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Die Erfindung betrifft ein Kontaktstück für einen Hochspannungs-Leistungsschalter sowie ein Verfahren zur Herstellung des Kontaktstücks, wobei das Kontaktstück wenigstens einen Kontaktpin und einen Kontaktträger umfasst. Der Kontaktträger ist ausgebildet zur mechanischen Befestigung des Kontaktpins im Hochspannungs-Leistungsschalter. Der Kontaktpin umfasst einen Kontaktschaft.
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Leistungsschalter zum Schalten hoher Spannungen und Ströme, insbesondere im Bereich von bis zu 1.200 kV und von bis zu einigen 1.000 A, sind aus einer Vielzahl von Teilen bzw. Elementen aufgebaut. Elektrisch leitende Teile müssen an Kontaktpunkten oder Kontaktflächen einen guten elektrischen Kontakt, mit geringem Widerstand zu angrenzenden Kontaktteilen aufweisen. Schaltbewegungen erfolgen sehr schnell, d. h. im Bereich von Millisekunden bis zu wenigen Sekunden. Auf bewegte Teile, wie z. B. bewegte Kontaktstücke oder Elektroden, Teile der kinematischen Kette, wie z. B. Antriebsstangen und Teile eines Getriebes sowie des Antriebs selbst, wirken beim Schalten große Kräfte. Mechanisch geführte Teile müssen sehr präzise gefertigt und geführt werden, damit bei schnellen Bewegungen keine Verformung bis hin zur Zerstörung erfolgt. Mechanisch miteinander verbundene Teile müssen eine sehr stabile Verbindung aufweisen, welche bei den auftretenden hohen Kräften und Beschleunigungen stabil bleibt und unerwünschte Bewegungen von miteinander verbundenen Teilen gegeneinander unterdrückt.
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Das Schalten eines Hochspannungs-Leistungsschalters erfolgt durch Öffnen oder Schließen wenigstens eines elektrischen Kontakts. Dabei können Lichtbögen entstehen, welche z. B. über ein Schaltgas gelöscht werden. Um ein einfaches Löschen von Lichtbögen zu ermöglichen, umfassen Hochspannungs-Leistungsschalter in der Regel Nennstromkontakte, mit wenigstens zwei Nennstromkontaktstücken, und Lichtbogenkontakte, mit wenigstens zwei Lichtbogenkontaktstücken. Die Kontaktstücke eines Kontakts müssen beim Schalten jeweils relativ zueinander bewegt werden, z. B. durch Bewegung eines beweglichen Kontaktstücks gegenüber einem feststehenden Kontaktstück.
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Dabei kann ein Lichtbogenkontaktstück z. B. hülsenförmig an einem Ende ausgebildet sein und das gegenüberliegende Lichtbogenkontaktstück kann z. B. einförmig an einem gegenüberliegenden Ende ausgebildet sein, wie z. B. aus der
US 2014/0346147 A1 bekannt ist. Bei Bewegung der Lichtbogenkontaktstücke relativ zueinander beim Schalten wird das einförmige Lichtbogenkontaktstück beim Einschalten in das hülsenförmige Lichtbogenkontaktstück eingeführt, und beim Ausschalten aus dem hülsenförmigen Lichtbogenkontaktstück herausgezogen. Wenigstens ein Lichtbogenkontaktstück kann z. B. in einer Schaltgasdüse geführt und bewegt werden, um über eine gerichtete Schaltgasströmung durch die Düse ein Geblasen und Löschen des Lichtbogens zu erreichen. Bei einem Einführen eines einförmigen Lichtbogenkontaktstücks in eine Hülse und/oder Düse, darf bei schneller Schaltbewegung nur eine geringe bis keine Bewegung der Kontaktstücke senkrecht zur Schaltbewegung erfolgen, insbesondere keine Pendelbewegung senkrecht zur Schaltbewegung, da dies zu einem Verkanten des Kontaktstücks in der Hülse und/oder Düse führen kann, bis hin zum Unmöglich werden des Einführens in die Hülse und/oder Düse. Ein Verkanten oder Aufeinanderprallen von Kontaktstücken kann zur Beschädigung, bis hin zur irreversiblen Zerstörung der Kontaktstücke führen.
