Різнорідна контактна пара

Різнорідна контактна пара, що містить рухомий і нерухомий контакти, виготовлені із композиційних металевих матеріалів, яка відрізняє ться тим, що один контакт різнорідної контактної пари виготовлений у вигляді диска із псевдосплаву на основі вольфраму та міді, в якому з боку робочої поверхні виконано три однакові циліндричні отвори, осі яких паралельні 3 20462 отвори, осі яких паралельні осі диску і утворюють правильний трикутник, точка перетину правильного трикутника розташована на осі диску, у кожному отворі і співвісно з ним закріплений пористий циліндричний каркас, що має вигляд організованої структури з дроту, виго товленого з тугоплавкою матеріалу, пористий каркас просочений легкоплавким сплавом на основі олова, індію. галію, площини робочих торців кожного циліндру і диску співпадають, другий контакт різнорідної контактної пари виготовлений у вигляді монолітного циліндру із псевдосплаву на основі вольфраму та міді, а згадані контакти призначені для їх встановлення у комутуючому пристрої з можливістю їх замикання по одній площині. У пористих циліндричних каркасах першого контакту пропонованої різнорідної контактної пари використаний капілярний ефект, який створює умови для утримування у кожному пористому каркасі рідини - легкоплавкого сплаву на основі олова, індію, галію. При цьому кількість пористих циліндричних каркасів і їх розташування ґрунтуються на дотриманні умови статичної рівноваги, а тому осі пористих циліндричних каркасів утворюють правильний трикутник, центр перетину висот якого розташований на осі диску. Другий контакт контактної пари виготовлений у вигляді монолітного циліндра із псевдосплаву на основі вольфраму та міді. Завдяки дотриманню умови статичної рівноваги, під час комутації струму (замикання-розмикання контактів) всі три пористі циліндричні каркаси першого контакту пропонованої різнорідної контактної пари своїми робочими плоскими торцями одночасно встановлюються на робочій площині другого контакту, забезпечуючи надійний контакт. Пропускання ж електричного струму, після встановлення з'єднання контактів різнорідної контактної пари, здійснюється через елементи першого контакту - диск і три пористі циліндричні каркаси, просочені легкоплавким сплавом, і через другий - монолітний - контакт різнорідної контактної пари. Таким чином, пропонована контактна пара забезпечує абсолютно рівномірне прилягання робочих поверхонь контактів контактної пари - по рідині, якою просочені пористі каркаси першого контакту. А тому, під час комутації струму - у моменти з'єднання-роз'єднання таких контактів, тривалість горіння плазми, яка утворюється при значеннях струму у 1000 і більше Ампер не відбувається пошкодження поверхні пористого каркасу першого контакту і робочої поверхні другого контакту. Окрім сказаного, використання саме пористого каркасу з дроту тугоплавкого металу дозволяє підвищити його лугостійкість і одночасно зменшити рівень термічних навантажень. що виникають під час короткочасної дії на нього плазми порівняно з монолітною конструкцією. Все це забезпечує суттєве збільшення значення номінального струму і ресурсу пропонованої контактної пари порівняно із прототипом. Контакти пропонованої контактної пари не зварюються навіть при розмиканні 4 контактів у моменти комутації струмів короткого замикання. У якості тугоплавкого матеріалу для виготовлення пористого каркасу використовують дріт з чистих металів або сплавів на основі вольфраму (W), або молібдену (Мо), ренію (Re), танталу (Та) чи ніобію (Nb). Пропонована різнорідна контактна пара показана на схематичних кресленнях. На фіг. 1 показано переріз (вид спереду) різнорідної контактної пари у стані замикання її контактів. На фіг. 2 показано вид зверху на нерухомий контакт різнорідної контактної пари. Різнорідна контактна пара містить рухомий 1 і нерухомий контакти. Рухомий контакт 1 виготовлений у вигляді монолітного циліндру із псевдосплаву на основі вольфраму та міді. Нерухомий контакт виготовлений у вигляді диску 2 із псевдосплаву на основі вольфраму та міді, в якому з боку робочої поверхні виконано три однакові циліндричні отвори, осі яких паралельні вертикальній осі диска 2 і утворюють правильний трикутник (значення кута при кожній вершині трикутника дорівнює 60°). Точка перетину висот згаданого правильного трикутника розташована на вертикальній осі диска 2, що перпендикулярна його площині. У кожному отворі і співвісно з ним закріплений пористий циліндричний каркас 3, що має вид тканини організованої структури з дроту, виготовленого з тугоплавкого матеріалу. Кожний пористий каркас 3 просочений