CS226755B1 - Contact device for low-voltage vacuum contactors - Google Patents

Description

Vyinílez se týká kontaktního zařízení pro nízkonapětové vakuové stykače pro joennoitý proud až 630 A, u kterého jsou oba vytvořeny jako souose do .sebe zappadaící hrníčky ve tvaru dutých válců, z nichž vnější průměr prvního hrníčku je oonňí, nežli vnitřní průměr duhého hrníčku a vnější plocha dna prvního hrníčku ' tiW^:L jednu konnaktní plochu a vn.třní plocha dna druhého hrníčku druhou kontaktní plochu a u kterého pro rozepnutí kontaktů je prití.Uatíčnk upraven posuvně v osovém směru o spínací zdvih a konnaktní plo» chy, navzájem od sebe odpojitelné posunutím prvního hrníčku o s^^ín^c zdvih, sestáv^ící z jnného kovu, neeH obě na ně navaazjící в rozestupem navzájem od sebe ležící a prooi sobě .uspořádané válcové stěny. *

Nízkona^pětové vakuov^é stykače dosahn^í teto v^yso^ké n^tnostá ^kontaktů ^jména ^v důsledku vyiultí pro toto obzvláště výhodných vlastností specifického vakuového elektronickéh^o ďbl^ku typu ^{A p}odle ResceJ ^The vacum switců part ^|, ^proc.I^EE Ы0, ¹⁹⁶3, H. ⁴ S. 793-802. Tento speecfický vakuový elektrický oblouk typu A má, p^i prvním přiblížení, na katodě katodové paralelní patní body, jejccH počet je úměrný spínanému proudu, jeden kuželový vybíjecí kanál, přiaazený každému katodovému patnímu bodu a na katodě vzniká difuzní bez jaké^o^ kontrakce a tím bez vyjádřených anodových patních bodů Tím dochází jen k veim nemírnému opálu maateiálu na katodě a nepatrnému zisku mottniálu na anodě, což podstatně ovlivňuje životnost kontaktů. Doba trvání specifického vakuového nln^ktaicééUo

226 755

226 755 oblouku typu A je při tom určena kromě velikosti proudu, především volbou vhodného kontaktního materiálu, využitím maximálně možného tlaku v komoře a dimenzováním kontaktů.

Podle provedených výzkumů klesá opal na katodě, případně v paralelních katodových patních bodech specifického vakuového elektrického oblouku typu A ge stoupajícím tlakem, viz NDR patent 108 407· Z hlediska vyšší životnosti bylo by účelné, zvýšit tlak v kontaktní mezeře během trvání elektrického oblouku. Pro tento účel nejsou ale známá kotoučovitá kontaktní zařízení pro nízkonapětové vakuové stykače vhodná.

Dále je důležité,_?zachovat paralelní katodové patní body s jejich dílčími vybíjecími kuželi mezi oběma elektrodami, aby se zcela zabránilo výstupu páry kontaktního materiálu z kontaktní mezery, nebo aby se snížil na přijatelnou míru, aby se tak velká část odpařeného materiálu získala zpět pro další spínání a aby se uchránila izolační dráha vakuového spínacího tělesa před vytvořením vrstvy z kovových par. Podle rozsáhlých šetření uniká přibližně asi 50 % kontaktního materiálu, odpařeného na katodě z kontaktní mezery u známého kotoučového kontaktního zařízení, který kondenzuje na stínítku případně jiných vnitřních plochách spínacích komor a tím se ztrácí pro další spínací pochody, případně do vede к vytvoření vrstvy a tím к přemostění izolační dráhy.

