रिले संपर्क सामग्री और जीवनकाल का एक व्यवस्थित विश्लेषण

रिले गैर-मानक स्वचालित नियंत्रण प्रणालियों, पावर नियंत्रण प्रणालियों और औद्योगिक उपकरणों में सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले नियंत्रण घटकों में से एक हैं। रिले प्रदर्शन का मूल इसकी संपर्क प्रणाली में निहित है। संपर्क सामग्रियों का चयन और उनके संबंधित विद्युत और यांत्रिक जीवन काल सीधे रिले की विश्वसनीयता, रखरखाव चक्र और पूरे सिस्टम की स्थिरता को निर्धारित करते हैं। संपर्क सामग्री और संरचनात्मक रूपों का उचित चयन उपकरण विफलता दर और रखरखाव लागत को काफी कम करने में मदद करता है।

 

 

रिले जीवनकाल को आम तौर पर दो श्रेणियों में विभाजित किया जाता है: यांत्रिक जीवनकाल और विद्युत जीवनकाल।

 

यांत्रिक जीवन काल से तात्पर्य बिना किसी लोड स्थितियों के अकेले यांत्रिक क्रिया के कारण होने वाले दोहराए जाने वाले संचालन की संख्या से है, जो आम तौर पर लाखों या यहां तक ​​कि अरबों बार तक पहुंचती है। दूसरी ओर, विद्युत जीवनकाल, संपर्कों द्वारा स्विचिंग क्रियाओं को पूरा करने और रेटेड लोड स्थितियों के तहत सामान्य कार्य बनाए रखने की संख्या को संदर्भित करता है, और आमतौर पर यांत्रिक जीवनकाल से काफी कम होता है।

 

सामान्य प्रयोजन रिले और पावर रिले का सामान्य अपेक्षित विद्युत जीवनकाल आम तौर पर 100,000 चक्र से कम नहीं होता है, लेकिन यह मान विशिष्ट परिचालन स्थितियों पर अत्यधिक निर्भर है। जब संपर्क रेटेड लोड से नीचे की स्थितियों में काम करते हैं, तो उनका वास्तविक विद्युत जीवनकाल अक्सर कई गुना बढ़ाया जा सकता है। उदाहरण के लिए, उच्च -वर्तमान रेटेड संपर्क छोटे प्रतिरोधक भार को स्विच करते समय काफी कम चाप ऊर्जा और धीमी सामग्री क्षरण दर प्रदर्शित करते हैं, इस प्रकार लाखों चक्रों में जीवनकाल प्राप्त होता है।

 

विद्युत जीवन का अंत आम तौर पर निम्नलिखित विफलता मोड से होता है: सामग्री का स्थानांतरण बार-बार आर्किंग के तहत होता है, जिससे वेल्डिंग या आसंजन होता है; संपर्क सतह के छींटे या अपक्षय से गंभीर सामग्री हानि स्थिर विद्युत संपर्क को रोकती है; संपर्क प्रतिरोध लगातार बढ़ता जाता है, सिस्टम की स्वीकार्य सीमा से अधिक हो जाता है।

 

व्यावहारिक इंजीनियरिंग में, संपर्क सामग्री के तर्कसंगत डिजाइन, संपर्क दबाव और संबंधित चाप दमन उपायों के माध्यम से संपर्क जीवन को प्रभावी ढंग से बढ़ाया जा सकता है।

 

 

रिले संपर्क विभिन्न कीमती धातुओं और मिश्र धातुओं का उपयोग कर सकते हैं। विभिन्न सामग्रियां चालकता, चाप प्रतिरोध, वेल्डेबिलिटी और पहनने के प्रतिरोध में महत्वपूर्ण अंतर प्रदर्शित करती हैं। सामान्य रूपों में एकल धातु संपर्क, मिश्रित सामग्री संपर्क और द्विधातु संरचनाएं शामिल हैं, जैसे कि बायमेटल सिल्वर संपर्क, बायमेटल संपर्क रिवेट्स और बायमेटेलिक सिल्वर संपर्क, व्यापक रूप से औद्योगिक रिले और पावर रिले में उपयोग किए जाते हैं।

