КОНТАКТНОЕ УСТРОЙСТВО ВАКУУМНОЙ ДУГОГАСИТЕЛЬНОЙ КАМЕРЫ

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к контактным устройствам вакуумных дугогасительных камер, которые используются в сильноточных вакуумных выключателях.
Известен вакуумный выключатель (патент US №5726406 А, H01H 33/66, опубл. 10.03.1998 г.), контактное устройство которого состоит из подвижного и неподвижного коммутирующих контактов, каждый из которых содержит дисковое основание, по крайней мере с одним проводящим сектором, и дугостойкую коронообразную контактную накладку. Проводящий сектор представляет собой выступ, выполненный в виде части кольцеобразного сектора. При разъединении контактов коммутационный ток проходит через проводящий сектор подвижного контакта на проводящий сектор неподвижного контакта, создается магнитное поле и возникает дуга.
Недостатком данного устройства является, невозможность пропуска большого номинального тока при небольшом диаметре дискового основания.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является контактное устройство вакуумной дугогасительной камеры, которое содержит подвижный и неподвижный коммутирующие контакты, каждый из которых состоит из дугостойкой контактной накладки, соединенной с выступом дискового основания, при этом выступ основания выполнен в форме объемного сегмента, а основание и накладку охватывает обойма, скрепляющая диск с выступом и дугостойкую контактную накладку, обеспечивая жесткость коммутирующего контакта. (Патент RU №2449405, МПК H01H 33/664, опубл. 2010 г.).
Недостатком известного контактного устройства является малый срок службы, вызванный высокой скоростью электрической эрозии дугогасительных накладок.
2
0,84
Техническая проблема, решаемая предлагаемой полезной моделью, заключается в увеличении срока службы контактного устройства вакуумной дугогасительной камеры посредством применения медных дугогасительных накладок с покрытием на основе серебра, карбидов вольфрама WC и WC и мононитрида вольфрама.
2
0,84
1
Существующая техническая проблема решается тем, что в известном контактном устройстве вакуумной дугогасительной камеры, содержащем подвижный и неподвижный коммутирующие контакты, каждый из которых состоит из дугостойкой контактной накладки, соединенной с выступом дискового основания, выполненным в форме объемного сегмента, с установленной обоймой, жестко охватывающей диск с выступом и дугостойкую контактную накладку, согласно полезной модели дугостойкие контактные накладки выполнены из меди с нанесенным на них посредством электрического взрыва с последующим азотированием и импульсно-периодической электронно-пучковой обработкой, покрытия на основе серебра, карбидов вольфрама WC и WC и мононитрида вольфрама. Высота Н выступа 7, 8 может находиться в размере от 0,1 мм до 10 мм, а отношение высоты сегмента Н к диаметру Д дискового основания 5, 6 находится в пределах 0,15-0,4.
2
0,84
Технический результат, получаемый при использовании предлагаемой полезной модели, заключается в увеличении срока службы контактного устройства за счет выполнения дугогасительных накладок из меди, имеющих покрытие на основе серебра, карбидов вольфрама WC и WC и моноиитрида вольфрама, которое нанесено на них посредством электрического взрыва с последующим азотированием и импульсно-периодической электронно-пучковой обработкой.
2
2
Процесс нанесения электроэрозионностойких покрытий на основе серебра, карбидов вольфрама и мононитрида вольфрама на медные электрические контакты включает электрический взрыв композиционного электрически взрываемого проводника, состоящего из двухслойной плоской серебряной оболочки массой 60-360 мг и сердечника в виде порошка монокарбида вольфрама массой, равной 0,5-2,0 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 карбид вольфрама-серебро WC-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 чертежами.
На фиг. 1 представлено контактное устройство вакуумной дугогасительной камеры, на фиг. 2 - вид дискового основания с выступом.
2
0,84
Контактное устройство вакуумной дугогасительной камеры содержит противоположно расположенные подвижный 1 и неподвижный 2 коммутирующие контакты, каждый из которых состоит из дугостойкой контактной накладки 3, 4 с покрытием на основе серебра, карбидов вольфрама WC и WC и мононитрида вольфрама дискового основания 5, 6 с выступом 7, 8 и обоймы 9, 10. Обойма 9, 10 жестко охватывает дисковое основание 5, 6 с выступом 7, 8 и дугостойкую контактную накладку 3, 4. Выступ 7 дискового основания 5 подвижного коммутирующего контакта 1 ориентирован диаметрально противоположно выступу 8 дискового основания 6 неподвижного коммутирующего контакта 2. Выступ 7, 8 дискового основания 5, 6 выполнен в форме объемного сегмента. Высота Н выступа 7, 8 может находиться в размере от 0,1 мм до 10 мм, а отношение высоты сегмента Н 1 к диаметру Д дискового основания 5, 6 находится в пределах 0,15-0,4.
Пример 1.
2
2
Обработке подвергали контактную накладку 3, 4, выполненную из меди. Использовали композиционный электрически взрываемый проводник, состоящий из оболочки и сердечника в виде порошка WC, при этом оболочка состояла из двух слоев электрически взрываемой плоской серебряной фольги массой 60 мг, а масса сердечника составляла 30 мг. Сформированной плазменной струей оплавляли поверхность медного электрического контакта при поглощаемой плотности мощности 4,5 ГВт/м и формировали на ней композиционное электровзрывное покрытие системы WC-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
Обработке подвергали медную контактную накладку 3, 4. Использовали композиционный электрически взрываемый проводник, состоящий из оболочки и сердечника в виде порошка карбида вольфрама WC, при этом оболочка состояла из двух слоев электрически взрываемой плоской серебряной фольги массой 360 мг, а масса сердечника составляла 720 мг. Сформированной плазменной струей оплавляли медную электроконтактную поверхность контактов пускателей марок ПВИ-320А при поглощаемой плотности мощности 6,5 ГВт/м и формировали на ней композиционное электровзрывное покрытие системы карбид вольфрама-серебро WC-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)
Устройство работает следующим образом.
2
0,84
При включении, когда соприкасается дугостойкая контактная накладка 4 с дугостойкой контактной накладкой 3 с нанесенными на них покрытием на основе серебра, карбидов вольфрама WC и WC и мононитрида вольфрама, номинальный ток протекает через неподвижный коммутирующий контакт 2, дисковое основание 6, выступ 8, выступ 7, дисковое основание 5 и подвижный коммутирующий контакт 1.
При отключении, т.е. после того, как подвижный коммутирующий контакт 1 отводится от неподвижного коммутирующего контакта 2 на некоторое расстояние, возникает дуга. В процессе горения дуги движение электрического тока происходит через выступ 8 дискового основания 6 неподвижного коммутирующего контакта 2 на выступ 7 дискового основания
2
0,84
5 подвижного коммутирующего контакта 1. При этом ток дуги, возникающей при разведении коммутирующих контактов 1 и 2, приобретает наклонную траекторию по отношению к плоскости соприкосновения контактных накладок 3, 4 с покрытием на основе серебра, карбидов вольфрама WC и WC и мононитрида вольфрама. Осевое магнитное поле, которое создает горизонтальная составляющая тока дуги с наклонной траекторией, способствует равномерному распределению дуги, обеспечивая тем самым величину тока отключения. Величина номинального тока зависит от площади поверхности, через которую проходит ток, и от плотности тока.
Использование предлагаемого технического решения позволяет по сравнению с прототипом увеличить срок службы контактного устройства вакуумной дугогасительной камеры за счет снижения скорости эрозии контактных накладок.