DE102014203027A1 - Schaltkontakt für einen Vakuumschalter sowie Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Schaltkontakt für einen Vakuumschalter sowie Verfahren zu seiner Herstellung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schaltkontakt (12, 14) für eine steuerbare Schaltstrecke (16) eines Vakuumschalters (10), mit einer Kontaktfläche (18, 20), die zur Kontaktierung eines weiteren, zu kontaktierenden Schaltkontaktes der Schaltstrecke (16) ausgebildet ist, wobei die Kontaktfläche (18, 20) aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff mit einer kristallinen Struktur gebildet ist, welche kristalline Struktur eine Korngröße aufweist, wobei eine Abmessung bezüglich der Korngröße höchstens einer Abmessung eines Fußpunktes eines kathodischen Lichtbogens, der beim Öffnen der mit elektrischem Strom beaufschlagten Schaltstrecke (16) auftritt, entspricht.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schaltkontakt für eine steuerbare Schaltstrecke eines Vakuumschalters, mit einer Kontaktfläche, die zur Kontaktierung eines weiteren, zu kontaktierenden Schaltkontaktes der Schaltstrecke ausgebildet ist, wobei die Kontaktfläche aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff mit einer kristallinen Struktur gebildet ist, welche kristalline Struktur eine Korngröße aufweist. Die Erfindung betrifft ferner einen Vakuumschalter zum Herstellen einer elektrisch schaltbaren Verbindung zwischen wenigstens zwei, am Vakuumschalter angeordneten elektrischen Anschlüssen zum Anschließen einer elektrischen Leitung, mit einer Vakuumröhre, die an die Anschlüsse angeschlossen ist und die eine in der Vakuumröhre zwischen den Anschlüssen ausgebildete, mittels eines Steuerelements steuerbare Schaltstrecke zum Bereitstellen der elektrisch schaltbaren Verbindung aufweist, welche Schaltstrecke wenigstens zwei mit jeweils einem der Anschlüsse verbundene Schaltkontakte aufweist, wobei wenigstens einer der Schaltkontakte mittels des steuerbaren Elements mechanisch bewegbar ausgebildet ist. Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Herstellen eines eine Kontaktfläche aufweisenden Schaltkontakts für eine steuerbare Schaltstrecke eines Vakuumschalters, welche Kontaktfläche zur Kontaktierung eines weiteren, zu kontaktierenden Schaltkontaktes der Schaltstrecke dient und aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff mit einer eine Korngröße aufweisenden kristallinen Struktur hergestellt wird.
  • Vakuumschalter sind elektromechanische Bauelemente der Elektrotechnik und werden überwiegend bei elektrischen Schaltanlagen verwendet, welche Schaltanlagen der Verteilung elektrischer Energie dienen. Ihr Einsatz findet sich insbesondere bei Mittelspannungsschaltanlagen der Energieverteilung. Darüber hinaus finden sie ebenfalls Einsatz bei Niederspannungsschaltanlagen und Hochspannungsschaltanlagen. Der Begriff „Niederspannung“ wird hier im Sinne der Normung verwendet und ist beispielsweise in der DIN VDE 0100 definiert. Mittelspannung umfasst einen Spannungsbereich oberhalb der Niederspannung bis zu einer Spannung von 52 kV. Der Hochspannungsbereich schließt sich oberhalb des Mittelspannungsbereichs an und ist hinsichtlich der elektrischen Spannung nach oben nicht begrenzt.
  • Vakuumschalter der gattungsgemäßen Art kommen sowohl als Lastschalter als auch als Leistungsschalter zum Einsatz. Lastschalter dienen in der elektrischen Energietechnik zum Einschalten und zum Ausschalten von elektrischen Betriebsmitteln und Anlageteilen im ungestörten Zustand. Das Schaltvermögen eines Lastschalters ist in der Regel herstellerseitig vorgegeben und liegt in der Regel im Bereich des angegebenen Nennstromes. Der Nennstrom ist die Stromstärke, die der Lastschalter führen und schalten kann und bei der der Lastschalter im bestimmungsgemäßen Betrieb eine prognostizierte Anzahl von Schaltspielen zuverlässig erreicht. Leistungsschalter sind dagegen spezielle Schalter in der elektrischen Energietechnik, die zum Schalten großer Ströme geeignet sind. Sie können nicht nur Betriebsströme sowie Überlastströme schalten, sondern ermöglichen ein Schalten auch bei Auftreten von Fehlern, beispielsweise hohen Überlastströmen, Kurzschlussströmen und/oder dergleichen. Sie können ferner solche Fehlerströme über eine vorgegebene Zeit führen und trotzdem noch sicher ausschalten.