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Um eine Bewegung, insbesondere eine Pendelbewegung senkrecht zur Schaltbewegung der Kontaktstücke zu vermeiden, muss insbesondere das einförmige Lichtbogenkontaktstück sehr stabil aufgebaut sein und einzelne Elemente des Lichtbogenkontaktstücks müssen mechanisch fest miteinander und mit anderen Elementen bzw. Teilen des Hochspannungs-Leistungsschalters verbunden sein. Um stabile Verbindungen zu Erzeugen, werden Elemente bzw. Teile z. B. fest miteinander verschraubt oder verklebt. Ein guter elektrischer Kontakt bei elektrisch leitenden Elementen über die Kontaktstelle unterschiedlicher Elemente hinweg muss beim Zusammenfügen gewährleistet werden. Eine stabile Montage durch Verschrauben und/oder Kleben ist aufwendig, kosten- und zeitintensiv und unter Umständen komplex. Insbesondere eine präzise Fertigung, mit exakt ausgerichteten Elementen zueinander, um ein Verkanten oder Verkeilen von Kontaktstücken ineinander zu verhindern, und um eine langzeitstabile Verbindung zu erzeugen, welche insbesondere Pendelbewegungen vorbeugt bzw. entgegenwirkt, ist sehr aufwendig sowie kosten- und zeitintensiv.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Vermeidung bzw. Reduzierung der zuvor beschriebenen Probleme. Insbesondere ist es Aufgabe ein Kontaktstück für einen Hochspannungs-Leistungsschalter und ein Verfahren zur Herstellung des Kontaktstücks anzugeben, welche ein mechanisch stabiles Kontaktstück ermöglichen, welches aus unterschiedlichen Elementen gefertigt ist und beim Schalten spezielle Bewegungen wie Z. B. Pendelbewegungen unterdrückt.
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Die angegebene Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Kontaktstück für einen Hochspannungs-Leistungsschalter mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 und/oder durch ein Verfahren zur Herstellung des Kontaktstücks gemäß Patentanspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Kontaktstücks für einen Hochspannungs-Leistungsschalter und/oder des Verfahrens zur Herstellung des Kontaktstücks sind in den Unteransprüchen angegeben. Dabei sind Gegenstände der Hauptansprüche untereinander und mit Merkmalen von Unteransprüchen sowie Merkmale der Unteransprüche untereinander kombinierbar.
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Ein erfindungsgemäßes Kontaktstück für einen Hochspannungs-Leistungsschalter umfasst wenigstens einen Kontaktpin und einen Kontaktträger. Der Kontaktträger ist ausgebildet zur mechanischen Befestigung des Kontaktpins in dem Hochspannungs-Leistungsschalter. Der Kontaktpin umfasst einen Kontaktschaft. Der Kontaktträger und der Kontaktschaft sind als ein monolithisches Kontaktelement ausgebildet.
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Die monolithische Ausbildung des Kontaktträgers und des Kontaktschafts ergeben ein mechanisch stabiles Kontaktelement und ermöglicht somit ein mechanisch stabiles Kontaktstück. Durch die monolithische Ausbildung, d. h. die Verwendung von einem Kontaktträger und Kontaktschaft aus einem Stück, und hohe mechanische Stabilität des sich daraus ergebenen Kontaktelements werden beim Schalten Bewegungen des Kontaktschafts relativ zum Kontaktträger, insbesondere in Form von Pendelbewegungen reduziert und/oder vollständig unterdrückt. Das Kontaktelement ist einfach und kostengünstig herstellbar, ohne Schwankungen in der Form durch die Fertigung. Eine exakte Ausbildung des Kontaktelements, insbesondere mit im Wesentlichen senkrechter Anordnung des Kontaktschafts auf der Grundfläche des Kontaktträgers, ist reproduzierbar, mit gleicher Form herstellbar. Die Möglichkeit der einfachen und kostengünstigen präzisen Fertigung des Kontaktelements, mit exakt ausgerichteten Elementen zueinander, verhindert beim Schalten ein Verkanten oder Verkeilen von Kontaktstücken ineinander, und ergibt eine langzeitstabile Verbindung zwischen Kontaktträger und Kontaktschaft, welche insbesondere Pendelbewegungen vorbeugt bzw. entgegenwirkt. Dadurch kann eine hohe Zuverlässigkeit und ein beschädigungsfreier Betrieb des Hochspannungs-Leistungsschalters über lange Zeiträume hinweg ermöglicht werden.
