Электрический контакт

Изобретение относится к электротехнике, в частности к разрывным контактам, и может быть использовано при изготовлении низковольтной коммутирующей аппаратуры, в электромагнитных реле.

Известна контактная пара электрических контактов для низковольтной аппаратуры из композиции графита и серебра (см. патент РФ №2110100, МПК⁶ H01H 1/02, опубл. 27.04.1998 г.). В данной контактной паре содержание графита составляет 3-10%, серебра - остальное в виде наклепки, закрепленной пайкой или сваркой на токоподводящей пружине.

Недостатком такой контактной пары является высокая стоимость, т.к. для получения низкого переходного сопротивления контактной пары композиция для ее изготовления содержит большое количество дорогостоящего серебра - 90-97 мас.%. Так как контактная пара содержит малое количество графита и большое количество серебра, она имеет еще один существенный недостаток - высокую вероятность сваривания.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является электрический контакт, включающий рабочую поверхность и поверхность токосъема, выполненный из композиции серебра и графита с анизотропной структурой, пластинчатые частицы которой расположены перпендикулярно рабочей поверхности контакта (см. Бойко А.В. Эрозионная стойкость материалов в системе серебро-графит с анизотропной структурой. Известия вузов. Цветная металлургия, №1, 2006 г.). В данном электрическом контакте содержание графита составляет 3-5 мас.%, серебра - остальное.

Недостатком прототипа является его высокая стоимость, т.к. для получения низкого переходного сопротивления контакта серебрографитовая композиция для его изготовления содержит большое количество дорогостоящего серебра - 95-97 мас.%. Так как контакт содержит малое количество графита и большое количество серебра, он имеет еще один существенный недостаток - высокую вероятность сваривания.

Техническим результатом является снижение стоимости контакта, повышение его эксплуатационных характеристик и упрощение процесса изготовления.

Технический результат достигается тем, что электрический контакт, включающий рабочую поверхность и поверхность токосъема, выполнен из композиции серебра и графита с анизотропной структурой, пластинчатые частицы которой расположены перпендикулярно рабочей поверхности контакта, согласно изобретению, содержание графита составляет 60-90 мас.%, остальное - серебро, при этом графит и серебро спрессованы слоями, торцовая поверхность которых образует рабочую поверхность контакта, причем между каждыми двумя слоями графита проложен слой серебра, а со стороны токосъема каждые два слоя графита со слоем серебра между ними обернуты металлической сеткой, при этом открытые концы сетки расположены с отступом от рабочей поверхности контакта.

Слой серебра в контакте выполнен в виде сетки или перфорированной фольги.

Данный электрический контакт позволит снизить стоимость, повысить эксплуатационные характеристики и упростить процесс изготовления.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен электрический контакт со стороны рабочей поверхности, на фиг. 2 - электрический контакт со стороны токосъема, на фиг. 3 - вид А, то есть устройство слоев электрического контакта.

Электрический контакт выполнен из композиции графита 1 с анизотропной структурой, пластинчатые частицы которой расположены перпендикулярно рабочей поверхности контакта 3 и серебра 2. Содержание графита 1 составляет 60-90 мас.%, а остальное - серебро 2. Графит 1 и серебро 2 спрессованы слоями. Торцовая поверхность слоев образует рабочую поверхность контакта 3. Между каждыми двумя слоями графита 1 проложен слой серебра 2. Со стороны токосъема 4 каждые два слоя графита 1 со слоем серебра 2 между ними обернуты металлической сеткой 5. Открытые концы сетки 5 расположены с отступом от рабочей поверхности контакта 3.

Электрический контакт изготавливают следующим образом.

Электрический контакт выполняют, например, в виде параллелепипеда прессованием слоев графита 1 с анизотропной структурой параллельной плоскости прессования контакта, где между каждыми двумя слоями графита 1 прокладывают слой серебра 2. При этом из торцов спрессованных слоев графита 1 и слоев серебра 2 формируется рабочая поверхность контакта 3. С противоположной рабочей поверхности контакта стороны, то есть со стороны токосъема 4, каждые два слоя графита 1 со слоем серебра 2 между ними оборачивают металлической сеткой 5 таким образом, чтобы открытые концы сетки 5 располагались с отступом от рабочей поверхности контакта 3.

