DE1185687B

DE1185687B - Leistungsschalter mit durch Isolierstoffwandungen begrenzten Schaltkammern

Info

Publication number: DE1185687B
Application number: DEL35501A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Hillebrand; Dr Phil Herbert Hoffmann; Dipl-Ing Stephan Machat; Hans Prien; Dipl-Ing Alexander Reiss; Hans-Juergen Wulff
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1960-02-29
Filing date: 1960-02-29
Publication date: 1965-01-21

Description

Leistungsschalter mit durch Isolierstoffwandungen begrenzten Schaltkammern Die Erfindung betrifft einen Leistungsschalter mit durch Isolierstoffwandungen begrenzten Schaltkammern, z. B. in einem Isolierstoffgehäuse aufgebauten Leistungsschalter für Betriebsströme bis etwa 800 A und für Schaltvermögen bis etwa 30 kA. Der technische Aufwand beim Bau eines solchen Leistungsschalters ist durch vielerlei Forderungen bedingt. So müssen die Abstände zwischen den einzelnen Kontakten mit Rücksicht auf die möglichen Kriechstrecken bemessen sein. Das Kontaktmaterial muß abbrandfest, weitgehend korrosionsbeständig und schweißfest sein. Der Übergangswiderstand zwischen den Kontakten darf sich wegen der Stromwärmeentwicklung im Laufe des Betriebes nicht oder nur unwesentlich ändern. Der Aufwand für den Schaltermechanismus ist durch den auf die Kontakte auszuübenden Kontaktdruck bedingt, d. h. durch die Kräfte, die vom Schaltermechanismus durch Federn, Hebelsysteme usw. aufzubringen sind. Parallel dazu laufen die konstruktiven Forderungen in bezug auf Halterung und Lagerung der aktiven Teile. Angestrebt wird natürlich ein nach Aufbau möglichst kleines und leichtes Schaltgerät mit einer hohen Schaltleistung in bezug auf den normalen Betriebsstrom und einem möglichst hohen Schaltvermögen, d. h. die Fähigkeit, Kurzschlüsse mit Stromwerten bis etwa 30 kA bewältigen zu können.
Bei geringem Kontaktdruck und dem geforderten hohen Schaltvermögen neigen die meisten gebräuchlichen Kontaktwerkstoffe wie Silber, Silber-Kadmium-Oxyd, Silber-Nickel usw. zum Schweißen. Kontakte aus Wolfram oder Silber-Wolfram zeigen bei hohen Schaltströmen eine Verschlackung, so daß der Übergangswiderstand und damit die Kontakterwärmung unzulässig ansteigt.
Kontakte aus Silber-Graphit sind schweißfest und verschlacken nicht. Beim Abschalten hoher Ströme bildet sich aber ein leitender Niederschlag an den Wänden der Schaltkammer. Dadurch kann sich ein Kriechweg bzw. eine direkte galvanische Verbindung zwischen dem festen und dem beweglichen Kontakt einerseits und den benachbarten Kontakten, z. B. bei einem Mehrphasenschalter, andererseits ausbilden. Dieser Zustand stellt sich ein bei Schaltkammern bzw. Schaltergehäusen, die aus den im Schalterbau üblichen Preßstoffen bestehen, die z. B. auf Phenolharzbasis bestehen. Damit wird aber der Vorteil der Silber-Graphit-Kontakte wieder aufgehoben. Die Vorzüge der Kontaktstücke aus Silber-Graphit konnten daher maßgeblich für Leistungsschalter der eingangs erwähnten Art mit geringen Abmessungen und geringen Schaltkräften nicht ausgenutzt werden. Man könnte zwar daran denken, die Abstände zwischen den Kontaktstellen und den Schaltkammerwänden einerseits und zwischen den Kontakten benachbarter Phasen andererseits zu vergrößern. Das würde aber die Dimensionen des gesamten Gerätes wesentlich erhöhen.
Das Problem läßt sich auch nicht einfach dadurch lösen, daß man für das Isoliergehäuse irgendeinen Werkstoff höherer Kriechstromfestigkeit verwendet, denn das Verhalten der bekannten Werkstoffe bei der Herstellung des Isoliergehäuses ist sehr unterschiedlich, und normalerweise ist damit zu rechnen, daß -eine Änderung der Preßformen - infolge eines anderen Schwindmaßes als bei Phenolharz - erforderlich ist.
überraschend ist festgestellt worden, daß auch die eine hohe Kriechstromfestigkeit aufweisenden, an sich bekannten Polyesterharze mit den an sich für die Verarbeitung von Phenolharz konstruierten Formen verarbeitet werden können.
Die Erfindung löst die Aufgabe, einen Leistungsschalter für Betriebsströme bis etwa 800 A für ein Schaltvermögen für etwa 30 kA zu schaffen, wobei die Schaltkammern durch Isolierstoffwandungen begrenzt sind oder der gesamte Schalter in einem Isolierstoffgehäuse aufgebaut ist und geringe Kontaktkräfte und enge Lichtbogenräume aufweist. Erfindungsgemäß werden gleichzeitig an sich bekannte Kontaktstücke aus Silber-Graphit benutzt, und das Isoliergehäuse ist aus ungesättigtem Polyesterharz mit den üblichen Füllstoffen hergestellt, wobei die Gestaltung des Isoliergehäuses derjenigen bei Anwendung an sich nicht oder wenig kriechstromfesten Isolierstoffe entspricht. Dadurch läßt sich ein Schalter mit dem obenerwähnten Schaltvermögen herstellen, der auch die Forderung nach geringen Kontaktkräften und nach engen Lichtbogenräumen erfüllt. Demgemäß kann ein Gesamtaufbau mit geringen Dimensionen erzielt werden.
Durch die Verwendung des an sich bekannten ungesättigten Polyesterharzes mit den üblichen Füllstoffen läßt sich die Kriechstromfestigkeit bekannter Schalter, deren Gehäuse bisher aus Phenolharz hergestellt wurde, erhöhen, ohne daß eine Konstruktionsänderung notwendig ist, da sich dieser Werkstoff beim Verarbeiten genau so verhält, wie der sonst verwendete Preßstoff Typ 31 (Phenolharz). Somit können mit denselben Werkzeugen verschiedene Schaltertypen hergestellt werden, je nachdem, ob man für die Herstellung des Isoliergehäuses Polyesterharz oder Phenolharz wählt.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Darin gibt F i g. 1 einen Leistungsschalter im Isoherstoffgehäuse in Ansicht und Seitenriß wieder, bei dem das ganze Gehäuse aus einem Preßstoff auf Basis ungesättigter Polyesterharze hergestellt ist; F i g. 2 zeigt einen Schalter, bei dem nur die Schaltkammer aus einem solchen Harz, das übrige Gehäuse aus einem Phenolharz hergestellt ist. Die Schaltkammer ist als besonderer Einsetzteil ausgeführt.
In F i g. 1 ist mit 1 das Gehäuse eines Leistungsschalters bezeichnet, dessen Schaltmechanik durch die Schaltwelle 2 und das Schaltschloß 3 angedeutet ist. 4 sind die beweglichen, 5 die festen Kontakte. Die Kontakte haben Kontaktauflagen und zwar sind für die festen Kontakte 5 Kontaktstücke aus Silber-Graphit, für die beweglichen Kontakte 4 Kontaktstücke aus Silber-Nickel vorgesehen. Es können aber auch beide Kontakte mit Silber-Graphit-Auflagen versehen sein.
Jeweils ein Kontaktpaar 4, 5 ist in einer Schaltkammer untergebracht, die durch Wandungen 11 bzw. 12,13 gebildet ist. Von der Kappe 6 werden die in die Schaltkammern ragenden Lichtbogenlöschbleche 7 getragen. Das Gehäuse 1 und gegebenenfalls die Kappe 6 bestehen aus einem kriechstromfesten Preßstoff, vorzugsweise aus einem ungesättigten Polyesterharz mit dem üblichen Füllmittel, z. B. Textilschnitzel oder Glasfasern.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 ist nicht das ganze Gehäuse aus dem kriechstromfesten Preßstoff hergestellt. Hier ist das Gehäuse 1 aus einem Phenolharz gepreßt. Zur Bildung der Schaltkammern ist ein besonderer, aus kriechstromfestem Material hergestellter Einsatz 8 aus ungesättigtem Polyesterharz verwendet. Dieser Einsatz, der selbst ein Gehäuse bildet, braucht nicht besonders auf der Gehäuseplatte 1 befestigt zu sein. Er wird durch seine Wandungen durchsetzende Festkontakte und durch die auf den Unterteil 1 aufgesetzte Kappe 6 gehalten.

