DE102006027821A1 - Electrical switching contact - Google Patents

Electrical switching contact Download PDF

Info

Publication number
DE102006027821A1
DE102006027821A1 DE200610027821 DE102006027821A DE102006027821A1 DE 102006027821 A1 DE102006027821 A1 DE 102006027821A1 DE 200610027821 DE200610027821 DE 200610027821 DE 102006027821 A DE102006027821 A DE 102006027821A DE 102006027821 A1 DE102006027821 A1 DE 102006027821A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
switching contact
contact surface
switching
circuit breaker
vacuum circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE200610027821
Other languages
German (de)
Inventor
Arno DÖBBELER
Thomas SÖNTGEN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE200610027821 priority Critical patent/DE102006027821A1/en
Priority to PCT/EP2007/055734 priority patent/WO2007144332A1/en
Publication of DE102006027821A1 publication Critical patent/DE102006027821A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00Contacts
    • H01H1/02Contacts characterised by the material thereof
    • H01H1/0203Contacts characterised by the material thereof specially adapted for vacuum switches
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00Contacts
    • H01H1/02Contacts characterised by the material thereof
    • H01H1/021Composite material
    • H01H1/027Composite material containing carbon particles or fibres

Abstract

Der insbesondere für einen Vakuumleistungsschalter (2) vorgesehene elektrische Schaltkontakt (6a, b) weist eine Schaltkontaktfläche (16) auf, die aus einer duktilen metallischen Matrix, insbesondere Nickelmatrix (18), und darin eingelagerten Hartstoffpartikel, insbesondere CNT-Partikel (20), besteht. Eine derartige Schaltkontaktfläche (16) weist eine sehr gute thermische Leitfähigkeit bei einer hohen elektrische Leitfähigkeit und einer hohen mechanischen Belastbarkeit auf, so dass die Standzeit des Vakuumleistungsschalters (2) im Vergleich zu bisherigen Vakuumleistungsschaltern deutlich erhöht ist.The electrical switching contact (6a, b) provided in particular for a vacuum circuit breaker (2) has a switching contact surface (16) which consists of a ductile metallic matrix, in particular nickel matrix (18), and hard material particles embedded therein, in particular CNT particles (20), consists. Such a switch contact surface (16) has a very good thermal conductivity with a high electrical conductivity and a high mechanical strength, so that the service life of the vacuum circuit breaker (2) is significantly increased compared to previous vacuum circuit breakers.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schaltkontakt mit einer Schaltkontaktfläche, insbesondere für einen Vakuumleistungsschalter.The The invention relates to an electrical switching contact with a switching contact surface, in particular for one Vacuum circuit breaker.

Zum Schalten von elektrischen Strömen ist es erforderlich, elektrische Schaltkontakte miteinander zu verbinden oder zu trennen. Als Schalter können hierbei einfache Schalter für den Niedervoltbereich und für geringe Ströme beispielsweise in der Haustechnik vorgesehen sein. Als Schalter werden aber insbesondere auch so genannte Leistungsschalter zum Schalten von hohen Strömen bei hohen Spannungen eingesetzt. Hier werden beispielsweise so genannte Schütze zum Schalten von Anlagenkomponenten einer industriellen Anlage eingesetzt. Zum Schalten sehr hoher Ströme, insbesondere im Mittelspannungsbereich in der Größenordnung von etwa 33 kV kommen auch so genannte Vakuum-Leistungsschalter zum Einsatz, wie sie beispielsweise von der Firma Siemens mit der Produktreihe 3AH vertrieben werden. Bei einem derartigen Vakuum-Leistungsschalter sind die Schaltkontakte innerhalb einer Vakuumschaltröhre angeordnet, in der ein Vakuum von beispielsweise 10-9 bar eingestellt ist, um elektrische Überschläge zu vermeiden.For switching electrical currents, it is necessary to connect or disconnect electrical switch contacts. As a switch this simple switches for the low voltage range and for low currents may be provided, for example in domestic technology. As a switch but in particular so-called circuit breaker for switching high currents at high voltages are used. Here, for example, so-called contactors for switching system components of an industrial plant are used. For switching very high currents, in particular in the medium-voltage range of the order of about 33 kV, so-called vacuum circuit breakers are also used, such as those sold by the company Siemens with the product series 3AH. In such a vacuum circuit breaker, the switch contacts are arranged within a vacuum interrupter, in which a vacuum of, for example, 10 -9 bar is set to avoid electrical flashovers.

