DE2515392A1 - ELECTRIC CONTACT - Google Patents

ELECTRIC CONTACT

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DE2515392A1
DE2515392A1 DE19752515392 DE2515392A DE2515392A1 DE 2515392 A1 DE2515392 A1 DE 2515392A1 DE 19752515392 DE19752515392 DE 19752515392 DE 2515392 A DE2515392 A DE 2515392A DE 2515392 A1 DE2515392 A1 DE 2515392A1
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Manfred Dipl Ing D Poniatowski
Karl Heinz Dipl Ing Schroeder
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Degussa GmbH
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Description

DEUTSCHE GOLD- UND SILBER-SCHEIDEAESTALT YORMALS ROESSLER 6000 Frankfurt am Main, Weißfrauenstraße 9GERMAN GOLD AND SILVER SCHEIDEAESTALT YORMALS ROESSLER 6000 Frankfurt am Main, Weißfrauenstrasse 9

Elektrischer KontaktElectric contact

Die Erfindung "betrifft elektrische Kontakte aus Silber/Zinnoxid mit faserartiger Zinnoxidstrnktur zum Schalten von hohen elektrischen Strömen "bei relativ kleinen magnetischen Blasfeldstärken, insbesondere für Schaltgeräte mit Kennströmen von 40 - 400 A bei einer Blasfeldstärke von 50 bis 500 Gauß.The invention "relates to silver / tin oxide electrical contacts with fibrous tin oxide structure for switching high electrical Currents "with relatively small magnetic blowing field strengths, especially for switching devices with characteristic currents of 40 - 400 A with a blowing field strength of 50 to 500 Gauss.

In Schaltgeräten der elektrischen Energietechnik wird für Ein- und Ausschaltströme von ca. 50 - 3000 A heute weitverbreitet der Kontaktwerkstoff Silber/Kadmiumoxid mit 10 - 20 Gew.-^ CdO eingesetzt. Auch Kontaktwerkstoffe mit anderen Oxidzusätzen sind an sich seit langem bekannt. So wird z.B. in der DiC-PS 860 525 ein durch Sintern hergestellter Kontaktwerkstoff aus Silber und Bleioxid erwähnt, in der US-PS 2 539 298 sind Zusätze von Bleioxid, Thalliumoxid, Kupferoxid, Berylliumoxid und Thoriumoxid zu Silberkontakten genannt und in der GB-PS 661 147 sowie in der DT-PS 807 416 Zusätze von Zinnoxid. Die Metalloxide in diesen Verbundwerkstoffen verringern die Neigung der Kontaktstücke zum Verschweißen und vor allem den Materialverschleiß infolge der Ein- oder Ausschaltlichtbögen. Als Herstellverfahren für diese Werkstoffe kommen im wesentlichen die selektive innere Oxidation oder die Pulvermetallurgie infrage, wodurch sich in beiden Eällen eine isotrope Verteilung der 2.. Phase ergibt.In switchgear of electrical power engineering is used for Switch-on and switch-off currents of approx. 50 - 3000 A are widely used today, the contact material silver / cadmium oxide with 10 - 20 Gew .- ^ CdO used. Also contact materials with others Oxide additives have been known per se for a long time. For example, in DiC-PS 860 525, a contact material produced by sintering is used of silver and lead oxide mentioned, in US-PS 2,539,298 additions of lead oxide, thallium oxide, copper oxide, Beryllium oxide and thorium oxide referred to as silver contacts and additives in GB-PS 661 147 and DT-PS 807 416 of tin oxide. The metal oxides in these composites reduce the tendency of the contact pieces to weld together and before especially the material wear as a result of the switch-on or switch-off arcs. As a manufacturing process for these materials come essentially selective internal oxidation or powder metallurgy question, whereby an isotropic Distribution of the 2nd phase results.

In der Praxis hat sich außer Silber/Kadmiumoxid jedoch keiner der genannten Werkstoffe in wesentlichem Umfang durchsetzen können.In practice, however, except for silver / cadmium oxide, none of the materials mentioned has prevailed to any significant extent can.

