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继电器触点用的什么铜

公益中科 http://nb.ifeng.com/a/20190603/7484288_0.shtml

一.电接触材料的转移问题继电器的触点和断路器的触头一样,都属于电接触的范畴。不同的是,继电器触点用于执行控制回路的通断信号,它的特点是电流小;断路器的触头用于传递和控制电能的主回路的通断,它的特点是电流大。这也是触点与触头的名称区别由来。电接触,不管是继电器的触点也好,是断路器的触头也好,我们都期望它们的接触电阻小,接触电压小,电接触的温升低。为此,有一位著名科学家叫做霍姆,他在上世纪40到60年代研究电接触现象,并创建了电接触的理论。我们看下图

在图1的右侧,我绘出了触点视图。理论和实测告诉我们,触点的实际接触面积一般在它的视在面积的百分之一到十分之一。可见,当电流流过触点时,在接触面积很小的区域内很容易发生过热,严重时会造成触点局部熔融,甚至熔焊。我们看下图:

图2中,我们看到触点材料由阳极转移到了阴极上。如此一来,不但触点发生了电磨损,同时还会影响接触效果。材料的转移,在大电流的断路器和接触器触头中很常见,但小电流的继电器触点中也会发生。研究表明,针刺一般出现阴极,而凹坑则出现在阳极。为了消除触头和触点材料的转移,采用不同的电接触材料构成触头对,材料选择的原则是:(1)选择导热性较好的材料作为桥最高温度偏移边的触头/触点组成“补偿对”。一般地,桥的最高温度偏向阳极,故选择高导热材料作为阳极触头/触点,其它材料作为阴极触头/触点。有意思的是,我们能看到的资料都是贵金属。如下

若真按上表来制作继电器触点,我们把继电器触点挖下来收藏即可发财了,笑!(2)利用不同金属材料形成的熔融金属液桥直径不同,选配合适的触头/触点对。我们以图3中的Au/Pt为例。用金做阳极,铂做阴极。形成液桥后,铂的液桥直径大,触头/触点材料从阴极转向阳极。当阳极布满液态的铂后,桥转移方向相反,材料又从阳极转向阴极。这样一来,就实现了自动补偿。(3)在某种金属材料中加入其它金属形成合金。当合金的配比合适时,金属桥的温度对称分布,由此隔断材料转移。(4)在触头回路中附加电流回路,使得主触头工作在零转移的电流之下。不过,这一点仅仅对大电流的触头有效,对小电流的继电器触点没有意义。二.电弧烧蚀问题当触头/触点打开后,只要电压超过12到20V,电流超过0.25A,就会产生电弧。电弧的温度高,对触头/触点会产生烧蚀作用。当触头/触点分断电流大于液态金属桥的最小电流Iq时,首先形成液态金属桥,桥拉断后出现电弧。由于放电时触头/触点间隙非常窄,间隙的电场强度很大(E=U/d,d是间隙宽度),阴极发射出来的电子轰击阳极使得阳极金属材料蒸发,蒸发出来的一部分金属蒸汽落在阴极表面并凝结,造成电弧性材料转移。当触头开断的电流增高到数十到数千安,触头熔化金属被气流强烈冲击,会造成金属喷溅,产生严重的电弧磨损。这种现象对于继电器触点一般不会发生。我们看下图:

在图4的a图中,我们看到了开距,它是触头/触点在打开状态下的最短距离。开距与介电能力和额定电压有关。我们在图4的c图中看到了超程,它的意义是:当触头/触点闭合后,我们把静触头/触点取出,动触头/触点继续移动的最短距离。超程是确保触头/触点被电弧烧蚀磨损殆尽后,还能确保有效的电接触。所以,超程是触头/触点的电寿命指标。为了降低电接触材料的蒸发,触头/触点材料一般采用高熔点金属例如钨制作合金,或者采用粉末冶金技术制作触头/触点材料。三.动静触头/触点的闭合冲撞及弹跳图4中触头/触点在刚刚闭合时的初始压力与弹簧压力有关,合理的预压力可以减少闭合过程的弹跳现象。

图5所描述的情况,不管是触头也好,是触点也好,闭合弹跳都存在。我们看下图:

我们在做PLC编程时,对于开关量的输入信号,一般要用20毫秒的延迟判误,其实就是消除触头/触点弹跳的影响。触头/触点材料的弹跳,会产生触头/触点金属材料的损失和变形。因此,触头/触点材料不能太软,也不能太硬。太软会造成材料损失,而太硬又会加剧触头/触点闭合弹跳。可见,触头/触点材料若采用纯铜或者纯银是不合适的。四.触头/触点材料这部分内容应当就是题主关心的主题吧。为了方便题主查询,我把百度上的内容缩编后供题主参考,如下:(1)铜铜是主要的触头材料。铜作为触头材料的弱点是在空气中易氧化,在℃以下时,生成CuO表面膜,可达10~nm;℃以上时又附加一层CuO表面膜,其电阻率可达Ω。当温度达℃时,因表面氧化膜的影响可使接触电阻增加3倍,在油中也会有前述的异常磨损现象,其耐溶性及耐弧性能也不如钨(W)、钼(Mo)等金属。但从导电、耐弧、价格等综合指标看,铜是应用最广的触头材料,很多多元复合材料(合金或粉末冶金)也都是以铜为基。(2)银银的导电率和导热率堪称金属之最。由于银硬度小、熔点、沸点不高,只能做继电器之类的小电流触头用,强电流触头多用银的合金或复合材料制成。(3)钨和钼钨和钼的最大特点是熔化、气化温度高,质坚硬,因而耐磨、抗熔焊;但导电、导热性差,开断能力不强。空气中的钨可生成5nm厚的表面膜,在电弧作用下易生成钨的粉末状物,故常与高导电金属一起制成复合触头材料用于大电流。(4)金、铂、钯等此类金属不易氧化,但价格昂贵,多用于精密、灵敏度要求高的弱电触头或插接件镀层。钛(Ti)、锆(Zr)、铟(In)等常作为满足触头某些特殊要求的添加剂。(5)铬铬是触头材料的后起之秀。铬在元素周期表中与铝、钨处在同一纵列,在某些方面有相近的性质,都是各自周期中熔点、沸点最高的金属。铬的抗蚀性强,对氧的亲和力大。在真空开关的开断过程中,铬的蒸发薄膜具有吸气作用,这可以确保灭弧室有恒定的真空度而延长其工作寿命。铜与铬的合金材料(CuCr)广泛地用于真空开关中,CuCr材料也在SF6断路器中被采用。(6)二元多元材料多元材料分为合金与复合材料两类。复合材料与黄铜(Cu-Zn等)、铅锡(Pb-Sn)、不锈钢(Fe-Cr)等常规冶炼(熔炼)的合金不同,它是一种机械混合物,将不互溶的高导电材料与高熔点材料制成粉末后经一定的工艺烧结而成,因其制造方法类似于陶瓷,故又称为金属陶瓷材料或粉末冶金材料。这种混合物各成分可按任意比例组合,这是熔炼法冶金办不到的。由于这种材料能保持原有不同材料的物理特性,故能相互取长补短,提高触头的综合性能。有的复合材料按一定比例及工艺混合后又在真空中电弧重熔(如铜铬(CuCr)材料),经电弧重熔后其金相结构大为改观,材料性能更接近“合金”。实际大功率开关中的触头都离不开合金材料,由于高气压电弧与真空电弧在性质上有很大差异,真空开关触头的材料与空气、油、SF6中的触头材料在要求上是有差别的。

{以上内容仅供参考,部分资料来源于网络,上海上继科技有限公司有最终解释权}

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