Leistungsschalter werden generell für die unterschiedlichsten Anforderungen eingesetzt – zum Schalten von Transformatoren, von Freileitungen und Kabeln über Kondensatoren, Drosseln und Motoren bis hin zu Filterkreisen und Lichtbogenöfen. Für lange Standzeiten müssen sie dabei ebenso geeignet sein wie für extrem hohe Schaltspielzahlen. Kleinen Kurzschlussleistungen in Verteilungsnetzen stehen hohe Ausschaltströme im Industriebereich gegenüber.breakers are generally for the most varied requirements used - for switching of transformers, overhead lines and cables via capacitors, Chokes and motors to filter circuits and electric arc furnaces. For long Lifetime must They are just as suitable as for extremely high numbers of operations. Small short circuit power in distribution networks are high breaking currents in the industrial sector across from.

So ist beispielsweise ein Leistungsschalter zum Schalten eines Lichtbogenofens in einem Elektrostahlwerk für eine Schaltspannung von etwa 33 kV und Schaltströmen in Höhe von 2.500 A sowie für beispielsweise 150 Schaltvorgänge/Tag ausgelegt. Bei einem auftretenden Kurzschluss muss der Schalter zudem kurzfristig hohen Kurzschlussströmen von etwa bis zu 30.000 A standhalten.So For example, is a circuit breaker for switching an arc furnace in an electric steelworks for a switching voltage of about 33 kV and switching currents in the amount of 2,500 A and for example 150 switching operations / day designed. In the event of a short circuit, the switch must short-term high short-circuit currents of up to 30,000 A withstand.

Aufgrund dieser hohen Ströme und Spannungen sind die Schaltkontakte und die Schalteinrichtung insgesamt aufgrund des beim Trennen der Schaltkontakte entstehenden Funkenblitzes und auch aufgrund des mechanischen Abriebs insbesondere thermisch stark belastet und unterliegen einem hohen Verschleiß.by virtue of these high currents and voltages are the switching contacts and the switching device altogether due to the resulting when disconnecting the switch contacts Sparkle and also due to mechanical abrasion in particular thermally heavily loaded and subject to high wear.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Schaltleistung und die Standzeit und damit die Lebensdauer eines elektrischen Schaltkontakts zu erhöhen.Of the Invention is based on the object, the switching capacity and the Service life and thus the life of an electrical switch contact to increase.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen elektrischen Schaltkontakt, insbesondere für einen Leistungsschalter mit einer Vakuumschaltröhre, mit einer Schaltkontaktfläche, die eine duktile Matrix mit darin eingelagerten Hartstoffpartikeln aufweist und insbesondere aus dieser duktilen Matrix mit den Hartstoffpartikeln besteht, also keine weiteren Beschichtungen aufweist.The The object is achieved by an electrical switching contact, in particular for a circuit breaker with a vacuum interrupter, with a switch contact surface, the one ductile matrix with embedded particles of hard material and in particular from this ductile matrix with the hard material particles exists, so has no further coatings.

Unter duktile Matrix wird hierbei ein vergleichsweise weicher metallischer Grundwerkstoff verstanden, der insbesondere eine Vickers-Härte von maximal etwa 180-230 HVo1 aufweist. Die Härtebestimmung nach Vickers ist der Norm nach DIN EN ISO 6507 zu entnehmen. Die eingelagerten Hartstoffpartikel weisen demgegenüber eine deutlich höhere Härte auf, z.B. eine um mehr als den Faktor 2 größere Härte als der Grundwerkstoff.Ductile matrix is here understood to mean a comparatively soft metallic base material, which in particular has a Vickers hardness of not more than about 180-230 HV o1 . The hardness determination according to Vickers is to be taken from the standard according to DIN EN ISO 6507. By contrast, the embedded hard material particles have a significantly higher hardness, eg a hardness which is more than a factor of 2 greater than that of the base material.

