DE2362089A1 - Electric arc quenching plate for switches - having ferromagnetic core plated with material increasing re-setting voltage - Google Patents
Electric arc quenching plate for switches - having ferromagnetic core plated with material increasing re-setting voltageInfo
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Abstract
Description
DEUTSCHE GOLD- UND SILBER-SCHEIDEANSTALT VORMALS ROESSLER 6-Frankfurt am Main, Weissfrauenstrasse 9GERMAN GOLD AND SILVER SCHEIDEANSTALT FORMERLY ROESSLER 6-Frankfurt am Main, Weissfrauenstrasse 9
Löschbleche für elektrische SchalterExtinguishing plates for electrical switches
Die Erfindung betrifft Löschbleche für elektrische Schaltgeräte, bei denen der beim Ausschalten entstehende Lichtbogen in einem aus mehreren Löschblechen bestehenden Löschblechpaket zum Verlöschen gebracht wird.The invention relates to quenching plates for electrical switching devices those of the arcing that occurs when switching off in one several extinguishing plates existing extinguishing plate pack to extinguish is brought.
Es ist bekannt, dass in Schaltgeräten für Nieder- als auch für Hochspannung der beim Ausschalten entstehende Lichtbogen in ein aus Löschblechen bestehendes Löschsystem geleitet wird, wobei er ~ sich ganz oder teilweise in mehrere Serienbögen aufteilen kann, die auf den Löschbleehen Puss fassen. Neben der Kühlung durch die Bleche wird die Löschung bei Wechselstromschaltgeräten durch physikalische Vorgänge bewirkt, die an den nach dem Polaritätswechsel kathodischen Fusspunkten ablaufen. Diese Kathodengebiete können nach dem Polaritätswechsel eine bestimmte, als Wiederverfestigungsspannung bezeichnete Spannung aufnehmen, bevor eine Lichtbogenwiederzündung eintritt. Es ist aus wissenschaftlichen Untersuchungen weiterhin bekannt, dass die Wiederverfestigungsspannung mit sinkender Fusspunkttemperatur zunimmt und dass Werkstoffe mit niedrigerer Siede-, Sublimations- oder Zersetzungstemperatur im allgemeinen eine höhere Wiederverfestigungsspannung bewirken. Aus systematischen Untersuchungen ist bekannt geworden, \. dass die AusschaltIeistung mit der Wiederverfestigungsspannung zunimmt und dass die Wiederverfe st igungs spannung und damit die Aussehaltleistung mit der Anzahl der in Serie geschalteten Teillichtbögen steigt. : It is known that in switchgear for low and high voltage, the arc that occurs when switching off is conducted into an extinguishing system consisting of arc extinguishers, whereby it can be wholly or partially divided into several series arcs that hold on to the extinguishing arc. In addition to cooling through the metal sheets, AC switching devices are extinguished by physical processes that take place at the cathodic base points after the polarity change. After the polarity change, these cathode regions can absorb a certain voltage, referred to as the resolidification voltage, before an arc reignition occurs. It is also known from scientific studies that the resolidification stress increases with decreasing base point temperature and that materials with a lower boiling, sublimation or decomposition temperature generally cause a higher resolidification stress. From systematic studies it has become known that \. that the breaking capacity increases with the reconsolidation voltage and that the reconsolidation voltage and thus the breaking capacity increases with the number of partial arcs connected in series. :
- - - - \ ■ - " ' Löschbleche bekannter Schaltgeräte bestehen-üblicherweise aus- - - - \ ■ - "' Extinguishing plates of known switchgear consist-usually of
Kupfer, Messing, Aluminium, Eisen oder Eisenlegierungen.Copper, brass, aluminum, iron or iron alloys.
