DE1954589A1 - Vakuum-Lastschalter - Google Patents

Description

Dr. rer. nat. Horst Schüler PATENTANWALT

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Vakuum-Lastschalter

Die Erfindung bezieht sieh auf einen Vakuum-Lastschalter und insbesondere auf eine Kontaktanordnung für einen derartigen Lastschalter.

In der U.S. Patentschrift 3 246 979 ist bereits vorgeschlagen worden, die Kontakte eines Vakuum-Lastschalters aus einer Legierung

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herzustellen, die im wesentlichen aus einem Hauptbestandteil, der ein nichtfeuerfestes Metall guter Leitfähigkeit ist, und einem Nebenbestandteil besteht, der ein Metall ist, dessen Erstarrungstemperatur niedriger ist als die des Hauptbestandteils und das im festen Zustand eine geringe oder gar keine Löslichkeit in dem Hauptbestandteil aufweist. Dabei soll der Nebenbestandt.eil mit einigen Gewichtsprozenten der Legierung oder weniger enthalten sein. Beispiele für derartige Legierungen sind Kupfer-Wismut, Kupfer-Blei, Kupfer-Tellurium, Silber-Wismut, Silber-Blei und Silber-Tellurium. Jede Legierung enthält einige Gewichtsprozent oder weniger des an zweiter Stelle genannten oder kleineren Bestandteils.

Vakuum-Lastschalter mit Kontakten aus diesen Legierungen können bei Nennspannung hohe induktive Ströme, beispielsweise symmetrische Effektivströme von mehr als 8000 Ampere, unterbrechen. Sie können diese Ströme auch ohne Erzeugung unerwünschter Kontaktschweißstellen führen und einschalten und sie vermögen Stoßspitzenspannungen von 95 kV und 60 Hz-Dauerspannungen mit einem Effektivwert von mindestens 36 kV mit Erfolg zu widerstehen, wenn ihre Kontakte vollständig getrennt sind. Dies sind die erforderlichen Spannungen für öllose Innenraumsehalter für Nennspannungen von 7,2 kV und 13,8 kV, wenn sie den Anforderungen der Normen für Leistungsschalter der National Electrical Manufacturers Association (NEMA), Veröffentlichung S,Gk-195^y März 195¹*, überarbeitet November 1955» Teil 2, Seite 5 genügen wollen.

Für höhere Nennspannungen und bestimmte Schaltvorgänge, wie z.B. die Schaltung kapazitiver Ströme und Spannungen, sind sogar noch strengere Anforderungen bezüglich der dielektrischen Festigkeit an die Schälter gestellt» Ein strenges Maß für das Leistungsvermögen eines Schalters hinsichtlich dieser harten Anforderungen an die Durchschlagsfestigkeit besteht darin, daß der Schalter sofort nach der Kontakttrennung» die eine Schweißstelle zwischen den Kontakten zerreißt, wie sie insbesondere

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beim Einschalten eines Stromes von mehreren tausend Ampere oder noch mehr erzeugt wird, einer hohen transienten Spannung standhalten muß.

Obwohl die Vakuum-Lastschalter, deren Abschnitte für die Kontaktschließung und Kontaktunterbrechung aus Kupfer-Wismut, Kupfer-Blei oder den anderen In dem erwähnten Patent offenbarten Materialien bestehen, in vielen Anwendungsfällen völlig zufrieden-! stellend arbeiten, so sind sie doch nicht in der Lage gewesen, diese letzte Prüfung so gut zu bestehen, wie es wünschenswert wäre» Es hat den Anschein, daß das Zerreißen der Schweißstelle zwischen den Kontakten Oberflächenunregelmäßigkeiten zurückläßt, die die Spannungsfestigkeit des Zwischenraumes zwischen den Kontakten gegenüber der hohen transienten Spannung vermindern.

Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Vakuum-Lastschalter zu schaffen, dessen Vermögen, sofort nach einem Trennvorgang der Kontakte, der eine Schweißstelle zwischen den Kontakten zerreißt, hohen Spannungen zu widerstehen, verbessert ist, indem zwischen den Kontakten sofort nach der Kontakttrennunpr, die auf große Einschaltströme mit Effektivwerten von 8000 Ampere oder mehr folgt, eine große Durchschlagsfestigkeit erzielt wird.

Diese Aufgabe wird gemäß einer Ausführung form der Erfindung dadurch gelöst, daß die Kontakte des Vakuum-Lastschalters in ihren Schließ- und "frennbereichen aus einer Legierung von Kupfer-Aluminium und Wismut hergestellt sind. Aluminium ist in einem Anteil zwischen 9 und 15 Gew.? des Kupfer-Aluminiums und Wismut in einer Menge von einigen Gewichtsprozent oder weniger der Gesamtlegierunp: enthalten. In einer bevorzugten Ausführüngsform beträgt der Aluminiumanteil 11 bis 13 Gew.? des Kupfer-Aluminiums.

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Die Erfindung wird nun anhand der folgenden Beschreibung und der beiliegenden Zeichnungen n.äher erläutert.

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht eines Vakuum-Lastschalters und zeigt eine Ausführungsform gemäß der Erfindung.

Fig. 2 ist ehe vergrößerte perspektivische Ansicht von einem der Kontakte des Schalters gemäß Fig. 1.

In Fig. 1 ist ein Schalter mit einem hochevakuierten Gehäuse 10 •gezeigt, das eine Ummantelung 11 aus einem geeigneten Isoliermaterial wie z.B. Glas und ein Paar metallische .Stirnkappen 12 und 13 aufweist, die die Enden der Ummantelung abschließen. Zwischen den Stirnkappen und der Ummantelung sind geeignete Abdichtungen l4 vorgesehen, um das Gehäuse 10 vakuumdicht zu machen. Der Normaldruck innerhalb des Gehäuses 10 beträgt unter statisehen Bedingungen weniger als 10 mm Hg, so daß eine angemessene Sicherheit gegeben ist, daß die mittlere freie Weglänge der Elektronen länger ist als die Spannungsdurchbruchsstrecken in dem Gehäuse.

Die inneren Isolierflächen der Ummantelung 11 sind gegenüber Kondensation der durch den Lichtbogen erzeugten Metalldämpfe mittels eines röhrenförmigen Metällschirms 15 geschützt, der von der Ummantelung 11 getragen und vorzugsweise gegenüber den Stirnkappen 12 und 13 isoliert ist. Dieser Schirm fängt auf bekannte Weise die durch den Lichtbogen erzeugten Metalldämpfe ab, bevor sie die Ummantelung 11 erreichen können. .

In dem Gehäuse 10 ist ein Paar trennbarer Kontakte 17 und 18 angeordnet, die in ihrer Eingriffs- oder Einschaltstellung gezeigt sind. Der obere Kontakt 17 ist ein feststehender Kontakt, der an einem Leiterstab 17a befestigt ist, der an seinem oberen Ende mit

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der oberen Stirnkappe 12 vereinigt ist. Der untere Kontakt ist ein bewegbarer Kontakt, der mit einem leitenden Betriebsstab 18a verbunden ist. Dieser Stab ist vertikal bewegbar. Eine Bewegung des Kontaktes 18 nach unten trennt die Kontakte und öffnet den Schalter, während eine Rückbewegung des Kontaktes l8 die Kontakte vereinigt und somit den Schalter schließt. Der Betriebsstab 18a ragt durch eine öffnung in der unteren Stirnkappe 13 hindurch, und eine flexible Metallmanschette 20 sorgt für eine Abdichtung um den Stab I8a herum, um eine vertikale Bewegung des Stabes ohne Beeinträchtigung des Vakuums in dem Gehäuse zu gestatten. Wie Fig. 1 zeigt, ist die Manschette 20 an ihren gegenüberliegenden Enden mit dem Betriebsstab l8a und mit der unteren Stirnkappe 13 dicht schließend verbunden.