-Z--Z-

609844/0 447609844/0 447

Nach dem Erkenntnisstand der Fachwelt (z.B. Yuan-Shou Shen, R.H. Krock: "A Study on the Erosion Modes of AgIOCdO-Contact. Material" in Proceedings of the 7 th International Conference on Electrical Contact Phenomena, 1974, Seite 31-35) beruht die den Schaltabbrand verringernde Wirkung der Oxidzusätze zu Silber in den üblicherweise verwendeten Konzentrationen darauf, daß sie im Bereich der Lichtbogenfußpunkte, d.h. im Bereich der höchsten Energiedichte, verdampfen, sublimieren oder dissoziieren. Die dazu erforderliche Energie wird dem Lichtbogen entnommen, wodurch dieser gekühlt und der Yerdampfungsverlust des Basismaterials, im vorliegenden Falle des Silbers, reduziert wird« Kadmiumoxid dissoziiert thermisch bereits ab 900° C bei Aufnahme einer Dissoziations-Wärme von ca. 30 kcal/Mol (bei 900° C) aus dem Lichtbogen. Die von anderen Oxiden, wie z.B. Cu^O, MnO, Sb2O^, SnO2 und ZnO, bis 900° C aufgenommene Wärmemenge entspricht nur deren Wärmeinhalt und liegt damit um ca. eine Zehnerpotenz niedriger als beim Kadmiumoxid.According to the state of knowledge of the professional world (e.g. Yuan-Shou Shen, RH Krock: "A Study on the E r osion Modes of AgIOCdO-Contact. Material" in the Proceedings of the 7th International Conference on Electrical Contact Phenomena, 1974, pages 31-35 ) the effect of the oxide additives to silver in the concentrations usually used, which reduces switching erosion, is based on the fact that they evaporate, sublime or dissociate in the area of the arc roots, ie in the area of the highest energy density. The energy required for this is taken from the arc, which cools it and reduces the evaporation loss of the base material, in this case silver 900 ° C) from the arc. The amount of heat absorbed by other oxides, such as Cu ^ O, MnO, Sb 2 O ^, SnO 2 and ZnO, up to 900 ° C only corresponds to their heat content and is thus about a power of ten lower than with cadmium oxide.

Die folgende Tabelle 1 gibt eine vergleichende Febersieht über die nach dem Stand der Kenntnis zu erwartende "Kühlwirkung" oxidischer Zusätze. Hierbei wurden die Werte (inKcal/cnr ) auf den für CdO geltenden Wert normiert.Table 1 below gives a comparative review about the "cooling effect" to be expected according to the state of knowledge oxidic additives. Here the values (inKcal / cnr) were on standardized the value valid for CdO.

Tabelle 1Table 1

Oxidoxide rel. Kühleffekt
Kcal/cm''
rel. Cooling effect
Kcal / cm ''
CdOCdO 11 CuOCuO 0,170.17 MnOMnO 0,160.16 Sb2O3
PbO
Sb 2 O 3
PbO
0,14
0,21
0.14
0.21
SnO2 SnO 2 0,140.14 ZnOZnO 0,180.18

609 8 44/Ό447609 8 44 / Ό447

Entsprechend den Werten dieser Tabelle sollte es keinen effektiveren Löschzusatz "bei elektrischen Kontakten geben als CdO. Diese Voraussage wird durch die weitverbreitete Verwendung von Silber/Kadmiumoxidwerkstoffen in der elektrischen Schaltungstechnik bestätigt.According to the values in this table, there should not be a more effective extinguishing additive "for electrical contacts as CdO. This prediction is supported by the widespread use of silver / cadmium oxide materials in electrical Circuit technology confirmed.

Die bekannten Silber/Kadmiumoxidwerkstoffe weisen aber immer noch einen merkbaren Abbrandverlust beim Schalten der entsprechenden Kontakte auf, besonders bei hohen Nennströmen und relativ geringen magnetischen Blasfeldstärken. Dadurch wird die Lebensdauer dieser Kontaktstücke stark begrenzt.The known silver / cadmium oxide materials, however, still show a noticeable loss of burn-off when switching the corresponding Contacts, especially at high rated currents and relatively low magnetic blowing field strengths. This will the service life of these contact pieces is severely limited.

Es hat daher in der Vergangenheit nicht an Versuchen gefehlt, diese Abbrandverluste zu verkleinern. So ist es beispielsweise aus der DT-OS 1 640 007 bekannt, die Abbrandverhältnisse, und damit den Abbrandverlust, zu verbessern, indem ein elektrisch gut leitender Werkstoff, wie beispielsweise Silber oder Kupfer, unter Bildung einer Vielzahl einzelner Strompfade ineinen zweiten Werkstoff eingebettet wird, dessen Siede- bzw. Sublimationstemperatur wenigstens 10 fo unterhalb der Siedebzw. Sublimationstemperatur des elektrisch gut leitenden Werkstoffs liegt. Aber auch diese Werkstoffe brachten keine voll befriedigenden Ergebnisse in bezug auf das Abbrandverhalten.There has therefore been no lack of attempts in the past to reduce these burn-off losses. For example, it is known from DT-OS 1 640 007 to improve the burn-up ratios, and thus the burn-up loss, by embedding a material with good electrical conductivity, such as silver or copper, in a second material, forming a large number of individual current paths. whose boiling or sublimation temperature is at least 10 fo below the Siedebzw. Sublimation temperature of the electrically conductive material is. But even these materials did not produce fully satisfactory results with regard to the burning behavior.

