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小容量控制电器用新型AgNi基触头材料的研究
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&小容量控制电器用新型AgNi基触头材料的研究&荣命哲　刘朝阳　陈德桂　王长明　程道俊　郑启亨　邱祖述摘　要　探讨了目前小容量控制电器用国产AgNi触头材料在运行过程中存在的关键问题；研究了电器触头的熔焊机理；针对现有国产AgNi触头材料及小容量控制电器的灭弧结构和原理，提出了增加触头抗熔焊性能的新思路，并制作样品。装机试验表明，文章中介绍开发的小容量控制电器用新型AgNi基触头在660V、16A、AC-4工作类别下电寿命比原触头的提高5倍以上，其它电接触性能没有下降，制造成本还略有降低。关键词　控制电器　　AgNi基触头　　电弧　　熔焊中图分类号　TM501.2RESEARCH ON THE DEVELOPMENT OF A NEW AgNi-BASED CONTACT MATERIALFOR CONTROL APPARATUS WITH SMALL CAPACITYRong Mingzhe Liu Chaoyang Chen DeguiSchool of Electrical Eng,Xi'an Jiaotong University,Xi'an 710049 ChinaWang Changming Cheng Daojun Zheng QihengGuangzhou Electrical Material Factory,Guangzhou 510435 ChinaQiu ZhushuShanghai Research Instutite of Low Voltage Apparatus,Shanghai 200063 ChinaABSTRACT　The main problem of AgNi contact material for control apparatus with small capacity was investigated.Based on the studies of welding mechanism of electrical contacts and the measures of decreasing tendancy to weld of contacts,a new AgNi-based contact material for control apparatus with small capacity was developed by diffusing arc root,enhancing wettability between molten silver and contact surface in order to restrain the generation and propagation of micro-cracks and holes and controlling content of Ni component and Ni fibre orientation via dopants or manufacturing technology.Experimental results on electrical service life under AC-4 category conducted in low-voltage contactors show that the electrical endurance of a new AgNi-based material is more than 5 times as that of a conventional one.The remaining characteristics,are still excellent,and the manufacturing cost declines lightly.KEY WORDS　Control apparatus AgNi-based contact Arc Welding&1　引言　　电力工业是国家优先发展的基本能源产业，国际上85%以上的电能是被转化为低压后使用的。在国民经济及人民生活的各个方面，随处可见应用广泛的各类低压电器。尤其是小容量控制电器(包括小容量接触器、各类控制继电器、各类家电产品中的控制器、起动器及其它机电元件)，生产量大，使用面广。以日本为例，从1982年到1992年，控制电器作为控制线路与受电设备之间的接口电器，其产量翻了两番[1]。世界范围内，各类低压电器的投资者和制造商急剧增加[2]，显示了低压电器强大的生命力和市场潜力。　　16A及以下小容量控制电器，由于无专门磁吹灭弧装置，因而其工作性能主要取决于直接执行分闭操作功能的触头的性能。　　AgNi触头材料具有良好的导电、导热性能，接触电阻低而稳定，抗侵蚀性能优良，并且易于加工，可以从线材或成型带材直接焊接于触头底座，使得该材料可以非常有效地加以利用。另外，其制造成本较低，适合大规模生产。这些性能使得AgNi材料一直是小容量控制电器中首选的触头材料，得到很广泛的应用。然而由于现代工业对开关电器小型化、工作寿命和可靠性要求的不断提高，以及现代工业配电电压等级的提高，AgNi触头材料的缺点&&抗熔焊性能差变得愈来愈明显。