DE3235379C2 - Kontaktstück, insbesondere Greiferkontaktstück für Trennschalter - Google Patents

Abstract

Bei einem Kontaktstück (11), insbesondere einem Greiferkontaktstück für Trennschalter, mit einem Kontaktstückkern (13) aus Kupfer und einer auf dem Kontaktstückkern (13) aufgebrachten Kontaktauflage (14) aus Silber wird eine hohe Verschleißfestigkeit insbesondere unter Berücksichtigung des betriebsmäßigen Auftretens von Abriß-Lichtbögen dadurch erreicht, daß eine weitere, auf der Kontaktauflage (14) aus Silber aufgebrachte Schutzauflage (15) aus einem Weichmetall, nämlich aus Zinn, vorgesehen ist. Auf der Schutzauflage (15) aus Zinn kann außerdem noch eine weitere Kontaktauflage (16) aus Silber aufgebracht sein.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kontaktstück, insbesondere Greiferkontaktstück für Trennschalter, z. B. Scherentrennschalter, mit einem Kontaktstückkern aus Kupfer, einer zumindest im Kontaktbereich auf dem Kontaktstückkern aufgebrachten Kontaktauflage aus Silber und einer auf der Kontaktauflage aus Silber aufgebrachten Schutzauflage aus Zinn.

Ein Kontaktstück der zuvor erläuterten Art für einen im ölbad schaltenden Kontakt ist bekannt (vgl. die US-PS 24 69 878) und weist auf der Kontaktauflage aus Silber eine Schutzauflage aus Zinn mit einer Dicke zwischen 2,5 μπτ und 10 μιη auf. Die Schutzauflage aus Zinn dient bei diesem bekannten Kontaktstück dazu, um im ölbad die Bildung von Silbersulfid zu verhindern. Auf das Problem betriebsmäßig auftretender Abriß-Lichtbögen wird in Verbindung mit diesem bekannten Kontaktstück ebensowenig hingewiesen wie auf das Problem des Abreißens von Teilen der Kontaktauflage bei starker Strombelastung.

Im übrigen sind Kontaktstücke bekannt (vgl. die DE-AS 11 73 574 und die DE-AS 11 91 894), bei denen auf einem Kontaktstückkern aus Kupfer zunächst eine Kontaktauflage aus Messing und auf der Kontaktauflage aus Messing dann eine Schutzauflage aus Zinn aufgebracht ist. Die Kombination Kontaktauflage aus Messing und Schutzauflage aus Zinn kann auch mehrfach übereinandergeschichtet sein, so daß jedenfalls die äußerste Schicht immer eine Schutzauflage aus Zinn darstellt.

Kontaktstücke mit einer Kontaktauflage aus Silber werden auch und insbesondere bei Trennschaltern od. dgl. verwendet (vgl. die eingetragenen Unterlagen des DE-GM 17 51 703), insbesondere finden sie Verwendung bei Scherentrennschaltern. Über Trennschalter, insbesondere auch über Scherentrennschalter, werden betriebsmäßig hohe Ströme geführt. Diese hohen Ströme führen dazu, daß die Kontaktstücke hochstromfest sein müssen. Die Kontaktstücke müssen also den bei geschlossenem Trennschalter aufgrund von mechanischen Verschiebungen dauernd auftretenden kleinen Abriß-Lichtbögen widerstehen und notfalls sogar beim öffnen des Trennschalters infolge eines Schaltfehlers od. dgL auftretenden Abriß-Lichtbögen widerstehen. Eis ne Kontaktauflage aus Silber bietet dabei einen äußerst geringen Obergangswiderstand und eine geringe Empfindlichkeit gegenüber Umwelteinflüssen, insbesondere Oxidation, jedoch besteht einerseits das Problem des Verschleißes unter Berücksichtigung des Auftretens von Abriß-Lichtbogen, andererseits das Problem, daß die Silber-Kontaktauflage des einen Kontaktstückes leicht mit der Silber-Kontaktauflage eines zweiten, gegenüberliegenden Kontaktstückes verschweißt wenn sehr hohe Ströme, beispielsweise Kurzschlußströme

