ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ВАКУУМНЫЙ МАГНИТОУПРАВЛЯЕМЫЙ КОНТАКТ

Заявляемая полезная модель относится к электротехнике, в частности, к магнитоуправляемым контактам, используемым при коммутации высоковольтных электрических цепей.
В настоящее время в России осуществляется выпуск небольшими сериями двух типов высоковольтных вакуумных магнитоуправляемых контактов, далее по тексту -"вакуумный геркон", а именно МКА-52141 и МКА-40142 [I].
Откачка и герметизация вакуумных герконов осуществляется через штенгель, приваренный к стеклянному баллону вблизи торцевого спая с контакт - деталью. В вакуумном герконе МКА-52141 с длиной стеклянного баллона 50 мм контакт- деталь, изготовленная из проволоки 52Н-ВИ-1,3 мм, имеет один соосный участок плющения толщиной 0,5 мм на длине 19 мм, на конце которого с помощью плазмотрона осаждено контактное покрытие из вольфрамового порошка марки ВЧДК-А ТУ 48-19-70-84 толщиной (20-30) мкм на длине (5-7) мм, (чертеж Де 7.732.049) [2].
В середине стеклянного баллона после заварки по торцам баллона двух идентичных по форме контакт - деталей имеется зазор величиной (0,25 ±0,05) мм в пределах перекрытия свободных концов контакт - деталей величиной (0,9 ±0,2) мм.
В вакуумном герконе МКА- 40142 с длиной стеклянного баллона 40 мм контакт-деталь, изготовленная из проволоки диаметром 1,2 мм, имеет два участка плющения разной толщины, соосно расположенных относительно оси контакт - детали. Зазор величиной (0,25 ±0,05) мм и перекрытие (0,9 ±0,2) в середине стеклянного баллона образованы утолщениями на свободных концах контакт - деталей, круглые выводы которых заварены по торцам стеклянного баллона. Согласно чертежу СЯ 7.732.051 [3]
участки плющения, включая утолщения величиной (0,65-0,06) мм на длине (3,7-0,3) мм имеют двухслойное гальванопокрытие из сплава кобальт- вольфрам (80-82)% толщиной (5-6) мкм, на поверхность которого нанесен слой из сплава никель-бор (99,5-99,95)% толщиной (0,1-0,2) мкм на длине (13,5 ±1,0) мм. Химический состав покрытия защищен патентом России №2215342 [4].
Каждому из вышеупомянутых контактному покрытию присущи свои недостатки, обусловленные спецификой коммутации высоковольтных электрических цепей. Толстое вольфрамовое покрытие, применяемое в герконе МКА-52141, имеет следующие недостатки: осыпание вольфрамового порошка, вызывающее снижение надежности коммутации и нестабильность контактного сопротивления из-за повышенной шероховатости, снижающей также и электрическую прочность изоляции.
Используемое в герконе МКА-40142 сложное гальванопокрытие из сплава кобальт (80-82)% - вольфрам (18-20)% толщиной (5-6) мкм с дополнительньм слоем толщиной (0,1-0,2) мкм из сплава никель (99,5-99,95)% - бор (0,5-0,05)% имеет нестабильное и ненадежное в процессе эксплуатации контактное сопротивление. Меры по стабилизации сопротивления герконов МКА-52141 и МКА-40142 с обработкой контактного покрытия расфокусированньм лазерным лучом, согласно [5] из-за большой трудоемкости не нашли промышленного применения.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является снижение исходного значения контактного сопротивления в герконах, а также стабилизация его в процессе коммутации различных высоковольтных процессов.
Технический результат достигается за счет того, что в высоковольтном вакуумном магнитоуправляемом контакте, содержащем стеклянный баллон, в торцах которого герметично заварены две идентичные по форме плющения ферромагнитные контакт-детали с покрытием из тугоплавкого материала, образующие зазор и перекрытие в середине стеклянного баллона, у каждой контакт-детали поверхность на свободном конце плющения имеет плазменно-дуговое напыление из молибдена толщиной (6-9) мкм на длине от 2 до 6мм.
