Tungstène-Cuivre pour disjoncteurs SF6.

 

Les matériaux en tungstène cuivre (WCu) sont utilisés pour les contacts d'arcs électriques dans les disjoncteurs sous SF6 pour les applications à haute et moyenne tension. Au cœur de la chambre de coupures, les contacts d'arcs WCu sont soumis à des contraintes mécaniques et thermiques extrêmes. La température peut dépasser les 20 000 °K pendant l'arc, par exemple.

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Perla Ramirez
Contact de commutation en tungstène-cuivre

L'alliage tungstène-cuivre a des propriétés physiques uniques. Un haut niveau de résistance aux températures est l'un des avantages le plus important du tungstène, tandis que le cuivre augmente la conductivité thermique et électrique.

  • Résistance à l'érosion à l'arc
  • Excellente conductivité électrique
  • Hautes résistances mécaniques
  • Bonne usinabilité
  • Très bonne conductivité thermique
  • Faible dilatation thermique

Propriétés et valeurs typiques WCu:

MatériauA15NiA20NiA20NiFFG20A25NiFA30Ni
W [wt.%]858080807570
Cu [wt.%]152020202530
Additifs [wt.%]≤ 1.0≤ 1.0≤ 1.0≤ 1.0≤ 1.0≤ 1.0
Taille de grain [µm]jusqu'à 50jusqu'à 5020 - 254-820 - 25jusqu'à 50
Densité [g/cm3]15,715,215,215,214,514
Dureté [HV30]205200190220190135
Résistance à la compression [N/mm2]25020024030016060
Conductivité électrique [m/Ωmm2]171818,518,52123
Dilatation thermique [10-6/K]7,58,98,98,89,711
Erosion à l'arc******************

**** excellente *** très bonne ** bonne

Faible niveau d'érosion à l'arc: avec le bon mélange.

Teneur en tungstène et volume de chauffe

En choisissant le bon rapport de mélange entre tungstène et cuivre, nous sommes capables de modifier les propriétés d'érosion à l'arc électrique du produit. Avec 80 % de tungstène en poids, nous atteignons les taux les plus bas d'érosion à l'arc électrique. En fonction de la tension et de l'intensité du courant électrique, ainsi qu'en fonction de considérations économiques, nous pouvons faire varier le pourcentage de tungstène entre 60 et 90 % en poids pour répondre aux exigences précises de votre application.

Le comportement de l'arc d'érosion du tungstène-cuivre est aussi affecté par la taille du grain du tungstène, selon qu'il soit utilisé en tant que cathode (C) ou anode (A) et dans un SF6 ou à l'air ambiant :

Volume de chauffe et taille de grain
Source: Gessinger, Melton, 1977
Conductibilité électrique de nos tungstène-cuivre.
Conductibilité électrique de nos tungstène-cuivre.

Notre procédé de frittage actif Ni fait que les matériaux WCu Plansee ont une faible tendance à la fissuration tout en offrant en même temps une excellente conductibilité électrique.

Meilleure endurance: avec une fine structure de grain.

A15Ni
A15Ni
A20Ni
A20Ni
A20NiF
A20NiF
FG20
FG20
A25NiF
A25NiF
A30Ni
A30Ni

Plus la tension appliquée est forte, plus le matériau de contact doit résister à l'érosion par arc électrique. PLANSEE est capable de modifier la résistance à l'érosion par arc électrique du WCu en choisissant entre autres, la taille de grain du tungstène.

Prêts à être installés: systèmes de contacts WCu.

Système de contact prêt-à-installer

Notre système de contacts WCu prêt à être installé vous fait gagner du temps. Contactez-nous ! Nous pouvons également réduire vos durées de montage.

Du matériau brut au produit fini, nous assurons chaque étape de la fabrication en interne. Notre spécialiste chez Plansee Powertech développe votre propre système de contact à arc avec une résistance élevée à l'érosion par arc électrique. Il assurera de façon très économique le frittage à la forme quasi-définitive, le surmoulage, l'usinage, l'assemblage, le revêtement et les opérations de montage. Ceci vous assure de bénéficier d'une grande qualité et d'une grande fiabilité.

Les matériaux de contacts en WCu pour l'utilisation en coupure sous-vide.

Contact de commutation en tungstène-cuivre
Contact de commutation en tungstène-cuivre

Nous avons aussi le matériau idéal pour les interrupteurs sous-vide ou les commutateurs. Les contacts de coupure en qualité VFG (very fine grained) sont de haute pureté et possèdent une excellente conductibilité électrique. Nous proposons différents matériaux en VFG avec trois compositions en cuivre différentes afin de répondre aux exigences:

  • VFG10 (90 % tungstène massique, 10 % cuivre massique)
  • VFG20 (80 % tungstène massique, 20 % cuivre massique)
  • VFG30 (70 % tungstène massique, 30 % cuivre massique)

Propriétés et valeurs typiques de nos matériaux VFG:

MatériauVFG10VFG20VFG30
W [wt.%]908070
Cu [wt.%]102030
Taille de grain [µm]4-84-84-8
Conductivité électrique [m/Ωmm2]222530
Densité [g/cm3]16,515,214
Dureté Vickers [HV]220210130
Teneur O2 [ppm]≤ 50≤ 50≤ 50
Teneur N2 [ppm]≤ 20≤ 20≤ 20
Teneur H2 [ppm]≤ 5≤ 5≤ 5

Nous utilisons les techniques de la métallurgie des poudres pour fabriquer nos matériaux composites ainsi nous pouvons offrir précisément la combinaison de différentes propriétés de matériaux dont vous avez besoin. Les étapes les plus importantes: nous mixons les matériaux de base, les pressons et frittons le matériau obtenu. C'est la façon la plus rentable pour donner à nos matériaux de contacts les propriétés électriques demandées.

Structure de grain tungstène-cuivre
VFG 10
Structure de grain tungstène-cuivre
VFG 20
Structure de grain tungstène-cuivre
VFG 30

De l'idée au produit en un temps record.

Pour parvenir à une conception parfaite, nous combinons les données matériaux de notre WCu avec les conditions thermiques et mécaniques auxquelles il sera soumis.

En un temps remarquablement court, nos ingénieurs développent des contacts de commutation avec des capacités remarquables d'ouverture et de fermeture et une durée de vie particulièrement longue. Il va sans dire que nous utilisons les meilleurs des outils FEM et CAD pour ce travail. L' image FEM, par exemple, montre la simulation de contraintes pour un contact tulipe.

Vous avez une nouvelle idée ? Nous vous aidons à la mettre en œuvre. Grâce à notre savoir-faire et à notre production efficace de contacts à arcs, nous gagnons du temps, améliorons les performances et participons à la réduction des coûts d'entretien de la chambre de commutation.

De nombreux groupes d'ingénierie ont fait appel à notre expérience depuis de nombreuses années. Schneider Electric apprécie aussi également nos meilleures performances. L'entreprise nous a récompensé en tant que « fournisseur préférentiel » plusieurs fois.

Plus de produits pour l'ingénierie de puissance.

Vous trouverez plus d'informations sur les contacts de commutation en cuivre-chrome et en carbure de tungstène-argent pour basses et moyennes tensions.