Материал, снижающий энергетические потери на контактных соединениях электрических сетей

Авторы патента:

Петровская Валентина Никитична (RU)

Иванчик Николай Николаевич (RU)

Горовой Валерий Олегович (RU)

Кондратьев Виктор Викторович (RU)

H01B1/22 - Кабели; проводники; изоляторы; выбор материалов для получения требуемых характеристик электрической проводимости, изоляции и диэлектрической постоянной (выбор материалов для получения магнитных свойств H01F 1/00; волноводы H01P; прокладка кабелей и проводка линий электропередачи или объединенных электрических и оптических кабелей или линий электропередачи H02G)

Владельцы патента RU 2653859:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет" (ФГБОУ ВО "ИРНИТУ") (RU)

Изобретение относится к области материаловедения и может найти применение в энергетике, металлургических, химических и других отраслях промышленности, где применяется электричество. Материал, снижающий энергетические потери на контактных соединениях электрических сетей, содержащий медь, материал дополнительно содержит олово и вспененный никель, равномерно распределенные в объеме материала, позволяющего проводить электрический ток до 10000А, при следующем соотношении компонентов, мас. %: олово 68,32; никель 25,92; медь 4,32. Технический результат: снижение энергетических потерь на контактных соединениях электрических сетей за счет снижения разности потенциалов на 92-97%. 1 ил., 2 табл.

Изобретение относится к такому приоритетному направлению науки, как энергосбережение. На сегодняшний день в отраслях промышленности, где применяется электричество, существует проблема потерь мощности и большого расхода энергии в контактных соединениях проводников. Уменьшение разности потенциалов, которая возникает при контактном соединении, повышает энергоэффективность систем передачи и транспортировки электрической энергии. В этой связи разработка материала, способного уменьшить контактную разность потенциалов, является актуальной.

Известна электропроводящая смазка «УВС СУПЕРКОНТ» (RU №2510089, МПК Н01В 3/20, Н01В 1/22, С10М 125/00, С10М 101/00, С10М 119/20, C10N 10/02, C10N 40/14, опубликовано 20.03.2014), содержащая минеральное масло, присадку, металлический порошок, в качестве которого используют высокодисперсный порошок меди, стабилизирующую добавку, смазка дополнительно содержит загуститель, в качестве которого используют этилцеллюлозу, при этом в качестве присадки используют органическую матрицу, представляющую собой соли высокомолекулярных органических соединений (мыло) и высших органических жирных кислот, а в качестве стабилизирующей добавки - 30%-ный раствор бензотриазола в ацетоне при следующем содержании компонентов, мас. %:

Органическая матрица	40
Высоко дисперсный порошок меди	30
Загуститель	20
Стабилизирующая добавка	5
Минеральное масло	Остальное

Общими признаком заявляемого изобретения с аналогом является наличие меди в составе.

К недостаткам этого аналога следует отнести:

- низкие показатели по термоустойчивости и надежности;

- невозможность обеспечения безопасной безаварийной эксплуатации электрических сетей;

- сложность в изготовлении и хранении.

Это связано с тем, что используемая в качестве присадки матрица, содержащая соли высокомолекулярных органических соединений и высших органических жирных кислот (мыла), и мелкодисперсный медный порошок могут образовывать пространственные структуры, в результате чего на рабочей поверхности электрических контактов будут образовываться трудноудаляемые образования. Это приводит к увеличению сопротивления между электрическими контактами и вызванное этим уменьшение надежности в эксплуатации электрических цепей.

За прототип принят материал по уменьшению контактной разности потенциалов, представляющий собой мультикомпонентную металлическую пену (US №7229296 В2, МПК H01R 4/34, опубликовано 12 июня 2007) Использование этого материала в качестве прокладки между двумя металлическими контактами уменьшает разность потенциалов на 40-78%. К недостаткам этого пенного материала следует отнести следующие:

- при небольших сдвигах, поворотах, вибрациях, действующих на контактное соединение, свойства материала становятся менее эффективными. Это является большим препятствием на производствах, где невозможно обойтись без механических воздействий, вибраций и т.п.;

- отсутствует возможность повторного использования материала;

- высокая стоимость материала.

Общими признаком заявляемого изобретения с аналогом является наличие меди в составе.

Задача заявляемого изобретения заключается в создании материала, снижающего энергетические потери на контактных соединениях электрических сетей.

Технический результат заключается в снижении энергетических потерь на контактных соединениях электрических сетей за счет снижения разности потенциалов на 92-97%.