Durch die Kombination eines duktilen Werkstoffes mit darin eingelagerten Hartstoffpartikeln werden die Bauteile mit einer Beschichtung versehen, die den extremen Belastungen standhält. Durch die Duktilität besteht im Vergleich zu einer durchgehenden harten und spröden Beschichtung eine deutlich geringere Gefahr, dass im Laufe des Betriebs die Beschichtung beschädigt und Risse und Mikrorisse auftreten. Zugleich wird durch die eingelagerten Hartstoffpartikel eine sehr hohe Abriebfestigkeit und damit eine quasi sehr hohe Oberflächenhärte erhalten, so dass selbst bei hohen mechanischen Belastungen und hohen Abriebkräften eine lange Lebensdauer erreicht wird. Darüber hinaus erhöht eine derartige Beschichtung die thermische Beständigkeit der Kontaktelemente, so dass sie den hohen Temperaturen bei einem häufig auftretenden Schaltlichtbogen standhalten.By the combination of a ductile material with embedded therein Hard material particles are provided with a coating on the components withstand the extreme loads. Through the ductility Compared to a continuous hard and brittle coating a significantly lower risk of damage to the coating during operation and Cracks and microcracks occur. At the same time is by the stored Hard material particles a very high abrasion resistance and thus a obtained very high surface hardness, so that even with high mechanical loads and high abrasion forces a long life is achieved. In addition, one increases such coating the thermal resistance of the contact elements, allowing them to withstand the high temperatures of a frequently occurring switching arc withstand.

Als Hartstoffpartikel werden vorzugsweise sogenannte Carbonnanotubes (CNT Kohlenstoffnanoröhren) eingesetzt. Derartige CNT-Partikel sind an sich bekannte, röhrenförmige Gebilde aus Kohlenstoff im nanoskaligen Bereich. Die einzelnen Röhren weisen beispielsweise einen Durchmesser im Bereich von 1 bis 50 nm auf. Die Röhren können hierbei unterschiedliche Längen bis zu mehreren Millimetern erreichen. Als CNT-Partikel werden Agglomerate aus derartigen Nanoröhrchen verstanden. Es hat sich gezeigt, dass derartige CNT-Partikel für den Anwendungsfall von elektrisch, thermisch und mechanisch hoch belasteten Schaltkontaktelementen hervorragend geeignet sind und dadurch die Lebensdauer des Schaltkontakts im Vergleich zum bisherigen Schaltkontakt erheblich vergrößern kann. Diese positive Wirkung der CNT-Partikel beruht auf deren sehr guten mechanischen Eigenschaften (hohe Härte), der sehr guten thermischen Leitfähigkeit sowie auch der sehr hohen elektrischen Leitfähigkeit.When Hard material particles are preferably so-called carbon nanotubes (CNT carbon nanotubes) used. Such CNT particles are known per se, tubular structures made of carbon in the nanoscale range. The individual tubes point for example, a diameter in the range of 1 to 50 nm. The tubes can different lengths reach up to several millimeters. As CNT particles are agglomerates from such nanotubes Understood. It has been shown that such CNT particles for the application of electrically, thermally and mechanically highly loaded switching contact elements are extremely suitable and thus the life of the switch contact Can significantly increase compared to the previous switching contact. This positive effect of CNT particles is based on their very good mechanical properties (high hardness), the very good thermal conductivity as well as the very high electrical conductivity.

CNT-Partikel bzw. CNT-Tubes sind in unterschiedlichen Modifikationen erhältlich. Bevorzugt werden CNT-Partikel eingesetzt, deren thermische Leitfähigkeit > 1500 W/mK, insbesondere > 2000 W/mK ist und deren elektrische Leitfähigkeit gleichzeitig > 103 S/cm und insbesondere > 104 S/cm liegt. Die thermische Leitfähigkeit kann hierbei auch > 6000 W/mK betragen. Aufgrund dieser hervorragenden thermischen und elektrischen Eigenschaften haben Schaltkontakte mit einer derartigen Schaltkontaktfläche im Vergleich zu herkömmlichen Schaltkontakten einen geringeren thermischen und elektrischen Widerstand.CNT particles or CNT tubes are in various modifications available. Preference is given to using CNT particles whose thermal conductivity is> 1500 W / mK, in particular> 2000 W / mK and whose electrical conductivity is simultaneously> 10 3 S / cm and in particular> 10 4 S / cm. The thermal conductivity can also be> 6000 W / mK. Due to these excellent thermal and electrical properties have switching contacts with such a switch contact surface in comparison to conventional switch contacts a lower thermal and electrical resistance.