Достижение технического результата подтверждается примерами.

Пример 1. Были изготовлены электрические контакты с рабочей поверхностью 8x5 мм и высотой 5 мм, полученные прессованием тридцати слоев анизотропного графита и пятнадцати слоев серебра между ними. Прессование производилось параллельно плоскости анизотропии графита. Соотношение масс графит/серебро в контактах составило 80/20%.

Пример 2. Были изготовлены электрические контакты с рабочей поверхностью 5×5 мм и высотой 5 мм, полученные прессованием двадцати сегментов анизотропного графита и десяти сегментов серебра между ними. Соотношение масс графит/серебро в контактах составило 80/20%.

Для оценки величины переходного сопротивления контактов и их коммутационного ресурса контакт по Примеру 1 был установлен в реле марки НМШ1-1440, а контакт по Примеру 2 в реле марки НМШМ1-560, применяемые в системах автоматики железных дорог. Контакты были прикреплены к пружинящим пластинам реле пайкой стороны токосъема, которая образована металлической сеткой. Это обеспечило надежный токосъем контактов. В результате испытаний на свариваемость электрические контакты показали несвариваемость в паре с контактами, выполненными из серебра, при десятикратном разряде через них емкости 20000 мкФ, заряженной до напряжения 24 В, и токе 200 А, при длительности протекания тока 50 мс.

При оценке величины переходного сопротивления контакта и его коммутационного ресурса величина коммутируемого тока составляла 2 А, коммутации осуществлялись при коммутируемом постоянном напряжении 24 В. На испытуемый контакт в реле марки НМШ1-1440 был подан «минус» коммутируемого постоянного напряжения, в реле марки НМШМ1-560 на испытуемый контакт был подан «плюс» коммутируемого постоянного напряжения. Коммутации производились в паре с серебряным контактом. В начале испытаний и через каждые 100 тысяч коммутаций измерялась величина переходного сопротивления контактных пар. Результаты измерений отображены в таблице.

Коммутационный ресурс электрического контакта в реле марки НМШ1-1440 должен составлять не менее 1200 тысяч коммутаций. Коммутационный ресурс электрического контакта в реле марки НМШМ1-560 должен составлять не менее 600 тысяч коммутаций. Согласно методике ФЭО.005.765 «Испытания металлографитных контактов на коммутационный ресурс и несвариваемость», переходное сопротивление контактных пар в рамках коммутационного ресурса реле не должно превышать 0,5 Ом. Переходное сопротивление контактных пар в процессе испытаний заявляемого контакта в рамках коммутационного ресурса в реле марки НМШ1-1440 составило от 0,02 до 0,17 Ом и в реле марки НМШМ 1-560 составило от 0,01 до 0,02 Ом. Данные значения не превышают предельно допустимого значения 0,5 Ом.

Данный электрический контакт повышает эксплуатационные характеристики, а именно:

- снижает переходное сопротивление контакта за счет направленной в сторону протекания тока электрической анизотропии слоев графита и за счет слоев серебра между слоями графита, которые образуют сквозные каналы электрической проводимости от рабочей поверхности контакта к поверхности токосъема контакта;

- повышает коммутационный ресурс контакта за счет слоев серебра между слоями графита, что позволяет быстро отводить тепло от рабочей поверхности контакта при «дуговых» коммутациях;

- позволяет получить надежную несвариваемость контакта при протекании мощных импульсов тока за счет большого содержания графита в контакте - 60-90 мас.%;

- позволяет получить надежный токосъем за счет металлизации сеткой поверхности токосъема контакта.

Повышение содержания серебра в контакте более 40% приведет к увеличению стоимости контакта, а снижении менее 10% приведет к снижению технологичности.

Данный электрический контакт по сравнению с прототипом позволит снизить стоимость, повысить эксплуатационные характеристики и упростить процесс изготовления.