Файл: Курсовая работа содержит рисунок. Список использованных источников.docx

При больших значениях тока дуга концентрируется в небольшой области. Это вызывает быстрое испарение контактной поверхности. Прерывание дуги возможно, если дуга остается в рассеянном состоянии. Если ее быстро убрать с контактной поверхности, дуга загорится повторно.

На гашение дуги в вакуумных выключателях большое влияние оказывают материал и форма контактов, а также метод учета паров металла. Путь дуги продолжает двигаться, так что температура в любой точке не будет высокой.

Обрыв тока в вакуумном выключателе в основном происходит в масляных выключателях, а также в воздухе из-за нестабильности столба дуги. В вакуумных выключателях прерывание тока в основном зависит от давления пара, а также от свойств электронной эмиссии в контактном материале. Таким образом, на уровень измельчения также влияет теплопроводность, чем меньше теплопроводность, тем ниже уровень измельчения.

Можно уменьшить текущий уровень, при котором происходит прерывание, выбрав материал контакта, обеспечивающий достаточное количество паров металла, чтобы позволить току приблизиться к чрезвычайно низкому значению, однако это часто не делается, поскольку это плохо влияет на диэлектрическую способность.

Изолирующая среда вакуумного выключателя имеет высокую степень гашения дуги по сравнению с другими типами выключателей. Давление в вакуумном прерывателе составляет около 10-4 торрент, что включает в себя очень мало молекул внутри прерывателя. Этот автоматический выключатель обладает в основном двумя исключительными свойствами, такими как следующие.

По сравнению с другими изоляционными материалами, используемыми в автоматических выключателях, этот автоматический выключатель является превосходной диэлектрической средой. Это лучше по сравнению с другими средами, кроме SF6 и воздуха, потому что они используются при высоком давлении.

Как только дуга открывается отдельно за счет перемещения контактов в вакууме, происходит обрыв на нулевом основном токе. При прерывании этой дуги их диэлектрическая прочность увеличится в тысячу раз по сравнению с другими типами выключателей.

Эти свойства сделают автоматические выключатели более эффективными, меньшими по весу и стоимости. Срок службы этих автоматических выключателей выше, чем у других автоматических выключателей, и они не требуют обслуживания.

Частями вакуумного выключателя являются вакуумный прерыватель, клеммы, гибкие соединения, опорные изоляторы, рабочий стержень, стяжка, общая рабочая смена, рабочая кукуруза, стопорный кулачок, включающая пружина, ломающая пружина, нагрузочная пружина и основное звено.

---

ГЛАВА 2. материалы для изготовления сильфона дугогасительной камеры вакуумного выключателя номинальным напряжением 10 кВ

2.1Использование сильфона в дугогасительной камеры вакуумного выключателя

При включении вакуумной дугогасительной камеры сильфоны быстро переходят из статического положения устройства, когда контакты замкнуты, в другое статическое положение устройства, когда контакты разомкнуты. Так как сильфоны обладают инерцией, то при внезапном воздействии первыми деформируются крайние гофры, тогда как остальные гофры воспринимают воздействие позже в результате распространения вдоль сильфона волны деформации, скорость продвижения которой зависит от массы и упругости гофров. В результате деформации лишь крайних гофров в жидкости создается местное сжатие в области гофра и местное разряжение в области гофра. Сильфон вакуумного прерывателя в первую очередь отвечает за то, чтобы подвижный электрод перемещался в определенном диапазоне и чтобы функция высокого вакуума вакуумного прерывателя сохранялась в течение длительного периода времени, а также за сохранение механического срока службы вакуумного прерывателя. Сильфон вакуумного прерывателя представляет собой тонкостенную деталь из нержавеющей стали толщиной 0,10,2 мм.  Сильфон дугогасительной камеры расширяется и сжимается во время размыкания и замыкания вакуумного выключателя, и поперечное сечение сильфона подвергается различному натяжению. В результате срок службы сильфона следует рассчитывать на основе количества повторяющихся расширений и сжатий, а также рабочего давления. Температура нагрева рабочих условий влияет на срок службы сильфона. Остаточное тепло проводящего стержня передается сильфону, когда вакуумный прерыватель прерывает огромный ток короткого замыкания, повышая температуру сильфона. Когда температура поднимается до определенной точки, сильфоны устают, и срок их службы сокращается.
1) Дуга гасится в герметичном контейнере, что предотвращает утечку дуги и горячего газа. Камера гашения дуги проста в установке и устранении неполадок как автономный компонент.

