DE3334492A1

DE3334492A1 - Contact arrangement for vacuum switches

Info

Publication number: DE3334492A1
Application number: DE19833334492
Authority: DE
Inventors: Dieter Falkenberg; Rudolf Dipl.-Ing. 8520 Erlangen Gebel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1983-09-23
Filing date: 1983-09-23
Publication date: 1985-04-04
Also published as: JPS60121636A

Abstract

A contact arrangement for vacuum switches having contacts (2) which are arranged coaxially with respect to one another, are in each case connected to a power supply lead (6) and are provided with a contact disc (4) which is provided with radial slots. According to the invention, the power supply lead (6) contains segments (12) which are arranged parallel to one another in the longitudinal direction of said power supply lead. In this embodiment of the axial field contacts, no interfering eddy currents can form even in the power supply lead. <IMAGE>

Description

Kontaktanordnunq für VakuumschalterContact arrangement for vacuum switch

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kontaktanordnung für Vakuumschalter mit koaxial einander gegenüber angeordneten Kontakten, die jeweils mit einer Stromzuführung verbunden sind. Die Kontakte sind jeweils mit einer Kontaktscheibe versehen, die radiale Schlitze enthält. Wenigstens einem der Kontakte ist eine Spule zugeordnet, die ein axiales Magnetfeld erzeugt. Solche Kontaktanordnungen sind deshalb bekannt als sogenannte Axialfeldkontakte.The invention relates to a contact arrangement for vacuum switches with contacts arranged coaxially opposite one another, each with a power supply are connected. The contacts are each provided with a contact disc that contains radial slots. At least one of the contacts is assigned a coil, which creates an axial magnetic field. Such contact arrangements are therefore known as so-called axial field contacts.

Ein Ansteigen der Lichtbogenspannung durch Kontraktion des Lichtbogens und der damit verbundene höhere Leistungsumsatz in Vakuumschaltern kann bekanntlich durch ein axiales Magnetfeld zwischen den geöffneten Kontakten verhindert werden. Zu diesem Zweck kann bei diesen Axialfeldkontakten eine Spule vorgesehen sein, die mit den Schaltkontakten elektrisch in Reihe liegt und ein vom Strom abhängiges axiales Magnetfeld aufbaut, das den Spalt zwischen den koaxialen Kontakten in Achsrichtung durchsetzt. Diese Spule kann sowohl außerhalb der Schaltkammer als auch innerhalb der Schaltkammer angeordnet sein. Unter Umständen kann auch wenigstens eine der Stromzuführungen als Spule mit mehreren Windungen ausgeführt sein.An increase in the arc voltage due to the contraction of the arc and the associated higher power consumption in vacuum switches can, as is well known prevented by an axial magnetic field between the open contacts. For this purpose, a coil can be provided in these axial field contacts, which is electrically in series with the switching contacts and an axial one that is dependent on the current Magnetic field creates the gap between the coaxial contacts in the axial direction interspersed. This coil can be outside the switching chamber as well as inside be arranged in the switching chamber. Under certain circumstances, at least one of the Power supply lines can be designed as a coil with several turns.

Dieses axiale Magnetfeld durchsetzt den Spalt zwischen den sich öffnenden Kontakten und verhindert die Diffusion von Ladungsträgern aus dem Entladungsbereich nach außen. Es bewirkt dadurch eine diffuse Entladung mit einer verhältnismäßig kleinen Brenhspannung, so daß eine entsprechend geringe Energie im Lichtbogen umgesetzt wird.This axial magnetic field penetrates the gap between the opening ones Contacts and prevents the diffusion of charge carriers from the discharge area outward. It also causes a diffuse discharge one relatively small voltage, so that a correspondingly low energy is implemented in the arc.

Durch Wirbelströme in den Metallteilen der Kontakte kann nun eine Phasenverschiebung des axialen Magnetfeldes gegenüber dem Lichtbogenstrom hervorgerufen werden. Durch das damit nach dem Stromnulldurchgang verbleibende Restmagnetfeld kann dann eine Penningentladung auftreten, die zu einer iederzündung des Lichtbogens führen kann.Eddy currents in the metal parts of the contacts can cause a Caused phase shift of the axial magnetic field with respect to the arc current will. Due to the residual magnetic field that remains after the current has passed through zero A Penning discharge can then occur, which leads to a reignition of the arc can lead.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die genannten Axialfeldkontakte so zu gestalten, daß Wirbelströme vermieden werden.The invention is now based on the object of the aforementioned axial field contacts to be designed so that eddy currents are avoided.