Der Anteil der Hartstoffpartikel an der Schaltkontaktfläche liegt zweckdienlicherweise in einem Bereich zwischen 10 Vol.% und 40 Vol.%, um eine möglichst hohe Widerstandsfähigkeit der Schaltkontaktfläche bei ausreichender Duktilität zu erreichen.Of the Proportion of hard particles on the switch contact surface is expediently in a range between 10% by volume and 40% by volume, one as possible high resistance the switching contact surface with sufficient ductility to reach.

Vorzugsweise haben die Hartstoffpartikel eine Größe im nanoskaligen Bereich oder im Mikrometerbereich und insbesondere im Bereich zwischen 2 nm und 50 μm. Derartige Hartstoffpartikel lassen sich besonders gut in die duktile Matrix einbetten.Preferably the hard particles have a size in the nanoscale range or in the micrometer range and in particular in the range between 2 nm and 50 μm. Such hard particles are particularly well in the ductile Embed matrix.

Gemäß einer zweckdienlichen Weiterbildung ist die Schaltkontaktfläche auf einem Träger beispielsweise aus Kupfer als Beschichtung aufgebracht. Die Dicke der Beschichtung liegt hierbei bevorzugt in einem Bereich zwischen 10-200 μm.According to one expedient development is the switch contact surface a carrier for example, applied from copper as a coating. The fat The coating is preferably in a range between 10-200 μm.

Bevorzugt wird als metallischer Grundwerkstoff für die duktile Matrix Reinnickel oder eine Nickellegierung mit hohem Nickel-Anteil beispielsweise über 90% eingesetzt. Die Kombination einer Nickelmatrix mit darin homogen verteilt eingebetteten CNT-Partikeln hat sich als besonders geeignet herausgestellt.Prefers is used as a metallic base material for the ductile matrix pure nickel or a nickel alloy with a high nickel content, for example over 90% used. The combination of a nickel matrix with homogeneous therein Distributed embedded CNT particles has proved particularly suitable exposed.

Anstelle der Nickelmatrix wird in einer alternativen Ausgestaltung eine Matrix bestehend aus einer Bronzelegierung eingesetzt.Instead of The nickel matrix becomes a matrix in an alternative embodiment used consisting of a bronze alloy.

Um eine qualitativ hochwertige, gut und dauerhaft haltende Schaltkontaktfläche auszubilden, ist diese mittels einer elektrolytischen galvanischen Abscheidung aufgebracht. Hierzu wird vorzugsweise der zu beschichtende (CU-) Träger als Anode in den Elektrolyt eingetaucht und als Kathode wird eine Nickel-Kathode eingesetzt. In den Elektrolyten werden ergänzend auch die CNT-Partikel eingebracht, die mit den Nickel-Ionen zur Anode wandern und auf dem Träger gemeinsam mit den Ni ckel-Ionen abgeschieden werden, so dass sich eine homogene gleichmäßige Verteilung der CNT-Partikel in der Nickel-Matrix einstellt.Around to form a high-quality, good and durable switch contact surface, this is by means of an electrolytic electrodeposition applied. For this purpose, the (CU-) to be coated is preferably carrier immersed as an anode in the electrolyte and a cathode is a Nickel cathode used. In the electrolytes are also complementary introduced the CNT particles, which with the nickel ions to the anode hike and on the carrier be deposited together with the Ni ckel ions, so that a homogeneous uniform distribution the CNT particle in the nickel matrix sets.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß weiterhin gelöst durch einen Vakuumleistungsschalter gemäß Anspruch 8 sowie durch ein Verfahren gemäß Anspruch 9. Die im Hinblick auf den elektrischen Schaltkontakt aufgeführten Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf den Vakuumleistungsschalter und das Verfahren zu übertragen. Ein Vakuumleistungsschalter kann insbesondere auch als Vakuumschaltröhre bezeichnet werden bzw. diese als Bestandteil umfassen.The Task is still according to the invention solved by a vacuum circuit breaker according to claim 8 and by a Method according to claim 9. The advantages listed with regard to the electrical switching contact and preferred embodiments are analogous to the vacuum circuit breaker and to transfer the procedure. A vacuum circuit breaker may also be referred to as a vacuum interrupter or include as part of it.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt in einer schematischen Schnitt-Darstellung einen Vakuumleistungsschalter mit einer Vakuumschaltröhre.One embodiment The invention will be explained in more detail with reference to the drawing. The only figure shows in a schematic sectional view of a vacuum circuit breaker with a vacuum interrupter.

