Регистрация / Вход
Прислать материал

Исследование и разработка технологий создания многослойных токоведущих систем для транспорта электроэнергии

Номер контракта: 14.574.21.0010

Руководитель: Ненашев Максим Владимирович

Должность: Проректор по НР ГОУ ВПО Сам ГТУ

Организация: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет"
Организация докладчика: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный технический университет"

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
алюминиевый токоведущий контакт, медный порошковый материал, газотермическое напыление, детонационное напыление

Цель проекта:
Целью проекта является: разработка технологии изготовления электрических контактных элементов для уменьшения себестоимости комплектных распределительных устройств (КРУ). Результаты ПНИ будут использованы для создания перспективных технологий формирования многослойных функциональных покрытий, позволяющих существенно повысить ресурс работы изделий электро-технической продукции.

Основные планируемые результаты проекта:
Основы технологии изготовления контактного элемента с многослойным покрытием со структурой алюминиевая основа – медный подслой – серебряное покрытие, входящих в конструкцию КРУ и токопроводов.
Предложения и рекомендации по применению метода газотермического напыления при изготовлении контактного элемента с многослойным покрытием.
Предложения и рекомендации по применению метода электрохимического осаждения при изготовлении контактного элемента с многослойным покрытием.
Рекомендации по внедрению, разработанных контактных элементов с многослойным покрытием, для объектов энергетики.
Опытный образец контактного элемента с многослойным покрытием со структурой алюминиевая основа – медный подслой – серебряное покрытие.
Результаты предварительных и приемочных испытаний опытного образца контактного элемента с многослойным покрытием на износостойкость и электропроводность в лабораториях СамГТУ.
Рабочая конструкторская документация на опытный образец контактного элемента с многослойным покрытием, включающая схему установки его в комплектное распределительное устройство.


Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Опытный образец контактного элемента с многослойным покрытием токопровода со структурой алюминиевая основа – медный подслой – серебряное покрытие должен использоваться в качестве стержневой части втычного соединения ячеек комплектных распределительных устройств (КРУ), должен обеспечивать поступление потребителю тока со следующими эксплуатационные характеристиками:
- Номинальный ток, А = 1600 – 2500;
- Стойкость, кА = 51 – 128;
- Термическая, трёх секундная, кА = 20 – 67;
- Потери мощности 1 м.п. ток-да, кВт/м, не более 0,38 – 069.
Износостойкость опытного образца контактного элемента с многослойным покрытием должна составлять не менее 500 циклов включения – отключения.
Новизна подхода заключается в сочетание методов детонационного напыления медного подслоя и электрохимического осаждения серебряного слоя, обеспечит получение контактного элемента с многослойным покрытием, входящего в конструкцию токопроводов, имеющих сравнительно высокие характеристики по критериям функциональности, эксплуатационным показателям и стоимости в сравнение с существующими технологиями
Сравнивая с существующей ситуацией на рынке электротехнической продукции в области обеспечения переходного сопротивления в контактах, данный проект решает глобальную экономическую задачу и имеет следующие преимущества:
1. Решение актуальной задачи по выбору более доступных материалов для обеспечения переходного сопротивления в элементах КРУ
2. Обеспечение нанесения серебряного покрытия без подслоя никеля
3. Формирование слоя меди порядка 50 мкм, что невозможно электрохимическим путем.
Разрабатываемая оптимальная технология производства алюминиевых контактов с переходным проводящим слоем позволит осуществить его внедрение в элементах токопроводов генераторного напряжения для объектов энергетики, промышленности, транспорта, сельского хозяйства, элементы шинопроводов для электрического соединения трансформаторов с панелями или шкафами электрических станций, в распределительных сетях энергокомплекса


Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Область применения продукции: основное-это элементы КРУ (комплектных распределительных устройств), контактные системы плоских форм, медные шины, запасные электротехнические части.
Разрабатываемая технология нанесения антифрикционных электропроводящих покрытий электрохимическим осаждением позволит обеспечить:
- существенное повышение производительности процесса за счет возможности нанесения покрытий на повышенных плотностях тока;
- возможность отказаться от ядовитых цианистых электролитов при нанесении серебряных покрытий при одновременном повышении износостойкости, контактной выносливости, адгезионной прочности и коррозионной стойкости покрытий. Отсутствие ядовитых компонентов в электролите позволяет вести процесс при повышенной температуре, что повышает скорость нанесения покрытий;
Предлагаемая к исследованию технология детонационного нанесения покрытий с применением конденсированных взрывчатых веществ, по сравнению с существующими штатными технологиями оловянирования, меднения и др., обеспечивает:
- Повышение производительности - до 10 раз. За один выстрел детонационного автоматизированного комплекса наносится покрытие толщиной до 15 мкм на площади 3 см2. Установка совершает до 20 выстрелов в секунду, покрывая за час 21,6 дм2 обрабатываемой поверхности. Перед нанесением покрытия не требуется длительной подготовки поверхности, а также финишные операции.
- Снижение энергоемкости – до 3-х раз – обеспечивается за счет того, что покрытие на-носится не за счет электрической энергии, а за счет энергии детонирующей смеси газов и кон-денсированных взрывчатых веществ. В процессе нанесения покрытия электрическая энергия потребляется только компьютером (200 Вт), дозаторами и манипулятором (50 Вт). В сумме потребляемая мощность составляет около 0,3 кВт/час. При этом отсутствует необходимость подогрева ванн и выполнения дополнительных операций: обезжиривания, травления, нанесения подслоя, термообработки деталей с покрытиями для обезводроживания.
- Полное отсутствие ядовитых химикатов в технологии нанесения детонационных покрытий решает проблемы связанные с приобретением, хранением и утилизацией цианистого калия, красной кровяной соли, сильных кислот и щелочей. Производство становится экологи-чески чистым и безопасным для персонала.
- Полностью компьютеризированное управление процессом нанесения покрытия исключает возможность технологических нарушений из-за ошибок персонала.
- Сверхзвуковые скорости напыляемых частиц (более 1000 м/с) обеспечивают гарантированно высокую прочность сцепления покрытий с основным металлом, превышающую аналогичный показатель электрохимических покрытий в 2…5 раз. Причем высокая прочность сцепления сохраняется даже, когда материалы основы и покрытия обычными методами электрохимии непосредственно не соединяются: медь-алюминий, серебро-медь и др.
- возможность получения практически беспористых покрытий, имеющих структуру монолитных материалов. Это обусловливает повышенную коррозионную стойкость детонационных покрытий. Отсутствие пор и микротрещин на детонационных покрытиях из электроизоляционных керамических материалов (например, оксида алюминия) позволяет повысить электрическую прочность изделий и уменьшить потери электроэнергии за счет «утечек», из-за по-падания в трещины влаги, сажи, пыли и грязи.


Текущие результаты проекта:
Разработана технология изготовления контактного элемента с многослойным покрытием со структурой алюминиевая основа – медный подслой – серебряное покрытие, входящих в конструкцию КРУ и токопроводов.
Получен опытный образец контактного элемента с многослойным покрытием со структурой алюминиевая основа – медный подслой – серебряное покрытие. Проведены предварительные и приемочные испытаний опытного образца контактного элемента с многослойным покрытием на износостойкость и электропроводность. Разработана рабочая конструкторская документация на опытный образец контактного элемента с многослойным покрытием, включающая схему установки его в комплектное распределительное устройство.