ประโยชน์ของการใช้ Elastic Contacts ในรุ่นใหม่ของ Vacuum Interrupter
ตัวตัดวงจรสุญญากาศที่ใช้คอนแทคยืดหยุ่น
ตัวตัดวงจรสุญญากาศที่ใช้ธาตุโลหะทนไฟและอิมเพอร์เนตด้วยอัลลอยด์หลอมเหลวสามารถใช้งานในอุปกรณ์สวิตช์สุญญากาศ โดยเฉพาะในระบบที่ต้องการการสลับกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่ (เช่น เครื่องผลิตไฮโดรเจนและโลหะ) หรือการสลับความเร็วสูง (เช่น ไฟฟ้ากระแสตรงแรงดันกลาง) ซึ่งยังเหมาะสมสำหรับการเพิ่มความสามารถในการสลับของระบบเดิม เช่น การเพิ่มความปลอดภัยของ on-load tap changers (OLTC) สำหรับหม้อแปลงกังหันลม
การใช้คอนแทคยืดหยุ่นทำให้ไม่มีข้อจำกัดในการปรับขนาดกระแสไฟฟ้าที่เกิดจากแรงกดทับที่เพิ่มขึ้นแบบกำลังสอง ดังนั้น สามารออกแบบระบบใหม่ให้มีขนาดกะทัดรัดและประหยัดค่าใช้จ่ายได้มากขึ้น อย่างไรก็ตาม จำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมและการรวมผลการวิจัยเหล่านี้เข้ากับมาตรฐานเพื่อนำไปใช้งาน
แนวคิดของคอนแทคยืดหยุ่นในตัวตัดวงจรสุญญากาศ
โดยพื้นฐานแล้ว คอนแทคยืดหยุ่นสำหรับตัวตัดวงจรสุญญากาศคล้ายคลึงกับตัวลดแรงสั่นสะเทือนที่ทำจากตาข่ายลวด (ภาพที่ 1) ที่ทำจากธาตุโลหะทนไฟและอิมเพอร์เนตด้วยอัลลอยด์หลอมเหลวที่ให้การติดต่อผ่านเฟสของเหลว วรรณกรรมแรกเริ่มกล่าวถึงพวกมันว่าเป็นคอนแทคเหลวผสม แต่คำศัพท์นี้ไม่ได้กำหนดแน่นอนสำหรับประเภทของคอนแทคนี้ เพราะเฟสของเหลวนั้นอยู่เพียงแค่เป็นชั้นบางๆบนพื้นผิวลวดธาตุโลหะทนไฟ
ในทางตรงกันข้าม คุณสมบัติที่สำคัญ เช่น ความต้านทานต่อแรงสั่นสะเทือนและการติดต่อตลอดพื้นที่ที่มองเห็นได้นั้น เกิดขึ้นจากการคุณสมบัติของตัวลดแรงสั่นสะเทือนที่ถักทอ การออกแบบคอนแทคยืดหยุ่นไม่เพียงแต่สามารถเอาชนะข้อจำกัดของวัสดุคอนแทคแบบดั้งเดิมในแอปพลิเคชันแรงดันและกระแสไฟฟ้าสูงเท่านั้น แต่ยังรับประกันความมั่นคงและความน่าเชื่อถือของการทำงานของอุปกรณ์ การนวัตกรรมนี้มีความสำคัญในการเพิ่มประสิทธิภาพและความปลอดภัยของระบบไฟฟ้า และให้แนวทางการออกแบบที่ยืดหยุ่นและมีประสิทธิภาพมากขึ้นสำหรับโครงการวิศวกรรมไฟฟ้าในอนาคต
ด้วยการใช้คอนแทคยืดหยุ่น เทคโนโลยีตัวตัดวงจรสุญญากาศสามารถบรรลุประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือที่เหนือกว่า ทำให้เป็นการพัฒนาที่สำคัญสำหรับระบบไฟฟ้าสมัยใหม่ การวิจัยและการสร้างมาตรฐานเพิ่มเติมจะเปิดทางสำหรับการใช้งานและการรวมเทคโนโลยีนี้ในอุตสาหกรรมต่างๆอย่างกว้างขวาง
ข้อดีและอุปสรรคของคอนแทคยืดหยุ่นในตัวตัดวงจรสุญญากาศ
คอนแทคยืดหยุ่นเหล่านี้ไม่แสดงการกระเด้งกลับแบบเฉื่อย ไม่สามารถเชื่อมต่อได้ ไม่มีความต้านทานการติดต่อแบบดั้งเดิม และจะแสดงให้เห็นในภายหลังว่าไม่ได้รับผลกระทบจากแม่เหล็กไฟฟ้า เมื่อพิจารณาถึงคุณสมบัติที่น่าประทับใจเหล่านี้ อาจสงสัยว่าทำไมวัสดุเหล่านี้ยังไม่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางในวิศวกรรมไฟฟ้า
อุปสรรคหลักของวัสดุคอนแทคยืดหยุ่นในตัวตัดวงจรสุญญากาศ:
เทคโนโลยีการผลิต: จนกระทั่งเมื่อเร็ว ๆ นี้ การผลิตและใช้วัสดุคอนแทคยืดหยุ่นต้องใช้อุปกรณ์ที่มีราคาแพง กระบวนการทางเคมี-ความร้อนที่ซับซ้อนในบรรยากาศของไฮโดรเจน และบุคลากรที่ได้รับการฝึกอบรมเป็นพิเศษ ปัญหาสำคัญคือการยึดเกาะที่ไม่ดีของแกลเลียมและอัลลอยด์ของมันกับทังสเตนและธาตุโลหะทนไฟอื่น ๆ
ขาดแคลนข้อมูลที่รวบรวมไว้: การวิจัยเกี่ยวกับคอนแทคยืดหยุ่นเหล่านี้ยังไม่ได้ถูกรวบรวมไว้ในแหล่งข้อมูลเดียว ทำให้ยากต่อการเข้าถึงสำหรับผู้เชี่ยวชาญ
ขาดการวิจัยอย่างมีระบบ: แม้ว่าจะมีคุณสมบัติที่น่าประทับใจ แต่การศึกษาอย่างมีระบบเพื่อให้นักวิศวกรรมสามารถใช้วัสดุเหล่านี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพยังไม่ได้ดำเนินการ
กระบวนการผลิตคอนแทคยืดหยุ่น
อุปสรรคทางเทคโนโลยีได้รับการแก้ไขโดยผู้เขียนในเดือนเมษายน 2024 ผ่านการพัฒนาวิธีการผลิตและใช้วัสดุคอนแทคยืดหยุ่นที่ง่าย (ใบสมัครสิทธิบัตร PCTIB2024/054125) วิธีการนี้ง่ายและในส่วนใหญ่ประหยัดกว่าวัสดุคอนแทคแบบแข็งที่ใช้ในอุปกรณ์สวิตช์สุญญากาศ
ขั้นตอนที่เกี่ยวข้อง:
การผลิตตัวลดแรงสั่นสะเทือน: ตัวลดแรงสั่นสะเทือนทำจากลวดที่ถักทอ ปกติแล้วจะเป็นทังสเตน ซึ่งเคยใช้ในไส้หลอดไฟฟ้า หรือสแตนเลส ในกรณีพิเศษ โมลิบดีนัม นีโอเบียม เรนีียม และอัลลอยด์ของพวกมันสามารถใช้ได้ ตัวลดแรงสั่นสะเทือนเหล่านี้พร้อมใช้งานจากผู้ผลิต
การเชื่อม: ตัวลดแรงสั่นสะเทือนถูกเชื่อมต่อกับสายไฟเช่นเดียวกับวิธีการติดตั้งคอนแทคแบบแข็ง
การอิมเพอร์เนตด้วยอัลลอยด์หลอมเหลว: ตัวลดแรงสั่นสะเทือนถูกอิมเพอร์เนตด้วยอัลลอยด์หลอมเหลวที่ยังคงสภาพเหลวภายใต้เงื่อนไขการทำงาน ที่ใช้ทั่วไปคืออัลลอยด์อีวเท็กติกของแกลเลียม อินเดียม และดีน บางครั้งมีการเพิ่มเงินเพื่อลดจุดหลอมเหลว
การทดสอบคอนแทคยืดหยุ่นในตัวตัดวงจรสุญญากาศ
การทดสอบการสลับสำหรับความทนทานได้ดำเนินการบนตัวติดต่อสุญญากาศที่ออกแบบมาเป็นพิเศษสำหรับคอนแทคยืดหยุ่น ระหว่างการทดสอบ คอนแทคได้ผ่านการสลับ 200,000 รอบที่ 250A ในโหมด AC4 ด้วยกระแสไฟฟ้าถึง 600 แอมแปร์และแรงดันถึง 690 โวลต์ การทดสอบแรงดันเกินแสดงให้เห็นว่าแรงดันเกินต่ำกว่ามาตรฐานทั่วไป 2-3 เท่า
วิธีการปฏิวัตินี้สัญญาจะเปลี่ยนแปลงวงการตัวตัดวงจรสุญญากาศโดยให้ประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือที่เหนือกว่าขณะลดค่าใช้จ่าย การวิจัยและการสร้างมาตรฐานเพิ่มเติมเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อรวมเทคโนโลยีนี้เข้ากับการใช้งานที่กว้างขวางภายในวงการวิศวกรรมไฟฟ้า ด้วยการแก้ไขอุปสรรคในการผลิตและการเผยแพร่ความรู้ คอนแทคยืดหยุ่นที่นวัตกรรมนี้อาจกลายเป็นส่วนสำคัญในระบบไฟฟ้าสมัยใหม่ในเร็ว ๆ นี้
