DE102016219787A1

DE102016219787A1 - Method for opening or closing a circuit

Info

Publication number: DE102016219787A1
Application number: DE102016219787.8A
Authority: DE
Inventors: Stefan Lecheler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2016-10-12
Filing date: 2016-10-12
Publication date: 2018-04-12

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Öffnen oder Schließen eines Stromkreises durch einen Schalter offenbart, wobei der Schalter einen Festkontakt und einen beweglichen Bewegkontakt umfasst, wobei der Schalter den Stromkreis öffnet durch das Trennen des Bewegkontakts vom Festkontakt mittels einer Zugbewegung oder schließt durch das mechanische Zusammenführen von Festkontakt und Bewegkontakt mittels einer Stoßbewegung, wobei beim Öffnen oder Schließen des Schalters der Bewegkontakt eine Drehbewegung ausführt.There is disclosed a method of opening or closing a circuit by a switch, the switch comprising a fixed contact and a movable moving contact, the switch opening the circuit by disconnecting the moving contact from the fixed contact by means of a pulling motion or closing by the mechanical merging of fixed contact and moving contact by means of a pushing movement, wherein upon opening or closing of the switch, the moving contact performs a rotational movement.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Öffnen oder Schließen eines Stromkreises. The invention relates to a method for opening or closing a circuit.

In Vakuumschaltröhren kommt es auch im Normalbetrieb zu Verschweißungen der Kontakte in Folge lokaler Lichtbögen zwischen den Kontaktflächen bei Schalthandlungen. Typischerweise sind Vakuumschaltröhren mit einem Bewegkontakt und einem Festkontakt ausgestattet, wobei der Stromkreis durch das Trennen des Bewegkontakts vom Festkontakt mittels einer Zugbewegung geöffnet bzw. durch das mechanische Zusammenführen von Festkontakt und Bewegkontakt mittels einer Stoßbewegung geschlossen wird. In vacuum interrupters, it also comes in normal operation to weld the contacts due to local arcs between the contact surfaces in switching operations. Typically, vacuum interrupters are equipped with a moving contact and a fixed contact, wherein the circuit is opened by separating the moving contact from the fixed contact by means of a pulling movement or by the mechanical merging of fixed contact and moving contact by means of a pushing movement.

Bei verschweißten Kontakten werden bei einer Öffnung bzw. einem Trennen des Bewegkontakts vom Festkontakt hohe axiale Zugkräfte benötigt, um die Verschweißung aufzureißen. When welded contacts high axial tensile forces are required at an opening or a separation of the moving contact from the fixed contact to tear the weld.

An den ehemals verschweißten Stellen der Kontaktoberfläche entstehen durch das Aufreißen Krater und Erhebungen, welche die Isolationsfestigkeit der geöffneten Schaltstrecke negativ beeinflussen, sowie den Kontaktübergangswiderstand erhöhen. At the previously welded areas of the contact surface caused by the tearing craters and elevations, which adversely affect the insulation resistance of the open contact gap, and increase the contact resistance.

Bisher wird die verminderte Isolationsfestigkeit infolge der unebenen Kontaktoberflächen bei der Auslegung von Vakuumschaltröhren berücksichtigt. Dazu werden im Neuzustand deutlich höhere Werte eingehalten, um die Verschlechterung während des Betriebs zulassen zu können. Das gleiche gilt für die Erhöhung des Kontaktübergangswiderstands. So far, the reduced insulation strength due to the uneven contact surfaces in the design of vacuum interrupters is considered. In the new condition, significantly higher values are maintained in order to allow the deterioration during operation. The same applies to the increase in the contact resistance.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Schalter zur Verfügung zu stellen, bei dem die verschweißten elektrischen Kontakte mit einer geringeren Kraft im Vergleich zu bisherigen Vakuumschaltern geöffnet werden können. The invention is therefore based on the object to provide an electrical switch, in which the welded electrical contacts can be opened with a lower force compared to previous vacuum switches.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren zum Öffnen oder Schließen eines Stromkreises gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in Unteransprüchen angegeben. This object is achieved by the method for opening or closing a circuit according to claim 1. Advantageous embodiments of the method according to the invention are specified in subclaims.

