Materiały stykowe

Rodzaje zestyków:

• Zestyki rozłączne, zwane również

zestykami przerywowymi, są
elementami wszelkiego rodzaju
łączników. Składają się z dwóch
styków które bądź stykają się ze sobą ,
zamykając w ten sposób obwód
prądowy bądź się od siebie oddalają
powodując otwarcie obwodu i
przerwanie płynącego w nim prądu.

• Zestyki rozłączne musza być dostosowane nie tylko

do przewodzenia prądu o odpowiedniej wartości,

lecz także do wszelkich stanów przejściowych,

wywołanych zjawiskami łączeniowymi. Podczas

wyłączania obwodu miedzy stykami powstaje

często wyładowanie elektryczne w postaci iskrowej

lub łukowej. Wywołane jest ono indukcyjnością

obwodu. Prąd nie może zaniknąć w obwodzie,

nawet przy rozwartych stykach , dopóki

zmagazynowana w nim energia

elektromagnetyczna nie zostanie rozproszona.

Wyładowania te powodują uszkodzenia powierzchni

stykowych wskutek ich stapiania, erozji, utleniania.

• Zestyki ślizgowe występują w trakcji

elektrycznej , służąc do zbierania prądu
z przewodu lub szyny oraz w maszynach
elektrycznych , gdzie służą do łączenia
uzwojeń wirników elektrycznych z
obwodami zewnętrznymi , ślizgając się
po wirujących pierścieniach lub
komutatorach (,,szczotki elektryczne”).

Co to jest rezystancja

zestykowa i od jakich

czynników zależy?

• Jeśli wzięlibyśmy dwa pręty z tego samego materiału

przewodzącego, jeden przecięty a drugi jednolity, i

przyłożyli do nich napięcie, to okaże się że ich

rezystancje są różne - jednolitego jest mniejsza od

przeciętego, przy czym różnicę stanowi rezystancja

zestyku. Na rezystancję zestyku R

K

składają się: R

K

= R

n

+ R

p

• Rn - rezystancja warstw nalotowych(tlenków, siarczków),

których powstawanie zależy od materiału zestyku,

intensywności środowiska i ich temperatury

• Rp - rezystancja przewężenia (wywołana nierównościami

powierzchni stykowych, zależy w dużym stopniu od

dokładności obróbki tych powierzchni, a także od siły

docisku).

• W miarę upływu czasu i liczby

zadziałań rezystancja zestyku
ulega zmianom, z powodu:
- opalania się styków,
- wędrówki materiału stykowego,
- erozji mechanicznej,
- tworzenia się warstw nalotowych

• Rezystancja przewężenia jest w dużej mierze zależna od

siły docisku i temperatury styków. Ze wzrostem

temperatury zwiększa się rezystywność materiału

stykowego i zwiększa się plastyczność materiału. Praca

zestyku w temp. bliskiej temperatury topnienia

materiału może doprowadzić do szczepienia się styków.

Następuje to tym łatwiej im materiał stykowy ma

większą skłonność do dyfundowania przez powierzchnie

styczności. W miarę upływu czasu i liczby zadziałań

rezystancja zestyku ulega zmianom. Przyczyną tego są

: opalanie styków , wędrówka materiału stykowego ,

erozja mechaniczna , tworzenie się warstw nalotowych.

Opalanie się styków

•

jest ono wywołane ciepłem , które wydziela się przy

łączeniach. Przy rozwieraniu styków występuje

znaczne zwiększenie rezystancji przewężenia.

połączone z intensywnym wydzielaniem ciepła

Joule`a a następnie powstaje łuk elektryczny.

Temperatura styków może silnie wzrosnąć tak, że

materiał styków ulega lokalnemu stopieniu, a nawet

odparowaniu. Przechodzenie materiału z jednego

styku na drugi zwane jest wędrówką materiału. W

łącznikach prądu stałego, w których występuje łuk

elektryczny, materiał przenoszony jest z katody na

anodę. W łącznikach prądu przemiennego zjawisko
wędrówki materiałów występuje znacznie słabiej

Erozja mechaniczna

powierzchni styków powstaje

na skutek narażeń

mechanicznych,

towarzyszących zamykaniu

zestyku (uderzenia, wibracje,

tarcie itp.). Erozja

mechaniczna występuje

przede wszystkim w

aparatach przeznaczonych do

dużej liczby łączeń np.

stycznikach.

Materiały na zestyki

rozłączne

• Materiałami stykowymi są czyste metale szlachetne,

takie jak : srebro, złoto, platyna i pallad. Z metali

nieszlachetnych najczęściej używa się : miedz,

wolfram i molibden. Do zalet miedzi należy zaliczyć :

dużą konduktywność , dobrą przewodność cieplną ,

podatność na obróbkę, łatwość lutowania,

stosunkowo niską cenę. Wadami natomiast są:

łatwość tworzenia się warstw nalotowych z

półprzewodzących tlenków i siarczków , niska

granica plastyczności i dość niska temperatura

topnienia.Wolfram i molibden łatwo się utleniają ale

dzięki wysokiej temperaturze topnienia są odporne

na opalanie i wykazują dobre własności mechaniczne.

Charakterystyka

materiałów stykowych

Miedz:

• WŁASNOŚĆ : metal tani,skłonny

do tworzenia warstwy tlenków i
siarczków .

