КОНТАКТ ВАКУУМНОЙ ДУГОГАСИТЕЛЬНОЙ КАМЕРЫ

Полезная модель относится к области электротехники, в частности к контактам для вакуумных дугогасительных камер.
Известен контакт для вакуумной дугогасительной камеры [1], выполненный из одного материала в форме ветрового колеса, содержащего круглый центральный плоский участок, который окружен выполненным с ним заодно конусообразным участком с дугообразными пазами.
Недостатком контакта для вакуумной дугогасительной камеры, являются низкая стабильность гашения дуги в режиме короткого замыкания на токах 25…35 кА, а также большой расход дорогостоящего дугостойкого материала.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому устройству является выбранный в качестве прототипа контакт вакуумной дугогасительной камеры [2]. Контакт вакуумной дугогасительной камеры с дугообразными пазами, содержащий расположенный на одном уровне плоский контактирующий центральный участок и выполненный с ним за одно целое расположенный на другом уровне плоский или конусообразный дугогасительный участок, указанный контакт выполнен медным и снабжен жестко соединенной с ним фигурной накладкой из дугостойкого материала, толщина которой в 1,2…3,0 раза превышает величину износа контактов, выполненной пайкой или диффузионной сваркой диска из дугостойкого материала к медному основанию с последующей формовкой контакта.
Недостатком прототипа является низкая адгезия дугостойкого материала к медному основанию. Низкая адгезия вызвана применением пайки или диффузионной сварки, что в процессе эксплуатации может вызвать отслоение дугостойкого материала и медного основания.
Задачей заявляемой полезной модели является повышение адгезии на границе дугостойкий материал-медный контактирующий центральный участок, снижение числа технологических операций изготовления контакта вакуумной дугогасительной камеры и снижение себестоимости.
2
Задача решается следующим образом. Контакт вакуумной дугогасительной камеры, содержит расположенный на одном уровне плоский медный контактирующий центральный участок и выполненный с ним за одно целое расположенный на другом уровне плоский или конусообразный дугогасительный участок, который выполнен из напыленного способом электровзрывного напыления на контактирующий центральный участок композиционного дугостойкого покрытия TiB-Cu толщиной до 2 мм.
2
При этом формирование импульсной многофазной плазменной струи продуктов электрического взрыва двухслойной фольги из меди с размещенной внутри порошковой навеской из диборида титана с использованием плазменного ускорителя и воздействие ею на медный контактирующий центральный участок осуществляется в пороговом режиме, вызывающим нагрев облучаемой поверхности до температуры плавления при значении поглощаемой плотности мощности 4,5…5,0 ГВт/м и насыщение оплавленного слоя контактирующего центрального участка компонентами плазменной струи, с последующей самозакалкой и формированием композитного покрытия, содержащего диборид титана и медь.
Облучаемую поверхность контактирующего центрального участка располагают перпендикулярно оси плазменной струи. В результате на контактирующем центральном участке контакта вакуумной дугогасительной камеры получают беспористое покрыте, обладающие высокой дугостойкостью и адгезией с материалом контактирующего центрального участка.
2
При нанесении композитного покрытий системы TiB-Cu на контактные поверхности электровзрывным способом обработка проводится в вакууме, поэтому возникновение газовых пор исключено.
2
2
Исследования методом сканирующей электронной микроскопии показали, что после обработки поверхности контактирующего центрального участка плазменной струей, сформированной из продуктов электрического взрыва двухслойной медной фольги с размещенной в ней порошковой навеской диборида титана в режиме, при котором поглощаемая плотность мощности составляет 4,5…5,0 ГВт/м, происходит формирование однородного по глубине слоя композитного покрытия системы TiB-Cu, максимальная толщина которого за один импульс обработки составляет 180…190 мкм. Слой имеет когезионно-адгезионную связь с материалом контактной поверхности.
На фиг.1 представлен разрез контакта с плоским дугогасящим участком; на фиг.2 - разрез контакта с конусообразным дугогасящим участком; на фиг.3 - общий вид контакта с дугообразными пазами. На фиг.4 представлена схема электровзрывного ускорителя.
2
Контакт вакуумной дугогасительной камеры выполнен цельнометаллическим. Контактирующий центральный участок 1 выполнен из электротехнической меди марки М00, дугогасительный участок 2 выполнен из напыленного на контактирующий центральный участок композиционного дугостойкого покрытия системы TiB-Cu.
2
Нанесение композиционного дугостойкого покрытия системы TiB-Cu на медный контактирующий центральный участок осуществляли на электровзрывной установке ЭВУ 60/10, в которой используется электровзрывной ускоритель [3]. Электровзрывной ускоритель состоит из коаксиально-торцевых электродов - внутреннего цилиндрического электрода 3, внешнего кольцевого электрода 4, разделенных изолятором 5, и разрядной камеры 6, локализующей продукты взрыва и переходящей в сопло. Электровзрыв происходит в результате пропускания через проводник 7 тока большой плотности при разряде конденсаторной батареи. Продукты взрыва истекают в вакуумируемую технологическую камеру 8 с остаточным давлением 100 Па. Держатели образцов 9 обеспечивают фиксированное на определенном расстоянии от сопла положение облучаемого наконечника 10.
Таким образом, заявляемый контакт вакуумной дугогасительной камеры более эффективен по сравнению с известными, имеет экономичную конструкцию, обладает высокой дугостойкостью и адгезией, обеспечивает максимальное удобство в эксплуатации и надежность в работе. Применение предлагаемых контактов обеспечивает не только высокую дугостойкость, качество контактных соединений, но и высокую электрическую проводимость за счет отсутствия пор в покрытии.
Источники информации
1. Windmill-shaped electrode for vacuum circuit interrupter: пат. 4324960 США. 13.04.82 г.
2. Контакт вакуумной дугогасительной камеры: пат. 2105373 Рос. Федерация. №94010714/09; заявл. 25.03.1994; опубл. 20.02.1998.
3. Физические основы электровзрывного легирования металлов и сплавов / А.Я.Багаутдинов, Е.А.Будовских, Ю.Ф.Иванов, В.Е.Громов - Новокузнецк: Изд-во СибГИУ, 2007. С.14.