Didelės apkrovos nuolatinės srovės kontaktorių komponentai, skirti geležinkelio tranzitui ir atsinaujinančios energijos sistemoms

Geležinkelio tranzito nuolatinės srovės kontaktoriaus dalys turi atlaikyti didelės srovės perjungimą, nuolatinį lanką, mechaninę vibraciją ir pakartotinį terminį ciklą, neprarandant kontakto stabilumo ar konstrukcijos vientisumo. Vario-volframo (CuW) ir sidabro-volframo karbido (AgWC) kontaktinės medžiagos gali būti nurodytos sudėtingoms lanko pertraukimo užduotims atlikti, o vakuuminis litavimas gali sujungti didelius kontaktinius blokus su storais variniais gnybtais, kai tinkamai kontroliuojama jungties geometrija ir užpildo-metalo sistema.

Geležinkelio traukos grandinėms, akumuliatoriaus energijos kaupimo sistemoms ir atsinaujinančios energijos energijos konvertavimo įrangai komponentai turi būti pasirenkami atsižvelgiant į faktinę nuolatinės srovės įtampą, numatomą gedimo srovę, perjungimo dažnį, lanko trukmę, vibracijos spektrą ir izoliacijos koordinavimą. Vien tik medžiagos žymėjimas negali nustatyti perjungimo galimybės; visas kontaktinio sujungimo kietojo litavimo mazgas turi būti patvirtintas pagal numatytas eksploatavimo sąlygas.

Aukštos įtampos nuolatinės srovės perjungimas ir lanko energija

Nuolatinės srovės perjungimas yra kitoks pertraukimo iššūkis nei kintamosios srovės perjungimas, nes srovė natūraliai nepraeina per nulį du kartus per ciklą. Kai tarp atskiriančių kontaktų susidaro lankas, kontaktorius turi sukurti pakankamą priešingą įtampą ir naudoti savo magnetinį išpūtimą, lanko lataką ar kitą lanko valdymo mechanizmą, kad nutrauktų srovę.

Atitinkami inžineriniai kintamieji apima:

• Nominali darbinė įtampa ir srovė pagal taikomus IEC 60947-4-1 reikalavimus.
• Numatoma trumpojo jungimo srovė ir prieš srovę nukreipto apsauginio įtaiso derinimas.
• Elektros patvarumas pagal nurodytą naudojimo kategoriją ir perjungimo pareigą.
• Kontaktų atidarymo greitis, kontaktų tarpas ir lanko valdymo geometrija.
• Kontakto temperatūros kilimas ir pasipriešinimas po pakartotinio perjungimo ciklų.

Lanko energija priklauso nuo momentinės lanko įtampos ir srovės laikui bėgant. Todėl kontaktinės erozijos negalima įvertinti vien pagal vardinę srovę. Kontaktorius, perjungiantis didelės srovės nuolatinės srovės grandinę esant indukcinei apkrovai, gali patirti iš esmės skirtingą eroziją nuo kontaktoriaus, veikiančio ta pačia srove, esant vyraujančiai varžinei apkrovai.

Geležinkelių traukos taikymui inžinerinis patvirtinimas turėtų atkurti tikrąjį grandinės induktyvumą, maitinimo įtampą, pertraukimo srovę ir perjungimo seką, kur tik įmanoma.

Vibracijos, smūgio ir mechaninio kontakto stabilumas

Geležinkelio transporto priemonės veikia kontaktorių sąrankas nuo vibracijos, mechaninio smūgio ir pakartotinio pagreičio. Šios apkrovos gali paveikti gnybtų jungtis, kontaktų išlygiavimą, spyruoklių išankstinį įtempimą, tvirtinimo detales ir izoliacines atramas.

Taikomi geležinkelio aplinkosaugos reikalavimai turėtų būti nurodyti transporto priemonės arba įrangos specifikacijoje. EN 61373 dažniausiai naudojamas geležinkelio riedmenų įrangos vibracijos ir smūgio bandymams, tačiau vertinamam mazgui turi būti parinkta teisinga bandymo kategorija ir montavimo vieta.

Kontaktinis mazgas turi būti įvertintas po vibracijos bandymo, ne tik prieš jį. Po bandymo atliekami matavimai gali atskleisti atsilaisvinusias jungtis, nuolatinę deformaciją, kontaktų nesutapimą ir pasipriešinimo pokyčius, kurie nėra akivaizdūs atliekant pirminį matmenų patikrinimą.