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Das Kontaktstück kann ein festes oder ein bewegliches Kontaktstück eines Lichtbogenkontakts sein. Insbesondere im Zusammenwirken mit einem hülsenförmigen zweiten Kontaktstück und oder einer Schaltgasdüse ist die geringe Fertigungstoleranz des Kontaktelements von Vorteil. Die Fertigung eines Kontaktelements mit einem in den Kontaktträger eingeschraubten oder eingeklebten Kontaktschafts bzw. Kontaktpins birgt die Gefahr von produktionsbedingten Abweichungen in der Lage des Kontaktpins zum Kontaktträger. Eine präzise Fertigung für ein problemloses Einführen des einförmigen Lichtbogenkontaktstücks in ein hülsenförmiges Kontaktstück oder in eine Schaltgasdüse ist aufwendig und kostenintensiv. Durch Fertigung aus einem Stück, d. h. durch Fertigung eines monolithischen Kontaktstücks, ist der Fertigungsaufwand reduziert und produktionsbedingte Toleranzen sind reduziert verglichen mit aus mehreren Teilen trennbar zusammengefügten Kontaktstücken. Daraus ergeben sich die zuvor beschriebenen Vorteile.
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Der Kontaktträger und der Kontaktschaft bestehen erfindungsgemäß aus einem gemeinsam erzeugten Gussteil oder das Kontaktelement besteht aus einem Gussteil, wobei der Kontaktschaft als Einlegeteil in dem Kontaktträger eingegossen ist. Insbesondere wenn beide Teile aus gleichem Material sind, ergibt sich durch den Guss des Kontaktträgers und die dabei entstehende Erwärmung des Kontaktschafts, insbesondere mit lokaler Aufschmelzung, eine mechanisch und langzeitstabile Verbindung beider Teile.
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Der Kontaktpin kann eine Kontaktspitze umfassen, welche am Kontaktschaft insbesondere durch Schweißen befestigt ist. Die Kontaktspitze kann an einem Ende des Kontaktschafts, insbesondere gegenüberliegend zum Kontaktträger bzw. gegenüberliegend dem Ende des Kontaktschafts, welches in Verbindung z. B. mit der Grundfläche des Kontaktträgers steht, angeordnet sein.
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Der Kontaktschaft und/oder der Kontaktträger können aus Aluminium, Stahl, Kupfer, oder Kupfer-Chrom-Zirkon sein oder Aluminium, Stahl, Kupfer, Kupfer-Chrom-Zirkon umfassen. Diese Materialien sind gut elektrisch leitend und mechanisch stabil. Die Kontaktspitze kann aus Wolfram-Kupfer und/oder Graphit sein oder Wolfram-Kupfer und/oder Graphit umfassen. Dadurch können mechanisch stabile Kontaktstücke mit guten elektrischen Eigenschaften geschaffen werden, welche durch die Kontaktspitze gute Abbrandeigenschaften bei Einwirkung eines Lichtbogens aufweisen sowie gute elektrische Leitfähigkeit über den Kontaktträger und den Kontaktschaft hinweg aufweisen.
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Der Kontaktträger kann hohlzylinderförmig ausgebildet sein und/oder der Kontaktpin kann im Wesentlichen zylinderstabförmig ausgebildet sein, mit einem zunehmenden Querschnitt im Bereich der Verbindung zwischen dem Kontaktpin und dem Kontaktträger. Ein zunehmender Querschnitt erhöht die mechanische Stabilität und ergibt eine gute elektrische Leitfähigkeit über das Kontaktstück hinweg.
