DE2822510B2

DE2822510B2 - Contact arrangement for vacuum circuit breakers

Info

Publication number: DE2822510B2
Application number: DE19782822510
Authority: DE
Inventors: Takashi Itami Hyogo Yamanaka (Japan)
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1977-05-27
Filing date: 1978-05-23
Publication date: 1980-03-06
Also published as: DE2822510A1; FR2392482B1; JPS53147270A; FR2392482A1; GB1598397A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Vakuumschutzschalter gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a vacuum circuit breaker according to the preamble of the claim 1.

Ein derartiger Vakuumschuizschalter ist aus der FR-OS 2293779 bekannt. Bei dieser bekannten Konstruktion ist jede Kontaktelektrode in ihrem mittleren Bereich mit einer schalenförmigen Ausnehmung ausgestattet, die jeweils in eine ringförmige Kontaktkante übergeht. Der Elektrodenkontakt ist daher durchgehend konisch ausgebildet, was jedoch dazu führt, daß die ringförmige Kontaktkante aufgrund ihrer geringen Kontaktfläche einem starken Abbrand ausgesetzt ist. Bei dieser bekannten Konstruktion reichen die spiralförmig ausgebildeten Nuten bis zur kreisförmigen Kontaktkante des Elektrodenkontaktes, also quasi bis zum Rand der zentral gelegenen schalenförmigen Ausnehmung, was jedoch dazu führt, daß im Endbereich der spiralförmig ausgebildeten Nuten spitze Erhebungen oder scharfe Kanten gebildet werden, durch die ein Verweilen des Lichtbogens an der Kontaktkante begünstigt wird.Such a vacuum school switch is known from FR-OS 2293779. With this well-known Construction is each contact electrode in its central area with a bowl-shaped recess equipped, each of which merges into an annular contact edge. The electrode contact is therefore continuously conical, which, however, leads to the fact that the annular contact edge due to their the small contact area is exposed to severe burn-off. Sufficient for this known construction the spiral-shaped grooves up to the circular contact edge of the electrode contact, So almost to the edge of the centrally located bowl-shaped recess, which, however, leads to that formed in the end of the spirally formed grooves pointed elevations or sharp edges which encourage the arc to linger at the contact edge.

Aus der DD-PS 120970 ist ein Kontakt für Vakuumschalter mit einem scheibenförmigen Schaltstück bekannt, das koaxial auf einem Ende eines Stromzuführungsbolzens angeordnet ist und das spiralförmige Aussparungen zur Erzeugung eines die Rotation des Lichtbogens bewirkenden magnetischen Feldes aufweist, die sich vom Zentrum des Schaltstückes,, das als Nennstrombereich ausgebildet und von einem Abbrandbereich umgeben ist, zum Rand des Schaltstükkes erstrecken.From DD-PS 120970 there is a contact for vacuum switches known with a disc-shaped contact piece, which is coaxial on one end of a power supply bolt is arranged and the spiral recesses for generating a rotation of the Arc-causing magnetic field, which extends from the center of the contact piece ,, the is designed as a rated current range and is surrounded by a burn-off area, to the edge of the switching piece extend.

Zur Gewährleistung einer wirksameren Lichtbogenführung weist das Schaltstück an Stellen ungünstiger Wärmeableiung unterhalb der vom Lichtbogen bestrichenen Kontaktfläche mindestens ein Material mit höherer magnetischer Permeabilität als das Grundmaterial des Schaltstückes auf. Hei einer Ausf ührungsform dieser bekannten Konstruktion ist zwischen der Kontaktfläche bzw. dem Nennstrombereich und dem Abbrandbereich eine Stufe ausgebildet, durch die jedoch die Bewegung des Lichtbogens zum Außenbezirk der Kontaktfläche erschwert wird. MitTo ensure more effective arc guidance, the contact piece has at least one material with a higher magnetic permeability than the base material of the contact piece at points of unfavorable heat dissipation below the contact surface swept by the arc. In one embodiment of this known construction, a step is formed between the contact area or the rated current area and the burn-up area, but this makes movement of the arc to the outer area of the contact area more difficult. With