  • Vakuumschalter der gattungsgemäßen Art werden – je nach gewünschter Schaltfunktion – sowohl einpolig als auch mehrpolig, insbesondere dreipolig ausgebildet. Ein wichtiges Merkmal eines Vakuumschalters ist eine Vakuumröhre, in der die Schaltstrecke des Vakuumschalters realisiert ist. Die Vakuumröhre ermöglicht ein Schalten unter Vakuumbedingungen. Die in der Vakuumröhre angeordnete Schaltstrecke weist je nach Ausführung des Vakuumschalters wenigstens zwei Schaltkontakte auf, von denen mindestens einer mittels eines Steuerelements bewegbar ausgebildet ist. Hierdurch wird mittels der Schaltstrecke die elektrisch schaltbare Verbindung des Vakuumschalters realisiert. In Abhängigkeit eines Schaltzustands der steuerbaren Schaltstrecke sind die an die Schaltstrecke angeschlossenen Anschlüsse über die Schaltkontakte in einem eingeschalteten Zustand elektrisch miteinander verbunden oder in einem ausgeschalteten Zustand unterbrochen. Das Steuerelement kann ein mechanisches Bauteil, beispielsweise in Form eines Hebels, einer Schubstange, Kombinationen hiervon oder dergleichen ausgebildet sein, welches mit dem wenigstens einen bewegbaren Schaltkontakt verbunden beispielsweise angelenkt ist. Vorzugsweise stellt das Steuerelement eine elektrische Isolation bereit, die für den Einsatz im bestimmungsgemäßen Bereich der elektrischen Spannung geeignet ausgebildet ist. Damit das Vakuum der Vakuumröhre nicht beeinträchtigt wird, ist für das Steuerelement eine entsprechende vakuumdichte Durchführung vorgesehen.
  • Die Schaltstrecke kann dem Grunde nach als einpolige, zweipolige, dreipolige oder auch mehrpolige Schaltstrecke ausgebildet sein, je nach gewünschter Anwendung.
  • Die in der Vakuumröhre angeordnete Schaltstrecke umfasst in der Regel ein Kontaktsystem mit den Schaltkontakten, das geeignet ist, im geschlossenen Zustand den Strom in der gewünschten Höhe zuverlässig dauerhaft zu führen sowie den Strom, insbesondere bei oder nach Nulldurchgängen bei einer Wechselspannung, im Fall eines Kurzschlusses oder einer Lastunterbrechung zu unterbrechen. Während eines Stromabschaltvorgangs entsteht zwischen den sich trennenden Schaltkontakten ein Lichtbogen, der bis zum folgenden Nulldurchgang in der Vakuumröhre aufrecht erhalten bleibt.
  • Während des Auftretens des Lichtbogens wird Material der Kontaktoberfläche des Schaltkontakts im Wesentlichen durch einen oder mehrere Fußpunkte eines kathodischen Lichtbogens verdampft. Dieser Vorgang trägt darüber hinaus dazu bei, den Strom beim Öffnen der Schaltstrecke zu führen. Während der Lebensdauer von Vakuumschaltern müssen die Kontakte in der Lage sein, bis zu einige Dutzend von Stromunterbrechungen unter Kurzschlussbedingungen und tausende bis hunderttausende von Stromunterbrechungen bei Nennstrom zu ermöglichen. Es ist deshalb erforderlich, Kontaktwerkstoffe zu verwenden, die für diesen Zweck geeignet sind und mittels denen sichergestellt werden kann, dass eine vorzeitige Alterung aufgrund von exzessiver Erosion verursacht durch Verdampfung von Material der Kontaktoberfläche vermieden werden kann. Ebenfalls ist es notwendig, den Werkstoff für die Kontaktoberfläche derart zu wählen, dass er geeignet ist, den bei einem Kurzschluss auftretenden hohen Strom, beispielsweise im Bereich von Dekaden von Kiloampere ohne Fehler zu führen. Weitere wichtige Auswahlkriterien für Vakuumschalter sind ein Schaltvermögen, ein Isolationsvermögen, eine Stromtragfähigkeit sowie die Erfüllung nationaler wie internationaler Normen.