Es ist ebenfalls bekannt (DT-OS 25 10 784), elektrische Kontakte mit guter Duktilität aus Silber/Metalloxiden durch Strangpressen herzuseilen, wobei das Metalloxid eine holzfaserartige GefügeStruktur annehmen soll. Vorzugsweise wird hierbei Silber/Kadmiumoxid verwendet und das Halbzeug zu Kontaktnieten verformt, so daß die eventuelle holzfaserartige Gefügestruktur im Bereich des Nietkopfes stark gestört ist und sich dem Materialfluß bei der Verformung anpaßt. Zu dem Abbrandverhalten dieser Kontakte werden keine Angaben gemacht.It is also known (DT-OS 25 10 784), electrical contacts Rope with good ductility from silver / metal oxides by extrusion, the metal oxide being wood fiber-like Structure. Preferably here Silver / cadmium oxide is used and the semi-finished product is deformed into contact rivets, so that the possible wood-fiber-like structure is strongly disturbed in the area of the rivet head and adapts to the flow of material during the deformation. To the burning behavior no information is given to these contacts.

Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, elektrische Kontakte aus einer Werkstoffkombination zu finden, die einen merklich geringeren Abbrandverlust als die bekannten KontakteIt was therefore an object of the present invention to find electrical contacts made of a combination of materials that have a noticeably lower erosion loss than the known contacts

60 98Akl 0 4k760 98A kl 0 4 k 7

aus Silber/Kadmiumoxid oder sonstigen Metalloxiden aufweisen, insbesondere für Schaltgeräte mit Nennströmen von 40 bis 400 Ampere bei magnetischen Blasfeldstärken von etwa 50 bis 500 G-auß.made of silver / cadmium oxide or other metal oxides, in particular for switching devices with rated currents of 40 to 400 Ampere with magnetic blowing field strengths of about 50 to 500 G-outside.

Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man elektrische Kontakte verwendet, die zumindest in der Kontaktschicht aus einem Verbundwerkstoff aus Silber und faserförmig eingelagertem Zinnoxid bestehen, wobei die faserförmigen Einlagerungen in der Kontaktschicht zueinander parallel und senkrecht zur Schaltebene angeordnet sind.According to the invention, this object was achieved in that electrical contacts are used which are at least in the contact layer Made of a composite material of silver and fibrous embedded tin oxide exist, the fibrous deposits in the contact layer parallel to each other and are arranged perpendicular to the switching plane.

Es war für den Fachmann sehr überraschend, daß die erfindungsgemäßen elektrischen Kontakte mit der besonderen V/erkstoffkombination und Gefügestruktur ein so günstiges Abbrandver-• halten zeigen, nachdem es gemäß dem bisherigen Erkenntnisstand keine besseren Werkstoffe als Silber/Kadmiumoxid geben sollte*It was very surprising for the person skilled in the art that the invention electrical contacts with the special combination of materials and microstructure such a favorable combustion • show that, according to the current state of knowledge, there should be no better materials than silver / cadmium oxide *

Die Vorteile der erfindungsgemäßen elektrischen Kontakte lassen sich durch die folgenden Sehaltversuche demonstrieren (Tabelle 2):The advantages of the electrical contacts according to the invention can be demonstrated by the following holding tests (Table 2):

^einteilige Pulver (-ü60 /um Teilchengröße) der Oxide CdO, CUpO, In2O.,, MnO, SbpO,, SnOp und ZnO wurden jeweils in Silberrohre (12/10 mm Durchmesser) gefüllt und mit diesen zu Drähten von 0,5 mm Durchmesser gezogen. In der nächsten Stufe wurden jeweils eine Vielzahl derartiger Drähte gebündelt und zusammen wiederum zu einem Draht von 0,5 mm Stärke gezogen. Dies wurde sooft wiederholt, bis ein Material vorlag, ij^welchem die Oxidphase in Faserform (Durchmesser der Einzelfaser 5 /Ui) vorlag, wobei der Volumengehalt jedes Oxids einheitlich 15 $> betrug.^ one-part powder (-ü60 / um particle size) of the oxides CdO, CUpO, In 2 O. ,, MnO, SbpO ,, SnOp and ZnO were each filled into silver tubes (12/10 mm diameter) and with these to wires of 0, 5 mm in diameter drawn. In the next stage, a large number of such wires were bundled and drawn together again to form a wire 0.5 mm thick. This was repeated several times to select a material was present, ij ^ which the oxide phase is in fiber form (diameter of the single fiber 5 / Ui) was present, wherein the volume content of each oxide was uniformly 15 $>.