fließen, öffnet dann ein solcher Trennschalter, so reißt die Silber-Kontaktauflage eines Kontaktstückes sehr häufig bis auf das Basismaterial, d. h. den Kontaktstückkern aus Kupfer, ab. Ein Kontaktstück der eingangs genannten Art also ein Kontaktstück mit einer auf der Kontaktauflage aus Silber aufgebrachten Schutzauflage aus Zinn, kann hinsichtlich des Verschleißes unter Berücksichtigung von Abriß-Lichtbögen bei Trennschaltern schon zweckmäßig eingesetzt werden. Der bei einem solchen Kontakt- stück überraschend geringe Verschleiß beruht auf folgenden Zusammenhängen:

Silber weist eine hohe Leitfähigkeit auf und ist deshalb als Kontaktmaterial für die betriebsmäßig zu führenden Ströme, also zur Realisierung eines möglichst

geringen Übergangswiderstandes geeignet Silber weist einen Schmelzpunkt von etwa 1230 K und einen Siedepunkt von etwa 2473 K auf. In geschmolzenem Zustand löst Silber sehr leicht Sauerstoff. Dieser Sauerstoff entweicht beim Erstarren des Silbers durch Abkühlung un- ter Aufplatzen der Oberfläche des Silbers. Diese Phänomen wird als »Spratzen« bezeichnet. Die in den Abriß-Lichtbögen auftretenden hohen Temperaturen führen in Verbindung mit dem teilweise recht hohen Kontaktdruck, mit dem Kontaktstücke der in Rede stehenden Art aneinander zur Anlage kommen, dazu, daß eine einfache Auflage aus Silber schnell verschleißt Auch das zuvor erläuterte »Spratzen« spielt dabei eine Rolle, sofern die ir. den Abriß-Lichtbögen erreichten Temperaturen die Schmelztemperatur des Silbers überschreiten. Zinn weist gegenüber Silber eine deutlich geringere Leitfähigkeit auf. Der Schmelzpunkt von Zinn liegt mit etwa 500 K sehr viel niedriger als der Schmelzpunkt von Silber, während der Siedepunkt von Zinn mit etwa 3000 K wesentlich höher als der Siedepunkt von Silber Hegt.

Eine Schutzauflage aus Zinn auf der Kontaktauflage aus Silber führt nun dazu, daß durch den Kontaktdruck und die durch die betriebsmäßig geführten Ströme hervorgerufene Erwärmung im Normalfall die Schutzaufla- ge aus Zinn gewissermaßen durchgedrückt wird. Betriebsmäßig ist die Kontaktauflage aus Silber mit deren sehr geringen Übergangswiderstand wirksam. Dabei kann das Zinn der Schutzauflage im Kontaktbereich durchaus über den Schmelzpunkt von ca. 500 K hinaus erwärmt werden. Treten aufgrund von mechanischen Verschiebungen der Kontaktstücke gegeneinander oder gar aufgrund eines Abnebens der Koniaktstücke voneinander kleine oder größere Lichtbogen auf, so steigen die Temperaturen in den Bereichen der Lichtbö gen an. Zumindest hier wird das Zinn über den Schmelz punkt hinaus erwärmt und flüssig und ist so in der Lage, sofort in die Kontaktbereiche nachzufließen. Tatsächlich ist also die Oberfläche der Kontaktauflage aus SiI-

ber stets von ggf. flüssigem Zinn abgedeckt Die Kontaktaufiage aus Silber ist also nicht unmittelbar den Abriß-Lichtbögen ausgesetzt und kann insbesondere kaum über den Schmelzpunkt von 1230 K hinaus erwärmt werden. Selbst wenn dies passieren sollte, kann jedenfalls eine Sauerstoffaufnahme des Silbers nicht stattfinden, da die Oberfläche des Silbers noch von der Schutzauflage aus Zinn abgedeckt ist Wegen des äußerst hohen Siedepunktes von Zinn ist dabei auch keineswegs die Gefahr gegeben, daß die Schutzauflage aus Zinn etwa vorzeitig verdampfen könnte.