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Der Kontaktträger kann einen Steg umfassen, welcher insbesondere auf der Grundfläche des Kontaktträgers angeordnet ist. Der Kontaktschaft kann an dem Steg angeordnet sein, insbesondere mittig vom Steg, mit einer Längsachse des Kontaktschafts senkrecht zu einer Längsachse des Stegs. Dadurch ergibt sich eine Öffnung in der Grundfläche des Kontaktträgers, über welche insbesondere eine Schaltgasströmung möglich ist und/oder durch welche Material eingespart wird, wodurch die beim Schalten zu beschleunigende Masse reduziert sein kann.
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Befestigungselemente können vom Kontaktstück umfasst sein, insbesondere Gewindebohrungen an einem äußeren Umfang der Grundfläche des zylinderförmigen Kontaktträgers. Befestigungselemente können alternativ oder zusätzlich in einem Bereich des Endes des Kontaktträgers, gegenüberliegend dem Ende, an welchem der Kontaktpin am Kontaktträger befestigt ist, entlang eines äußeren Kreisumfangs des zylinderförmigen Kontaktträgers angeordnet sein. Über die Befestigungselemente kann das Kontaktstück im Hochspannungs-Leistungsschalter befestigt sein, z. B. als festes Kontaktstück oder als bewegliches Kontaktstück an Elementen der kinematischen Kette. Z. B. kann das Kontaktstück mit Hilfe von Schrauben über die Gewindebohrungen im Hochspannungs-Leistungsschalter befestigt und insbesondere räumlich fixiert sein.
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Alternativ oder zusätzlich können auch Befestigungselemente vom Kontaktstück umfasst sein in Form eines krempenartigen, um den Kontaktträger umlaufenden Elements, im Bereich der Grundfläche des zylinderförmigen Kontaktträgers angeordnet. Die Befestigungselemente können insbesondere als Klemmfläche und/oder für Gewindebohrungen ausgebildet sein. Befestigungselemente können alternativ oder zusätzlich als ein krempenartiges, um den Kontaktträger umlaufendes Element im Bereich nahe der Deckfläche des zylinderförmigen Kontaktträgers ausgebildet sein, insbesondere als Klemmfläche und/oder für Gewindebohrungen. Alternativ oder zusätzlich zu Gewindebohrungen können durchgehende Öffnungen für Schraubverbindungen vorgesehen sein. Schraub und Klemmverbindungen ergeben eine gute, mechanisch stabile Befestigung insbesondere des Kontaktstücks im Hochspannungs-Leistungsschalter, mit den zuvor beschriebenen Vorteilen.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines zuvor beschriebenen Kontaktstücks umfasst, dass der Kontaktträger und der Kontaktschaft als ein monolithisches Kontaktelement ausgebildet werden, insbesondere in einem Herstellungsschritt.
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Der Kontaktträger und der Kontaktschaft können durch Gießen, insbesondere durch Gießen von Aluminium, zu einem monolithischen Kontaktelement ausgebildet werden.
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Der Kontaktschaft, insbesondere aus Aluminium, Stahl, Kupfer und/oder Kupfer-Chrom-Zirkon, kann als ein Einlegeteil in einer Gussform zur Erzeugung des Kontaktträgers angeordnet werden, und beim Gießen in den Kontaktträger eingegossen werden.
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Die Kontaktspitze, insbesondere aus Wolfram-Kupfer und/oder Graphit, kann durch Schweißen, insbesondere an einem Ende des Kontaktschafts, z. B. gegenüberliegend zum Kontaktträger, befestigt werden.
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Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines zuvor beschriebenen Kontaktstücks nach Anspruch 10 sind analog den zuvor beschriebenen Vorteilen des Kontaktstücks für einen Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1 und umgekehrt.
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Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch in der einzigen Figur dargestellt und nachfolgend näher beschrieben.