'■> anderen Worten ergibt sich an dem Stufenabschnitt zwischen Kontaktfläche und Abbrandbereich eine Verschlechterung der Führung des Lichtbogens, d. h. der Lichtbogen verweilt langer an dieser Stelle, was zu einer übermäßigen Aufheizung und Abnützung der In other words, there is a deterioration in the guidance of the arc at the step section between the contact surface and the burn-off area, ie the arc lingers longer at this point, which leads to excessive heating and wear of the

i» Kontaktanordnung führt.i »Contact arrangement leads.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, die Kontaktanordnung für Vakuum- schutzschalter der eingangs definierten Art hinsichtlich einer längeren Lebensdauer aufgrund einer The object on which the invention is based is to improve the contact arrangement for vacuum circuit breakers of the type defined at the outset with regard to a longer service life due to a

ι "> möglichst optimalen Ausnutzung der Oberfläche der Kontaktelektroden zu verbessern.ι "> the best possible use of the surface of the To improve contact electrodes.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Durch diese Konstruktion wird zunächst die Bewein gungdes Lichtbogens vom mittleren Bereich der Kontaktanordnung zu ihrem Randbereich hin beschleunigt, und es wird somit die Verweilzeit des Lichtbogens im mittleren Bereich verkürzt. Durch die Konstruktion nach der Erfindung wird außerdem der According to the invention, this object is achieved by the characterizing features of claim 1. By this construction, the bewein gungdes arc from the central region of the contact arrangement is initially accelerated to its edge region, and it is thus shortens the dwell time of the arc in the central region. The construction according to the invention is also the

Ji Abbrand der Elektrodenkontakte wesentlich verrin gert und damit die Lebensdauer der Elektrodenkon takte erhöht. Burning of the electrode contacts is significantly reduced and thus the service life of the electrode contacts is increased.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Er findung besteht darin, daß die spiralförmig ausge-A particularly advantageous development of the invention it is that the spiral excluded

bildeten Nuten in Axialrichtung der Kontaktelektrode konkav ausgebildet sind. Grooves formed are concave in the axial direction of the contact electrode.

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigtA preferred embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the drawing. It shows

r> Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Vakuumschutzschalter mit Merkmalen nach der Erfindung, undr> Fig. 1 shows a longitudinal section through a vacuum circuit breaker with features according to the invention, and

Fig. 2 eine Aufsicht auf eine der Kontaktelektroden gemäß Fig. 1, in Richtung der Pfeile HI-HI gcse-FIG. 2 is a plan view of one of the contact electrodes according to FIG. 1, in the direction of the arrows HI-HI gcse-

iii hen.iii hen.

In Fig. 1 ist ein Vakuumschutzschalter gemäß der Erfindung dargestellt. Die dargestellte Ausführungsform umfaßt einen feststehenden Elektrodenstab 10, der unter Abdichtung einen elektrisch isolierendenIn Fig. 1, a vacuum circuit breaker according to the invention is shown. The illustrated embodiment comprises a stationary electrode rod 10, which is sealed with an electrically insulating

4> Deckel durchsetzt, welcher das eine offene Ende eines elektrisch leitenden Gehäuses vakuumdicht verschließt, eine kreisförmige, feststehende Kontaktelektrode 12, die elektrisch und mechenisch mit dem feststehenden Elektrodenstab 10 verbunden ist, eine4> Cover penetrates, which closes the one open end of an electrically conductive housing vacuum-tight, a circular, fixed contact electrode 12, which is electrically and mechanically connected to the fixed electrode rod 10, a

-,ο kreisförmige, bewegbare Kontaktelektrode 14, welche der feststehenden Kontaktelektrode 12 gegenübersteht und mit dieser in Berührung bringbar und von ihr trennbar ist, sowie einen bewegbaren Elektrodenstab 16, der unter Abdichtung ein geschlossenes-, ο circular, movable contact electrode 14, which the stationary contact electrode 12 faces and can be brought into contact therewith and is separable from her, as well as a movable electrode rod 16, which is a closed under sealing