• ZASTOSOWANIE : Wymagany

silny docisk. Łączniki wysokiego
napięcia, wyłączniki olejowe

Srebro:

• WŁASNOŚĆ : Metal szlachetny,

wrażliwy na działanie siarki i
siarczków , łatwy do spawania , niska
temp. topnienia , dość łatwy do obróbki

• ZASTOSOWANIE : Nie nadaje się na

styki podlegające ścieraniu .Nie nadaje
się przy dużych prądach. Teletechniczne
styki dociskowe i wtykowe.

Złoto:

• WŁASNOŚĆ: chemicznie odporne, mała

rezystancja przejścia, skłonne do upalania
,zaspawania styków i wędrówki materiału
, nie wielka trwałość duża ścieralność ,
duża stabilność rezystancji przejścia

• ZASTOSOWANIE: Pokrycia

galwaniczne.Pozłacanie wtyczek ,
wybieraków styków nitowych w
przekaźnikach teletechnicznych.

Platyna:

• WŁASNOŚĆ : odporna na zużycie

mechaniczne i elektryczne, mała
przewodność elekt. Podatna na
wędrówkę materiału , odporna na
upalanie i korozje. Bardzo droga.

• ZASTOSOWANIE :Styki o dużej

niezawodności działania .

Pallad:

• WŁASNOŚĆ: Bardzo twardy i

odporny na upalanie, podatny na
formowanie ,tańszy niż platyna.

• ZASTOSOWANIE: Styki

teletechniczne, przekaźniki, styki
do migaczy, pokrycie galwaniczne.

Wolfram:

• WŁASNOŚĆ: Bardzo wysoka temp.

topnienia, największa odporność na
upalanie styków i spawanie , duża
twardość, duże utlenianie przy
łączeniach

• ZASTOSOWANIE: Styki zapłonowe w

silnikach spalinowych. Styki
impulsowe w wybierakach.Styki opalne
w wyłącznikach

Molibden:

• WŁASNOŚĆ: Skłonny do

utleniania bardziej niż wolfram,
skłonny do upalania mniej niż
wolfram

• ZASTOSOWANIE: Wyłączniki

wysokiego napięcia

Srebro-miedz:

• WŁASNOŚĆ: Materiał twardszy niż

srebro, mniej skłonny do upalania niż
srebro, mniej łatwy do spawania.

• ZASTOSOWANIE: Łączniki

krzywkowe. Pierścienie ślizgowe przy
średnich obciążeniach stosowane przy
większych narażeniach mechanicznych
niż srebro w stycznikach.

Srebro-kadm:

• WŁASNOŚĆ: Mniej skłonny do

sczepiania niż srebro, sprzyja
gaszeniu łuku, odporny na wędrówki
materiału, wrażliwy na działanie
siarki i związków siarki

• ZASTOSOWANIE: Łączniki

krzywkowe , styczniki silnie obciążone
prądowo, przekaźniki prądu stałego

Srebro-pallad:

• WŁASNOŚĆ: Materiał wrażliwy na

siarkę , odporny na spawanie , sprzyja
gaszeniu luku ,odporny na wędrówkę
materiału

• ZASTOSOWANIE: Łączniki krzywkowe,

styczniki pracujące przy dużych prądach.
Styczniki dźwigowe. Styki przekaźników,
styki łączników miniaturowych , styki
wyłączników trakcyjnych.

Srebro-wolfram:

• WŁASNOŚĆ: Materiał skłonny do

utleniania , odporność na upalanie
zwiększa się z zawartością wolframu ,
twardy , wysoka temp. topnienia i
mięknienia, styki wymagają dużych
nacisków

• ZASTOSOWANIA: Styki wyłączników

w lokomotywach i dźwigach , styki w
wyłącznikach niskiego napięcia.

Srebro-grafit:

• WŁASNOŚĆ: Materiał bardzo odporny

na spawanie, dość skłonny do upalania
styków , łatwość poślizgu , mała
rezystancja przejścia, nie odporny na
działanie siarki i związków siarki.

• ZASTOSOWANIE: Samoczynne

wyłączniki instalacyjne. Styki
ślizgowe, .niskonapięciowe łączniki
małej mocy.

Jakie materiały są

stosowane na zestyki

ślizgowe?

• metalografit - (proszki grafitu spiekane w temp. < 1000°C z

proszkami miedzi lub srebra),

• brązowo-grafitowe - silniki i prądnice wysokiego napięcia
• srebrowo-grafitowe - urządzenia specjalne
• ze zmienną zawartością miedzi - maszyny niskonapięciowe
• węglografit (proszki grafitu, sadzy i koksów z lepiszczami,

wypalane w temp. >1000°C)

• twarde - do pracy w trudnych warunkach
• średniej twardości - do prądnic i silników średniej i małej mocy
• grafit - (proszki grafitu prasowane i wypalane w temp. od 200°C

do powyżej 1000°C) - zależnie od technologii i materiału

lepiszcza: grafitowe, elektrografitowe,

• elektrografit - SEG - (skład jak węglografit, proces grafityzacji

prowadzony powyżej 3000° C) - wykonuje się: miękkie, twarde i

średnio twarde.