Claims

Patentansprüche: 1. Leistungsschalter mit durch Isolierstoffwandungen begrenzten Schaltkammern, z. B. in einem Isolierstoffgehäuse aufgebauter Leistungsschalter für Betriebsströme bis etwa 800 A für ein Schaltvermögen für etwa 30 kA, g e k e n n -z e i c h n e t d u r c h die gleichzeitige Anwendung von an sich bekannten Kontaktstücken aus Silber-Graphit und der Herstellung des Isoliergehäuses aus ungesättigtem Polyesterharz mit den üblichen Füllstoffen, wobei die Gestaltung des Isoliergehäuses derjenigen bei Anwendung an sich nicht oder weniger kriechstromfester Isolierstoffe entspricht.
2. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Kontakt mit Kontaktstücken aus Silber-Nickel und der Gegenkontakt mit Kontaktstücken aus Silber-Graphit versehen ist.
3. Leistungsschalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltergehäuse aus einem nicht kriechstromfesten Preßstoff, insbesondere auf Phenolharzbasis besteht und mit einem die Schaltkammern bildenden Einsatz aus einem kriechstromfesten Preßstoff aus ungesättigtem Polyesterharz versehen ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 456 575, 462 543, 856 327, 971455; deutsche Auslegeschrift Nr.1010 607; ETZ 1951, S.133 bis 137; ETZ-A Bd. 80 (1959), Heft 20, S. 698 bis 704; ETZ-B 1959, S. 408; »Technische Rundschau«, Heft 14 vom 9.4.1954, Seite 5; »Zeitschrift für Metallkunde«, Bd. 44 (1953), Heft 4, S. 167; Bd. 48 (1957), S. 184, 185; Buch von L. B. Hunt, »Electrical Contacts«, Verlag Johnson, Matthey & Co., London S. 90.