DD266437A1 - Schaltstrecke - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Schalter. Es sind ein fest angeordnetes und ein beweglich angeordnetes metallisches Schaltstueck sowie Mittel zum Verhueten eines Lichtbogens zwischen diesen Schaltstuecken vorhanden. Erfindungsgemaess ist auf der Kontaktflaeche des fest angeordneten Kontaktstueckes auf geeignete Weise ein fluessiger Elektrolyt angebracht, der die Kontaktflaechen beider Schaltstuecke bei ihrer Beruehrung zum Schaltzeitpunkt sowie zeitlich unmittelbar davor und danach umschliesst. Fig. 1

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erlind «ng

Dio Erfindung bezieht sich auf das Gobiot der Schnlter. Sie botrifft oino Schaltstrocko zum Schalton elektrischer Leistungen, dio aus einem fest angeordneten und aus olnom beweglich angeordnetem motallischon Schaltstück bostoht, woboi Mittel zum Verhüten eines Lichtbogens zwischen diesen Schnltstückon vorh" Jen sind.

Charakteristik do» bekannton Standes der Technik

Das Schalten elektrischer Leistungen Ist olnos der ältesten Problemo der Elektrotechnik, u imontsprochond hoch entwickelt und spezialisiert sind die gogonwärtlg vorwondoton Schaltgoräto. Dennoch lassen slo sich in zv öl Klasson elntoilon: Kontoktgobondo und kontaktloso Schaltgoräto. Lotztoro nutzon den Halbloitoroffokt (Schalttrnnsistoron, Thyristoren) und habon damit don Nachteil oinos relativ hohen Durchgangswidorstandos und goringon Sporrwidorstandos, Dioso Schaltelomonto sind verhältnismäßig touor.

Kontoktgobondo Schaltgeräte (Schütze, Rolais, Leistungsschalter u.a.) woison dioso Nachtoilo nicht auf. Jedoch orzougon doren Kontakte beim Unterbrechen dos Stromos einen Lichtbogen. Dor Lichtbogen hat dio nützliche Funktion, die bolm Schalten entstehende stelle Stromtindorung zu dämpfen und damit nachgooidneto Bauteilo vor Schaltüborspannungon zu schützon. Er bringt jodoch auch zahlreiche Probleme mit sich, an doren Lösung soit vielen Jahren intensiv gearbeitet wird: Die Kontaktoberfläche wird stark aufgehoizt, und es entsteht Matorialverlust durch Abbrand, was besonders bei odolmetallhaltlgon Kontaktotückon von Belang ist. Weiterhin bostoht die Gefahr dor Bildung isolierender Dockichlchton, wodurch wiederum die Vorwondung von Edelmetallen oder eine kostenaufwendige Kapsolung der Schaltstrocko (Sch'itzgas odor Vakuum) erforderlich wird, Lichtbogenzündung beim Einschalten prellender Schaltsticko führt zu zusätzlichem Abbrand und kann ein Verschwoißon der Kontakte zur Folge habon. Wird Gleichstrom poschaltot, ν jrursacht dur Lichtbogen eine Materialwanderung. Dioses Phänomen ist oft für don Ausfall nachrichtentochnischor RoIn!:, verantwortlich. Auch kann dor Lichtbogon olne gofährlichu Zündquelle für oxplosiblo Gemische sein. ,

An der Beseitigung der Ursache dioser Nachteile wird intensiv goarboitot, jodoch könnon dio bishor erziolten Lösungen noch nicht befriedigen, Oftmals worden die schädlichen Auswirkungen dos Lichtbogens nur gomildort, inclom der Bogon in Löschjystome geblasen, durch öl gekühlt, magnetisch zum schi.ollen Wandorn auf dor Kontaktflöcho gozwungon, mit oinom speziollon Löschgas umgeben oder auf thormisch hochbelastbare Abbrennkontakto verlagort wird.

Eine gänzliche Verhinderung dos Lichtbogons gelingt durch Kombination dos Schultors mit Halbleiterschalter!) (Hybridschiitzo) oder durch Schalten im Stromnulldurchgang bei Wechselstrom (Synchronschaltor). Dioso Lösungen sind tochnisch aufwendig und z. B. auf Wechselstromschalter beschränkt. Weiterhin bostoht die Möglichkeit dor tiußoron Beschallung der Kontaktstrocko mit R-C-L-Notzworkon, die die Abschaltenergie aufnehmen. Hier sind vor allom durch größoro Schaltloistungen Grenzon gosotzt, dio oino solche Beschattung aufwendiger als das Schältgerät selbst werden läßt.

Ziel der Erfindung

Ziol der Erfindung ist ns, eine Schaltstrecko zu schaffen, deren Aufbau nicht aufwendig ist, doren Anwendbarkeit nicht nur auf Wechselstromschalter beschränkt ist und durch größere Schaltleistungon nicht begrenzt wird.

Darlegung des Wosens der Erfinduno

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Sr.hoi'strocko zu realisieren, doren Gestaltung os ermöglicht, daß beim Öffnen und Schließen der Schaltslücke ein elektrischer Strom zuvorlässig aus- und einge: nhaltot wordon kenn, woboi koin Schaltlichtbogon entstehen soll.

