УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДУГОСТОЙКОСТИ КОНТАКТОВ И КОНТАКТНЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 1997 года по МПК H01H49/00 H01H9/30 H01H9/50 

Изобретение относится к измерительным устройствам, предназначенным для определения степени обгорания контактных поверхностей электрических контактов и контактных материалов, используемых в дугогасительных и контактных материалов, используемых в дугогасительных и контактных системах электрических аппаратов на напряжение 0,4 750 кВ и выше. Применяемые в электрических коммутационных аппаратах контактные материалы должны кроме других характеристик быть и дугостойкими, т.е. должны иметь высокую стойкость к воздействию электрической дуги.

Как известно, при коммутации токов короткого замыкания /либо при предварительном пробое изоляционного промежутка в процессе включения/ возникновение электрической дуги воздействует на электрические контакты облицованные, как правило, для повышения дугостойкости и долговечности металлокерамическими дугостойкими материалами.

Известно также, что материалы, используемые в коммутируемых размыкаемых контактах, испытываются и исследуются на дугостойкость непосредственно в конкретном аппарате, в котором намечается их применение /Л.1/. Степень обгорания определяется, как правило, визуально по внешнему виду контактной поверхности, наблюдаемой до и после размыкания контактной системой реального аппарата соответствующей мощности. Таким образом, в настоящее время контакты и контактные материалы исследуются в реальных условиях работы конкретного аппарата. Эти исследования весьма сложны, дороги, трудоемки и длительные по времени. И тем не менее, необходимо знать характеристики ряда материалов, например, их дугостойкость. Это достигается путем испытания по одной и той же методике и в равноценных условиях различных композиций и материалов контактных и правильной оценки из них, например, более дугостойких.

Известно устройство для определения дугостойкости контактного материала /Л. 2/. Это устройство состоит из двух стоек, жестко укрепленных на изоляционном основании. На одной стойке укрепляется жестко образец /контакт, контактный материал/, на другой стойке укрепляется с возможностью возвратно-поступательного движения подпружиненный образец вторая пластина /контакт, контактный материал/. Периодические перемещение подвижного подпружиненного контактодержателя осуществляется при помощи кулачка соответствующей конфигурации, связанного посредством редуктора с приводом-двигателем. Исследуемые образцы контактного материала /или контактов/ крепятся на контактодержателях, на которые подается низкое напряжение и при посредстве кулачка происходит сближение их. На определенном расстоянии между образцами, укрепленными на стойках, возникает пробой воздушного промежутка и зажигается электрическая дуга, воздействующая на оба образца /контактную пару/. Определение дугостойкости исследуемого материала /контакта/ происходит путем визуального осмотра образцов.

Недостатком данного устройства является то, что исследование происходит с использованием низкого напряжения и созданием весьма небольшого контактного движения, вследствие чего результаты этих исследований или испытаний получаются, как правило, весьма далекими от реальных результатом работы испытуемых материалов или контактов. Применение низкого напряжения при использовании данного устройства связано с тем, что изолирование испытуемых образцов от стоек, редуктора и привода-двигателя при использовании высокого напряжения представляет определенные трудности.

Целью изобретения является устранение недостатка прототипа, создание устройства для испытания и исследования контактов и контактных материалов для коммутационных аппаратов в условиях, близких к натурным. В прототипе процесс замыкания и размыкания контактной пары при низком напряжении может длиться сотнями тысяч раз. В тоже время, например, высоковольтный выключатель способен коммутировать полный ток короткого замыкания, как правило, не более одного полтора десятка раз. Ресурс же любого коммутационного аппарата, как известно, характеризуется ресурсом контактов в основном. Если в прототипе контакты за счет применения эксцентрика-кулачка могут сотни тысяч и более раз замыкаться и размыкаться, т.е. коммутировать ток нагрузки без существенных изменений своих контактных поверхностей, то в предлагаемом устройстве после каждого приложения тока нагрузки необходимо осмотреть и излучить контактные поверхности /а при необходимости, и структуры/, исследуемых материалов, т. к. контактная поверхность претерпевает значительные изменения под действием электрической дуги высокого /номинального/ напряжения.

Предлагаемое устройство отличается от прототипа использованием отдельной токоведущей системы. Такое выполнение устройства значительно упрощает и удешевляет процесс испытаний и исследований, т.к. отпадает надобность проводить испытания непосредственно в реальном аппарате. Данное предлагаемое устройство позволяет помещать его в любую среду, например, в масляную, элегазовую или иную среду. Кроме того, для вновь созданных материалов необходима оценка их стойкости к обгару электрической дуги, т.е. к эрозии.