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Dabei zeigt die einzige
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Figur schematisch in Schnittdarstellung ein erfindungsgemäßes, monolithisches Kontaktstück 1 eines Hochspannungs-Leistungsschalters, mit einem Kontaktschaft 2 eines Kontaktpins 10 und mit einem Kontaktträger 5.
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In der einzigen Figur ist schematisch in Schnittdarstellung ein erfindungsgemäßes, monolithisches Kontaktstück 1 eines Hochspannungs-Leistungsschalters gezeigt. Der Einfachheit halber in der Figur nicht dargestellt, ist dem monolithischen Kontaktstück 1 in dem Hochspannungs-Leistungsschalter ein zweites Kontaktstück zugeordnet, wobei beide Kontaktstücke einen schaltbaren elektrischen Kontakt, z. B. einen Lichtbogenkontakt ergeben. Ein zweiter Kontakt, z. B. ein holzylinderförmiger Nennstromkontakt kann in dem Hochspannungs-Leistungsschalter angeordnet sein, insbesondere um einen Lichtbogenkontakt herum ausgebildet. Beim Einschalten des Hochspannungs-Leistungsschalters wird zuerst der Lichtbogenkontakt geschlossen, d. h. die Lichtbogenkontaktstücke in mechanischen und elektrischen Kontakt gebracht, und darauffolgend wird der Nennstromkontakt geschlossen, d. h. die Nennstromkontaktstücke werden in mechanischen und elektrischen Kontakt gebracht. Beim Ausschalten des Hochspannungs-Leistungsschalters wird zuerst der Nennstromkontakt geöffnet und darauffolgend wird der Lichtbogenkontakt geöffnet.
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Ein Lichtbogen, welcher zwischen den Lichtbogenkontaktstücken beim Schalten entstehen kann, kann durch ein Schaltgas, insbesondere SF6, gelöscht werden. Dazu werden die Kontaktstücke bzw. der Zwischenraum insbesondere zwischen den Lichtbogenkontaktstücken mit Schaltgas beströmt. Eine Schaltgasdüse kann vorgesehen sein, insbesondere um den Lichtbogenkontakt herum angeordnet, um einen gewünschten Schaltgasstrom an den Kontaktstücken zu erzeugen. Die Schaltgasdüse, angeordnet zwischen dem Lichtbogenkontakt und dem Nennstromkontakt, kann den Lichtbogenkontakt elektrisch gegenüber dem Nennstromkontakt abschirmen. Zusätzlich oder alternativ können Elektroden zur Abschirmung und zum Steuern des Schaltgasstroms beim Schalten vorgesehen sein.
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In der Figur ist ein Kontaktstück beispielhaft für ein erfindungsgemäßes, monolithisches Kontaktstück 1 dargestellt. In dem Ausführungsbeispiel der Figur umfasst das Kontaktstück 1 einen Kontaktpin 10 als Lichtbogenkontaktstück und einen zylinderförmigen Kontaktträger 5, welcher symmetrisch um den Kontaktpin 10 herum angeordnet ist, und zur Befestigung des Kontaktpins 10 sowie insbesondere als Nennstromkontaktstück dienen kann. Das Kontaktstück 1 in der Figur ist insbesondere als festes Kontaktstück ausgebildet, zu dem relativ beim Schalten bewegliche Kontaktstücke bewegt werden. Alternativ kann das Kontaktstück 1 über Elemente der kinematischen Kette des Hochspannungs-Leistungsschalters, welche der Einfachheit halber in der Figur nicht dargestellt sind, bewegt werden.