Eine bekannte Ausführungsform einer Kontaktanordnung für Vakuumschalter besteht aus Hohlkontakten, die mit einem hohlzylindrischen Kontaktträger verbunden sind und durch eine Kontaktscheibe abgedeckt sind. Die Kontaktträger der beiden Hohlkontakte sind mit gleichsinnig verlaufenden Schlitzen versehen, deren Segmente als Spule wirken, die das Axialfeld erzeugen. Der Kontaktboden des Hohl kontakts ist an der Stromzuführung befestigt. Zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit kann der Hohlkontakt noch einen Stützkörper enthalten. Um Wirbelströme zu vermeiden, sind die Kontaktscheiben mit radialen Schlitzen versehen (DE-OS 32 27 482) Es ist ferner eine Kontaktanordnung mit Flachkontakten in Scheiben- oder Plattenform bekannt, bei denen die Stromzuführungen einen Einsatz aus einem Material mit geringer elektrischer Leitfähigkeit enthalten. Dieser Einsatz kann als zylindrischer Kern der Stromzuführung ausgebildet und mit radial verlaufenden Stegen versehen sein, so daß der zur Stromzuführung dienende Teil aus mehreren Zylindersegmenten besteht. Dieser Einsatz besteht aus ferromagnetischem Material und soll als Pol schuh für das Magnetfeld wirken und dieses Feld in Richtung auf das bewegliche Schaltstück erstrecken (DE-OS 30 33 632).A known embodiment of a contact arrangement for vacuum switches consists of hollow contacts that are connected to a hollow cylindrical contact carrier and are covered by a contact disc. The contact carriers of the two Hollow contacts are provided with slots running in the same direction, their segments act as a coil that generate the axial field. The contact bottom of the hollow contact is attached to the power supply. To increase the mechanical strength can the hollow contact still contain a support body. To avoid eddy currents, the contact discs are provided with radial slots (DE-OS 32 27 482) It is also known a contact arrangement with flat contacts in disk or plate form, in which the power leads have an insert made of a material with low electrical power Conductivity included. This insert can be used as a cylindrical core of the power supply educated and be provided with radially extending webs so that the power supply serving part consists of several cylinder segments. This mission consists of ferromagnetic material and should act as a pole shoe for the magnetic field and this field extend in the direction of the movable contact piece (DE-OS 30 33 632).

Bei einer Kontaktanordnung der eingangs genannten Art wird die erwähnte Aufgabe nun erfindungsgemäß dadurch gelöst daß die Stromzuführung aus in ihrer Längsrichtung parallel zueinander angeordneten Segmenten besteht. Dadurch können sich auch innerhalb der Stromzuführung keine Wirbelströme ausbilden. Diese Ausführungsform kann in einfacher Weise dadurch hergestellt werden, daß sowohl die Kontaktscheibe als auch die Stromzuführung in einem gemeinsamen Arbeitsgang mit den radialen Schlitzen versehen wird.In the case of a contact arrangement of the type mentioned at the outset, that is mentioned The object has now been achieved according to the invention in that the power supply extends in its longitudinal direction there are segments arranged parallel to one another. This also allows within no eddy currents develop in the power supply. This embodiment can be in simpler Way can be produced in that both the contact disc and the power supply is provided with the radial slots in a common operation.