Das Verfahren zum Öffnen oder Schließen eines Stromkreises gemäß Anspruch 1 umfasst einen Schalter, der einen Festkontakt und einen beweglichen Bewegkontakt umfasst, wobei der Schalter den Stromkreis öffnet durch das Trennen des Bewegkontakts vom Festkontakt mittels einer Zugbewegung oder schließt durch das mechanische Zusammenführen von Festkontakt und Bewegkontakt mittels einer Stoßbewegung, wobei beim Öffnen oder Schließen des Schalters der Bewegkontakt eine Drehbewegung ausführt. The method for opening or closing a circuit according to claim 1 comprises a switch comprising a fixed contact and a movable moving contact, wherein the switch opens the circuit by separating the moving contact from the fixed contact by means of a pulling movement or closes by the mechanical merging of fixed contact and moving contact by means of a pushing movement, wherein when the switch is opened or closed the moving contact makes a rotational movement.

Vorteilhaft hierbei ist, dass durch die Scherbewegung die Kontaktoberflächen der elektrischen Kontakte wesentlich ebener als bei einer reinen Zugbewegung aufgrund des noch vorhandenen Kontaktdrucks auf die Kontaktflächen während der Drehbewegung sind. Zusätzlich liegen infolge der relativen Drehbewegung zwischen den Kontaktoberflächen Berg und Tal einer ehemals verschweißten Stelle nicht mehr gegenüber. Die Isolationsfestigkeit der offenen Kontaktstrecke ist erfindungsgemäß deutlich höher als bei durch reine Zugbewegung geöffneter verschweißter Kontaktstrecken aufgrund des größeren Abstandes zwischen den Kontakten und der geringeren Feldstärke an den Unebenheiten der Kontaktflächen. Weiter ist der Übergangswiderstand bei erneut geschlossenen Kontakten geringer als ohne Drehbewegung, da ein größerer Anteil der Kontaktflächen sich berühren. Die benötigten Zugkräfte für die Öffnung der Kontaktstrecke sind geringer als bisher bei reinen Zugbewegungen. Dadurch kann der Antrieb für geringere Kräfte ausgelegt werden und wird kostengünstiger. Durch die geringeren Zugkräfte wird die Belastung des Gesamtsystems beim Öffnen der Kontaktstrecke bei nichtverschweißten Kontakten geringer, da die überflüssige Energie, die im Stoßdämpfer oder durch Anschlag an einen festen Endpunkt abgebaut werden muss, geringer ist. Dadurch kann das Gesamtsystem mit weniger mechanischer Reserve ausgelegt werden. Wird die Auslegung der Antriebskräfte wie bisher durchgeführt, so können durch die Drehbewegung auch stärker verschweißte Kontakte geöffnet werden, die ohne die Drehbewegung nicht geöffnet werden könnten. Somit kann der Vakuumschalter weiter in Betrieb bleiben und muss nicht ausgetauscht werden. The advantage here is that the contact surfaces of the electrical contacts are substantially flat as a pure pulling movement due to the still existing contact pressure on the contact surfaces during the rotational movement by the shearing motion. In addition, due to the relative rotational movement between the contact surfaces mountain and valley of a formerly welded point no longer face. The insulation strength of the open contact path is significantly higher according to the invention than in the case of pure contact movement opened welded contact sections due to the larger distance between the contacts and the lower field strength at the unevenness of the contact surfaces. Next, the contact resistance is smaller with re-closed contacts than without rotational movement, since a larger proportion of the contact surfaces touch. The required tensile forces for the opening of the contact section are lower than before in pure pulling movements. This allows the drive to be designed for lower forces and is cheaper. Due to the lower tensile forces, the load on the entire system when opening the contact gap with non-welded contacts is reduced because the superfluous energy which must be dissipated in the shock absorber or by abutment against a fixed end point is lower. This allows the overall system to be designed with less mechanical reserve. If the design of the driving forces is carried out as before, so stronger welded contacts can be opened by the rotational movement, which could not be opened without the rotational movement. Thus, the vacuum switch can remain in operation and does not need to be replaced.