Pro vysokonapětové vakuové výkonové spínače jsou známa již taková kontaktní zařízení, která se od obvyklého kotoučového tvaru kontaktů odchylují. Tyto kontakty jsou však vhodné, podle jejich specifického úkolu použití, pro vakuové spínací komory pro spínání zkratových proudů, to je proudů větších než 5 кА, elektrický oblouk ve vakuu typ B, u kterých již specifický elektrický oblouk ve vakuu typ A neexistuje. Elektrický oblouk ve vakuu tápu В g vyjádřeným jednotlivým anodovým a katodovým patním bodem, který je podobný elektrickému oblouku za vysokého tlaku, vyžaduje jiné vytvoření a dimenzování kontaktního zařízení. U těchto proudů a u tohoto tvaru elektrického oblouku ve vakuu je bezpodmínečně nutné zabránit trvání vyjádřeného anodového a katodového patního bodu, případně vyjádřeného sloupce elektrického oblouku, oddálit jej od vlastního kontaktního místa, a tím zachovat schopnost vypínání a zabránit příliš velkému opálu materiálu, který opět vedl к selhání vypnutí а к opětovnému zapálení elektrického oblouku v důsledku příliš vysoké hustoty kovových par.

Tak jsou například známa kontaktní zařízení, například podle SU-pat. spisu 19 659, u kterých je elektrický oblouk hnán odvlastního místa vzniku, resp. kontaktního místa, magnetickým polem z válce, který se konicky rozšiřuje, do uzavřeného válce a nucené je uváděn do rotace.

Podobný účel má známé zařízení podle US-patentu 3 356 818, u kterého je elektrický oblouk hnán od vlastního kontaktního místa blíže neuvedenými prostředky a hoří mezi stěnami kontaktů, které mají zpočátku tvar válce a potom kužele a které do sebe zasahují.

Totéž platí pro kontaktní zařízení podle DD-patentního spisu 96 801, které je vhodné pro vypínání velmi velkých proudů a u kterého rovněž v důsledku různých opatření má vynucený sloupec elektrického oblouku typu В ve vakuu hořet mezi stěnami se dvěma koaxiálně do sebe zasahujícími hrníčkovitými kontakty.

Jako další zlepšení tohoto zařízení jsou podle DD-patentního spisu 117 140 známa dal

226 755 ší opaaření, kterými je elektrický oblouk hnán od tak zvané oblasti jmenovitých proudů, kterou tvoří dno hroíckovitéhv kontaktu, dv opalovací oblasti, ležící mezi stěnami hrníčků.

Stejnému účelu slouží kontaktní zařízení pro vakuové zhašecí komory podle DE-OSu

54 807. Také u tohoto kontaktního zařízení určeného pro vakuové výkonové spínače jsou oba kontakty vytvořeny přibližně jako hrnce válcového tvaru, resp. ve tvaru dutých válců, zasunutých, resp. zasaaujících koaxiálně navzájem do sebe, přičemž vnější průměr prvního hrnce je meeňí, než vnitřní průměr druhého hrnce a střední čas-t vnější plochy dna prvního hrnce tvoří jednu kontaktní plochu a střední část vnitřní plochy dna druhého hrnce tvo^í druhou kontaktní plochu. Při rozepnuuí konnaktů, přieemž první hrnec je v axiálním směru posunut o spínací zdvih, se žene koncentrovaný vakuový oblouk typu B smyčkovým vedením proudu z kontaktní mezery sm^írem ven a pohybuje se na válcových hrncových stěnách směrem nahoru k okrajům hrnce. Pro dosažení tohoto žádoucího účinku sestávají čássi dna hrnce, tvořící kontaktní plochu, z jiného maatrrálu nežli stěny hrnce, které sessávv.jí z maatrrá-i lu, zaruČuuícího dobré vlastnossi pro pohyb elektrického oblouku.

Zato zařízení však nepřinásše! nijaké řešení, které by bylo užitečné myšlence · vynálezy oetot toto zařízeni jsou us^totóoa pro s^pío^ání velmi velech zkratových, ^oudů ve kterých je elektrický oblouk hnán různými prostředky z Contaktoí štěrbiny a ve kterých se páry kontaktního mattriálu mohou rozšiřovat v nepřípustné míře pro velký počet spínání a jsou ^příli^š ná^kla^do^á pro níz^kvna^řětov^к va^kuvv^k stiykafo pro před^po^cládaný rozsah prou^dů a nemohou dosáhnout požadované životoossi, nebo vykážu.!*! opatřžoí pro podstatně vyšší statockou tapetovou pevnost a odklonuj ^covvv^{é p}ár^y tok a^by se nemehly dostat oa izolační dráhu.

