Sélection des Matériaux Utilisés pour les Contacts Électriques

Les matériaux utilisés pour les contacts électriques jouent un rôle important dans la performance des machines et équipements électriques. Il est donc très important de choisir un matériau approprié pour les contacts électriques. Le fonctionnement réussi des contacts électriques pour une application spécifique dépend de divers facteurs. Lors de la sélection d'un matériau approprié pour les contacts électriques, nous devons prendre en compte de nombreux facteurs. Certains des facteurs les plus importants sont présentés ci-dessous –

Force de contact
La résistance d'une paire de contacts dépend de la force appliquée lors de la position fermée des contacts. Plus la force de contact que les contacts doivent supporter pendant l'opération est élevée, plus la surface de contact requise augmente. Cette force de contact est particulièrement efficace dans le cas des contacts à surface courbe par rapport aux contacts à surface plane. Cette force de contact peut varier de quelques fractions de gramme à 1 kg. Le matériau utilisé pour les contacts électriques doit être capable de résister à cette force de contact.

Tension et courant
La performance des contacts est liée à la tension et au courant, que les contacts doivent établir et interrompre pendant leur fonctionnement.
Les contacts utilisés sur une alimentation continue sont soumis à un transfert de matière de la face d'un contact à la face de son contact associé. Cela entraîne la formation d'un renflement sur un contact et d'un trou ou d'une cavité sur la face de son contact associé. La direction du transfert de matière, que ce soit de positif à négatif ou vice versa, dépend de la polarité des ions formés par le matériau.

Résistance de contact
La fonction principale de presque tous les contacts électriques est de conduire le courant électrique. Par conséquent, le contact électrique doit posséder une très faible résistance de contact pour éviter une chute de tension indésirable à travers le contact, surtout dans le cas de faibles tensions nominales. La résistance de contact comprend la résistance du matériau de contact et la résistance de l'interface entre les contacts. La résistance du matériau de contact est beaucoup plus faible que celle de l'interface. Les surfaces d'interface des contacts sont planes. Chaque surface plane comporte plusieurs petits points de projection.

Ces petits points de projection limitent la zone de contact des surfaces d'interface. Ainsi, la zone effective à travers laquelle passe le courant est beaucoup plus petite que la zone brute des surfaces d'interface. Cela entraîne une résistance élevée à l'interface de contact. Pour réduire cette résistance de contact, il faut rendre les surfaces d'interface aussi lisses que possible afin d'augmenter la zone de contact des surfaces d'interface.
La résistance de contact peut varier avec la contamination des surfaces d'interface par des composés chimiques formés par l'oxydation du matériau de contact. L'oxydation du matériau de contact est un problème majeur lié aux contacts électriques. Pendant le fonctionnement des contacts électriques, l'arc électrique provoque un chauffage et une érosion des contacts. Cela conduit à la formation de certains composés chimiques tels que des oxydes, des carbonates, des chlorures, des sulfates et des sulfures, etc. Ces composés forment une couche de film mince à la surface des contacts. Ces composés sont non conducteurs, ce qui entraîne une augmentation de la résistance de contact.

Résistance à la corrosion
Lors de la sélection du matériau pour les contacts électriques, il faut tenir compte du fait que le matériau doit posséder une haute résistance à la corrosion à la température de fonctionnement et ne doit pas s'oxyder pendant l'arcing. Sinon, les oxydes, carbonates, chlorures, sulfates et sulfures, etc., formés par l'oxydation peuvent créer une couche de film mince non conductrice à la surface des contacts, ce qui entraîne une augmentation de la résistance de contact.

Adhérence ou soudabilité
Pendant le fonctionnement des contacts électriques utilisés dans des circuits à forte intensité, l'arcing développe des températures très élevées. À ces hautes températures, il y a un risque que les contacts collent ou se soudent entre eux. Par conséquent, lors de la sélection du matériau pour les contacts électriques, il faut tenir compte du fait que le matériau doit pouvoir résister à ces hautes températures et ne pas se souder.

Propriété d'extinction de l'arc
Pendant le fonctionnement des contacts électriques, un arc est développé. Pour un fonctionnement réussi des contacts électriques, cet arc doit être éteint le plus rapidement possible. Par conséquent, lors de la sélection du matériau pour les contacts électriques, il faut tenir compte du fait que le matériau doit posséder des propriétés qui aident à l'extinction de l'arc.

Haute conductivité électrique
La résistance totale des contacts électriques doit être aussi faible que possible pour réduire les pertes de commutation. Par conséquent, le matériau choisi pour les contacts électriques doit posséder une haute conductivité électrique.

Haute conductivité thermique
Pendant le fonctionnement des contacts électriques utilisés dans des circuits à forte intensité, l'arcing génère de la chaleur à des températures très élevées. Pour éviter la concentration de cette chaleur à la surface des contacts, cette chaleur doit être dissipée par les contacts et rejetée dans l'atmosphère. Par conséquent, le matériau utilisé pour les contacts électriques doit posséder une haute conductivité thermique.

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