ความก้าวหน้าการวิจัยและการประยุกต์วัสดุหน้าสัมผัสทางไฟฟ้า

ด้วยการพัฒนาระบบไฟฟ้า ระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม อุปกรณ์พลังงานใหม่ และเทคโนโลยีการควบคุมอัจฉริยะ วัสดุหน้าสัมผัสทางไฟฟ้ามีบทบาทสำคัญมากขึ้นใน-เครื่องใช้ไฟฟ้าแรงดันต่ำ รีเลย์ เซอร์กิตเบรกเกอร์ และระบบควบคุมทางอุตสาหกรรม วัสดุหน้าสัมผัสทางไฟฟ้าเป็นส่วนประกอบหลักสำหรับการนำกระแสไฟฟ้า การหยุดชะงัก และการสวิตชิ่งส่งผลโดยตรงต่อการนำไฟฟ้า อายุการใช้งาน การควบคุมอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น และความเสถียรในการปฏิบัติงานของอุปกรณ์ ปัจจุบัน หน้าสัมผัสทางไฟฟ้าสีเงินถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในสวิตช์อุตสาหกรรม ระบบควบคุมกำลัง และอุปกรณ์อัตโนมัติ และกำลังค่อยๆ พัฒนาไปสู่ความน่าเชื่อถือที่สูงขึ้น อายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

 

ในระหว่างการทำงาน หน้าสัมผัสทางไฟฟ้าจะต้องทนต่อการสลับบ่อยครั้ง การกระแทกของส่วนโค้ง แรงเสียดทานทางกล และความเครียดจากความร้อน ดังนั้น วัสดุจึงไม่เพียงแต่ต้องมีการนำไฟฟ้าและความร้อนที่ดีเยี่ยมเท่านั้น แต่ยังต้องมีความต้านทานที่ดีต่อการเชื่อม การกัดเซาะส่วนโค้ง และความต้านทานต่อการสัมผัสที่เสถียรอีกด้วย

 

หน้าสัมผัสทางไฟฟ้าสมัยใหม่สำหรับการใช้งานทางอุตสาหกรรมมีความต้องการประสิทธิภาพของวัสดุที่สูงขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งใน-สวิตช์ความถี่สูง โหลดกระแสสูง- และระบบควบคุมพลังงานใหม่ ซึ่งข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพที่ครอบคลุมสำหรับวัสดุหน้าสัมผัสมีความเข้มงวดมากขึ้น

 

 

 

วัสดุที่ทำจากทองแดง-ครองตำแหน่งที่สำคัญในอุปกรณ์ไฟฟ้าแรงดันปานกลาง- และสูง- เนื่องจากมีค่าการนำไฟฟ้าสูง ต้นทุนปานกลาง และประสิทธิภาพการประมวลผลที่ยอดเยี่ยม วัสดุสัมผัสที่มีทองแดงทั่วไป-ประกอบด้วยทองแดง-ทังสเตน ทองแดง-บิสมัท และทองแดง-โครเมียม

 

วัสดุทังสเตนทองแดง-มีความต้านทานสูงต่อการกัดเซาะของส่วนโค้งและการเชื่อม ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่ทำลายโหลดสูง- วัสดุนี้ผสมผสานความแข็งแรงสูงเข้ากับเสถียรภาพทางความร้อนที่ดี ดังนั้นจึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในหน้าสัมผัสสีเงินสำหรับส่วนประกอบเบรกเกอร์ของเซอร์กิตเบรกเกอร์สุญญากาศและสวิตช์เกียร์แรงดันสูง- การเพิ่มองค์ประกอบต่างๆ เช่น นิกเกิลสามารถปรับปรุงความต้านทานการสึกหรอและความต้านทานส่วนโค้งของวัสดุได้ดียิ่งขึ้น

 

วัสดุบิสมัททองแดง-มีค่าการตัดกระแส-ต่ำกว่าและมีความต้านทานการเชื่อมที่ดี ทำให้เหมาะสำหรับระบบสวิตช์เกียร์สุญญากาศแรงดันปานกลาง-และต่ำ- เมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุแบบดั้งเดิม วัสดุเหล่านี้แสดงความเสถียรที่ดีกว่าในสภาพแวดล้อมการสลับกระแสไฟ-ต่ำ แต่เนื่องจากมีความแข็งแรงค่อนข้างต่ำกว่า จึงมักใช้ภายใต้สภาวะโหลดปานกลาง-

