DE1040106B

DE1040106B - Niederspannungsleistungsschalter fuer Wechselstrom

Info

Publication number: DE1040106B
Application number: DES46826A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Heinz Noeske
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1955-12-23
Filing date: 1955-12-23
Publication date: 1958-10-02

Description

Niederspannungsleistungsschalter für Wechselstrom beim Ausschalten elektrischer Wechselstromkreise entstehen zwischen den Kontakten Lichtbögen; die insbesondere bei größeren Schaltleistungen durch zusätzliche -Maßnahmen oder Einrichtungen, wie Blas-Löschkammer od. dgl., zum Erlöschen gebracht werden müssen. Diese Vorkehrungen laufen im wesentlichen darauf hinaus, den Lichtbogen zu verlängern bzw. zusätzlich zu kühlen, so daß die nach einem Stromnulldurchgang wiederkehrende Spannung nicht mehr in der Lage ist, die Schaltstrecke wieder zu zün-(len. Es ist auch bekannt. durch eine Hintereinanderschaltung einer Vielzahl von Kontaktstellen eine 1_;iscliung des Lichtbogens durchVielfachunterbrechung zu erzielen. Wenn bei solchen Schaltern der Schaltweg nur einige 1-lillinieter beträgt, so ergibt sich hierbei doch pro Kontaktstelle eine wesentlich größere Gesamtlichtbogenlänge. Der Aufbau solcher Schalter wird dabei verhältnismäßig verwickelt. Es ist andererseits auch bekannt, den Lichtbogen bei nur geringer Kontaktentfernung mit Hilfe parallel geschalteter Kondensatoren zum Erlöschen zu bringen. Auch dies bedingt aber einen unerwünschten Aufwand.
Es sind nun bereits Niederspannungskleinschalter bekannt, die einen sehr kleinen Öffnungsweg in der Größenordnung von etwa 0,1 mm besitzen. Mit diesen Schaltern können Wechselströme bis etwa 15 Ampere uncl 230 Volt bei cosz = 1 ohne merkbaren Lichtbogen unterbrochen werden. Die Wirkung dieser Schalter erklärt sich durch die Kühlung des kurzen Bogens durch die dicken Elektroden und durch ein Verspratzen der Bogensäule infolge der abstoßenden statischen Kräfte zwischen den Ladungsträgern. Derartige als »hlil:roschalter « bekannte Schalter finden z. B. für Wärmeregler und andere Zwecke, bei denen kleine mechanische Bewegungen geringe elektrische Energien schalten sollen, Verwendung.
Es wurde nun in überraschender Weise festgestellt, daß auch wesentlich größere Wechselströme über 15 Ampere bei Betriebsspannungen bis zu etwa 500 Volt, und zwar auch bei von 1 abweichendem Leistungsfaktor, ohne zusätzliche Mittel oder Maßnahmen bei Elektrodenentfernungen unterhalb etwa 1,5 mm im Stromnulldurchgang gelöscht werden können.
Auf Grund der Erfindung angestellte eingehende Versuche haben allerdings ergeben, daß eine zuverlässige Abschaltung des Stromes bei diesen Kontaktentfernungen nur dann erreicht wird, wenn für die Kontakte ein Metall bzw. eine Metallegierung gewählt wird, die keine dicke Oxydschicht, insbesondere keine Halbleiterschicht, bildet und eine schnelle Entionisierung der L ichtbogenstrecke ergibt. Solche für die "Zwecke der Erfindung geeignete Metalle sind Legierungen von Silber mit einem Metall der Gruppe Il b des Periodischen Systems, das einen hohen Dampfdruck besitzt.
Die Erfindung betrifft somit allein durch Kontaktspaltlöschung wirkende Niederspannungsleistungsschalter für Wechselströme über 15 Ampere bei Spannungen bis zu etwa 500 Volt mit Einfachunterbrechung je Kontaktstelle. Die Erfindung besteht darin, daß die Kontaktöffnung zwischen etwa 0,3 mm, mindestens aber einer Entfernung, bei der die stationäre Durchschlagspannung je Schaltstrecke nicht überschritten wird, und etwa 1,5 mm liegt und die Kontakte aus einer Legierung von Silber mit einem Metall der Gruppe IIb des Periodischen Systems bestehen.
Insbesondere Cadmium hat sich für diese Zwecke als günstig erwiesen, und zwar vorzugsweise eine Silber-Cadmium-Legierung mit 85 Teilen Silber und 15 Teilen Cadmium. An Stelle von Cadmium kommen als Legierungszusatz zum Silber beispielsweise auch Zink oder Quecksilber in Betracht. Das Optimum der Öffnungsweite der Kontakte liegt bei etwa 0,6 mm.
Die Öffnungsgeschwindigkeit eines Schalters gemäß der Erfindung wird zweckmäßig so groß gemacht, daß die maximale Üffnung in weniger als einer halben Periode erreicht wird.
Ein Schalter gemäß der Erfindung bringt den großen Vorteil, daß keine zusätzlichen Aufwendungen zum Löschen des Lichtbogens erforderlich sind. Weiterhin haben die Kontakte eines Schalters gemäß der Erfindung gegenüber den üblichen Schaltern wesentlich erhöhte Lebensdauer, da sich nur wesentlich geringere Abbrände durch den Lichtbogen ergeben. Für höhere Spannungen oder größere Leistungen kann es sich empfehlen, mehrere derartige Kontaktstellen hintereinanderzuschalten. Unter Umständen kann es auch zweckmäßig sein, einen Schalter gemäß der Erfindung finit einem üblichen Schalter größerer Kontaktöffnung in Reihe zu schalten oder in einem einzigen Schalter Kontakte niit einer Öffnungsweite getnäli der Erfindung und solche mit größerer Kontaktweite üblicher Bauart zii vereinigen. Hierbei kamt die Kontaktanordnung so getroffen werden, daß beide Kontaktarten gleichzeitig oder aber auch hintereinander betätigt w-crdeit, und zwar so. (laß die erfindungsgemäße Kontaktanordnung zuerst und die übliche hinterher geöffnet wird. l11 diesem Falle wird in der Regel das Kontaktpaar gemäß der Erfindung die Abschaltung 1>ewirlcen, so daß an dem anderen Kontaktpaar ein Lichtbogen nicht auftritt. Falls jedoch die Unterbrechung des Stromes nicht bereits im ersten -Nulldurchgang durch das erste Kontaktpaar erfolgt, wird in dein zweiten Kontaktpaar finit Hilfe der zusätzlichen Lichtbogenlöschvorrichtung ein sicheres Abschalten erreicht. 1-)a dies aber nur verhältnismäßig selten eintreten wird. wird auf diese Weise die Lebensdauer der Kontakte der üblichen Schalter wesentlich erhöht.