Zylindrische Kontaktstücke von 8 mm Durchmesser und 5 mm Dicke wurden mit den in Abb. I skizzierten Anordnungen der Oxidfasern relativ zur Schaltebene bei folgenden Prüfbedingungen geschaltet.Cylindrical contact pieces with a diameter of 8 mm and a thickness of 5 mm were made with the arrangements outlined in Fig Oxide fibers switched relative to the switching plane under the following test conditions.

6098U/04A7 ,6098U / 04A7,

Spannung TJ = 220 V, 50 HzVoltage TJ = 220 V, 50 Hz

Strom I = 100 - 2200 ACurrent I = 100 - 2200 A

Leistungsfaktor cos = 0,35+0,05Power factor cos = 0.35 + 0.05

Blasfeldinduktion B = 100 undlOOO GBlow field induction B = 100 and 100 G

Aussehaltaugenblick = 0° (0,1 ms nach dem natürlichenLookout moment = 0 ° (0.1 ms after the natural

Stromnulldurchgang)Current zero crossing)

Sehaltzahl N = 200Sehalt number N = 200

Schalthäufigkeit h = 12 Sch/minSwitching frequency h = 12 cycles / min

Trenngeschw. vaus = 0»4 m/sSeparation speed va us = 0 »4 m / s

Trennabstand a = 0,4 mmSeparation distance a = 0.4 mm

Kontaktkraft = 5 kpContact force = 5 kp

(vor dem Trennen)(before separating)

Senkrechte KontaktStückanordnung, Anode oben.Vertical contact piece arrangement, anode on top.

Das magnetische Blasfeld entsteht im Schaltgerät im wesentlichen durch eine Eigenerregung und wird bestimmt durch den Abschaltstrom und durch die konstruktive Gestaltung des Gerätes.The magnetic blown field is created in the switching device essentially by self-excitation and is determined by the Cut-off current and the structural design of the device.

Gewichtaverlust der Kontaktstücke (Abbrand) wurde nach jeweils 200 Schaltungen festgestellt.Loss of weight of the contact pieces (consumption) determined after every 200 switching operations.

Die in Tabelle 2 aufgeführten Abbrandwerte haben sich hierbei als Mittelwert aus zahlreichen Schaltungen ergeben, öie errechnen sich aus der Summe der anodischen und kathodischen Gewichtsverluste.The burn-up values listed in Table 2 are the mean value from numerous switching operations, They are calculated from the sum of the anodic and cathodic weight losses.

Die Abbildung Ia zeigt eine Faserstruktur der Oxideinlagerungen senkrecht zur Schaltebene, während in den Abbildungen Ib und Ic die Oxidfasern parallel zur Schaltebene liegen.Figure Ia shows a fiber structure of the oxide inclusions perpendicular to the switching plane, while in the figures Ib and Ic the oxide fibers lie parallel to the switching plane.

6Q9 8 44/O44 76Q9 8 44 / O44 7

(Tabelle 2(Table 2

as as 39aas as 39a

Werkstoffmaterial .- -.- - Ag/CdOAg / CdO -- VV PrüfstromTest current 700700 BlasfeldBlow field Abbrand [κ{?Burn-off [κ {? b) .;..b).; .. c)c) ft f7" X I ΤΛ ,— ( )ft f7 "X I ΤΛ, - () [a][a] 10001000 MM. 23 -23 - 22 -22 - . 1400. 1400 bei Kojatakt'stückanordnimgwith Kojatakt'stückanordnimg 79 ·79 · 7/4.7/4. Asr/SnOAsr / SnO 18001800 100100 a) .a). 130130 125125 " 2"2 7OO7OO 100100 1111 215215 206206 -- - 1000- 1000 100100 •5s• 5s '70'70 6767 14001400 100100 6868 140140 ■ 131■ 131 -1800-1800 10001000 118·118 272272 250250 Ag/Cu~OAg / Cu ~ O 7OO7OO 10001000 5555 412412 404404 ' 1000'1000 1000 .1000. 7474 3434 3030th 1400 ·1400 10001000 14-314-3 82 .82. 82 '-82 '- 18001800 100100 221221 ·. 172·. 172 178178 7OO7OO 100100 20.20th 255 .255. . 240 .. 240. . · 10001000 100100 7575 7676 7070 14001400 .100 ..100. Ί46.Ί46. 151151 160160 18001800 10001000 233233 263 "263 " 254254 7OO '7OO ' . 1000. 1000 5555 402402 398398 10001000 10001000 13c13c 3232 2828 14001400 . 1000. 1000 234 .234. 117 " -117 "- ■ 115■ 115 18001800 100100 373.373. 409409 385 ■385 ■ 7OO7OO 100100 2424 653653 • 1000• 1000 . 100. 100 113113 23Ο23Ο 217217 ~ 1400~ 1400 100100 293 .293. 560 .560. 532532 18001800 10001000 508508 10921092 1112 . ·1112. · : 7OO : 7OO 10001000 169 -169 - 20902090 21322132 "1000"1000 10001000 '+95'+95 . 34. 34 3535 . 1400. 1400 . 1000. 1000 10031003 74-74- - 82 -- 82 - '1800'1800 100100 18651865 156156 163163 7OO7OO 100 ·100 · 2727 316316 375375 10001000 100100 9191 2727 ' 30'30 1400 '1400 ' 100100 190190 103103 9797 18001800 ■ 1000■ 1000 -405 '.. -405 '.. 429-429- -434-434 10001000 1818th 603 '603 ' 575575 10001000 7777 10001000 261.261. 522522