2) Контактный зазор крошечный, обычно около 10 мм, усилие закрытия низкое, механизм простой, а срок службы большой.

3) Время гашения дуги короткое, напряжение дуги низкое, энергия дуги низкая, потери контактов низкие, а время отключения много.

---

4) Подвижный направляющий стержень имеет низкий момент инерции, что делает его пригодным для многократного использования.

5) Рабочий механизм небольшой, как и общий объем и вес.

6) Когда переключатель включен, мощность управления низкая, а шум действия низкий.

7) Нет риска возгорания или взрыва, поскольку дугогасящая или изолирующая среда не содержит масла.

8) Контактная головка представляет собой полностью герметичную конструкцию, на которую не воздействуют влага, пыль, токсичные газы или другие внешние воздействия, и она имеет надежную работу и стабильные характеристики включения-выключения.

9) Среда между трещинами быстро восстанавливается после размыкания вакуумного выключателя, и среда не нуждается в замене.

10) Контактный элемент трубки вакуумного переключателя не требует технического обслуживания или осмотра в течение всего срока службы, который обычно составляет около 20 лет. Объем работ по техническому обслуживанию невелик, а затраты на техническое обслуживание минимальны.

11) Он идеально подходит для применения в распределительной сети благодаря многочисленным функциям повторного включения.

2.2Материалы для изготовления сильфона дугогасительной камеры вакуумного выключателя номинальным напряжением 10 кВ.

Контактные материалы (КМ) для ВДК должны удовлетворять комплексу требований. Наряду с обычными требованиями к КМ коммутационных аппаратов любых типов, такими как высокие электро- и теплопроводность, высокая электроэрозионная стойкость, механическая прочность, возникает ряд специфических требований, обусловленных работой контактов в вакууме. К числу таких требований относятся высокая отключающая способность, малая сила сварки при протекании через замкнутые контакты и при включении тока, высокая электрическая прочность межконтактных промежутков, малый ток среза, низкое газосодержание, высокая сорбционная способность паров КМ по отношению к остаточным газам, выделяющимся из контактов и других поверхностей ВДК при горении дуги.

Ни один из чистых металлов комплексу этих требований не удовлетворяет. Потребовалась разработка специальных КМ, заключавшаяся в выборе компонентов и оптимизации их состава, разработке технологии изготовления, в исследовании свойств КМ. Для исследования свойств использовались традиционные методы и были разработаны новые, связанные с работой КМ и ВДК. Всесторонние испытания КМ позволяли производить их отбор и сравнение.

---

Разработка КМ велась в двух направлениях: путем получения многокомпонентных сплавов и создания металлокерамических композиций, изготавливаемых методами порошковой металлургии. От применения тугоплавких металлов вольфрама и молибдена в качестве основных компонентов КМ для ВДК с большими отключаемыми токами пришлось отказаться. За время горения дуги отключения такие контакты нагреваются до температур, достаточных для заметной термоэлектронной эмиссии, что ограничивает отключающую способность ВДК. Поэтому в качестве металлов, составляющих основу КМ, были выбраны медь, железо, хром, имеющие температуру кипения не выше 3000 К. В качестве компонентов, снижающих силу сварки и ток среза, использовались висмут и сурьма. Причем предпочтение было отдано висмуту, так как он менее токсичен и практически не растворяется в меди, вследствие чего при малых добавках к меди ее электропроводность снижается очень мало. Вводились и другие добавки, улучшающие те или иные характеристики КМ [3].

