúc điện hiện đại dành cho các ứng dụng công nghiệp đặt ra yêu cầu cao hơn về hiệu suất vật liệu, đặc biệt là trong các công tắc-tần số cao, tải dòng-cao và hệ thống kiểm soát năng lượng mới, trong đó các yêu cầu về hiệu suất toàn diện cho vật liệu tiếp xúc nghiêm ngặt hơn.

 

 

 

Vật liệu làm từ đồng-chiếm một vị trí quan trọng trong lĩnh vực thiết bị điện trung thế- và cao áp- do tính dẫn điện cao, chi phí vừa phải và hiệu suất xử lý tuyệt vời. Các vật liệu tiếp xúc dựa trên đồng-thông thường bao gồm đồng-vonfram, đồng-bismuth và dòng crom đồng-.

 

Vật liệu vonfram đồng{0}}có khả năng chống xói mòn và hàn hồ quang mạnh mẽ, khiến chúng phù hợp với các ứng dụng phá vỡ tải-cao. Vật liệu này kết hợp độ bền cao với độ ổn định nhiệt tốt; do đó, nó được sử dụng rộng rãi trong các tiếp điểm Bạc dành cho các bộ phận Máy cắt của cầu dao chân không và thiết bị đóng cắt điện áp cao-. Việc bổ sung thêm các nguyên tố như niken có thể cải thiện hơn nữa khả năng chống mài mòn và chống hồ quang của vật liệu.

 

Vật liệu bismuth đồng-có giá trị cắt dòng điện-thấp hơn và khả năng chống hàn tốt, khiến chúng phù hợp với hệ thống thiết bị đóng cắt chân không trung áp- và-điện áp thấp. So với các vật liệu truyền thống, chúng có độ ổn định tốt hơn trong môi trường chuyển đổi dòng điện-thấp, nhưng do độ bền tương đối thấp hơn nên chúng thường được sử dụng trong điều kiện tải-trung bình.

 

Vật liệu đồng-crom là một trong những vật liệu tiếp xúc với điện áp trung thế- và cao áp- được sử dụng rộng rãi nhất. Những vật liệu này có khả năng chịu được điện áp cao, hiệu suất dập tắt hồ quang-xuất sắc và khả năng chống ăn mòn mạnh, khiến chúng được sử dụng rộng rãi trong cầu dao chân không và hệ thống phân phối điện công nghiệp. Với những tiến bộ trong quy trình luyện kim bột và nấu chảy, tính đồng nhất và mật độ cấu trúc vi mô của vật liệu crom đồng{6}}đã được cải thiện đáng kể, nâng cao hơn nữa tuổi thọ và độ ổn định của tiếp xúc. Xu hướng ứng dụng của vật liệu tiếp xúc điện dựa trên bạc-

 

Trong các hệ thống điện hạ thế hiện đại{0}}, hợp kim bạc vẫn là một trong những vật liệu cốt lõi được sử dụng rộng rãi nhất. Vật liệu gốc bạc-có độ dẫn điện cao, điện trở tiếp xúc thấp và độ dẫn nhiệt tốt, mang lại lợi thế đáng kể trong-các công tắc tần số cao và hệ thống điều khiển chính xác.

Các vật liệu dòng vonfram bạc{0}}kết hợp tính dẫn điện của bạc với khả năng chịu nhiệt độ-cao của vonfram, khiến chúng phù hợp với các ứng dụng-tải cao, tần số cao-. Những vật liệu này thể hiện khả năng chống mài mòn tuyệt vời và khả năng chống xói mòn hồ quang mạnh mẽ, khiến chúng được sử dụng rộng rãi trong các điểm tiếp xúc bạc cho MCCB và hệ thống ngắt mạch công nghiệp. Để cải thiện độ ổn định điện trở tiếp xúc, các nguyên tố như niken, sắt và kẽm thường được thêm vào để tối ưu hóa hiệu suất.

