Разборное электрическое контактное соединение

 

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в электротехническом оборудовании, применяемом на всех действующих объектах промышленности. Разборное электрическое контактное соединение включает контакт-детали, токопередающие поверхности которых содержат покрытие, выполненное из сплава на основе галлия следующего состава: Галлий - 64÷99,9999, индий - 0,001÷35, олово - 0,001÷28, серебро - 0,001÷7,5, кадмий - 0,001÷5, цинк - 0,001÷25, медь - 0,0001÷10, алюминий - 0,0001÷12. Контакт-детали могут быть выполнены предпочтительно из меди и ее сплавов, стали и ее сплавов, кобальта, серебра, олова, свинца, алюминия марок А0÷АД31Т и его сплавов. Толщина покрытия 0,1-0,5 мм. Технический результат заключается в создании надежного в эксплуатации разборного электрического соединения, за счет обеспечения стабильности величины переходного электрического сопротивления в процессе длительной эксплуатации и увеличения эффективной площади контактирования.

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в электротехническом оборудовании, применяемом на всех действующих объектах промышленности.

Одним из основных элементов электротехнического оборудования являются разборные электрические контактные соединения (РЭКС).

Существующие разработки в данной области направлены на увеличение надежности разборных электрических контактных соединений, что, в свою очередь, повышает надежность всей электроустановки в целом. При этом повышается качество потребления и передачи электроэнергии. Указанные задачи решаются путем снижения и стабилизации переходного электрического сопротивления, а также путем увеличения эффективной площади контактирования существующего РЭКС.

В практике применяются различные способы снижения переходного электрического сопротивления разборных электрических контактных соединений, одним из которых является применение специальных покрытий на токопередающие поверхности контакт-деталей.

Известны разборные электрические контактные соединения, у которых токопередающие поверхности контакт-деталей покрыты сплавом на основе олова или серебра или никеля и т.д., но технология нанесения является дорогостоящей и применима только в условиях стационарного производства.

Известны разборные электрические контактные соединения [RU 2301847, оп. 27.06.2007], контактные поверхности которых выполнены из галлия с толщиной покрытия не более 0,1 мм.

Нанесение сплава на контактную поверхность толщиной 0,1 мм не позволяет сформировать слой, способный улучшить и увеличить эффективную площадь контактирования, так как практически слой

толщиной в 0,1 мм полностью диффундирует в контактную поверхность на глубину 15 мк и не позволяет сформировать на контактной поверхности насыщенный слой сплава, что не позволяет получить увеличения эффективной площади контактирования при сборке контактного соединения.

Жесткая механическая обработка контактных поверхностей с образованием стружки нарушает контактную поверхность (появление глубоких царапин и неровностей), что уменьшает точность соединения контактных поверхностей, и, следовательно, эффективную площадь контактирования.

Согласно ГОСТ 1431-79, при соединении двух контакт-деталей образуется условная площадь контактирования, которая определяется частью рабочей поверхности, по которой происходит соприкосновение контакт-деталей с образованием эффективной площади контактирования, по которой электрический ток переходит из одной контакт-детали в другую. При этом эффективная площадь контактирования является лишь частью условной площади контактирования.

Несоответствие между эффективной площадью контактирования и условной площадью контактирования в РЭКС является результатом неполного соприкосновение контактных поверхностей контакт-деталей.

Эффективная площадь контактирования работает в режиме повышенной нагрузки при токопередаче, т.к. она меньше условной площади контактирования. Нарастание переходного электрического сопротивления в результате окислительных процессов на контактной поверхности и повышенная нагрузка при токопередаче приводят к нестабильности режимов электропотребителей, превышению температурных режимов электроустановки в целом и потерям электроэнергии.

Кроме того, сплав с указанным составом компонентов ограничивает возможность регулирования свойств сплава, таких как механическая твердость, коррозионная стойкость, удельная электропроводность.

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является разборное контактное соединительное устройство, в котором снижение переходного электрического сопротивления достигается путем нанесения покрытия на токопередающие поверхности контакт-деталей, а именно нанесение сплава галлия с толщиной покрытия не менее 15 мк, которое препятствует образованию на поверхности контакт-деталей оксидных и сульфидных пленок, имеющих высокое удельное электрическое сопротивление (патент RU на полезную модель 8530, oп. 16.11.1998 г.).

