JPS59138018A - Sf↓6ガス絶縁変圧器用通電接触子 - Google Patents

Sf↓6ガス絶縁変圧器用通電接触子

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JPS59138018A
JPS59138018A JP58011297A JP1129783A JPS59138018A JP S59138018 A JPS59138018 A JP S59138018A JP 58011297 A JP58011297 A JP 58011297A JP 1129783 A JP1129783 A JP 1129783A JP S59138018 A JPS59138018 A JP S59138018A
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JP
Japan
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contact
weight
gas insulated
insulated transformer
copper
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JP58011297A
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English (en)
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勝博 小室
正輝 諏訪
小野寺 久吉
重勝 佐藤
菅原 正勝
良二 渡辺
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はSF6不活性ガス中で摺動通電するために用い
られるSFeガス絶縁変圧器用通電接触子に関する。
〔従来技術〕
従来、油入変圧器の通電接触子には純銅あるいは黄銅系
の銅合金が用いら九でいる。油入変圧器における通電接
触子は油中で摺動通電するいわゆる油潤滑中での摺動通
電のために固定接触子と可動接触子材間における摺動摩
耗の問題、集電時におけるアークの発生とそれにともな
う材質の劣化等の問題も発生せず銅あるいは銅合金で十
分使用に耐えられた。
ところが近年、変圧器の小形軽量化、高信頼性及び保守
の容易さとともに防災面への考慮から、不燃化が重視さ
れている。しかし不燃化油(PCB)が公害問題により
使用禁止になって以来、不燃性。
非爆発性の変圧器としてシリコーン油入変圧器あるいは
レジンモールド変圧器が用いられていたが、最近では据
吋け、保守の簡略化、高電圧ならびに大容量化の要求に
対応するため、SF6ガス絶縁変圧器の実用化が進めら
れている。SFsは不燃性、非爆発性であり、無害・無
臭の不活性ガスである。SFsガス絶縁絶縁器圧器電接
触子は油入変圧器接触子に比べ酷使される。つまり油中
に浸頂されて摺動集電される油入変圧器接触子に比較し
て8 F aガス絶縁変圧器接触子は不活性ガス中で摺
動集電するためにSF6ガス絶縁変圧器接触子には耐摩
耗性及び集電中の耐アーク性が重要視される。111t
摩耗性に優れた接触子でない場合にはコイル材と接触子
間に凝着摩耗が発生し摺動ができずしたがって変圧器の
機能が停止してしまう。
また耐アーク性に劣る接触子であると通電中にアークが
発生するとともに接触子表面に変質層が生成してしまう
。この変質層の生成によシフイル間での電気抵抗の増大
等の問題が発生し長時間使用のうちには変圧器の機能が
停止する。
〔発明の目的〕
本発明の第1の目的は、導電性を維持しつつ耐摩耗性に
優れ、しかも製造加工手段として経済的な鋳造法を採用
できるSF6ガス絶縁変圧器用集電接触子を提供するこ
とにある。
本発明の第2の目的は、導電性を維持しつつ耐摩耗性及
び耐アーク性に優れ、しかも製造加工手段として経済的
な鋳造法を採用できるSFBガス絶縁変圧器用集電接触
子を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明は、Pb及びJ3iのいずれが又は両者を   
  □それぞれの量において1〜4重量%含有し、3゜
〜250μmの黒鉛粒子を1.0〜20体積饅分散させ
た銅基合金によって前記第1の目的を達成したものであ
り、更に上記成分の他にCr及びSiのいずれか又は両
者をそれぞれの量において0.1〜1重量係含有させた
銅基合金によって前記第2の目的を達成したものである
。本発明において、銅基材に対し、更に希土類元素をミ
ソシュメタルの形態で分散させればSF6ガス絶縁変圧
器用集電接触子の耐摩耗性が更に向上する。
以下、本発明の詳細な説明する。
本発明において、黒鉛粒子を分散せしめる目的は、黒鉛
の固体潤滑材としての作用を利用して耐摩耗性を附与す
ることである。また耐摩耗性を向上させる元素としてp
b及び)3iの添加は黒鉛粒子の自己潤滑効果と相俟っ
てよシ耐摩耗性を向上させる。SFsガス絶縁絶縁変圧
電果電接触子合、不活性ガス中無潤滑状態で摺動集電す
ることは摩擦摩耗の観点からいえば最も苛酷な条件とい
える。
また摩擦摩耗部への外からの潤滑油の供給も不可能であ
る。このような苛酷な条件下の摩擦に耐える接触子材と
して種々検討した結果、自己潤滑効果を有する黒鉛粒子
