Vanuit materiaalperspectief worden de belangrijkste contacten van reguliere wisselstroomschakelaars doorgaans vervaardigd uit composietmaterialen zoals zilver-tinoxide (AgSnO₂) of zilver-nikkel (AgNi). Deze materialen bieden een combinatie van uitstekende elektrische geleidbaarheid, weerstand tegen contactlassen en weerstand tegen boogerosie. Concreet worden contacten met een massief zilveren contactstructuur blootgesteld aan hoge- temperatuurbogen van kortstondige duur bij het maken of onderbreken van belastingsstromen. Deze bogen kunnen temperaturen bereiken van enkele duizenden graden Celsius, waardoor plaatselijk smelten, verdampen en materiaaloverdracht op het contactoppervlak ontstaat, wat resulteert in karakteristieke elektrische slijtage.
Terwijl contactors herhaaldelijk maak- en breekbewerkingen uitvoeren, slijt de laag van de zilverlegering op het contactoppervlak geleidelijk weg. Voor contacten die gebruik maken van een monometallische klinknagelstructuur neemt de dikte van de zilverlaag af naarmate de elektrische levensduur vordert. Tegen het einde van de nominale elektrische levensduur is de zilverlaag aan het oppervlak aanzienlijk uitgeput en neemt de contactweerstand toe, waardoor uiteindelijk het vermogen van het contact om elektriciteit effectief te geleiden wordt aangetast. Dit materiaalverlies is het resultaat van normale boogerosie en dient als een belangrijk criterium voor het evalueren van de levensduur van contacten.
In typische industriële omgevingen zijn de zwarte vlekken die vaak worden waargenomen op contactoppervlakken voornamelijk afkomstig van de gesmolten laag, metaaloxiden en verkoolde afzettingen die zijn ontstaan door boogablatie. Voor zilveren elektrische contacten duidt dit zwart worden niet noodzakelijkerwijs op een storing. Omdat tijdens elke sluitings- en openingscyclus vonken ontstaan, oefent de boog zelf een reinigende werking uit die een deel van de oxidefilm verstoort, waardoor een goed metaal-op-metaalcontact behouden blijft. Bijgevolg is een kleurverandering alleen meestal onvoldoende om te bepalen of de contactprestaties zijn verslechterd.
Veel technische teksten schrijven het zwart worden van zilveren relaiscontacten toe aan de vorming van zilveroxide, aangezien zilver inderdaad reageert met zuurstof. Hoewel zich op massieve klinknagelcontacten een zeer dunne laag zilveroxide kan vormen, heeft zilveroxide een opmerkelijk kenmerk: het blijft zeer geleidend. Hoewel de soortelijke weerstand van zilveroxide hoger is dan die van puur zilver (ongeveer 1,59 × 10⁻⁸ Ω·m), blijft deze veel lager dan die van de meeste andere metaaloxiden. Daarom belemmert de aanwezigheid van wat zilveroxide op het contactoppervlak de geleidbaarheid van het hoofdcircuit niet significant.
Van groter belang dan zilveroxide is de vorming van zilversulfide. Wanneer zwavel-bevattende gassen-zoals waterstofsulfide of zwaveldioxide-in het milieu aanwezig zijn, reageert zilver bij voorkeur met zwavel om zwart zilversulfide te vormen. Voor contactsystemen die gebruik maken van zilveren contactpunten verloopt deze reactie doorgaans sneller dan oxidatie. Zilversulfide is niet alleen duidelijk zwart, maar vertoont ook een hoge contactweerstand en een slechte geleidbaarheid in vergelijking met puur zilver, waardoor het een aanzienlijke invloed heeft op de contactprestaties.