Указанный технический результат достигается тем, что материал, снижающий энергетические потери на контактных соединениях электрических сетей, содержащий медь, отличающийся тем, что он дополнительно содержит олово и вспененный никель, равномерно распределенные в объеме материала, позволяющего проводить электрический ток до 10000А, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

олово	68,32
никель	25,92
медь	4,32

Материал представляет собой смесь порошков вспененного никеля, меди и олова. Использование этой смеси в качестве прокладки между контактами уменьшает разность потенциалов на 92-97%.

Использование заявленного материала уменьшает контактную разность в диапазоне 0-10000А, снижает тепловые потери на контактах и продлевает срок службы контактного соединения.

Для получения вспененного никеля использовали никель (II) азотнокислый 6-водный марки Ч и глицерин марки Ч. Реактивы предварительно не очищали. Кристаллогидрат азотнокислого никеля помещали в сушильный электрический шкаф при температуре 130°С. Потери составляли 30% массы. Просушенный порошок измельчали до размера частиц не более 200 мкм в планетарной мельнице. Глицерин и безводный нитрат никеля (шихта) в соотношении 1:3 соответственно тщательно перемешивали в емкости до однородной массы и помещали в реактор. В газовой среде (на воздухе) проводили локальное инициирование процесса (зажигание). В точке контакта смеси с искрой возникает фронт реакции горения - самопроизвольный высокотемпературный синтез (СВС), распространяющийся по смеси со скоростью ~1 м/с с выделением большого количества тепла и газообразных продуктов горения. Возникший в зоне инициирования очаг реакции по законам горения (тепловыделения и теплопереноса) в виде фронта самостоятельно распространяется по шихте, при этом достигаются высокие полнота и скорость химического взаимодействия ее компонентов. В основе режима СВС лежит экзотермическая реакция окисления углеродсодержащих компонентов шихты нитрогруппой при одновременном восстановлении химического соединения никеля до металлического никеля. В результате получаем хрупкую пористую структуру вспененного никеля (см. рисунок).

Полученный вспененный никель дробили, а пластины меди и олова измельчали до размера не более 200 мкм. При этом пористость структуры вспененного никеля сохранялась. Оптимальное соотношение между компонентами смеси установлено экспериментально и представлено в таблице ниже.

Таблица

Использование этого материала в качестве прокладки между контактами уменьшает разность потенциалов на 92-97%, в то время как прототипа на 40-78%.

Обоснование принятых пределов процентных соотношений составляющих компонентов порошкового материала.

Материал, снижающий энергетические потери на контактных соединениях электрических сетей, содержащий медь, отличающийся тем, что он дополнительно содержит олово и вспененный никель, равномерно распределенные в объеме материала, позволяющего проводить электрический ток до 10000 А, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

олово	68,32
никель	25,92
медь	4,32

Изобретение относится к электротехнике, в частности к кабельной технике, и может быть использовано при изготовлении теплостойких проводов и кабелей с защитным покрытием из серебра.

Способ получения водного раствора полианилина // 2647846

Настоящее изобретение относится к способу получения водных растворов полианилина, а также к способу получения многокомпонентных композиционных графеновых материалов на основе полианилина.

Смазочная композиция электропроводящая, для подвижных электрических соединений // 2647118

Изобретение относится к области электротехники, в частности к многофункциональным электропроводящим смазкам, применяемым при монтаже и эксплуатации разборных подвижных электрических соединений, работающих на открытом воздухе.

Смеси, способы и композиции, относящиеся к проводящим материалам // 2641739

Изобретение относится к смесям и способам, которые можно применять для получения материалов, содержащих электро- и/или теплопроводящее покрытие, а также к композициям, которые представляют собой материалы, обладающие электро- и/или теплопроводящим покрытием.

Композиционные материалы на основе объемных углеродных нанотрубок и металла и способ их изготовления // 2639181

Изобретение относится к композиционным материалам на основе углеродных нанотрубок. Композиционный материал на основе объемных углеродных нанотрубок и металла.

Полиамидная композиция для изготовления формованных изделий с улучшенным качеством поверхности и способ ее получения (его варианты) // 2632008

Изобретение относится к полиамидной композиции для изготовления формованных изделий с улучшенным качеством поверхности и способам ее получения. Полиамидная композиция содержит следующие компоненты (% масс.): a) 40-99,55 полиамида, b) от 0,15 до 25 электрически проводящего углерода, выбираемого из группы углеродных нанотрубок и графена, c) от 0,3 до 8 олигофункционального соединения, которое содержит по меньшей мере одну функциональную группу, которая способна реагировать с реакционноспособными группами на поверхности углерода, а также дополнительно по меньшей мере одну функциональную группу, которая может реагировать с концевой группой полиамида, d) до 59,55 целевых добавок.

