Многоамперные электрические аппараты и токоведущие системы постоянного тока. Разработка основ теории и проектирования

• Автор: Беляев, Владимир Львович
• Шифр специальности: 05.09.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 440 с. : ил. + Прил. (102 с.: ил.)

В.1. Актуальность проблемы

В.2. Общая характеристика работы

Глава 1. Жидкометаллические композиционные контакты и их использование в многоамперных электрических аппаратах

1.1. Постановка задачи

1.2. Исследование основных характеристик композиционных жидкометаллических контактов многоамперных электрических аппаратов

1.2.1. Понятие о композиционном жидкометаллическом контакте

1.2.2. Исследование и выбор материалов твердых электродов и основы композиционных жидкометаллических контактов

1.2.3. Исследование сопротивления композиционных жидкометаллических контактов

1.2.4. Анализ возможности замены серебряных контактов в многоамперных электрических аппаратах на композиционные жидкометаллические контакты
1.3. Исследование микроструктуры контактной поверхности композиционных жидкометаллических контактов
1.3.1. Микрофотоанализ контактной поверхности композиционного жидкометаллического контакта
1.3.2. Расчет действительной площади контактной поверхности композиционного жидкометаллического контакта с помощью статистических методов
1.3.3. Качественный фазовый рентгеноструктурный анализ поверхности твердометаллического электрода композиционного жидкометаллического контакта
1.4. Выводы к главе
Глава 2. Токораспределение в многоамперных электрических аппаратах и контактных системах
2.1. Постановка задачи
2.2. Влияние формы токоподводов на распределение тока между параллельными контактами в многоамперных электрических аппаратах
2.3. Влияние величины контактного сопротивления на распределение тока между параллельно включенными контактными мостиками
2.4. Распределение тока между параллельными токоподводами в многоамперных токоведущих системах
2.5. Выводы к главе
Глава 3. Анализ тепловых процессов в многоамперных электрических аппаратах
3.1. Постановка задачи
3.2. Тепловые процессы в многоамперных аппаратах с естественным охлаждением
3.2.1. Основные соотношения
3.2.2. Сопоставление результатов расчета и опыта при эксплуатации многоамперных выключателей с естественным охлаждением
3.3. Тепловые процессы в многоамперных аппаратах с искусственным жидкостным охлаждением
3.3.1. Основные соотношения
3.3.2. Сопоставление результатов расчета и опыта при эксплуатации многоамперных выключателей с принудительным жидкостным охлаждением
3.4. Тепловые процессы в многоамперных аппаратах с автономным жидкостным охлаждением
3.4.1. Основные соотношения
3.4.2. Сопоставление результатов расчета и опыта при эксплуатации многоамперного разъединителя с автономным жидкостным охлаждением
3.5. Проводимость и тепловые потери композиционных жидкометаллических контактов
3.5.1. Проводимость композиционного жидкометаллического контакта
3.5.2. Распределение тепловых потерь в композиционных жидкометаллических контактах
3.5.3. Пример расчета проводимости и распределения тепловых потерь в композиционных жидкометаллических контактах
3.5.4. Экспериментальная проверка методики расчета проводимости и тепловых потерь композиционного жидкометаллического контакта и анализ полученных результатов
3.6. Выводы к главе
Глава 4. Электродинамическая стойкость и коммутационные процессы в многоамперных электрических аппаратах низкого напряжения
4.1. Постановка задачи
4.2. Электродинамическая стойкость многоамперных электрических аппаратов и токоведущих систем с учетом их объемных геометрических параметров
4.3. Пример расчета электродинамической стойкости многоамперных электрических аппаратов и токоведущих систем
4.4. Исследование электродинамической стойкости композиционных жидкометаллических контактов
4.5. Электрический износ контактов многоамперных электрических аппаратов низкого напряжения
4.6. Выводы к главе
Глава 5. Анализ и систематизация конструкций многоамперных электрических аппаратов
5.1. Общие положения
5.2. Многоамперные электрические аппараты с естественным охлаждением
оловенированными медными электродами. Наибольшей стабильностью сопротивления от времени обладают ЖМК между сплавом Са-1п-8п и медными электродами, имеющими гальваническое покрытием оловом или хромом.
После продолжавшихся в течение 1 года наблюдений за сопротивлениями ЖМК между сплавом Са-1п-Бп и медными электродами, имевшими различные гальванические покрытия, при температуре 100°С, установка, изображенная на рис. 1.4, была демонтирована и внутренние поверхности медных электродов в виде цилиндрических стаканчиков, находившихся в контакте с жидким сплавом Са-1п-8п, были подвергнуты осмотру.
По результатам проведенного осмотра можно сделать следующие выводы:
а) практически полностью были смочены сплавом СаЛп-Бп внутренние поверхности медных цилиндрических стаканчиков, имевших гальваническое покрытие оловом и хромом, а также не имевших защитного покрытия.
Дефектов внутренней поверхности этих медных электродов обнаружено не было;
б) внутренние поверхности медных никелированных цилиндрических стаканчиков оказались смочены сплавом СаЛп-Бп не полностью (порядка 40%).
Учитывая результаты экспериментов и визуального осмотра медных
электродов, находившихся в контакте со сплавом Оа-1п-8п, в течение
длительного времени (1 год) и при сравнительно высокой температуре (100°С),
можно сделать вывод о том, что медные электроды могут длительное время
находиться в неподвижном контакте со сплавом Оа-1п-8п практически без
разрушения. Этот вывод особенно справедлив для сильноточных выключателей,
в которых имеются большие массы медных контактов. Оловенированное
покрытие медных контактов улучшает процесс смачивания их жидким сплавом
ОаЛп-Бп, что приводит к некоторому уменьшению сопротивления таких ЖМК.
С течением времени происходит химическое взаимодействие сплава ОаЛп-Бп
оловенированным покрытием [35], что приводит к полному стабильному
смачиванию всей контактной поверхности жидкого металла с твердым