In einer besonderen Ausführungsform kann die Stromzuführung noch mit einem Einsatz aus elektrisch schlecht leitendem Material versehen sein, der in einer besonders einfachen Ausführungsform der Kontaktanordnung lediglich einen Füllstoff für die Schlitze in der Stromzuführung bilden kann. Es kann jedoch ein von den Schlitzen getrennter Einsatz in der Stromzuführung vorgesehen sein. In der Ausführungsform der Kontaktanordnung mit Flachkontakten kann sich dieser Einsatz noch in einen Teil der Kontaktscheibe erstrecken. In der Ausführungsform als Hohlkontakt kann dieser Einsatz sich noch in den hohlen Teil des Kontakts erstrecken und dort als Stützkörper dienen. In dieser Ausführungsform der Stromzuführung werden Wirbelströme so weit herabgesetzt, daß sie keine wesentliche Phasenverschiebung mehr verursachen können.In a special embodiment, the power supply can also be an insert made of electrically poorly conductive material be provided in a particularly simple embodiment of the contact arrangement only a filler can form for the slots in the power supply. However, it can be one of the slots be provided separately in the power supply. In the embodiment the contact arrangement with flat contacts, this insert can still be in one part the contact disc extend. In the embodiment as a hollow contact, this can Insert still extend into the hollow part of the contact and there as a support body to serve. In this embodiment of the power supply, eddy currents are so far reduced so that they can no longer cause a significant phase shift.

Der Einsatz besteht aus einem Material mit guter mechanischer Festigkeit und im Vergleich zum Kupfer der Stromzuführung geringer elektrischer Leitfähigkeit. Er kann vorzugsweise aus nichtmagnetischem Material, insbesondere aus nichtmagnetischem Stahl, bestehen.The insert consists of a material with good mechanical strength and lower electrical conductivity compared to the copper of the power supply. It can preferably be made of non-magnetic material, in particular non-magnetic Steel.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in deren Fig. 1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform eines Flachkontakts dargestellt ist.To further explain the invention, reference is made to the drawing taken, in which Fig. 1 is a side view of an embodiment of a flat contact is shown.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht der Anordnung nach Fig. 1.FIG. 2 shows a plan view of the arrangement according to FIG. 1.

In Fig. 3 ist eine Ausführungsform der Stromzuführung als Querschnitt dargestellt.In Fig. 3 is an embodiment of the power supply as a cross section shown.

In Fig. 4 ist eine Ausführungsform des Kontakts als Hohlkontakt veranschaulicht und in Fig. 5 ist ein Schnitt der Stromzuführung nach Fig. 4 schematisch dargestellt.In Fig. 4, an embodiment of the contact is illustrated as a hollow contact and in FIG. 5 a section of the power supply line according to FIG. 4 is shown schematically.

Nach Fig. 1 ist ein als Flachkontakt gestalteter Kontakt 2 mit einer Kontaktscheibe 4 versehen, die mit einer im wesentlichen zylindrischen Stromzuführung 6 unlösbar verbunden ist. Die einem in der Figur nicht dargestellten weiteren Kontakt der Kontaktanordnung zugewandte freie Stirnfläche des Kontakts 2 ist an ihrem äußeren Rand mit einer Abschrägung versehen, so daß ein Lichtbogen beim Öffnen der Kontakte 2 nur im zentralen Bereich der Kontaktauflagefläche entstehen kann. Die Kontaktscheibe 4 besteht im allgemeinen wenigstens zum Teil aus einem Material mit erhöhter mechanischer Festigkeit und hoher Abbrandfestigkeit, sogenanntem Kontaktmaterial, während die Stromzuführung 6 im allgemeinen aus Kupfer besteht, das unter Umständen noch weitere Materialzusätze enthalten kann.According to Fig. 1 is a designed as a flat contact contact 2 with a Contact disk 4 provided with a substantially cylindrical power supply 6 is inextricably linked. The one further contact not shown in the figure the free end face of the contact 2 facing the contact arrangement is on its outer surface Edge provided with a bevel, so that an arc when the contacts open 2 can only arise in the central area of the contact surface. The contact disc 4 generally consists at least in part of a material with increased mechanical Strength and high erosion resistance, so-called contact material, while the Power supply 6 generally consists of copper, which may also be more May contain material additives.

Die Kontaktscheibe 4 ist mit radialen Schlitzen 8 und die Stromzuführung 6 mit Schlitzen 10 versehen.The contact disk 4 has radial slots 8 and the power supply 6 provided with slots 10.