Variniai-volframo kontaktai, skirti rimtiems perjungimo darbams atlikti

Varis-volframas yra kompozicinė medžiaga, jungianti ugniai atsparų volframo karkasą su laidžia vario faze. Volframas užtikrina stabilumą aukštoje temperatūroje ir atsparumą su lanku susijusiems medžiagų nuostoliams, o varis palaiko elektros ir šilumos laidumą.

Medžiaga nėra viena universali klasė. Volframo kiekis, vario pasiskirstymas, poringumas, gamybos būdas ir galutinis tankis turi įtakos laidumui, kietumui, šiluminiam transportavimui ir erozijai.

Įprasti inžineriniai svarstymai apima:

• Volframo frakcija:Didesnis volframo kiekis paprastai padidina kietumą ir atsparumą ugniai, tačiau gali sumažinti elektros ir šilumos laidumą.
• Tankis ir poringumas:Likusios poros gali turėti įtakos vietiniam šildymui, mechaniniam vientisumui ir konsistencijai kartotinio lanko metu.
• Kontakto geometrija:Storis, krašto profilis ir kontaktinio paviršiaus matmenys turi įtakos srovės pasiskirstymui ir lanko šaknies judėjimui.
• Prisijungimo suderinamumas:Kontakto ir vario sąsaja turi atitikti šiluminio plėtimosi skirtumus ir pasirinktą sujungimo procesą.

CuW gali būti naudojamas kontaktiniams antgaliams, lankui atspariems įdėklams ir kitiems komponentams, veikiamiems sunkių perjungimo sąlygų. Galutinė klasė turėtų būti parinkta naudojant išmatuotas savybes ir perjungimo testo rezultatus, o ne vien medžiagos pavadinimą.

AgWC kontaktai, skirti atsparumui lanko erozijai

Sidabro-volframo karbidas sujungia sidabro pagrindo laidžią fazę su volframo karbido dalelėmis. Galimas jo panaudojimas didelės srovės perjungimo komponentuose priklauso nuo konkrečios sudėties, mikrostruktūros, kontaktų geometrijos ir elektros veikimo.

AgWC neturėtų būti automatiškai pakeičiamas CuW arba įprastomis sidabro-volframo medžiagomis. Volframo karbido medžiagos charakteristikos skiriasi nuo metalinio volframo, todėl pasirinkta klasė turi būti įvertinta dėl laidumo, kietumo, lanko erozijos ir sujungimo.

Kai svarstoma AgWC, inžinerinėje apžvalgoje turėtų būti nustatyta:

• Faktinė sudėtis ir taikomos medžiagos specifikacijos.
• Elektros laidumo ir kietumo tyrimo metodai.
• Lanko erozija esant numatytai nuolatinei įtampai, srovei ir perjungimo dažniui.
• Kontaktinio paviršiaus pažeidimas, perkėlimas ir medžiagų praradimas po patvarumo bandymo.
• Suderinamumas su vario gnybtu ir pasirinktu litavimo užpildu.

CuW vs AgWC: nuolatinės srovės kontaktorių medžiagų pasirinkimas

Lentelėje aprašomi medžiagų pasirinkimo aspektai, o ne garantuotas skaitinis reitingas. Nė vienai medžiagai negalima priskirti universalios laidumo, kietumo ar eksploatavimo trukmės vertės, jei nėra nurodytos klasės ir patvirtinančių bandymų duomenų.

Susisiekite su medžiagos patikrinimu ir atsekamumu

Gaunamų medžiagų kontrolė turėtų nustatyti kiekvienos kontaktinės partijos medžiagos tapatybę, sudėtį, partijos atsekamumą ir tikrinimo būseną.

Rekomenduojami valdikliai apima:

• Tiekėjo medžiagų sertifikatai, susieti su gamybos partija.
• Cheminės sudėties patikra, kai to reikalaujama pagal pirkimo specifikaciją.
• Sukepintų arba infiltruotų kontaktinių medžiagų tankio ir matmenų patikrinimas.
• Kietumo bandymas naudojant medžiagos ir bandinio geometrijai tinkamą metodą.
• Elektros laidumo matavimas naudojant nustatytą bandymo metodą ir temperatūrą.
• Mikroskopinis kontaktinės konstrukcijos tyrimas, kai reikia atlikti kvalifikaciją arba gedimo analizę.

ISO 9001 pagrįstos kokybės valdymo ir IATF 16949 pagrįstos automobilių kokybės sistemos gali palaikyti atsekamumą ir proceso drausmę, kai taikoma. Tačiau tiekėjo sertifikavimas nepakeičia konkretaus gaminio medžiagų patikrinimo ar perėjimo kvalifikacijos.