  • Die Erfindung befasst sich mit der Aufgabe, gattungsgemäße Vakuumschalter sowie Schaltkontakte für solche Vakuumschalter zu verbessern und ein Herstellungsverfahren hierzu anzugeben.
  • Als Lösung wird mit der Erfindung ein Schaltkontakt gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 vorgeschlagen. Weiterhin wird ein Vakuumschalter gemäß dem weiteren unabhängigen Anspruch 5 vorgeschlagen. Schließlich wird ein Verfahren gemäß dem weiteren unabhängigen Anspruch 6 vorgeschlagen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich anhand von Merkmalen der abhängigen Ansprüche.
  • Schaltkontaktseitig schlägt die Erfindung insbesondere vor, dass eine Abmessung bezüglich der Korngröße höchstens einer Abmessung eines Fußpunktes eines kathodischen Lichtbogens, der beim Öffnen der mit elektrischem Strom beaufschlagten Schaltstrecke auftritt, entspricht.
  • Vakuumschalterseitig wird insbesondere vorgeschlagen, dass der Schaltkontakt gemäß der Erfindung ausgebildet ist.
  • Verfahrensseitig wird insbesondere ein gattungsgemäßes Verfahren vorgeschlagen, bei welchem eine Abmessung bezüglich der Korngröße derart gewählt wird, dass sie höchstens einer Abmessung des Fußpunktes eines kathodischen Lichtbogens entspricht, der beim Öffnen der mit elektrischem Strom beaufschlagten Schaltstrecke auftritt.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Erosion der Kontaktoberfläche reduziert werden kann, wenn eine Korngröße des kristallinen Werkstoffs der Kontaktfläche die Abmessung des Fußpunkts eines kathodischen Lichtbogens nicht überschreitet. Insbesondere konnte dies bei entsprechenden Analysen in Bezug auf Kupfer-Chrom-Werkstoffe für die Kontaktfläche ermittelt werden. Besonders für einen Kontaktflächenwerkstoff gebildet aus Kupfer und Chrom mit einem Massenanteil von Chrom von beispielsweise 40 % konnte eine deutliche Reduktion der Erosion erreicht werden. Für Fußpunkte von kathodischen Lichtbögen konnte in Bezug auf Kupfer ermittelt werden, dass die Abmessung der Korngröße des Kupferanteils 9 µm nicht überschreiten sollte. Vorzugsweise sollte die Korngröße in einem Bereich von 5 bis 9 µm liegen. Dabei wurde ein Strom im Bereich von etwa 30 bis 50 A, vorzugsweise 40 A gewählt. Für andere Kontaktflächenwerkstoffe, beispielsweise silberbasierte Kontaktflächenwerkstoffe für den Einsatz bei Niederspannungsschaltgeräten, kann die optimale Korngröße kleiner, aber im selben Größenbereich liegen.
  • Schaltkontakte für Vakuumschalter basierend auf einer Mischung von Kupfer und Chrom mit typischerweise 25% bis 50% Chromanteil, wie beispielsweise CuCr40 mit einem Massenanteil von 40 % Chrom, können beispielsweise gemäß der zwei folgenden Herstellverfahren hergestellt werden:
    • 1. Herstellen einer Mischung von Kupferpulver und Chrompulver, Verpressen der so hergestellten Mischung und Anschließendes Sintern, um einen dichten und starren Kontaktkörper zu erhalten. Gelegentlich ist dieses Verfahren ergänzt durch einen zusätzlichen Imprägnierungsschritt, bei dem flüssiges Kupfer verwendet wird, um den porösen Körper des gesinterten Werkstoffs zu imprägnieren und eine hohe Dichte des fertigen Kontaktteils zu erreichen, die im Bereich der nominalen Dichte des Kupfer-Chrom-Werkstoffs liegt.