609844/0447609844/0447

zu Tabelle 2to table 2

"Werkstoff ■"Material ■ -- -- PrüfstromTest current BlasfeldBlow field Abbrand CmE-Burn-off C m E- b) ·.-b) .- - c)- c) LA]LA] [Gj .[Gj. .52.52 ~ 50 -~ 50 - bei Kontaktstückanordnungwith contact piece arrangement M95M95 . 193. 193 Ag/KaOAg / KaO 700-700- 100.100. a)a) 531531 544544 10001000 100100 4343 844844 860860 14001400 100100 190190 132132 127127 18001800 100100 482482 350350 317317 700700 10001000 812812 11441144 10931093 -- 10001000 10001000 112112 24122412 23012301 - ■- ■ 14001400 10001000 325325 ■ 31■ 31 2727 18001800 10001000 10561056 ■ 150■ 150 137137 Ag/SboO,Ag / SboO, 700700 100100 18651865 253253 270270 10001000 100100 26'26 ' . 450. 450 4-534-53 14001400 100100 ' 114'114 135135 -120-120 18001800 ■ 100■ 100 243243 . 406. 406 393393 700700 10001000 412412 903903 885 -885 - 10001000 10001000 .114.114 19701970 19071907 ■1400 -■■ 1400 - ■ 10001000 377377 2525th . 27. 27 . 1800. 1800 10001000 752752 8484 7979 Ag/ZnOAg / ZnO 700700 100100 18501850 125125 134134 1000 ·1000 100100 4242 317317 324324 (^r. 7)(^ r. 7) 14001400 100100 221221 4848 4040 . 1800 -. 1800 - 100100 569569 112112 120120 . 700. 700 10001000 853853 312312 319319 10001000 10001000 112 ·112 804804 776776 1400 -1400 - 10001000 341341 18001800 10001000 893893 16041604

R0984A/0U7R0984A / 0U7

- 8 Aus der 'Tebelle 2 läßt sich folgendes entnehmen:- 8 The following can be seen in Table 2:

Bei sämtlichen dieser synthetisch hergestellten und strukturell gleich aufgebauten Faserwerkstoffen ist ein Einfluß der Faserorientierung auf die Größe des Materialabbrandes zu erkennen. Werkstoffe mit den Oxiden CdO, CUpO, Ιη,,Ο.,, MnO, Sb 0, und SnOp weisen bei senkrecht zur Schaltfläche liegenden Fasern etwas geringere Abbrandwerte auf als bei parallel zur Schaltfläche liegenden Fasern. Nur beim ZnO ist dies umgekehrt. Während sich aber diese Erscheinung bei Cu„0, In9O.,, MnO, SbpO-, und selbst bei CdO kaum bemerkbar macht, liegen die Abbrandwerte für SnOp bei Anordnung der Fasern senkrecht zur Schaltebene nur etwa halb so hoch wie bei einer Anordnung parallel zur Schaltebene. Außerdem liegen die Abbrandwerte der erfindungsgemäßen Kontakte deutlich unter denen aus Silber/Kadmiumoxid.In all of these synthetically produced and structurally identical fiber materials, an influence of the fiber orientation on the size of the material burn can be seen. Materials with the oxides CdO, CUpO, Ιη ,, Ο. ,, MnO, Sb 0, and SnOp have slightly lower erosion values for fibers lying perpendicular to the button than for fibers lying parallel to the button. Only in the case of ZnO is this the other way round. However, while this phenomenon makes with Cu "0, 9, O. ,, MnO, SbpO-, and even at CdO hardly noticeable, the burn-up values for Snop in arrangement of the fibers are perpendicular to the shifting plane only about half as high as in an arrangement parallel to the switching plane. In addition, the erosion values of the contacts according to the invention are significantly below those of silver / cadmium oxide.

