КОНТАКТНЫЙ УЗЕЛ БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩЕГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к быстродействующим автоматическим выключателям постоянного тока, и может применяться в конструкциях выключателей, имеющих дугогасительный контакт.
Известна контактная система быстродействующего выключателя, содержащая подвижный контакт, установленный на оси, неподвижный контакт, дугогасительный контакт, пружину дугогасительного контакта, ограничитель движения дугогасительного контакта, рычаг, пружину рычага и ограничитель движения рычага. Пружина дугогасительного контакта расположена между дугогасительным контактом и рычагом, а сам дугогасительный контакт закреплен на дополнительной оси на подвижном контакте. (Патент RU №2273912, МПК Н01H 1/48, 2004 г.).
Недостатком известного выключателя является значительный износ дугогасительного контакта из-за больших коммутационных токов, поэтому для обеспечения его гарантированного замыкания приходится делать достаточно большой провал, что увеличивает собственное время размыкания выключателя. Кроме того, в процессе отключения дугогасительный контакт совершает дополнительное вращательное движение вокруг оси, что способствует затягиванию отключения во времени.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является контактный узел быстродействующего выключателя, содержащий главный подвижный контакт с серебряной накладкой, быстросъемный дугогасительный контакт, закрепленный в пазах подвижного главного контакта с исключением смещения относительно него, вращающийся на оси ролик, закрепленный на рычаге, на который воздействует отключающая пружина, и пружину контактного нажатия дугогасительного контакта, взаимодействующую через тягу с главным контактом. Вокруг ролика по оси вращается главный подвижный контакт, состоящий из медной шины с серебряной накладкой. Неподвижный контакт состоит из медной шины, контактной серебряной напайки и съемного рога. Дугогасительный контакт взаимодействует со съемным рогом неподвижного главного контакта, взаимодействующего своей серебряной накладкой с серебряной накладкой вращающегося главного контакта, а контактное нажатие дугогасительного контакта обеспечивается пружиной контактного нажатия, взаимодействующей с вращающимся главным контактом. (Патент RU №2455720, МПК Н01H 73/04, 2010 г.).
Недостатком известного выключателя является электроэрозионный износ серебряных накладок, вызванный большими коммутационными токами.
Техническая проблема, решаемая предлагаемой полезной моделью, заключается в повышении надежности и долговечности контактного узла быстродействующего выключателя, посредством замены серебряных накладок на медные, с нанесенными на них электроэрозионно-стойким композиционным покрытием на основе оксида цинка и серебра.
Существующая техническая проблема решается тем, что в известном контактном узле быстродействующего переключателя, содержащем главный подвижный контакт с контактной накладкой, установленный с возможностью вращения вокруг ролика, закрепленного на рычаге, взаимодействующем с приводным механизмом и отключающей пружиной, дугогасительный контакт, закрепленный в пазах главного подвижного контакта с исключением смещения, и взаимодействующий со съемным рогом неподвижного главного контакта, имеющего накладку, и пружину контактного нажатия, взаимодействующую с главным подвижным контактом через тягу, согласно полезной модели, накладки на главном подвижном и неподвижном контактах выполнены медными и имеют нанесенное посредством электровзрывного напыления электроэрозионно-стойкое композиционное покрытие на основе оксида цинка и серебра (системы ZnO-Ag).
Технический результат, получаемый при использовании предлагаемой полезной модели, заключается в увеличении надежности и долговечности контактного узла за счет повышения электроэрозионной стойкости контактных накладок, выполненных из меди и имеющих электроэрозионно-стойкое композиционное покрытие на основе оксида цинка и серебра, нанесенное посредством электровзрывного напыления.
2
2
Процесс создания покрытия происходит посредством электрического взрыва композиционного электрически взрываемого проводника, состоящего из двухслойной плоской серебряной оболочки массой 60-360 мг и сердечника в виде порошка оксида цинка 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 на основе оксида цинка и серебра (системы ZnO-Ag) и последующую импульсно-периодическую электронно-пучковую обработку поверхности покрытия при поглощаемой плотности энергии 40-60 Дж/см, длительности импульсов 150-200 мкс и количестве импульсов 10-30 имп.
