Предимства от използването на Еластични контакти в новото поколение Вакуумен прекъсвач
Изолятор на база на еластични контакти
Изолятор, който използва еластични демпфери от тежкоплавки метали и пропитани с фузионна еутектична легира, може да бъде използван в апаратура за вакуумно свързване, особено в системи, които изискват свързване на големи токове (например, електролизатори за производство на водород и метал) или бързо свързване (например, средно напрежение при постоянн ток). Тези изолятори са подходящи и за мигновено увеличаване на капацитета за свързване на съществуващи системи, като безопасно повишаване на трансформаторите за вятърни турбини с регулируемо напрежение под натоварване (OLTC).
Използването на еластични контакти премахва ограниченията върху номиналната стойност на тока, причинени от квадратичното увеличение на силите на компресия. В резултат, новите системи могат да бъдат проектирани по-компактно и икономично. Обаче, допълнителни изследвания и интегриране на тези открития в стандарти са необходими за техното приложение.
Концепцията на еластичните контакти в изоляторите на вакуум
В основата си, еластичните контакти за вакуумни изолятори са подобни на демпфери от плетена мрежа (Фиг.1), направени от тежкоплавки метали и пропитани с ниско-плавещи се легири, които осигуряват контакт чрез течна фаза. Ранната литература ги нарича композитни течни-метални контакти, но този термин не е определителен за този специфичен тип контакти, тъй като течната фаза съществува само като тънък слой върху повърхността на тежкоплавната нишка.
Напротив, значимите характеристики - устойчивост към вибрации и контакт в цялата видима площ - се постигат благодарение на свойствата на плетения демпфер. Дизайнът на еластичните контакти не само преодолява ограниченията на традиционните контактни материали в приложения с високо налягане и висок ток, но и осигурява стабилността и надеждността на работата на оборудването. Това изобретение е важно за подобряване на ефективността и безопасността на електроенергийните системи и предоставя по-гъвкъчен и ефективен подход към дизайн на бъдещи проекта в електротехниката.
Чрез приемането на еластични контакти, технологията на вакуумните изолятори постига по-висока производителност и надеждност, правейки я важна напредък за съвременните електроенергийни системи. Допълнителни изследвания и стандартизация ще отворят път за по-широко приложение и интеграция на тази технология в различни индустрии.
Преимущества и предизвикателства на еластичните контакти в вакуумните изолятори
Тези еластични контакти не показват инертен отскок, не могат да се сварят, нямат традиционно контактно съпротивление и, както ще се докаже по-нататък, не са подложени на електромагнитно разделение. При тези изключителни свойства, може да се попита защо такива материали все още не са широко приети в електротехниката.
Основни предизвикателства на материалите с еластични контакти в вакуумните изолятори:
Производствена технология: До недавно, производството и приложението на материали с еластични контакти изискваха скъпа техника, сложни термохимически процеси в водородна атмосфера и специално обучен персонал. Една значима проблемна точка беше лошото прилипване на галий и неговите легири към волфрам и други тежкоплавки метали.
Липса на консолидирана информация: Изследванията върху тези еластични контакти не са консолидирани в един източник, което ги прави по-малко достъпни за специалистите.
Липса на систематични изследвания: Въпреки изключителните им свойства, систематични изследвания, които позволяват на инженерите да прилагат ефективно тези материали, не са проведени.
Производствен процес на еластични контакти
Технологическата пречка беше преодоляна от автора през април 2024 чрез разработването на прост метод за производство и приложение на материали с еластични контакти (патентна заявка PCTIB2024/054125). Този метод е по-прост и, в повечето случаи, по-икономичен в сравнение с традиционните твърди контакти, използвани в апаратура за вакуумно свързване.
Стъпки, включени:
Производство на демпфер: Демпферът се изгражда от плетена нишка - обикновено волфрам, който преди това се използваше в жижи на лампи - или неръждаема стомана. В специални случаи, могат да се използват молибден, ниобий, рений и техните легири. Тези демпфери са лесно достъпни от производители.
Сваряване: Демпферите се сваряват към проводници подобно на твърдите контакти.
Пропитване с ниско-плавеща се легира: Демпферите се пропитват с ниско-плавеща се легира, която остава течна при условията на работа. Често използвани са еутектични легири от галий, индий и олово, често с добавки като сребро, за да се намали точката на топене.
Тестване на еластични контакти в вакуумни изолятори
Бяха проведени тестове за издръжливост на специално предназначен контактен вакуумен комутатор, предназначени за еластични контакти. По време на тези тестове, контактите преживяха 200,000 цикъла свързване-разединение при 250A в режим AC4, с токове, достигащи 600 ампера и напрежение до 690 волта. Тестовете за наднапреждение показаха, че наднапрежденията бяха 2-3 пъти по-ниски от стандартните норми.
Този проривен метод обещава да революционизира областта на вакуумните изолятори, като предоставя по-висока производителност и надеждност, като същевременно намалява разходите. Допълнителни изследвания и усилия за стандартизация са необходими, за да се интегрира напълно тази технология в по-широки приложения в електротехническата индустрия. Чрез решаване на предизвикателствата, свързани с производството и разпространението на знания, тези иновативни еластични контакти скоро могат да станат стандарт в съвременните електроенергийни системи.