Alle Innenteile des Schalters sind von Oberflächenverunreinigungen im wesentlichen frei» Diese sauberen Oberflächen werden durch eine geeignete Bearbeitung des Schalters erhalten, indem dieser beispielsweise während seiner "Evakuierung aufgeheizt wird. Eine typische Aufheiztemperatur liegt bei 400°C.. Zusätzlich werden die Kontakte 17 und 18 von den innerhalb des Kontaktkörpers absOrbierten Gasen befreit, um auf diese Weise einer Entwfcklung dieser Gase während des Starkstromlichtbogens vorzubeugen. Die Art und Weise, in der diese Innengase entfernt werden, wird im folgenden noch genauer beschrieben.

Obwohl die Erfindung nicht auf irgendeine bestimmte Kontaktform beschränkt 1st, wird ein Jeweils scheibenförmiger Kontakt bevorzugt, wobei sich die Hauptflächen der Kontakte gegenüberliegen sollen« Der Kittelbereich jedes Kontaktes ist mit einer Vertiefung 29 in dieser Kauptfläehe versehen und ein kreisförmiger Schließ- und Trennbereich 30 umgibt diese Vertiefung. Diese kreisförmigen Schließ- und Trennbereiche 30 liegen aneinander an, wenn sich, die Kontakte in ihrer geschlossenen Stellung gemäß Fig. 1 befinden« Sie weisen einen solchen Durchmesser auf,

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daß der durch die geschlossenen Kontakte fließende Strom einem schleifenförmigen Pfad L folgt, wie es durch die gestrichelten Linien in Fig. 1 dargestellt ist. Der durch diesen schleifenförmigen Pfad fließende Strom hat eine magnetische Wirkung, der die Schleife in bekannter Weise verlängert. Wenn folglich die Kontakte getrennt sind, um zwischen den Bereichen 30 einen Lichtbogen auszubilden, treibt die Magnetwirkung des durch den Pfad L fließenden Stromes den Lichtbogen radial nach außen.

Wenn sich die Fußpunkte des Lichtbogens in Richtung auf den Außenumfang der Scheiben 17 und 18 bewegen, wird der Lichtbogen einer auf dem Umfang wirkenden Magnetkraft ausgesetzt, die den Lichtbogen auf dem Umfang um die Mittelachsen der Scheiben herum zu bewegen versucht. Diese in Umfangsrichtung wirkende Magnetkraft wird vorzugsweise durch eine Reihe von Schlitzen 32 erzeugt, die in den Scheiben vorgesehen sind und von dem Außenumfang der Scheiben auf im allgemeinen spiralförmigen Wegen radial nach innen führen, .wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Diese Schlitze 32 zwingen den Strom, der in oder aus einem Lichtbogenfußpunkt fließt, welcher sich praktisch auf irgendeinem Winkelpunkt auf dem äußeren Umfangsbereich der Scheibe befindet, einem Pfad mit einer resultierenden Komponente zu folgen, die in der Nähe des Lichtbogens bezüglich des Außenumfanges im allgemeinen tangential verläuft. Diese tangentiale Konfiguration des Strompfades bewirkt den Aufbau einer resultierenden tangentialen Kraftkomponente, die den Lichtbogen in einer Umfangsrichtung um die Kontakte zutreiben versucht. In bestimmten Fällen kann der Lichtbogen in eine Reihe paralleler Lichtbogen aufgeteilt sein und diese parallelen Lichtbogen wandern dann schnell in einer der oben besschriebenen ähnlichen Weise über die Kontaktoberfläche.