Der Vakuumleistungsschalter 2 umfasst ein Isoliergehäuse 4, in dem zwei Schaltkontakte 6a, 6b angeordnet sind. Jeder der Schaltkontakte 6a, 6b umfasst einen zylindrischen Stab 8, an dem endseitig jeweils eine geschlitzte Trägerplatte 10 ausgeformt ist. Der Stab 8 und die Trägerplatte 10 bilden jeweils eine einstückige Einheit aus einem leitfähigen Werkstoff, insbesondere aus Kupfer oder einer Kupferlegierung. Der obere Schaltkontakt 6a ist als fester Schaltkontakt mit einer stirnseitigen, metallischen Kontaktplatte 12 verbunden, die das Isoliergehäuse 4 nach oben verschließt und die zur Kontaktierung mit einer elektrischen Zu- oder Ableitung vorgesehen ist. Der untere Schaltkontakt 6b ist als ein beweglicher Schaltkontakt Stab 8 durch das Isoliergehäuse 4 hindurchgeführt. Die Durchtrittsstelle durch das Isoliergehäuse 4 ist über einen üblicherweise metallischen Dichtbalg 14 abgedichtet. Der nach Außen tretende Stab 8 des unteren Schaltkontakts 6b dient ebenfalls zur Kontaktierung mit einer elektrischen Ab- bzw. Zuleitung.The vacuum circuit breaker 2 includes an insulating housing 4 in which two switch contacts 6a . 6b are arranged. Each of the switch contacts 6a . 6b includes a cylindrical rod 8th , at the end in each case a slotted carrier plate 10 is formed. The rod 8th and the carrier plate 10 each form an integral unit made of a conductive material, in particular copper or a copper alloy. The upper switching contact 6a is as a fixed switching contact with a frontal, metallic contact plate 12 connected to the insulating housing 4 closes upwards and which is provided for contacting with an electrical supply or discharge. The lower switching contact 6b is as a movable switch rod 8th through the insulating housing 4 passed. The passage point through the insulating housing 4 is about a usually metallic sealing bellows 14 sealed. The outward kicking rod 8th of the lower switching contact 6b also serves for contacting with an electrical supply or supply line.

Die Trägerplatten 10 sind innerhalb des Isoliergehäuses 4 in einer eine Lichtbogenkammer 11 bildenden Auswölbung angeordnet. Innerhalb des Isoliergehäuses 4 ist ein Vakuum von bis zu 10-9 bar eingestellt. Das Isoliergehäuse 4 ist zur Aufrechterhaltung dieses Unterdrucks bzw. Vakuums geeignet zur Umgebung hin abgedichtet. Die Trägerplatten 10 tragen an den einander zugewandten Seiten jeweils eine eine Schaltkontaktfläche 16 bildende Beschichtung. Diese umfasst im Ausführungsbeispiel eine Nickelmatrix 18, vorzugsweise bestehend aus Reinstnickel (Nickelanteil größer 99%) und in der Nickelmatrix 18 eingebetteten CNT-Partikeln 20. Der Anteil der CNT-Partikel 20 in der Schaltkontaktfläche 16 liegt etwa zwischen 10 und 40 Vol.%. Ihre Größe liegt vorzugsweise zwischen 2 nm und 50 μm. Die Schichtdicke d der Schaltkontaktfläche 16 liegt vorzugsweise zwischen 10 und 200 μm.The carrier plates 10 are inside the insulating housing 4 in an arc chamber 11 forming bulge arranged. Inside the insulating housing 4 a vacuum of up to 10 -9 bar is set. The insulating housing 4 is sealed to maintain this vacuum or vacuum suitable to the environment. The carrier plates 10 wear on the sides facing each one a switching contact surface 16 forming coating. In the exemplary embodiment, this comprises a nickel matrix 18 , preferably consisting of pure nickel (nickel content greater than 99%) and in the nickel matrix 18 embedded CNT particles 20 , The proportion of CNT particles 20 in the switch contact surface 16 is approximately between 10 and 40 vol.%. Their size is preferably between 2 nm and 50 microns. The layer thickness d of the switch contact surface 16 is preferably between 10 and 200 microns.