 

วัสดุทองแดง-โครเมียมเป็นวัสดุหน้าสัมผัสตัวกลาง-และแรงสูง-ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด วัสดุเหล่านี้มีความสามารถในการทนต่อแรงดันไฟฟ้าสูง มีสมรรถนะในการดับอาร์ค-ที่ยอดเยี่ยม และทนทานต่อการกัดกร่อนสูง ทำให้วัสดุเหล่านี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในเซอร์กิตเบรกเกอร์สุญญากาศและระบบจำหน่ายไฟฟ้าทางอุตสาหกรรม ด้วยความก้าวหน้าของผงโลหะวิทยาและกระบวนการถลุง ความสม่ำเสมอของโครงสร้างจุลภาคและความหนาแน่นของวัสดุทองแดง-โครเมียมได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งช่วยยืดอายุการสัมผัสและความเสถียรให้ดียิ่งขึ้น แนวโน้มการใช้งานของวัสดุหน้าสัมผัสทางไฟฟ้าที่มีธาตุเงิน-

 

ในระบบไฟฟ้าแรงดันต่ำ-สมัยใหม่ โลหะผสมเงินยังคงเป็นหนึ่งในวัสดุหลักที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด วัสดุที่ทำจากเงิน-มีค่าการนำไฟฟ้าสูง ต้านทานการสัมผัสต่ำ และมีค่าการนำความร้อนที่ดี ทำให้มีข้อได้เปรียบอย่างมากในสวิตช์ความถี่สูง-และระบบควบคุมที่มีความแม่นยำ

วัสดุซีรีส์ทังสเตนเงิน-ผสมผสานการนำไฟฟ้าของเงินเข้ากับความต้านทานต่ออุณหภูมิสูง-ของทังสเตน ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่มีความถี่สูง-โหลดและทำลายความถี่สูง วัสดุเหล่านี้มีความต้านทานการสึกหรอดีเยี่ยมและทนทานต่อการกัดเซาะของส่วนโค้ง ทำให้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในหน้าสัมผัสเงินสำหรับ MCCB และระบบเบรกเกอร์อุตสาหกรรม เพื่อปรับปรุงความเสถียรของความต้านทานต่อการสัมผัส มักจะเพิ่มองค์ประกอบต่างๆ เช่น นิกเกิล เหล็ก และสังกะสี เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงาน

 

ในปัจจุบัน วัสดุนิกเกิล-เงินเป็นหนึ่งในวิธีแก้ปัญหาที่ใช้กันทั่วไปสำหรับหน้าสัมผัสเงินสำหรับรีเลย์ วัสดุนี้มีค่าการนำไฟฟ้าที่ดี ความต้านทานการสัมผัสต่ำและเสถียร และมีความแข็งแรงเชิงกลที่ดี ภายใต้สภาวะโหลด DC อัตราการถ่ายโอนวัสดุจะต่ำ ส่งผลให้มีการใช้งานอย่างแพร่หลายในรีเลย์ คอนแทคเตอร์ และอุปกรณ์ควบคุมอัตโนมัติ หน้าสัมผัสซิลเวอร์นิกเกิลประสิทธิภาพสูง-บางชนิดช่วยเพิ่มความต้านทานต่อการเชื่อมและประสิทธิภาพการทำงานที่อุณหภูมิสูง-โดยการเพิ่มโลหะทนไฟ เช่น ทังสเตนและโมลิบดีนัม วัสดุกราไฟท์สีเงิน-มีชื่อเสียงในด้านความต้านทานต่อการเชื่อมและการต้านทานฟิวชั่นที่โดดเด่นแม้ในสภาวะกระแสไฟลัดวงจร- พวกมันมีค่าการนำไฟฟ้าที่ดี ทำให้เหมาะสำหรับ-สภาพแวดล้อมการสลับกระแสทันทีที่มีกระแสสูง อย่างไรก็ตาม เนื่องจากอัตราการกัดเซาะส่วนโค้งสูง จึงมักใช้เป็นหน้าสัมผัสเสริมหรือใช้ร่วมกับวัสดุอื่น

 

 

 

