Performance degradation comparisons and failure mechanism of silver metal oxide contact materials in relays application by simulation

• Autorzy: Wang ZhaoBin , Li WeiYan , Shang Shang , Wang Zhan , Han ChunYang

Identyfikatory

DOI

10.17531/ein.2020.1.10

Warianty tytułu

PL

Porównanie obniżenia charakterystyk oraz badanie mechanizmu uszkodzeń materiałów stykowych z kompozytów typu srebro-tlenek metalu stosowanych w przekaźnikach elektromagnetycznych na podstawie danych z symulacji komputerowej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

To evaluate the electrical contact behaviors of silver metal oxide contact materials in relays application more accurately, and to guide the selection of contact materials, the test device and testing method for simulating electrical contact performance in relays application were analyzed in this paper. The electrical contact simulation test system was designed and developed, which can easily simulate contact materials. The contact resistance, static force and rebound energy degradation parameters of AgSnO2, AgCdO and AgNi contact materials under the same load conditions were obtained through experimental research, the contact resistance and arcing energy degradation parameters of AgSnO2 under different opening distances were acquired at the same time. The result indicated that accurate data are received by the electrical contact simulation testing method. Finally, based on the test data, the degradation performance of three selected test materials was tested, and the failure mechanism of AgSnO2 materials was analyzed.

PL

W celu dokładniejszej oceny zachowania styków elektrycznych z kompozytów srebra i tlenku metalu stosowanych w przekaźnikach elektromagnetycznych oraz w celu ułatwienia wyboru materiałów stykowych, w niniejszej pracy przeanalizowano urządzenie testowe oraz metodę testowania, które pozwalają na symulację działania styku przekaźnika. Zaprojektowano i zbudowano system testowania styków elektrycznych, który umożliwia łatwą symulację zachowania materiałów stykowych. Parametry degradacji rezystancji zestykowej, siły statycznej oraz energii odbicia materiałów stykowych AgSnO2, AgCdO i AgNi uzyskano w badaniach eksperymentalnych prowadzonych w takich samych warunkach obciążenia. Jednocześnie badano także parametry degradacji rezystancji zestykowej energii łuku AgSnO2 przy różnych odległościach otwarcia styków. Wyniki pokazują, że proponowana metoda badania symulacyjnego styków elektrycznych pozwala na uzyskanie dokładnych danych. W oparciu o dane testowe, przebadano zachowanie degradacyjne trzech wybranych materiałów oraz przeanalizowano mechanizm uszkodzenia styków z kompozytu AgSnO2.

Słowa kluczowe

EN

electrical contact performance; contact material; degradation parameter; contact resistances; failure mechanism

PL

wydajność styku elektrycznego; materiał stykowy; parametr degradacji; rezystancja zestykowa; mechanizm uszkodzenia

• Wydawca: Polskie Naukowo-Techniczne Towarzystwo Eksploatacyjne
• Czasopismo: Eksploatacja i Niezawodność
• Rocznik: 2020
• Tom: Vol. 22, no. 1
• Strony: 86--93
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Wang ZhaoBin

• School of Electronics and Information Jiangsu University of Science and Technology No. 02 Mengxi Street, Jingkou District Zhenjiang, Jiangsu, 212003, P.R. China School of Electronic and Electrical Engineering University of Leeds

autor

Li WeiYan

• School of Electronics and Information Jiangsu University of Science and Technology No. 02 Mengxi Street, Jingkou District Zhenjiang, Jiangsu, 212003, P.R.China

autor

Shang Shang

• School of Electronics and Information Jiangsu University of Science and Technology No. 02 Mengxi Street, Jingkou District Zhenjiang, Jiangsu, 212003, P.R. China School of Electronic and Electrical Engineering University of Leeds

autor

Wang Zhan

• School of Electronics and Information Jiangsu University of Science and Technology No. 02 Mengxi Street, Jingkou District Zhenjiang, Jiangsu, 212003, P.R.China

autor

Han ChunYang

• School of Electronics and Information Jiangsu University of Science and Technology No. 02 Mengxi Street, Jingkou District Zhenjiang, Jiangsu, 212003, P.R.China

