КОНТАКТНОЕ УСТРОЙСТВО ВАКУУМНОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ С ДУГОСТОЙКИМИ НАКЛАДКАМИ ИЗ АНИЗОТРОПНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Полезная модель относится к устройствам электротехники, а именно к контактам вакуумных выключателей и применяется в вакуумных дугогасительных камерах высокого и среднего напряжений.
Прототипом является контактное устройство вакуумной дугогасительной камеры (патент на изобретение № 2449405 от 15.11.2010 МПК H01H 33/664). Контактное устройство вакуумной дугогасительной камеры 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.
Основным недостатком прототипа является неравномерное распределение дуги между дугостойкими контактными накладками, что уменьшает номинальный ток выключателя и срок службы контактной системы.
Задачей полезной модели является разработка контактного устройства вакуумного выключателя с дугостойкими накладками из анизотропных материалов, в которых устранены недостатки прототипа.
Техническим результатом является повышение номинального тока вакуумной дугогасительной камеры и увеличение срока службы контактной системы в режиме длительной эксплуатации.
Технический результат достигается тем, что контактное устройство вакуумного выключателя с дугостойкими накладками из анизотропных материалов, содержащее 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 с высотой от 1 до 10 мм, а основание и накладку охватывает обойма, скрепляющая диск с выступом и дугостойкую контактную накладку, обеспечивая жесткость коммутирующего контакта, согласно настоящей полезной модели, дугостойкие накладки выполнены из жаропрочных упрочненных монокристаллических сплавов на основе Mo, W, Nb, а отношение длины сегмента к дисковому основанию находится в пределах 0,3–0,45.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлено контактное устройство вакуумного выключателя с дугостойкими накладками из анизотропных материалов, на фиг. 2 изображен вид дискового основания с выступом.
На фигурах 1–3 цифрами обозначены:
1 – подвижный коммутирующий контакт;
2 – неподвижный коммутирующий контакт;
3, 4 – дугостойкая контактная накладка из жаропрочных упрочненных монокристаллических сплавов на основе Mo, W, Nb;
5, 6 – дисковое основание контакта;
7, 8 – выступ дискового основания;
9, 10 – обойма;
11 – плазма в межконтактном пространстве;
12 – стержень, выступающий в роли геометрического дефекта на одной из накладок.
Контактное устройство вакуумного выключателя с дугостойкими накладками из анизотропных материалов содержит противоположно расположенные подвижный 1 и неподвижный 2 коммутирующие контакты, каждый из которых состоит из дугостойкой контактной накладки 3, 4, дискового основания 5, 6 с выступом 7, 8 и обоймы 9, 10 соответственно (фиг. 1). Обоймы 9, 10 жестко охватывают дисковые основания 5, 6 с выступами 7, 8 и дугостойкие контактные накладки 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 (фиг. 2). Высота Н выступов 7, 8 может находиться в размере от 0,1 мм до 10 мм.
Отличием предлагаемого устройства является то, что дугостойкие контактные накладки 3 и 4 выполнены из жаропрочных упрочненных монокристаллических сплавов на основе Mo, W, Nb, а отношение длины сегмента L к диаметру D дискового основания 5 и 6 находится в пределах 0,3-0,45.
Контактное устройство вакуумного выключателя с дугостойкими накладками из анизотропных материалов работает следующим образом.
При включении, когда соприкасается дугостойкая контактная накладка 4 из жаропрочных упрочненных монокристаллических сплавов на основе Mo, W, Nb   с дугостойкой контактной накладкой 3 из жаропрочных упрочненных монокристаллических сплавов на основе Mo, W, Nb, 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, между дугостойкими контактными накладками из жаропрочных упрочненных монокристаллических сплавов на основе Mo, W, Nb 3 и 4 возникает дуга.
Ток дуги приобретает наклонную траекторию по отношению к плоскости соприкосновения контактных накладок 3 и 4, при этом горизонтальная составляющая тока дуги с наклонной траекторией создает осевое магнитное поле, способствующее равномерному распределению дуги. Также равномерному распределению дуги способствует монокристаллическая структура дугостойких контактных накладок 3 и 4, что экспериментально показано на фиг. 3. Плазма в межконтактном пространстве 11, несмотря на резко неоднородное электрическое поле, созданное за счет использования стержня 12, выступающего в роли геометрического дефекта на одной из накладок и дугостойкой контактной накладкой 3 из жаропрочных упрочненных монокристаллических сплавов на основе Mo, W, Nb.
Величина номинального тока зависит от площади поверхности, через которую проходит ток. Так увеличение отношения длины сегмента L к диаметру D дисковых оснований 5 и 6 до 0,3–0,45 позволяет повысить величину номинального тока, а также увеличить механическую прочность контактов к ударным нагрузкам.
Таким образом, достоинствами предлагаемого контактного устройства вакуумного выключателя с дугостойкими накладками из анизотропных материалов являются равномерное распределение дуги между дугостойкими контактными накладками за счет жаропрочных упрочненных монокристаллических сплавов на основе Mo, W, Nb, что позволяет повысить номинальный ток выключателя и увеличение механической прочности контактов к ударным нагрузкам увеличением отношения длины сегмента L к диаметру D дискового основания, что повышает срок службы контактной системы.