Der Vorteil ferromagnetischer LöschblechWerkstoffe, z.B. Stahlblech,The advantage of ferromagnetic extinguishing sheet materials, e.g. sheet steel,
509826/00 3 7 : ' 509826/00 3 7: '
" *" . 2362Ö89 ■""*". 2362Ö89 ■ "
liegt darin, dass durch die ferromagnetische Verzerrung des magnetischen Lichtbogeneigenfeldes eine Kraft auf den Lichtbogen ausgeübt wird, die bestrebt ist, ihn in die Löschbleche hineinzuziehen, Diese saugende Kraft ermöglicht es, magnetische Blasfeldeinrichtungen, die üblicherweise durch entsprechende Gestaltung der Stromzuführungen zu der Lichtbogenlöscheinrichtung gebildet werden, schwächer zu dimensionieren oder ganz entfallen zu lassen. Ein weiterer Vorteil der bekannten Löschbleche aus ferroraagnetischem Werkstoff ist, dass auf den Lichtbogen, der einmal in die Löschblechanordnung hineingezogen worden urid aufgeteilt ist, eine Kraft ausgeübt wird, die der durch Stromschleifen in der Löschblechanordnung hervorgerufenen Tendenz, die Bleche wieder zu verlassen, entgegenwirkt. Der Nachteil der ferromagnetisctien Werkstoffe ist es aber, dass ihre Auswahl durch die magnetischen Eigenschaften bestimmt wird, während vom Gesichtspunkt der Wiederverfestigung andere bekannte Werkstoffe wesentlich günstiger wären.is that due to the ferromagnetic distortion of the magnetic The arc's own field, a force is exerted on the arc that tries to pull it into the arc splitter, This sucking force makes it possible to create magnetic blown field devices, which are usually made by appropriate design of the Power supply lines to the arc extinguishing device are established, to be dimensioned weaker or to be omitted entirely. Another advantage of the well-known quenching plates made of ferroraagnetic Material is that on the arc, which once in the arc splitter assembly has been drawn into it and divided, a force is exerted that is equivalent to that caused by current loops in the arc splitter assembly caused tendency to leave the sheets again, counteracts. The disadvantage of ferromagnetic materials is it but that their selection is determined by the magnetic properties while other known materials would be much cheaper from the point of view of resolidification.
Demgegenüber weisen Werkstoffe mit geringer Siede-, Sublimationsoder Zersetzungstemperatur bessere Wiederverfestigungseigenschaften •auf. Ihnen fehlen jedoch die ferromagnetischen Eigenschaften und damit die Tendenz zum Anziehen und zum Festhalten des Lichtbogens oder seiner Teile, was nur durch erheblichen Mehraufwand bei der konstruktiven Gestaltung des gesamten Löschsystems ausgeglichen werden kann.In contrast, materials with a low boiling, sublimation or decomposition temperature have better resolidification properties •on. However, they lack the ferromagnetic properties and thus the tendency to tighten and hold onto the arc or its parts, which can only be achieved through considerable additional effort can be compensated for in the structural design of the entire extinguishing system.
Es wurden auch schon Schaltgeräte hergestellt, deren Stahl-Löschbleche aus optischen oder Korrosionsschutz—Gründen mit dünnen, meist galvanisch aufgebrachten Überzügen aus Silber, Kupfer, Zink, Kadmium oder Zinn versehen'waren.Switching devices have also been manufactured with their steel quenching plates for optical or corrosion protection reasons with thin, mostly galvanically applied coatings of silver, copper, zinc, Cadmium or tin.
.50 98 26/00 37 -2a-.50 98 26/00 37 -2a-
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Da diese, nur wenige μπι starken Überzüge durch den Lichtbogen jedoch nach wenigen Schaltungen zerstört und abgetragen sind, weisen solche Löschbleche keine besonderen Effekte in bezug auf die Erhöhung der Ausschaltleistung oder die Verringerung der Abmessungen bei gleicher Aus schaltleistung auf.Since these, only a few μπι thick coatings by the arc however, after a few switching operations, they are destroyed and worn away, such quenching plates have no special effects in relation to them on increasing or decreasing the breaking capacity the dimensions with the same breaking capacity.