Es ist ein Problem der vorliegenden Erfindung* einen eine Trennstelle aufweisenden Vakuumschalter der allgemeinen bisher beschriebenen Art zu schaffen, der den üblichen NEMA-Anforderungen

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für öllose Schalter mit einer Nennspannung von mindestens 14,4 kV und einem symmetrischen Nennausschaltstrom mit einem Effektivwert von mindestens 8000 Ampere genügt. Außerdem muß dieser Vakuum-Lastschalter ständig hohen transienten Spannungen standhalten können, die sofort nach einer Kontakttrennung angelegt werden, die eine Schweißverbindung zwischen den Kontakten zerreißt. Hierbei beziehen sich die hohen transienten Spannungen auf solche, die typischerweise bei Schaltkreisen mit einer Nennspannung von 14,4 kV oder mehr auftreten. Der Hinweis auf eine Schweißstelle zwischen den Kontakten betrifft insbesondere solche Schweißstellen, die sich dann bilden, wenn während des Kontaktschließvorganges ein Lichtbogen entwickelt wird, der Einschaltströme von mehreren tausend Ampere führt.

Es ist nun festgestellt worden, daß diese Forderungen erfüllt werden können, wenn die Schließ- und Trennbereiche 30 der Kontakte des Vakuum-Lastschalters aus einer Legierung gebildet sind, die im wesentlichen aus Kupfer-Aluminium und Wismut besteht, wobei das Aluminium in einem Anteil zwischen 9 und 15 Gew.% des Kupfer-Aluminiums und das Wismut in einer Menge von einigen Gew.i oder weniger der Gesamtlegierung enthalten ist. Eine spezielle Legierung mit der außerordentlichen Fähigkeit, diese Anforderungen zu erfüllen, ist eine Kupfer-Aluminium-Wismutlegierung, die im wesentlichen aus Aluminium mit einem Anteil von 12 Gew.% des Kupfer-Aluminiums und Wismut in einer Menge von 1 Gew.% der Gesamtlegierung bestand. Dieses Material wird im folgenden mit -Cu-Al-Bi (12 % Al) bezeichnet.

Das bekannte Material, das für die Kontakte von Vakuum-Lastschaltern als zufriedenstellend befunden wurde, ist eine Legierung aus Kupfer-Wismut gewesen, die aus Kupfer und einigen Gew.% oder weniger Wismut, beispielsweise 0,5 Gew.J, bestand. Ein Vakuumschalter mit Kontakten aus diesem Material genügt den üblichen NEMA-Vorschriften für öllose Schalter mit einer Nennspannung von 14,4 kV und Ausschaltströmen mit einem Effektiv-

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wert von 8000 Ampere. Ein derartiger Schalter vermag aber nicht so stetig wie erwünscht einer hohen transienten Spannung zu widerstehen, die nach einer Kontakttrennung angelegt wird, die eine Schweißverbindung zwischen den Kontakten zerreißt.

Um nun ein Maß für diese Durchschlagsfestigkeit nach dem Zerreißen der Schweißstelle zu schaffen, wurde eine umfangreiche Reihe folgender Versuche für Vakuum-Lastschalter mit unterschiedlichen Kontaktstoffen durchgeführt. Im übrigen bestand aber eine vergleichbare Anordnung. Zunächst wurden die Kontakte eines gegebenen Vakuum-Lastschalters gegen Ströme zusammengedrückt, die zur Bildung einer Schweißstelle zwischen den Kontakten ausreichend waren. Dann wurden die Kontakte stromlos geöffnet, um die Schweißstelle zu zerreißen und an die geöffnete Schaltstrecke wurde eine Spannung mit einer derartigen Wellenform gelegt, die einen Schaltstoß simuliert. Diese Spannung hatte einen genügend hohen Spitzenwert, damit die Schaltstrecke bei jeder Beanspruchung durchschlug und im Zeitpunkt des Durchschlages wurde die augenblickliche Spannung gemessen. Der verfügbare Spitzenwert betrug etwa 230 kV und der Anstieg war so steil, daß dieser Spitzenwert ohne Durchschlag in 100 Mikrosekunden erreicht werden würde. Der Strom, gegen den die Kontakte geschlossen wurden, war bei .jedem Versuch gleich und hatte einen Spitzenwert von 3000 A. Diese Versuchsergebnisse wurden in eine Wahrscheinlichkeitskurve eingetragen, in der die für den Durchschlag erforderliche Spannungsbeanspruchung gegen die Durchschlag^wahrscheinlichkeit aufgetragen war. Für gegebene Durchschlagwahrscheinlichkeiten wurde gefunden, daß mit Kontakten aus Cu-Al-Bi (12 % Al) die Schaltstrecke zwischen den Kontakten einer Spannungsbeanspruchung von etwa 300 % gegenüber derjenigen standzuhalten vermochte, die von einer Schaltstrecke zwischen Kontakten aus Cu-Bi (0,5 % Bi) ausgehalten wurde. Beispielsweise rief bei den Cu-Bi-Kontakten eine Feldstärke von 4l,3 kV/cm (105 kV/Zoll) eine