Полезная модель поясняется чертежом, где показан контактный узел быстродействующего выключателя во включенном положении.
Контактный узел быстродействующего выключателя содержит контактную медную накладку 1 с композиционным покрытием на основе оксида цинка и серебра, закрепленную на массивном медном главном подвижном контакте 2, быстросъемный дугогасительный контакт 3, установленный в пазах главного подвижного контакта 2 с исключением смещения относительно него. Ролик 4 закреплен на рычаге 5, который вращается по оси 6. На рычаг 5 воздействует отключающая пружина 7. Вокруг ролика 4 по оси 8 вращается главный подвижный контакт 2. Контактное нажатие дугогасительного контакта 3 обеспечивается пружиной нажатия 9, взаимодействующей через тягу 10 с контактом 2. Неподвижный контакт 11 состоит из медной шины 12, контактной медной накладки 13 с нанесенным композиционным покрытием на основе оксида цинка и серебра и съемного рога 14. Дугогасительный контакт 3 взаимодействует со съемным рогом 14 неподвижного главного контакта 11. Пример 1.
2
2
Обработке подвергали поверхности медных накладок 1 и 13. Использовали композиционный электрически взрываемый проводник, состоящий из оболочки и сердечника в виде порошка оксида цинка (ZnO), 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 на основе оксида цинка и серебра (системы ZnO-Ag). После самозакалки покрытия при теплоотводе в объем основы медного контакта осуществляли импульсно-периодическую электронно-пучковую обработку (ЭПО) поверхности электровзрывного покрытия при поверхностной плотности энергии 40 Дж/см, длительности импульсов - 150 мкс, количестве импульсов - 10 имп.
Пример 2.
2
2
Обработке подвергали поверхности медных накладок 1 и 13. Использовали композиционный электрически взрываемый проводник, состоящий из оболочки и сердечника в виде порошка оксида цинка (ZnO), 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 поверхность медного электрического контакта при поглощаемой плотности мощности 6,5 ГВт/м и формировали на ней композиционное электровзрывное покрытие на основе оксида цинка и серебра (системы ZnO-Ag). После самозакалки покрытия при теплоотводе в объем подложки медного контакта осуществляли импульсно-периодическую ЭПО электровзрывного покрытия при поверхностной плотности энергии 60 Дж/см, длительности импульсов - 200 мкс, количестве импульсов - 30 имп.
Контактный узел быстродействующего выключателя работает следующим образом:
1) Включение:
При подаче сигнала на включение включающий момент проворачивает рычаг 5 вокруг оси 6 по часовой стрелке, при этом замыкается дугогасительный контакт 3. Дальше за счет вращения главного контакта 2 вокруг ролика 4 замыкается главный контакт 1. При переходе в выключенный режим включающий момент уменьшается до удерживающего момента, действующего в том же направлении.
2) Выключение:
Отключение происходит при подаче сигнала, который снимает удерживающий момент с рычага 5, после чего под действием контактной пружины 9 происходит выбор провала между рычагом 5 и подвижным медным контактом 2, при этом между неподвижным контактом 11 и контактной площадкой 1 образуется зазор без появления электрической дуги между медными накладками с покрытием ZnO-Ag, так как ток протекает по цепи: главный контакт 11 - съемный рог 14 - дугогасительный контакт 3 - главный контакт 2. После чего под действием отключающей пружины 7 и значительного момента инерции набранного при перекатывании вокруг ролика 4 главного контакта 2 при выборе провала между рычагом 5 и подвижным медным контактом 2 происходит размыкание цепи дугогасительного контакта 3 и съемного рога 14 с образованием электрической дуги. Дуга гасится в дугогасительном устройстве выключателя (не изображена). Выключатель переходит в отключенное положение.
Предлагаемая полезная модель позволяет повысить надежность работы аппарата за счет исключения отказов, вследствие электрической эрозии контактов и контактных пластин.