Bei einigen bekannten Schaltgerätekonstruktionen wird die durch Stromschleifen in der Löschblechanordnung bewirkte Kraft, welche die Lichtbogen aus dem Löschblechpaket zu treiben versucht, dadurch verringert oder unwirksam gemacht, dass durch Falzung der Löschbleche oder eines Teils davon diese den Querschnitt eines langgestreckten U oder eines langgestreckten geschlossenen 0 bilden. Der durch diese Formen vorgegebene Stromverlauf in den Löschblechen erzeugt Magnetfelder, die der Tendenz zum Verlassen der Löschbleche ,In some known switchgear constructions, the Current loops in the arc splitter assembly caused force which tries to drive the arc out of the arc stack, thereby reduced or made ineffective that by folding the quenching plates or a part of them, the cross-section of an elongated U or an elongated closed 0 form. The current flow in the quenching plates, which is predetermined by these shapes, generates magnetic fields that tend to leave the Quenching plates,
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-ir.-ir.
entgegenwirken. Damit wird die Löschung verbessert. Nachteilig ist hiei* das im Vergleich zu einfachen, gestanzten Blechen aufwendige Herstellungsverfahren, Da sich die beiden Schenkel nicht berühren dürfen, muss für Isolierstoffzwischenlagen oder mechanisch feste Einspannung gesorgt werden. Bei O-förmigem Querschnitt müssen die Bleche zudem verlötet oder verschwelest werden.counteract. This improves the deletion. Is disadvantageous This is the complex compared to simple, stamped sheet metal Manufacturing process, Since the two legs must not touch, must for insulating material interlayers or mechanically strong Restraint must be taken care of. In the case of an O-shaped cross-section, the sheets are also soldered or smoldered.
Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung,Löschbleche für elektrische Schaltgeräte zu entwickeln, die die vorteilhaften Eigenschaften der ferromagnetischen Werkstoffe in bezug auf die Lichtbogeneinwirkung mit denen solcher Werkstoffe vereinen, die die Wiederverfestigungsspannung erhöhen.It was therefore an object of the present invention to provide quenching plates for to develop electrical switching devices that have the advantageous properties of ferromagnetic materials in relation to the effects of arcing unite with those of those materials that increase resolidification stress.
Erfindungsgemäss wurde diese Aufgabe dadurch gelöst, dass ein Kernblech aus einem ferromagnetischen Werkstoff zumindest einseitig in einer Stärke von wenigstens 0,1 mm mit solchen Werkstoffen plattiert ist, deren Siede-, Sublimations- oder Zersetzungstemperatur um mindestens 10 $ unter derjenigen des Kernblechwerkstoffes und/oder deren, elektrische Leitfähigkeit um mindestens 10 ^ über der Leitfähigkeit des Kernblechwerkstoffes liegen.According to the invention, this object was achieved in that a Core sheet made of a ferromagnetic material at least on one side is clad to a thickness of at least 0.1 mm with such materials, their boiling, sublimation or decomposition temperature at least $ 10 below that of the core sheet material and / or their electrical conductivity by at least 10 ^ over the conductivity of the core sheet material.
Die Nachteile der bekannten Löschbleche werden bei den erfindungsgemässen dadurch vermieden, dass jedes Löschblech, aus einem ferromagnetischen Kernblech besteht, auf das ein metallischer Werkstoff plattiert ist, der in seinen Eigenschaften ausschliesslich darauf abgestimmt ist, die Lichtbogenlöschung zu verbessern, ohne dass auf ferromagnetische Eigenschaften Rücksicht genommen werden muss. Hierdurch wird die vorteilhafte saugende, d.h. die den Lichtbogen anziehende Wirkung ferromagnetischer Löschbleche kombiniert mit der die Löschung verbessernden Wirkung anderer spezieller Werkstoffe, so dass ohne weiteres eine Erhöhung der Ausschaltleistung ohne Vergrösserung des Löschsystems möglich ist.The disadvantages of the known quenching plates are in the inventive thereby avoiding that each quenching plate, from a ferromagnetic Core sheet consists on which a metallic material is clad, the properties of which are exclusively based on it is tuned to improve arc extinction without affecting ferromagnetic properties must be taken into account. This makes the advantageous suction, i.e. the arc attractive effect of ferromagnetic quenching sheets combined with the the extinguishing-improving effect of other special materials, so that an increase in the breaking capacity without further ado Enlargement of the extinguishing system is possible.