分散とpb及びBiの添加が黒鉛の潤滑効果と相剰効果
をなしてよシ耐摩耗性の向上につながることがわかった
黒鉛粒子の銅基材に対する分散量は主として機械的強度
の低下及び導電性の見地から体積比で20%以下である
必要がるる。黒鉛粒子の添加量が20チを超えると、耐
摩耗性に関しては添加量が多いほど良くなるが、工業材
料としての強度が保持されず黒鉛粒子の添加量20体積
チで引張シ強度10 K9/ rran 2に低下し、
これ以下の強度においては工業用材料として不充分であ
る。また導電性に関しても20体!にチ以上になるlA
C3%で25%以下となシミ気材料としては不充分であ
る。
黒鉛粒子の下限の添加量は銅合金基材の耐摩耗性見地か
ら1.0体積チである。
本発明において、黒鉛粒子の粒径は耐摩耗性及び鋳造性
の見地から30〜250μmの範囲にあることが必要で
ある。黒鉛粒子を銅合金溶湯中に分散させる場合、黒鉛
粒子の粒径が250μmを超えると溶湯の流動性を低下
させ、またその鋳塊中の黒鉛粒子の分散が不均一となり
工業材料として不十分である。また耐摩耗性の観点から
黒鉛粒子サイズ30μm以上が必要である。一般に凝着
摩耗の場合、その摩耗粉サイズは30μm程度であシ、
黒鉛粒子サイズが30μrr+、l:t)も小さい場合
には摩耗粉と一緒に黒鉛粒子が摩擦系外に廃山され、固
体潤滑剤としての効果が°発揮されない。
本発明において、通電接触子を製造する場合経済的な鋳
造法を採用することができる。この場合、銅合金中に投
入添加される黒鉛粒子の分散を促進させるだめの分散促
進元素を添加することが望ましい。このような分散促進
元素として、Tl。
cr、v、zr等を挙げることができる。なお、実施例
においては、0.8重量裂のTIを用いて黒鉛粒子を分
散させた。
Pb及びJ3iの添加量は、鋳造性及び耐摩耗性の見地
から1〜4重量係が必要である。Pb及びBiは単独又
は併用して添加されるが、いずれの場合もpb、Biの
それぞれの量において1〜4重量%必要である。pb、
13iの添加量が4重量%を超えると比重差から鋳塊下
部にpb、Biが凝集し、均一に分散しないため添加の
効果がなくなる。pb及び13iの添加量の下限は耐摩
耗性の見地から1重量%である。pb及びBiQ耐摩耗
性に付与する有意差は認められないが、公害面を考慮す
ると13iが好適である。
本発明において、合金元素としてCr及びSiのいずれ
か又は両者をそれぞれの量において0.1〜1.0重量
係添加することが必要である。ここでCrを添加する理
由のひとつは銅基地の耐高温酸化性を高めることである
CuへのCrの溶解度限は1070Uで大略0.7チで
ある。溶解度眼内のCrの添加がCuの高温酸化にあず
かると考えられるが、鋳物の冷却速度によって過剰に添
加されたCrの形態が異なる。
Crの含有量が1.0重量%以下であnば、Crの溶解
度限を超えた分量のCrが銅基地中に析出しても、耐高
温酸化性を阻害することなく、むしろ耐摩耗性を向上さ
せる。しかしCrの含有量が1重量%を超えると、粗大
なCr化合物が多量に銅基地中に析出して耐高温酸化性
が低下する。又Crの含有量が0.IN量%より少ない
と耐高温酸化性の効果が十分でない。
銅基地へのSiの添加は耐高温酸化性を維持ないし低下
きせることなく耐アーク特性の向上において特にコイル
と接触子の融着防止に有効である。
SiはCuの導電性を低下させる傾向があるので、銅基
材に対するSLの含有量の上限は1重量%とする必要が
ある。又銅基材に対するSiの含有量が少なすぎると、
コイルと接触子の融着が起りやすくなるが、0.1重量
%以上であればSi無添加の場合に比べ融着の程度が少
なくなる。
本発明において、銅基材に対しSl及びCrはそれぞれ
単体に添加することができるが、両者を併用して添加し
てもよい。Si及びCrの両者併用によって、耐高温酸
化性及び耐アーク性の効果を示す。Sl及びCrの両者
の併用の場合において、Sl、Crをそれぞれを銅基材
に対し、0.1〜IN量チ含有する必要がある。この場
合、Sl又はCrの含有量の限定理由はSL及びCrの
単独含有の場合と同様である。
さらに本発明は、銅基材に対し、黒鉛粒子。
Cr2よびSi、pbおよびBiの他に希土類元素をミ
ツシュメタル(mischmetol )の形態で添加
することができる。希・土類元素の添加形態としてミソ
シュメタルを使用することは工業的に経済性の面から有
利であり、同時にCe、 Laなとの相剰効果を利用す
ることができる。ミツシュメタルの添加によって、鋳造
組織は微細化し、鋳造組織の微細化によって高温酸化層
の進展が阻止される。またミツシュメタルの添加は溶鋼
の脱酸にも有効である。ミツシュメタルを過剰に添加す
ると、希土類元素の酸化物による残留が生じ、導電性の
低下や材料の脆化をもたらす。したがって銅基材に対す
るミツシュメタルの含有量は0.5重量%以下であるこ
とが望ましい。壕だ組織の微細化及び脱酸の見地から、
鋼基材に対するミソシュメタルの含有量は0.2重量−
以上であることが望ましい。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の詳細な説明する。
表1に示した種々の配合組成の接触子材について、導電
性とアーク放電試験による高温酸化度合を°調べた。こ
こでアーク放電試験はコイル材である硬銅と接触子材料