Следует указать, что универсальный КМ, удовлетворяющий одновременно всем требованиям, не создан ни в СССР, ни за рубежом. Чаще всего введение какого-либо компонента одни параметры улучшает, другие ухудшает. Например, введение висмута уменьшает ток среза и силу сварки, но одновременно снижает электрическую прочность, а в больших количествах и отключающую способность. Другой пример: введение в КМ больших количеств железа или хрома на порядок увеличивает электроэрозионную стойкость [3], повышает отключаемый ток и электрическую прочность, но одновременно увеличивает удельное электрическое сопротивление и, следовательно, нагрев ВДК при протекании номинальных токов.
В результате был разработан и внедрен в серийное производство ряд КМ, применяющихся для разных ВДК. Основные параметры разработанных КМ: удельное электрическое сопротивление, твердость по Бринеллю, сила разрыва сварки, ток среза. Первые два параметра измерялись традиционными методами, для измерения трех других были разработаны специальные методы.

Сила разрыва сварки определялась как сила, необходимая для размыкания контактов ВДК после протекания импульса асимметричного переменного тока промышленной частоты длительностью 3-5 полупериодов и наибольшей амплитудой 50-60 кА. При этом сила контактного нажатия была несколько ниже минимально необходимой для предотвращения отброса контактов электродинамическими силами.

---

Для разных КМ эта сила составляла 1200-1900 Н. В этих условиях в большинстве случаев в области амплитудного значения тока наблюдался отброс контактов длительностью 1-3 мс, после чего контакты вновь замыкались под действием контактного нажатия.

Ток среза определялся по осциллограммам тока как среднее арифметическое значение в 100 отключениях переменного тока 15 А при произвольной фазе размыкания контактов. При этом токе можно было с достаточной точностью измерить ток среза у КМ, имеющих разные токи среза.
Предельный ток отключения определялся при возвращающемся напряжении 10 кВ путем испытания ВДК с цилиндрическими контактами диаметром 28 мм при ходе подвижного контакта 4-5 мм.

 Композиции хром-медь-вольфрам и хром-медь-вольфрам-висмут имеют большую электропроводность и обеспечивают меньшее переходное сопротивление, чем композиции на основе железа. Поэтому хромосодержащие композиции нашли применение в ВДК с номинальными токами 400-2500 А. Композиция хром-медь-вольфрам-висмут содержит меди больше, чем композиция хром- медь-вольфрам, поэтому она имеет большую электропроводность и обеспечивает меньшее переходное сопротивление. Увеличение содержания меди приводит к росту силы сварки. Введение в композицию висмута компенсирует этот отрицательный эффект. Уменьшение переходного сопротивления позволило применить композицию хром-медь-вольфрам-висмут в ВДК с номинальным током 3150 А.

ВДК снабжены направляющими, закрепленными снаружи на фланце корпуса со стороны подвижного ввода. Направляющая ограничивает боковое смещение подвижного ввода и задает его поступательное движение под действием привода выключателя вдоль оси ВДК.

Все детали перед сборкой подвергаются специальной очистке. Детали соединяются пайкой твердыми припоями или сваркой в контролируемых защитных средах. На всех операциях сборки с помощью гелиевого масс-спектроскопического течеискателя проверяется герметичность узлов. ВДК снабжены газопоглотителем. Собранная камера подвергается обезгаживанию при высокой температуре и специальной электротехнической обработке.

Все ВДК после изготовления проверяются одноминутным испытательным напряжением промышленной частоты. В них измеряется также давление остаточных газов. Мерой давления является ионный ток в цепи ВДК, помещенной в постоянное продольное магнитное поле, к разомкнутым контактам которой приложено постоянное высокое напряжение. Кроме того, измеряется электрическое сопротивление ВДК на постоянном токе при дополнительном контактном нажатии, значение которого задается в технических условиях на ВДК для обеспечения их стойкости при протекании сквозных токов. Проверяются основные габаритные размеры ВДК. ВДК подвергаются также периодически, не реже одного раза в год, испытанию на коммутационный ресурс при номинальном токе, проверке напряжением грозового импульса, механическим и климатическим испытаниям. Испытания на коммутационную способность, устойчивость к сквозным токам и испытания на нагрев номинальным током проводятся многократно: в процессе разработки, при освоении серийного производства, при разработке и постановке на серийное производство коммутационных аппаратов, в которых применяются ВДК, а также в процессе серийного производства ВДК раз в несколько лет.

---