SF6回路遮断器の銅タングステン

 

銅タングステン(WCu)は、超高電圧、高電圧、中電圧用のSF6回路遮断器のアーキング接点に使用されます。スイッチングチャンバの中で、銅タングステン接点は極度の機械的負荷と熱負荷にさらされます。回路が開閉する際、スイッチ接点は2万Kの高温にさらされます。

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Perla Ramirez
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銅タングステンスイッチ接点

銅タングステンは、その優れた材料特性から接点材料として多く使用されています。高温耐性はタングステンの最たる特性のひとつですが、銅を加える事で、電気・熱伝導性が向上します。また、銅タングステン接点材料には、次のような特徴もあります。

  • 高い耐アーク特性
  • 良好な電気伝導性
  • 優れた強度
  • 良好な機械加工性
  • 良好な熱伝導性
  • 低い熱膨張率

当社銅タングステン材料の標準的な特性と評価

材料A15NiA20NiA20NiFFG20A25NiFA30Ni
銅 [wt.%]858080807570
添加物 [wt.%]152020202530
添加物 [wt.%]≤ 1.0≤ 1.0≤ 1.0≤ 1.0≤ 1.0≤ 1.0
粒径[μm]up to 50up to 5020 - 254-820 - 25up to 50
密度[g/cm3]15.715.215.215.214.514
硬度 [HV30]205200190220190135
圧縮強度 [N/mm2]25020024030016060
電気伝導度 [m/Ωmm2]171818.518.52123
熱膨張率 [10-6/K]7.58.98.98.89.711
燃焼性質******************

**** とても優れている *** 優れている ** 良い

低いレベルのアーク消耗:正しい材料の調合について

Tungsten content and burn off volumen

タングステンに銅を加える量で、製品の耐アーク消耗性を変化させることができます。アークの消耗度はタングステン含有率が80%のときに最も少なくなります。電圧、電流強度のほか、コストも考慮しながら、タングステン含有率を60~90%の範囲で調節することで、さまざまなニーズに対応することができます。

銅タングステンのアーク消耗度はタングステンの粒子サイズにおいても影響を受けます。そして、それがカソード(C)またはアノード(A)として、またSF6や空気雰囲気下での使用にもよります。

Burn off volume and grain size
Source: Gessinger, Melton, 1977
銅タングステンの電気伝導度
銅タングステンの電気伝導度

プランゼー銅タングステン材料のニッケルにより活性化された焼結プロセスは、クラックに対する耐性と優れた電気伝導度を併せ持つことを示しています。

優れた耐久性: 粒子構造について

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

接点材料は、電圧が高ければ高いほど、アーク消耗耐性が高くなければなりません。タングステンの粒径を変化させることによって銅タングステンの耐アーク特性を変化させる事ができます。高電圧帯では、きわめて粒径の小さな材料を使用します。

組み込みも簡単:WCu接点システム

組込みも簡単

プランゼーでは、接点をシステムでもお届けしています。御社での組立工程を大幅に節約することができます。どうぞご連絡ください!

原料から最終製品まで、プランゼーはすべての生産工程を社内で行います。PLANSEE Powertechのスペシャリストたちが高い耐アーク特性を持つ皆様のお望みどおりのアーキング接点システムを開発し、効率的なニアネットシェイプへの焼結、バックキャスト、機械加工、接合、コーティング、組み立てを行います。だから、安心して信頼できる高い品質をご注文いただけます。

真空で使用される銅タングステン接点材料

銅タングステンスイッチ接点
銅タングステンスイッチ接点

当社は真空チャンバで使用する適切な材料をご用意しております。例えばリング式開閉装置や再密閉器などです。VFG(非常にきめが細かい粒子)品質のスイッチ接点は超高純度で優れた電気伝導性を持ちます。当社は異なる要求に応えるため銅を含有した3つの異なる等級のVFG材料をご提案いたします。

  • VFG10 (90 % tungsten by weight, 10 % copper by weight)
  • VFG20 (80 % tungsten by weight, 20 % copper by weight)
  • VFG30 (70 % tungsten by weight, 30 % copper by weight)

当社VFG材料の標準的な特性と評価

材料VFG10VFG20VFG30
銅 [wt.%]908070
添加物 [wt.%]102030
粒径[μm]4-84-84-8
電気伝導度 [m/Ωmm2]222530
密度[g/cm3]16.515.214
ビッカース硬度 [HV]220210130
O2 含有量 [ppm]≤ 50≤ 50≤ 50
N2 含有量 [ppm]≤ 20≤ 20≤ 20
H2 含有量 [ppm]≤ 5≤ 5≤ 5

当社は皆様が必要とする異なる材料特性の組み合わせを正確に提供することができるように、複合材料の製造に粉末冶金技術を使用します。一番重要なステップ:材料を投入し、混合され生じた材料をプレス、焼結します。これは、当社の電気特性を要求される接点材料で一番費用効率が高い方法です。

銅タングステンの粒子構造
VFG 10
銅タングステンの粒子構造
VFG 20
銅タングステンの粒子構造
VFG 30

アイデアから製品までを記録的な速さで

スイッチ接点の理想的なデザインを実現するために、当社は熱や機械の状態において銅タングステン材料が受ける影響の具体的なデータを結合しています。

非常に短い時間で、当社のエンジニアは卓越した開閉能力を持ち、特に長寿命のスイッチ接点を開発します。それは、当社が最高水準のFEMと、その開発のためのCAD方法を使用することは言うまでもありません。FEMイメージは、たとえばチューリップ型接点のためのストレス・シュミレーションです。

新しいアイデアをお持ちでしたら、プランゼーがその実現をお手伝いいたします。アーキング接点に関する豊富なノウハウと効率的な生産態勢で、時間を節約し、性能を向上させ、スイッチングチャンバの維持費削減のお手伝いをいたします。

長年に渡り、パワーエンジニアリング各社でプランゼーの製品をご利用頂いています。例えばSchneider Electricもプランゼーの製品を高く評価してくださっています。プランゼーはSchneider Electricから数年に渡り「優良パートナー賞」を受賞しています。

パワーエンジニアリング製品はほかにも

低電圧、中電圧用の銅クロムタングステンカーバイド銀製スイッチ接点については、こちらから。