ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКИЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ КОНТАКТ

Предлагаемая полезная модель относится к электротехнике, а именно - к электроаппаратостроению, в частности, к конструкциям жидко-металлических композиционных контактов, применяемых в коммутационных аппаратах, предпочтительно, силовых электросетей, в том числе в вакуумных коммутационных аппаратах.
7
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является жидко-металлический композиционный контакт, содержащий цилиндр, изготовленный в виде пористого каркаса из проволоки тугоплавкого материала, пропитанного легкоплавким металлом или сплавом /Декларационный патент Украины №1821 на полезную модель, МПК Н 01 Н 29/00, Опубл. 15.05.2003 г. Бюл. №5/.
Недостаток описанного устройства состоит в том, что во время выполнения электрической коммутации (соединения-разъединения) контактов контактной группы из-за высокой температуры плазмы (1500...3000°С) возникает паровая фаза за счет испарения легкоплавкого материала, которая существенно увеличивает время горения электрической дуги по всему сечению контактирования контактов контактной группы.
В основу предлагаемой полезной модели поставлена задача создания такого жидко-металлического композиционного контакта, который бы позволил оптимизировать объем паровой фазы между контактами контактной группы во время выполнения коммутации - электрического соединения-разъединения контактов контактной группы.
Поставленная задача решается в предлагаемом контакте, который, как и известный жидко-металлический композиционный контакт, содержит цилиндр, изготовленный в виде пористого каркаса из проволоки тугоплавкого материала, пропитанного легкоплавким металлом или сплавом, а, в соответствии с предложением, контакт дополнен внешним цилиндрическим полым элементом, выполненным в виде пористого каркаса из проволоки тугоплавкого материала, пропитанного электропроводным материалом на основе меди, цилиндр закреплен в полости внешнего цилиндрического полого элемента соосно с ним, а плоскости свободных торцов цилиндра и внешнего цилиндрического полого элемента совпадают.
Еще одной особенностью предлагаемой конструкции является то, что в качестве внешнего цилиндрического полого элемента использовано кольцо.
Еще одной особенностью предлагаемой конструкции является то, что в качестве
внешнего цилиндрического полого элемента использован стакан.
Цилиндр закреплен во внешнем цилиндрическом полом элементе - кольце или стакане - за счет отвердевания расплава жидкого металла - олова, индия или галлия в зазоре между внутренней цилиндрической поверхностью кольца или стакана и внешней цилиндрической поверхностью цилиндра.
Благодаря наличию в конструкции внешнего цилиндрического полого элемента, во время коммутации на контактах контактной группы, объем пара легкоплавкого материала в зоне контакта ограничивается лишь диаметрами цилиндров, которые входят в контакт, при этом выход пара ограничивается площадью сечения цилиндра, из которой испаряется легкоплавкий металл в виде пара из контактов контактной группы. Пропускание же электрического тока после выполнения соединения контактов группы устанавливается через внешние цилиндрические полые элементы - по меди, которой пропитано внешнее кольцо или стакан, и через цилиндры контактов группы - по легкоплавкому сплаву на основе олова, индия, галлия.
Предлагаемая конструкция показана на схематических чертежах.
+
·
На фиг.1 показана конструкция цилиндра (вставки) высотой h и диаметром d. На фиг.2 показана конструкция внешнего цилиндрического полого элемента - кольца высотой h, внутренним диаметром d и внешним диаметром D.
На фиг.3 показана конструкция предлагаемого жидко-металлического композиционного контакта в сборе.
Жидко-металлический композиционный контакт содержит цилиндр 1, изготовленный в виде пористого каркаса из проволоки тугоплавкого материала, пропитанного легкоплавким сплавом на основе олова, индия, галлия, и внешнего цилиндрического полого элемента - кольца 2. Внешний цилиндрический полый элемент - кольцо 2 - выполнен в виде пористого каркаса из проволоки тугоплавкого материала, пропитанного электропроводным материалом на основе меди. Цилиндр 1 закреплен в кольце 2 соосно с ним. При этом плоскости свободных торцов цилиндра 1 и внешнего цилиндрического полого элемента - кольца 2 - совпадают.
Один торец контакта предназначен для соединения с выводами 3 (подвижным или неподвижным), а второй - для контактирования со вторым тождественным ему контактом контактной группы (на чертеже не показано).
Предлагаемый контакт работает так.
Изготовленный внешний цилиндрический полый элемент - кольцо 2 - паяли припоем ПСР-72 к выводу 3, вставляли в полость кольца 2 цилиндр 1, нагревали в
вакууме до 400°С и затем охлаждали полученный жидко-металлический композиционный (комбинированный) контакт вместе с вакуумной печью до комнатной температуры. Вторая часть контактной пары является контактирующей и в паре с первым тождественным контактом обеспечивает пропускание и коммутацию электрического тока. Вторую часть контактной группы изготавливали так, как и первую часть. В момент коммутации электрического тока объем пара легкоплавкого металла в зоне контактирования ограничивается только плоскостями торцов цилиндров 1, входящих в контакт. Пропускание электрического тока после выполнения соединения контактов группы устанавливается через внешние кольца 2 - по меди, которой они пропитаны, и через цилиндры 1 контактов группы - по легкоплавкому сплаву на основе олова, индия, галлия.
Аналогично работает и контакт, в котором внешний цилиндрический полый элемент выполнен в виде стакана, дно которого предназначено для жесткого соединения с выводом, а со стороны свободного торца в нем закреплен цилиндр, изготовленный в виде пористого каркаса из проволоки тугоплавкого материала, пропитанного легкоплавким сплавом на основе олова, индия, галлия.
Особенности выполнения внешнего цилиндрического полого элемента (в виде кольца или в виде стакана) определяются конструктивными особенностями устройства, в котором используют жидко-металлические композиционные контакты.
Предлагаемый контакт имеет такие преимущества перед традиционным жидко-металлическим композиционным контактом, главнейшую - повышенную коммутационную способность на критических режимах (токи короткого замыкания), за счет уменьшения количества паровой фазы в зоне контактирования, а также - увеличения ресурса контактов за счет уменьшения контактного и переходного сопротивлений контактной группы, отсутствия сваривания контактов.