НОЖ РАЗЪЕДИНИТЕЛЯ

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к высоковольтным электрическим аппаратам.
Известна конструкция ножа разъединителя (а.с. СССР №1585843, кл. Н01Н 31/00, опубл. 15.08.90. Бюл. №30), где в алюминиевый нож разъединителя запрессовывают бобышки и втулки, на которых закрепляются контактные накладки, которые изолированы от поверхности ножа разъединителя термостойким изоляционным материалом с целью исключения протекания гальванического тока между алюминием ножа разъединителя и медными контактными накладками, благодаря чему достигается повышение надежности и долговечности работы контактных соединений.
Недостатками данного технического решения является применение ненадежных и недолговечных термостойких изоляционных материалов, разрушение которых ведет к увеличению электрохимической коррозии. Применение конструктивных элементов полученных запрессовкой, в процессе эксплуатации может привести к нарушению соединения алюминиевого ножа с медными бобышками и втулками, что негативно сказывается на надежности и сокращает срок службы ножа разъединителя.
2
Известна конструкция алюминиевого ножа разъединителя (Холодная сварка пластичных металлов (Баранов И.Б., «Машиностроение», 1969, 208 стр., с.131-134) армированного по концам медными накладками, толщина которых обычно равна 1 мм, однако допускаются отклонения в ту или иную сторону. Сварку производят путем сжатия алюминиевой и медной деталей и вжатия медной пластины в алюминий специальными пуансонами, соединяя в этом месте медь и алюминий (св. точка). Одна сварная точка обычно приходится на 3-6 см армированного участка шины, если точки расположены равномерно.
Недостатком данного технического решения является то, что
соединение меди с алюминием осуществлено не по всей площади их соприкосновения, а только в отдельных точках, что приводит к повышению плотности тока, электрохимической коррозии, снижению прочности сварного соединения меди с алюминием, уменьшению надежности и сокращению срока службы ножа разъединителя.
Al
Наиболее близкой к полезной модели является конструкция ножа разъединителя (Патент на полезную модель №66112, кл. Н01Н 31/00, опубл. 27.08.07. бюл. 24) выполненного составным, части которого соединены сваркой плавлением, причем на крайних алюминиевых пластинах, толщина δ которых составляет не менее 8 мм, контактные участки плакированы медью одновременной двусторонней симметричной сваркой взрывом, для получения соединения меди с алюминием по всей площади их соприкосновения, а их длина соответствует расстоянию, на котором температура контактных участков в процессе сварки плавлением не превышает 130-140°С, благодаря чему достигается повышение надежности и долговечности работы ножа разъединителя.
Недостатком данного технического решения является то, что при приведении ножа разъединителя в рабочее положении между контактным участком и губками разъединителя возникает дуговой разряд, что приводит к интенсивному изнашиванию контактных поверхностей (выгоранию меди на контактных участках) приводя в конечном итоге к досрочному выходу из строя конструкции разъединителя.
Технический результат, который обеспечивается при осуществлении полезной модели, - это увеличение срока службы и надежности работы ножа разъединителя.
Поставленный технический результат достигается тем, что нож разъединителя коммутационного оборудования, содержащий набор алюминиевых пластин соединяемых сваркой плавлением, контактные участки которого плакированы медью одновременной двусторонней симметричной сваркой взрывом, на одном из контактных участков ножа со
стороны входящей в губки разъединителя, выполнен симметричный скос шириной 0,5-0,7 толщины плакировки под углом 45° по всей длине медной части, а на другом контактном участке выполнено сквозное отверстие для закрепления в разъединителе.
В отличие от прототипа, в заявленной полезной модели нож разъединителя выполнен с симметричным скосом на одном из контактных участков, который, являясь своеобразной направляющей, обеспечивает надежность сопряжения контактных поверхностей ножа с губками токосъема разъединителя в независимости от количества циклов работы узла, что позволяет свести к минимуму воздействие дугового разряда на контактные поверхности.