    • 2. Lichtbogenumschmelzen, bei dem ein vorgesinterter Körper aus Kupferpulver und Chrompulver in einer Niederdruckatmosphäre in einem Argonlichtbogen umgeschmolzen wird und einen dichteren und sehr viel feinkörnigeren Kontaktkörper ausbildet als mit dem Sintern alleine möglich.
  • Beide vorgenannten Verfahren können darüber hinaus durch Kaltumformung wie Schrämen, Pressen oder dergleichen, ergänzt sein, um eine gleichmäßigere hohe Dichte und eine geänderte Kornstruktur der Kontaktoberfläche hin zu kleineren Kornquerschnitten erreichen zu können.
  • Im Stand der Technik kann mit dem vorbeschriebenen Verfahren eine typische Korngrößenverteilung mit einem Maximum in einem Bereich von 100 µm erreicht werden. Bei Lichtbogenumschmelzen kann eine Korngrößenverteilung mit einem Maximum im Bereich von etwa 30 µm erreicht werden.
  • Die Erfindung greift die der Erfindung zugrundeliegende Erkenntnis auf und steuert die bekannten Verfahren derart, dass die Korngröße im gewünschten Bereich erreicht werden kann. Während der Herstellung wird also die Korngröße gut überwacht, so dass die hergestellte Kontaktfläche die gewünschte Korngröße aufweist. Entsprechend können Sensoren vorgesehen sein, mittels denen der Herstellprozess überwacht werden kann und die die Korngröße während des Herstellprozesses erfassen können. Die Sensoren sind an einer Auswerteeinheit angeschlossen, die kontinuierlich oder zu vorgegebenen Zeitpunkten mittels der Sensoren die jeweilige Korngröße erfasst und entsprechende Maßnahmen zur Steuerung des Herstellverfahrens einleitet, die auf die Korngröße einwirken können.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird vorgeschlagen, dass wenigstens einer der den Werkstoff bildenden Stoffe in Form eines Pulvers zugeführt wird, bei dem eine mittlere Partikelgröße höchstens 9 µm beträgt. Durch ein derart vorbereitetes Pulver kann die Herstellung der Kontaktoberfläche des Schaltkontaktes mit der gewünschten Korngröße erreicht werden. Besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn wenigstens einer der den Werkstoff bildenden Stoffe in Form eines Pulvers zugeführt wird, bei dem eine Partikelgröße höchstens 9 µm beträgt. Dadurch kann erreicht werden, dass die Kontaktfläche im Wesentlichen eine kristalline Struktur mit Korngrößen aufweist, die 9 µm im Wesentlichen nicht überschreitet. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Kupferpulver eine Korngröße von maximal 9 µm aufweist. Darüber hinaus kann auch vorgesehen sein, dass das Chrompulver eine Korngröße von maximal 9 µm aufweist. Natürlich kann die maximale Korngröße besonders vorteilhaft für beide Komponenten, das Kupferpulver und das Chrompulver vorgesehen sein.
  • Um den Aufwand für die Herstellung der Kontaktfläche mit den erfindungsgemäßen Eigenschaften optimieren zu können, kann ergänzend vorgesehen sein, dass die Partikelgröße oder die mittlere Partikelgröße wenigstens 5 µm beträgt. Natürlich kann vorgesehen sein, dass die Partikelgröße auch kleiner als 5 µm gewählt werden kann, insbesondere, wenn die für die Kontaktfläche verwendeten Werkstoffe bei der vorgesehenen Beanspruchung zu Fußpunkten bei kathodischen Lichtbögen führen, die entsprechend kleiner sind als zum Beispiel 9 µm. Eine derartige Konstellation kann beispielsweise bei Verwendung von Silber sowie Legierungen hiervon zur Herstellung der Kontaktfläche auftreten.