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Wahrscheinlichkeit von 50 % für einen Durchschlag hervor, während bei den Cu-Al-Bi (12 % Al)-Kontakten gleicher Größe eine Feldstärke von etwa 124 kV/cm (315 kV/Zoll), d.h. eine Feldstärke von etwa 300 % gegenüber den Cu-Bi-Kontakten, erforderlich war, um die gleiche Wahrscheinlichkeit für einen Durchschlag zu erzeugen. Es wird somit deutlich, daß die Cu-Al-Bi (12 % Al)-Kontakte vom Standpunkt der Durchschlagsfestigkeit nach dem Zerreißen einer Schweißstelle in ihrer Leistungsfähigkeit gegenüber den Cu-Bi (0,5 % Bi)-Kontakten stark verbessert sind.

Es wurden metallografische Untersuchungen durchgeführt, um die strukturellen Unterschiede zu bestimmen, die für das verbesserte Leistungsvermögen der Kupfer-Aluminium-Wismutlegierungen verantwortlich sind, die 9 bis 15 Gew.% Aluminium des Kupfer-Aluminiums enthalten. Wenn die Aluminiummenge kleiner als etwa 9 % gemacht wird, sind die Körner der Legierung recht groß und ein beträchtlicher Anteil des Aluminiums befindet sich in fester Lösung mit dem Kupfer. Das Wismut bildet einen dünnen Film um jedes dieser Körner und hat eine deutliche Versprödungswirkung auf die Legierung. Für größere Mengen an Aluminium sind beträchtliche Aluminiummengen mit dem Kupfer als eutektische Zusammensetzung (88 Cu - 12 Al) vorhanden, die als feine Verteilung durch die Körner und Korngrenzen hindurch auftritt. Das Vorhandensein dieser feinen Dispersion erzeugt eine bessere Verteilung des Wismuts innerhalb der Körner und vermindert stark die Wismutseigerung an den Korngrenzen. Obwohl das Wismut immer noch als ein die Bildung einer Schweißstelle hemmendes Mittel vorhanden ist, übt es einen viel kleineren Versprödungseffekt auf die Hauptlegierung aus und daraus folgt als Ergebnis eine verbesserte mechanische Festigkeit und Duktilität. Diese Verbesserungen hinsichtlich der mechanischen Festigkeit und Duktilität scheinen zur verbesserten dielektrischen Festigkeit beizutragen,