Der zuvor erläuterte Effekt einer Schutzauflage aus Zinn bei einem Kontaktstück der in Rede stehenden Art ändert jedoch nichts an der Tatsache, daß die Silber-Kontaktauflage des einen Kontaktstückes bei Auftreten hoher Ströme, beispielsweise Kurzschlußströme, leicht mit der Silber-Kontaktauflage des zweiten, gegenüberliegenden Kontaktstückes verschweißt Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe z-grunde, das bekannte Kontaktstück so auszugestalten und weiterzubilden, daß beim öffnen eines mit einem solchen Kontaktstück ausgestatteten Schalters nach oder bei starker Strombelastung ein Abreißen von Teilen der Kontaktauflage bis auf das Basismaterial verhindert wird.

Das erfindungsgemäße Kontaktstück, bei dem die zuvor aufgezeigte Aufgabe gelöst ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß auf der Schutzauflage aus Zinn eine weitere Kontaktauflage aus Silber aufgebracht ist Mit dieser dreifachen Beschichtung des Basismaterials wird erreicht, daß beim öffnen des Schalters nach oder bei starker Strombelastung ein Abreißen von Teilen der Kontaktauflage verhindert wird. Erfindungsgemäß ist erkannt worden, daß eine zwischen zwei Silber-Kontaktauflagen angeordnete Schutzauflage aus Zinn das Abreißen der Silber-Kontaktauflage bis auf das Basismaterial sicher zu verhindern vermag, ohne daß dadurch etwa die Übergangswiderstände merklich erhöht würden. Eine dünne Schutzauflage aus Zinn ist nämlich so porös, daß sich eine Vielzahl von Silberbrücken zwischen der unteren und der oberen Silber-Kontaktauflage ergeben, ist aber gleichzeitig so dicht, daß die obere Silber-Kontaktauflage beim Verschweißen mit der Silber-Kontaktauflage des zweiten Kontaktstückes nicht so fest mit der unteren Silber-Kontaktauflage verbunden ist, daß beim öffnen des Schalters die untere Silber-Kontaktauflage vom Basismaterial abgerissen werden kann.

Auch bei Koniaktbewegungen des Schalters während eines Kurzschlusses tritt bei diesem Kontaktstück nur ein gewisses Aufrauhen der Kontaktoberflächen auf, das jedoch nicht zu Abrissen der Silber-Kontaktauflagen bis auf das Basismaterial führt.

Natürlich spielen für die optimale Funktion des Kontaktstückes einerseits und für die wirtschaftliche Herstellbarkdt dieses Kontaktstückes andererseits die Dikken der verschiedenen Auflagen eine entscheidende Rolle. So empfiehlt es sich, das Kontaktstück so auszubilden, daß die Kontaktauflage aus Silber eine Dicke von 1 μιη bis 30 μιτι, vorzugsweise von 10 μίτι, aufweist. Die Schutzauflage sollte vorzugsweise eine Dicke von 0,5 μιη bis 10 μηη, vorzugsweise von 1 μπι bis 2 μηι, insbesondere von 1,5 μιη aufweisen. Die weitere Kontaktauflage aus Silber sollte vorzugsweise eine Dicke von 1 μιτι bis 30 μιη, insbesondere von 10 μπι aufweisen. Die wesentliche Bedeutung der Verwendung von Zinn als Material der Schutzauflage liegt darin, daß der Schmelzpunkt niedriger als der Schmelzpunkt von Silber, der Siedepunkt jedoch höher als der Siedepunkt von Silber

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung nochmals kurz erläutert; es zeigt

F i g. 1 stark schematisiert, eine Seitenansicht des oberen Teiles eines Scherentrennschalters und

F i g. 2 einen Greiferkontaktstückträger mit einem Kontaktstück für den Scherentrennschalter nach Fig.l.