На фиг.1 представлена конструкция вакуумного геркона МКА-40142. На фиг.2 представлена конструкция контакт-детали геркона МКА-40142, на фиг.3 представлена конструкция геркона МКА- 52141. На фиг.4 проиллюстрировано влияние толщины покрытия на величину контактного нажатия геркона МКА-52141.
Представленный на фиг.1 вакуумный геркон МКА-40142 имеет в центре стеклянного баллона 1 перекрытие с зазором двух идентичных по конструкции контакт-деталей 2, конфигурация которой представлена в двух проекциях на фиг.2
Конструктивно вакуумный геркон МКА-52141 отличается от геркона МКА-40142 формой контакт - детали 2, представленной на фиг.3 и типом контактного покрытия. Контакт - деталь 2 представленная на фиг.2 имеет двухслойное покрытие из кобальт -вольфрама (80-82) толщиной (5-6) мкм с верхним слоем толщиной (0,1-0.2) мкм из никель-бора (99,5-99,95). Длина контактного покрытия составляет (13,5 ± 1,0) мм и практически закрывают всю область плющения. Контакт-деталь 2' представленная на фиг.3, имеет контактное покрытие из вольфрамового порошка ВЧДК-А ТУ 48-19-70-84 толщиной (20-30) мкм длиной (5-7)мм на конце плющения.
Очевидное преимущество замены в герконе МКА-52141 контактного покрытия из вольфрамового порошка на молибден толщиной (6-9) мкм осажденный на длине (2-6) мм способом плазменно-дугового напыления, представлено на фиг.4.
Кривая 3 на фиг.4 представляет зависимость силы электромагнитного притяжения Рэм. (Н), а прямая 4-соответственно зависимость силы упругости Fэм. (Н) контакт-деталей 2 от величины зазора "б" в области перекрытия.
У геркона МКА-52141 для вольфрамового покрытия с суммарной толщиной 50 мкм контактное нажатие равняется разности ординат между точками А и Б, а после замены вольфрамового покрытия на напыляемый молибден с суммарной толщиной 18 мкм, контактное нажатие равняется разности ординат между точками С и Д. Замена покрытия кобальт-вольфрам, никель - бор на напыляемый молибден в герконе МКА-40142 позволила стабилизировать и снизить начальное значение контактного сопротивления с 0,1 Ом до 0,06 Ом и увеличить на 8% выход герконов по основным электрическим параметрам: электрической прочности изоляции, магнитодвижущей силы срабатывания и отпускания.
Кроме того, за счет снижения толщины контактного покрытия из напыляемого молибдена в герконе МКА-52141 коэффициент возврата, равный отношению магнитодвижущей силы отпускания к магнитодвижущей силе срабатывания, вследствие роста величины контактного нажатия изменился до 0,4-0,7 вместо 0,4-0,9, характерного для покрытия из вольфрамового порошка. Меньшая шероховатость покрытия из напыляемого молибдена позволила увеличить порог по напряжению, вызываемому начало микропробоев в зазоре контакт-деталей геркона МКА-40142 и, в особенности у геркона МКА-52141.
В таблицах 1 и 2 приведены сравнительные данные по технологическому выходу герконов МКА-40142 и МКА-52141 с известным и предлагаемым контактным покрытием из напыляемого молибдена и влияние его на процентное соотношение по величине сопротивления геркона (R г.).
Образцы герконов МКА-40142 и МКА-52141 с контактным покрытием из молибдена, напыляемым плазменно-дуговым способом подтвердили надежность коммутации в высоковольтных режимах в пределах существующих в настоящее время технических условий СЯ 4. 830.033 для геркона МКА-40142 и ОДО. 360.008 для геркона МКА-52141.[2, 3].
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:
1. Справочник по герконам, ОАО «Рязанский завод металлокерамических приборов», г.Рязань, 2002 г.
2. Технические условия ОДО. 360.008, утвержд.07.07.1981 г
3. Технические условия СЯ 4..830.033, утвержд.2б.05.2005 г
4. Патент России №2215342, Н 01 Н 1/02,1/66.
5. АС. СССР №1558240 A1, Н 01 Н 11/04.