Číslo projektu Číslo materiálu Název školy Autor Tematická oblast Ročník CZ.1.07/1.5.00/34.0581 VY_32_INOVACE_ELT-1.EI-12-MATERIALY PRO KONTAKTY Střední odborná škola a Střední odborné učiliště, Dubno Ing. Jiří Zinek Elektrotechnologie 1. ročník Datum tvorby 28. srpna 2012 Anotace Materiály na kontakty složení slitin. Požadavky na materiály na kontakty. Elektrický oblouk. Pokud není uvedeno jinak, použitý materiál je z vlastních zdrojů autora
Materiály pro kontakty Spínací kontakty vypínačů i kluzné kontakty např. potenciometrů musí vyhovět různým požadavkům. Rozpínací kontakty přerušují obvod v krátkých intervalech řádů 10ms a přerušují elektrické obvody řádů desítek ka. Na sepnutých kontaktech by měl být co nejmenší přechodový odpor tj. co nejmenší úbytek napětí. Na výrobu kontaktů se používají speciální materiály, aby vyhověly náročným provozním podmínkám.
Materiály pro kontakty požadavky: velká měrná vodivost γ velká tepelná vodivost vysoký bod tání, vysoký bod varu malý otěr při spínání malé ztráty materiálu opalováním malý sklon ke spékání kontaktů dostatečná pevnost a tvrdost odolnost proti chemickým vlivů
Materiály pro kontakty Pro splnění uvedených požadavků je třeba volit vhodný materiál i vhodné konstrukční řešení pro výrobu kontaktů.
Kontakty různých typů a tvarů obr.1
Materiály pro kontakty vznik a působení elektrického oblouku Při rozpínání kontaktů pod proudem se vytváří elektrický oblouk o teplotě až 6 000 C, který způsobuje tavení a odpařování části kontaktového materiálu. Při sepnutém kontaktu může touto teplotou dojít ke spečení kontaktů. Tyto změny na povrhu kontaktů zvětšují přechodový odpor kontaktů a jsou určující pro jejich životnost.
Materiály pro kontakty poškozený povrch kontaktu zvětšení pod mikroskopem obr.2
Materiály pro kontakty slitiny pro výrobu a použití Náročné požadavky na kontakty, tj. hlavně dobrá elektrická vodivost a odolnost proti opalování, nesplňuje žádný z čistých kovů. Kovy s dobrou vodivostí (např. stříbro), mají nízký bod tání ( u stříbra 960 C). Naopak třeba Wolfram má vysoký bod tání (3 400 C) ale vodivost jen (γ = 18 m / (Ω. Mm 2 ). Slitina těchto kovů má však vhodné vlastnosti pro kontakty.
Materiály pro kontakty slitiny pro výrobu a použití obr.3
Materiály pro kontakty slitiny pro výrobu a použití obr.4
Spínače pro velké proudy Spínače pro velké proudy jsou konstrukčně řešeny tak, že jsou požadavky na dobrou vodivost a dobrou odolnost proti opalování rozloženy na dva kontakty. Hlavní kontakt Hk je z dobře vodivého materiálu a rozpínací kontakt Rk z materiálu odolného proti opalování. Při rozpínání se nejdříve rozpojuje hlavní kontakt a pak rozpínací kontakt. Při spínání je to opačně, sepne nejprve kontakt Rk odolný proti spečení a pak kontakt Hk.
Spínače pro velké proudy princip provedení obr.5
Uhlíkové kontakty Uhlík má menší vodivost než kovy, ale je stálý a odolný. Při spínání malých proudů nedochází k opalování, ani ke ztrátě materiálu z kontaktu. U kluzných kontaktů se využívá samomazné vlastnosti uhlíku. Uhlíkových kontaktů se také využívá v kombinaci, kdy jeden z kontaktů je uhlíkový a druhý např. ze stříbra. I zde se využívá samomazné schopnosti uhlíku.
Uhlíkové samomazné kontakty provedení obr.6
Kompozitní materiály pro kontakty Kompozitní materiály pro kontakty jsou vyráběny spékáním. Tyto materiály spojují vlastnosti více látek (např. kovů, slitin nebo grafitu v jednom materiálu). Vytvářejí se tak materiály s velkou vodivostí, velkou tvrdostí, malým sklonem k opalování a spékání. Do materiálů tohoto typu se používá hlavně wolfram pro svoji odolnost proti opalování. Po vytvoření kompozitního materiálu společně s mědí a stříbrem se zvýší tepelná i elektrická vodivost těchto kontaktů.
Použitá literatura: TKOTZ, K., P. BASTIEN, H. BUMILLER, M. BURGMAIER, W. EICHLER, F. HUBER, N. JAUFMANN, J. MANDERLE, O. SPIELVOGEL, U. WINTER a K. ZIEGLER. Příručka pro elektrotechnika. 2. doplněné vydání. Praha: Europa- Sobotáles, 2010. technické vědy: TS 05, DT 621.3/075.3. ISBN 80-86706-13-3. Včetně obr.1-6