Durch die Verwendung plattierter Werkstoffe ist es möglich, Auflagen beliebiger Stärke aus Werkstoffen herzustellen, die nur unter dem Gesichtspunkt der Verbesserung der Löschung ausgewähltBy using clad materials, it is possible to create conditions to manufacture any thickness from materials selected only from the point of view of improving the extinction
5 0 9826/00375 0 9826/0037
werden können. Beim Tauchverfahren oder bei der Elektrolyse können Legierungen oder aus mehreren Komponenten bestehende Verbundwerkstoffe, wie z.B. Metall/Metalloxid-Werkstoffe, entweder gar nicht oder nur in sehr begrenzten Zusammensetzungen unter grossen Schwierigkeiten aufgetragen werden. Zudem sind die damit erreichbaren Schichtdicken nur so gering, dass eine Bemessung der Stärke des Überzuges für die gesamte Schaltgeräte-Lebenszeit nicht möglich ist. - . . .can be. In the immersion process or in electrolysis can be either alloys or multi-component composites such as metal / metal oxide materials cannot be applied at all or only in very limited compositions with great difficulty. In addition, they are with it achievable layer thicknesses only so small that a dimensioning of the Thickness of the coating for the entire life of the switchgear is not possible. -. . .
Besonders vorteilhaft in bezug auf Ausschaltleistung, Löschwirkung und Lebensdauer sind Löschbleche, die über den Querschnitt gesehen jeweils zur Hälfte aus Kernmaterial und Plattierschicht bestehen, egal ob sie ein-, zwei-, drei-, vier- oder allseitig plattiert sind. .Particularly advantageous in terms of breaking capacity, extinguishing effect and service life are extinguishing plates that are seen across the cross-section consist of half core material and half of the cladding layer, regardless of whether it is clad on one, two, three, four or all sides are. .
Bei einer bevorzugten Form der erfindungsgemässen Löschbleche ist das ferromagnetische Kernblech, das vorzugsweise aus Eisen oder einer Eisenverbindung besteht, beidseitig mit Werkstoff niedriger Siede-, SvfalLmations- oder Zersetzungstemperatur plattiert. Als solche Werkstoffe, die eine hohe Wiederverfestigungsspannung besitzen, lcöanen Messing, Zink, Kadmium, Magnesium und Verbundwerkstoffe wie Silber/Kadmiumoxid, Kupfer/Kadmiumoxid, Silber/Zinkoxid, Kupfer/Zinkoxid Verwendung finden.Besonders bewährt als Plattierungswerkstoff haben sich Messing und die angeführten Verbundwerkstoffe. Zweckmässigerweise werden die Löschbleche aus plattiertem Halbzeug . in der Form von Tafeln oder Bändern nach üblichen Verfahren ausgestanzt. '"-:"-.In a preferred form of the quenching plates according to the invention is the ferromagnetic core sheet, which is preferably made of iron or an iron compound, with material on both sides Plated at a low boiling, volatilization or decomposition temperature. As such materials that have a high resolidification stress own, lcöanen brass, zinc, cadmium, magnesium and composites such as silver / cadmium oxide, copper / cadmium oxide, silver / zinc oxide, Copper / zinc oxide are used, especially proven as a cladding material have brass and the listed composites. The quenching plates are expediently made of clad semi-finished products. punched out in the form of sheets or strips by conventional methods. '"-:" -.