легкоплавким сплавом на основі олова, індію, галію, площини робочих торців кожного циліндру 3 і диску 2 співпадають. Діаметри d каркасів 3 відповідають експериментальне винайденому співвідношенню d³0,1xD, де D - діаметр диску 2. Контактні поверхні згаданих контактів призначені для їх встановлення у комутуючому пристрої /не показаний/. При цьому площини робочих поверхонь обох контактів встановлені з можливістю утворення одної площини у момент їх замикання. Неробочі поверхні рухомого контакту 1 та елементів 2 і 3 нерухомого контакту з'єднані з відповідними виводами 4. Кожний пористий циліндричний каркас 3 нерухомого контакту контактної пари виготовляли так. З дроту діаметром 50 мкм з вольфраму (чистотою 99,9 %) виготовляли тканину у вигляді смуги організованої структури типу "еластик" шириною 50-90 мм. Згадану смугу промивали послідовно у гасі, ацетоні, у 5%-розчині лугу NaOH на водяній бані протягом 1 години, а потім промивали у дистильованій воді. Одержану смугу відпалювали у вакуумній камері при тиску 5х10-56х10-6 МПа при температурі 900°С протягом 60-70 хвилин і о холоджували разом з камерою до кімнатної температури. Відпалену смугу скручували у циліндричну заготовку діаметром 30 мм, встановлювали її у матрицю і пресували при тиску 850 МПа до одержання каркасу потрібних габаритів - діаметром 27 і висотою 6 мм. Одержаний каркас відновлювали у середовищі гідридного водню, який одержували у вакуумній печі з гідриду титану. Гідрид титану ТіНз 5 20462 розташовували безпосередньо біля каркасу у вакуумній печі. Процес відновлення виконували при тиску 60 кПа у дві стадії - на першій каркас нагрівали до температури 700°С і витримували протягом 60 хвилин, а на другій - до температури 850°С і витримували 60 хвилин. Відновлений каркас у вакуумній печі при температурі 850-950°С просочували легкоплавким сплавом In-Ga-Sn протягом 30 хвилин. Одержані пористі циліндричні каркаси З нерухомого контакту закріплювали у циліндричних отворах у диску 2 нерухомою контакту. Аналогічно виготовляли пористі каркаси 3 з дроту молібдену (Мо), ренію (Re), танталу (Та), ніобію (Nb) та сплавів на основі зазначених металів. Використання кожного із зазначених матеріалів ґрунтується, здебільшого, на економічних чинниках, оскільки якість контакту, зокрема значення перехідного опору контактів контактної пари при цьому, практично, не змінюється. Рухомий контакт 1 і диск 2 нерухомого контакту виготовляли із псевдосплаву на основі вольфраму та міді шляхом спікання дрібнодисперсних порошків згаданих металів за традиційною технологією порошкової металургії, що включає, зокрема. операції гомогенізуючого розмолу порошкової суміші, наступного замішування суміші порошків на клеї, висушування, пресування, а операцію спікання контактів виконували у дві стадії: нормалізоване спікання при температурах в межах 900-1000°С і остаточне спікання при оптимальній для даного псевдосплаву температурі у контрольованому метано-водневому газовому середовищі. Комп’ютерна в ерстка Д. Шев ерун 6 Одержані рухомий контакт 1 та нерухомий контакт, що включав елементи 2 і 3 встановлювали у контакторі /не показаний/ і підключали до відповідних виводів 4, утворюючи контактну пару. У момент замикання контактів площини їх робочих поверхонь - торці циліндрів утворювали одну площину. А саме, робочий торець рухомого контакту 1 і робочі поверхні нерухомого контакту 2 і 3 у момент торкання замикалися через рідину - легкоплавкий сплав на основі олова, індію, галію, пропускаючи електричний струм, а потім - після торкання через монолітні диски 1 і 2 . У момент розмикання контактів 1 і елементів нерухомого контакту 2 і 3, через які проходив електричний струм, навіть у випадку утворення плазми, пористий каркас 3 і поверхня монолітного контакту 1 не зазнавали будь-яких пошкоджень, оскільки розмикання контакту проходило по кордону "контакт 1 - рідина кожного пористого циліндричного каркасу 3 нерухомого контакту". При цьому тривалість існування плазми була недостатньою для пошкодження пористого каркасу 3 і поверхні монолітних дисків 1 і 2. Окрім сказаного, пропонована контактна пара мала підвищену комутаційну здатність на критичних режимах (струм короткого замикання), за рахунок обмеження кількості парової фази у зоні комутації контактів перерізом поверхні кожного отвору, в якому розміщений пористий каркас 3, а також збільшення номінального току та ресурсу контактів порівняно із прототипом за рахунок зменшення контактного та перехідного опорів контактної групи та відсутністю зварювання контактів контактної пари. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601