Когда производители панелей сравнивают кнопочные переключатели, в ходе беседы обычно обсуждаются профиль головки, конфигурация контактов, степень защиты по стандарту IP и цена. Вопрос о материале контактов поднимается редко — он затерян в техническом паспорте, если вообще там указан. Однако материал контактов является одним из факторов, наиболее непосредственно определяющих рабочие характеристики выключателя на протяжении всего срока службы, особенно в слаботочных сигнальных цепях, которые преобладают в современных промышленных панелях управления.

В этом блоге рассказывается, что такое посеребренные контакты, почему они стали стандартом для промышленных кнопочных переключателей, в чем заключаются их ограничения и о чем следует спросить у поставщика, если материал контактов действительно имеет значение для вашей области применения.

Что происходит на поверхности контакта

Кнопочный выключатель работает за счет физического замыкания зазора между двумя проводящими поверхностями. При каждом срабатывании выключателя контактная поверхность подвергается воздействию нескольких одновременных нагрузок:

Механический износ

Две контактные поверхности то сжимаются, то разжимаются. В течение миллионов циклов это приводит к физической эрозии контактного материала.

Электрическая дуга

Когда контакты размыкаются под нагрузкой, ток на мгновение продолжает протекать через зазор в виде дуги. Эта дуга вызывает локальное нагревание и приводит к износу контактной поверхности быстрее, чем при одном лишь механическом износе.

Окисление

Большинство металлов при контакте с воздухом окисляются, образуя изолирующий слой, который увеличивает сопротивление контакта. В слаботочных цепях окисление может привести к увеличению сопротивления настолько, что цепь перестанет функционировать вообще.

Загрязнение

В промышленных условиях присутствуют масла, чистящие средства, пыль и влага — все эти факторы повышают сопротивление и могут приводить к перебоям в соединении.

Почему именно серебро?

Серебро обладает двумя свойствами, благодаря которым оно является основным материалом для контактов в промышленной коммутационной технике:

Самое низкое удельное электрическое сопротивление среди всех металлов. Серебро проводит электричество лучше, чем медь, золото или любой другой широко используемый материал для контактов — при этом падение напряжения меньше, выделение тепла меньше, а производительность в слаботочных сигнальных цепях выше.

Относительно устойчивый оксид. Большинство оксидов металлов являются плохими диэлектриками. Исключением является оксид серебра — он сохраняет электропроводность. Окислившийся медный контакт может не обеспечивать надёжную цепь при низком токе. Окислившийся серебряный контакт, как правило, по-прежнему будет проводить ток.

Эти два свойства объясняют, почему серебро заменило медь в качестве стандартного материала для контактов реле и выключателей и почему оно по-прежнему занимает доминирующее положение.

Посеребренные изделия, изделия из серебряных сплавов и позолоченные изделия

Посеребренные контакты

Сердечник из неблагородного металла — как правило, меди или латуни — с покрытием из серебра на контактной поверхности. Покрытие обеспечивает электрические характеристики серебра, а неблагородный металл — прочность конструкции. Это наиболее распространённый подход при производстве кнопочных переключателей общепромышленного назначения.

Контакты из серебряного сплава

Сплавы, такие как оксид серебра и кадмия (AgCdO) или оксид серебра и олова (AgSnO₂), повышают дугостойкость и снижают риск сварки контактов при высоких токах. Чаще используются в контакторах и мощных коммутационных устройствах, чем в кнопочных выключателях.

Позолоченные контакты

Золото совершенно не подвергается окислению, что делает его предпочтительным материалом для цепей с очень низким силой тока — как правило, менее 100 мА. Используется в приборостроении и в системах сухого переключения, где даже проводящий оксид серебра может вызывать проблемы.

Для стандартных применений кнопочных выключателей — входов ПЛК, катушек реле, вспомогательных цепей контакторов — оптимальным выбором являются посеребренные контакты.

Где у посеребренных контактов возникают ограничения

Коммутация в сухом цепи с очень низким током

В цепях, в которых ток не превышает примерно 100 мА, даже оксид серебра может создавать достаточное сопротивление контакта, чтобы повлиять на работу цепи. Самоочищающаяся дуга, которая обычно поддерживает чистоту контактов, при таких значениях тока не возникает. Позолоченные контакты являются правильным выбором для переключения в сухих цепях.

Агрессивные химические среды

Серебро быстро тускнеет под воздействием сероводорода и соединений серы. В условиях химической переработки или производства резины состояние серебряных контактов может ухудшаться быстрее, чем ожидается. В качестве меры предотвращения рекомендуется использовать позолоченные контакты или надежно герметизированный корпус.

Высокая влажность окружающей среды при нечастой эксплуатации

Контакты, которые регулярно включаются и выключаются, самоочищаются за счет очищающего действия при замыкании и размыкании. На контактах, которые в течение длительного времени не используются в условиях повышенной влажности, окисление накапливается быстрее. Эту проблему можно решить с помощью позолоченных контактов или регулярного проведения контрольных циклов работы.

Практические рекомендации для проектировщиков

Какой ток будут переключать контакты? Для стандартных входов ПЛК и катушек реле с напряжением 24 В постоянного тока и выше подходят посеребренные контакты. Для применений на уровне сигналов или в сухих цепях с током менее 100 мА следует выбирать позолоченные контакты.

Какова частота переключения? В условиях высокоцикловой эксплуатации к контактным поверхностям предъявляются более высокие требования. Убедитесь в номинальном сроке службы по электрическим характеристикам — а не только по механическим — при фактической нагрузочной силе тока, которую будет пропускать ваша цепь.

Что такое окружающая среда? Стандартные промышленные условия вполне под силу контактам с серебряным покрытием. В условиях химической агрессивности или высокой влажности, а также при низкой интенсивности использования может потребоваться применение контактов с позолоченным покрытием.

Какого типа нагрузку переключают контакты? Резистивные нагрузки меньше изнашивают контакты, чем индуктивные. Убедитесь, что номинальные характеристики контактов соответствуют типу вашей фактической нагрузки — в большинстве технических паспортов номинальные характеристики AC-15 (индуктивный переменный ток) и DC-13 (индуктивный постоянный ток) указываются отдельно.

В ACXION, кнопочные переключатели поставляются со стандартными посеребренными контактами и, по желанию, с позолоченными контактами для применения в сухих цепях. Сообщите нам подробности вашего проекта, и мы подберем для вас подходящую конфигурацию.