ด้วยข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อมที่เข้มงวดมากขึ้น วัสดุที่มีแคดเมียมแบบเดิม-จึงค่อยๆ ถูกแทนที่ด้วยวัสดุสัมผัสใหม่ๆ ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม การสัมผัสซิลเวอร์ดีบุกออกไซด์ได้กลายเป็นหนึ่งในวัสดุที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมที่สำคัญซึ่งอยู่ระหว่างการพัฒนา

 

วัสดุซิลเวอร์ดีบุกออกไซด์มีความต้านทานต่อการเชื่อม การกัดเซาะของส่วนโค้ง และความเสถียรทางความร้อนได้ดีเยี่ยม ในช่วงกระแสไฟฟ้าปานกลางถึงสูง ประสิทธิภาพโดยรวมเหนือกว่าวัสดุซิลเวอร์แคดเมียมออกไซด์แบบดั้งเดิม ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับคอนแทคเตอร์ AC รีเลย์ยานยนต์ ระบบควบคุมมอเตอร์ และอุปกรณ์ไฟฟ้าพลังงานใหม่ เนื่องจากไม่มีแคดเมียมที่เป็นพิษ หน้าสัมผัสแข็งของซิลเวอร์ดีบุกออกไซด์จึงได้รับความนิยมอย่างรวดเร็วในด้านเครื่องใช้ไฟฟ้าที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

 

ในขณะเดียวกัน หน้าสัมผัสของแข็งของซิลเวอร์แคดเมียมออกไซด์มีการใช้กันมานานแล้วในอุตสาหกรรมไฟฟ้าแรงดันต่ำ- คุณลักษณะประกอบด้วยความต้านทานการสัมผัสต่ำ ความต้านทานการสึกหรอดี และความต้านทานต่อการเชื่อมที่แข็งแกร่ง ทำให้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบควบคุมอุตสาหกรรมแบบดั้งเดิม อย่างไรก็ตาม ด้วยกฎระเบียบด้านสิ่งแวดล้อมที่เข้มงวดมากขึ้น ส่วนแบ่งการตลาดจึงค่อยๆ ถูกแทนที่ด้วยซิลเวอร์ทินออกไซด์และวัสดุที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมอื่นๆ

 

วัสดุสัมผัสแข็งของซิลเวอร์ซิงค์ออกไซด์ยังใช้ในสถานการณ์พิเศษบางอย่างอีกด้วย วัสดุเหล่านี้มีความต้านทานส่วนโค้งที่ดีและมีอัตราการถ่ายโอนวัสดุต่ำ ทำให้เหมาะสำหรับโหลดปานกลางและสภาพการทำงานที่มีความถี่สูง-

 

 

หน้าสัมผัสแข็งที่เป็นเงินบริสุทธิ์ เนื่องจากมีค่าการนำไฟฟ้าและการนำความร้อนสูงมาก จึงเหมาะสำหรับสถานการณ์-กระแสต่ำ ความไวสูง- และการควบคุมที่แม่นยำ เช่น อุปกรณ์วัด อุปกรณ์สื่อสาร และรีเลย์ขนาดเล็ก อย่างไรก็ตาม เงินบริสุทธิ์มีความแข็งต่ำและมีแนวโน้มที่จะเกิดการเชื่อม โดยทั่วไปแล้วจะไม่เหมาะกับสภาพแวดล้อมที่มีโหลดสูง-ในปัจจุบัน

 

เพื่อตอบสนองความต้องการของสภาวะการทำงานที่ซับซ้อน หน้าสัมผัสทางไฟฟ้าสีเงินสมัยใหม่จึงนำการออกแบบโครงสร้างคอมโพสิตมาใช้มากขึ้น ตัวอย่างเช่น โครงสร้างวัสดุคอมโพสิตสองชั้น- ชั้นสาม- หรือหลาย-ชั้นสามารถให้ค่าการนำไฟฟ้า ความต้านทานการสึกหรอ และความต้านทานส่วนโค้งไปพร้อมๆ กัน

 

หน้าสัมผัสทางไฟฟ้าซิลเวอร์นิกเกิลสำหรับคอนแทคเตอร์เป็นโซลูชันการประยุกต์ใช้วัสดุคอมโพสิตทั่วไป ซึ่งช่วยเพิ่มเสถียรภาพของคอนแทคเตอร์ในสภาพแวดล้อมการทำงานที่มีความถี่สูง-ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

 