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da sie die Möglichkeit verkleinern, daß einzelne Metallteilchen aus den gegenüberliegenden Kontakten herausgerissen werden, wenn diese Kontakte nach einer gegebenenfalls auftretenden kleineren Kontaktverschweißung getrennt werden. Darüber hinaus ist das Wismut, selbst wenn es nicht an der Korngrenze der Hauptlegierung konzentriert ist, über die Kornstruktur verteilt vorhanden und nutzbar, um in der durch den Lichtbogen hervorgerufenen Schweißzone zu seigern. Dieses geseigerte Wismut macht die Schweißstelle weich, indem es eine weiche Grenzschicht bildet, an der entlang sich die Kontakte bei einer darauffolgenden öffnung leicht trennen können. Dadurch wird weiterhin die Wahrscheinlichkeit herabgesetzt, daß ein diskretes Metallteilchen entlang einer Korngrenze aus dem gegenüberliegenden Kontakt herausgerissen wird. Durch die Verkleinerung dieser Wahrscheinlichkeit können glatte Kontaktflächen mit weniger Höckern solcher Größe erhalten werden, die einen Durchschlag fördern würden.

Wenn die Aluminiummenge über etwa 15 % hinausgeht, enthält die Legierung einen hohen prozentualen Anteil an gamma_? (&_?)-Phase und das Wismut ist nicht in gewünschter Weise verteilt, was beides zu einer übermäßigen Versprödung führt. Diese Sprödigkeit kann bei dem Aufeinanderprallen während des Schließvorganges zu einer Rißbildung und infolgedessen zu losen Teilchen führen, die die Durchschlagsfestigkeit nachteilig beeinflussen können. Deshalb soll der Aluminiumgehalt nicht höher als etwa 15 Gew.% des Kupfer-Aluminiums liegen.

Kontakte aus einer Kupfer-Aluminium-Wismutlegierung haben auch eine außergewöhnliche Beständigkeit gegen Kaltverschweißung, d.h. eine Verschweißung unter Einwirkung eines großen, die Kon- > takte zusammenpressenden Druckes, ohne daß zwischen den Kontakten ein Lichtbogen brennt. Es wurde beispielsweise eine Versuchsreihe durchgeführt, in der Kontakte unterschiedlicher Materialien

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-limit einer Kraft von 136O kp (3OOO pounds) zusammengedrückt und dann getrennt wurden, um eine zwischen den Kontakten vorhandene Schweißstelle zu zerreißen. Die für diese Trennung erforderliche Kraft wurde gemessen. Bei den Kontakten aus dem erwähnten glatten Kupfer-Wismut Cu-Bi (0,5 % Bi) wurden Schweißstellen entwickelt, für deren Zerreißen eine-Kraft von etwa 36,3 kp (80 pounds) erforderlich war. Bei aus Cu-Al-Bi (12 % Al) hergestellten Kontakten wurden praktisch keine Schweißstellen gebildet. Auch bei Kontakten aus Cu-Al-Bi (10 ί Al) entstanden keine wesentlichen Schweißstellen. Dieses Fehlen einer wesentlichen Kaltverschweißung ist ein entscheidender Vorteil nicht nur deshalb, weil die für die Kontakttrennung erforderliche Kraft verkleinert wird, sondern auch weil die Wahrscheinlichkeit für eine Bildung von Höckern an der zerrissenen Schweißstelle, die die Durchschlagsfestigkeit verschlechtern könnten, verkleinert ist.

Wie bereits erwähnt worden ist, fibt es noch einen anderen Zustand, der zu einer Kontaktverschweißung führen kann, wenn nämlich der Schalter bei großen Strömen eingeschaltet wird. Wenn die Kontakte in ihre geschlossene Stellung gebracht werden, prallen sie oft sofort nach dem ersten Aufeinandertreffen ein kurzes Stück zurück und bewegen sich dann schnell durch Unterstützung der auf den bewegbaren Kontakt ausgeübten Schließkraft auf einander zu. Wenn die Kontakte nun das erste Mal auseinanderprallen, wird ein Lichtbogen Kezopen und dieser Lichtbogen schmilzt die benachbarten Oberflächenabschnitte der Kontakte, so daß, wenn die Kontakte wieder in Eingriff kommen, an der Grenzfläche ein geschmolzener Film vorhanden ist. Wenn der Lichtbogen nach dem Wiedereinprriff nicht'mehr brennt, fällt die Energiezufuhr in die Kontaktcrenzfläche steil ab und der Film an der Grenzfläche kühlt sich folglich schnell zum festen zustand ab. Das Ergebnis ist die Bildung einer Schweißstelle

