DE2149436A1

DE2149436A1 - Bauelement der starkstromtechnik

Info

Publication number: DE2149436A1
Application number: DE19712149436
Authority: DE
Inventors: Joachim Anders; Wolfgang Knopf; Gerhard Schulze
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1971-09-30
Filing date: 1971-09-30
Publication date: 1973-04-12
Also published as: FR2154514A1; JPS4843163A; IT968419B

Description

Bauelement der Starkstromtechnik

Die Erfindung befaßt sich mit Bauelementen der Starkstromtechnik, die aus zwei elektrisch leitend verbundenen Teilen zusammengesetzt sind. Mit elektrisch leitend ist gemeint, daß die Verbindungsstelle in der Starkstromtechnik übliche große Ströme führen kann, die mindestens einige hundert, häufig aber auch viele Kiloampere betragen. Insbesondere richtet sich die Erfindung auf Schaltstücke elektrischer Schalter, vor allem Hochspannungsleistungsschalter. Bei diesen ist nicht nur der oben genannte Strom zu übertragen, der bereits zu einer Erwärmung des Schaltstückes führt, sondern auch noch die Beanspruchung durch den Ausschaltlichtbogen aufzunehmen, der Temperaturen von mehreren tausend Grad aufweisen kann.

Im Hinblick auf den erwähnten Ausschaltlichtbogen hat man Schaltstücke elektrischer Schalter bisher häufig aus zwei Teilen unterschiedlicher Abbrandfestigkeit hergestellt. Zum Beispiel hat man einen üblicherweise aus Kupfer bestehenden Schaltstückteil an der Stelle, an der der Lichtbogen zu erwarten ist, mit sogenannten abbrandfesten Stoffen versehen, die zumeist unter Verwendung von Wolfram hergestellt sind. Die Verbindung der beiden Teile erfolgte bisher durch Verlöten, um eine dem Strom entsprechende, gut leitende Verbindung zu erhalten. Die Verbindung hat sich zwar im ganzen bewährt, sie erfordert jedoch für eine ausreichende technische Sicherheit einen relativ hohen Arbeitsaufwand, insbesondere verhältnismäßig viel Zeit.

Die Erfindung sucht eine neue, besser herstellbare Ausbildung für die vorstehend beschriebenen Bauelemente der Starkstrom-

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technik und schlägt vor, daß der eine Teil in eine Vertiefung des anderen Teiles unter Verwendung des an sich bekannten Magneformverfahrens eingepreßt ist.

Während das Magneformverfahren bisher zur Formgebung verwendet worden ist, kommt es bei der Erfindung darauf an, daß das Einpressen des einen Teiles in eine Vertiefung des anderen Teiles eine elektrisch gut leitende, für die großen Ströme der Starkstromtechnik ausreichende Verbindung ergibt. Tatsächlich wurde gefunden, daß erfindungsgemäße Schaltstücke allen Anforderungen in elektrischen Hochspannungs-Leistungsschaltern gewachsen sind, weil sie sowohl die Lichtbogenwirkungen als auch die auftretenden Ströme aushalten. Die praktische Erprobung zeigte, daß bisher verlötete Schaltstückteile nach dem Magneformverfahren gemäß der Erfindung so verbunden werden können, daß Ströme von mehr als 40 Kiloampere schadlos übertragen werden können.

Es ist günstig, wenn der eine Teil den anderen Teil an der Verbindungsstelle umfaßt, weil sich dann die Magnetkräfte, die erfindungsgemäß zum Einpressen des einen Teiles in Vertiefungen des anderen Teiles verwendet werden, am Bauelement selbst ausgleichen. Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn mehrere Vertiefungen im Bereich einer Verbindungsstelle vorhanden sind, um die Stromtragfähigkeit zu vergrößern.

Besonders vorteilhaft ist die Verwendung einer Vertiefung mit einem scharfkantigen Rand. Ein solcher Rand ergibt sich z. B. bei der Herstellung der Vertiefungen durch Fräsen, Drehen oder Hobeln mit üblichen Y/erkzeugmaschinen. Er hat zur Folge, daß das Einpressen des anderen Teiles in die Vertiefung am scharfkantigen Rand zu einer besonders innigen Berührung der zu verbindenden Teile führt, die nach Art eines Punkt- oder L'inienkontaktes eine hohe Stromtragfähigkeit sichert.

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Die Erfindung kann vorteilhaft auch so verwirklicht werden, daß mehr als zwei Teile unter Verwendung des Magneformverfahrens elektrisch leitend verbunden sind, weil der Übergangswiderstand so gering ist, daß selbst bei räumlich benachbarten elektrisch in Reihe liegenden Stromübergangsstellen keine unzulässige Erwärmung befürchtet werden muß.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben.