In einer Ausgestaltung verläuft die Zugbewegung oder die Stoßbewegung entlang einer Geraden. In one embodiment, the pulling movement or the pushing movement runs along a straight line.

In einer weiteren Ausgestaltung wird nur teilweise während der Zugbewegung oder während der Stoßbewegung eine Drehbewegung des Bewegkontakts ausgeführt. In a further embodiment, a rotational movement of the moving contact is only partially carried out during the pulling movement or during the pushing movement.

In einer Ausgestaltung werden mehrere Sequenzen an Drehbewegungen während der Zugbewegung oder während der Stoßbewegung ausgeführt. In one embodiment, multiple sequences of rotational movements are performed during the pulling movement or during the pushing movement.

In einer weiteren Ausgestaltung wird die Drehbewegung bei einer Verschweißung von Bewegkontakt mit dem Festkontakt so lange ausgeführt, bis die Verschweißung gelöst ist. Alternativ wird die Drehbewegung bei einer Verschweißung von Bewegkontakt mit dem Festkontakt ausgeführt, und eine Lösung der Verschweißung findet erst bei einsetzender Zugbewegung statt. In a further embodiment, the rotational movement is carried out at a weld of moving contact with the fixed contact until the welding is released. Alternatively, the rotational movement is carried out at a weld of moving contact with the fixed contact, and a solution of the welding takes place only when the train movement.

In einer weiteren Ausgestaltung ist der Schalter ein Vakuumschalter, wobei der Bewegkontakt auf einem beweglichen Tragbolzen angebracht ist und der bewegliche Tragbolzen zusammen mit dem Bewegkontakt die Drehbewegung ausführt. In a further embodiment, the switch is a vacuum switch, wherein the moving contact on a movable support pin is mounted and the movable support pin executes the rotational movement together with the moving contact.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie sie erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung des Ausführungsbeispiels, welches in Zusammenhang mit der Figur näher erläutert wird. The above-described characteristics, features and advantages of this invention, as well as the manner in which they are achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of the embodiment, which will be explained in connection with the figure.

Dabei zeigen: Showing:

1 Vakuumschalter mit beweglichem Tragbolzen und Bewegkontakt sowie Festkontakt. 1 Vacuum switch with movable support pin and moving contact as well as fixed contact.

1 zeigt einen Vakuumschalter 100 mit einer evakuierten Röhre 300, einem Festkontakt 500 und einem auf einem beweglichen Tragbolzen 400 angebrachten Bewegkontakt 410. Der Tragbolzen 400 wird mittels eines Antriebs 600 bewegt. Dazu kann der Antrieb 600 den Bewegkontakt 410 vom Festkontakt 500 wegbewegen mittels einer Zugbewegung 401. Entsprechend der Darstellung der 1 ist diese Zugbewegung 401 nach rechts gerichtet. Weiterhin kann der Antrieb 600 den Tragbolzen 400 mit dem Bewegkontakt 410 mit dem Festkontakt 500 mechanisch zusammenführen zum Schließen des Stromkreises. Diese Bewegung ist eine Stoßbewegung 402, die entsprechend der Darstellung der 1 eine Bewegung des Tragbolzens 400 nach links bedeutet. 1 shows a vacuum switch 100 with an evacuated tube 300 , a fixed contact 500 and one on a movable support bolt 400 attached moving contact 410 , The carrying bolt 400 is by means of a drive 600 emotional. This can be the drive 600 the moving contact 410 from the fixed contact 500 move away by means of a pulling movement 401 , According to the presentation of the 1 is this train movement 401 directed to the right. Furthermore, the drive 600 the carrying bolt 400 with the moving contact 410 with the fixed contact 500 mechanically merge to close the circuit. This movement is a push movement 402 , which correspond to the representation of the 1 a movement of the support bolt 400 to the left means.

