전기 접점용 재료 선택

전기 접점에 사용되는 재료는 전기 기계 및 장비의 성능에서 중요한 역할을 합니다. 따라서 적절한 재료를 선택하는 것이 매우 중요합니다. 특정 용도의 전기 접점이 성공적으로 작동하려면 다양한 요소가 관련됩니다. 적합한 재료를 선택할 때 여러 요인을 고려해야 합니다. 가장 중요한 몇 가지 요인은 아래와 같습니다 –

접점 힘
접점의 저항은 접점이 닫힌 상태에서 적용되는 힘에 따라 달라집니다. 접점 힘이 증가하면 접점 표면의 필요한 접촉 면적이 증가합니다. 이 접점 힘은 평평한 표면 접점보다 곡선 표면 접점에서 더 효과적입니다. 이 접점 힘은 1g에서 1kg 사이일 수 있습니다. 전기 접점에 사용되는 재료는 이러한 접점 힘을 견딜 수 있어야 합니다.

전압 및 전류
접점의 성능은 전압과 전류에 따라 달라집니다. 접점은 작동 중에 전압과 전류를 만들어 끊어야 합니다.
DC 공급에 사용되는 접점은 한 접점 표면에서 다른 접점 표면으로 재료 이동을 겪습니다. 이로 인해 한 접점에는 구조물이 형성되고 다른 접점 표면에는 구멍이나 침식이 발생합니다. 재료 이동의 방향은 양극에서 음극으로 또는 그 반대 방향으로 결정되며, 이는 형성된 이온의 극성에 따라 달라집니다.

접점 저항
거의 모든 전기 접점의 주요 기능은 전류를 전송하는 것입니다. 따라서 전기 접점은 특히 작은 전압 등급의 경우 접점에서 원하지 않는 전압 강하를 피하기 위해 매우 작은 접점 저항을 가져야 합니다. 접점 저항은 접점 재료의 저항과 접점 간의 저항으로 구성됩니다. 접점 재료의 저항은 접촉면 사이의 저항보다 매우 낮습니다. 접촉면은 평평하며, 각 평평한 표면은 여러 작은 돌출점을 가지고 있습니다.

이 작은 돌출점들은 접촉면이 서로 접촉하는 영역을 제한합니다. 이를 통해 전류가 통과하는 실제 접촉면적은 접촉면의 총 면적보다 매우 작습니다. 따라서 접촉면의 저항은 매우 높아집니다. 접촉 저항을 줄이기 위해서는 접촉면을 가능한 한 매끄럽게 만들어 접촉면이 서로 접촉하는 면적을 늘려야 합니다.
접촉 저항은 접촉면의 오염, 즉 접촉 재료의 산화로 인해 형성된 화학 물질에 따라 변할 수 있습니다. 접촉 재료의 산화는 전기 접점과 관련된 주요 문제입니다. 전기 접점의 작동 중에 전기 아크는 접점의 가열과 부식을 유발합니다. 이로 인해 접촉 재료는 산화물, 탄산염, 염화물, 황산염, 황화물 등의 화학 물질을 형성합니다. 이러한 화학 물질은 접점 표면에 얇은 필름층을 형성합니다. 이러한 화학 물질은 비도체로서 접촉 저항을 증가시킵니다.

부식 저항
전기 접점 재료를 선택할 때, 해당 재료는 작동 온도에서 높은 부식 저항을 가져야 하며, 아크 발생 중에 산화되지 않아야 합니다. 그렇지 않으면 산화로 인해 생성된 산화물, 탄산염, 염화물, 황산염, 황화물 등의 화학 물질이 접점 표면에 비도체의 얇은 필름층을 형성하여 접촉 저항을 증가시킬 수 있습니다.

점착성 또는 용접성
고전류 회로에서 사용되는 전기 접점의 작동 중에는 아크가 매우 높은 온도를 발생시킵니다. 이 높은 온도에서 접점이 서로 붙거나 용접될 수 있는 가능성이 있습니다. 따라서 전기 접점 재료를 선택할 때, 해당 재료가 이 높은 온도를 견딜 수 있고 용접되지 않아야 한다는 점을 기억해야 합니다.

아크 소멸 특성
전기 접점의 작동 중에 아크가 발생합니다. 전기 접점의 성공적인 작동을 위해서는 이 아크가 가능한 한 빨리 소멸되어야 합니다. 따라서 전기 접점 재료를 선택할 때, 해당 재료가 아크 소멸을 도울 수 있는 특성을 가져야 한다는 점을 기억해야 합니다.

높은 전기 전도성
전기 접점의 전체 저항은 스위치 손실을 줄이기 위해 가능한 한 최소화되어야 합니다. 따라서 전기 접점에 사용되는 재료는 높은 전기 전도성을 가져야 합니다.

높은 열 전도성
고전류 회로에서 사용되는 전기 접점의 작동 중에는 아크가 매우 높은 온도의 열을 발생시킵니다. 이 열이 접점 표면에 집중되는 것을 방지하기 위해, 이 열은 접점에 의해 전도되어 대기 중으로 방출되어야 합니다. 따라서 전기 접점에 사용되는 재료는 높은 열 전도성을 가져야 합니다.

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