Yeni Nesil Vakum Kesiciyicide Esnek Kontaktların Kullanımının Avantajları
Elastik Kontaktlara Dayalı Vakum Kesici
Refrakter metallerden yapılmış ve eriyik eütectik alaşım ile impregnasyonlanmış elastik zemin elemanlarını kullanan bir vakum kesici, özellikle büyük akımların (örneğin, hidrojen ve metal üretiminde kullanılan elektrolizler) veya yüksek hızlı anahtarlama (örneğin, orta gerilimli doğrudan akım) gerektiren sistemlerde vakum anahtarlama cihazlarında kullanılabilir. Bu, mevcut sistemlerin anında anahtar kapasitesini artırmak için de uygun olup, örneğin rüzgar türbinine dönüşüm traforlarının yük altında tap değiştirmelerinin güvenli olarak artırılmasına yardımcı olabilir.
Elastik kontaktların kullanımı, sıkıştırma kuvvetlerinin karesel artışı nedeniyle nominal akım büyüklüğü üzerindeki kısıtlamaları kaldırır. Sonuç olarak, yeni sistemler daha kompakt ve maliyet etkili şekilde tasarlanabilir. Ancak, uygulanması için bu bulguların standartlara dahil edilmesi ve daha fazla araştırma gerekli olacaktır.
Vakum Kesicilerde Elastik Kontaktlar Kavramı
Temel olarak, vakum kesiciler için elastik kontaktlar, refrakter metallerden yapılmış ve düşük erime noktalı alaşımlarla impregnasyonlanmış tel örgüsü titreşim zayıflatıcılarına benzer (Şekil 1). Erken literatürde bunlara bileşik sıvı-metal kontaktlar denilmektedir, ancak bu terim bu spesifik kontakt tipi için kesin değildir, çünkü sıvı faz sadece refrakter telin yüzeyinde ince bir tabaka olarak var olur.
Öte yandan, önemli özellikler—titreşim direnci ve tüm görünür alan boyunca temas—örgü zayıflatıcının özelliklerine sayesinde elde edilir. Elastik kontaktların tasarımı, yüksek basınçlı, yüksek akım uygulamalarında geleneksel kontakt malzemelerinin sınırlamalarını aşmakla kalmaz, aynı zamanda ekipmanın çalışmasının istikrarlılığını ve güvenilirliğini de sağlar. Bu yenilik, güç sistemlerinin verimliliğini ve güvenliğini artırmada kritik öneme sahiptir ve gelecekteki elektrik mühendisliği projeleri için daha esnek ve etkili bir tasarım yaklaşımı sunar.
Elastik kontaktları kullanarak, vakum kesici teknolojisi, modern güç sistemleri için hayati bir ilerleme olan üstün performans ve güvenilirliğe ulaşır. Daha fazla araştırma ve standardizasyon, bu teknolojinin çeşitli endüstrilerde daha geniş bir uygulama ve entegrasyonu için yol açacaktır.
Vakum Kesicilerde Elastik Kontaktların Avantajları ve Zorlukları
Bu elastik kontaktlar inert momentum geri tepmesi göstermez, kaynaklanmaz, geleneksel kontakt dirençsine sahip değildir ve, daha sonra gösterileceği gibi, manyetik ayrışmaya tabi değildir. Bu muhteşem özelliklere rağmen, bu malzemelerin elektrik mühendisliğinde henüz yaygın olarak kabul görmemesi şaşırtıcı olabilir.
Vakum Kesicilerde Elastik Kontakt Malzemeleri İçin Ana Zorluklar:
Üretim Teknolojisi: Neredeyse son zamanlara kadar, elastik kontakt malzemelerinin üretimi ve uygulanması pahalı ekipman, hidrojen atmosferinde karmaşık termokimyasal süreçler ve özel eğitimli personel gerektiriyordu. Önemli bir sorun, galium ve alaşımlarının tungsten ve diğer refrakter metallerle zayıf yapışkanlığıydı.
Konsolidasyon Olmayan Bilgi: Bu elastik kontaktlarla ilgili araştırmalar tek bir kaynağa toplanmadığından, uzmanlar tarafından erişilebilir olmaktan uzaktır.
Sistemik Araştırma Eksikliği: Olağanüstü özellikleri rağmen, mühendislerin bu malzemeleri etkili bir şekilde uygulamasına olanak tanıyan sistemik çalışmalar yapılmamıştır.
Elastik Kontaktlar için Üretim Süreci
Teknolojik engel, April 2024'te yazar tarafından geliştirilen, elastik kontakt malzemelerinin üretimi ve uygulanması için basit bir yöntem (patent başvurusu PCTIB2024/054125) ile aşıldı. Bu yöntem, genellikle vakum anahtarlama ekipmanlarında kullanılan geleneksel sert kontaktlara kıyasla daha basit ve ekonomik olmaktadır.
İlgili Adımlar:
Zayıflatıcı Üretimi: Zayıflatıcı, genellikle incandescent lamba filamanlarında kullanılan tungsten veya paslanmaz çeliğin tel örgüsünden yapılır. Özel durumlarda, molibden, niobyum, ren ve alaşımları kullanılabilir. Bu zayıflatıcılar üreticilerden kolayca temin edilebilir.
Kaynaklama: Zayıflatıcılar, sert kontaktlerin takılması gibi iletkenlere kaynaklanır.
Düşük Erime Noktalı Alayım İle Impregnasyon: Zayıflatıcılar, işletim koşullarında sıvı halde kalan düşük erime noktalı alayım ile impregnasyon edilir. Genellikle galium, indyum ve kalayın eütectik alaşımları, genellikle erime noktasını düşürmek için gümüş eklenerek kullanılır.
Vakum Kesicilerde Elastik Kontaktların Testi
Dayanıklılık testleri, elastik kontaktlar için özel olarak tasarlanmış ön üretim vakum kontaktr üzerinde gerçekleştirilmiştir. Bu testler sırasında, kontaktlar AC4 modunda 250A'da 200.000 anahtarlama döngüsünü gerçekleştirdi, akım 600 amper ve voltaj 690 volt'a ulaştı. Aşırı gerilim testleri, aşırı gerilimlerin standart normlardan 2-3 kat daha düşük olduğunu göstermiştir.
Bu devrim niteliğindeki yöntem, üstün performans ve güvenilirlik sağlayarak maliyetleri azaltarak vakum kesiciler alanında bir devrime imza atmayı vaat etmektedir. Bu teknolojinin elektrik mühendisliği endüstrisinde daha geniş uygulamalar içinde tamamen entegre edilmesi için daha fazla araştırma ve standardizasyon çabaları gerekmektedir. Üretim ve bilgi yayılmasındaki zorlukların çözülmesiyle, bu yenilikçi elastik kontaktlar yakında modern güç sistemlerinde standart hale gelebilir.