Cílem vynálezu je dosáhnout zvýšení životnosto kontaktů jako určujícího ^ο^ζΙ^ζ pro životnost celého uvedeného vakuového stykače.

Úkolem ^vynálezu je vyi;vo^oit tontakty tok a^by výs^tu^p tovový^ ^par z tontoktoí mezery se dalekosáhlým způsobem z^eetšl a aby odpařený kontaktní matová! se opět uložžl oa kontaktech.

Tento úkol se u kontaktů hrníčkového tvaru, zasahnuících navzájem do sebe, podle vynálezu řeší tím, že vzdálenost mmei oběma válcovými stěnami obou kontaktů je rovna nebo menší ne^i mmximáání spínací zdvi^h a ^že matoval pro v-Hco^ ^stěoy a pr^o tontoktoí plochy je zvolen tak, že soucit z jeho tepelné vodivoosi a odpařovacího bodu je vetší tež u kontaktních ploch, takže při maaimáloím spínacím zdvihu je oapěěí elektr^keho oblouku mezi válcovými stěnami vetší neen mezi kontaktními plochami..

Roovínuuí myšlenky vynálezu pak spočívá v tom, že horní okraj vnitřního kontaktu je vyhnut přes okraj vnějšího kontaktu a válcová stěoa vnějšího kontaktu má ' v o^I^j^e^sí kontaktní mezery vypuklinu pro ukládání matovánu.

U jiné varianty provedení vynálezu je vnitřní kontakt vytvořen ve tvaru kotouče a válcovástěoa obklopuje tento kotoučový kontakt oa způsob hrníčku.

Dáto ^je ^todNé to válooto stěn^y ContaCto sessáva.ií z mattetolu s příznivými vlast^oostm. ^pro kondenzaci ^kvvvv,ýc^{l p}ay oap^pí^kla^d Fy litiny ^{a n}i^cl^u Fe-Ni.

226 755

Vynález bude v dalším textu blíže objasněn a popsán na příkladu provedení, znázorněném na výkresech. Na obr. 1 je znázorněno kontaktní zařízení v řezu, na obr. 2 je znázorněno zahnutí vnitřní steny kontaktu, na obr. 3 a 4 jsou znázorněny vnější stěny kontaktu.

Na elektrodách X, 2, uspořádaných ve vakuovém tělese, je upevněn kontakt 2 a pohyblivý kontakt £. Kontakty 2, 4 jsou při tom vytvořeny hrníčkovitě a svými válcovými a výhodně rovnoběžnými stěnami 2» Ě. zasahují navzájem do sebe. Plochy dna hrničkovitých kontaktů 2· 4 sestávají z vlastního kontaktního materiálu, například mědi Cu, nebo slitiny molibden-měd MoCu a stěny 2» £ kontaktů z levnějšího materiálu, který má horší vlastnosti pro elektrický oblouk ve vakuu, například ze železa Fe, nebo ze slitiny železa a niklu FeNi, přičemž tyto materiály mají i dobré vlastnosti pro kondenzaci par kontaktního materiálu. Válcové stěny 2» £ jsou v nejjednodušší formě upevněny na kotoučových plochách dna kontaktů jejich nasunutím na tyto kontakty a mají velmi malou vzdálenost 7, která je rovna nebo menší, nežli je maximální spínací zdvih, výhodně 1 až 3 mm. Obecně lze říci, že materiál pro válcové stěny 2· £ a pro kontaktní plochy je zvolen tak, že u materiálu pro válcové stěny 2» á součin z jeho tepelné vodivosti a odpařovacího bodu větší, nežli u materiálu kontaktních ploch, takže při maximálním spínacím zdvihu je napětí elektrického oblouku mezi válcovými stěnami 2» £ větší, nežli mezi kontaktními plochami.