Dio Schaltetrecko besteht aus olnom fost angeordneten und olnom bowogllch nngeordnoton motalllschon Schaltstück, woboi noch Mittel zum Verhüten eines Lichtbogens zwischen dleson Schaltstückon vorhanden sind.

Erfindungegomäß Ist auf der Kontaktfläche des fost angeordneten Kontaktstückos nuf goolgnoto Welse ein flüssiger Elektrolyt angebracht, dor dio Kontaktflächo boidor Schaltstücke bol ihror Berührung zum Schaltzoitpunkt sowie zeitlich unmittelbar davor und danach umachlioßt.

Zwockmäßigerwelso sind Im Eloktrolyton zusätzlich foinsto Motallparllkol dlsperglert.

Die Ausgestaltung dor Erfindung sioht weiter vor, daß beido motalllscho Schnltstücko aus Kupfor bostohun und dor Elektrolyt olno Kupfersulfatlösung ist.

Es ist gemäß dor Erfindung woitorhin zwockmäßig, worin dio öffnungsgoschwindigkoit dor Schaltstücko gezielt vorändorbar ist.

AusfQhrungsbolsplel

Dio Erfindung soll nachstohond an oinom Ausf 'ihrungsboispiol r.ähor orlöutort worclon. Dio dazugohörigon Zoichnungon zoigon:

Fig. 1: eine Prinzlpskizzo dot orfindungsgomößon Schaltstrecko

Fig. 2a: Abscholtkurvo für Strom und Spannung ohno Elektrolyt

Fig. 2 b: Abschaltkurve für Strom und Spannung mit Elektrolyt

Fig. 2c: Abschaltkurve für Strom und Spannung mit Metallpartikoln Im Elektrolyt

Das foste Schaltstück 2, bestohond aus oinom Kupforzylinder von 10mm Durchmesser, erhält an der Stirnsolto oino Wv liefung von 8mm Durchmesser und 1 mm Tlofe. Diese Vertiefung wird bei sonkrechtor Anordnung dos Fostschaltstückes mit finer 20%lgon Kupfersulfatlösung 3 ausgofüllt. Das bewoglicho Schaltstück 1 bostoht obonfalls aus oinom Kupforzylinder. Soino untoro Stirnfläche ist ballig mit oinem Balllgkoitsradius von 5mm (Fig. 1). Mit dieser Kontaktanordnung soll olno induktive Last von 35mH an einem Gleichstrom von 1OA an- und wieder abgeschaltet worden, Dies erfolgt durch Zusammonführung und Tronnung boidor konzentrisch angeordneter Schaltstücko 1,2 in sonkrochtor Bowegung, wobei im geschlossenen Zustand oino metallische Berührung boidor Kontaktstücke 1, 2 herbeigeführt wird.

Woclor beim Ein- noch beim Ausschalton entsteht daboi oin Lichtbogon. Dio Kontaktstücko 1,2 vorfchwoißen nicht und bildon koino isoliorondon Dockschichton aus.

Das zugehörige Abschaltoszlllogramm zeigt Fig. 2 b. Enthält der Elektrolyt 3 zusätzlich feinste Kupforpartikol, entsteht AbscholtOBzillogramm Fig.2c. D.iosolbo Anordnung, ohno Elektrolyt betrieben, schaltot unter Bildung oinos kräftigen Lichtbogens. Fig.2a zeigt die daboi gomessono typischo Lichtbogonspannungskurve.

Wie aus den Diagrammen zu ersehon ist, wird im orflndungsgomäßen Fall zusätzlich zum gowünschton Effokt der Lichtbogonvorhindorung oino doutlich goringoro Schaltüborspdnnung erzeugt als in herkömmlicher Woise. Dio Höhe oiosor

Schaltüborspannung und die Dauer dos Abschaltvorgangos sind in wniton Grenzen durch die Öffnungsgoschwindigkoit steuerbar.

Die Realisierung der erfindungsgemäßon Schaltstrockeist wedor aufwondig noch ist ihre Anwendbarkeit auf Wechselstromschalter begrenzt. Auch größere Schaltloistungen (z. B. 1OkW) sind problemlos zu schalten.

Claims (4)

1. Schaltstrecke zum Schalten elektrischer Leistungen, bestehend aus einem fest angeordneten metallischen Schaltstück und einem beweglich angeordneten metallischen Schaltstück, wobei Mittel zum Verhüten eines Lichtbogens zwischen diesen Schaltstücken vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Kontaktfläche des fest angeordneten Kontaktstückes (2) auf geeignete Weise ein flüssiger Elektrolyt (3) angebracht ist, derdio Kontaktflächen baider Schaltstücke (1,2) bei ihrer Berührung zum Schaltzeitpunkt sowie zeitlich unmittelbar davor und danach umschließt.

2. Schaltstrecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, o.iß im Elektrolyten zusätzlich feinste Metallpartikel dispergiort sind.

3. Schaltstrecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide metallischen Schal' stücko aus Kupfer bestehen und der Elektrolyt oino Kupfersulfatlösung ist.

4. Schaltstrecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungsgeschwindigkeit der Schaltstücke gezielt veränderbar ist.