Электропроводящие композитные подложки, покрытые композициями электроосаждаемых покрытий, и способы их получения // 2627867

Изобретение относится к подложке с нанесенным покрытием, содержащей: А) электропроводящую композитную подложку, содержащую смоляную матрицу, армированную волокнами, и В) отвержденный слой покрытия, электрофоретически нанесенного на по меньшей мере часть поверхности подложки, при этом отвержденный слой покрытия осажден из композиции отверждаемого электроосаждаемого покрытия, содержащей: (1) смоляной компонент, содержащий катионную или анионную смолу с активным водородом, включающий акриловый, сложный полиэфирный, полиуретановый и/или полиэпоксидный полимер; и (2) отвердитель.

Дисперсии частиц графенового углерода и способ их получения // 2627411

Изобретение относится к дисперсиям частиц графенового углерода и к способам получения таких дисперсий и электропроводящим покрытиям, полученным из дисперсий. Дисперсии частиц графенового углерода получают при использовании полимерного дисперсанта.

Материал покрытия с нелинейным сопротивлением, шина и обмотка статора // 2621797

Изобретение относится к материалу покрытия с нелинейным удельным сопротивлением, электрической шине и обмотке статора. Изобретение содержит: полимерную матрицу, изготовленную из эпоксидной, акриловой смолы или полиуретана, отверждаемых за счет нагрева; диспергированные в полимерной матрице ZnO-содержащие частицы и полупроводящие поверхностно-обработанные вискеры.

Полиолефиновый композит на основе эластомера, модифицированного углеродными нанотрубками для повышения электропроводности полимерматричных композитов // 2621335

Изобретение относится к области полимерных композиционных материалов, предназначенных для изготовления полимерматричных композитов, требующих повышенных значений электропроводности.

Способ изготовления электропроводящих изделий из волокнистого композитного материала // 2654043

Изобретение относится к области производства изделий из композитных материалов и может быть использовано при изготовлении проводящих электрический ток композитных изделий. Описан способ изготовления электропроводящих изделий из волокнистого композитного материала, включающий намотку стекловолокна, смоченного смесью связующего на основе полиэфирных смол, отвердителя и наполнителя, и последующее отверждение, в котором в качестве наполнителя в смесь добавляют углеродные нанотрубки с количеством стенок не более одной, диаметром до 2,5 нм и длиной от 3 мкм до 100 мкм, в оболочке из глицидинового эфира жирных кислот в количестве от 0,01% до 0,04% от массы композитного изделия, причем на первом этапе перемешивания углеродные нанотрубки добавляют в полной дозе к 20% по массе дозы связующего и перемешивают от 60 до 90% общего времени перемешивания, после этого добавляют оставшуюся дозу связующего и перемешивают оставшееся время, а отвердитель добавляют после перемешивания всей дозы связующего с дозой углеродных нанотрубок, после стандартной операции намотки и формования изделия проводят отверждение при температуре от 18 до 20°C. Технический результат: получены изделия из композитных материалов с повышенной электропроводностью с высокой воспроизводимостью характеристик.

Материал, включающий в себя восстановленный оксид графена, устройство, включающее в себя этот материал, и способ производства этого материала // 2654517

Изобретение относится к материалу, включающему в себя восстановленный оксид графена, в котором степень восстановления оксида графена имеет пространственную вариацию, так что материал имеет градиент удельной электропроводности и/или диэлектрической проницаемости. Материал может использоваться, например, в электрическом устройстве для целей постепенного изменения поля и/или рассеяния зарядов. Примеры электрических устройств, в которых этот материал является выгодным, включают в себя кабельные приспособления, изоляционные втулки, силовые кабели, микроэлектронику, распределительные устройства и т.д. Изобретение относится также к способу производства материала для электрических приложений. Способ включает в себя различную обработку различных частей элемента из оксида графена для того, чтобы достичь различной степени восстановления оксида графена внутри элемента, что приводит к получению образца, имеющего градиент удельной электропроводности и/или диэлектрической проницаемости, что улучшает изолирующие свойства материала. 8 н. и 11 з.п. ф-лы, 11 ил., 1 табл.