Zur besseren Veranschaulichung sind in.den Abbildungen Ha und Hb die Abbrandwerte von Ag/SnOp und Ag/CdO(mit jeweils mit 15 Vol.-$ Oxid =10,5 Gew.-$) in Abhängigkeit von der Prüfstromstärke aufgetragen für die Kontaktstückanordnungen gemäß Abb. Ia und Ib. Der Vorteil der Verwendung von Ag/SnO, anstelle von Ag/CdO mit einer Gefügeanordnung gemäß Ia wird mit steigender PrüfStromstärke besonders groß bei schwächeren Magnetfeldern, d.h. bei Schaltgeräten mit schwacher magnetischer Eigenbeblasung des Lichtbogens. Der Ausschaltabbrand wurde im Stromstärkenbereich von ca. 700 - 1800 A untersucht. Dieser PrüfStromstärkenbereich entspricht im AC4-Betrieb (Anlassen von Motoren mit Käfigläufer, Tippen, Gegenstrombremsen, Reversieren) mit ^in- und Ausschaltströmen in der Höhe des 6-fachen Nennstromes, einem Nennstrombereich von ca. 100 - 300 A. Deshalb ist es in Schaltgeräten für diesen Stromstärkebereich besonders günstig, Ag/SnO?-Kontakt in der besonderen Gefügestruktur und Anordnung anstelle von Ag/CdO zu verwenden.For better illustration, the erosion values of Ag / SnOp and Ag / CdO (each with 15 vol. $ Oxide = 10.5 wt Fig. Ia and Ib. The advantage of using Ag / SnO instead of Ag / CdO with a structure according to Ia becomes particularly great with increasing test current strength with weaker magnetic fields, ie with switching devices with weak magnetic self-blowing of the arc. The switch-off burn-off was investigated in the current strength range of approx. 700 - 1800 A. This test current range corresponds in AC4 operation (starting of motors with squirrel cage, jogging, counter-current braking, reversing) with in and out currents in the amount of 6 times the nominal current, a nominal current range of approx. 100 - 300 A. That is why it is used in switching devices particularly favorable for this current range, Ag / SnO ? -Contact in the special structure and arrangement to be used instead of Ag / CdO.

fi09844/0447fi09844 / 0447

Diese besonders günstigen Eigenschaften der erfindungsgemäßen elektrischen Kontakte in bezug auf das Abbrandverhalten waren für den Fachmann äußerst überraschend, da nach den theoretischen Erkenntnissen und nach den bisherigen praktischen Versuchen Silber/Kadmiumoxid der beste Kontaktwerkstoff sein sollte, unabhängig von einer Faserstruktur und einer besonderen 3?aseranor dnung.These particularly favorable properties of the invention electrical contacts with regard to the erosion behavior were extremely surprising for the person skilled in the art, since after the theoretical Findings and according to previous practical tests, silver / cadmium oxide should be the best contact material, regardless of a fiber structure and a special one 3? Ace arrangement.

Folgende Beispiele zeigen weitere Herstellungsverfahren für die erfindungsgemäßen elektrischen Kontakte:The following examples show further manufacturing processes for the electrical contacts according to the invention:

Beispiel 1; Example 1 ;

Feinteilige Pulver (^-60 /um Teilchengröße) von SnO2 und Ag wurden in verschiedenen Gewichtsverhältnissen (siehe Tabelle 3) miteinander gemischt, zu Bolzen von 25 mm Durchmesser kompaktiert, gesintert und durch Heißstrangpressen zu Stäben von 8 mm Stärke verdichtet. Hierbei erfolgt die Ausrichtung der SnO2- Einlagerungen ebenfalls zu faserartigen Aggregaten, während dies beim strangpressen von Ag/CdO-Mischungen nicht der Fall ist, wie sich aus den Abbildungen III und IV ergibt, wobei die Abbildung III einen stranggepreßten Ag/CdO-Werkstoff .zeigt, und die Abbildung IV einen ebenfalls stranggepreßten Ag/Sn02~Werkstoff, beide in einer Vergrößerung von 400 : 1.Finely divided powders (^ -60 / μm particle size) of SnO 2 and Ag were mixed with one another in various weight ratios (see Table 3), compacted into bolts with a diameter of 25 mm, sintered and compacted by hot extrusion to form rods with a thickness of 8 mm. Here the alignment of the SnO 2 inclusions also takes place to form fiber-like aggregates, while this is not the case with the extrusion of Ag / CdO mixtures, as can be seen from Figures III and IV, Figure III showing an extruded Ag / CdO material .Shows, and Figure IV a likewise extruded Ag / Sn0 2 ~ material, both at a magnification of 400: 1.