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zwischen den zwei Kontakten. Je größer dabei der Strom des Lichtbogens ist, desto größer iet der Oberflächenbereich, der von dem geschmolzenen Film überdeckt ist und desto größer und fester ist normalerweise die Schweißstelle. Die unter diesen Bedingungen gebildeten Verschweißungen werden als heiße Schweißstellen bezeichnet .

Zur Bestimmung der relativen Festigkeiten der unter diesen Bedingungen gebildeten Schweißstellen wurden saubere Kontakte verschiedener Materialien bei zu Starkstromlichtbögen führenden Bedingungen zusammengetrieben, und es wurde die für die anschließende Trennung der Kontakte erforderliche Kraft gemessen. Um die Bildung von Oxidschichten oder anderen Filmen auf den Kontakten zu vermeiden, wurden diese Versuche in einer inerten Atmosphäre aus Argon durchgeführt. Diese Atmosphäre schafft hinsichtlich einer Oxidation Umgebungsbedingungen, die den bei Hochvakuum bestehenden Bedingungen sehr nahe kommen. Bei Kontakten aus glattem Kupfer war als typischer Wert eine Öffnungskraft von 2270 kp (5000 pounds) erforderlich, um die Schweißstelle zu zerreißen und die Kontakte zu trennen; bei Kontakten aus Cu-Bi (0,5 % Bi) war eine erforderliche Öffnungskraft von 56,7 bis 90,7 kp (125 bis 200 pounds) ein typischer Wert und bei Cu-Al-Bi (12 % Al) war bezeichnenderweise nur eine Öffnungskraft von 0 bis 4,5 kp (0 bis 10 pounds) erforderlich.

Diese stark verbesserte Widerstandsfähigkeit gegenüber der Bildung sowohl kalter als auch heißer Schweißstellen ist eine unerwartete Eigenschaft der Kontakte aus Kupfer-Aluminium-Wismut mit einem Aluminiumgehalt in der Nähe von vorzugsweise 12 Gew.? des Kupfer-Aluminiums.

Obwohl die Erfindung insbesondere anhand von Kontakten aus einer Legierung auf Kupferbasis mit Wismut als Schweißhemmittel beschrieben wurde, ist die Erfindung im weiteren Sinne auch auf

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Kontakte aus einer Legierung auf Kupferbasis anwendbar, die andere Schweißhemmittel enthalten.

Beispielsweise können Kontakte aus einer Legierung auf Kupferbasis mit Blei oder Tellurium dielektrisch verbessert werden, indem Aluminium in einer Menge von 9 bis 15 Gew.% der Kupfer-Aluminiumlegierung zugesetzt wird. In Jedem dieser Materialien ist das Schweißhemmittel im festen Zustand sowohl in Kupfer als auch in Aluminium im wesentlichen unlöslich und weist eine niedrigere Erstarrungstemperatur auf als Kupfer-Aluminium. Auf ähnliche Weise können Kontakte aus einer Legierung auf Silberbasis mit Wismut oder Blei als Schweißhemmittel dielektrisch verbessert werden, indem Aluminium in einem Anteil von etwa 5 bis 10 Gew.? der Silber-Aluminiumlegierung zugesetzt wird. Desgleichen kann auch eine Legierung auf Nickelbasis mit einem Wismut-Schweißhemmer dielektrisch verbessert werden, indem Aluminium mit etwa 8 bis 13 Gew.% der Nickel-Aluminiumlegierung zugesetzt wird. Bei einer Bezugnahme auf diese Legierungen wird im folgenden der zuerst erwähnte Metallbestandteil einer Legierung als das Hauptmetall der Legierung bezeichnet.