Данное техническое решение направлено на снижение и стабилизацию переходного электрического сопротивления, но не решает вопрос увеличения эффективной площади контактирования.

Кроме того, малое процентное содержание галлия в сплаве дает увеличение удельного электрического сопротивления слоя, сформированного этим сплавом, что увеличивает переходное электрическое сопротивление соединения в целом и снижает надежность контактного соединения и ухудшает его эксплуатационные параметры.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является создание надежного, эффективного в эксплуатации разборного электрического соединения.

Поставленная задача решается тем, что в разборном электрическом контактном соединении, включающем контакт-детали, токопередающие поверхности которых содержат покрытие, выполненное из сплава на основе галлия, согласно полезной модели, покрытие выполнено из сплава следующего состава:

Галлий - 64÷99,9999

Индий - 0,001÷35

Олово - 0,001÷28

Серебро - 0,001÷7,5

Кадмий - 0,001÷5

Цинк - 0,001÷5

Медь - 0,0001÷10

Алюминий - 0,0001÷12.

При этом покрытие выполнено толщиной 0,1-0,5 мм.

Контакт-детали могут быть выполнены из меди и ее сплавов, стали и ее сплавов, кобальта, серебра, олова, свинца, алюминия марок А0÷АД31Т и его сплавов.

На чертеже представлено разборное контактное электрическое соединение, содержащее контакт-детали 1, 2, токопередающие поверхности которых содержат покрытие, содержащее насыщенный слой 3 сплава и слои 4, 5, диффундированные, соответственно, в контакт-детали 1 и 2. Покрытие выполнено из сплава на основе галлия следующего состава:

галлий - 64÷99,9999, индий - 0,001÷35, олово - 0,001÷28, серебро - 0,001÷7,5, кадмий - 0,001÷5, цинк - 0,001÷25, медь - 0,0001÷10, алюминий - 0,0001÷12.

Покрытие выполнено толщиной 0,1-0,5 мм. Благодаря нанесению слоя толщиной свыше 0,1 мм в заявляемом техническом решении получают слой диффундированный в контактную поверхность до 20 мк и насыщенный слой сплава на самой контактной поверхности, с помощью которого при сборке контактного соединения можно увеличить эффективную площадь контактирования.

Контакт-детали могут быть выполнены из меди и ее сплавов, стали и ее сплавов, кобальта, серебра, олова, свинца, алюминия, предпочтительно, марок А0÷АД31Т и его сплавов и могут быть соединены между собой крепежным элементом 6, например, болтовым соединением.

В качестве контактных пар возможно использовать следующие типы контактных поверхностей: медь-медь, медь-алюминий, алюминий-алюминий.

Покрытие представляет новый интерметаллический слой, сформированный галлиевым сплавом и материалом контактной поверхности. Краевой угол смачивания жидкого галлиевого сплава

составляет 65-91,0° при прочности сцепления с контактной поверхностью 27-29 МПа при толщине слоя жидкого галлиевого сплава 0,1-0,5 мм. Данная толщина насыщенного жидкого слоя галлиевого сплава обеспечивает выравнивание контактной поверхности и увеличивает эффективную площадь контактирования РЭКС, а учитывая свойства галлиевых сплавов, минимизирует и стабилизирует электрическое переходное сопротивление в контакте.

Широкий диапазон жидкого состояния галлиевого сплава позволяет создать стабильность контактной площади при внешних механических и тепловых воздействиях на конструкцию РЭКС при эксплуатации.

Применение толщины покрытия контактной поверхности менее 0,1 мм снижает качество покрытия и соответственно надежность соединения, за счет повышения переходного удельного электрического сопротивления.

Применение толщины покрытия контактной поверхности более 0,5 мм технически и экономически нецелесообразно, так как это приводит к удорожанию конструкции и не улучшает технические характеристики.

В качестве примера изготовления электрического контактного соединения выбраны контактные поверхности деталей алюминий-алюминий.

