不同电流下的电弧侵蚀对浸铜碳滑板/铬锆铜接触线磨损机理的影响

弓网之间由于短时间离线容易产生电弧,离线电弧会严重灼伤碳滑板和接触线表面,导致碳滑板服役寿命衰减和过早老化.采用了不同强度电流形成的电弧对碳滑板表面进行侵蚀处理,发现随着电流的强度增加,接触区域的离线电弧能量冲击强度和瞬时温度逐渐提升.受电弧侵蚀之后Cu从碳滑板基体中大量析出并熔焊成瘤状物,在侵蚀区域形成不规则疏松层和扩展裂纹.接着对碳滑板进行载流摩擦磨损试验,结果表明摩擦系数和接触电阻均随着侵蚀时间的增加而增大.通过扫描电镜和三维形貌测试分析方法,揭示了经电弧侵蚀之后碳滑板/接触线的载流摩擦磨损机理和性能差异,其主要磨损机制为磨粒磨损和氧化磨损.

新型组元触点材料及其电弧侵蚀研究进展

电触点材料广泛应用于电气开关、继电器、接触器以及断路器等各种低压开关器件中,其特性对整体电气系统的开关容量、可靠性、稳定性以及使用寿命具有极其重要意义。传统Ag基触点材料具有良好的抗熔焊及耐电弧烧蚀性能,但仍然存在接触电阻大、界面结合强度低、塑性差等缺陷,其应用也在一定程度上受到限制。近年来,国内外研究工作人员在传统Ag基触点材料的研究基础上报道了Ag-SnO_(2)-MeO、Ag-GNPs、Ag-MAX及Ag-RE等新型组元触点材料的研究工作。将从新型Ag基触点材料的发展背景出发,综述其组织与性能以及电弧侵蚀性能等方面的研究现状,最后总结新型Ag基触点材料面临的关键科学问题和挑战,并展望其未来的发展动向。

直流接触器触头电弧侵蚀特性

触头开断过程中会产生电弧,从而导致触头表面被侵蚀,影响其电接触性能。由于直流供电系统不存在自然过零点,致使直流接触器触头受电弧侵蚀影响比交流接触器更加严重。为了研究电弧对触头的侵蚀作用,基于磁流体动力学理论,考虑电弧与触头之间的能量耦合,建立电弧-触头动态耦合模型,研究了电流等级和分断速度对触头电弧侵蚀特性的影响。仿真结果表明:近阳极区电弧温度高于近阴极区电弧温度;电流等级由20 A提高到30 A时,电弧温度和燃弧时间显著提高,燃弧能量增加75.93%,使得触头侵蚀更加严重;触头分断速度由0.1 m/s增加到0.2 m/s时,电压电流的变化率提高,燃弧时间和熔池体积减小,燃弧能量减少47.83%,电弧对触头的侵蚀作用降低。实验结果与仿真相吻合,验证了仿真模型的正确性。

AgSnO_2电接触材料的制备和直流电弧侵蚀形貌特征

采用反应合成和热挤压方法制备出新型银二氧化锡电接触材料,运用X-ray分析了AgSnO2(10)材料的物相组成。在直流条件下进行AgSnO2(10)触点的电寿命实验,利用扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)等实验手段对触点烧损后熔层表面进行元素成分分析,研究了熔层表面的微观组织结构。归纳出AgSnO2(10)材料的4种侵蚀形貌特征。

基于触头电弧侵蚀的交流接触器电寿命分布特征研究

电寿命是交流接触器的重要性能指标之一,受各种因素的影响,其中电弧电流对触头的侵蚀是最主要因素。该文首先提出将电弧电流作为交流接触器触头系统侵蚀的参量,建立了基于起弧相角的触头磨损数学模型;然后基于损伤累积效应建立了交流接触器电寿命分布特征的数学模型,分析了负荷连接方式对其电寿命分布的影响;最后基于Monte Carlo方法建立了交流接触器电寿命模拟试验模型,并对交流接触器在不同工作状态下的电寿命进行了仿真,得到电寿命分布特征,并与可靠性研究领域公认的耗损型产品的寿命服从威布尔分布结论一致。仿真结果表明,文中提出的交流接触器电寿命分布特征的数学模型可以很好地解释实际使用中电寿命呈现出的分散性,对其可靠性的提高具有重要意义。

Ag/La_2NiO_4基电触头在直流大电流条件下电弧侵蚀的实验与有限元研究

在电接触试验机上测量Ag/La2NiO4基电触头,得到在直流18V、30A的工作条件下的相关实验数据。并进一步分析电触头对的阴极和阳极的表面形貌、电弧侵蚀和质量变化特点。在此基础上,通过对实验中闭合电弧→接触电阻焦耳热→分断电弧→自然冷却过程的分析,建立一个电触头使用过程中的瞬态温度场的计算模型;根据测得的相关实验数据,采用有限元方法对该模型进行计算,得到电触头的瞬态温度场的分布和演化特点。通过计算结果可以较好预测电弧侵蚀的特点以及材料转移方向,并给出关于材料熔化、汽化等方面的许多重要信息。这些结果对于该电触头材料的侵蚀和使用寿命的研究具有一定参考价值。