η Ende eines Balgens durchsetzt, der seinerseits an einem an der gegenüberliegenden Gehäuseseite vorgesehenen, elektrisch isolierenden Deckel zum vakuumdichten Verschließen des anderen offenen Gehäuseendes befestigt ist.η penetrates the end of a bellows, which in turn is attached to a provided on the opposite side of the housing, electrically insulating cover for vacuum-tight Closing the other open end of the housing is attached.

wi Die Kontaktelektroden 12 und 14 bestehen aus einem elektrisch leitenden Material beispielsweise aus einer Kupferlegierung und/oder einem Werkstoff, wie Wismut, Tellur, Antimon, Graphit, Karbid sowie Elementen der Eisengruppe.wi The contact electrodes 12 and 14 consist of one electrically conductive material, for example made of a copper alloy and / or a material such as Bismuth, tellurium, antimony, graphite, carbide and elements of the iron group.

_h-, Die beiden Kontaktelektroden 12 und 14 gemäß Fig. 1 besitzen einander identische Gestalt. Jede Elektrode umfaßt eine zentrale, kreisförmige Vertiefung 18 mit einem größeren Durchmesser als dem des _h -. The two contact electrodes 12 and 14 of Figure 1 each have identical shape. Each electrode includes a central, circular recess 18 with a larger diameter than that of the

betreffenden Elektrodenstabes 10 bzw. 16, einen flachen Elektroden teil 20 in Form einer die zentrale Vertiefung 18 umschließenden Ringfläche sowie einen ringförmigen, sich verjüngenden bzw. konischen Elektrodenteil 22, welcher den Umfangs^andteil der betreffenden Kontaktelektrode 12,14 bildet. Der konische Elektrodenteil 22 erstreckt sich, radial auswärts unter einem geeigneten Neigungswinkel zurr· flachen Elektrodenteil 20, so daß er Abstand zur Gegenelektrode besitzt.relevant electrode rod 10 or 16, a flat electrode part 20 in the form of a central Annular surface surrounding recess 18 and an annular, tapering or conical Electrode part 22, which forms the peripheral part of the relevant contact electrode 12, 14. The conical one The electrode part 22 extends radially outwards at a suitable angle of inclination to the flat Electrode part 20 so that it is at a distance from the counter electrode.

Wie am besten aus Fig. 2 hervorgeht, verlaufen mehrere Spiralnuten 24 von ihren Innenenden 24a aus, die in gleichen Winkeiabständen voneinander auf einem mit der Kontaktelektrode konzentrischen Kreis innerhalb des zentralen flachen Elektrodenteils 20 liegend, radial auswärts bis zu ihren den Umfangsrand des konischen Elektrodenteils 22 erreichenden Außenenden. In Fig. 2 sind vier Spiralnuten dargestellt, weiche sich über die gesamte Dicke der betreffenden Kontaktelektrode erstrecken, so daß sie diese in Axialrichtung jeweils in getrennte Abschnitte bzw. Segmente unterteilen. Ein weiterer, gemäß Fig. 2 konzentrisch zur zentralen Vertiefung 18 liegender Kreis 20a bildet die Grenze zwischen dem flachen und dem konischen Elektrodenteil 20 bzw. 22. Der konische Elektrodenteil 20 geht also von dieser Grenzlinie aus.As best seen in Figure 2, a plurality of spiral grooves 24 extend from their inner ends 24a at equal angular distances from one another on a circle concentric with the contact electrode lying within the central flat electrode part 20, radially outwards to their peripheral edge of the conical electrode part 22 reaching outer ends. In Fig. 2 four spiral grooves are shown, soft extend over the entire thickness of the contact electrode in question, so that they in Divide the axial direction into separate sections or segments. Another, according to FIG. 2 Circle 20a, which is concentric to the central recess 18, forms the boundary between the flat and the conical electrode part 20 or 22. The conical electrode part 20 therefore starts from this boundary line the end.