Хлопчатобумажным тампоном, смоченным в первый раствор флюса (15% раствор щелочи), протирают контактную поверхность для удаления загрязнения и окисной пленки. После полной очистки поверхности ее протирают тампоном, смоченным в раствор для нейтрализации (8% раствор уксусной кислоты), и вытирают насухо. Мягкой щеткой из нержавеющей стали для шлифования металлической поверхности шлифовальной машинкой зачищают контактную поверхность, после зачистки удаляют остатки металлической пыли - результат шлифования. Феном или инфракрасным источником тепла нагревают контактную поверхность до температуры 25°С (контроль температуры осуществляют любым прибором с точностью измерения ±0,5°С). Тампоном, смоченным во втором растворе

флюса (6% раствор щелочи), смачивают КП и сразу наносят слой галлиевого сплава толщиной 0,3 мм. Слой сплава на КП должен иметь насыщенный (увлажненный) вид блестящего (зеркального) цвета. Контактные поверхности соединяют, болты затягивают с усилием согласно техническим условиям. Остатки галлиевого сплава, выдавленные с контактной поверхности, удаляют тампоном. Собранное контактное соединение обрабатывают тампоном, смоченным в растворе для нейтрализации флюса (8% раствор уксусной кислоты), и протирают насухо.

Состав сплава для указанных температурных режимов:

галлий - 80%, индий - 10%, олово - 5%, серебро - 0,5%, кадмий - 1,5%, цинк - 3%, медь - 0, 0001%, алюминий - 0,0001%.

Температура плавления сплава- 17,5 °С.

Толщина слоя полученного покрытия - 0.3 мм.

Преимущества заявленного разборного электрического контактного соединения по сравнению с известным заключаются в следующем:

- уменьшение электрического переходного сопротивления нанесенного слоя сплава, за счет увеличения процентного содержания галлия в сплаве,

- увеличение эффективной площади контактирования, за счет формирования на поверхности контакт-детали насыщенного слоя сплава, который увеличивает нагрузочную способность РЭКС при передаче электрической энергии на 5-15% без изменения конструкции контактного соединения,

- качество и параметры не меняются в течение срока эксплуатации.

1. Разборное электрическое контактное соединение, включающее контакт-детали, токопередающие поверхности которых содержат покрытие, выполненное из сплава на основе галлия, отличающееся тем, что покрытие выполнено из сплава следующего состава: галлий - 64÷99,9999, индий - 0,001÷35, олово - 0,001÷28, серебро - 0,001÷7,5, кадмий - 0,001÷5, цинк - 0,001÷25, медь - 0,0001÷10, алюминий - 0,0001÷12.

2. Разборное электрическое контактное соединение, отличающееся тем, что покрытие выполнено толщиной 0,1-0,5 мм.

3. Разборное электрическое контактное соединение, отличающееся тем, что контакт-детали могут быть выполнены из меди и ее сплавов, стали и ее сплавов, кобальта, серебра, олова, свинца, алюминия марок А0÷АД31Т и его сплавов.



 

Похожие патенты:

Полезная модель относится к области электротехники, точнее к области эксплуатации аккумуляторных батарей и может быть использовано при производстве, эксплуатации и ремонте в стационарных условияхИзвестно устройство контроля напряжений аккумуляторов в батарее, которое соединяет аккумуляторы в батарею посредством специальных реек, на которых установлены силовые перемычки

Изобретение относится к устройствам зарядки аккумуляторов портативных устройств (мобильных телефонов, ноутбуков, КПК), а именно, к терминалам, устанавливаемым в общественных местах

Изобретение относится к области конструирования радиоэлектронных устройств и может быть использовано в портативных (карманных) приемоиндикаторах спутниковых радионавигационных систем (СРНС) GPS и ГЛОНАСС, использующих для приема сигналов квадрифилярные антенны

Изобретение относится к цветной металлургии и предназначается для использования в токоподводящем анодном устройстве алюминиевого электролизера

Устройство состоит из двух сочлененных друг с другом при помощи резьбового, прессового соединения цилиндрических стержней, установленных во втулке и зафиксированых в ней буртами, выполненными на поверхностях стержней

Устройство сварного контактного соединения относится к электротехнике, а именно, к устройствам для соединения частей токоведущей шины трубчатого поперечного сечения. Использование сварного соединения позволило увеличить электрическую проводимость в месте контактного соединения частей токоведущей шины трубчатого поперечного сечения, а также жесткость соединения и надежность электрического контакта всех деталей устройства.
Наверх