  • Besonders bevorzugt kann vorgesehen sein, dass für die mittlere Partikelgröße ein Bereich von 5 µm bis 9 µm vorgesehen wird. Natürlich kann entsprechend auch vorgesehen sein, dass der Bereich von 5 µm bis 9 µm nicht nur für die mittlere Partikelgröße, sondern für die Partikel insgesamt vorgesehen sein kann.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass der Werkstoff Silber, Wolfram und/oder Legierungen hiervon, und/oder Wolframverbindungen, insbesondere Wolframkarbid, enthält. Hierdurch ist es möglich, die Kontaktfläche und deren Eigenschaften an den bestimmungsgemäßen Betrieb hinsichtlich einer Strombeanspruchung, einer Spannungsbeanspruchung, Umweltbeanspruchungen und/oder dergleichen in gewünschter Weise anzupassen. Vorzugsweise kann je nach Anwendungsfall die Abmessung für die Korngröße variiert werden, insbesondere auch kleiner als 5 µm gewählt werden.
  • Die Herstellung des die Kontaktfläche aufweisenden Schaltkontakts, insbesondere die Herstellung des Kontakts insgesamt, kann beispielsweise mittels Pulverspritzgießen in der gewünschten Weise realisiert werden, zumindest unter Verwendung von Kupferpulver und Chrompulver mit der im gewünschten Bereich gewählten Partikelgröße. Dieses Verfahren eignet sich besonders zur Beibehaltung der Partikelgröße der initialen Pulver und zur Herstellung von Rohkontaktteilen, welche bereits im Wesentlichen die endgültige Kontaktform aufweisen. Dadurch können Bearbeitungskosten reduziert werden.
  • Darüber hinaus ist es möglich, ein Kupferpulver mit einer feineren Korngröße als Ausgangsmaterial zur Herstellung der Kontaktfläche zu nutzen und das hergestellte Kontaktteil einer Wärmebehandlung bei mehreren 100° Celsius über eine entsprechende Zeitspanne auszusetzen. Die Temperatur und die Zeitspanne können geeignet gewählt sein, um ein Kornwachstum der ursprünglich feineren Kupferkörner bis zur gewünschten Abmessung zu bewirken. Die Temperatur und die Prozesszeit sind miteinander verknüpft und sind ebenso abhängig von der ursprünglichen Partikelgröße, die zur Herstellung des Kontaktflächenrohmaterials verwendet worden ist.
  • Die Erfindung nutzt die Korngröße des Werkstoffs der Kontaktfläche, die an die Anforderungen des Fußpunkts eines kathodischen Lichtbogens angepasst ist. Für einen Werkstoff, der auf einer Kombination von Kupfer und Chrom basiert, liegt ein optimaler Bereich der Abmessung der Korngröße für Kupfer und/oder Chrom in einem Bereich von vorzugsweise 5 bis 9 µm. Insbesondere kann die Abmessung der Korngröße kleiner als 9 µm sein. Für andere Kontaktwerkstoffe, wie beispielsweise silberbasierte Kontakte für Niederspannungsschaltanlagen, kann die optimale Korngröße kleiner sein, aber in einer ähnlichen Größenordnung liegen.
  • Weitere Vorteile und Merkmale sind der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels zu entnehmen. Das Ausführungsbeispiel dient lediglich der Erläuterung der Erfindung und ist für diese nicht beschränkend.
  • Es zeigen:
  • 1 in einer schematisch dargestellten Explosionsansicht einen aufgeschnittenen Vakuumschalter gemäß der Erfindung und
  • 2 schematisch eine Blockdarstellung für einen Ablauf eines Herstellungsverfahrens gemäß der Erfindung.
  • Es zeigt 1 in einer schematisch perspektivischen Ansicht in aufgeschnittener Darstellung einen zweipoligen Vakuumschalter 10 zum Herstellen einer elektrisch schaltbaren Verbindung zwischen zwei, am Vakuumschalter 10 angeschlossenen elektrischen Anschlüssen 22, 24. Die elektrischen Anschlüsse 22, 24 dienen jeweils zum Anschließen einer elektrischen Leitung 26, 28.
  • Der Vakuumschalter 10 weist eine Vakuumröhre 30 auf, die an die Anschlüsse 22, 24 angeschlossen ist und die eine in der Vakuumröhre 30 zwischen den Anschlüssen 22, 24 ausgebildete, mittels eines Steuerelements 32 steuerbare Schaltstrecke 16 zum Bereitstellen der elektrisch schaltbaren Verbindung aufweist. Die Schaltstrecke 16 weist zwei mit jeweils einem der Anschlüsse 22, 24 verbundene Schaltkontakte 12, 14 auf. Der Schaltkontakt 12 ist in der Vakuumröhre 30 fest angeordnet.