นอกจากนี้ หน้าสัมผัสไฟฟ้าของ Agni สำหรับคอนแทคเตอร์ยังถูกนำไปใช้ในระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรมและการควบคุมพลังงานใหม่ๆ มากขึ้นอีกด้วย วัสดุประเภทนี้ผสมผสานการนำไฟฟ้าที่ดีเข้ากับความต้านทานต่อการเชื่อม ทำให้เหมาะสำหรับสถานการณ์การทำงานบ่อยครั้ง

 

 

ด้วยการยกระดับเทคโนโลยีการผลิตทางอุตสาหกรรม กระบวนการโลหะวิทยาผงแบบดั้งเดิมจึงค่อย ๆ พัฒนาไปสู่ความหนาแน่นที่สูงขึ้นและความสม่ำเสมอที่สูงขึ้น ปัจจุบัน กระบวนการทั่วไป ได้แก่ การเผาผนึก การหลอมละลาย การแทรกซึมภายใน การเกิดออกซิเดชันภายใน การอัดขึ้นรูปการเผาผนึก และการหลอมอาร์ค

 

ออกซิเดชันภายในส่วนใหญ่ใช้ในการผลิตหน้าสัมผัสซิลเวอร์ออกไซด์ ซึ่งช่วยเพิ่มความหนาแน่นของวัสดุและความต้านทานส่วนโค้งได้อย่างมีประสิทธิภาพ กระบวนการนี้ทำให้ออกไซด์มีการกระจายอย่างสม่ำเสมอภายในโลหะผสม ซึ่งจะช่วยปรับปรุงความเสถียรของวัสดุ

 

การอัดขึ้นรูปด้วยการเผาผนึกด้วยการกระทำร่วมกันของอุณหภูมิและความดันสูง ช่วยปรับปรุงความสม่ำเสมอของโครงสร้างวัสดุและความแข็งแรงทางกล กระบวนการนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตหน้าสัมผัสทางไฟฟ้าแบบกำหนดเอง ซึ่งช่วยปรับปรุงความสม่ำเสมอของผลิตภัณฑ์และประสิทธิภาพการประมวลผลได้อย่างมีประสิทธิภาพ

 

การหลอมอาร์กช่วยปรับปรุงโครงสร้างเกรนของวัสดุ เพิ่มความหนาแน่นและความต้านทานการกัดกร่อน และกลายเป็นทิศทางที่สำคัญสำหรับ-การผลิตหน้าสัมผัสระดับไฮเอนด์สำหรับ-ผู้ผลิตหน้าสัมผัสทางไฟฟ้าเงินประสิทธิภาพสูง

 

 

 

ในอนาคต วัสดุหน้าสัมผัสทางไฟฟ้าจะยังคงพัฒนาไปสู่ความน่าเชื่อถือที่สูงขึ้น ความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม การย่อขนาด และอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น ด้วยการพัฒนาพลังงานใหม่ ยานพาหนะไฟฟ้า ระบบกักเก็บพลังงาน และกริดอัจฉริยะ ความต้องการของตลาดสำหรับประสิทธิภาพสูง-จุดสัมผัสเงินไฟฟ้ายังคงเติบโต

 

ในฟิลด์การควบคุมแรงดันไฟฟ้าต่ำ- การใช้หน้าสัมผัสสีเงินสำหรับสวิตช์จะให้ความสำคัญกับ-อายุการใช้งานความถี่สูงและความเสถียรของหน้าสัมผัสมากขึ้น ในระบบไฟฟ้าแรงสูง- วัสดุหน้าสัมผัสจะเน้นไปที่ความต้านทานส่วนโค้งและความเสถียรทางความร้อนมากกว่า

 

ในขณะเดียวกัน เทคโนโลยีการทดแทนเงิน-และเงิน-ก็จะกลายเป็นทิศทางการวิจัยที่สำคัญในอุตสาหกรรมเช่นกัน ด้วยการเพิ่มประสิทธิภาพโครงสร้างวัสดุ การลดปริมาณธาตุเงิน และการพัฒนาวัสดุคอมโพสิตที่มีทองแดงใหม่- ต้นทุนการผลิตจะลดลงอย่างมีประสิทธิภาพ และปรับปรุงการใช้ทรัพยากร ในอนาคต วัสดุคอมโพสิตหลายชั้น วัสดุที่มีโครงสร้างนาโน และวัสดุสัมผัสประสิทธิภาพสูง-ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมจะกลายเป็นทิศทางสำคัญสำหรับการยกระดับเทคโนโลยีในอุตสาหกรรม