Przedmiotem wynalazku jest uklad pary sty¬ ków dla laczników elektrycznych.Ukladem styków nazywa sie dalej urzadzenie, w sklad którego wchodzi przynajmniej jeden styk staly i jeden styk ruchomy wspólpracujace ze soba i umozliwiajace laczenie obwodów z pradem.Trwalosc laczników elektrycznych wyposazonych w styki, na przyklad przekazników, zabezpieczen, wylaczników mocy i temu podobnych zalezy prze¬ de wszystkim na odpornosci zastosowanych sty¬ ków na erozyjne dzialanie luku elektrycznego powstajacego podczas laczenia obwodu. Poniewaz wymagana trwalosc wspólczesnych laczników o- siaga juz 10 milionów laczen, dlatego jest rzecza szczególnie wazna, aby wysokie wymagania mo¬ gly byc spelnione przy stosunkowo niewielkich masach styków i przy jak najmniejszym koszcie.W znanych ukladach styków laczników elektry¬ cznych oba wspólpracujace ze soba styki rucho¬ my i nieruchomy zbudowane sa z takich samych materialów: czystych metali, stopów, wzglednie spieków metali. Trwalosc obu styków ruchomego i nieruchomego w przypadku jednakowych wy¬ miarów obu styków jest praktycznie taka sama.Wada znanych ukladów styków jest to, ze dla spelnienia wspólczesnie stawianych wymagan wy¬ sokiej trwalosci elektrycznej zarówno nierucho¬ my, jak i ruchomy styk wykonywane sa z dosc ko¬ sztownych stopów, lub spieków na bazie meta¬ li szlachetnych.Jest rzecza znana, ze w lacznikach pradu stalego, zwlaszcza w przekaznikach stalopradowych z tak zwanym krótkim lukiem wystepuje zjawisko drob¬ nego, lub zgrubnego przenoszenia materialu od anody do katody. W celu opóznienia, wzglednie sterowania tego rodzaju przenoszeniem materialu styki ruchomy i nieruchomy wykonywane sa z ma¬ terialów o róznym skladzie, ale przy zastosowa¬ niu takiej samej technologii. Styki te moga byc wykonywane zarówno z metali, jak i ze stopów metali. Jednym ze znanych rozwiazan jest cy¬ kliczna wymiana przenoszenia materialu styków przez zastosowanie odpowiedniego uwarstwienia i doboru materialów na styki. Jednak ze wzgle¬ du na stosowane materialy podloza i materialy stopowe (Pt, Pa, Au i tak dalej) rozwiazanie to jest bardzo kosztowne. Cykliczna wymiana przy pradzie zmiennym nastepuje samoczynnie, gdyz kazdy ze styków w kazdym okresie jest zarówno anoda, jak i katoda.W lacznikach mocy wplyw opisanej wedrówki materialu moze nie byc brany pod uwage ze wzgledu na znacznie wiekszy wplyw erozji luko¬ wej, wystepujacego odparowywania materialu sty¬ ków i rozpryskiwania kropel stopionego metalu.W takich przypadkach w znanych rozwiazaniach dazy sie do ograniczenia erozji przez zmniej¬ szenie energii wydzielanej w luku, co zmniejsza zuzycie styków. Stosuje sie wiec rózne rozwiaza¬ nia konstrukcyjne, nowe urzadzenia do gaszenia 91585 ^91585 luku i drogie materialy stykowe (AgW, CuW, AgCdO i tak dalej), które dobrze opieraja sie ero¬ zyjnemu dzialaniu luku.Celem wynalazku jest proste zwiekszenie trwa¬ losci styków nie wymagajace zmian konstruk-, cyjnych i w przypadku jednakowych parametrów laczenia umozliwienie zastosowania prostszych ma¬ terialów stykowych od wspólczesnie stosowanych materialów.Cel ten zostal osiagniety przez wykonanie jed¬ nego ze wspólpracujacych ze soba styków ze spie¬ ku metali, otrzymanego metoda proszków meta¬ licznych z dwóch lub wiecej