  • Dagegen ist der Schaltkontakt 14 in der Vakuumröhre 30 axial beweglich in Richtung des Schaltkontaktes 12 gelagert. Über ein Steuerelement 32 ist der Schaltkontakt 14 bewegbar, um in einem ersten Schaltzustand eine elektrische Verbindung zum Schaltkontakt 12 herzustellen und in einem zweiten Schaltzustand eine elektrische Unterbrechung zum Schaltkontakt 12 bereitzustellen.
  • Über eine im unteren Bereich der Figur dargestellte Mechanik kann das Steuerelement 32 den Schaltkontakt 14 in die gewünschten Stellungen verfahren.
  • Jeder der beiden Schaltkontakte 12, 14 weist eine Kontaktfläche 18, 20 auf, die zur Kontaktierung des jeweiligen anderen, zu kontaktierenden Schaltkontaktes 12, 14 dient und entsprechend ausgebildet ist. Vorliegend sind die Kontaktflächen 18, 20 durch Oberflächen von nicht bezeichneten Schaltkontaktkörpern gebildet, die in Bewegungsrichtung des Schaltkontakts 14 gegenüberliegend quer zur Bewegungsrichtung angeordnet sind. Vorliegend sind die Oberflächen kreisförmig ausgebildet und koaxial zueinander angeordnet.
  • Jede der Kontaktflächen 18, 20 ist aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff mit einer kristallinen Struktur gebildet. Der Werkstoff ist vorliegend durch Kupfer und Chrom gebildet, wobei der Chromanteil 40 % in Bezug auf die Masse ist. Der Werkstoff bildet als Kontaktfläche 18, 20 eine kristalline Struktur mit einer Korngröße aus.
  • In der vorliegenden Ausgestaltung ist vorgesehen, dass eine Abmessung bezüglich der Korngröße höchstens einer Abmessung eines Fußpunktes eines kathodischen Lichtbogens, der beim Öffnen der mit elektrischem Strom beaufschlagten Schaltstrecke 16 auftritt, entspricht. Für die vorliegende Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Abmessung bezüglich der Korngröße in einem Bereich von 5 µm bis 9 µm gewählt ist.
  • 2 zeigt schematisch ein Blockdiagramm zur Herstellung der Schaltkontakte 12, 14. Zunächst wird bei 40 ein Kupferpulver mit einer mittleren Korngröße von 7 µm bereitgestellt. Entsprechend wird bei 42 ein Chrompulver mit einer Korngröße von 8 µm bereitgestellt. Die bereitgestellten Pulver werden bei 44 zusammengeführt und entsprechend durchmischt, so dass eine weitgehend homogene Mischung aus dem Kupferpulver und dem Chrompulver gebildet wird. Die Mischung wird in einem nächsten Schritt bei 46 durch Pulverspritzgießen zu den entsprechenden Schaltkontakten 12, 14 geformt. Anschließend werden die bei 46 geformten Schaltkontakte 12, 14 an ihrer Kontaktfläche 18, 20 einer Oberflächenbehandlung bei 48 unterzogen, wobei vorliegend vorgesehen ist, dass die Kontaktflächen 18, 20 poliert werden.
  • Die gemäß dem vorbeschriebenen Verfahren hergestellten Schaltkontakte 12, 14 werden sodann in die Vakuumröhre 30 in bekannter Weise eingebaut.
  • Das Ausführungsbeispiel dient lediglich der Erläuterung der Erfindung und soll diese nicht beschränken. Natürlich können einzelne Merkmale in nahezu beliebiger Weise miteinander kombiniert werden, um zu weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen im Sinne der Erfindung gelangen zu können. Insbesondere ist die Erfindung natürlich nicht auf die Anwendung bei Kontaktoberflächen aus dem Werkstoff Kupfer-Chrom beschränkt. Darüber hinaus können natürlich auch weitere Zusätze beim Werkstoff für die Kontaktflächen vorgesehen sein, um die Erosion weiter reduzieren zu können.