Dalšího zmenšení výstupu materiálu z kontaktní mezery 8 se dosáhne tehdy, jestliže horní okraj vnitřní válcové steny 6 je zahnut směrem ven nad vnější válcovou stěnu 2 (obr. 2), případně jestliže válcová stěna 2 vnějšího pevného kontaktu 2 vypuklinu 2 ^v oblasti kontaktní mezery 8 (obr. 3). Dolní pohyblivý kontakt £ může být také vytvořen ve tvaru kotouče a válcová stěna obepíná pevný kontakt 2 ve tvaru kotouče na způsob hrníčku a vytváří přitom mezeru 10. Válcová stěna 2 Ó^e přitom upevněna na elektroda viz obr. 4.

Kontaktním zařízením podle vynálezu se dosáhne ve srovnání se známými a pro jiné účely použití a pro jiné charakteristiky elektrického oblouku vytvořenými kontaktními zařízeními toho, že paralení katodové patní body a tím i dílčí elektrické oblouky zůstanou v úzké kontaktní mezeře 8 a v důsledku toho vznikajícího většího tlaku v kontaktní mezeře během výboje vzniká menší opal. Dále z kontaktní mezery 8 vystupuje podstatně menší část par kontaktního materiálu a podstatné větší část jich v kontaktní mezeře 8 zůstane a vysráží se na_aanodě, tvořené jedním z kontaktů £, 2· ^θθ mohou opět získat pro další spínání.

V důsledku větší kondenzační plochy páry kontaktního materiálu celkově rychleji kondenzují a tím se umožní zlepšení zotavení izolační pevnosti spínací dráhy.

Kontaktní zažízení podle vynálezu je zejména vhodné pro nízkonapetové vakuové stykače pro jmenovitý výkon až 630 A. Je výhodné pro svou velmi vysokou životnost. Takovéto vakuové stykače se používají zejména pro spínání motorů a podobných spotřebičů, přičemž vyžadují jen minimální údržbu bez výměny kontaktů a spínací komory.

Claims (5)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Kontaktní zařízení pro nízkonapětové vakuové stykače, u kterého jsou oba kontakty vytvořeny jako souose do sebe zapadající hrníčky ve tvaru dutých válců, z nichž vnější průměr prvního hrníčku je menší, nežli vnitřní průměr druhého hrníčku a vnější plocha dna prvního hrníčku tvoří jednu kontaktní plochu a vnitřní plocha dna druhého hrníčku

   226 755 ’· tvoří druhou kontaktní plochu a u kterého pro rozepnutí kontaktů je první hrníček upraven posuvné v osovém směru o spínací zdvih a kontaktní plochy, navzájem od sebe odoojitelné posunutím prvního hrníčku o spínací zdvih, sestávají z jiného kovu, nežli obě na ně navazující s rozestupem navzájem od sebe ležící a proti sobě uspořádané válcové stěny» vyznačující se tím, že vzdálenost (7) mezi oběma válcovitými stěnami (5, 6) obou kontaktů (3, 4) je rovna nebo menší nežli maximální spínací zdvih a že materiál pro válcové stěny (5, 6) je součin z jeho tepelné vodivosti a odpařovacího bodu větší, než u kontaktních ploch, takže při maximálním spínacím zdvihu je napětí ělektrického oblouku mezi válcovými stěnami (5, 6) větší, nežli mezi kontaktními plochami·
2. 2. Kontaktní zařízení podle bodu 1, vyznačující se tím, že horní okraj vnitřního kontaktu je vyhnut směrem ven·
3. 3· Kontaktní zařízení podle bodu 1, vyznačující se tím, že válcová stěna (5) vnějšího kontaktu má v oblasti kontaktní mezery (8) vypuklinu (9)·
4. 4· Kontaktní zařízení podle bodu 1, vyznačující se tím, že vnitřní kontakt je vytvořen ve tvaru kotouče a válcová stěna (5) obklopuje tento kotoučový kontakt na způsob hrníčku·
5. 5. Kontaktní zařízení podle bodu 1, vyznačující se tím, že válcové stěny (5, 6) kontaktů sestávají z materiálu s příznivými podmínkami pro kondenzaci kovové páry, například ze železa Fe, nebo slitiny železa a niklu FeNi.

   1 výkres

   226 755