и окиси кадмия надежны в работе при повышенных токовых нагрузках и небольших контактных нажатиях (1,5-10 Н), так как на их поверхности не образуются непроводящие окисные плепки, требующие для их разрушения высоких контактных давлений. Они стойки к привариванию и обладают повышенной дугостойкостью, хотя и уступают композициям, содержащим вольфрам. Преимущественное распространение имеют контакты марки КМК-АЮм с мелкодисперсной структурой, у которых по сравнению с контактами КМК-А10 твердость выше в 1,5 раза, а предел прочности при растяжении- почти в 2 раза (330 и 170 МПа соответственно).

Контакты из композиции серебро-окись меди характеризуются высокой стойкостью к электрическому износу и привариванию, обладают низким и устойчивым переходным сопротивлением, при высоких токовых нагрузках ие уступают контактам из композиции серебро - окись кадми,ч. Контакты с мелкодисперсной структурой марки КМК-А20м имеют износостойкость в 1,5- 2 раза выше, чем марки КМК-А20.

Контакты из композиции серебро-никель широко используются в аппаратах постоянного и переменного тока низкого напряжения с умеренными нагрузками. Эти контакты обладают низким стабильным переходным сопротивлением, по сопротивлению привариванию и дугостойкости превосходят серебряные, однако уступают в этом контактам из композиций серебро-окись кадмия и серебро-окись меди. Однако контакты двух последних типов для облегчения пайки и сварки выпускаются с серебряным подслоем, а композиция серебро-ип.кель легко паяется и сваривается без такого подслоя. В отечественной практике применяются контакты с повышенным содержанием никеля (30 и 40%), отличающиеся более благоприятными механическими свойствами.

Контакты из композиции серебро-графит весьма стойки к свариванию и к механическому износу, обладают низким контактным сопротивлением, но отличаются повышенным износом при действии дуги и ограниченной механической прочностью и твердостью. Введение графита затрудняет образование электрической дуги (графит отличается высоким напряжением зажигания дуги, составляющим 20 В). Контакты из композиции серебро-никель-графит по сравнению с изготовленными из композиции серебро-никель отличаются повышенной стойкостью к свариванию и затрудненным дугообразованием, но электрическая износостойкость их ниже. Эти контакты применяют в низковольтных аппаратах со значительными токовыми нагрузками и перегрузками (автоматические выключатели). Износостойкость контакта повышается, если сереброникелевую матрицу выполнять с мелкодисперсной структурой (марка КМК-АЗЗмд). Контакт серебро - никель - графит, как и контакт серебро - графит, применяется в паре с контактом серебро-

никель, так как такие комбинированные контактные пары обнаруживают повышенную износостойкость.

Контакты из композиции серебро - вольфрам-никель отличаются высокой стойкостью к оплавлению, свариванию и износу при больших токовых нагрузках, эффективно работают как дуговые контакты в воздушных высоко- и низковольтных выключающих устройствах. Окисление вольфрама способствует повышению пере.ходного сопротивления и не обеспечивает стабильной работы при малых контактных нажатиях. Присадка 2-3% растворяющегося в вольфраме никеля повышает прочность композиции. Контакты имеют подслой из серебра.

Композиция медь-графит применяется для стойких к свариванию контактов, способных отключать токи 30-100 кА. Для этого контакты изготовляют с 10-15% пор, с относительно невысокой твердостью и прочностью на разрыв, что гарантирует их размыкание при сваривании. Контакты рассчитаны на небольшое число срабатываний. Контакты марки КМК-Б10, содержащие 3% графита, выпускаются с медным подслоем бёз промежуточного слоя. Контакты марки КМК-Б11 трехслойные: между верхним, рабочим слоем с 5% графита и медным подслоем находится промежуточный слой сЗ% графита. Промежуточный слой уменьшает коробление контакта, возникающее при спекании верхнего слоя и медного подслоя вследствие большой разницы в усадке.