  • Die für die erfindungsgemäßen Schaltkontakte und den erfindungsgemäßen Vakuumschalter beschriebenen Vorteile und Merkmale sowie Ausführungsformen gelten gleichermaßen für das entsprechende Verfahren und umgekehrt. Folglich können für Vorrichtungsmerkmale entsprechende Verfahrensmerkmale und umgekehrt vorgesehen sein.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • DIN VDE 0100 [0002]

Claims (11)

  1. Schaltkontakt (12, 14) für eine steuerbare Schaltstrecke (16) eines Vakuumschalters (10), mit einer Kontaktfläche (18, 20), die zur Kontaktierung eines weiteren, zu kontaktierenden Schaltkontaktes der Schaltstrecke (16) ausgebildet ist, wobei die Kontaktfläche (18, 20) aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff mit einer kristallinen Struktur gebildet ist, welche kristalline Struktur eine Korngröße aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abmessung bezüglich der Korngröße höchstens einer Abmessung eines Fußpunktes eines kathodischen Lichtbogens, der beim Öffnen der mit elektrischem Strom beaufschlagten Schaltstrecke (16) auftritt, entspricht.
  2. Schaltkontakt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (18, 20) Kupfer und Chrom, vorzugsweise mit 25 bis 50%, vorzugsweise 40%, der Masse als Chrom, aufweist.
  3. Schaltkontakt nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abmessung bezüglich der Korngröße maximal 9 µm beträgt.
  4. Schaltkontakt nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abmessung bezüglich der Korngröße wenigstens 5 µm beträgt.
  5. Vakuumschalter (10) zum Herstellen einer elektrisch schaltbaren Verbindung zwischen wenigstens zwei, am Vakuumschalter (10) angeordneten elektrischen Anschlüssen (22, 24) zum Anschließen einer elektrischen Leitung (26, 28), mit einer Vakuumröhre (30), die an die Anschlüsse (22, 24) angeschlossen ist und die eine in der Vakuumröhre (30) zwischen den Anschlüssen (22, 24) ausgebildete, mittels eines Steuerelements (32) steuerbare Schaltstrecke (16) zum Bereitstellen der elektrisch schaltbaren Verbindung aufweist, welche Schaltstrecke (16) wenigstens zwei mit jeweils einem der Anschlüsse (22, 24) verbundene Schaltkontakte (12, 14) aufweist, wobei wenigstens einer der Schaltkontakte (12, 14) mittels des Steuerelements (32) mechanisch bewegbar ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltkontakt (12, 14) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 ausgebildet ist.
  6. Verfahren zum Herstellen eines eine Kontaktfläche (18, 20) aufweisenden Schaltkontakts (12, 14) für eine steuerbare Schaltstrecke (16) eines Vakuumschalters (10), welche Kontaktfläche (18, 20) zur Kontaktierung eines weiteren, zu kontaktierenden Schaltkontaktes der Schaltstrecke (16) dient und aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff mit einer eine Korngröße aufweisenden kristallinen Struktur hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abmessung bezüglich der Korngröße derart gewählt wird, dass sie höchstens einer Abmessung eines Fußpunktes eines kathodischen Lichtbogens entspricht, der beim Öffnen der mit elektrischem Strom beaufschlagten Schaltstrecke (16) auftritt.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff wenigstens Kupfer und Chrom und/oder Legierungen hiervon enthält, vorzugsweise 25 bis 50%, besonders bevorzugt 40%, der Masse als Chrom.
  8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff Silber, Wolfram und/oder Legierungen hiervon, vorzugsweise ergänzt durch Wolframverbindungen, insbesondere Wolframcarbid, enthält.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der den Werkstoff bildenden Stoffe in Form eines Pulvers zugeführt wird, bei dem eine mittlere Partikelgröße höchstens 9 µm beträgt.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der den Werkstoff bildenden Stoffe in Form eines Pulvers zugeführt wird, bei dem eine maximale Partikelgröße höchstens 9 µm beträgt.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikelgröße oder mittlere Partikelgröße wenigstens 5 µm beträgt.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DIN VDE 0100

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