载流摩擦磨损中电弧侵蚀的研究现状及趋势

综述载流摩擦磨损中电弧侵蚀的研究现状,分析电弧的产生及电弧侵蚀的表面特征和形成依据,并提出今后研究的方向。目前关于电弧侵蚀的定量研究不多,没有一个完善的电弧侵蚀物理模型用于计算材料的被侵蚀程度,有必要先对电弧的起弧速度、电流、载荷及燃弧时间进行定量研究,结合表面磨损机制,分析材料的摩擦磨损性能。

反应合成AgSnO_2电接触材料的电弧侵蚀特性研究

抗电弧侵蚀性能是衡量电接触材料好坏的一个重要指标。本文对采用反应合成技术制备的AgSnO2电接触材料进行电接触试验,并通过扫描电镜观察材料在电弧侵蚀后的形貌,对AgSnO2(10)材料在直流、阻性负载条件下的电弧侵蚀特征进行研究。结果表明,反应合成法制备的AgSnO2(10)电接触材料在电流≤20A条件下,材料由阴极向阳极转移;电流>20A条件下,材料的转移方向反转。归纳出电弧侵蚀后的AgSnO2(10)的表面形貌特征。

AgSnO_2触头材料电弧侵蚀特征的分子动力学模拟

研究电接触材料电弧侵蚀作用过程中灭弧过程的微观机理,采用分子动力学和实验的方法对反应合成的AgSnO2电接触材料的熔池行为进行模拟。结果表明:根据起弧时的物相所构建的模型,能够准确地模拟熔池特征,熔池内部物质运动和存在状态是决定耐电弧侵蚀的关键因素。可通过增加反应合成AgSnO2电接触材料与基体浸润的氧化物组分,以及氧化物发生物态变化、化学分解过程来达到熄弧的目的。

Ag-La_2NiO_4触点材料电弧侵蚀研究

研究了Ag-La2NiO4触点材料在直流阻性负载条件下的材料转移,以及接触电阻等电接触性能。实验结果表明:不同电压(DC 8V、DC 18V)、电流条件下,材料的转移方向、转移量及损耗均不同;DC 18V下接触电阻和熔焊力很不稳定,且随电流值增加有不同程度的波动。

含微量添加剂的 AgSnO_2 触头材料电弧侵蚀机理

针对具有不同微量添加剂（ＷＯ３，Ｂｉ２Ｏ３，Ｉｎ２Ｏ３）的ＡｇＳｎＯ２触头材料进行了大量分断电弧侵蚀试验和表面微观测试分析．在此基础上，从添加剂的助润湿性、添加剂对熔融液态银粘滞性的影响、添加剂的热稳定性等方面，研究了添加剂对ＡｇＳｎＯ２触头材料电弧侵蚀机理及侵蚀表面形貌特征的影响．

银-金属氧化物触头材料电弧侵蚀产物的研究

针对电寿命试验后AgSnO2触头周围出现黑色侵蚀产物的现象,通过光学显微镜、扫描电镜观察和能谱成分分析等手段,对比研究了AgCdO及AgSnO2触头电弧侵蚀产物的形貌及组成。结果表明:AgSnO2周围沉积物呈现黑色是由于电弧侵蚀后产物为须状形貌所致,而该形貌与AgSnO2的电弧侵蚀时以"蒸发"为主有关。另一方面,AgCdO的电弧侵蚀以"喷溅"为主,其产物呈菜花状。研究结果还表明:对电弧侵蚀产物的深入研究,有助于对触头材料电弧侵蚀机理的探讨。

50Hz和400Hz下Ag基合金电触头材料的电弧侵蚀

在低压、阻性、小电流负载下,用研制的小容量、可变频ASTM电触头通断测试系统获得了50Hz和400Hz下Ag基合金电触头材料的燃弧特征值和熔焊力,用电光分析天平、SEM和EDAX测量与分析了AgNi、AgC和AgW电触头材料的的质量变化、表面形貌与微区组分。研究表明,在低压、小电流条件下,400Hz时CAgC4、CAgW50和CAgNi10三种Ag基合金材料的抗熔焊性和抗烧损性均优于各自在50Hz下的性能。400Hz下,第二组元不同的Ag基合金电触头的抗电弧侵蚀能力不同。其中,CAgC4的喷溅最严重,耐电弧侵蚀能力最差,CAgNi10次之,CAgW50最好。

