Анализ параметров многоамперных автоматических выключателей и перспективных конструкций их главных контактов

Abstract

Для распределения электрической энергии и защиты электрических цепей при аварийных режимах применяются многоамперные автоматические выключатели. Такие выключатели используются в комплектных трансформаторных подстанциях, а также в электроустановках, осуществляющих технологические процессы производства металлов и химических веществ электролизным способом. В данной работе отражены и проанализированы основные параметры, которые определяют работоспособность и быстродействие срабатывания автоматических выключателей при аварийных ситуациях. Показаны методы определения и распределения плотности тока с учетом разделения главных контактов на ряд параллельных. Данное решение способствует уменьшению влияния электродинамических сил, которые приводят к несвоевременному размыканию электрических контактов. Для уменьшения действия электродинамических сил предлагаются прогрессивные конструкции контактных систем без применения серебра. Принцип действия контактов основан на жидкометаллическом эффекте, что способствует уменьшению габаритов механизма включения–отключения, контактных нажатий и электрического аппарата в целом.Analysis of parameters determining the performance of high current circuit breakers and advanced silverless main contacts, having low transition resistance and high electrodynamic stability. Methodology. Determined parameters, containing main and arcing contacts, based on the analysis of the parallel contact systems, depending on the electrodynamic stability, switching limit capacity and power consumption of high current circuit breakers. Probability evaluation of the random values by the method of statistical modeling that uses a model of the current distribution in the parallel slats and the current-voltage characteristics corresponding to the specific content of the contact and the contact pressing are shown. Results. Mathematical model the voltage and current density distribution in parallel to the contacts is developed. Current-voltage characteristics and their dependence on the applied contact material are defined. Statistical evaluation of electrodynamic stability in the system of parallel lamellae at different parameters of the contact system is developed. Probabilistic characteristics are evaluation criteria of parallel contacts current electrodynamic stability. Perspective silverless contacts design based on liquid-metal effect are shown. Composition of liquid metal contacts (LMC) with mesh base and pseudo liquid metal contacts (PLMC), based on the change of their aggregate state in the operation process are compared. Originality. Parameters dependence of the of contact systems on the material of the contact pads and their shape, condition of contact surfaces, the contact pressing, the magnitude of the flowing current is shown for the first time in calculation methods. In perspectives electrical contacts designs for high current circuit breakers the composition of the solid contacts (PLMC), worked in operation as liquid-metal contacts (LMC) are represented for the first time. The composition feature of such contacts is the presence of a hard metal matrix, containing a lowmelting component in pores. Practical value. PLMC contacts using helps to reduce sizes of a trip-free mechanism and high current circuit breakers, respectively, by reducing the necessary contact pressing and springs that compensate the electrodynamics forces reject. Given contacts composition also can be used in the current limiting circuit breakers blocks for rated currents up to 1000 A or other electrical constructions without frequent switching.