skladników, nato¬ miast drugiego styku z jednorodnego, czystego me¬ talu przez odlewanie albo wykonanie ze stopu wieloskladnikowego.Przez takie dobranie styków mozna osiagnac to, ze styk wykonany metoda proszkowa wykazu¬ je zawsze wiekszy ubytek materialu, niz drugi styk, a laczny ubytek materialu obu styków jest mniejszy, niz w przypadku, gdyby styki byly jednakowe, chocby nawet wykonane byly z lep¬ szych materialów. Dalej istnieje mozliwosc osadze¬ nia wiekszej ilosci materialu stykowego w ta¬ kim miejscu, w którym z konstrukcyjnego pun¬ ktu widzenia jest to dopuszczalne. Tak wiec na przyklad w przypadku zabezpieczen celowe jest, aby najwiekszy ubytek materialu styków wyste¬ powal na styku nieruchomym, gdyz w tym przy¬ padku styk ruchomy moze byc lzejszy. Jest to korzystne, gdyz czas odskoku towarzyszacego za¬ mykaniu obwodu zalezy od masy styku ruchome¬ go, mianowicie czas ten zmniejsza sie przy zmniejszeniu masy styku, dzieki czemu trwalosc styku jest wieksza. Poniewaz ubytek materialu styku wykonanego przez odlewanie jest znacznie mniejszy, wiec mozna zastosowac do jego wyko¬ nania znacznie prostszy material, przy jednoczes¬ nym powiekszeniu trwalosci calego urzadzenia.Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia szkic ukladu styków, a fig. 2 do 11 przedstawiaja wykresy ilustrujace wyniki pomia¬ rów trwalosci róznych styków.W ukladzie styków przedstawionym na fig. 1 na sprezynach stykowych 1 i 2 umieszczone sa styki nieruchome 3 i 4, a na sprezynie stykowej umieszczone sa styki ruchome 6 i 7.Fig. 2 do 11 przedstawiaja przykladowe wyni¬ ki badan trwalosci styków. Wszystkie opisane ba¬ dania prowadzone byly w tych samych warun¬ kach. Parametry byly nastepujace: czestotliwosc 50 Hz, napiecie 65 V, prad 100 A, wspólczynnik mocy cos=0,35, szybkosc otwierania styków 0,5 m/s, czestotliwosc laczen 1800 laczen na godzine, docisk styków 1 kG na pare styków, srednica styku 10 mm.Materialy zastosowane na styki do badan byly produktami znanych firm. Rzedne wykresów przed¬ stawiaja wzgledne ubytki masy M dla materia¬ lów w róznym skladzie. Wielkosci ubytku ma¬ sy odniesione sa do ubytku masy styków z czys¬ tego srebra Ag po 5-105 laczen. Liczby napisa¬ ne obok pionowych linii podaja liczbe wykona¬ nych laczen w krotnosciach 105. Linie ciagle od¬ powiadaja stykom odlewanym, a linie przerywa¬ ne odpowiadaja stykom wytworzonym metoda pro¬ szkowa. Linia punktowa przedstawiono ubytek materialu ukladu" styków wedlug wynalazku, w którym jeden ze .styków wytworzony jest przez odlewanie, a drugi metoda proszkowa.Przy tym linie te przedstawiaja wzgledny u- bytek masy, to jest srednia arytmetyczna uby¬ tków masy styków wykonanych z róznych ma¬ terialów.Z lewej strony osi rzednych przedstawione sa wyniki badan trwalosci znanych zestyków, a wiec zestyków w których oba styki wykonane sa z tego samego materialu i wedlug tej samej technologii. Z prawej strony osi rzednych przed¬ stawione sa wyniki badan trwalosci i styków pra¬ cujacych w ukladzie wedlug wynalazku i sred¬ nie wartosci ubytku materialu.W tablicy I podane sa najwazniejsze materialy stykowe, w badaniach stosowano rózne kombina¬ cje tych materialów iw celu potwierdzenia szero¬ kiego zakresu korzysci osiagnietych dzieki wy¬ nalazkowi.Tablica I Sposób