Automatinių jungiklių, kaip esminio apsaugos įtaiso elektros energijos sistemose, veikimas ir patikimumas labai priklauso nuo tinkamos medžiagos pasirinkimo. Tinkama medžiaga ne tik veikia grandinės pertraukiklio mechaninį stiprumą, elektrinį laidumą ir atsparumą karščiui, bet ir tiesiogiai veikia jo ilgalaikį stabilumą ekstremaliose aplinkose. Todėl renkantis grandinės pertraukiklių medžiagas reikia visapusiškai atsižvelgti į daugelį veiksnių, įskaitant elektrines savybes, mechanines savybes, prisitaikymą prie aplinkos ir ekonominį efektyvumą.
Reikalavimai laidžių komponentų medžiagoms
Laidieji grandinės pertraukiklių komponentai (pvz., kontaktai, laidūs strypai ir gnybtai) turi turėti puikų elektros laidumą ir atsparumą lanko erozijai. Varis (Cu) ir jo lydiniai (pvz., vario -volframas ir vario-chromo lydiniai) yra pagrindinis pasirinkimas dėl didelio elektros laidumo ir gero šilumos laidumo. Grynas varis tinka žemos ir vidutinės įtampos grandinės pertraukikliams, o vario -volframo lydiniai plačiai naudojami aukštos įtampos arba didelės srovės reikmėms dėl didesnio atsparumo lanko erozijai. Be to, sidabras (Ag) dažnai naudojamas kontaktinių paviršių dangose dėl itin mažo kontaktinio pasipriešinimo, siekiant sumažinti elektros kontaktų nuostolius.
Izoliacinės medžiagos pasirinkimas
Izoliacinės medžiagos turi turėti didelį dielektrinį stiprumą, atsparumą karščiui ir atsparumą senėjimui, kad būtų užtikrintas saugus grandinės pertraukiklių veikimas aukštos-įtampos aplinkoje. Dažniausiai naudojamos izoliacinės medžiagos:
• Termoreaktingi plastikai (pvz., epoksidinė derva ir fenolio derva): jie pasižymi puikiu mechaniniu stiprumu ir elektrine izoliacija, todėl tinka grandinės pertraukiklių korpusams ir izoliacinėms atramoms.
• Keramika: aukštos-tampos grandinės pertraukikliuose keramika dažniausiai naudojama lanko gesinimo kamerose ir izoliatoriuose dėl itin didelio gniuždymo stiprumo ir atsparumo karščiui.
•Kompozitinės medžiagos (pvz., stiklo pluoštu sustiprintas plastikas): jose dera lengvas ir didelis stiprumas, todėl tinka šiuolaikiniams kompaktiškiems grandinės pertraukikliams.
Lanką{0}}gesinančios dielektrinės ir kontaktinės medžiagos
Gesinimo lankas-yra viena iš pagrindinių grandinės pertraukiklio veikimo charakteristikų, o medžiagos pasirinkimas tiesiogiai veikia pertraukimo efektyvumą. Tradiciniuose grandinės pertraukikliuose kaip lanko -gesinimo terpė naudojamas oras arba alyva, o šiuolaikiniai vakuuminiai ir SF₆ grandinės pertraukikliai priklauso nuo efektyvesnių dielektrikų:
• Vakuuminiai grandinės pertraukikliai: vario -chromo (CuCr) lydinys paprastai naudojamas kontaktinėms medžiagoms, išnaudojant aukštas vakuuminės aplinkos izoliacijos savybes, kad būtų greitai gesinamas lankas.
•SF₆ grandinės pertraukikliai: sieros heksafluorido dujos naudojamos kaip lanko{0}}gesinimo terpė. Kontaktinės medžiagos turi atlaikyti aukštos -temperatūros lankus, o dažniausiai naudojami vario -volframo (CuW) arba sidabro -volframo (AgW) lydiniai.
Medžiagų optimizavimas mechaniniams komponentams
Mechaniniai grandinės pertraukiklių komponentai (pvz., veikimo mechanizmai, korpusai ir laikikliai) turi būti tvirti, atsparūs korozijai ir ilgalaikiai stabilūs. Dažniausiai naudojamos medžiagos apima:
•Plienas (pvz., nerūdijantis plienas ir cinkuotas plienas): užtikrina puikų mechaninį stiprumą ir atsparumą korozijai, todėl tinka korpusams ir transmisijos komponentams.
• Aliuminio lydinys: lengvas ir{0}}atsparus korozijai, dažniausiai naudojamas nešiojamuose arba lauko grandinės pertraukikliuose.
• Inžineriniai plastikai (pvz., nailonas ir polikarbonatas): naudojami ne{0}}apkrovą-nešančiuose komponentuose, siekiant sumažinti bendrą svorį ir pagerinti izoliaciją.
Pritaikomumo aplinkai ir kaštų{0}}efektyvumo pusiausvyra
Renkantis medžiagas, taip pat reikia atsižvelgti į grandinės pertraukiklio naudojimo aplinką (pvz., aukštą temperatūrą, didelę drėgmę ir labai korozinę aplinką). Pavyzdžiui, jūrinėje aplinkoje esantiems automatiniams jungikliams reikalingas nerūdijantis plienas arba specialios dangos, kad būtų išvengta druskos purškimo korozijos, o esant ekstremalioms temperatūroms, reikalingos medžiagos su mažu šiluminio plėtimosi koeficientu, kad būtų sumažinta deformacijos rizika. Medžiagų kaina ir gamybos pagrįstumas taip pat yra svarbūs aspektai, todėl būtina suderinti našumą ir ekonomiškumą.
Išvada
Grandinės pertraukiklių medžiagų pasirinkimas yra daugiamatis, sistemingas procesas, kuriam reikia visapusiškai optimizuoti elektrinį našumą, mechaninį stiprumą, prisitaikymą prie aplinkos ir ekonomiškumo{1}}. Medžiagų mokslo pažanga ir naujų lydinių, kompozitinių medžiagų ir nano-dengimo technologijų taikymas toliau skatins grandinės pertraukiklių plėtrą siekiant didelio patikimumo, ilgaamžiškumo ir išmanaus veikimo. Ateityje pritaikyti medžiagų sprendimai konkretiems pritaikymo scenarijams taps pramonės tendencija, siekiant patenkinti vis sudėtingesnių energijos sistemų poreikius.