 

मध्यम से {{1} उच्च वर्तमान अनुप्रयोगों में, चांदी आधारित मिश्रित सामग्री मुख्य धारा की पसंद है, जो चालकता और चाप क्षरण प्रतिरोध के बीच एक अच्छा संतुलन प्राप्त करती है। ये सामग्रियां आम तौर पर मिश्रित संपर्कों या सटीक विद्युत संपर्कों के रूप में मौजूद होती हैं, जो पाउडर धातु विज्ञान या कोल्ड हेडिंग प्रक्रियाओं के माध्यम से निर्मित होती हैं।

 

 

1. सिल्वर कैडमियम ऑक्साइड (AgCdO)

सिल्वर कैडमियम ऑक्साइड लंबे समय से मध्यम {{0} से {{1} उच्च वर्तमान रिले संपर्कों के लिए एक विशिष्ट सामग्री रही है। यह सामग्री चांदी और कैडमियम ऑक्साइड को समान रूप से वितरित करने के लिए पाउडर धातु विज्ञान का उपयोग करती है, जो उत्कृष्ट वेल्ड प्रतिरोध के साथ लगभग शुद्ध चांदी चालकता का संयोजन करती है। इसके फायदों में शामिल हैं:

 

आर्किंग के तहत, कैडमियम ऑक्साइड सामग्री प्रवासन को प्रभावी ढंग से रोकता है;

इसमें चाप बुझाने की अच्छी क्षमता है, जिससे संपर्क चिपकने का जोखिम काफी हद तक कम हो जाता है;

उचित संपर्क दबाव के तहत, संपर्क प्रतिरोध स्थिर रहता है।

 

आमतौर पर, AgCdO में कैडमियम ऑक्साइड की मात्रा 10% से 15% के बीच होती है। जैसे-जैसे सामग्री बढ़ती है, वेल्ड प्रतिरोध में सुधार होता है, लेकिन लचीलापन और ठंडे काम करने के गुण तदनुसार कम हो जाते हैं। इसलिए, इस सामग्री का उपयोग अक्सर प्रक्रियात्मकता और विद्युत प्रदर्शन को संतुलित करने के लिए रिले के लिए बायमेटल रिवेट जैसी संरचनाओं में किया जाता है।

 

2. सिल्वर टिन ऑक्साइड और सिल्वर इंडियम टिन ऑक्साइड (AgSnO, AgInSnO)

कैडमियम सामग्री पर तेजी से कड़े पर्यावरणीय नियमों के साथ, सिल्वर टिन ऑक्साइड और सिल्वर इंडियम टिन ऑक्साइड धीरे-धीरे AgCdO के महत्वपूर्ण विकल्प बन गए हैं। इन सामग्रियों में उच्च कठोरता और अच्छी सोल्डरबिलिटी होती है, जो उन्हें विशेष रूप से महत्वपूर्ण उछाल धारा और कम स्थिर स्थिति धारा, जैसे फिलामेंट लोड या आगमनात्मक भार वाले अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाती है।

 

AgCdO की तुलना में, इन सामग्रियों में थोड़ी अधिक मात्रा प्रतिरोधकता होती है, लेकिन वे ऑटोमोटिव रिले और डीसी सिस्टम में अच्छी विश्वसनीयता प्रदर्शित करते हैं, विशेष रूप से स्विच सिल्वर कॉन्टैक्ट्स और फिक्स्ड सिल्वर कॉन्टैक्ट्स जैसे उच्च विश्वसनीयता संपर्क संरचनाओं के लिए उपयुक्त होते हैं।

 

 

शुद्ध चांदी में सभी धातुओं की तुलना में उच्चतम विद्युत और तापीय चालकता, बेहद कम संपर्क प्रतिरोध और अपेक्षाकृत नियंत्रणीय लागत होती है; इस प्रकार, इसका व्यापक रूप से चांदी के विद्युत संपर्कों में उपयोग किया जाता है। हालाँकि, इसके नुकसानों में सल्फाइडेशन की संवेदनशीलता, सतह का कुंद होना और पर्यावरण द्वारा दीर्घकालिक स्थिरता सीमित होना शामिल है।

