Kelebihan menggunakan Kontak Elastik dalam Generasi Baru Pemutus Vakum

Pemutus Vakum Berdasarkan Kontak Elastis

Pemutus vakum yang menggunakan elemen redam getaran elastis yang terbuat dari logam tahan api dan dicelup dengan paduan eutektik yang dapat meleleh boleh digunakan dalam peralatan pemutusan vakum, terutama dalam sistem yang memerlukan pemutusan arus besar (contohnya, elektrolisis untuk penghasilan hidrogen dan logam) atau pemutusan berkelajuan tinggi (contohnya, arus terus voltan sederhana). Ini juga sesuai untuk meningkatkan kapasiti pemutusan sistem sedia ada secara segera, seperti menaikkan pembaharu tap beban (OLTC) untuk transformator turbin angin dengan selamat.

Dengan menggunakan kontak elastis, keterbatasan magnitud arus nominal yang disebabkan oleh peningkatan kuadratik daya tekanan dapat dihilangkan. Akibatnya, sistem baru boleh direka bentuk menjadi lebih ringkas dan ekonomi. Walau bagaimanapun, penyelidikan lanjut dan penyertaan temuan-temuan ini ke dalam piawaian adalah perlu untuk pelaksanaannya.

Konsep Kontak Elastis dalam Pemutus Vakum

Secara asas, kontak elastis untuk pemutus vakum serupa dengan pemutus getaran jaringan wayar (Gambar 1) yang dibuat daripada logam tahan api dan dicelup dengan paduan lebur rendah yang menyediakan kontak melalui fasa cecair. Literatur awal merujuk kepada mereka sebagai kontak logam cecair komposit, tetapi istilah ini tidak definitif untuk jenis kontak tertentu ini, kerana fasa cecair hanya wujud sebagai lapisan nipis pada permukaan wayar tahan api.

Sebaliknya, ciri-ciri penting—tahan getaran dan kontak pada seluruh kawasan yang kelihatan—dicapai berkat sifat-sifat pemutus getaran rajutan. Reka bentuk kontak elastis tidak hanya mengatasi keterbatasan bahan kontak tradisional dalam aplikasi tekanan tinggi dan arus tinggi, tetapi juga memastikan kestabilan dan kebolehpercayaan operasi peralatan. Inovasi ini sangat penting untuk meningkatkan kecekapan dan keselamatan sistem tenaga dan menyediakan pendekatan reka bentuk yang lebih fleksibel dan efisien untuk projek kejuruteraan elektrik masa depan.

Dengan menerima kontak elastis, teknologi pemutus vakum mencapai prestasi dan kebolehpercayaan yang lebih baik, menjadikannya kemajuan penting bagi sistem tenaga moden. Penyelidikan lanjut dan standardisasi akan membuka jalan untuk aplikasi dan integrasi teknologi ini dalam pelbagai industri.

Kelebihan dan Cabaran Kontak Elastis dalam Pemutus Vakum

Kontak elastis ini tidak menunjukkan pantulan inersia, tidak dapat dilarut, tidak mempunyai rintangan kontak konvensional, dan, seperti yang akan ditunjukkan kemudiannya, tidak tunduk kepada pemisahan elektromagnet. Diberi sifat-sifat luar biasa ini, seseorang mungkin bertanya-tanya mengapa bahan-bahan semacam ini belum banyak digunakan dalam kejuruteraan elektrik.

Cabaran Utama Bahan Kontak Elastis dalam Pemutus Vakum:

1. Teknologi Pembuatan: Hingga baru-baru ini, pembuatan dan penerapan bahan kontak elastis memerlukan peralatan yang mahal, proses termokimia yang rumit dalam atmosfer hidrogen, dan tenaga kerja yang dilatih khusus. Masalah utama adalah adhesi buruk galium dan paduannya kepada wolfram dan logam tahan api lain.

2. Kekurangan Maklumat Terpadu: Penyelidikan tentang kontak elastis ini tidak dikonsolidasikan ke dalam satu sumber, menjadikannya kurang mudah diakses oleh pakar.

3. Kekurangan Penyelidikan Sistemik: Walaupun mempunyai sifat-sifat luar biasa, kajian sistemik yang membolehkan jurutera menerapkan bahan-bahan ini secara efektif belum dilakukan.

Proses Pembuatan Kontak Elastis

Rintangan teknologi ini telah diselesaikan oleh penulis pada April 2024 melalui pembangunan kaedah mudah untuk pembuatan dan penerapan bahan kontak elastis (permohonan paten PCTIB2024/054125). Kaedah ini lebih mudah dan, dalam kebanyakan kes, lebih ekonomi berbanding kontak rigid tradisional yang digunakan dalam peralatan pemutusan vakum.

Langkah-langkah yang Terlibat:

1. Pembuatan Redam Getaran: Redam getaran dibuat daripada wayar rajutan—biasanya wolfram, yang sebelumnya digunakan dalam filamen lampu pijar—atau baja tahan karat. Dalam kes khas, molibdenum, niobium, renium, dan paduannya boleh digunakan. Redam getaran ini mudah didapati dari pembuat.

2. Penyolderan: Redam getaran disolder ke konduktor dengan cara yang sama seperti cara melekatkan kontak rigid.

3. Pencelupan dengan Paduan Lebur Rendah: Redam getaran dicelup dengan paduan lebur rendah yang kekal cecair di bawah keadaan operasi. Paduan eutektik galium, indium, dan timah biasa digunakan, sering dengan tambahan seperti perak untuk menurunkan titik lebur.

Pengujian Kontak Elastis dalam Pemutus Vakum

Ujian pemutusan untuk ketahanan telah dijalankan pada kontak pemutus vakum pra-produksi yang khusus direka untuk kontak elastis. Semasa ujian ini, kontak tersebut menjalani 200,000 siklus pemutusan pada 250A dalam mod AC4, dengan arus mencapai 600 amper dan voltan sehingga 690 volt. Ujian overvoltan menunjukkan bahawa overvoltan 2-3 kali lebih rendah daripada norma standard.

Kaedah revolusioner ini berjanji untuk mengubah bidang pemutus vakum dengan memberikan prestasi dan kebolehpercayaan yang lebih baik sambil mengurangkan kos. Usaha penyelidikan dan standardisasi lanjut adalah perlu untuk mengintegrasikan sepenuhnya teknologi ini ke dalam aplikasi yang lebih luas dalam industri kejuruteraan elektrik. Dengan menangani cabaran produksi dan penyebaran maklumat, kontak elastis inovatif ini mungkin segera menjadi standar dalam sistem tenaga moden.