wytwarzania Metale czyste, wzglednie stopy Metalurgiczne kompozycje proszkowe Material stykowy Ag Cu AgOd AgCdO AgCu AgNi AgCdO AgW AgCuO CUW AgO Sklad czystosc 99,999 zawartosc Od %, 10%, 150/0 zawartosc OdO %, lOO/o, 15°/o zawartosc Cu 3%, 56/o, 10% zawartosc Ni °/o, 20%, 30%, 40% zawartosc CdO %, 10%, 15% zawartosc W %, 60%, 70%, 80% zawartosc CuO %, 10% zawartosc W 400/o, 60%, 70%, 80% zawartosc C 2%, 3%, 5%,9151 Dla kolejnych przykladów wykonania ukladów stykowych wedlug wynalazku podane zostana wy¬ niki badan tych ukladów, dla porównania zo¬ stana takze wyniki badan ukladów styków pra¬ cujacych w znanych kombinacjach. 5 Przyklad I. Fig. 2 przedstawia, wykres wzglednego ubytku masy styków pracujacych w zestyku wedlug fig. 1, na przyklad zestyku 3, 6.W sklad zestyku wchodzi styk wykonany z 10 czystego srebra Ag przez odlewanie, oraz styk wykonany technologia proszkowa z mieszanki srebra i niklu o zawartosci 20% Ni (dalej ozna¬ czony jako AgNi 20%). Zestawienie wyników po¬ miarów przedstawionych po lewej stronie osi rzed¬ nych z wynikami pomiarów styków pracujacych w ^ukladzie wedlug wynalazku przedstawionymi po prawej 'stronie osi rzednych pozwala stwierdzic, ze w ukladzie wedlug wynalazku ubytek malsy styku z czystego srebra wynosi 10% ubytku masy takie¬ go styku zastosowanego w znanym ukladzie, pod¬ czas gdy ubytek materialu styku wytworzonego technologia proszkowa (AgNi 20%) praktycznie jest taki sam. W wyniku zastosowania rozwia¬ zania wedlug wynalazku ubytek materialu znacz¬ nie sie zmniejsza i jest nizszy, niz w przypadku zastosowania jednakowych obu styków nawet w takim przypadku, gdy oba styki wykonane sa z materialu srebroniklowego zamialst ze srebra.Przyklad II Ten przyklad wykonania rózni 30 sie od wykonania wedlug przykladu I tym, ze materialem styku wykonanego technologia pro¬ szkowa jest mieszanina srebra i niklu o zawartosci 40% Ni (AgNi 40%). Uzyskane wyniki pomiarów przedstawione sa na fig. 3. Mozna stwierdzic, ze 35 w rozwiazaniu wedlug wynalazku wzgledny uby¬ tek "masy styku z czystego srebra stanowi 23°/o ubytku materialu takich styków pracujacych w znanym ukladzie, podczas gdy zmiana ubytku ma¬ sy styku wykonanego technologia proszkowa tak- 40 ze i w tym przypadku jest nieistotna. W wyni¬ ku zastosowania wynalazku uzyskuje sie zatem znaczne zmniejszenie ubytku materialu w po¬ równaniu z ubytkiem materialu styków wspólpra¬ cujacych w znanych ukladach nawet w przypad- 45 ku, gdy oba styki wykonane sa w znany sposób z materialu srebrowoniklowego, zamiast z czy¬ stego srebra.Przyklad III. Ten przyklad wykonania wy¬ nalazku rózni sie od wykonania z przykladu I 50 tym, ze materialem styku wykonanego metoda proszkowa jest spiek srebra i 5% tlenku kadmu (AgCdO 5%). Jak wynika z wyników pomiarów przedstawionych na fig. 4 zastosowanie rozwia¬ zania wedlug wynalazku pozwala zmniejszyc uby- 55 tek materialu styku wykonanego z czystego sre¬ bra do 43°/o ubytku takich styków pracujacych w znanych ukladach, podczas gdy ubytek mate¬ rialu styku wykonanego technologia proszkowa (AgCdO 5%) praktycznie nie ulega zmianie. W 60 wyniku zastosowania rozwiazania wedlug wyna¬ lazku ubytek materialu styków jest mniejszy, niz przy zastosowaniu styków w znanych ukladach nawet w przypadku, gdy oba styki