In einer Ausführungsform des Kontakts 2 als Flachkontakt nach Fig. 1 für eine Nennspannung von beispielsweise 15 kV und einen Mennkurzschlußausschaltstrom von beispielsweise 50 kA kann eine Kontaktscheibe 4 mit einem Durchmesser D - 80 mm und einer Höhe H von 10 mm vorgesehen sein, die an einer Stromzuführung 6 mit einem Durchmesser d - 40 mm befestigt ist. Die Tiefe T der Schlitze 10 in der Stromzuführung 6 kann vorzugsweise wenigstens so groß wie der Durchmesser d der Stromzuführung 6, insbesondere mindestens gleich dem doppelten Betrag des Durchmessers d der Stromzuführung 6, betragen.In one embodiment of the contact 2 as a flat contact according to FIG. 1 for a nominal voltage of, for example, 15 kV and a short-circuit breaking current of 50 kA, for example, a contact disk 4 with a diameter D-80 mm and a height H of 10 mm can be provided, which is connected to a power supply 6 with a diameter d - 40 mm is attached. The depth T of the slots 10 in the power supply 6 can preferably be at least as large as the diameter d of the power supply 6, in particular at least twice the amount of the diameter d of the power supply 6.

Nach Fig. 2 ist die Kontaktscheibe 4 mit acht radialen Schlitzen versehen, die in der Figur mit 8 verzeichnet sind. Diese Schlitze 8 teilen das Volumen der Kontaktscheibe 4 praktisch in einzelne Segmente auf, deren Volumen entsprechend geringer ist als das gesamte Volumen der Kontaktscheibe 4. Dementsprechend werden auch die Wirbel ströme innerhalb der Kontaktscheibe 4 begrenzt.According to Fig. 2, the contact disk 4 is provided with eight radial slots, which are shown in the figure with 8. These slots 8 divide the volume of the Contact disk 4 practically in individual segments, their volume accordingly is less than the total volume of the contact disk 4. Be accordingly the eddy currents within the contact disk 4 are also limited.

In der Stromzuführung 6 nach Fig. 3 sind die radialen Schlitze 8 jeweils über den gesamten Durchmesser der Stromzuführung 6 geführt, so daß die zylindrische Stromzuführung 6 in einzelne Segmente 2 aufgeteilt wird. Diese Segmente können in einer besonders einfachen Ausführungsform der Kontaktanordnung durch die Schlitze 8 getrennt sein. In dieser Ausführungsform werden somit auch die Wirbelströme in dem an die Kontaktscheibe 4 angrenzenden Teil der Stromzuführung 6 entsprechend begrenzt.In the power supply 6 according to FIG. 3, the radial slots 8 are each Out over the entire diameter of the power supply 6, so that the cylindrical Power supply 6 is divided into individual segments 2. These segments can be in a particularly simple embodiment of the contact arrangement through the slots 8 be separated. In this embodiment, the eddy currents in corresponding to the part of the power supply 6 adjoining the contact disk 4 limited.

In der Ausführungsform des Kontakts 2 als Hohlkontakt nach Fig. 4 deckt die Kontaktscheibe 4 einen Hohlraum ab, der von einem hohlzylindrischen Kontaktträger 14 umgeben ist, der mit geneigten Schlitzen 16 versehen und an einem Kontaktboden 18 befestigt ist, der noch wenigstens zum Teil von den Schlitzen 16 durchsetzt sein kann. Die Schlitze 16 sind in einem in der Figur nicht dargestellten Hohlkontakt der Kontaktanordnung gleichsinnig geneigt und bilden Windungen einer Spule, die vom Strom durchflossen wird und zwischen den geöffneten Kontakten das axiale Magnetfeld herstellt.In the embodiment of the contact 2 as a hollow contact according to FIG. 4 the contact disk 4 covers a cavity from a hollow cylindrical contact carrier 14 is surrounded, which is provided with inclined slots 16 and on a contact base 18 is attached, which is still at least partially penetrated by the slots 16 can. The slots 16 are in a hollow contact not shown in the figure the contact arrangement inclined in the same direction and form turns of a coil that is traversed by the current and the axial magnetic field between the opened contacts manufactures.