Jungčių projektavimas ir užpildo-metalo parinkimas

Dideliems lankams atspariems kontaktiniams blokams reikalinga jungtis, kuri perneša srovę ir mechanines apkrovas, toleruojant pasikartojančius temperatūros pokyčius.Vakuuminis litavimas gali užtikrinti kontroliuojamą sujungimo aplinką, tačiau jungties efektyvumas priklauso nuo paviršiaus paruošimo, užpildo ir metalo suderinamumo, jungties tarpo, krosnies temperatūros profilio ir abiejų komponentų šiluminių charakteristikų.

Vario ir ugniai atsparios kontaktinės medžiagos gali labai skirtis pagal šilumos plėtimąsi ir šilumos laidumą. Šie skirtumai sukuria vietinį stresą šildymo ir vėsinimo metu. Todėl sujungimo konstrukcijoje turėtų būti atsižvelgta į kontakto pėdsaką, gnybtų storį, užpildo ir metalo pasiskirstymą ir numatomą darbinės temperatūros diapazoną.

Sujungimo specifikacijoje turėtų būti apibrėžta:

• Pagrindinės medžiagos rūšys ir gaunamo paviršiaus būklė.
• Užpildo metalo žymėjimas ir jo suderinamumas su kontaktinėmis ir varinėmis medžiagomis.
• Sujungimo tarpas ir matmenų leistinos nuokrypos esant litavimo temperatūrai.
• Krosnies vakuumo arba atmosferos reikalavimai.
• Kaitinimo greitis, didžiausia temperatūra, mirkymo laikas ir aušinimo profilis.
• Patikrinimas po litavimo ir elektros priėmimo kriterijai.

Pasirinktai lydinio sistemai turi būti nustatytos litavimo temperatūros ir tarpai. Bendras krosnies receptas neturėtų būti taikomas kiekvienai CuW arba AgWC rūšiai.

Vakuuminis litavimas prieš varžinį suvirinimą

Nė vienas procesas nėra visuotinai priimtinesnis. Atsparinis suvirinimas gali būti tinkamas suderinamoms kontaktų ir gnybtų geometrijoms, o vakuuminis litavimas gali būti praktiškesnis tam tikriems dideliems ar storiems mazgams. Atranka turėtų būti atliekama atlikus projekto patvirtinimą ir gamybos pajėgumų bandymus.

3.3 Proceso kintamieji, valdantys lituotų jungčių kokybę

Paviršiaus paruošimas

Oksidas, alyva, apdirbimo likučiai ir kitas užterštumas gali užkirsti kelią užpildo metalo drėkinimui. Turėtų būti nustatytos pagrindinių medžiagų ir užpildų sistemos valymo procedūros su valdymo kontrole, kuri apsaugotų nuo pakartotinio užteršimo prieš pakraunant krosnį.

Jungtinis klirensas

Pernelyg siauras tarpas gali apriboti užpildo srautą, o per didelis tarpas gali susilpninti kapiliarų veikimą arba sukurti netinkamą siūlės geometriją. Leistinas tarpas turėtų būti nustatomas pagal užpildo lydinį, siūlių orientaciją, paviršiaus būklę ir litavimo temperatūrą.

Terminis profilis

Agregatas turi pasiekti tokią temperatūrą, kurios pakaktų užpildo srautui, nesukeliant nepriimtinų pagrindinės medžiagos pokyčių. Šildymo ir vėsinimo greitis turi atsižvelgti į komponento masę, sekcijos storį, šilumos laidumą ir plėtimosi skirtumus.

Užpildo paskirstymas

Užpildo poslinkis, nepilnas padengimas arba vietinis susikaupimas gali sumažinti efektyvų sukibimo plotą ir paveikti srovės pasiskirstymą. Įrenginiai turi išlaikyti išlygiavimą netrukdydami numatyto srauto kelio.

Apžiūra po litavimo

Patikrinimo plane turi būti nurodyta priimtina jungties aprėptis, matmenų pokytis, paviršiaus būklė ir visi leistini nutrūkimai. Proceso kvalifikacijos arba gedimų analizės metu gali prireikti skerspjūvio metalografijos.

Lituotų mazgų elektrinis ir mechaninis priėmimas

Vizualiai patikima jungtis nebūtinai turi mažą elektrinę varžą ar pakankamą mechaninį stiprumą. Tikrinimas turėtų būti derinamas su projektui tinkamais matavimais.

Šlyties stiprio slenkstis, pvz., 150 MPa, turėtų būti nurodytas tik tada, kai jis yra nustatytas pagal faktinę jungties geometriją, bandymo metodą ir priėmimo specifikaciją. Vertė, paimta iš nesusijusios lituotos jungties, nėra galiojantis universalus reikalavimas.