Beim Öffnen oder Schließen der Kontaktelc ktrode 12 und 14 fließt ein Strom durch beide Kontaktelektroden über einen in Fig. 1 durch die gestrichelte Linie L angedeuteten Strompfad. Infolgedessen wird ein über die gegenüberstehenden flachen Elektrodenteile 20 entstehender Lichtbogen durch die WirkungWhen the contact electrodes 12 and 14 are opened or closed, a current flows through both contact electrodes via a current path indicated by the dashed line L in FIG. As a result, an arc generated across the opposing flat electrode parts 20 is caused by the action

'> der aufgrund dieses Stroms entstehenden elektromagnetischen Kraft schnell zum Llmfangsrandkreis 2Oo des flachen Elektrodenteils 22 verlagert. Danach kann sich der Lichtbogen ohne weiteres längs der Spiralnuten 24 zum konischen Elektrodenteil 22 bewegen. '> the electromagnetic generated by this current Force quickly shifted to the circumferential edge circle 20o of the flat electrode part 22. After that you can the arc easily move along the spiral grooves 24 to the conical electrode part 22.

Aufgrund der beschriebenen Ausbildung wird der Lichtbogen, auch ein durch einen schwachen Strom erzeugter Lichtbogen, schnell zum konischen Elektrodenteil geführt, um in diesem vernichtet zu werden.Due to the training described, the arc is also caused by a weak current generated arc, quickly to the conical electrode part led to be destroyed in this.

ij Auf diese Weise kann ein Abbrand des flachen Elektrodenteils 20 mit kleiner Oberfläche vermieden werden, woraus sich eine längere Betriebslebensdauer des Vakuumschutzschalters ergibt.ij In this way, the flat electrode part can be burned off 20 with a small surface area can be avoided, resulting in a longer service life of the Vacuum circuit breaker results.

Da die Kontaktelektrode außerdem den konischenSince the contact electrode also has the conical

» Teil aufweist, ist ihre Oberfläche im Vergleich zu einer Kontaktelektrode, die nur einen flachen Abschnitt aufweist, vergrößert. Da sich weiterhin die Spiralnuten bis dicht an den zentralen Teil der Kontaktelektrode heran erstrecken, wird ein am flachen Elektro-“Has part is its surface compared to a Contact electrode, which has only a flat portion, enlarged. Since the spiral grooves continue extend right up to the central part of the contact electrode, a

') denteil auftretender Lichtbogen praktisch ungleichmäßig verteilt und zum konischen Elektrodenteil hin verlagert. Die Ausbreitungsfläche für den Lichtbogen ist also vergrößert, was zu einer Erhöhung der Unterbrechungsleistung beiträgt. ') The arc occurring in part is distributed practically unevenly and shifted towards the conical electrode part. The spreading area for the arc is thus enlarged, which contributes to an increase in the interruption capacity.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

iSi Vi patent claims:

1. Kontaktanordnung für Vakuumschutzschalter, bestehend aus zwei einander gegenüberstehenden, trennbar in gegenseitige Berührung bringbaren und von einem Elektrodenstab gehaltenen Kontaktelektroden, von denen wenigstens eine einen sich radial nach außen erstreckenden äußeren konischen Abschnitt aufweist, wobei der äußere konische Abschnitt von radial verlaufenden, spiralförmig ausgebildeten Nuten durchsetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die spiralförmig ausgebildeten Nuten (Spiralnuten 24) in einen mittleren kreisförmigen flachen Bereich (Elektrodenteil 20) der Kontaktelektrode (12,14) hineinreichen und daß der mittlere kreisförmige flache Bereich (Elektrodentei! 20) direkt und ohne Stufenbildung in den äußeren konischen Abschnitt (Elektrodenteil 22) übergeht.1. Contact arrangement for vacuum circuit breakers, consisting of two opposing, separable in mutual contact bringable and held by an electrode rod contact electrodes, of which at least one having a radially outwardly extending outer conical portion, the outer conical section penetrated by radially extending, spiral-shaped grooves is, characterized in that the spirally formed grooves (spiral grooves 24) in a central circular flat area (electrode part 20) of the contact electrode (12,14) and that the central circular flat area (electrode part! 20) is direct and merges into the outer conical section (electrode part 22) without step formation.

2. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die spiralförmig ausgebildeten Nuten (Spiralnuten 24) in Axialrichtung der Kontaktelektrode (12,14) konkav ausgebildet sind.2. Contact arrangement according to claim 1, characterized in that the spirally formed grooves (spiral grooves 24) in the axial direction the contact electrode (12, 14) are concave.