Contact électrique

Un contact électrique est un dispositif donnant la possibilité le passage d'un courant électrique à travers deux éléments de circuit mécaniquement dissociables. C'est un des éléments principaux des composants électromécaniques : contacteur, relais, interrupteur, disjoncteur. Il est aussi la clé de l'ensemble des dispositifs de connectique.

Le contact électrique est caractérisé par sa résistance de contact, sa résistance à l'érosion, sa résistance à l'oxydation. Afin d'optimiser ses caractéristiques, les surfaces conçues pour assurer la fonction de contact sont recouvertes par plaquage, ou comportent une partie massive ajoutée, d'un matériau spécifique.

En électrotechnique, il y a deux états par défaut :

• NO (Théoriquement Ouvert)
• NF (Théoriquement Fermé)

Matériaux

Or

• résistance de contact faible et stable
• haute résistance à la formation de film de surface.
• conçu pour des circuits sec ou de faible puissance
• les contacts à haute densité d'or sont cher et peu résistants au transfert de matière, surtout pour des courants supérieurs au 1/2A
• peu résistant au collage, soudure, déformation et usure mécaniques.
• Les alliages avec du nickel, de l'argent, du palladium, etc perfectionnent sa résistance mécanique au détriment de la conductivité. les techniques de déposition sous pression permettent d'utiliser des alliages d'or en fine couche sur des matériaux tels que argent, palladium, platine, nickel, permettant des performance autant pour des circuits secs, que pour des circuits de 2 ou 3A.
• Une certaine force d'ouverture doit être appliquée aux contacts pour contrer le problème de collage ou de soudure des contacts dorés.
• Les contacts plaqué or ont une meilleure conductivité que les contacts non plaqués, tels que l'argent.
• Les contacts plaqué or ont une faible durée de vie avec des charges qui facilitent l'érosion électrique.
• Les contacts plaqué or résistent à la formation de sulfides et d'oxydes lors du stockage ou d'applications nécessitant peu de commutations.
• Les contacts plaqué or ont tendance à coller. ^[1]

Palladium / platine

• points de fusion et d'ébullition élevés
• haute rés. à l'oxydation ainsi qu'aux attaques chimiques : résistance de contact faible et stable
• cout du platine élevé
• conductivité électrique et thermique basses
• création de polymères isolants en présence de vapeurs organiques, lors du nettoyage ou une action de contact glissant
• le matériau pur est malléable et déformable (déformation envisageable due à une usure mécanique)
• alliage avec d'autres métaux (argent, or, nickel, cuivre, etc)  : aug. de la dureté, de la formation de polymères (argent), dimin. conductivité.
• faible conductivité du palladium/platine : commutation de faible courants (1-2A) ^[1]

Argent

• contact le plus fréquemment utilisé.
• conductivité électrique et thermique élevée
• bonne résistance à l'oxydation ainsi qu'à la salissure, excepté le souffre. Une atmosphère riche en souffre va produire du sulfure d'argent, et augmenter la résistance de contact. Une bonne pression et un glissement des contacts peut néanmoins nettoyer une couche de sulfure d'argent.
• une couche de 80-100 µpouce d'or non poreux assure à l'argent une bonne durée de conservation et une faible résistance de contact d'origine.
• l'argent pur peut commuter des courants de 1 à 20 A, avec une pression de contact faible à modérée et une résistance de contact faible.
• L'argent est le métal précieux le moins cher et peut être facilement constitué grâce à sa ductibilité^[1].

AgCdO

• commutation de courants moyens à forts
• excellente résistance à l'érosion
• très faible conductivité électrique et thermique
• résistance de contact et conductivité proche de l'argent, avec une résistance à l'érosion ainsi qu'à la soudure plus importantes
• composition le plus souvent 10-15 % d'oxyde de cadmium
• aug du % de CdO : résistance au collage ainsi qu'à la soudure aug, conductivité électrique diminue et *dégradation des caract. de travail à froid (à cause de la dégradation de la malléabilité ?!)
• il existe 2 méthodes de fabrication :
  • contact pré-oxidisé : alliage plus uniforme
  • contact post-oxidisé : CdO concentré près de la surface de contact. Risque de fissures en surface^[1]

AgInSnO/AgSnO

• alternatives à AgCdO, due à la restriction dans l'utilisation du cadmium
• composition 10 % SnO est 15 % plus résistant que AgCdO
• contact spécialisé dans les charges à fort pics de courant ainsi qu'à courant moyen faible, tels les lampes à tungstène ou les charges inductives (ex.  : automobile)
• Résistance à la soudure élevée, plus forte conductivité électrique que l'argent pur ou AgCdO^[1]

AgNi

• composition 10-40 % de nickel
• à 30% de nickel, l'alliage est 15 % plus dur, et 30 % moins conductif. Cette composition est particulièrement utilisée dans les applications faible signaux^[1]

AgCu

AgPd

• typiquement composition Ag 60 % Pd 40 %
• excellente résistance à la corrosion ainsi qu'à la salissure, y compris les composés souffrés
• haute résistance à la formation de polymères propres aux palladium
• amélioration de la résistance au transfert de matériau
• coût moyen, entre l'argent pur et les alliages de palladium/platine
• conductivité plus faible que l'argent pur : commutation de courants moindres^[1]

Tungstène

• importante résistance à l'abrasion mécanique, l'érosion électrique et la soudure grâce au niveau élevé de fusion et d'ébullition du tungstène.
• faible conductivité et résistance de contact élevée limitent le courant acceptable à 3-5A, même pour des forces de contact élevées
• tendance à la formation d'épaisse couches d'oxydation
• matériau complexe à conditionner : existe sous la forme de disque riveté par du cuivre, du nickel ou de l'acier plaqué au nickel^[1].

Techniques de fabrication

Protection des contacts

Protection des personnes

Dans les interrupteurs Les contacts, surtout les interrupteurs, ne doivent pas présenter de risque pour l'utilisateur (électrocution, blessure mécanique). C'est la classe qui définit le niveau de protection électrique (voir sujet "Protection électrique").

Les contacts sont aussi divisés en 2 catégories :

• Les "contacts secs" (dits aussi contacts hors tension)
• Les "contacts mouillés" (http ://www. electropedia. org/iev/iev. nsf/display?openform&ievref=714-18-10)

Leurs définitions n'expriment pas un degré d'humidité mais l'origine du basculement d'état. Exemple : relais à contact mouillé au mercure.

Protection contre les éléments extérieurs

Les contacts, surtout les interrupteurs, respectent une norme de protection selon leur utilisation (milieu humide ou poussiéreux). C'est l'Indice de Protection d'étanchéité (voir sujet "Étanchéité", section "Indice de Protection"). Cette norme ne définit pas de protection relative aux gaz. Mais si la présence de gaz est une contrainte, l'IP68 est totalement étanche.

Entretien

Les contacts contiennent des matériaux plus ou moins oxydables selon le choix de fabrication. La classe de protection des personnes choisie lors de la conception oblige à garantir le maintien de ce niveau de sécurité tout au long de la vie du contact. La conception et fabrication doivent par conséquent être pensées pour éviter au maximum l'entretien préventif et conserver les caractéristiques de basculement et de conductivité.

La technique la plus simple est le brossage des surfaces de contact grâce à une brosse métallique ou du papier abrasif. Hors tension, frotter jusqu'à disparition des oxydes.

Notes

Voir aussi

Liens externes

• caractéristiques des matériaux

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