In omgevingen zoals thermische energiecentrales, afvalwaterzuiveringsinstallaties, papierfabrieken, chemische fabrieken en bepaalde mijnbouwlocaties is de concentratie van zwavel-bevattende gassen in de lucht relatief hoog. Onder deze omstandigheden zijn op zilver-gebaseerde hulp- en stuurcontacten die in contactors worden gebruikt bijzonder gevoelig voor corrosie. Wanneer apparatuur onder lage belasting of onregelmatige schakelcycli werkt, wordt de zilversulfidefilm die zich op de contactoppervlakken vormt niet effectief afgebroken; bijgevolg hoopt het zich op en bedekt uiteindelijk het contactgebied.
Voor hoofdcontacten die onder normale omstandigheden werken, brandt de hoge energie van de boog die wordt gegenereerd tijdens stroomonderbreking vaak door of verstoort de zilversulfidefilm, wat resulteert in een relatief beperkte impact op de prestaties. Voor hulpcontacten, PLC-ingangscircuits, signaalcircuits en laagspanningsregelsystemen die gebruikmaken van zilvercontacten zijn de circuitspanning en -stroom echter te laag om voldoende boogenergie te genereren om de isolerende zilversulfidelaag te penetreren. Na verloop van tijd stijgt de contactweerstand voortdurend, wat mogelijk kan leiden tot het niet tot stand brengen van een betrouwbare elektrische continuïteit.
Bij praktische faalanalyses wordt vaak Energy Dispersive Spectroscopie (EDS) gebruikt om de samenstelling van contactoppervlakken te onderzoeken. Bij het analyseren van puur zilvercontacten die zijn aangetast door zwavelcorrosie, blijkt uit de resultaten doorgaans een hoog zwavelgehalte. Bovendien dient de duidelijke verrijking van zwavel op het contactoppervlak als een belangrijke indicator voor door zwavel-geïnduceerde corrosie. Daarentegen vertonen zwart gemaakte gebieden als gevolg van standaard boogerosie over het algemeen een gemengde verdeling van elementen zoals zilver, zuurstof, tin en nikkel.
Contactoren die gebruik maken van AgNi-contactmaterialen bieden superieure weerstand tegen boogerosie en een langere mechanische levensduur; ze zijn echter nog steeds niet in staat om sulfidatie van het oppervlak in zwavel-rijke omgevingen volledig te vermijden. Daarom moet in zeer corrosieve industriële omgevingen prioriteit worden gegeven aan contactmaterialen die specifiek zijn ontworpen om sulfidatie tegen te gaan. Bovendien moeten verbeterde afdichtings- en beschermingsmaatregelen worden geïmplementeerd om het binnendringen van corrosieve gassen in elektrische behuizingen te minimaliseren.
Over het algemeen duiden zwartgeblakerde contacten op een wisselstroomschakelaar niet noodzakelijkerwijs op de vorming van zilversulfide. In typische industriële omgevingen zijn de meeste zwarte vlekken het gevolg van boogerosie en normale elektrische slijtage, wat een verwaarloosbare invloed heeft op de elektrische geleidbaarheid. In gespecialiseerde omgevingen met hoge concentraties zwavel{2}}bevattende gassen kunnen zilvercontacten echter een zilversulfidefilm met hoge weerstand- ontwikkelen; dit zal met name de betrouwbaarheid van regelcircuits met lage-spanning en lage- stroom in gevaar brengen. Daarom is bij het analyseren van contactorstoringen een uitgebreide beoordeling-van essentieel belang, waarbij rekening wordt gehouden met de bedrijfsomgeving, belastingsomstandigheden, schakelfrequentie en materiaalanalyseresultaten-; men mag geen conclusies trekken uitsluitend op basis van veranderingen in de kleur van het contactoppervlak.
neem contact met ons op
Als u op zoek bent naar hoge-kwaliteit massief puur zilveren contactenNeem dan gerust contact met ons op. Ons technische team kan professionele technische ondersteuning en productaanbevelingen bieden die zijn afgestemd op uw specifieke toepassingsomgeving, huidige- draagvereisten en levensduurdoelen.
