Selezione dei Materiali Utilizzati per i Contatti Elettrici

I material utilizzati per i contatti elettrici, svolgono un ruolo importante nelle prestazioni delle macchine e dell'equipaggiamento elettrico. Pertanto, diventa molto importante selezionare un materiale adatto per i contatti elettrici. Il funzionamento corretto dei contatti elettrici per una specifica applicazione, è una funzione di vari fattori. Durante la scelta di un materiale adatto per i contatti elettrici, dobbiamo considerare molti fattori. Alcuni dei fattori più importanti sono elencati di seguito –

Forza di contatto
La resistenza di un paio di contatti dipende dalla forza applicata durante la posizione chiusa dei contatti. Aumentando la forza di contatto, le superfici dei contatti devono sopportare maggiori forze, aumentando l'area di contatto richiesta. Questa forza di contatto è particolarmente efficace nel caso di contatti con superficie curva rispetto a quelli con superficie piatta. Questa forza di contatto può variare da una frazione di 1 g a 1 kg. Il materiale utilizzato per i contatti elettrici deve essere in grado di resistere a questa forza di contatto.

Tensione e Corrente
Le prestazioni dei contatti sono correlate alla tensione e alla corrente, che i contatti devono fare e interrompere durante il loro funzionamento.
I contatti utilizzati con alimentazione continua sono soggetti al trasferimento di materiale dalla faccia di un contatto alla faccia del contatto con cui viene messo in contatto. Ciò porta a un accumulo su un contatto e a un buco o una cateratta sulla faccia del contatto con cui viene messo in contatto. La direzione del trasferimento del materiale, se dal positivo al negativo o viceversa, dipende dalla polarità degli ioni formati dal materiale.

Resistenza di contatto
La funzione principale di quasi tutti i contatti elettrici è quella di trasportare la corrente elettrica. Pertanto, il contatto elettrico deve possedere una resistenza di contatto molto piccola per evitare la caduta indesiderata di tensione attraverso il contatto, specialmente nel caso di piccole tensioni nominali. La resistenza di contatto comprende la resistenza del materiale di contatto e la resistenza dell'interfaccia tra i contatti. La resistenza del materiale di contatto è molto bassa rispetto alla resistenza dell'interfaccia. Le superfici d'interfaccia dei contatti sono piane. Ogni superficie piana presenta diverse piccole proiezioni.

Queste piccole proiezioni limitano l'area delle superfici d'interfaccia che si toccano. Di conseguenza, l'area effettiva attraverso cui passa la corrente all'interfaccia è molto piccola rispetto all'area totale delle superfici d'interfaccia. Di conseguenza, la resistenza all'interfaccia del contatto è molto alta. Per ridurre questa resistenza di contatto, è necessario rendere le superfici d'interfaccia il più possibile lisce per aumentare l'area delle superfici d'interfaccia che si toccano.
La resistenza di contatto può variare con la contaminazione della superficie d'interfaccia con composti chimici formati dall'ossidazione del materiale di contatto. L'ossidazione del materiale di contatto è un problema principale associato ai contatti elettrici. Durante il funzionamento dei contatti elettrici, l'arco elettrico provoca il riscaldamento ed erosione dei contatti. Di conseguenza, il materiale di contatto forma alcuni composti chimici come ossidi, carbonati, cloruri, solfati e solfuri, ecc. Questi composti formano uno strato di pellicola sottile sulle superfici dei contatti. Questi composti sono non conduttori, il che comporta un aumento della resistenza di contatto.

Resistenza alla corrosione
Alla selezione del materiale per i contatti elettrici, dobbiamo tenere presente che il materiale deve possedere una elevata resistenza alla corrosione a temperatura di funzionamento e deve essere libero da ossidazione durante l'arco. Altrimenti, gli ossidi, i carbonati, i cloruri, i solfati e i solfuri, ecc., formati durante l'ossidazione possono creare uno strato di pellicola sottile non conduttore sulle superfici dei contatti, il che comporta un aumento della resistenza di contatto.

Adesività o saldabilità
Durante il funzionamento dei contatti elettrici, utilizzati in circuiti ad alta corrente, l'arco sviluppa temperature molto elevate. A queste alte temperature, c'è il rischio che i contatti possano incollarsi o saldarsi tra loro. Pertanto, nella scelta del materiale per i contatti elettrici, dobbiamo tenere presente che il materiale deve essere in grado di resistere a queste alte temperature e non deve saldarsi.

Proprietà di estinzione dell'arco
Durante il funzionamento dei contatti elettrici, si sviluppa un arco. Per il corretto funzionamento dei contatti elettrici, questo arco deve essere spento il prima possibile. Pertanto, nella scelta del materiale per i contatti elettrici, dobbiamo tenere presente che il materiale deve possedere proprietà tali da aiutare nell'estinzione dell'arco.

Alta conducibilità elettrica
La resistenza totale dei contatti elettrici deve essere il più bassa possibile per ridurre le perdite dello switch. Pertanto, il materiale selezionato per i contatti elettrici deve possedere una alta conducibilità elettrica.

Alta conducibilità termica
Durante il funzionamento dei contatti elettrici, utilizzati in circuiti ad alta corrente, l'arco sviluppa calore a temperature molto elevate. Per evitare la concentrazione di questo calore sulla superficie del contatto, questo calore deve essere condotto dai contatti e dissipato nell'atmosfera. Pertanto, il materiale utilizzato per i contatti elettrici deve possedere una alta conducibilità termica.

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