 

Vật liệu bạc-niken hiện là một trong những giải pháp phổ biến nhất cho các điểm tiếp xúc bằng bạc dành cho rơle. Vật liệu này có độ dẫn điện tốt, điện trở tiếp xúc thấp và ổn định và độ bền cơ học tốt. Trong điều kiện tải DC, tốc độ truyền vật liệu của nó thấp, dẫn đến việc sử dụng rộng rãi trong rơle, công tắc tơ và thiết bị điều khiển tự động. Một số điểm tiếp xúc niken bạc hiệu suất cao-tăng cường hơn nữa khả năng chống hàn và hiệu suất nhiệt độ-cao bằng cách thêm các kim loại chịu lửa như vonfram và molypden. Vật liệu than chì bạc-nổi tiếng với khả năng chống hàn vượt trội, chống phản ứng tổng hợp ngay cả trong điều kiện dòng điện ngắn mạch-. Chúng có độ dẫn điện tốt nên phù hợp với{10}môi trường chuyển mạch tức thời có dòng điện cao. Tuy nhiên, do tốc độ ăn mòn hồ quang cao nên chúng thường được sử dụng làm tiếp điểm phụ hoặc kết hợp với các vật liệu khác.

 

 

 

Với các yêu cầu về môi trường ngày càng nghiêm ngặt, các vật liệu chứa cadmium{0}}truyền thống đang dần được thay thế bằng các vật liệu tiếp xúc mới, thân thiện với môi trường. Silver Tin Oxide Contact đã trở thành một trong những vật liệu thân thiện với môi trường quan trọng hiện đang được phát triển.

 

Vật liệu oxit thiếc bạc có khả năng chống hàn, xói mòn hồ quang và độ ổn định nhiệt cao. Trong phạm vi dòng điện trung bình đến cao, hiệu suất tổng thể của chúng vượt trội so với vật liệu oxit cadmium bạc truyền thống, khiến chúng đặc biệt thích hợp cho công tắc tơ AC, rơle ô tô, hệ thống điều khiển động cơ và thiết bị điện năng lượng mới. Do không chứa cadmium độc hại nên tiếp xúc rắn oxit thiếc bạc đang nhanh chóng trở nên phổ biến trong lĩnh vực thiết bị điện thân thiện với môi trường.

 

Trong khi đó, tiếp điểm rắn oxit bạc cadmium từ lâu đã được sử dụng trong ngành điện{0}}điện áp thấp. Đặc điểm của nó bao gồm điện trở tiếp xúc thấp, chống mài mòn tốt và khả năng chống hàn mạnh, khiến nó được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống điều khiển công nghiệp truyền thống. Tuy nhiên, với các quy định về môi trường ngày càng nghiêm ngặt, thị phần của nó đang dần bị thay thế bởi oxit thiếc bạc và các vật liệu thân thiện với môi trường khác.

 

Vật liệu tiếp xúc rắn oxit bạc kẽm cũng được sử dụng trong một số trường hợp đặc biệt. Những vật liệu này có khả năng chống hồ quang tốt và tốc độ truyền vật liệu thấp, khiến chúng phù hợp với tải trung bình và điều kiện hoạt động tần số cao.

 

 

Tiếp điểm rắn bằng bạc nguyên chất, do có độ dẫn điện và dẫn nhiệt cực cao nên phù hợp với các kịch bản điều khiển có dòng điện thấp, độ nhạy cao và độ chính xác cao, chẳng hạn như thiết bị đo đạc, thiết bị liên lạc và rơle thu nhỏ. Tuy nhiên, bạc nguyên chất có độ cứng thấp và dễ bị hàn; nó thường không phù hợp với môi trường tải hiện tại-cao.

 

Để đáp ứng nhu cầu về điều kiện vận hành phức tạp, các tiếp điểm điện bạc hiện đại ngày càng áp dụng các thiết kế cấu trúc composite. Ví dụ: cấu trúc vật liệu composite hai lớp, ba lớp hoặc nhiều lớp có thể đồng thời đạt được độ dẫn điện, khả năng chống mài mòn và khả năng chống hồ quang.