Выполнение симметричного скоса шириной 0,5-0,7 толщины плакировки под углом 45° по всей длине медной части позволяет повысить точность сопряжения контактных поверхностей, избегая тем самым нежелательных явлений сопутствующих электрическим контактам при их замыкании (возникновение дугового разряда при не точном сопряжении контактных поверхностей, значительное истирание медной плакировки). При выполнении симметричного скоса шириной больше 0,7 толщины плакировки по всей длине медной части, ввиду существенного утонения медного слоя вблизи границы соединения возникают задиры и отслои плакировки, кроме того, при недостаточном слои меди в процессе эксплуатации за счет проходящего тока между губками разъединителя и контактной поверхностью ножа повышается температура, в результате чего в зоне соединения между алюминием и медью образуются интерметаллидные соединения влияющие на электропроводность и прочность соединения, что приводит к быстрому выходу из строя композиционного ножа разъединителя. При выполнении симметричного скоса шириной меньше 0,5 толщины плакировки по всей длине медной части при привидении ножа разъединителя в рабочее положении между контактным участком и губками разъединителя возникает дуговой разряд, приводящий к интенсивному изнашиванию контактных
поверхностей (выгоранию меди на контактных участках) приводя в конечном итоге к досрочному выходу из строя конструкции разъединителя.
Выполнение симметричного скоса под углом меньше 45° не обеспечивает заданный диапазон ширины скоса 0,5-0,7 толщины плакировки по всей длине медной части, что не повышает точность сопряжения контактных поверхностей и не позволяет избежать явлений сопутствующих электрическим контактам при их замыкании. Выполнение симметричного скоса под углом больше 45° приводит к удалению части медной плакировки с контактной поверхности ножа разъединителя, при этом электрический контакт происходит между медными губками разъединителя и алюминием ножа, в результате чего возникает электрохимическая коррозия, негативно влияющая на электрофизические свойства разъединителя в целом.
Таким образом, выполнение симметричного скоса шириной 0,5-0,7 толщины плакировки под углом 45° по всей длине медной части позволяет увеличить срок службы и надежность работы ножа разъединителя.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид ножа разъединителя с симметричным скосом на одной из контактных участков, на фиг.2 изображен вид А на фиг.1, где показан симметричный скос.
Al
Нож разъединителя (фиг.1) состоит из средней алюминиевой пластины 1 соединенной сваркой плавлением с крайними алюминиевыми пластинами 2, контактные участки 3 которых плакированы медью одновременной двусторонней симметричной сваркой взрывом, при этом нож разъединителя выполнен составным, части которого соединены сваркой плавлением с образованием сварного шва 4, причем на крайних алюминиевых пластинах 2, толщина δ которых составляет не менее 8 мм, контактные участки 3 плакированы медью одновременной двусторонней симметричной сваркой взрывом для получения соединения меди с алюминием по всей площади их соприкосновения, а их длина соответствует расстоянию, на котором температура контактных участков 3 в процессе сварки плавлением не будет
превышать 130-140°С, на одном из контактных участков ножа со стороны входящей в губки разъединителя, выполнен симметричный скос 5 шириной 0,5-0,7 толщины плакировки под углом 45° по всей длине медной части, а на другом контактном участке выполнено сквозное отверстие 6 для закрепления в разъединителе, что позволяет повысить надежность и увеличить срок службы ножа разъединителя.
На фиг.2 представлен вариант исполнения симметричного скоса на контактной поверхности ножа разъединителя с указанием основных размеров.