掺杂微量CuO对AgSnO_2电接触材料加工变形行为和耐电弧侵蚀性能的影响

为改善AgSnO2电接触材料的加工变形能力和耐电弧侵蚀性能,采用化学包覆-冷等静压-热挤压集成新工艺,掺杂微量CuO,制备了AgSnO2电接触丝材。采用电子万能试验机、触点材料测试系统以及扫描电镜,研究了AgSnO2材料的室温变形行为和电弧侵蚀特征。结果表明:掺杂微量CuO改善了Ag基体与SnO2颗粒的浸润性,提高了AgSnO2丝材的抗拉强度和断后伸长率。在25V/10A直流阻性负载条件下,AgSnO2(CuO)触头的燃弧能量、燃弧时间和断开熔焊力均较AgSnO2触头的低,且其电弧侵蚀斑点表面更为光滑,但接触电阻小幅增大。

载流摩擦磨损中电弧侵蚀的研究现状

综述了载流摩擦磨损中电弧侵蚀的研究现状,分析归纳了不同条件下电弧侵蚀的基本特征和影响因素,重点探讨了电弧侵蚀的机理,并提出了今后研究的方向。

两种铜基触头材料的电弧侵蚀性能研究

电接触材料在工作过程中会受到机械磨损、环境腐蚀及电弧侵蚀,其中,电弧侵蚀对电接触材料影响最大,它是影响接触材料的电寿命和可靠性的最重要因素。笔者对采用熔渗法制备的CuCr50与电弧法制备的CuCr45电接触材料分别进行DC 50 V,20、30、40、50 A的电接触试验,并通过扫描电镜观察材料在电弧侵蚀后的形貌,对这两种材料在直流、阻性负载条件下的电弧侵蚀特征进行对比研究。结果表明,CuCr45与CurCr50在DC 50 V,20、30、40、50 A条件下,材料都由阳极向阴极转移;之后归纳出电弧侵蚀后两种材料的表面形貌特征,最后分析了两种材料的燃弧能量与熔焊力。

矿用开关AgMeO触头材料电弧侵蚀机理的研究

根据电接触与电弧理论，对矿用开关电器常用的银金属氧化物触头材料的电弧侵蚀现象做了试验研究．通过不同电流等级的开断实验和对开断后触点的微观分析，得到了银金属氧化物触头材料的电弧侵蚀特性曲线及电弧侵蚀机理．

纳米CuCr50触头材料电弧侵蚀特性

近年来,纳米CuCr触头材料在截流水平、耐压能力等方面的表现优于微晶CuCr触头材料。笔者利用真空触点模拟装置和基于虚拟仪器的电器电寿命测试系统,研究了直流低电压、小电流下的纳米CuCr50触头材料的电弧侵蚀量与分断燃弧时间和触头表面形貌之间的关系,同时采用两种微晶CuCr50触头材料作为对比。利用电光分析天平纳米CuCr50触头材料的侵蚀量,利用电子扫描显微镜测量触头表面形貌。结果表明:纳米CuCr50触头材料的平均分断燃弧时间和侵蚀量均高于两种微晶CuCr50触头材料。纳米CuCr50触头表面Cr颗粒细化及均匀分布,有利于分散电弧。纳米CuCr50阴极触头表面电弧烧蚀比较均匀,而两种微晶CuCr50触头阴极表面电弧局部烧蚀严重,出现明显的凹坑侵蚀。

新型AgSnO_2触头材料的制备和电弧侵蚀特性

用高能球磨技术和热压烧结方法制备出新型AgSnO_2触头,XRD、光学显微镜和TEM分析表明,在该合金的微观组织中纳米SnO_2弥散分布于Ag晶粒内。与常规AgSnO_2In_2O_3触头相比,AgSnO_2触头的表面没有明显的液体喷溅和燃弧裂纹,呈现出比较好的耐电弧侵蚀特性。

不同SnO_2粒度制备的AgSnO_2触头材料电弧侵蚀行为（英文）

为了阐明SnO_2粒度大小对AgSnO_2触头材料电弧侵蚀行为的影响,采用粉末冶金法制备不同SnO_2粒度的Ag-4%SnO_2(质量分数)触头材料,对触头材料组织进行观察,并对其致密度、硬度和导电率进行测量。对Ag-4%SnO_2触头材料进行电弧侵蚀实验,确定燃弧时间和电弧侵蚀前后的质量变化,并对电弧侵蚀后触头材料表面的形貌和成分进行表征。结果表明:细小的SnO_2颗粒有助于提高Ag-4%SnO_2触头材料的致密度和硬度,但降低了其导电率。随着SnO_2粒度的减小,Ag-4%AgSnO_2触头材料的燃弧时间变短,质量损失降低,电弧侵蚀面积增大,蚀坑变浅且分散。