Der in F i g. 1 dargestellte Scherentrennschalter besteht in seinem grundsätzlichen Aufbau aus einem nur teilweise dargestellten Stützer 1, einem auf dem Stützer 1 angeordneten Antriebsaggregat 2 und zwei an das Antriebsaggregat 2 angelenkten Scheren 3 mit jeweils zwei unteren Scherengliedern 4, zwei oberen Scherengliedern 5 und zwei Greiferkontaktstückträgern 6. Die unteren Scherenglieder 4 jeder Schere 3 sind über zwei Anschlußgelenke 7 am Antriebsaggregat 2 angelenkt. Die unteren Scherenglieder 4 und die oberen Scherenglieder 5 jeder Schere 3 sind über zwei Scherengelenke 8 verbunden, während die oberen Scherenglieder 5 und die Greiferkontaktstückträger 6 jeder Schere 3 über ein Kreuzgelenk 9 miteinander verbunden sind. Die beiden Scheren 3 sind in den Bereichen ihrer Anschlußgelenke 7 über das Antriebsaggregat 2 und in den Bereichen der Scherengelenke 8 und der Kreuzgelenke 9 über jeweils eine Abstandsstütze 10 miteinander verbunden.

Wie F i g. 1 andeutungsweise erkennen läßt, ist jeder der Greiferkontaktstückträger 6 mit einem Kontaktstück 11, hier also einem Greiferkontaktstück, versehen. In F i g. 1 ist strichpunktiert im übrigen noch ein Gegenkontakt 12 eingezeichnet, an dem betriebsmäßig die Kontaktstücke 11 der Greiferkontaktstückträger 6 zur Anlage kommen.

F i g. 2 zeigt in stark vergrößerter Darstellung, zum Teil im Schnitt einen Greiferkontaktstückträger 6 mit einem Kontaktstück 11, also hier einem Greiferkontaktstück. Das Kontaktstück 11 weist zunächst einen Kontaktstückkern 13 aus Kupfer auf. Auf dem Kcntaktstückkern 13 aus Kupfer ist eine Kontaktauflage 14 aus Silber aufgebracht. Auf der Kontaktauflage 14 aus Silber befindet sich eine Schutzauflage 15 aus Zinn. Auf der Schutzauflage 15 aus Zinn befindet sich eine weitere Kontaktauflage 16, wiederum aus Silber.

Die Kontaktauflage 14 aus Silber weist eine Dicke von 10 μπι, die Schutzauflage 15 aus Zinn eine Dicke von 1,5 μιη und die weitere Kontaktauflage 16 aus Silber wiederum eine Dicke von 10 μπι auf.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Kontaktstück, insbesondere Greiferkontaktstück für Trennschalter, z. B. Scherentrennschalter, mit einem Kontaktstückkern aus Kupfer, einer zumindest im Kontaktbereich auf dem Kontaktstückkern aufgebrachten Kontaktauflage aus Silber und einer auf der Kontaktauflage aus Silber aufgebrachten Schutzauflage aus Zinn, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Schutzauflage (15) eine weitere Kontaktauflage (16) aus Silber aufgebracht ist

2. Kontaktstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Kontaktauflage (14) aus Silber eine Dicke von 1 μιη bis 30 μΐη, vorzugsweise von ΙΟμπι, aufweist

3. Kontaktstück nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die Schutzauflage (15) eineDikke von 0,5 μπι bis 10 μιη, vorzugsweise von 1 μιη bis 2 μην insbesondere von 14 μιη, aufweist

4. Kontaktstück nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß die weitere Kontaktauflage (16) aus Silber eine Dicke von 1 μιη bis 30 μπι, vorzugsweise von 10 μητ, aufweist