Контакты из композиции медь-вольфрам отличаются от серебряно-вольфрамовых более высокой износостойкостью, сопротивлением свариванию и оплавлению при больших токах и напряжениях, а также повышенными механическими характеристиками. Вследствие окисления композиция медь - вольфрам применяется для контактов, работающих в масле при высоких контактных нажатиях (дуговые контакты высоковольтных масляных выключателей). Для повышения прочности в композицию вводится 2- 3% никеля. Контакты выпускаются с медным подслоем. Для особо мощных выключателей изготовляются контакты с повышенными дугостойкостью, проводимостью и теплопроводностью, состоящие из трех и более слоев с изменяющимся содержанием вольфрама от максимального в верхнем (рабочем) слое до нулевого в крепежной части.

Медь как контактный материал обладает многими достоинствами: дешев, высокие проводимость и теплопроводность, доста-; точно высокая механическая прочность; Основной недостаток - склонность к атмос ферной коррозии с образованием оксидных и сульфидных пленок с высоким сопротивлением, способных вывести контакт из строя. По этой причине медь непригодна для слаботочных контактов, однако с успехом применяется в сильноточных аппаратах (контакторах, контроллерах), работающих при напряжениях, способных пробить окисную пленку (выше 100 В), и там, где контакты

действуют при заметных контактных нажатиях (не менее 3 Н) и с проскальзыванием, способным разрушить эту пленку. Медь может применяться и для дугогасительных контактов. Под действием дуги оксидная пленка разлагается. Однако механическое отслаивание и термическое разложение окисной пленки вызывают значительный износ сильноточных медных контактов. Сплав меди с 1% кадмия в 3 раза устойчивее меди к истиранию и в 2 раза более износостоек как контактный материал в тяжело нагруженных контакторах н контроллерах тягового и кранового электрооборудования. Профили для контактов из меди марки Ml (ГОСТ 859-78) поставляются промышленностью в соответствии с ТУ 48-08-314-70 и ТУ 48-08-320-70. Прутки профильные из сплава меди с кадмием (0,9-1,2% кадмия) для изготовления контактов силовых электрических аппаратов изготовляются в соответствии с ТУ 48-08-500-71. В соответствии с ТУ 48-08-395-71 поставляются профили из хромовой бронзы марки БрХ (0,4-0,7% хрома) для контактов аппаратостроения.

Металлокерамкческие контакты изготовляются круглой, прямоугольной (с плоской и сферической поверхностью) и сложной формы. Форма и размеры металлокерамических контактов на основе вольфрама (получаются методом жидкофазного спекания) определяются ГОСТ 13333-75, а контактов, полученных методом твердофазного спекания, - ГОСТ 3884-77.

Скользящие контакты работают примерно в таких же условиях, что и разрывные, однако специфическим требованием к материалам для них является повышенная стойкость к механическому износу при трении. Скользящие контакты применяются в устройствах токосъема электротранспорта, электрических машинах (между щетками и коллектором или контактными кольцами), в реостатах, ползунковых переключателях и других конструкциях. Значительный износ возникает при сухом трении, если оба контакта изготовлены из одного материала, а также при неудачном выборе пар (например, трение латуни по стали). Высокими качествами обладают контактные пары, составленные из металлического и графитосо-держащего материалов. Такой скользящий контакт отличается малым износом от трения. Графит имеет наибольшее напряжение дугообразования по сравнению с металлами и сплавами, и износ контакта от искрения поэтому невелик. На поверхности графита отсутствуют окисные пленки, и контакт имеет прямолинейную вольт-амперную характеристику.

Сортамент и свойства медных и бронзовых контактных проводов, выпускаемых отечественной промышленностью, приведены в § 12-15.