这一缺点导致国产小容量控制电器技术性能落后，市场竞争力薄弱。　　因此，研究如何提高该材料的抗熔焊性能，扩大其使用电流范围，不仅保证380V下的电寿命，还要提高其在660V电压等级下的工作电流，就具有重要的实用价值。国外曾研究了Ni含量及粉末颗粒尺寸对AgNi触头材料抗电弧侵蚀性能的影响[3，4]。国内也研究过Ni纤维方向对AgNi触头材料分断性能的影响[5]。无疑这些基础的研究对开发新型材料是有益的。但至目前，仍未见有适合小容量控制电器用的新型优质AgNi基触头材料供应市场。　　本文通过试验研究，首先找到了小容量控制电器用国产AgNi触头材料存在的关键问题，考虑到小容量控制电器无专门磁吹灭弧装置这一事实，在研究电器触头熔焊机理及提高AgNi触头抗熔焊措施的基础上，本文提出了小容量控制电器用新型AgNi基触头材料的开发方案，并制作了样品，最后在低压断流试验站进行了新型AgNi基触头材料的装机试验。2　AgNi触头在运行中存在的关键问题　　为探讨小容量控制电器用AgNi触头在运行中存在的关键问题，结合提高AgNi材料的抗熔焊和抗电弧侵蚀能力，以便增大AgNi触头材料使用电流范围这一目的，本文选择四种额定电流为16A的国产接触器，在额定电压660V，额定电流16A条件下，进行了AC-4工作类别的电寿命试验。每台接触器触头均为国产AgNi材料，对称配对，触头表面为平面。2.1　试验条件、设备、试品　　试验条件按机械工业部电器工业局企业标准JB/DQ4172-86中规定的AC-4工作类别进行。额定电压660V，额定电流16A。这些参数的选择主要是从本文的工作目的出发，便于考察AgNi触头在较大负荷下的抗熔焊性能，以进一步增大AgNi材料的应用电流范围。　　试验在西安交通大学电器教研室低压断流试验站进行。试验进程采用可编程序控制器进行控制。通过对接触器触点闭合时间的在线监测，可判断触点是否已发生熔焊，并能在熔焊发生后进行相应的处理。在试验线路中由电流互感器随时对线路电流值进行监控，以切除试验过程中可能发生的相间短路故障。图1为试验线路的示意图。 图1　试验线路示意图Fig.1 Sketch of test loop1号、2号、3号、4号四种试品为目前市场上的四种接触器产品。2.2　试验结果及分析　　在上述试验条件下，所选4种小容量控制电器中，一种因触头脱落失效外，两种因触头熔焊而早期失效，另一种因相间短路而失效。但相间短路之所以会发生，仍是由于桥式触头的某一断口首先熔焊，使得电器熄弧条件严重劣化而引起相间短路的。表1示出了四种样品的AC-4电寿命试验结果。由此不难看出，小容量控制电器用AgNi触头在运行中的关键问题是抗熔焊性。此性能低劣，便会造成电器产品过早失效，从而导致主要由贵金属银组成触头材料的大量浪费。表1　4种样品的AC-4电寿命试验结果Tab.1 Electrical endurance results of AC-4category about 4 samples
触头脱落(焊接工艺引起)
　　触头表面形貌是电弧作用下触头表面所发生的物理化学现象及触头失效模式的外部宏观表现[6]。为准确掌握小容量控制电器用AgNi触头在运行中存在的关键问题，本文借助扫描电子显微镜(SEM)，对试验后的触头表面形貌特征进行了观察。　　作者在文[7]中，首先研究了银基触头材料的表面动力学特性，其中，较详细地论证了润湿作用对触头材料运行中基体裂纹、孔洞的抑制、分散体系粘性的增加所起的重要作用。SEM观察表明，目前小容量控制电器用AgNi触头材料基体裂纹、孔洞发生和发展严重。图2示出了4号试品的触头失效后表面形貌的SEM相片。图2　4号样品触头表面孔洞及裂纹Fig.2 Holes and cracks on contact surface of　sample No.4 图3　液态银在触头表面未充分铺开Fig.3 Contact surface not wetted by liquid silver
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[ɡein k?n'tr?ul]
[ɡen k?n'trol]
增益控制；
增益调整；
大家都在背：
1. They worry that extremists might gain control.
他们担心极端分子可能会取得控制权。
来自柯林斯例句
2. The party is expecting to gain control of the council in the next election.
该党期待着在下次选举中获得对地方议会的控制权。
来自《权威词典》
3. The prime minister thwarted the opposition's maneuver to gain control of the government.
首相挫败了反对党企图控制政府的阴谋.
来自辞典例句
4. Thus, time - space dependent digital gain control system was designed successfully.
为此研制了时 — 空变数字增益控制系统.
来自互联网
5. The rebellion had failed to gain control of the Navy.
叛军未能取得对海军的控制.
来自互联网
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