Mit einer derartigen Schaltkontaktfläche 16 ist insgesamt ein hochbelastbarer Schaltkontakt 6a, 6b ausgebildet, der insbesondere für den Einsatz in dem gezeigten Vakuumleistungsschalter 2 optimiert und geeignet ist um hohe Standzeiten zu erreichen. Maßgebend hierfür ist die geringe Verschleißanfälligkeit der Schaltkontaktfläche 16 durch die Einlagerung der harten CNT-Partikel 20 in der Nickelmatrix 18. Gleichzeitig ist durch die gewählte Kombination der Nickelmatrix 18 und der CNT-Partikel 20, insbesondere aufgrund der sehr hohen thermischen- sowie elektrischen Leitfähigkeit der CNT-Partikel 20, eine sehr gute thermische und elektrische Leitfähigkeit der Schaltkontaktfläche 16 erzielt.With such a switch contact surface 16 Overall, a heavy duty switch contact 6a . 6b designed, in particular for use in the vacuum circuit breaker shown 2 optimized and suitable to achieve long service life. Decisive for this is the low susceptibility to wear of the switch contact surface 16 by the incorporation of the hard CNT particles 20 in the nickel matrix 18 , At the same time, the chosen combination of the nickel matrix 18 and the CNT particle 20 , in particular due to the very high thermal and electrical conductivity of the CNT particles 20 , a very good thermal and electrical conductivity of the switching contact surface 16 achieved.

Beim Betätigen des Vakuumleistungsschalters 2, also beim Zusammenfügen der beiden Schaltkontaktflächen 16 und insbesondere beim Trennen der beiden Schaltkontaktflächen 16 entsteht aufgrund der Schaltspannung, die beispielsweise im Bereich einer Mittelspannung bis etwa 33 kV liegt, ein Lichtbogen. Gleichzeitig werden mit dem Vakuumleistungsschalter 2 Ströme von beispielsweise 2500 A mehrmals am Tag geschaltet. Die entstehenden Lichtbögen führen daher zu einer sehr hohen thermischen Belastung. Aufgrund der sehr guten thermischen Leitfähigkeit kann diese thermische Belastung sehr gut abgeleitet werden, so dass die Schaltkontaktfläche 16 sich nur moderat erwärmt. Es ist also kein Verbacken oder Verschmelzen der Schaltkontaktflächen 16 zu befürchten. Auch ist kein Anstieg des elektrischen Übergangswiderstands aufgrund eines übermäßigen Temperaturanstiegs zu befürchten, der zu einer zusätzlichen Erwärmung aufgrund eines hohen Widerstandwertes führen würde. Gleichzeitig wird die geringe Erwärmung unterstützt durch die hohe elektrische Leitfähigkeit der CNT-Partikel 20. Schließlich ist die Schaltkontaktfläche 16 darüber hinausgehend auch mechanisch sehr robust und weist auf der einen Seite eine sehr hohe Oberflächenhärte aufgrund der eingelagerten CNT-Partikel 20 auf und ist zugleich aufgrund der Nickelmatrix 18 auch ausreichend duktil, um einem Sprödbruch vorzubeugen.When operating the vacuum circuit breaker 2 , so when joining the two switch contact surfaces 16 and in particular when separating the two switch contact surfaces 16 arises due to the switching voltage, which is for example in the range of a medium voltage to about 33 kV, an arc. At the same time with the vacuum circuit breaker 2 Currents of, for example, 2500 A are switched several times a day. The resulting arcs therefore lead to a very high thermal load. Due to the very good thermal conductivity, this thermal load can be very well derived, so that the switching contact surface 16 warms up only moderately. It is therefore no caking or fusing the switching contact surfaces 16 to fear. Also, no increase in the electrical contact resistance due to excessive temperature increase is feared, which would lead to additional heating due to a high resistance value. At the same time, the low heating is supported by the high electrical conductivity of the CNT particles 20 , Finally, the switch contact surface 16 in addition also mechanically very robust and has on the one hand a very high surface hardness due to the embedded CNT particles 20 on and is at the same time due to the nickel matrix 18 also ductile enough to prevent a brittle fracture.

