191998. lajstromszámú szabadalom • Vákuumkamrás megszakító és eljárás annak előállítására
3 191998 4 A találmány tárgya vákuumkamrás megszakító, illetőleg ehhez kiképezett elektróda, amely elektróda nagy átütési feszültségnek képes ellenállni, kicsi az összehegedési képessége, továbbá a találmány tárgyát képezi az ezen elektróda előállítására szolgáló eljárás. Vákuumkamrás megszakítókkal szemben támasztott legfontosabb fizikai és villamos jellemzők a következők: 1. nagy legyen az átütési feszültsége, 2. kiváló legyen a nem-összehegedési karakterisztikája, 3. nagy legyen az árammegszakítóképessége, 4. lehető legritkábban forduljon elő az áram megszakadása, 5. kicsi legyen a gázkibocsátása. Különösen az 1-3. pontokban említettek jelentősége rendkívül nagy, mivel ezeknek a megfelelő értéken való kialakításával lehet a vákuumkamrás megszakítók kapacitását növelni. Az általánosan elterjedt vákuumkamrás megszakítók esetében az alkalmazott elektródákat réz alapanyagú ötvözetből készítik. Annak érdekében, hogy az átütési feszültség nagyobb legyen, olyan rézötvözeteket szoktak alkalmazni, amelyek vasat, kobaltot vagy hasonló elemet is tartalmaznak. A nem-összehegedési tulajdonság növelése érdekében, vagyis, hogy az elektródák ne ragadjanak könnyen egymáshoz, olyan elemeket is kell az elektródákban alkalmazni, amelyeknek kicsi az olvadáspontjuk és nagy a gőznyomásuk, és amelyeknek a rézzel a szilárd oldhatóságuk nagyon kicsi. Ilyen elemek például a bizmut, ólom, vagy hasonló elemek. Ennek értelmében alkalmaztak olyan ötvözeteket, amelyek réz, kobalt-bizmut, vagy réz, kobalt-ólom tartalmúak. Az utóbbi időkben, ahogyan az igény megnövekedett aziránt, hogy nagyobb áramokat lehessen, illetőleg nagyobb teljesítményeket lehessen megszakítani, megnövekedett a kereslet a nagyobb teljesítményű, illetőleg nagyobb megszakítási áramú és nagyobb átütési feszültségű megszakítókkal szemben. Azonban az alapvetően, azaz fő komponensként rezet tartalmazó elektródák esetében igen nagy nehézséget jelent 40-100 kA-nél nagyobb megszakítási áramot elérni. Ennek oka az, hogy a réz-alapú ötvözeteknek átütési feszültség karakterisztikájuk nem a legkedvezőbb, továbbá nem kedvező a nem-összehegedési tulajdonságuk sem. Az utóbbi időkben történtek kísérletek arra, hogy az elektródákat összetett fémekből állítsák elő, mégpedig más módon, mint ahogyan azt az előbbiekben említettük. Az US PS 3 957 453 sz. szabadalmi leírásban például szinterezett fémporból állítják elő az érintkező elektródát. Ez a szabadalom, amelyet 1976. május 18-án bocsátottak ki, olyan összetételű fémet ismertet, amelynél 1600 °C-nál nagyobb olvadáspontú szinterezett fémbe rezet, ezüstöt, vagy hasonló fémet vittek be. Amikor az összetett fém úgy van előállítva például, hogy rézzel, vagy rézötvözettel telítenek egy olyan vázszerkezetű elemet, amely kemény és rideg, mint a szinterezett króm, az elektróda igen kiváló nem-öszszehegedési karakterisztikát mutat, és az érintkező részek még nagy rövidzárási áram megszakítása esetén is könnyedén elválaszthatók egymástól. Ezek alapján tehát a fent említett anyagból kiképezett elektróda kiválóan alkalmas nagy áramok megszakítására. Ennek az anyagnak azonban hiányossága is van, mégpedig az, hogy a kívánt megszakítási teljesítmény nem érhető el akkor, ha a nagy megszakítási áram nagy feszültséggel párosul. Általában a nagy olvadáspontú fémeknek, mint például W, Ta, Mo, nagy a termikus emissziója is, ezért az átütési feszültség a két elektróda között kicsi lesz. Az olyan aktív elemeknek, mint Cr, Zr, Ti, vagy hasonló nagy hőmérsékleten vákuumban könnyen gőzölögnek, így azoknak az elektródáknak, melyek ilyen anyagokat tartalmaznak az elektródák közötti átütési feszültséggel kapcsolatos jellemzői nem valami jók. Az ismert összetett anyagokkal ellentétesen kifejlesztettek olyan összetett fémeket is, amelyeknél ezüsttel, vagy ezüst ötvözettel telítettek Fe-csoportbeli elemeket tartalmazó színterezett testet, és az így kapott új anyagot a hagyományos anyagok hiányosságait kiküszöbölve, alkalmazták elektródákhoz. Erről ír a JP 9019/82 bejelentés közrebocsátási irata, amely lényegében megfelel a 274 679 sz. US szabadalmi leírásnak. Az itt ismertetett elektróda olyan fémből van, amelynél ezüstöt, Ag-, Te, Ag, Se, vagy hasonló ötvözeteket diffundáltattak vákuumban vas-csoportbeli például Co vázszerkezetű anyag pórusaiba, mivel a Co-nak nagy az átütési feszültség karakterisztikája, és kis működtető áramra van szüksége, ugyanakkor a megszakítási teljesítménye kellőképpen nagy lehet. Úgy tapasztalták azonban, hogy az így kiképezett elektródákat alkalmazó vákuumkamrás megszakítók esetében a sokkal nagyobb feszültségen való alkalmazás nehézségekbe ütközik, mivel ez az elektróda fő komponensként Ag-t tartalmaz, amelynek kicsi az átütési feszültsége. A fent említett elektródák hiányosságait kiküszöbölendő, tehát egy olyan elektródát kívántunk létrehozni, amelynek nagy a megszakító teljesítménye, nagy az átütési feszültsége, továbbá amelynek kiválóak a nem-ősszehegesedési tulajdonságai és amelynek kedvezőek a lökőigénybevételi tulajdonságai. A találmány tehát egy olyan vákuumkamrás megszakítóra vonatkozik, amelyben olyan elektródaelrendezést alkalmazunk, amelynek kiválóak az átütési paraméterei, ugyanakkor kiválóak a nem-összehegedési 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