Claims

1. Allein durch Kontaktspaltlöschung wirkender \iederspannungsleistungsschalter für Wechselströme über 15 Ampere bei Spannungen bis zu etwa 500 Volt mit Einfachunterbrechung je Kontaktstelle. dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktöffnung zwischen etwa 0.3 111111, mindestens aber einer Entfernung, hei der die stationiire Dnrchschlagspannung je Schaltstrecke nicht Überschritten wird, und etwa 1,5 mni liegt und die Kontakte aus einer Legierung von Silber mit einem Metall der Gruppe II1) des Periodischen Systems bestehen.

2. Niiederspannungsleistungsschalter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Kontaktöffnung von etwa 0.6 min.

3. Niederspannungsleistungsschalter nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch Kontakte aus einer Silber-Cadinitini-Legierung mit vorzugsweise 85 Teilen Silber und 15 Teilen Cadiniuni. =l. \iederspannungsleistungssehalter nach Anspruch 1 his 3, dadurch gekennzeichnet. da13 er mit Kontakten üblicher Schaltöfinungsweite hintereinandergeschaltet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften \'r. 268 889. 269 254. 294 729. 546 266. 59-4 757. 619 -161. 672 864. 879 58?; USA.-Patentschriften --\ r. 2 307 668.2 425 053; -Zeitschrift »Elektrotechnik«. 1953, Heft 26. S. 35.