間に40〜150V、500〜100OAの直流6流を
接触子側を負極として負荷し、機械的に硬銅と接触子と
の接触及び解放を50回繰シ返した後、顕微鏡下で接触
子材料に生成された高温酸化物層厚さを測定したもので
ある。
硬銅と接触子の融着については目視記録とした。
表1中、各添加元素の組成チは重量%を示す。
C(黒鉛粒子)6重量%は20体積チに相当し、4重量
%は1.2体積チに相当する。また使用した黒鉛粒子の
粒径は150〜200μmであった。
高温酸化の例として、表1に示す試料A2と試料A12
の100倍顕微鏡写真による断面組織をそれぞれ第1図
及び第2図に示す。第1図において、約200μm程度
の酸化層Aが出現しているが、第2図には酸化層は存在
していない。
第3図は切換試験及び接触抵抗、接触温度に用いた試験
装置の切換部の概略図である。切換摩耗試験の場合、固
定接触子1と可動接触子2との間を摺動させることによ
って行った。なお第3図中、3は集電接触子である。摩
擦条件は、接触力3,5Kg、摺動速度0.15m/S
で行った。
第4図には第3図に示す装置を用いて10万回切換摺動
摩耗試験後の摩耗量を示したものである。
mlの油入変圧器接触子に用いられている硬銅は約13
,500回切換で摺動面に凝着が発生したため中止した
。第4図に示すように本発明合金A 10〜15の摩耗
量は0.2〜0.4 m gと非常に少ないことがわか
る。なお、本発明合金通3〜9の摩耗量もA10〜15
の摩耗量と同程度乃至若干多い、程度であった。
表2は第3図に示す装置を用いて10万回切換摺動試験
前及び試験後の接触電気抵抗及び接触温度上昇測定結果
を示したものである。それぞれ測定点はA−Dである。
また接触電気抵抗測定は接触子に直流10Aを通電し、
電圧降下法によシ測定した。接触温度上昇測定は接触子
に直流150A、220A、300Aをそれぞれ通電し
、温度上昇を測定した。
表   2 表2に示すように本発明接触子材(試料AIO〜15)
は接触温度上昇及び接触電気抵抗とも純銅と同値を示し
、SF6ガス絶縁変圧器用接触子として使用可能である
ことがわかる。また試料屋3〜9についても接触温度上
昇及び接触電気抵抗は純銅に近い値であった。
〔発明の効果〕
以上のように第]の発明によれば、導電性を維持しつつ
耐摩耗性に優れておシ、また第2の発明によれば更に耐
アーク性にも優れている。したがって本発明はSl、+
6ガス絶縁変圧器に使用される負荷時タップ切換器又は
無電圧タップ切換器の摺動方式及びロールコンタクト方
式のタップ選択用接触子に有効である。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図はアーク試験の銅合金の断面組織写真
、第3図は試験に用いた変圧器接触子部の概略図、第4
図は切換摺動摩耗試験結果を示すグラフである。 1・・・固定接触子、2・・・可動接触子、3・・・集
電接触子、A、 B、C,J)山側定点。 代理人 弁理士 高橋明夫 $I 口 第2 因 ズto。 も 3  目 茅4− 固 gJ挾摺動目校(IXIO2ジ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、Pb及びBiのいずれか又は両者をそれぞれの量に
    おいて1〜4重量%含有し、30〜250μmの黒鉛粒
    子を1.0〜20体積チ体積源せた銅基合金からなるこ
    とを特徴とするSFeガス絶縁変圧器用通電接触子。 2、特許請求の範囲第1項において、前記鋼基合金が希
    土類元素を0.2〜0.5重量%含有することを特徴と
    するSFeガス絶縁変圧器用通電接触子。 3、特許請求の範囲第2項において、前記希土類元素が
    ミソシュメタルの形態であることを特徴と1・するSF
    ・ガー絶縁菱圧器用通電接触子。 4、Pb及び13iのいずれか又は両者をそれぞれの量
    において1〜4重量%含有するとともにCr及び3iの
    いずれか又は両者をそれぞれの量において0.1〜1重
    量%含有し、30〜250Iinの黒鉛粒子を1.0〜
    20体積チ体積源せた鋼基合金からなることを特徴とす
    るSFeガス絶縁変圧器用通電接触子。 5、%許請求の範囲第4項において、前記銅基台金が希
    土類元素を0.2〜0.5重量%含有することを特徴と
    するSFeガス絶縁変圧器用通電接触子。 6゜特許請求の範囲第5項において、前記希土類元素が
    ミツシュメタルの形態であることを特徴とするSFeガ
    ス絶縁変圧器用通電接触子。
JP58011297A 1983-01-28 1983-01-28 Sf↓6ガス絶縁変圧器用通電接触子 Pending JPS59138018A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001036539A1 (fr) * 1999-11-18 2001-05-25 Teijin Limited Composition a base de resine thermoplastique contenant un polymere thermoplastique a groupes alicycliques; objet moule

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