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Der Kontaktpin 10 des Kontaktstücks 1 im Ausführungsbeispiel der Figur ist stabförmig ausgebildet, mit einem kreiszylinderförmigen Querschnitt. Der Kontaktpin 10 umfasst einen Kontaktschaft 2 und eine Kontaktspitze 3, welche insbesondere durch verschweißen miteinander verbunden sind. An einem ersten Ende des Kontaktschafts 2 ist der Kontaktpin 10 mit dem Kontaktträger 5 verbunden. Im Bereich der Verbindung nimmt der Querschnitt des Kontaktschafts 2 bzw. des Kontaktpins 10 zu dem Kontaktträger 5 hin kontinuierlich zu. Dadurch wird eine hohe mechanische Stabilität erreicht und ein großer Querschnitt für einen guten Stromfluss bei geschlossenem Kontakt im Verbindungsbereich bereitgestellt. An einem zweiten Ende des Kontaktschafts 2, dem ersten Ende gegenüberliegend, ist die Pinspitze 3 angeordnet. Die Pinspitze 3 kann aus Wolfram-Kupfer bestehen oder Wolfram-Kupfer umfassen, für eine hohe Abbrandfestigkeit gegenüber einem Lichtbogen und für eine gute elektrische Leitfähigkeit in Kontakt mit dem zweiten Lichtbogenkontaktstück bei geschlossenem Kontakt.
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Der Kontaktschaft 2 kann aus einem gut leitfähigen, mechanisch stabilen Metall, insbesondere Aluminium, Stahl, Kupfer, oder Kupfer-Chrom-Zirkon bestehen oder das Metall umfassen. An der Verbindungsstelle 4 zwischen Pinspitze 3 und Kontaktschaft 2 können insbesondere bei Verschweißung Legierungen der Materialien der Pinspitze 3 und des Kontaktschafts 2 vorliegen. Die Pinspitze 3 ist an dem Ende, welches der Verbindungsstelle 4 gegenüberliegt, abgerundet, um ein Verkanten oder Verklemmen mit dem gegenüberliegenden Kontaktstück des Kontakts beim Schalten zu verhindern. Bei einem hülsenförmigen gegenüberliegenden Kontaktstück, welches der Einfachheit halber in der Figur nicht dargestellt ist, wird bei einem Einschalten die Hülse des gegenüberliegenden Kontaktstücks über den Kontaktpin 10 geschoben, derart, dass ein guter elektrischer Kontakt zwischen dem Kontaktpin 10 und dem gegenüberliegendem Kontaktstück entsteht. Beim Ausschalten wird die Hülse des gegenüberliegenden Kontaktstücks von dem Kontaktpin 10 abgezogen, bis kein elektrischer Kontakt zwischen den zwei Kontaktstücken mehr besteht.
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Der Kontaktträger 5 ist im Wesentlichen hohlzylinderförmig, mit einem Steg 8 auf der Grundfläche des Zylinders, welcher entlang einem Durchmesser der Grundfläche des Zylinders ausgebildet ist. Zwischen der Mantelfläche des Zylinders des Kontaktträgers 5 und dem Steg 8 ist in der Grundfläche eine durchgehende Ausnehmung bzw. Durchgangsöffnung 9 auf beiden Seiten des Stegs 8 ausgebildet. Durch die Durchgangsöffnung 9 kann z. B. Schaltgas beim Schalten strömen, zum Löschen eines Lichtbogens und/oder nach dem Löschen des Lichtbogens kann erhitztes Schaltgas abströmen.
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Im Mittelpunkt der Grundfläche des kreiszylinderförmigen Kontaktträgers 5, in der Mitte des Stegs 8, ist der Kontaktpin 10 angeordnet. Die Längsachse des Kontaktpins 10 bzw. des Kontaktschafts 2 ist gleich der Längsachse bzw. Mittelachse des zylinderförmigen Kontaktträgers 5. Erfindungsgemäß ist der Kontaktschaft 2 des Kontaktpins 10 und der Kontaktträger 5 mit Steg 8 monolithisch ausgebildet, d. h. aus einem Stück, insbesondere ohne Schraub oder Klebverbindung. Das monolithische Kontaktelement aus Kontaktträger 5 mit Steg 8 und Kontaktschaft 2 ist aus einem Guss gefertigt, d. h. in einer Form als ein Stück gegossen. Alternativ kann das monolithische Kontaktelement aus einem Kontaktschaft 2 hergestellt werden, welcher als Einsetzteil in einer Form eingesetzt wird und der Kontaktträger 5 mit Steg 8 durch Guss in der Form erzeugt wird. Der Kontaktschaft 2 wird in den Kontaktträger 5 bzw. in den Steg 8 eingegossen, und insbesondere wenn Kontaktträger 5 und Kontaktschaft 2 aus dem gleichen Material sind, entsteht ein monolithisches Stück.
