ВАКУУМНЫЙ КОНТАКТОР

Полезная модель относится к области электротехники, в частности к электрическим аппаратам низкого и среднего напряжения, предназначенным для коммутации силовых электрических цепей переменного тока, в том числе дистанционно, может быть использована в составе другого электрооборудования, выкатных ячеек коммутационных аппаратов, магнитных станциях, в том числе взрывозащищенных.
Известен вакуумный контактор с преимущественно тремя вакуумными дугогасительными камерами, электроизоляционным рычагом с якорем электромагнита, электромагнитом, осью изоляционного рычага, ограничителем хода рычага, дополнительным упорным стержнем, пружинами поджатия и отключения (RU №2351033, МПК H01H 33/666, опубл. 27.03.2009 г.).
Недостатком данного вакуумного контактора является снижение срока службы контактора и надежности вследствие наличия ненадежного поворотного узла, состоящего из рычага большого габарита с якорем электромагнита, осью, ограничителем хода рычага, дополнительным упорным стержнем.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является вакуумный контактор, содержащий корпус с расположенными в нем вакуумными дугогасительными камерами, с установленными в них подвижными и неподвижными контактами, тяговые изоляторы, толкатели включения/поджатия, штоки отключения, электромагнитный привод с установленными в нем пружинами отключения, электромагнитный привод прямого действия с включенными в него свободно установленными толкателями включения/поджатия, штоками отключения и якорем, фиксируемым на штоках отключения гайками; гибкие и жесткие токоведущие шины с любой стороны корпуса; в него введены датчики, например, тока - "пояс Роговского" -, установленные на токоведущих частях и залитых диэлектрическим компаундом (RU №2415488, МПК H01H 33/666 E21F 17/04, опубл. 27.03.2011 г.).
Недостатком указанного устройства является невысокая надежность, вызванная электроэрозионным износом подвижных и неподвижных контактов в ходе работы.
2
2
3
2
2
3
Техническая проблема, решаемая предлагаемой полезной моделью, заключается в повышении надежности вакуумного контактора посредством использования медных подвижных и неподвижных контактов с нанесенным на них электроэрозионно-стойким покрытием системы SnO-InO-Ag-N, образованной серебряной матрицей и фазами SnO, InO и N.
2
2
3
Существующая проблема решается тем, что в известном вакуумном контакторе, содержащем корпус, вакуумные дугогасительные камеры, с установленными в них подвижными и неподвижными контактами, тяговые изоляторы, электромагнитный привод прямого действия с включенными в него свободно установленными толкателями включения/поджатия, штоками отключения и якорем, фиксирующимся на штоках отключения гайками; гибкие и жесткие токоведущие шины с любой стороны корпуса, а также ввода датчики, например, тока - «пояс Роговского» устанавливаются на токоведущих частях и заливаются диэлектрическим компаундом, согласно полезной модели, подвижные и неподвижные контакты выполнены из меди с нанесенным на их поверхности при помощи электровзрывного напыления с последующим азотированием и импульсно-периодической электронно-пучковой обработкой электроэрозионно-стойким покрытием системы SnO-InO-Ag-N.
2
2
3
2
2
3
Технический результат, получаемый при использовании предлагаемой полезной модели, заключается в увеличении надежности вакуумного контактора за счет увеличения электроэрозионной стойкости медных подвижных и неподвижных контактов с нанесенным на их поверхности при помощи электровзрывного напыления с последующим азотированием и импульсно-периодической электронно-пучковой обработкой электроэрозионно-стойким покрытием системы SnO-InO-Ag-N, образованной серебряной матрицей и фазами SnO, InO и N.
2
2
3
2
2
3
2
2
Процесс создания покрытия включает электрический взрыв композиционного электрически взрываемого проводника, состоящего из двухслойной плоской серебряной оболочки массой 60-360 мг и сердечника в виде порошков диоксида олова SnO массой, равной 0,5-2,0 массы оболочки, и оксида индия InO массой, равной 0,1-0,2 массы оболочки, формирование из продуктов взрыва импульсной многофазной плазменной струи, оплавление ею поверхности медного электрического контакта при поглощаемой плотности мощности 4,5-6,5 ГВт/м, осаждение на поверхность продуктов взрыва и формирование на ней композиционного покрытия системы SnO-InO-Ag, азотирование в течение 3-5 часов при температуре 500-600°С и последующую импульсно-периодическую электронно-пучковую обработку поверхности покрытия при поглощаемой плотности энергии 40-60 Дж/см, длительности импульсов 150-200 мкс и количестве 10-30 импульсов.
Полезная модель поясняется чертежом, где на фиг. 1 - изображено главное сечение контактора в состоянии "включено", на фиг. 2 - разрез контактора в состояниях "включено/выключено".
Вакуумный контактор содержит неподвижный контакт 1 и подвижный контакт 2, установленные в дугогасительной камере 3. Контактор имеет подвижный токосъем 4 вакуумных камер 3, тяговый изолятор 5, с установленными внутри него пружинами поджатия 6. Трубчатый толкатель включения/поджатия 7 установлен в П-образном профиле 8 электромагнитного привода соосно штоку отключения 9, с обнижениями под установку пружин отключения 10 и отверстиями под толкатели включения/поджатия 7. Якорь 11 привода выполнен прямоугольным с обнижениями под пружины отключения 10 и отверстия под шток отключения 9. Якорь фиксируется на штоке отключения 9 при помощи гаек 12. Электромагнитный привод 8 фиксируется в корпусе контактора 13 с помощью болтов. Электромагнитный привод выполнен с монолитной заливкой катушки 14 компаундом из Ш-образных пластин 15.