Предлагаемая конструкция устройства предназначена для определения пригодности контактов из соответствующей композиции материала, контактов, облицованных металлокерамикой, либо вновь разработанного или применяемого материала для контактной системы конкретного, например, коммутационного аппарата.

Сущность изобретения поясняется фиг.1-3. Предлагаемая конструкция устройства представлена в рабочем состоянии.

В медных массивных контактодержателях 1, имеющих горизонтальную 2 и вертикальную части закрепляются испытуемые контакты, исследуемые материалы или же облицованные испытуемым материалом контакты. Ток нагрузки необходимой величины и длительности при номинальном напряжении к устройству подводится от источника 5. Необходимый размер δ между испытуемыми образцами, имитирующими процесс размыкания, либо замыкания контактов при отключении или же процесс замыкания их при включении, регулируется при помощи овальных отверстий 6, расположенных в медных массивах контактодержателя 1. Медные контактодержатели крепятся к изоляционной пластине 7, обеспечивающей необходимую электрическую прочность. Для предохранения персонала исследователей от брызг расплавленного металла исследуемых материалов и воздействия электрической дуги, возникающей между испытуемыми контактами, вся токонесущая система устройства закрывается защитным экраном 8. Для испытания более, чем одной контактной пары устройство может быть снабжено по крайней мере одним контактодержателем, выполненным с овальным отверстием в горизонтальной части и двумя вертикальными частями.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Испытываться и исследоваться в предлагаемом устройстве могут одновременно одна, две, три и т.д. пар в зависимости от необходимости и мощности источника/ контактов или образцов контактного материала из исследуемой композиции или же контактов, облицованных исследуемой композицией. К выводам медных массивных контактодержателей 1 от источника питания 5 подается необходимой величины и длительности ток нагрузки при необходимом напряжении. Воздушный промежуток между контактами d, либо контактами, облицованными исследуемым материалом, пробивается и между ними возникает электрическая дуга, которая опорными пятнами воздействует на исследуемый материал и в зависимости от стойкости к воздействию электрической дуги исследуемого контактного материала производит его разрушение. По величине разрушения испытуемого материала делается оценка для данного испытуемого контактного материала. При исследовании одновременно одной, двух, трех и т.д. контактных пар можно за один цикл сразу же испытать одну, две, три т.д. пары, например, из различных композиций материалов в одних и тех же условиях, одними и теми же параметрами электрический сетки или источника, и сразу же оценить дугостойкость одного материала перед другим. Кроме того, одна из исследуемых пар может быть эталоном, относительно которого можно сделать оценку дугостойкости других исследуемых композиций, либо контактов не только визуально, но и при необходимости, используя и соответствующие, например, оптические, рентгеновские и др. приборы.

Применение предлагаемого устройства для целей исследования дугостойкости контактов и контактных материалов несомненно, сокращает значительно стоимость и длительность процесса испытаний и позволит реально оценить каждый испытуемый материал, т. к. материал, например, как испытуемый, так и эталонный испытываются в одних и тех же условиях и одними и теми же параметрами.

Использование: в электротехнике, в устройствах для определения дугостойкости контактов. Сущность изобретения заключается в том, что устройство содержит контактодержатели 1 с горизонтальной 2 и вертикальной 3 частями. Горизонтальная часть выполнена с овальными отверстиями 5. Вертикальные предназначены для крепления к ним контактов 4 или контактных материалов. Испытуемый ток нагрузки необходимой величины и длительности подводится к устройству от источника 5. Необходимый зазор б между контактами, обеспечивается за счет овальных отверстий. Для обеспечения исследования одновременно большего количества пар контактов устройство может быть снабжено дополнительным по крайней мере одним контактодержателем с горизонтальной и двумя вертикальными частями. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для определения дугостойкости контактов и контактных материалов, содержащее изоляционное основание, массивные контактодержатели с горизонтальными и вертикальными частями, испытуемые образцы в виде контактов или контактных материалов, предназначенных для установки на вертикальных частях контактодержателей, устанавливаемые между собой с регулируемым зазором, отличающееся тем, что оно снабжено по крайней мере одним защитным экраном, горизонтальные части контактодержателей выполнены с продольными отверстиями, а защитный экран установлен так, что закрывает испытуемые образцы и частично контактодержатели. 2. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что оно снабжено по крайней мере одним дополнительным массивным контактодержателем, выполненным с овальным отверстием в горизонтальной части и двумя вертикальными частями для крепления испытуемых образцов в виде контактов или контактных материалов.