재료 관점에서 볼 때 주류 AC 접촉기의 주요 접점은 일반적으로 은-산화주석(AgSnO2) 또는 은{1}}니켈(AgNi)과 같은 복합 재료로 제조됩니다. 이 소재는 우수한 전기 전도성, 접촉 용접 저항성, 아크 침식 저항성을 모두 갖추고 있습니다. 특히, 순은 접점 구조를 갖춘 접점은 부하 전류를 생성하거나 차단할 때 순간적으로 고온 아크에 노출됩니다. 이러한 아크는 섭씨 수천도의 온도에 도달할 수 있으며, 이로 인해 국부적인 용융, 증발 및 접촉 표면의 물질 이동이 발생하여 특징적인 전기적 마모가 발생합니다.
접촉기가 투입과 차단을 반복하면서 접촉면의 은합금층이 점차 마모됩니다. 단일 금속 리벳 구조를 사용하는 접점의 경우 전기적 수명이 진행됨에 따라 은층의 두께가 감소합니다. 정격 전기 수명이 끝나면 표면 은층이 상당히 고갈되고 접촉 저항이 상승하여 결과적으로 전기를 효과적으로 전도하는 접촉의 능력이 손상됩니다. 이 재료 손실은 일반적인 아크 침식의 결과이며 접점 수명을 평가하는 주요 기준으로 사용됩니다.
일반적인 산업 환경에서 접촉기 접점 표면에서 자주 관찰되는 블랙 마크는 주로 아크 제거로 인해 생성된 용융층, 금속 산화물 및 탄화 침전물에서 비롯됩니다. 은색 전기 접점의 경우 이러한 흑색화는 반드시 고장을 의미하는 것은 아닙니다. 아크는 모든 닫힘 및 열림 주기 동안 발생하므로 아크 자체가 일부 산화막을 파괴하는 청소 효과를 발휘하여 금속-대-금속 접촉을 양호하게 유지하는 데 도움이 됩니다. 결과적으로, 색상 변화만으로는 접촉 성능이 저하되었는지 여부를 판단하기에는 일반적으로 불충분합니다.
많은 기술 문서에서는 은이 실제로 산소와 반응하므로 은 릴레이 접점이 검게 변하는 현상을 산화은 형성으로 간주합니다. 매우 얇은 산화은 층이 고체 리벳 접점에 형성될 수 있지만 산화은은 주목할만한 특성을 가지고 있습니다. 즉, 높은 전도성을 유지합니다. 산화은의 저항률은 순은의 저항률(약 1.59 × 10⁻⁸ Ω·m)보다 높지만 대부분의 다른 금속 산화물에 비해 훨씬 낮습니다. 따라서 접점 표면에 일부 산화은이 존재하더라도 주 회로의 전도성을 크게 방해하지는 않습니다.
산화은보다 더 큰 우려사항은 황화은의 형성입니다. 황-함유 가스-(예: 황화수소 또는 이산화황-)가 환경에 존재할 때 은은 우선적으로 황과 반응하여 흑색 황화은을 형성합니다. 은 접점을 사용하는 접촉 시스템의 경우 이 반응은 일반적으로 산화보다 더 빠르게 진행됩니다. 황화은은 뚜렷한 흑색을 나타낼 뿐만 아니라 순은에 비해 접촉 저항이 높고 전도성이 낮아 접촉 성능에 큰 영향을 미칩니다.
화력 발전소, 폐수 처리 시설, 제지 공장, 화학 공장 및 특정 광산 현장과 같은 환경에서는 공기 중 황{0}함유 가스의 농도가 상대적으로 높습니다. 이러한 조건에서 접촉기에 사용되는 은- 기반 보조 및 제어 접점은 특히 부식되기 쉽습니다. 장비가 낮은 부하 또는 빈번하지 않은 스위칭 주기에서 작동할 때 접점 표면에 형성되는 황화은 필름이 효과적으로 분해되지 않습니다. 결과적으로, 그것은 축적되어 결국 접촉 영역을 덮게 됩니다.
정상적인 조건에서 작동하는 주 접점의 경우 전류 차단 중에 생성된 아크의 높은 에너지로 인해 황화은막이 타거나 파괴되는 경우가 많아 성능에 상대적으로 제한된 영향을 미칩니다. 그러나 보조 접점, PLC 입력 회로, 신호 회로 및 은 접점을 사용하는 저-전압 제어 시스템의 경우 회로 전압과 전류가 너무 낮아 절연 황화은층을 관통할 만큼 충분한 아크 에너지를 생성할 수 없습니다. 시간이 지남에 따라 접촉 저항이 지속적으로 증가하여 잠재적으로 안정적인 전기 연속성을 구축하지 못하게 됩니다.
실제 고장 분석에서는 에너지 분산 분광법(EDS)이 접촉 표면의 구성을 조사하는 데 자주 사용됩니다. 황 부식의 영향을 받은 순은 접점을 분석할 때 결과는 일반적으로 황의 비율이 높다는 것을 나타냅니다. 더욱이, 접촉 표면의 황의 뚜렷한 농축은 황-으로 인한 부식의 핵심 지표 역할을 합니다. 대조적으로, 표준 아크 침식으로 인해 검게 변한 영역은 일반적으로 은, 산소, 주석 및 니켈과 같은 원소의 혼합 분포를 나타냅니다.
AgNi 접점 재료를 사용하는 접촉기는 아크 침식에 대한 탁월한 저항성과 기계적 수명 연장을 제공합니다. 그러나 황이 풍부한 환경에서는 표면 황화를 완전히 피할 수 없습니다.- 따라서 부식성이 높은 산업 환경에서는 황화에 저항하도록 특별히 설계된 접점 재료에 우선순위를 두어야 합니다. 또한 부식성 가스가 전기 인클로저로 유입되는 것을 최소화하기 위해 향상된 밀봉 및 보호 조치를 구현해야 합니다.
전반적으로 AC 접촉기의 접점이 검게 변했다고 해서 반드시 황화은이 형성되었다는 의미는 아닙니다. 일반적인 산업 환경에서 대부분의 블랙 마크는 아크 침식과 일반적인 전기 마모로 인해 발생하며 전기 전도도에 미치는 영향은 미미합니다. 그러나 고농도의 황-함유 가스가 있는 특수 환경에서는 은 접점이 고저항의 황화은 막을 형성할 수 있습니다.- 이는 특히 저-전압, 저-전류 제어 회로의 신뢰성을 손상시킬 가능성이 높습니다. 따라서 접촉기 오작동을 분석할 때는 작동 환경, 부하 조건, 개폐 빈도 및 재료 분석 결과를 고려한-종합적인 평가가 필수적입니다.- 접촉 표면 색상의 변화에만 근거하여 결론을 도출해서는 안 됩니다.
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