Нож разъединителя работает следующим образом. При включенном положении разъединителя рабочий ток идет из сети через гибкую связь в болтовое контактное соединение, на медную накладку контактного участка 3 ножа разъединителя, затем через зону соединения медь-алюминий, полученную сваркой взрывом, идет в алюминиевую пластину 2 ножа разъединителя. Затем, если есть средняя алюминиевая пластина 1 (фиг.1), то через нее в другую крайнюю алюминиевую пластину 2, а затем к контактному участку 3 этой пластины, где ток проходит через зону соединения алюминий-медь и потом далее в ламели разъединителя. В процессе эксплуатации ножа разъединителя контактные участки 3 постоянно подвергаются механическим воздействиям. Поэтому к качеству соединения алюминиевой пластины 2 с медными накладками контактных участков 3 предъявляют повышенное требование, заключающееся в обеспечении высокой прочности и надежности работы данного узла, а также в повышении срока службы ножа разъединителя. Эти требования обеспечивает нож разъединителя коммутационного оборудования, содержащий набор алюминиевых пластин соединяемых сваркой плавлением, контактные участки которого плакированы медью одновременной двусторонней симметричной сваркой взрывом, на одном из контактных участков ножа со стороны входящей в губки разъединителя, выполнен симметричный скос шириной 0,5-0,7 толщины плакировки под углом 45° по всей длине медной
части, а на другом контактном участке выполнено сквозное отверстие для закрепления в разъединителе, что обеспечивает надежность сопряжения контактных поверхностей ножа с губками токосъема разъединителя в независимости от количества циклов работы узла и позволяет свести к минимуму воздействие дугового разряда на контактные поверхности.
Сборка конструкции ножа разъединителя происходит в следующей последовательности. На первом этапе осуществляют изготовление одновременной двусторонней симметричной сваркой взрывом композиционный заготовки. Затем - термообработка и холодная прокатка, позволяющая получить высокое качество контактной (медной) поверхности на уровне 8-9 класса шероховатости. На втором этапе осуществляют разметку и порезку полученного композита с последующей сборкой и сваркой плавлением (например, аргонодуговая сварка неплавящимся электродом) с образованием сварного шва 4 полученных частей между собой по алюминию. Для увеличения длины ножа разъединителя согласно схеме представленной на фиг.1 между двумя крайними алюминиевыми пластинами 2 вваривается средняя алюминиевая пластина 1 необходимой длины и той же толщины.
z
Выполнение на одном из контактных участков ножа со стороны входящей в губки разъединителя симметричного скоса шириной 0,5-0,7 толщины плакировки под углом 45° по всей длине медной части осуществляется посредством механической обработки на горизонтальном либо вертикальном фрезерном станке с обеспечением шероховатости фрезеруемой поверхности меди не более R20.
Пример исполнения. Были взяты ножи разъединителя размерами 570×60 мм, толщиной 8,5 мм, ширина плакированной части с каждой из 4-х сторон равна 45 мм, толщина медной плакировки 2 мм. Выполнение на одном из контактных участков ножа со стороны входящей в губки разъединителя симметричного скоса по всей длине медной части осуществлялось на горизонтальном фрезерном станке на различную ширину от 0,3 до 1
толщины плакировки под углом 45°. Полученные симметричные скосы были подвергнуты лабораторным испытаниям (таблица 1) (внешний осмотр, число циклов включения-выключения ножа в губки разъединителя).
Таблица 1Влияние глубины механической обработки контактной медной плакировки ножа разъединителя на его служебные характеристики.
Ширина скоса под углом 45°, мм
Общее время испытаний ножей разъединителя
Число циклов (включение-выключение) ножа разъединителя до появления дефектов
Дефекты контактной поверхности ножа,
0,6
8 часов
987
Локальное выгорание меди на контактной поверхности
0,8
1134
Локальное выгорание меди на контактной поверхности
1
1667
Точечное выгорание меди на контактной поверхности
1,2
1648
Точечное выгорание меди на контактной поверхности
1,4
1146
Точечное выгорание меди на контактной поверхности.
1,6
781
Признаки электрпохимической коррозии
2
345
Задиры, сколы, трещины, признаки электрпохимической коррозии
Полученные результаты исследований показали, что при симметричном скосе шириной 0,5-0,7 толщины плакировки под углом 45° по всей длине медной части ножи разъединителя выдержали наибольшее количество циклов включения-выключения при минимальном количестве дефектов контактной поверхности, что обеспечивает увеличение срока службы и надежности работы ножа разъединителя.