Bibliografia

• 1. Allen S E, Streicher E. The effect of microstructure on the eletrical performance of Ag-WC-C contact materials. Proceedings of the 44th IEEE Holm Conference on Electrical Contacts 1998: 276-285.
• 2. Chen Z K, Witter G. Dynamic welding of silver contacts under different mechanical bounce condition. Proceedings of 45th IEEE Holm Conference on Electrical Contacts 1999: 1-8, https://doi.org/10.1109/HOLM.1999.795920.
• 3. Chen Z K, Witter G. Electrical contacts for automotive applications: a review. IEICE Transactions on Electronics 2004; E87-C (8): 1248-1254.
• 4. Chen Z K, Witter G. The effect of silver composition and additives on switching characteristics of silver tin oxide type contacts for automotive inductive load. Proceedings of the 51st IEEE Holm Conference on Electrical Contacts 2005: 35-41. 5. Leung C, Streicher E, Fitzgerald D, et al. Contact erosion of AgSnO2In2O3 made by internal oxidation and powder metallurgy. Proceedings of the 51st IEEE Holm Conference on Electrical Contacts 2005: 22-27.
• 5. Leung C, Streicher E, Fitzgerald D, et al. Contact erosion of AgSnO2In2O3 made by internal oxidation and powder metallurgy. Proceedings of the 51st IEEE Holm Conference on Electrical Contacts 2005: 22-27.
• 6. Liu D, Li Z B, Li C, et al. Experimental study on electromechanical characteristics of electrical contact in making and breaking operations. Low Voltage Apparatus 2013; 7(11): 10-14.
• 7. Liu D X, Li P Y, Rong M Z. Development of the equipment for electrical contact performance measurement. Precious Metals 2005; 26(4): 44-48.
• 8. Miyanaga K, Kayano Y, Komakine T, et al. effect of heat conductivity on bridge break at different material contact pairs. IEICE Transactions on Electronics 2011; E94-C(9): 1431-1434, https://doi.org/10.1587/transele.E94.C.1431.
• 9. Ning Y T, Zhao H Z. Silver. Changsha: Central South University Press, 2005.
• 10. Ren W B, Chen Y, Wang Z B, et al. Electrical contact resistance of coated spherical contacts. IEEE Transactions on Electron Devices 2016; 63(11): 4373-4379, https://doi.org/10.1109/TED.2016.2612545.
• 11. Ren W B, Du Y W, Man S D. A test rig for simulating the electrical performance of contact materials used in ac contactor. Electrical & Energy Management Technology 2016; (7): 11-15.
• 12. Ren W B, Jin J B, Li D, et al. Design and application of a novel test rig for simulating and evaluating electric arc and electrical contact characteristics of contact materials. Electrical Materials 2014; 4(7): 28-37.
• 13. Rong M Z, Li P Y, Li D X. The development of a new-type electrical contact performance measurement system of contacts. Electrical Engineering Materials 2005; (1): 17-21.
• 14. Rong M Z, Sun M. Study on surface dynamics characteristics of silver metal oxide (AgMeo) contact materials. Chinese Society for Electrical Engineering 1993; 13(6): 28-30.
• 15. Wang S B, Xie M, Liu M M, et al. Research progress of AgNi contact materials. Rare Metal Materials and Engineering 2013; 42(04): 875-880.
• 16. Wang S J, Yu Q. Study on contact failure mechanisms of accelerated life test for relay reliability. IEICE Transactions on electronics 2009; E92-C (8): 1034-1039, https://doi.org/10.1587/transele.E92.C.1034.
• 17. Wang S J, Yu Q, Zhai G F. The discrimination of contact failure mechanisms by analyzing the variations of time parameters for relays. IEICE Transactions on Electronics 2010; E93-C (9): 1437-1442, https://doi.org/10.1587/transele.E93.C.1437.
• 18. Wang, Z B, Shang S, Wang J W, et al. Accelerated storage degradation testing and failure mechanisms of aerospace electromagnetic relay. Eksploatacja i Niezawodnosc - Maintenance and Reliability 2017; 19(4): 530-541, https://doi.org/10.17531/ein.2017.4.6.
• 19. Zhou L K, Man S D, Wang Z B, et al. On the relationship between contact a-spots features and electrodynamic repulsion force for electrical apparatus. IEEE Transactions on Components Packaging and Manufacturing Technology 2018; 8(11): 1888-1895, https://doi.org/10.1109/TCPMT.2018.2869993.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).