Вакуумный контактор состоит из установленных в ряд вакуумных дугогасительных камер 3, закрепленных на панели корпуса контактора 13 с помощью гаек 16 через шины неподвижного контакта 17. На подвижном токосъеме 4 вакуумных камер 3 установлены гибкие шины 18 через конусное соединение, шток отключения 9 тягового изолятора 5. Корпус контактора 13 имеет внутренние перегородки 19. Якорь И привода взаимодействует с микропереключателями 21. Датчик 22, например, тока типа "пояс Роговского", может устанавливаться на токоведущую шину 17 и вместе с вакуумной камерой заливаться диэлектрическим компаундом 23. Зазоры между штоком отключения 9, трубчатым толкателем включения/поджатия 7 и отверстиями под толкатели включения/поджатия 7 выполнены большими для обеспечения свободной установки, уменьшения силы трения, компенсации перекосов конструкции и снижения требований к точности изготовления.
Пример 1.
2
2
3
2
2
3
2
2
3
2
2
Обработке подвергали контактные поверхности медных подвижных и неподвижных контактов 1 и 2. Использовали композиционный электрически взрываемый проводник, состоящий из оболочки и сердечника в виде порошков SnO и InO, при этом оболочка состояла из двух слоев электрически взрываемой плоской серебряной фольги массой 60 мг, а масса сердечника включала 30 мг порошка SnO и 6 мг порошка InO. Сформированной плазменной струей оплавляли поверхность медного электрического контакта при поглощаемой плотности мощности 4,5 ГВт/м и формировали на ней композиционное электровзрывное покрытие системы SnO-InO-Ag. Азотирование проводили в течение 3 часов при температуре 500°С. Последующую импульсно-периодическую электронно-пучковую обработку поверхности покрытия проводили при поверхностной плотности энергии 40 Дж/см, длительности импульсов - 150 мкс, количестве импульсов - 10 имп. Азотирование и последующую импульсно-периодическую электронно-пучковую обработку проводили на установке «КОМПЛЕКС» (объект инфраструктуры зарегистрирован на сайте http://www.ckp-rf.ru https://www.hcei.tsc.ru/ru/cat/unu/unikuum/03_06.html).
Пример 2.
2
2
3
2
2
3
2
2
3
2
2
Обработке подвергали контактные поверхности медных подвижных и неподвижных контактов 1 и 2. Использовали композиционный электрически взрываемый проводник, состоящий из оболочки и сердечника в виде порошков SnO и InO, при этом оболочка состояла из двух слоев электрически взрываемой плоской серебряной фольги массой 360 мг, а масса сердечника включала 720 мг порошка SnO и 72 мг порошка InO. Сформированной плазменной струей оплавляли поверхность медного электрического контакта при поглощаемой плотности мощности 4,5 ГВт/м и формировали на ней композиционное электровзрывное покрытие системы SnO-InO-Ag. Азотирование проводили в течение 5 часов при температуре 600°С. Последующую импульсно-периодическую электронно-пучковую обработку поверхности покрытия проводили при поверхностной плотности энергии 60 Дж/см, длительности импульсов - 200 мкс, количестве импульсов - 30 имп. Азотирование и последующую импульсно-периодическую электронно-пучковую обработку проводили на установке «КОМПЛЕКС» (объект инфраструктуры зарегистрирован на сайте http://www.ckp-rf.ru https://www.hcei.tsc.ru/ru/cat/unu/unikuum/03_06.html).
Вакуумный контактор работает следующим образом. В исходном состоянии медный подвижный контакт 2 камеры 3 находится в положении отключено и удерживается пружинами отключения 10. Цикл включения. При подаче питающего напряжения на управляющую катушку включения 14 электромагнитного привода осуществляется перемещение якоря 11 электромагнита в положение "включено". При этом перемещаются толкатели включения/поджатая 7 с тяговыми изоляторами 5 и подвижными токосъемами 4 вакуумных дугогасительных камер 3 в положение "включено". Поджатие подвижного контакта 2 вакуумной дугогасительной камеры 3 осуществляется с помощью пружины поджатия 10.
При обесточивании катушки включения 14 осуществляется перемещение якоря 11 электромагнита 11 и штока отключения 9 в нижнее положение. При этом перемещается тяговый изолятор 5 и медный подвижный контакт 2 вакуумной дугогасительной камеры 3 в положение "отключено". При включении и отключении электромагнитного привода 8 свободная установка толкателя включения/поджатия 7 обеспечивает режим оптимального поджатия контактов при коммутации и минимизации дребезга контакта вакуумной дугогасительной камеры, компенсирует перекосы конструкции, что увеличивает ресурс вакуумного контактора посредством увеличения площади контактного поджатия. При отключении якорь 11 фиксируется в крайнем положении гайкой 12 штока отключения 9, выполняющей роль стопора. Якорь 11 электромагнита привода синхронизирует включение и отключение полюсов вакуумного контактора, его перемещение приводит к переключению микропереключателей 21.
Использование предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом позволяет повысить надежность работы вакуумного контактора за счет снижения электроэрозионного износа подвижных и неподвижных контактов.