In einer besonderen Ausführungsform kann der Kontakt 2 nach Fig. 4 noch mit einem Einsatz 20 aus einem Diaterial mit gegenüber dem Material der Stromzuführung 6 geringer elektrischer Leitfähigkeit und erhöhter mechanischer Festigkeit versehen sein. Er kann vorzugsweise Chrom oder Nickel sowie auch Chrom und Nickel enthalten. Dieser Einsatz 20 kann in einer besonderen Ausführungsform des Kontakts 2 sich auch noch durch den Boden 18 und den nicht näher bezeichneten Hohlraum bis zur Kontaktscheibe 4 erstrecken und dadurch innerhalb des Hohlraumes als Stützkörper dienen, wie es in der Figur gestrichelt angedeutet ist.In a particular embodiment, the contact 2 according to FIG. 4 still with an insert 20 made of a slide material with opposite the material of the power supply 6 low electrical conductivity and increased mechanical strength be. It can preferably contain chromium or nickel as well as chromium and nickel. In a particular embodiment of the contact 2, this insert 20 can also be nor through the bottom 18 and the unspecified cavity up to the contact disk 4 extend and thereby serve as a support body within the cavity, as is is indicated by dashed lines in the figure.

Dieser Einsatz 20 hat nach Fig. 5 die Form eines Zylinders, der die Stromzuführung 6 entsprechend mechanisch verstärkt. Durch die radialen Schlitze 8 wird der stromführende Teil der Stromzuführung 6 in Segmente 12 aufgeteilt, die den Einsatz 20 konzentrisch ungeben.This insert 20 has the shape of a cylinder according to FIG. 5, which the Power supply 6 mechanically reinforced accordingly. Through the radial slots 8, the current-carrying part of the power supply 6 is divided into segments 12, which the insert 20 concentrically uneven.

Unter Umständen kann es zweckmäßig sein e auch noch die Schlitze 8 mit dem Material des Einsatzes 20 auszufüllen. Damit erhält man eine Stromzuführung mit entsprechend erhöhter Festigkeit. Besteht der Einsatz 20 aus ferromagnetischem Material, beispielsweise aus Weicheisen, so wird auch das axiale Magnetfeld zwischen den geöffneten Kontakten 2 entsprechend konzentriert.Under certain circumstances, it can also be useful to use the slots 8 to be filled with the material of the insert 20. This gives you a power supply with correspondingly increased strength. The insert 20 consists of ferromagnetic Material, for example from Soft iron, so is the axial Magnetic field between the open contacts 2 concentrated accordingly.

Abweichend von den Ausführungsformen der Stromzuführung 6 nach den Figuren 3 und 5 können die stromführenden Segmente 12 der Stromzuführung 6 beispielsweise auch jeweils aus zylindrischen Segmenten bestehen, die konzentrisch zur Achse des Kontakts 2 angeordnet sein können. Außerdem können diese zylindrischen Segmente jeweils abwechselnd aus Kupfer und aus einem Material mit erhöhter mechanischer Festigkeit bestehen.Notwithstanding the embodiments of the power supply 6 according to the Figures 3 and 5, the current-carrying segments 12 of the power supply 6, for example also each consist of cylindrical segments that are concentric to the axis of the Contact 2 can be arranged. In addition, these cylindrical segments each alternating from copper and from a material with increased mechanical Strength exist.

7 Patentansprüche 5 Figuren - Leerseite -7 claims 5 figures - blank page -

Claims

Claims Montaktanokdnung for vacuum switch with coaxially each other contacts (2) arranged opposite, each connected to a power supply (6) and are provided with a contact washer (4) which contains radial slots (8) and in which at least one of the contacts g2) is assigned a coil which is a axial magnetic field is generated, which means that the power supply (6) contains segments (12) arranged parallel to one another in their longitudinal direction (Figures 1 and 2).

2. Contact arrangement according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the segments (12) are made of a material with increased electrical Resistance are interconnected.

3. Contact arrangement according to claim 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h e t that non-magnetic material is provided.

4. Contact arrangement according to claim 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h e t that the material contains chromium and / or nickel.

5. Contact arrangement according to one of claims 1 to 4, d a d u r c it is noted that the power supply (6) has an insert (20) a material with higher and lower mechanical strength than copper contains electrical conductivity.

6. Contact arrangement according to claim 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the insert (20) consists of ferromagnetic material.

7. Contact arrangement according to one of claims 1 to 6, d a d u r c it is noted that some of the segments (12) are made of one material with increased electrical resistance compared to copper with increased mechanical Strength exists.