Als Schweißhemmittel, die im festen Zustand in den anderen Bestandteilen im wesentlichen unlöslich sind, werden solche Metalle bezeichnet, die eine Pestkörperlöslichkeit in den anderen Bestandteilen von weniger als etwa 2 Gew.% der Legierungen aufweisen, wobei diese Angaben für die eutektische Temperatur der Legierung oder die Erstarrungstemperatur des Nebenbestandteils gelten, wenn es kein Eutektikum gibt.

Bei der Herstellung dieser Kontaktmaterialien sollte jeder getrennte Bestandteil zuerst auf geeignete Weise bearbeitet werden, um ihn von sorbierten Gasen und anderen Verunreinigungen zu befreien. Dies kann beispielsweise in einem Zonenausscheidungs-

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verfahren geschehen. Die Bestandteile werden geschmolzen, im flüssigen Zustand auf geeignete Weise miteinander vermischt und danach wird die Temperatur abgesenkt, damit die Bestandteile erstarren und die feste Legierung bilden.

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Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1.!Elektrischer Vakuum-Lastschalter mit einem Gehäuse, das auf 10 mm Hg oder weniger evakuiert ist, und einem Paar relativ zueinander bewegbarer Kontakte, dadurch gekenn· zeichnet , daß wenigstens einer der Kontakte (17, 18) Schließ- und Trennbereiche aus einer Legierung aufweist, die im wesentlichen aus Kupfer-Aluminium besteht, wobei das Aluminium in einem Anteil zwischen 9 und 15 Gew.? enthalten ist.

   2. Vakuum-Lastschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Aluminium in einem Anteil zwischen 11 und 13 Gew.* enthalten ist.

   3. Vakuum-Lastschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Aluminium in einem Anteil von etwa 12 % enthalten ist.

   H. Vakuum-Lastschalter nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Kontaktlegierung, die im wesentlichen aus Kupfer-Aluminium besteht, ein Schweißhemmetall enthält, das im festen Zustand im wesentlichen keine Löslichkeit in Kupfer oder Aluminium und eine effektive Erstarrungstemperatur unterhalb derjenigen von Kupfer-Aluminium aufweist, und daß das Schweißhemmittel in einer Menge von einieen Gew.J der Gesamtlegierune- oder weniger vorhanden und Über die Legierung verteilt ist.

   -4 5. Vakuum-Lastschalter mit einem Gehäuse, das auf 10 mm Hg oder weniger evakuiert ist, und einem Paar relativ zueinander bewegbarer Kontakte, dadurch gekennzeichnet , daß die Kontakte im wesentlichen frei sind von absorbierten Gasen und Oberflächenverunreinigungen, wenigstens einer der Kontakte Schließ- und Trennbereiche aus einer metallischen Äluminiumlegierune aufweist, die im wesentlichen aus

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   Kupfer-Aluminium, das 9 bis 15 Gew.% Aluminium enthält, oder Silber-Aluminium, das 5 bis 10 Gew.% Aluminium enthält, oder Nickel-Aluminium, das 8 bis 13 Gew.% Aluminium enthält, und einem Schweißhemmetall besteht, das im festen Zustand im wesentlichen keine Löslichkeit in dem Hauptmetall der Legierung oder in Aluminium und eine effektive Erstarrungstemperatur unter derjenigen der Hauptmetall-Aluminiumlegierung aufweist, wobei das Schweißhemmetall in einem Anteil von einigen Gew.% der Legierung oder weniger enthalten und über die Gesamtlegierung verteilt ist.

   6. Vakuum-Lastschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Legierung im wesentlichen aus Silber-Aluminium besteht und das Schweißhemmetall Wismut ist.

   7. Vakuum-Lastschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Legierung im wesentlichen aus Nickel-Aluminium besteht und das Schweißhemmetall Wismut ist.

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