Terminis šokas prieš terminį dviratį

Terminis šokas ir terminis ciklas įvertina susijusius, bet skirtingus gedimo mechanizmus. Terminis ciklas įvertina pasikartojančių temperatūros pokyčių poveikį per apibrėžtus buvimo laikotarpius, o terminis šokas paprastai sukelia staigesnį temperatūros pokytį.

Didelio kontaktinio bloko, lituoto prie vario gnybto, temperatūros pokyčiai gali sukurti skirtingą plėtimosi įtempį jungtyje. Pasikartojantys ciklai gali sukelti nuovargį, mikroįtrūkimus, kontaktinio pasipriešinimo pokyčius arba laipsnišką atsiskyrimą esant silpnai sąsajai.

Kvalifikacijos plane turi būti nurodyta:

• Minimali ir maksimali temperatūra.
• Perėjimo greitis arba perdavimo laikas, jei taikoma.
• Buvimo trukmė kiekvienoje temperatūroje.
• Ciklų skaičius.
• Mėginio kiekis ir produkcijos partijos vaizdavimas.
• Elektriniai ir mechaniniai matavimai prieš ir po bandymo.

ASTM B117 yra druskos purškimo korozijos bandymo metodas; tai nėra terminio šoko standartas. Tai gali būti aktualu, kai atsparumas korozijai yra gaminio kvalifikacijos dalis, tačiau jis negali pakeisti terminio ciklo ar terminio šoko bandymo.

Izoliacijos atstumas ir valkšnumo atstumas

Tarpas yra trumpiausias atstumas per orą tarp laidžių dalių. Valkšnumo atstumas yra trumpiausias atstumas išilgai izoliacinės medžiagos paviršiaus tarp laidžių dalių. Abu turi įtakos izoliacijos koordinavimui, tačiau jų negalima pakeisti.

Geležinkelio tranzito ir atsinaujinančios energijos sistemose naudojamiems nuolatinės srovės kontaktorių rinkiniams reikalingi atstumai priklauso nuo vardinės izoliacijos įtampos, pereinamosios viršįtampio, taršos laipsnio, izoliacinės medžiagos savybių, aukščio virš jūros lygio ir taikomo gaminio standarto.

Projekto peržiūra turėtų patvirtinti:

• Nominali darbinė įtampa ir vardinė izoliacijos įtampa.
• Viršįtampio kategorija ir taikomos pereinamojo laikotarpio sąlygos.
• Užterštumo laipsnis ir izoliacinių medžiagų grupė, jei nurodyta.
• Aukščio pataisos, kai to reikalauja atitinkamas standartas.
• Atstumai nuo gnybto iki korpuso ir nuo polių iki polių.
• Izoliacijos bandymo įtampa ir bandymo trukmė.

IEC 60664-1 pateikia izoliacijos ir koordinavimo principus žemos įtampos sistemoms, o IEC 60947-4-1 apima elektromechaninius kontaktorius ir variklių paleidiklius. Geležinkelio įrangai taip pat gali reikėti papildomų specifinių gaminio ir geležinkelio sistemos reikalavimų.

Kiekvienam aukštos įtampos nuolatinės srovės kontaktoriui neturi būti priskirta jokia universali prošvaisa. Patvirtintas projektas turi būti įvertintas pagal jo vardinę įtampą, izoliacijos sistemą, įrengimo aplinką ir taikomus standartus.

Matmenų valdymas ir kontaktų derinimas

Kontaktinio paviršiaus geometrija turi įtakos pradiniam kontakto plotui, vietiniam slėgiui, srovės pasiskirstymui ir nusidėvėjimo modeliui. Brėžinyje turi būti nurodyti atitinkami matmenys, atskaitos taškai, lygumas, lygiagretumas ir padėties leistinos nuokrypos.

Tam tikroms apdirbamoms savybėms tinkamomis sąlygomis gali būti pasiekiamas ±0,005 mm nuokrypis, tačiau jis neturėtų būti taikomas be atskyrimo dideliems lituotiems mazgams. Įrankių galimybės, dalies dydis, medžiagos elgsena, tikrinimo metodas ir funkcinis poreikis nustato tinkamą leistiną nuokrypį.

Kritiniai matmenys turėtų būti matuojami naudojant kalibruotą įrangą ir dokumentais pagrįstą patikrinimo planą. Atsižvelgiant į tikrinamą požymį, gali būti naudojamos koordinačių matavimo mašinos, optinės sistemos, aukščio matuokliai ir tinkama elektrinė metrologija.