Die Löschbleche können auch aus dem Kernblech und einer dreiseitigen Plattierung gemäss Abbildung II oder einer vierseitigen Plattierung gemäss Abbildung III aus elektrisch gut leitendem Werkstoff bestehen. Der Querschnitt des gut leitenden Werkstoffes . entspricht im Fall der dreiseitigen Plattierung einem langgestreckten U, im Fall der vierseitigen Plattierung einem langgestrecktenThe quenching sheets can also consist of the core sheet and a three-sided Plating according to Figure II or a four-sided Plating according to Figure III made of good electrical conductivity Material. The cross-section of the highly conductive material. corresponds to an elongated U in the case of three-sided cladding, and to an elongated U in the case of four-sided cladding
Da der Stromfluss in der Hauptsache in dem gutleitenden Über.zugswerketoff erfolgt, wird der gleiche, die Löschung verbesserndeSince the flow of current takes place mainly in the highly conductive coating material, the same becomes the one that improves the erasure
'■■■■'■■/ ■■.".■■;■ . - 5 - /'■■■■' ■■ / ■■. ". ■■; ■. - 5 - /
l 509826/0037 -l 509826/0037 -
Effekt erzielt wie bei den bekannten, U- und 0-förmig gefalzten Löschblechausführungen. Bei diesen erfindungsgemässen Löschblechen entfallen Arbeitsgänge, die bisher bei gefalzten Blechen zusätzlich erforderlich waren und zudem ist der Raumbedarf je Löschblech geringer. Als gut leitende Werkstoffe kommen z.B. Silber, Kupfer, Gold, Platinmetalle und deren Legierungen in Betracht. Die Herstellung derartiger Löschbleche erfolgt bei vierseitiger Plattierung zweckmässigerweise durch einfaches Abschneiden von vierseitig plattierten Streifen. Dreiseitig plattierte Bleche können ebenfalls durch Abschneiden von dreiseitig plattierten Streifen oder durch paarweises Ausstanzen aus vierseitig plattierten Streifen hergestellt werden.This effect is achieved as with the well-known U- and 0-shaped folded extinguishing plate designs. With these quenching plates according to the invention, there are no operations that were previously additionally required for folded plates and, moreover, the space requirement per quenching plate is lower. Examples of highly conductive materials are silver, copper, gold, platinum metals and their alloys. In the case of four-sided cladding, such quenching plates are expediently produced by simply cutting off four-sided clad strips. Sheets clad on three sides can also be produced by cutting strips clad on three sides or by punching them out in pairs from strips clad on four sides.
Abbildung I gibt in schematischer Schnittdarstellung eine beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemässen Löschbleches wieder.Figure I gives an example in a schematic sectional illustration Embodiment of the quenching plate according to the invention again.
Das ferromagnetische Kernblech 1 ist zweiseitig mit plattierten Auflagen 2 aus Werkstoffen mit niedriger Siede- Sublimations- oder Zersetzungstemperatur versehen.The ferromagnetic core sheet 1 is two-sided with plated editions 2 made of materials with low boiling sublimation or decomposition temperature Mistake.
Abbildung H zeigt schematisch im Querschnitt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemässen Löschbleches, wobei das Kernblech 3 mit einer dreiseitigen Plattierung W aus elektrisch gut leitendem Werkstoff versehen ist.Figure H shows schematically in cross section a further embodiment of a quenching plate according to the invention, the core plate 3 being provided with a three-sided cladding W made of a material with good electrical conductivity.
Abbildung M. gibt im Querschnitt eine ebenfalls erfindungsgemässe Ausführungsform eines Löschbleches wieder, bestehend aus einem Kernblech 5 mit vierseitiger Plattierung 6 aus gut leitendem Werkstoff.Figure M. shows, in cross section, an embodiment of a quenching plate according to the invention, consisting of a core plate 5 with four-sided plating 6 made of a highly conductive material.
50 98 26/00 3750 98 26/00 37
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Dr Bre-P
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