Tabelle 3Table 3 Anwärmtemp.Heating temp. 4-4- C0CjC 0 Cj Preßdruck )Pressure) BhO2-GehaltBhO 2 content 800800 (^kp/mm J (^ kp / mm J [ Gew. -io} [ G e w. -Io} 840840 6464 1010 870870 6565 1212th 900900 7070 1414th 920920 7474 1818th 8080 • 24• 24

)Preßverhältnis) Compression ratio

= 10/l= 10 / l

- 10 -- 10 -

60 98 44/0 44760 98 44/0 447

Zylindrische Kontaktstücke von 8 mm Durchmesser, wobei auch in diesem Falle die faserartige Orientierung der SnOp-Einlagerungen senkrecht zur Schaltfläche lag, wurden unter den vorhergehenden Versuchsbedingungen, jedoch in einem erweiterten Prüfstromstärkebereich von 220 A bis 2200 A, auf ihren Aussehaltabbrand untersucht.Cylindrical contact pieces of 8 mm diameter, whereby also in this case the fiber-like orientation of the SnOp inclusions perpendicular to the button, were under the previous test conditions, but in an extended Test current strength range from 220 A to 2200 A, examined for their appearance burn-up.

Die Abbildungen V und VI zeigen die an diesen stranggepreßten Werkstoffen mit SnO -Gehalten von 10 - 24 Gew.-$ gemessenen Abbrandwerte in doppeltlogarithmischer Darstellung. Zum Vergleich sind die entsprechenden Daten für Ag/CdO mit 12 $ CdO mit eingetragen. Abbildung V gilt für eine magnetische Blasfeldstärke von 100 Gauß. Unter diesen Bedingungen sind die stranggepreßten Ag/SnO--Werkstoffe den Ag/CdO bei Prüfstromstärken oberhalb von ca. 250 A,' d.h. bei Nennstromstärken 7 40 A, deutlich überlegen. Bei großen Blasfeldstärken (1000 Gauß) gilt das gleiche oberhalb von ca. 600 A Prüfstrom, d.h. ab etwa 400 A Nennstrom, wie aus Abb. VI hervorgeht.Figures V and VI show the burn-up values measured on these extruded materials with SnO contents of 10-24% by weight in a logarithmic representation. For comparison, the corresponding data for Ag / CdO with 12 $ CdO are also entered. Figure V applies to a magnetic blowing field strength of 100 Gauss. Under these conditions, the extruded Ag / SnO materials are clearly superior to Ag / CdO at test currents above approx. 250 A, ie at nominal currents of 7 40 A. With large blowing field strengths (1000 Gauss) the same applies above approx. 600 A test current, ie from approx. 400 A nominal current, as can be seen from Fig. VI.

Beispiel 2; Example 2 ;

Feinteilige Pulver (·<16Ο/um Teilchengröße.) von SnO „ und xig im Gewichtsverhältnis 89,5 $ Ag, 10,5 SnO2 (= 15 Vol.-96The finely divided powder (· <16Ο / um particle size.) Of SnO "and xig in the weight ratio 89.5 $ Ag, 10.5 ° i SnO 2 (= 15 vol 96

2) wurden gemischt, kompaktiert und anschließend mit einem Preßverhältnis von 30 :1 zu Profilen von 17 x 17 mm Querschnitt stranggepreßt. Von den Stangen wurden Kontaktstücke von 3 mm Dicke abgesägt und zur Bestückung von dreipoligen Wechselstromschützen verwendet. Auch in diesen Fällen wurden die Kontakstücke so aufgelötet, daß die SnO„-Fasern senkrecht zur Schaltebene lagen. Die Schaltstücke wurden mit den in Tabelle 4 angegebenen Bedingungen so lange geschaltet, bis das erste der jeweils 12 Kontaktstücke (Boppelunterbrechung von feststehenden und beweglichen Brückenkontakten, 3-phasig) eines Schützes durch Materialverschleiß ausfiel. Me so erreichten Schaltzahlen sind in Tabelle 4 im Vergleich zu Ag/CdO gleicher Zusammensetzung und Herstellung angegeben. 2 ) were mixed, compacted and then extruded with a compression ratio of 30: 1 to form profiles with a cross-section of 17 × 17 mm. Contact pieces 3 mm thick were sawn off the rods and used to equip three-pole AC contactors. In these cases, too, the contact pieces were soldered on in such a way that the SnO "fibers were perpendicular to the switching plane. The contact pieces were switched with the conditions given in Table 4 until the first of the 12 contact pieces (double break of fixed and moving bridge contacts, 3-phase) of a contactor failed due to material wear. The switching numbers achieved in this way are given in Table 4 in comparison with Ag / CdO of the same composition and production.