Claims (9)

Elektrischer Schaltkontakt (6a, 6b) insbesondere für einen Vakuumleistungsschalter (2), mit einer Schaltkontaktfläche (16), dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltkontaktfläche (16) eine duktile metallische Matrix (18) mit darin eingelagerten Hartstoffpartikeln (20) aufweist.Electrical switching contact ( 6a . 6b ) in particular for a vacuum circuit breaker ( 2 ), with a switch contact surface ( 16 ), characterized in that the switching contact surface ( 16 ) a ductile metallic matrix ( 18 ) with embedded therein hard material particles ( 20 ) having. Schaltkontakt (6a, 6b) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Hartstoffpartikel CNT-Partikel (20) verwendet sind.Switching contact ( 6a . 6b ) according to claim 1, characterized in that as hard particles CNT particles ( 20 ) are used. Elektrischer Schaltkontakt (6a, 6b) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltkontaktfläche (16) etwa 10-40 Vol.% an Hartstoffpartikeln (20) aufweist.Electrical switching contact ( 6a . 6b ) according to claim 1 or 2, characterized in that the switching contact surface ( 16 ) about 10-40 vol.% Of hard material particles ( 20 ) having. Schaltkontakt (6a, 6b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hartstoffpartikel (20) eine Größe im Bereich zwischen 2 nm und 50 μm aufweisen.Switching contact ( 6a . 6b ) according to one of the preceding claims, characterized in that the hard material particles ( 20 ) have a size in the range between 2 nm and 50 μm. Schaltkontakt (6a, 6b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltkontaktfläche (16) auf einem Träger (10) aufgebracht ist und eine Schichtdicke (d) zwischen etwa 10 μm und 200 μm aufweist.Switching contact ( 6a . 6b ) according to one of the preceding claims, characterized in that the switching contact surface ( 16 ) on a support ( 10 ) is applied and has a layer thickness (d) between about 10 microns and 200 microns. Schaltkontakt (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die duktile Matrix (18) aus Nickel oder einer Bronzelegierung besteht.Switching contact ( 8th ) according to one of the preceding claims, characterized in that the ductile matrix ( 18 ) consists of nickel or a bronze alloy. Schaltkontakt (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltkontaktfläche (16) mittels einer galvanischen Abscheidung aufgebracht ist.Switching contact ( 8th ) according to one of the preceding claims, characterized in that the switching contact surface ( 16 ) is applied by means of a galvanic deposition. Vakuumleistungsschalter (2) mit einem Schaltkontakt (6a, 6b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Vacuum circuit breaker ( 2 ) with a switching contact ( 6a . 6b ) according to any one of the preceding claims. Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Schaltkontakt (6a, 6b) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Schaltkontaktfläche (16) mittels einer galvanischen Abscheidung aufgebracht ist.Method for producing an electrical switching contact ( 6a . 6b ) according to one of claims 1 to 7, in which the switch contact surface ( 16 ) is applied by means of a galvanic deposition.
DE200610027821 2006-06-16 2006-06-16 Electrical switching contact Ceased DE102006027821A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200610027821 DE102006027821A1 (en) 2006-06-16 2006-06-16 Electrical switching contact
PCT/EP2007/055734 WO2007144332A1 (en) 2006-06-16 2007-06-12 Electrical switching contact for a vacuum circuit breaker with nickel/carbon nanotube layer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200610027821 DE102006027821A1 (en) 2006-06-16 2006-06-16 Electrical switching contact

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102006027821A1 true DE102006027821A1 (en) 2007-12-27

Family

ID=38473986

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200610027821 Ceased DE102006027821A1 (en) 2006-06-16 2006-06-16 Electrical switching contact

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102006027821A1 (en)
WO (1) WO2007144332A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007061338A1 (en) * 2007-12-17 2009-04-23 Siemens Aktiengesellschaft Switching device and/or protection device e.g. low-voltage circuit-breaker, for switching electric current, has switching and/or protection and mechanical stabilization and/or heat dissipation element including carbon nanotube
DE102008015464A1 (en) * 2008-03-18 2009-09-24 Siemens Aktiengesellschaft Component i.e. current distribution rail, for use in e.g. ship, has electrical contact element formed with dispersed distribution phase by matrix, where phase comprises electrically conductive substance which is harder than matrix material

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19903619C1 (en) * 1999-01-29 2000-06-08 Louis Renner Gmbh Powder metallurgical composite material, especially for high voltage vacuum switch contacts, comprises refractory solid solution or intermetallic phase grains embedded in a metal matrix
EP1096523A2 (en) * 1999-10-25 2001-05-02 Lucent Technologies Inc. Article comprising improved noble metal-based alloys and method for making the same
EP1369504A1 (en) * 2002-06-05 2003-12-10 Hille & Müller Metal strip for the manufacture of components for electrical connectors