Для изготовления скользящих контактов широкое применение нашли бронзы и латуии, отличающиеся высокой механической прочностью, упругостью и износостойкостью, антифрикционными свойствами, стой-

костью к атмосферной коррозии: латуни марок Л63, ЛС59-1, ЛМц58-2, ЛЖМц59-М, бронзы марок БрКд1, БрБ2, БрОФб, 5-0,12 и др. Их свойства приведены в § 12-3

Сортамент и свойства профилей для коллекторов электрических машин, изготовленных из меди и меди, легированной серебром, приведены в § 12-16. Для рабочих температур до 130°С широко применяются коллекторные пластины из меди. При нормальной работе на коллекторе образуется блестящая пленка, состоящая главным образом из окиси и гидроокиси меди и называемая политурой. Политура увеличивает переходное сопротивление щеточного контакта и тем самым улучшает коммутацию, а также резко снижает механический износ щеток. При разрушении политуры под действием электрических разрядов или в результате уменьшения содержания влаги в верхних слоях атмосферы (на высотных самолетах) условия коммутации ухудшаются, поверхность коллектора становится шероховатой, износ щеток катастрофически растет. Для работы в высотных условиях созданы специальные типы щеток. Для ответственных быстроходных машин с рабочей температурой до 155°С целесообразно применять коллекторные пластины и контактные кольца из меди, легированной серебром.

Из сплава меди с кадмием (БрКд1, содержание кадмия 0,9-1,2%,) в соответствии с ГОСТ 4134-75 выпускается кадмиевая медь для коллекторных пластин с твердостью по Бринеллю не менее 95, а в соответствии с ТУ 48-21-5038-72 -коллекторный профиль (число Бринелля не менее 105). Согласно ЦМТУ 08-38-67 изготовляются полосы коллекторные из магниевой бронзы (БрМгО,2, магния от 0,1 до 0,35%) с числом Бринелля не менее 90. Эти профили применяются для быстроходных машин с рабочими температурами до 130 и 230°С соответственно. Для высокотемпературных скоростных машин выпускаются полосы коллекторные из хромовой бронзы (БрХ0,7 с содержанием хрома 0,4-1%) с твердостью по Брикеллю не менее 100 (ТУ 48-21-154-72) и из циркониевой бронзы (БрЦрО,4 с содержанием циркония от 0,3 до 0,5%) с числом Бринелля не менее 115 (ТУ 48-21-222-72).

Для изготовления контактных колец электрических машин с плотностью тока под щетками до 15-20 А/см целесообразно применять стойкую к коррозии хромонике-левую нержавеющую сталь (Х18Н9Т) и прочный, стойкий к вибрации и обладаюшлй антифрикционными свойствами серый чугун (СЧ18-36).

Щетки для электрических машин (электрощетки) являются неподвих<ной частью скользящего контакта для подвода и отвода тока на коллекторах и контактных кольцах. Качество щеток оценивается следующими характеристиками: твердостью, удельным электрическим сопротивлением, переходным падением напряжения на пару щеток, износостойкостью, коэффициентом

Таблица 12-37

Рекомендуемые расчетные параметры и условия работы щеток для электрических машин общего применения по ГОСТ 2332-75

Примечания: 1. При работе электрических машин в условиях повышенной вибрации и больших частот вращения коллектора (свыше 1500 об/мин) давление на щетку может быть повышено до 50 кПа.

2. Плотность тока щетки должна выбираться в зависимости от частоты вращения коллектора и условий коммутации каждого конкретного типа электрической машины.

3. Коэффициент трения щеток принимается равным 0,25 для всех марок щеток.

Таблица 12-38

Фйзйко-механические и коллекторные характеристики электрощеток (ГОСТ 2332-75)

Продолжение табл. 12-38

Г20 Г21 Г22 ГЗ

61 ЮМ

ЭГ2А

ЭГ2АФ

19,6-59,0 16,7-58,9 6,9-18,6 4,9-11,7 4,9-11,7 6,9-21,6 4,9-21,6 1,9-6,9 7,8-34,3

35-100 150-420 100-230 8-20 8-22 8-28

11-28

12-35 6-16

30-45

0,15

0,30 0,50 0,40 0.40 0,40 0,40 0,60 0,40

0,22 0,22 0,25 0,30 0,30 0,30 0,23 0,23 0,25 0,25