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Der Kontaktpin 10 mit kongruenter Längsachse zur Längsachse des zylinderförmigen Kontaktträgers 5, steht senkrecht auf dem Steg 8 sowie auf der Grundfläche des zylinderförmigen Kontaktträgers 5. Dies ermöglicht eine exakte Justierung bzw. Anordnung im Hochspannungs-Leistungsschalter, mit kongruenten Längsachsen beider Kontaktstücke eines Kontakts, insbesondere eines Lichtbogenkontakts. Die Längsachse eines hülsenförmigen Kontaktstücks kann exakt kongruent der Längsachse des Kontaktpins 10 angeordnet werden und der Kontaktpin 10 kann langzeitstabil in der räumlichen Lage im Hochspannungs-Leistungsschalter fixiert werden. Dadurch kann beim Schalten ein Verkanten oder Verklemmen bzw. eine irreversible Zerstörung der Kontaktstücke vermieden werden.
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Zur räumlichen Fixierung sind im Kontaktträger 5 Befestigungselemente 7 angeordnet. Als Befestigungselement 7 kann die Grundfläche des zylinderförmigen Kontaktträgers 5 analog einer Hutkrempe nach außen hin vergrößert sein. Die Krempe kann als Klemmfläche zum Klemmen im Hochspannungs-Leistungsschalter z. B. über Klemmfedern dienen. Alternativ oder zusätzlich können Gewindebohrungen oder durchgehende Bohrungen als Befestigungselemente 7 insbesondere in der Krempe vorgesehen sein, über welche mit Hilfe von Schrauben das Kontaktstück 1 im Hochspannungs-Leistungsschalter befestigt und fixiert wird. Eine zweite Krempe kann, parallel der ersten Krempe räumlich entlang der Längsachse des Kontaktstücks 1 verschoben, am zylinderförmigen Kontaktträger 5 außen angeordnet sein, mit der zuvor für die erste Krempe beschriebenen Funktion, insbesondere ebenfalls mit Gewindebohrungen und/oder durchgehenden Bohrungen als Befestigungselemente 7 zur Befestigung und Fixierung des Kontaktstücks 1 im Hochspannungs-Leistungsschalter, z. B. mit Hilfe von Schrauben und/oder Klemmen.
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Das offene Ende des zylinderförmigen Kontaktträgers 5, welches dem Ende des Kontaktträgers 5 mit Steg 8 gegenüberliegt, kann als Nennstromkontaktstück dienen. Der offene Hohlzylinder des Kontaktträgers 5 kann gegenüber einem Nennstromkontaktstück, mit z. B. auf einem Zylinderumfang angeordneten Kontaktfingern angeordnet sein, mit kongruenten Längsachsen der zylinderförmigen Nennstromkontaktstücke. Beim Schalten werden die Kontaktfinger des zylinderförmigen Nennstromkontaktstücks, welches der Einfachheit halber in der Figur nicht dargestellt ist, über insbesondere den äußeren Umfang des Kontaktträgers 5 geschoben, beim Einschalten, oder abgezogen beim Ausschalten des Hochspannungs-Leistungsschalters. Der Nennstromkontakt wird derart geschlossen bzw. geöffnet.
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Durch die monolithische Ausbildung des Kontaktschafts 2 mit dem Kontaktträger 5 ist eine gute elektrische Leitfähigkeit über das gesamte Kontaktstück 1 hinweg gegeben, entsprechend der Materialwahl, insbesondere der Verwendung von Aluminium, Stahl, Kupfer, oder Kupfer-Chrom-Zirkon. Elektrische Leitungsverluste beim eingeschalteten Hochspannungs-Leistungsschalter, insbesondere an Schraub- oder Klebeverbindungen des Kontaktpins 10 mit dem Kontaktträger 5, können vermieden werden. Abweichungen von einer räumlichen Lage des Kontaktpins 10, mit kongruenten Längsachsen des Kontaktpins 10 und des Kontaktträgers 5, welche beim Schalten zum Verkanten, Verklemmen und einer Zerstörung der Kontaktstücke führen können, werden durch Herstellung des Kontaktstücks 10 aus einem Guss vermieden. Bei Schraubverbindungen des Kontaktpins 10 und des Kontaktträgers 5 miteinander, ist eine exakt kongruente Lage schwer erzeugbar und Änderungen der Lage bei hohen Schaltgeschwindigkeiten durch Spiel der Schraubverbindung schwer vermeidbar.