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1558528B1 (en) * 1967-01-13 1970-12-23 Mitsubishi Electric Corp Use of a nickel alloy as an electrical contact material for vacuum switches
JPS52155373A (en) * 1976-05-28 1977-12-23 Tokyo Shibaura Electric Co Vacuum breaker
JPH01298617A (en) * 1988-05-27 1989-12-01 Toshiba Corp Contact for vacuum valve and manufacture
JP4272875B2 (en) * 2002-11-28 2009-06-03 シナノケンシ株式会社 Electrical contact member
JP2005120427A (en) * 2003-10-16 2005-05-12 Matsushita Electric Works Ltd Material for electric contact, and electric contact
CN1624175A (en) * 2003-12-02 2005-06-08 上海电器科学研究所(集团)有限公司 Electric contact material of carbon nano pipe silver graphite and its preparation process
JP2006147263A (en) * 2004-11-18 2006-06-08 Hitachi Ltd Electrode for vacuum circuit breaker, vacuum valve, and manufacture thereof

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19903619C1 (en) * 1999-01-29 2000-06-08 Louis Renner Gmbh Powder metallurgical composite material, especially for high voltage vacuum switch contacts, comprises refractory solid solution or intermetallic phase grains embedded in a metal matrix
EP1096523A2 (en) * 1999-10-25 2001-05-02 Lucent Technologies Inc. Article comprising improved noble metal-based alloys and method for making the same
EP1369504A1 (en) * 2002-06-05 2003-12-10 Hille & Müller Metal strip for the manufacture of components for electrical connectors

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007061338A1 (en) * 2007-12-17 2009-04-23 Siemens Aktiengesellschaft Switching device and/or protection device e.g. low-voltage circuit-breaker, for switching electric current, has switching and/or protection and mechanical stabilization and/or heat dissipation element including carbon nanotube
DE102008015464A1 (en) * 2008-03-18 2009-09-24 Siemens Aktiengesellschaft Component i.e. current distribution rail, for use in e.g. ship, has electrical contact element formed with dispersed distribution phase by matrix, where phase comprises electrically conductive substance which is harder than matrix material

Also Published As

Publication number Publication date
WO2007144332A1 (en) 2007-12-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10261745B3 (en) Cathode system for electrolytic aluminum extraction
EP2849185B1 (en) Contact materials for use in on-board high-voltage direct-current systems
EP2294656A1 (en) Component with a layer into which cnt (carbon nanotubes) are incorporated and a method for the manufacture of said component
EP1927123A1 (en) Vacuum interrupter chamber
DE10040935C2 (en) Process for the galvanic coating of high-temperature superconductors with Cu connections
DE3027732A1 (en) CONTACT FOR A VACUUM CIRCUIT BREAKER
DE102018109403A1 (en) switching device
DE102006027821A1 (en) Electrical switching contact
EP2058081A2 (en) Liquid metal paste
DE69923789T2 (en) ELECTRICALLY CONDUCTIVE CERAMIC LAYERS
DE2920014A1 (en) CONTACT FOR A VACUUM BREAKER
DE2202924C3 (en) Vacuum switch
EP3857583B1 (en) Contact arm and contact-establishing method for a disconnect switch
DE102018104415A1 (en) switching device
DE102017201020A1 (en) Method for coating a contact component and contact component, vacuum interrupter and switchgear
DE102008035974A1 (en) Extinguishing plate for an arc extinguishing chamber
DE102018214662A1 (en) Contact element for an axial magnetic field contact of a vacuum switch, as well as vacuum switch
DE3144598A1 (en) ELECTRICAL SWITCHING DEVICE
WO2018192741A1 (en) Holding device for vacuum interrupters
DE69822539T2 (en) Vacuum switching device
DE102019135459A1 (en) Device for breaking an electrical circuit
DE10066319B4 (en) Coating high temperature superconductors with a copper-oxygen base structure involves applying copper to produce low ohmic contacts between the superconductor and the coupling
WO1993017441A1 (en) Silver-based sinter contact material for use in power engineering switching devices
DE3116442A1 (en) Sintered contact material
WO2015124440A1 (en) Switching contact for a vacuum switch, and method for the production thereof

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8131 Rejection