Gamybos atsekamumo ir kokybės dokumentacija

Geležinkelio tranzito ir atsinaujinančios energijos pirkimų atveju atsekamumas turėtų sujungti gaunamas medžiagas su gatavo kontaktoriaus agregatu.

Kontrolės planas gali apimti:

• Medžiagos klasė, tiekėjas ir partijos identifikavimas.
• Kontaktinė sudėtis ir patikrinimo įrašai.
• Vario gnybtų medžiaga ir matmenų rezultatai.
• Kietojo litavimo partijos numeris ir įrašyti krosnies parametrai.
• Operatoriaus, įrangos ir gamybos partijos identifikavimas, jei reikia.
• Atsparumo, mechaninių ir izoliacijos bandymų įrašai.
• Neatitikties ataskaitos ir taisomųjų veiksmų dokumentai.

ISO 9001 ir IATF 16949 turėtų būti cituojami tik atsižvelgiant į faktinį tiekėjo sertifikavimo statusą ir taikymo sritį. RoHS ir REACH deklaracijos taip pat turėtų būti pagrįstos taikomais cheminės medžiagos reikalavimais ir patvirtinančiais atitikties dokumentais.

Kinijoje pagamintų nuolatinės srovės kontaktorių komponentų tiekėjo kvalifikacija

Kvalifikuodami Kinijoje įsisteigusį gamintoją ar tiekėją, pirkimo komandos turėtų įvertinti daugiau nei vieneto kainą. Peržiūra turėtų nustatyti, ar tiekėjas gali pagaminti nurodytas kontaktines medžiagas, prižiūrėti litavimo proceso langą, išmatuoti jungčių atsparumą ir palaikyti pakartotinę gamybą.

Tiekėjo vertinimas gali apimti:

• Patikrintos gamybos ir tikrinimo galimybės.
• Medžiagų tiekimas ir partijos atsekamumas.
• Litavimo įranga, proceso stebėjimas ir techninės priežiūros kontrolė.
• Matmenų ir elektrinio matavimo galimybė.
• Mėginio kvalifikacija ir inžinerinių pakeitimų kontrolė.
• Gamybos pajėgumai, pristatymo planavimas ir reagavimo į defektus procedūros.

Pirkimo specifikacijoje turėtų būti nurodyta, kurios operacijos atliekamos įmonės viduje, o kurios – pagal subrangos sutartis. Tai ypač svarbu gaminant kontaktines medžiagas, specializuotą litavimą, paviršiaus apdorojimą ir nepriklausomus bandymus.

Kaip pirkėjai gali patikrinti aukštos srovės nuolatinės srovės kontaktoriaus dalių lituotų jungčių kokybę?

Paprašykite dokumentuotos litavimo proceso specifikacijos, medžiagų atsekamumo įrašų, matmenų patikrinimo rezultatų, keturių laidų jungties varžos matavimų ir reprezentatyvaus skerspjūvio arba mechaninio bandymo ataskaitų. Priėmimo ribos turėtų būti susitarta prieš gaminant kvalifikaciją.

Kokios informacijos reikia norint pasirinkti CuW arba AgWC kontaktus geležinkelio tranzitiniams nuolatinės srovės kontaktoriams?

Pateikite vardinę nuolatinės srovės įtampą, nuolatinę ir pertraukiamąją srovę, apkrovos induktyvumą, perjungimo dažnį, kontaktų geometriją, numatomą patvarumą ir šilumines ribas. Tiekėjas turi patvirtinti siūlomą klasę naudodamas medžiagų duomenis ir konkrečias taikymo sritis perjungimo testus.

Ar Kinijoje įsikūrusi gamykla gali tiekti pritaikytus didelio našumo nuolatinės srovės kontaktorių rinkinius atsinaujinančios energijos sistemoms?

Taip, atsižvelgiant į gamintojo patvirtintą medžiagą, sujungimo, apdirbimo, tikrinimo ir bandymo galimybes. Pirkėjai turėtų patvirtinti brėžinio nuosavybę, mėginių patvirtinimo procedūras, partijos atsekamumą, gamybos pajėgumus ir kvalifikacijos testus, reikalingus numatytam pritaikymui.

Jei jūsų geležinkelio traukos ar atsinaujinančios energijos projektui reikalingi didelės srovės variniai gnybtai, CuW arba AgWC lankui atsparūs kontaktai ir valdomiSusisiekite su kietuoju litavimu, pateikite savo brėžinius ir elektros technines specifikacijas dabar, kad galėtumėte peržiūrėti gamybos pajėgumus, įvertinti procesą ir pateikti pasiūlymą iš Kinijos gamyklos.