Das in der Figur in einem Längsschnitt dargestellte Schaltstück besteht aus einem Kupferrohr 1, das an seinem einen Ende ein Gewinde 2 aufweist. Dort wird das Kupferrohr in einen Schaltstückträger eingeschraubt. Das andere Ende des Rohres soll als Abbrennkontakt den Lichtbogen eines Hochspannungs-Leistungsschalters für 110 kV so lange führen, bis er durch die Einwirkung eines Löschmittels, beim Beispiel eines Schwefelhexafluoridgasströmes von 8 atü, erloschen ist. Ein solcher Lichtbogen, der Stromstärken von 50 Kiloampere und mehr aufweisen kann, führt auch dann, wenn er wie üblich nur wenige Halbwellen eines industriefrequenten Wechselstromes lang brennt, zu erheblichen Erwärmungen und örtlich zum Schmelzen und Ausbrennen des Schaltstückes. Deshalb ist das Rohr 1 mit einem düsenförmig gestalteten Ring 4 aus abbrandfestern Material ausgekleidet. Das abbrandfeste Material ist ein Wolfram-Kupfer-Sinterkörper, der irüher mit dem Rohr durch Löten verbunden wurde.

Gemäß der Erfindung besitzt der Abbrandkörper 4 auf seiner Außenseite als Vertiefung zwei im Querschnitt rechteckige Ringnuten 6 und 7, die durch eine Erhöhung 8 voneinander getrennt sind. Der Rand 9 bzw. 10 zwischen den Vertiefungen 6, 7 und der Oberfläche der Erhöhung 8 ist scharfkantig. Er kann zu diesem Zweck bei Teilen, deren Vertiefung durch spanabhebende Verformung, ζ. Β. Drehen, hervorgebracht wird, so belassen bleiben, wie er bei der Herstellung entsteht.

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Das freie Ende 12 des Rohres 1 ist, nachdem der Abbrandkörper 4 in das Rohr eingesetzt wurde, mit Hilfe des an sich bekannten Magneformverfahrens in die Vertiefungen 6, 7 eingepreßt, wie die Figur deutlich erkennen läßt. Diese Verformung ergibt nicht nur den gewünschten mechanischen Halt, wobei durch geeignete Führungen die maßgenaue Lage des Körpers 4 in bezug auf das Gewinde 2 eingehalten werden kann, sondern auch eine Stromtragfähigkeit, die den Anforderungen des Schalters voll entspricht. Das etwa im Maßstab 1 : 1 dargestellte Schaltstück ist in der Lage, Ströme bis 60 Kiloampere mit der für elektrische Schalter ausreichenden Dauer zu übernehmen. Dies liegt daran, daß sich am Rand 9, 10 der Vertiefung eine über der Fließgrenze liegende Flächenpressung und eine entsprechend innige Berührung ergibt. Dabei kann man eine gegebenenfalls vorhandene Elastizität des Materials dadurch gut ausnutzen, daß die Vertiefung von dem eingepreßten Teil nur- teilweise ausgefüllt wird.

Die Erfindung ist zwar in erster Linie für elektrische Schalter von Bedeutung, weil sie den dort vorliegenden, besonders hohen Anforderungen gewachsen ist. Sie kann aber auch an anderen Stellen der Starkstromtechnik eingesetzt werden, wenn es darauf ankommt, eine elektrisch gut leitende, mechanisch feste Verbindung mit geringem Arbeitsaufwand herzustellen. Das Material der Teile spielt insofern keine Rolle, als nicht mehr wie bisher Lötbarkeit vorausgesetzt wird. Die für den Stromübergang wesetliche Kontaktgabe wird allein durch die mit Hilfe des Magneformverfahrens erzeugte Pressung erhalten. Dies ist ein weiterer Vorteil der .erfindungsgemäßen Bauelemente, die demnach auch ohne Korrosionsgefahr aus Kupfer und Aluminium zusammengesetzt werden können.

1 Figur

7 Ansprüche

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Claims

Patentansprüche

1 ./Aus zwei elektrisch leitend verbundenen Teilen zusammengesetztes Bauelement der Starkstromtechnik, insbesondere Schaltstück für ,elektrische Hochspannungsschalter, das aus zwei Teilen unterschiedlicher Abbrandfestigkeit besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Teil (1) in eine Vertiefung (6, 7) des anderen Teiles (4) unter Verwendung des an sich bekannten Magneformverfahrens eingepreßt ist.
2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (6, 7) nur teilweise ausgefüllt ist.
3. Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Teil (1) den anderen Teil (4) an der Verbindungsstelle umfaßt.
4. Bauelement nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch mehrere Vertiefungen (6, 7) im Bereich einer Verbindungsstelle.
5. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung fö 7) einen scharfkantigen Rand (9, 10) aufweist.
6. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als zwei Teile unter Verwendung des Magneformverfahrens elektrisch leitend verbunden sind.
7. Verfahren zur Herstellung eines Bauelementes nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein insbesondere rotationssymmetrischer Teil an seiner Außenseite

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mit einer vorzugsweise scharfkantigen Vertiefung versehen wird, daß der Teil im Bereich der Vertiefung von einem zweiten Teil überdeckt wird und daß die beiden Teile im Bereich der Vertiefung so gegeneinander gepreßt werden, daß mindestens am Rand der Vertiefung eine über der Fließgrenze des Werkstoffes liegende Flächenpressung vorhanden ist.

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