Der elektrische Schalter 100 öffnet durch das Trennen des Bewegkontakts 410 vom Festkontakt 500 mittels einer Zugbewegung 401 oder schließt den Stromkreis durch das mechanische Zusammenführen von Festkontakt 500 und Bewegkontakt 410 mittels einer Stoßbewegung 402. In der Darstellung der 1 ist der elektrische Schalter 100 in der geöffneten Position dargestellt, in der somit kein Strom fließen kann. The electric switch 100 opens by disconnecting the moving contact 410 from the fixed contact 500 by means of a pulling movement 401 or closes the circuit by mechanically bonding solid contact 500 and moving contact 410 by means of a push movement 402 , In the presentation of the 1 is the electrical switch 100 shown in the open position, in which thus no current can flow.

Beim Öffnen oder Schließen des elektrischen Schalters 100 kann der Bewegkontakt 410 eine Drehbewegung 403 ausführen. Beispielsweise bei rotationssymmetrischen Kontakten, also einem rotationssymmetrischen Tragbolzen 400 mit einem rotationssymmetrischen Kontaktstück 410 und einem rotationssymmetrischen Festkontakt 500 kann eine Achse 450 ausgebildet sein, um die die Drehbewegung 403 durchgeführt werden kann. Die Zugbewegung 401 oder auch die Stoßbewegung 402 kann entlang einer Geraden verlaufen. Diese Gerade kann beispielsweise entlang der Achse 450 verlaufen. When opening or closing the electrical switch 100 can the moving contact 410 a rotary motion 403 To run. For example, with rotationally symmetrical contacts, so a rotationally symmetrical support pin 400 with a rotationally symmetrical contact piece 410 and a rotationally symmetrical fixed contact 500 can be an axis 450 be formed to the the rotational movement 403 can be carried out. The train movement 401 or the push movement 402 can run along a straight line. This straight line can, for example, along the axis 450 run.

Die Drehbewegung 403 kann nur teilweise während der Zugbewegung 401 oder während der Stoßbewegung 402 ausgeführt werden. Dies bedeutet beispielsweise, dass nicht während des ganzen Prozesses des Öffnens des Schalters, also während der Zugbewegung 401, eine Drehbewegung 403 durchgeführt wird, sondern nur in einem Teilbereich der Zugbewegung 401. Ebenso kann dies für die Stoßbewegung 402 gelten. The rotational movement 403 Can only partially during the train movement 401 or during the push movement 402 be executed. This means, for example, that not during the whole process of opening the switch, ie during the pulling movement 401 , a rotation 403 is carried out, but only in a partial area of the pulling movement 401 , Likewise, this may be for the push motion 402 be valid.

Es ist ebenso denkbar, dass mehrere Sequenzen an Drehbewegungen 403 ausgeführt werden während der Zugbewegung 401 oder während der Stoßbewegung 402. It is equally conceivable that multiple sequences of rotational movements 403 be executed during the train movement 401 or during the push movement 402 ,

Bei einem Verschweißen von Bewegkontakt 410 mit dem Festkontakt 500 können verschiedene Varianten zum Öffnen der Verschweißung angewendet werden. Beispielsweise kann eine Drehbewegung 403 so lange ausgeführt werden, bis die Verschweißung gelöst ist und beispielsweise danach die Zugbewegung 401 einsetzen. Ebenso ist es möglich, dass die Drehbewegung 403 bei einer Verschweißung ausgeführt wird und erst die einsetzende Zugbewegung 401 die Lösung der Verschweißung bedingt. In a welding of moving contact 410 with the fixed contact 500 Different variants can be used to open the weld. For example, a rotational movement 403 be carried out until the welding is released and, for example, thereafter the pulling movement 401 deploy. It is also possible that the rotational movement 403 is carried out at a welding and only the onset of pulling movement 401 the solution of welding conditionally.

Anstelle einer reinen Zugbewegung 401 in axialer Richtung der Schaltkontakte 410; 500 wird eine sequenzielle Kombination aus Drehbewegung 403 und Zugbewegung 401 bei der Öffnung der Schaltkontakte 401; 500 verwendet. Ebenso ist ein kombinierter Bewegungsablauf mit gleichzeitig einer Drehbewegung 403 und einer Zugbewegung 401 möglich. Instead of a pure pulling movement 401 in the axial direction of the switch contacts 410 ; 500 becomes a sequential combination of rotational movement 403 and train movement 401 at the opening of the switching contacts 401 ; 500 used. Likewise, a combined movement with simultaneous rotation 403 and a train movement 401 possible.

