Контактна система комутаційного апарата

Винахід стосується галузі електроенергетики і призначений для використання як один з головних елементів комутаційних апаратів підстанцій електричної мережі, таких як вимикачі, роз'єднувачі та інше. Відомі комутаційні апарати, які описані у технічній літературі містять такі головні вузли: контактну систему, систему дугогашення, електроізоляційні конструкції та привід. Контактна система повинна забезпечувати протікання через апарат як номінальних робочих струмів, так і наскрізних струмів короткого замикання без перегріву і підгорянь (внаслідок місцевих нагрівів та електродинамічної дії при замкненому стані контактів), а також вільне вмикання - вимикання, в тому числі у режимі вмикання на коротке замикання. При цьому повинна бути забезпечена стійкість до термічного впливу (відсутність перегріву окремих частин) і до динамічного впливу (розходження і вібрації контактів під дією сил, які супроводжують стр ум короткого замикання). У відомих контактних системах (А. с. СРСР №1552249, МКІ5 H01H33/02, "Контактный разъём", а також А. с. №1617481 AI (SU), МКІ5 Н01Н31/00, "Контактная система многоамперных электрических аппаратов") з цією метою застосовуються пружинні елементи, які створюють потрібний контактний натиск. Для запобігання явища вібрації контактів в даних конструкціях або підвищують тиск пружин на контакти (але при цьому збільшуються геометричні розміри контактних систем та приводів через підвищення зусиль, необхідних для подолання механічного опору руху контактів), або збільшуються кількість і розміри струмоведучих ламелей, що теж приводить до збільшення ваги. Найбільше близьким за технічною суттю до заявленого технічного рішення є пристрій (Деклараційний патент на винахід №56336 МПК7 (UA) Н01Н31/00, опубліковано 15.05.2003. Бюл. №5, "Контактна система комутаційного апарату"), який містить контактну пару, що розмикається, з хоча б одним контактом, виконаним у вигляді двох чи більше ламелей, основний пружний елемент для створення тиску на ламелі додатковий пружний елемент із термомеханічною пам'яттю форми, виконаний у вигляді ламелей, встановлених паралельно основним ламелям і котушку з феромагнітним осердям, яка охоплює основні ламелі. При протіканні наскрізного струму короткого замикання більша частина струму проходить через основні ламелі контакту, а решта через додаткові ламелі. Зростання струму при короткому замиканні створює електродинамічні зусилля, які послаблюють контактний тиск або розмикають короткочасно контактну систему. Під час комутації (вмикання чи вимикання) комутаційного апарату відбувається процес входу або виходу р ухомого контакту в систему нерухомих контактів (основні ламелі контактної системи). З'єднання контактів забезпечується стальною пружиною, яка стягує основні ламелі контактної системи у радіальному напрямку. Процес вмикання комутаційного апарату характеризується повільним зменшенням перехідного опору між рухомим та нерухомими контактами з часом (від моменту дотику рухомого контакту до нерухомих до моменту зупинки рухомого контакту у його кінцевому положенні), що викликає значне нагрівання контактної системи. Ще одним недоліком контактної системи комутаційного апарату є те, що сталь з часом втрачає свої пружні властивості і основний пружинний елемент, з метою забезпечення необхідного контактного натиску, замінюють. В основу заявленого технічного рішення покладено задачу створення такої контактної системи комутаційного апарату, яка забезпечує достатній контактний тиск в усіх можливих режимах та забезпечення швидкого зниження перехідного опору між контактами в процесі комутації. Поставлена винаходом задача вирішується тим, що контактна система комутаційного апарату містить контактну пару з двох чи більше основних ламелей, головний пружинний елемент та додатковий пружинний елемент, виконаний у вигляді ламелей із сплаву з ефектом "пам'яті форми", встановлених та приєднаних паралельно основним ламелям, котушку з феромагнітним осердям, яка охоплює основні ламелі, згідно винаходу головний пружинний елемент виконаний зі сплаву з ефектом надпружності. Технічна суть винаходу пояснюється кресленням: Фіг.1. Загальний вигляд пристрою; Фіг.2. Деформаційна характеристика головного пружинного елементу, виконаного зі сплаву з ефектом надпружності. Пристрій за фіг.1 містить рухомий контакт 1 і нерухомий контакт, який складається з основи 2, основних ламелей 3 та основного пружинного елементу, виконаний зі сплаву з ефектом надпружності 4, додаткові ламелі 5 із сплаву з ефектом пам'яті форми, які встановлено та приєднано паралельно основним ламелям 3. Окрім того пристрій має котушку з феромагнітним осердям 6, яка охоплює основні ламелі. Основний пружинний елемент, виконаний зі сплаву з ефектом надпружності 4 має значно вищу циклічну стійкість до механічної втоми і, відповідно, експлуатаційний ресурс у порівнянні з елементами зі сталі. За даними експериментальних досліджень це перевищення складає у 104 разів. Пружинний елемент 4 із сплаву з ефектом надпружності забезпечує стабілізацію тиску на протязі замикання та розмикання контактної системи (від моменту дотику контактуючих елементів до зупинки їх відносного переміщення, а також у зворотному напрямі). На фіг.2 наведена деформаційна характеристика головного пружинного елементу, виконаного зі сплаву з ефектом надпружності. Примусове деформування головного пружинного елементу, виконаного зі сплаву з ефектом надпружності відбувається відповідно до деформаційної характеристики, яка представлена на фіг.2. На ділянці відносної деформації 0...e п функціональна залежність зусилля і відносної деформації визначається законом Гука (позиція 1, фіг.2). У межах ділянки e п ...e нп ( e п , e нп - відповідно, граничні відносні пружна та надпружна деформації) виникає ефект надпружності і деформування головного пружинного елементу відбувається при незначному зростанні зусилля (3...5%, позиція 2, фіг.2). При зворотному напрямку деформації зміна залежності F(e ) буде відбуватися за кривою 3 (стрілками вказані напрямки деформації). Для контактної системи, що розглядається передбачається, що максимальне зусилля елемента 4 повинно відповідати номінальному значенню для конкретної контактної системи ( Fмакс = Fном ). Деформування елементу 4 при замиканні та розмиканні контактів буде здійснюватись у межах деформаційної ділянки e п ...e нп . Застосування основного пружинного елементу, ви готовленого зі сплаву з ефектом надпружності 4 дає змогу зменшити затрати праці при обслуговуванні комутаційного апарату, зменшити час зміни перехідного опору між контактами контактної системи, що, в свою чергу, зменшує зношення контактних систем, збільшити ресурс напрацювання комутаційного апарату.