wykonane sa ze znacznie drozszego materialu jakim jest pie- 65 6 cioprocentowy spiek srebra i tlenku kadmu, za¬ miast ze srebra.Przyklad IV. To wykonanie przykladowe rózni sie od wykonania przykladowego I tym, ze materialem wykonanego technologia proszkowa jest spiek srebra i 10% tlenek kadmu (AgCdO %). Jak wynika z wyników pomiarów przed¬ stawionych na fig. 5 zastosowanie rozwiazania wedlug wynalazku pozwala zmniejszyc ubytek ma¬ terialu styku wykonanego z czystego srebra do 29% ubytku takiego styku pracujacego w znanym ukladzie, podczas gdy ubytek materialu styku wykonanego technologia proszkowa (AgCdO 10%) praktycznie nie ulega zmianie. W wyniku zastoso¬ wania rozwiazania wedlug wynalazku ubytek ma¬ terialu styków osiaga wartosc niemozliwa do o- siagniecia przy zastosowaniu styków w znanych kombinacjach nawet w przypadku, gdy oba sty¬ ki wykonane sa z dziesiecioprocentowego spieku srebra i tlenku kadmu, zamiast ze srebra.Przyklad V. Ten przyklad wykonania wy¬ nalazku rózni sie od rozwiazania z przykladu I tym, ze materialem styku odlewanego z metalu jest stop srebra i tlenku kadmu o zawartosci %CdO (AgCdO 5%). Odpowiednie wyniki po¬ miarów przedstawione sa na fig. 6. Z wyników tych wynika, ze przez zastosowanie rozwiazania wedlug wynalazku wzgledny ubytek materialu styku ze stopu srebra i 5% tlenku kadmu zmniej¬ szony zostal do 47% odpowiedniego ubytku ma¬ sy takiego styku pracujacego w znanym ukladzie, jednoczesnie zas ubytek masy materialu styku proszkowego (AgNi 20%) nie ulega praktycznie zmianie. W wyniku zastosowania rozwiazania we¬ dlug wynalazku ubytek materialu styków jest mniejszy, niz ubytek materialu styków pracuja¬ cych w znanych ukladach nawet w przypadku, gdy oba styki wykonane sa ze stopu srebra i tlenku kadmu.Przyklad VI. Ten przyklad wykonania wy¬ nalazku rózni sie od wykonania przykladowego wedlug przykladu V tym, ze materialem styków wykonanych technologia proszkowa jest spiek ni¬ klu i srebra zawierajacy 40% Ni (AgNi 40%). Od¬ powiednie wyniki pomiarów przedstawione sa na fig. 7. Jak wynika z pomiarów zastosowania roz¬ wiazania wedlug wynalazku pozwala na zmniej¬ szenie wzglednego ubytku materialu styków sreb- rowo-kadmowych zawierajacych 5% CdO do 52% wzglednego ubytku takich styków pracujacych w znanych ukladach, a przy tym ubytek materialu styków wykonanych technologia proszkowa (AgNi 40%) nie ulega praktycznie zmianie. W wyniku zastosowania wynalazku ulbytek styków jest niz¬ szy niz w przypadku styków pracujacych w zna¬ nych ukladach nawet w przypadku, gdy oba zna¬ ne styki wykonane sa z lepszego materialu, ja¬ kim jest stop srebra i tlenku kadmu.Przyklad VII. Ten przyklad wykonania wy¬ nalazku rózni sie od wykonania przykladowego I tym, ze styk odlewany wykonany jest ze stopu srebra i 10% tlenku kadmu (AgCdO 10%). Odpo¬ wiednie wyniki pomiarów przedstawione sa na fig. 8. Jak wynika z przedstawionych wyników zaistosowanie rozwiazania wedlug wynalazku po- 491585 zwala na zmniejszenie ubytku materialu styków wykonanych ze stopu 10% CdO i srebra do 50% ubytku takich styków pracujacych w znanych u- kladjach, a przy tym ubytek materialu styków wy¬ konanych technologia proszkowa jest praktycznie 5 taki sam. Dzieki zastosowaniu wynalazku ubytek materialu obu styków jest nizszy, niz