Análisis de selección y aplicación de parámetros de contacto de interruptores

I. Selección de parámetros clave para contactos de interruptores de alta corriente

(I) Criterios para seleccionar el diámetro de contacto

En el campo de los interruptores de alta corriente, debido a los errores estructurales relativamente grandes, a menudo se requieren contactos de gran superficie de plata para compensar estas deficiencias. Según la experiencia práctica, en general, cuando la corriente nominal del interruptor es inferior a 10 A, un contacto con un diámetro de 3 mm es adecuado; cuando el rango de corriente está entre 10 y 20 A, un contacto con un diámetro de 3,5 a 4 mm es más apropiado. Los detalles específicos se muestran en la siguiente tabla:

(II) Consideraciones para el arco de la superficie de contacto y el ángulo r pequeño

Teóricamente, el contacto estático del interruptor tiene forma plana, mientras que el contacto móvil tiene forma de arco, y su contacto es un punto tangencial. Entre los numerosos arcos esféricos opcionales, como R6, R8, R10 y R12, su influencia en el rendimiento eléctrico del interruptor no es significativa. Mediante verificación experimental, se ha comprobado que diseñar tanto el contacto móvil como el estático con forma de arco no afecta negativamente a la vida útil del interruptor. Por el contrario, facilita la estandarización de la producción de los contactos. Sin embargo, cabe destacar que está totalmente prohibido que ambos contactos, el móvil y el estático, tengan forma plana. En aplicaciones prácticas, debido a los defectos estructurales del interruptor, los dos contactos planos no pueden ser completamente paralelos. Si no lo son, se convierten en contactos de borde. La capa de plata en el borde del contacto es la más delgada, y este tipo de contacto de borde reduce considerablemente la vida útil del interruptor. Además, habrá ángulos de arco circular (es decir, ángulos r pequeños) a ambos lados del contacto plano. Para materiales de contacto relativamente duros, como el óxido de estaño y plata, el ángulo r pequeño debe diseñarse con un tamaño mayor; de lo contrario, es muy probable que la superficie de plata se agriete.
(III) Compromiso del ángulo de liberación del contacto

Los valores convencionales recomendados para el ángulo de liberación del contacto incluyen 7°, 9°, 11°, 13°, 15°, 17°, 19°, 25°, etc. Desde la perspectiva del rendimiento eléctrico, el tamaño del ángulo de liberación tiene poca influencia. Sin embargo, cuanto mayor sea el ángulo de liberación, menor será la superficie de plata y menor el costo del material correspondiente. En la selección real, es necesario considerar de forma integral la precisión estructural del interruptor, los requisitos del mercado para el tamaño de la superficie de plata del contacto y el factor costo.
(IV) Control preciso del espesor de la capa de plata del contacto

La posición de marcado del espesor de la capa de plata es crucial. Las posiciones de marcado comunes incluyen la posición de 1/2 (asegurando un punto en el centro), la posición de 1/4 y el borde. En este caso, se recomienda dar prioridad al marcado del espesor de la capa de plata en la posición de 1/4. La razón es que si solo se marca el espesor en la posición de 1/2, puede ocurrir lo siguiente: aunque se cumpla el requisito de espesor de la capa de plata en la posición de 1/2, los puntos de plata formados por el recalcado tendrán una capa de plata muy delgada en la posición de 1/4 y en el borde. Durante el uso real, a medida que la capa de plata del contacto se consume continuamente, la base de cobre que sobresale del borde del punto de plata entrará en contacto primero. En este momento, la capa de plata más gruesa en el centro ya no puede cumplir su función y el contacto habrá fallado. Partiendo de la premisa de garantizar la estabilidad de la estructura del interruptor, el espesor de la capa de plata recomendado en la posición de 1/4 correspondiente a diferentes corrientes nominales es el siguiente:

II. Selección del espesor de plata para contactos de interruptores pequeños y análisis de riesgos
(I) Evaluación de los riesgos del uso real

En aplicaciones prácticas, muchos interruptores pequeños, como los de pared y los de electrodomésticos, no suelen utilizar una capa de plata demasiado gruesa debido a consideraciones de coste. Hasta cierto punto, esta práctica de mercado es relativamente segura y viable. A continuación, se evalúan sus riesgos desde dos perspectivas: las funciones de uso real y las comprobaciones puntuales del mercado.
En general, al diseñar interruptores pequeños, la corriente nominal mínima se establece en 10 A. Tomando como ejemplo el interruptor de control de lámparas, tras realizar pruebas y evaluaciones en diversos entornos, se ha comprobado que la corriente de uso real suele estar entre 0,5 y 2 A, mucho menor que la corriente nominal de 10 A. Por este motivo, la vida útil real del interruptor de control de lámparas es mucho mayor que cuando funciona a la corriente nominal.
Para los interruptores utilizados en enchufes conmutados (como el enchufe común de un interruptor y cinco tomas de 10 A y el enchufe conmutado de 16 A para aire acondicionado, etc.) para controlar electrodomésticos de alta potencia, tampoco habrá problemas en el uso real. Esto se debe a que los productos eléctricos modernos generalmente tienen un estado de espera. En el uso diario, solemos apagar primero los aparatos eléctricos (como aires acondicionados, cocinas de inducción, etc.) y luego apagar el interruptor de control del enchufe; cuando se enciende el interruptor del enchufe, el aparato eléctrico está en estado de espera. Esto significa que el interruptor de control del enchufe en realidad solo conmuta la corriente de espera del aparato eléctrico. Dado que la corriente de espera es extremadamente pequeña, el contacto difícilmente generará arcos eléctricos y, naturalmente, no habrá pérdida de la capa de plata. Una vez que el aparato eléctrico se enciende, el interruptor solo cumple la función de suministro continuo de energía y tampoco causará pérdida de la capa de plata.

(II) Panorama general de los riesgos del mercado

Si bien en situaciones de uso real es razonable, hasta cierto punto, que los interruptores pequeños utilicen una capa de plata relativamente delgada por razones de costo, aún existen dos riesgos. Uno es el riesgo de fallas en el funcionamiento o de quejas de los consumidores, y el otro es el riesgo de no cumplir con los estándares pertinentes durante las verificaciones de mercado. Sin embargo, considerando la situación actual de uso real en su conjunto, este comportamiento del mercado, basado en el costo, es aceptable hasta cierto punto.