РАЗНОРОДНАЯ КОНТАКТНАЯ ПАРА Советский патент 1995 года по МПК H01H1/02 C22C5/06 C22C32/00 

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к спеченным композиционным материалам на серебряной основе, применяемым для разрывных электрических контактов низковольтных автоматических выключателей (АВ).

Цель изобретения повышение износостойкости контактной пары.

Контакты готовят следующим образом. 95 г порошка молибдена (крупность частиц 1-5 мкм) и 4,8 г порошка ниобия (крупность частиц 30-50 мкм) перемешивают в течение 24 ч, затем смесь прессуют в таблетки под давлением 5 тс/см².

Таблетки спекают в вакуумной печи (остаточное давление 10^-4 -10^-5 мм рт. ст. ) при 2000^oC в течение 2 ч, затем размалывают в вибромельнице в течение 30 мин до порошка с размерами частиц 100 мкм. Полученный таким образом порошок сплава запаивают с селеном в эвакуированные кварцевые ампулы. Ампулы подвергают термической обработке по следующему режиму: нагрев осуществляют до 900^oC за 1,5 ч и выдержку при этой температуре в течение 3 ч. После этого избыток селена (1,5 г) отгоняют в холодный конец ампулы. Ампулу вскрывают и из нее извлекают полученный продукт графитоподобный порошок состава Mo_0,95Nb_0,05Se₂. Аналогичным способом получают MoSe₂, NbSe₂ТaSe₂.

Полученные соединения перемешивают с серебром и графитом в пропорциях, указанных в таблице. Из смесей прессуют контакты размером 6х6х1,4 (удельное деление 4 тс/см²), которые затем спекают в вакууме при 850^oC в течение 1 ч, допрессовывают под давлением 8 тс/см² и отжигают в течение 0,5 ч при 450^oC в водороде.

Коммутационный износ контактов (г/цикл) при токе 32 А, 360 В, 50 Гц сos ϕ0,8 и переходное падение напряжения при 32 А постоянного тока исследуют на макетной установке, в которой контакты разводят электромагнитом на расстояние 7 мм со средней скоростью 0,3 м/с, а замыкают пружиной, обеспечивающей нажатие контактирования 500 г. Подвижный контакт укрепляют на маятнике, ось которого крепят в шариковых подшипниках, что обеспечивает пренебрежимо малое трение при движении контакта и высокую повторяемость траектории движения и результатов эксперимента.

Склонность к свариванию оценивают по прочности сварного мостика, образующегося после пропускания через замкнутые контакты одной полуволны с амплитудой 2605 А при 6 В.

Работоспособность контактов исследуют в аппарате АК 63. Коммутационный износ оценивают в процентах за 25 тысяч циклов включение отключение (ВO) тока 32 А, 50 Гц, 380 В, сos ϕ 0,8, а также за три цикла (ОВО ВО) тока 10 кА, 50 Гц, 380 В, Сos ϕ= 0,4 (ПКС).

Падение напряжения измеряют при пропускании постоянного тока 32 А. Результаты испытаний приведены в таблице.

Из таблицы видно, что при испытаниях на макетной установке неподвижные контакты, содержащие 1,5-2,5 мас. графита и 2-5 мас. селенида с небольшим удельным сопротивлением, имеют в 2-3 раза меньший износ при коммутировании номинального тока, чем неподвижный контакт в известной паре.

Такой же результат получен и при испытаниях на аппарате АК-63.

Однако здесь проявилось еще одно преимущество новой пары, у нее примерно в два раза ниже износ подвижного контакта в процессе испытаний на раздельную коммутационную способность ПКС при низком коммутационном износе.

Указанные преимущества дают возможность уменьшить массы обоих контактов, что приводит к значительной экономии серебра.

Потеря мощности на новых контактах несколько выше, чем у известной пары. Однако она во всех случаях удовлетворяет предъявляемым требованиям к АВ.

Прочность сварного мостика у контактных пар, состав неподвижных контактов которых находится в середине указанного выше интервала концентраций, практически такая же, как у известной.

Случаев сваривания контактов при испытаниях на ПКС не наблюдается.

При содержании графита выше 2,5 мас. и селенида выше 5 мас. износостойкость резко падает. При уменьшении содержания селенида ниже 2 мас. заметно растет прочность сварного мостика, оставаясь ниже усилия пружины расцепителя (3 кГс для АК-63).

Таким образом, по совокупности необходимых свойств новая пара, как и известная, удовлетворяет требованиям, предъявляемым к контактным парам в автоматических выключателях. Повышенная износостойкость подвижного контакта при коммутации номинальных токов и подвижного при отключении токов КЗ является полезным преимуществом новой пары перед известной. Это преимущество дает возможность либо увеличить срок службы АВ без увеличения массы серебра в контактах, либо уменьшить массу контактов. В последнем случае достигается значительная экономия серебра.

РАЗНОРОДНАЯ КОНТАКТНАЯ ПАРА для низковольтных автоматических выключателей, состоящая из неподвижного контакта, выполненного из материала на основе серебра, и подвижного контакта, выполненного из материала системы серебро-никель-графит, отличающаяся тем, что, с целью повышения износостойкости контактной пары, материал неподвижного контакта дополнительно содержит графит и вещество, выбранное из группы: NbSe₂, TaSe₂, Mo_0,95 Nb₀,₀₅ Se, при следующем соотношении компонентов (материала неподвижного контакта), мас.

Графит 1,5 2,5
Вещество, выбранное из группы NbSe₂, TaSe₂, Mo_0,95 Nb_0,05 Se 2 5
Серебро Остальное