w przypad¬ ku, gdy takie same styki pracuja w znanych u- kladach nawet w przypadku, gdy oba styki wy¬ konane sa zamiast ze stopu srebra i 'niklu, ze sto- 10 pu skladajacego sie z 10% tlenku kadmu i srebra.Przyklad VIII. Ten przyklad wykonania wynalazku rózni sie od wykonania wedlug przykla¬ du VII tym, ze materialem styków wykonanych te¬ chnologia proszkowa jest spiek srebra i 40% niklu 15 (AgNi 40%). Na podstawie wyników pomiaru przedstawionych na fig. 9 wzgledny ubytek ma¬ terialu styków ze stopu srebra i 10% CdO wy¬ nosi 61% wzglednego ubytku takich styków pra¬ cujacych w znanych ukladach, a jednoczesnie u- 20 bytek materialu styków wykonanych technologia proszkowa ze spiekuN 40% Ni i srebra jest prak¬ tycznie taki sam, jak w znanych ukladach. Wsku¬ tek zastosowania wynalazku ubytek materialu styków w ukladzie wedlug wynalazku jest bliski 25 ubytkowi materialu styków pracujacych w zna¬ nych ukladach tylko w przypadku, gdy styki te nie sa wykonane ze spieku srebra i niklu, lecz ze stopu srebra i 10% tlenku kadmu.Przyklad IX. Ten przyklad wykonania wy nalazku rózni sie od wykonania wedlug przykla¬ du I tym, ze styki wykonane przez odlewanie wykonalne sa z czystej miedzi (Cu). Na podstawie wyników pomiaru przedstawionych na fig. 10 mozna stwierdzic, ze zastosowanie rozwiazania 3a wedlug wynalazku pozwala na zmniejszenie wzgle¬ dnego ubytku materialu styków z czystej miedzi do 70% wzglednego ubytku materialu takich sty¬ ków pracujacych w znanym ukladzie, jednocze¬ snie zas ubytek materialu styków wykonanych 40 technologia proszkowa (AgNi 20%) praktycznie nie ulega zmianie.Przyklad X. Ten przyklad wykonania wyna¬ lazku rózni sie od rozwiazania wedlug przykla¬ du IX tym, ze materialem na styki wykonane 45 technologia proszkowa jest spiek srebra i 10% tlenek kadmu (AgCdO 10%). Na podstawie wyni¬ ków pomiarów przedstawionych na fig. 11 moz¬ na stwierdzic, ze zastosowanie rozwiazania wedlug wynalazku pozwala na zmniejszenie wzglednego 50 ubytku materialu styków wykonanych z czystej miedzi do 62% ubytku materialu takich styków pracujacych w znanym ukladzie, a jednoczesnie ubytek materialu styków wykonanych technologia proszkowa (AgCdO 10%) nie ulega zmianie. 55 W powyzszych przykladach przebadano takie 8 uklady styków wedlug wynalazku, które maja praktycznie zastosowanie w lacznikach silnoprado- wych. Na podstawie otrzymanych wyników moz¬ na ogólnie stwierdzic, ze zgodne z wynalazkiem zestawienie styków z metali, które najwieksze za¬ stosowanie praktyczne maja w lacznikach silno- pradowych pozwala na znaczne zmniejszenie ubyt¬ ku materialu tego ze wspólpracujacych styków, który wytworzony jest przez odlewanie, a uby¬ tek materialu styku wytworzonego technologia proszkowa pozostaje taki sam, jak w przypadku takich styków pracujacych w znanych ukladach.Dzieki temu mozna przez dobór odpowiednich ma¬ terialów stykowych osiagnac podwyzszenie trwa¬ losci i przy tym ubytek materialu styków moze wystepowac przede wszystkim na odpowiednich ze wzgledów konstrukcyjnych stykach, w przypadku ku styków wedlug fig. 1 — najlepiej na nieru¬ chomych stykach 3 i 4.Na skutek wiekszej trwalosci styków znaczne¬ mu zmniejszeniu ulega czestotliwosc przerw, któ¬ re konieczne sa na konserwacje laczników ele¬ ktrycznych. PL