Auswahl der Materialien für elektrische Kontakte

Materialien für elektrische Kontakte spielen eine wichtige Rolle für die Leistung von elektrischen Maschinen und Geräten. Daher ist es sehr wichtig, ein geeignetes Material für elektrische Kontakte auszuwählen. Der erfolgreiche Betrieb von elektrischen Kontakten für eine bestimmte Anwendung hängt von verschiedenen Faktoren ab. Bei der Auswahl eines geeigneten Materials für elektrische Kontakte müssen wir viele Faktoren berücksichtigen. Einige der wichtigsten Faktoren sind unten aufgeführt –

Kontaktkraft
Die Widerstand eines Kontaktpaares hängt von der Kraft ab, die während der geschlossenen Position der Kontakte angewendet wird. Je größer die Kontaktkraft, desto größer muss die erforderliche Kontaktfläche der Kontaktoberflächen sein. Diese Kontaktkraft ist bei gekrümmten Kontaktoberflächen im Vergleich zu flachen Oberflächen viel effektiver. Diese Kontaktkraft kann von einem Bruchteil von 1 g bis 1 kg variieren. Das Material, das für elektrische Kontakte verwendet wird, sollte in der Lage sein, diese Kontaktkraft zu widerstehen.

Spannung und Strom
Die Leistung der Kontakte hängt mit der Spannung und dem Strom zusammen, den die Kontakte während ihres Betriebs schließen und unterbrechen müssen.
Die Kontakte, die in Gleichstrom-Spannungen verwendet werden, sind der Materialübertragung vom eine Kontaktoberfläche auf die andere ausgesetzt. Dies führt zu einer Erhebung auf einem Kontakt und einem Loch oder einer Kerbe auf der Oberfläche des anderen Kontakts. Die Richtung des Materialtransfers, ob von positiv nach negativ oder umgekehrt, hängt von der Polarität der durch das Material gebildeten Ionen ab.

Kontaktwiderstand
Die primäre Funktion fast aller elektrischen Kontakte besteht darin, den elektrischen Strom zu leiten. Daher muss der elektrische Kontakt einen sehr geringen Kontaktwiderstand aufweisen, um ungewollte Spannungsabfälle über den Kontakt, insbesondere bei geringen Spannungen, zu vermeiden. Der Kontaktwiderstand besteht aus dem Widerstand des Kontaktmaterials und dem Widerstand an der Schnittstelle zwischen den Kontakten. Der Widerstand des Kontaktmaterials ist im Vergleich zum Widerstand der Interferenz sehr gering. Die Interferenzoberflächen der Kontakte sind flach. Jede flache Oberfläche hat mehrere kleine Projektionspunkte.

Diese kleinen Projektionspunkte begrenzen die Fläche, an der sich die Interferenzoberflächen berühren. Daher ist die effektive Fläche an der Interferenz, durch die der Strom fließt, im Vergleich zur Gesamtfläche der Interferenzoberflächen sehr klein. Daher ist der Widerstand an der Kontaktinterferenz sehr hoch. Um diesen Kontaktwiderstand zu reduzieren, müssen die Interferenzoberflächen so glatt wie möglich gemacht werden, um die Berührung der Interferenzoberflächen zu erhöhen.
Der Kontaktwiderstand kann durch die Verunreinigung der Interferenzoberflächen mit chemischen Verbindungen, die durch die Oxidation des Kontaktmaterials entstehen, variieren. Die Oxidation des Kontaktmaterials ist ein großes Problem, das mit elektrischen Kontakten verbunden ist. Während des Betriebs der elektrischen Kontakte führt die Bogenentladung zu Erwärmung und Erosion der Kontakte. Dadurch bilden sich chemische Verbindungen wie Oxide, Carbonate, Chloride, Sulfate und Sulfide usw. Diese Chemikalien bilden eine dünne Schicht auf den Kontaktflächen. Diese Chemikalien sind nicht leitfähig, was zu einem erhöhten Kontaktwiderstand führt.

Korrosionsbeständigkeit
Bei der Auswahl von Materialien für elektrische Kontakte müssen wir beachten, dass das Material eine hohe Korrosionsbeständigkeit bei Betriebstemperaturen aufweisen und während der Bogenentladung frei von Oxidation sein muss. Andernfalls können durch die Oxidation entstehende Oxide, Carbonate, Chloride, Sulfate und Sulfide usw. eine nicht leitfähige dünne Schicht auf den Kontaktflächen bilden, was zu einem erhöhten Kontaktwiderstand führt.

Haftfähigkeit oder Schweißeigenschaften
Während des Betriebs von elektrischen Kontakten, die in Schaltkreisen mit hohen Stromstärken verwendet werden, entwickelt die Bogenentladung sehr hohe Temperaturen. Bei diesen hohen Temperaturen besteht die Gefahr, dass die Kontakte aneinander haften oder verschweißen. Daher müssen wir bei der Auswahl des Materials für elektrische Kontakte bedenken, dass das Material in der Lage sein muss, diese hohen Temperaturen zu widerstehen und nicht zu verschweißen.

Bogenlöschverhalten
Während des Betriebs von elektrischen Kontakten bildet sich ein Bogen. Für den erfolgreichen Betrieb von elektrischen Kontakten muss dieser Bogen so früh wie möglich gelöscht werden. Daher müssen wir bei der Auswahl des Materials für elektrische Kontakte bedenken, dass das Material solche Eigenschaften aufweisen muss, die dem Bogenlöschen helfen.

Hohe elektrische Leitfähigkeit
Der gesamte Widerstand der elektrischen Kontakte muss so gering wie möglich sein, um die Schaltverluste zu reduzieren. Daher muss das Material, das für elektrische Kontakte ausgewählt wird, eine hohe elektrische Leitfähigkeit aufweisen.

Hohe thermische Leitfähigkeit
Während des Betriebs von elektrischen Kontakten, die in Schaltkreisen mit hohen Stromstärken verwendet werden, entwickelt die Bogenentladung Hitze bei sehr hohen Temperaturen. Um die Konzentration dieser Hitze an der Kontaktoberfläche zu vermeiden, muss diese Hitze durch die Kontakte geleitet und in die Atmosphäre abgegeben werden. Daher muss das Material, das für elektrische Kontakte verwendet wird, eine hohe thermische Leitfähigkeit aufweisen.

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