Bei der Drehung des Bewegkontakts 410 um die Längsachse 450 werden die verschweißten Stellen auf Scherung beansprucht und nach Überschreiten der über die verschweißten Stellen übertragbaren Scherkräfte löst sich die Verschweißung. Die Scherfestigkeit der Verschweißung ist geringer als die Zugfestigkeit. During the rotation of the moving contact 410 around the longitudinal axis 450 the welded points are subjected to shearing and after exceeding the shear forces which can be transmitted via the welded points, the welding is released. The shear strength of the weld is less than the tensile strength.

Der Drehwinkel kann so bemessen sein, dass eine Trennung der verschweißten Stellen stattfindet. Die zeitliche anschließende Zugbewegung 401 öffnet die Kontaktstrecke mit deutlich geringerem Kraftaufwand, da die Verschweißung bereits beseitigt ist. The angle of rotation can be so dimensioned that a separation of the welded points takes place. The temporal subsequent train movement 401 opens the contact section with much less effort, since the welding has already been eliminated.

Ebenso kann durch die Drehbewegung 403 eine Scherspannung aufgebaut werden bei einer Drehung um einen sehr kleinen Winkel, so dass die verschweißten Stellen noch nicht getrennt werden. Bei anschließender Zugbewegung 401 und der daraus resultierenden Zugbelastung werden die verschweißten Kontakte 401; 500 gelöst und die benötigten Zugkräfte zur Kontakttrennung sind verringert. Likewise, by the rotational movement 403 a shear stress can be built up when rotating through a very small angle, so that the welded areas are not yet separated. With subsequent pulling movement 401 and the resulting tensile load become the welded contacts 401 ; 500 solved and the required tensile forces for contact separation are reduced.

Auch beim Schließen der Schaltkontakte 401; 500 kann die Drehbewegung 403 verwendet werden, beispielsweise zur Glättung der Kontaktoberflächen der elektrischen Kontakte 410; 500. Also when closing the switch contacts 401 ; 500 can the rotational movement 403 used, for example, for smoothing the contact surfaces of the electrical contacts 410 ; 500 ,

Claims

Method for opening or closing a circuit by a switch ( 100 ), the switch ( 100 ) a fixed contact ( 500 ) and a movable moving contact ( 410 ), the switch ( 100 ) opens the circuit by disconnecting the moving contact ( 410 ) from the fixed contact ( 500 ) by means of a pulling movement ( 401 ) or closes by the mechanical merging of solid contact ( 500 ) and moving contact ( 410 ) by means of a pushing movement ( 402 ), characterized in that when opening or closing the switch ( 100 ) the moving contact ( 410 ) a rotary movement ( 403 ).

Method according to claim 1, wherein the pulling movement ( 401 ) or the pushing movement ( 402 ) runs along a straight line.

Method according to claim 1 or 2, wherein only partially during the pulling movement ( 401 ) or during the thrust movement ( 402 ) a rotary movement ( 403 ) of the moving contact ( 410 ) is performed.

Method according to one of claims 1, 2 or 3, in which several sequences of rotational movements ( 403 ) are carried out during the pulling movement ( 401 ) or during the thrust movement ( 402 ).

Method according to one of the preceding claims, in which the rotational movement ( 403 ) at a welding of moving contact ( 410 ) with the fixed contact ( 500 ) is performed until the welding is released.

Method according to one of claims 1 to 4, in which the rotational movement ( 403 ) at a welding of moving contact ( 410 ) with the fixed contact ( 500 ) and a solution of the welding only when train movement ( 401 ) takes place.

Method according to one of the preceding claims, in which the switch ( 100 ) is a vacuum switch, the moving contact ( 410 ) on a movable support bolt ( 400 ) is mounted and the movable support pin ( 400 ) together with the moving contact ( 410 ) the rotational movement ( 403 ).