- 11 -- 11 -

80-98447-044 780-98447-044 7

- li -- li -

Die erfindungsgemäßen elektrischen Kontakte sind "besonders " vorteilhaft bei Nennströmen von 40 bis 400 Ampere und magnetischen Blasfeldstärken von 50 bis 500 Gauß. Natürlich können sie auch bei höheren Nennströmen und Blasfeldstärken Verwendung finden.The electrical contacts according to the invention are "special" advantageous for nominal currents of 40 to 400 amperes and magnetic Blow field strengths from 50 to 500 Gauss. Of course, they can also be used with higher rated currents and blowing field strengths Find.

Tabelle 4-Table 4- Geräte-' und Prüf datenDevice and test data

liennstrom 250 Aline current 250 A

Nennlebensdauer der Kontaktstücke: ·50.000 SchaltungenNominal service life of the contact pieces: · 50,000 switching operations

Prüfspannung:Test voltage:

Einschaltstrom: · Ausschaltstrom:Inrush current: Inrush current:

Cosk : 0,4·Cosk: 0.4

Schalthäuf igkeit: 250ZhSwitching frequency: 250Zh

Einschaltdauer: ■ 80 msDuty cycle: ■ 80 ms

Ergebnis:Result:

580 V; 50 Hz580 V; 50 Hz

1000 A, Blasfeldstärke ca. 250 G1000 A, blowing field strength approx. 250 G

1000 A ' - .1000 A '-.

Kbnt aktwerkKbnt aktwerk 1010 stoffmaterial erreichte Schaltzahlachieved number of operations AgZSnO2 AgZSnO 2 1010 148.000
I7O.5OO '
165.000
148,000
I7O.5OO '
165,000
AgZCdOAgZCdO ,5 % .5 % 53.000
67.5OO
' 63.000
53,000
67,5OO
'63,000

- 12 -- 12 -

6 0 9 8 4 4 / G 4 4 76 0 9 8 4 4 / G 4 4 7

-•12 -- • 12 -

Die in den Beispielen dargelegten Ergebnisse belegen deutlich den durch Ag/SnOp erreichten technischen Portschritt im Vergleich zum bisher für derartige Zwecke ausschließlich verwendeten Ag/CdO.The results presented in the examples clearly demonstrate the technical port step achieved by Ag / SnOp in comparison to Ag / CdO, which has hitherto been used exclusively for such purposes.

Ein besonders günstiges Abbrandverhalten der erfindungsgemäßen elektrischen Kontakte erhält man, wenn der Durchmesser der Zinnoxidfasern 1 bis 15 /um beträgt. Der bevorzugte Bereich für den Zinnoxidgehalt liegt zwischen 12 und 18 Gew.-I». A particularly favorable erosion behavior of the electrical contacts according to the invention is obtained when the diameter of the tin oxide fibers is 1 to 15 μm. The preferred range for the tin oxide content is between 12 and 18% by weight .

60984Α/Ό4Α760984Α / Ό4Α7

Claims (2)

-"13 - Patentansprüche- "13 - Claims 1.) Elektrischer Kontakt, insbesondere für Schaltgeräte mit Nennstromstärken von 40 bis 400 Ampere bei einer magnetischen Blasfeldstärke von 50 bis 500 Gauß, der zumindest in der Kontaktschicht aus einem Verbundwerkstoff aus Silber und faserförmig eingelagertem Zinnoxid besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die faserförmigen Zinnoxideinlagerungen in der Kontaktschicht zueinander parallel und senkrecht zur Schaltebene angeordnet sind.1.) Electrical contact, especially for switching devices with nominal currents of 40 to 400 amperes with a magnetic one Blowing field strength of 50 to 500 Gauss, at least in the contact layer made of a composite material consists of silver and tin oxide embedded in fibrous form, characterized in that the fibrous tin oxide deposits are arranged in the contact layer parallel to one another and perpendicular to the switching plane. 2. Elektrischer Kontakt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserstärke der eingelagerten Zinnoxidfasern 1-15 /um beträgt.2. An electrical contact according to claim 1, characterized e g indicates that the fiber thickness of the incorporated Zinnoxidfasern 1-15 / .mu.m. 3« Elektrischer Kontakt nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Zinnoxidanteil 12 bis 18 Gew.-^ beträgt.3 «Electrical contact according to claim 1 and 2, characterized in that the tin oxide content is 12 to 18 wt .- ^. PL/Dr.Bre-P
7.4.1975
PL / Dr Bre-P
7.4.1975
609844AO A4 7609844AO A4 7
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