 

चांदी {{0}तांबा मिश्र धातु में तांबा शामिल करने से पहनने के प्रतिरोध में सुधार होता है और वेल्डेबिलिटी कम हो जाती है, जिससे वे मध्यम {{1}वर्तमान अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हो जाते हैं।

 

सिल्वर टंगस्टन सामग्री में अत्यधिक उच्च पिघलने बिंदु और चाप प्रतिरोध होते हैं, लेकिन उच्च संपर्क दबाव की आवश्यकता होती है और अपेक्षाकृत उच्च संपर्क प्रतिरोध होता है, जिससे उन्हें मुख्य रूप से उच्च प्रभाव लोड अनुप्रयोगों जैसे स्लाइडिंग विद्युत संपर्क या स्लिप रिंग संपर्कों में उपयोग किया जाता है।

 

चांदी {{0}निकल सामग्री लगभग शुद्ध चांदी चालकता बनाए रखते हुए चाप क्षरण प्रतिरोध में उल्लेखनीय रूप से सुधार करती है।

 

सिल्वर -पैलेडियम सामग्रियों में उच्च कठोरता और कम घिसाव होता है, लेकिन वे अधिक महंगे होते हैं, आमतौर पर अत्यधिक उच्च जीवनकाल आवश्यकताओं के साथ सटीक रिले में उपयोग किए जाते हैं।

 

सिल्वर {{0}कॉपर सिस्टम कम करंट सर्किट में अच्छा संक्षारण प्रतिरोध प्रदर्शित करते हैं, जो उन्हें स्प्रिंग विद्युत संपर्कों जैसे प्रकाश लोड अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाता है।

 

 

आधुनिक रिले संपर्क अक्सर बाईमेटेलिक या मिश्रित संरचना डिज़ाइन का उपयोग करते हैं, जैसे बाईमेटल संपर्क एजी/सीयू, कोल्ड हेडेड बाईमेटल संपर्क, और बाईमेटेलिक रिवेट संपर्क। ये संरचनाएं प्रवाहकीय सब्सट्रेट और कार्यशील संपर्क परत के बीच सामग्री को विभाजित करके लागत, चालकता और जीवनकाल के बीच एक इष्टतम संतुलन प्राप्त करती हैं।

 

व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, संपर्क सामग्रियों का चयन न केवल रेटेड वर्तमान पर बल्कि लोड प्रकार (प्रतिरोधक, आगमनात्मक, कैपेसिटिव), ऑपरेटिंग वोल्टेज, पर्यावरणीय स्थितियों और अपेक्षित जीवनकाल के सावधानीपूर्वक विचार पर भी निर्भर करता है। उच्च विश्वसनीयता प्रणालियों के लिए, सामग्री चयन के अलावा, उचित संपर्क आकार, संपर्क दबाव डिजाइन और चाप बुझाने की रणनीतियों पर विचार करना अक्सर आवश्यक होता है।
 

 

रिले संपर्कविद्युत प्रणालियों में महत्वपूर्ण घटक होते हैं जिनमें विफलता की सबसे अधिक संभावना होती है, और उनकी सामग्री प्रणाली सीधे रिले के विद्युत जीवन और सिस्टम की विश्वसनीयता को निर्धारित करती है। वैज्ञानिक रूप से संपर्क सामग्रियों का चयन करके, तर्कसंगत रूप से लोड विशेषताओं का मिलान करके, और परिपक्व द्विधातु या समग्र संपर्क संरचनाओं को अपनाकर, रिले के जीवनकाल को काफी बढ़ाया जा सकता है। नई ऊर्जा, ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक्स और औद्योगिक स्वचालन के विकास के साथ, उच्च प्रदर्शन वाले विद्युत संपर्कों और उत्कृष्ट धातु संपर्कों की मांग बढ़ती रहेगी, और संपर्क सामग्री प्रौद्योगिकी उच्च विश्वसनीयता और पर्यावरण मित्रता की दिशा में विकसित होती रहेगी।