 

Danh bạ điện bằng niken bạc dành cho Công tắc tơ là một giải pháp ứng dụng vật liệu composite điển hình, cải thiện hiệu quả độ ổn định của công tắc tơ trong môi trường hoạt động tần số cao.

 

Hơn nữa, Danh bạ điện Agni dành cho Công tắc tơ đang ngày càng được ứng dụng trong các lĩnh vực tự động hóa công nghiệp và kiểm soát năng lượng mới. Loại vật liệu này kết hợp tính dẫn điện tốt với khả năng chống hàn, khiến nó phù hợp với các tình huống hoạt động thường xuyên.

 

 

Với việc nâng cấp công nghệ sản xuất công nghiệp, các quy trình luyện kim bột truyền thống đã dần phát triển theo hướng mật độ cao hơn và tính đồng nhất cao hơn. Hiện nay, các quy trình phổ biến bao gồm thiêu kết, thấm nóng chảy, oxy hóa bên trong, ép đùn thiêu kết và nóng chảy hồ quang.

 

Quá trình oxy hóa bên trong chủ yếu được sử dụng để sản xuất các tiếp điểm oxit bạc, cải thiện hiệu quả mật độ vật liệu và khả năng chống hồ quang. Quá trình này cho phép oxit được phân bố đồng đều trong hợp kim, từ đó cải thiện độ ổn định của vật liệu.

 

Quá trình ép đùn thiêu kết, thông qua tác động kết hợp của nhiệt độ và áp suất cao, cải thiện tính đồng nhất của cấu trúc vật liệu và độ bền cơ học. Quá trình này được sử dụng rộng rãi trong sản xuất các tiếp điểm điện tùy chỉnh, cải thiện hiệu quả tính nhất quán của sản phẩm và hiệu suất xử lý.

 

Sự nóng chảy hồ quang cải thiện hơn nữa cấu trúc hạt của vật liệu, tăng mật độ và khả năng chống ăn mòn, đồng thời đã trở thành một hướng quan trọng cho-sản xuất tiếp điểm cao cấp dành cho các nhà sản xuất tiếp điểm điện bạc-hiệu suất cao.

 

 

 

Trong tương lai, vật liệu tiếp xúc điện sẽ tiếp tục phát triển theo hướng có độ tin cậy cao hơn, thân thiện với môi trường, thu nhỏ và tuổi thọ dài hơn. Với sự phát triển của năng lượng mới, xe điện, hệ thống lưu trữ năng lượng và lưới điện thông minh, nhu cầu của thị trường về-hiệu suất caoĐiểm tiếp xúc điện bạctiếp tục phát triển.

 

Trong trường điều khiển điện áp-thấp, việc áp dụng các tiếp điểm bạc cho công tắc sẽ chú trọng nhiều hơn đến tuổi thọ hoạt động ở tần số cao-và độ ổn định của tiếp điểm. Trong hệ thống-điện áp cao, vật liệu tiếp xúc sẽ tập trung nhiều hơn vào khả năng chống hồ quang và độ ổn định nhiệt.

 

Trong khi đó, công nghệ-tiết kiệm bạc và thay thế bạc-cũng sẽ trở thành hướng nghiên cứu quan trọng trong ngành. Bằng cách tối ưu hóa cấu trúc vật liệu, giảm hàm lượng bạc và phát triển vật liệu composite dựa trên đồng-mới, chi phí sản xuất có thể giảm một cách hiệu quả và cải thiện việc sử dụng tài nguyên. Trong tương lai, vật liệu composite nhiều lớp, vật liệu có cấu trúc nano và vật liệu tiếp xúc-hiệu suất cao, thân thiện với môi trường sẽ trở thành những hướng quan trọng để nâng cấp công nghệ trong ngành.