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Die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele können untereinander kombiniert werden und/oder können mit dem Stand der Technik kombiniert werden. So können unterschiedliche Materialien verwendet werden. Die Kontaktspitze 3 kann z. B. aus dem Kontaktschaft 2, durch Beschichtung dessen Spitze z. B. mit Carbon, durch Versilbern, Aufdampfen oder Aufspattern Leitfähiger, abbrandfester Schichten und/oder durch andere Beschichtungsverfahren erzeugt werden. Der Kontaktpin 10 kann durchgehend mit steigendem Querschnitt ausgebildet sein oder der Querschnitt kann über den gesamten Kontaktschaft 2 hinweg gleich sein. Schraub-, Klemm-, Kleb-, Schweiß- oder andere Verbindungen können zur Befestigung des Kontaktstücks 1 im Hochspannungs-Leistungsschalter vorgesehen sein. Statt Krempen können fingerförmige Befestigungselemente 7 vorgesehen sein. Die Befestigungselemente 7 können auch direkt im Zylindermantel des Kontaktträgers 5 ausgebildet sein. Der Kontaktträgers 5 kann Formen aufweisen, welche sich von kreisrunden Zylindern unterscheiden, wie z. B. mit elliptischer Grundfläche oder ringförmig.
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Statt einem Steg 8 kann die Grundfläche vollständig, ohne Öffnung 9 ausgebildet sein. Alternativ können z. B. zwei Stege 8, welche zueinander kreuzförmig angeordnet sind, vorgesehen sein. Die Grundfläche des Kontaktträgers 5 kann eben ausgebildet sein, oder wie in der Figur dargestellt ist mit ringförmigen Stufen, welche eine bessere Justierung und Fixierung des Kontaktstücks 1 im Hochspannungs-Leistungsschalter ermöglichen.
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Bei Verwendung eines Kontaktpins 10 als Einlegeteil, welches im Kontaktträger 5 bzw. in dem Steg 8 des Kontaktträgers 5 eingegossen wird, kann vor dem Verguss eine Entfernung z. B. einer Oxidschicht als Oberflächenschicht auf dem Kontaktschaft 2 erfolgen. Dadurch werden ein guter elektrischer Kontakt und die Ausbildung eines monolithischen Körpers ohne Zwischenschichten beim Guss ermöglicht. Schweißverbindungen von Kontaktträger 5 und Kontaktschaft 2 können ebenfalls ein monolithisches Kontaktstück 1 ergeben. Eine Endbearbeitung und Aufspannung des Kontaktstücks 1 kann z. B. nach einem Guss oder Schweißen erfolgen. Koaxiale Abweichungen der Längsachsen des Kontaktpins 10 und des Kontaktträgers 5 können derart vermieden bzw. beseitigt werden. Die monolithische Ausbildung des Kontaktstücks 1 verhindert insbesondere vollständig mechanisches Spiel zwischen Kontaktpin 10 und Kontaktträger 5, mit den zuvor beschriebenen Vorteilen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kontaktstück
- 2
- Kontaktschaft
- 3
- Kontaktspitze
- 4
- Verbindungsstelle der Kontaktspitze mit dem Kontaktschaft
- 5
- Kontaktträger
- 6
- Grundfläche des zylinderförmigen Kontaktträgers
- 7
- Befestigungselement, z. B. Gewindebohrung
- 8
- Steg des Kontaktträgers
- 9
- Durchgangsöffnung in der Grundfläche des Kontaktträgers
- 10
- Kontaktpin
