DE3346778A1

DE3346778A1 - Kontaktanordnung fuer vakuumschalter

Info

Publication number: DE3346778A1
Application number: DE19833346778
Authority: DE
Inventors: Irmo Dipl.-Phys. Dr. 8521 Möhrendorf Paulus; Felix Pohl; Klaus-Dieter 8520 Erlangen Rohde
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1983-12-23
Filing date: 1983-12-23
Publication date: 1985-07-04
Also published as: JPS60157122A

Description

Kont.aktanordnunq für Vakuumschalter
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kontaktanordnung für Vakuumschalter mit koaxialen und in ihrer Achsrichtung relativ zueinander beweglichen Kontakten, von denen einer mit einer konkaven und der andere mit einer konvexen Stirnfläche versehen ist und deren Stirnflächen jeweils einen Rotationskörper bilden.
Beim Offenen der Kontakte unter Strombelastung wird nach der galvanischen Trennung der Kontakte ein Lichtbogen gezündet, der zunächst an der letzten metallischen Berührungsstelle entsteht und sich dann im Kontaktspalt ausbreitet. Der zum Stromtransport notwendige Metalldampf wird in einer Vielzahl von Kathodenflächen erzeugt, die auf der negativen Elektrode entstehen. Um einen Niederschlag der Erosionsprodukte, nämlich Metalldampf und Metallpartikel, am Isolationskörper zu verhindern, ist die Löschkammer von größeren Vakuumschaltern im allgemeinen mit einem sogenannten Dampfschirm versehen, der jedoch den Schalter verteuert und die Löschkammer entsprechend vergrößert.
Bis zu Strömen von etwa 10 kA erhält man einen diffusen Metalldampfbogen, dessen Brennspannung wegen der niedrigen Feldstärke im Plasma nur etwa 20 bis 50 V beträgt. Die Belastung derartiger Kontakte ist verhältnismäßig gering. Die Schaltaufgaben der Schaltröhren für geringe Schaltleistung lassen sich deshalb durch Scheibenkontakte mit flacher oder geringfügig gewölbter Kontaktauflagefläche erfüllen. Da Metallpartikel und bei engem Kontaktspalt auch der Metalldampf vorwiegend tangential zur Kontaktauflagefläche emittiert werden, erreichen die Erosionsprodukte auf dem kürzesten Wege das Gehäuse der Löschkammer. Die Erosionsprodukte lagern sich in einer verhältnismäßig schmalen, ringförmigen Wandzone ab, die den Kontaktspalt konzentrisch umgibt. Die thermische Belastung dieser Zone ist somit entsprechend hoch. Bei. steigender Dicke der Ablagerungsschicht besteht die Gefahr, daß sich Teile der Schicht infolge thermischer Spannungen ablösen und der Schalter unbrauchbar wird.
Um bei einem Vakuumschalter für hohe Schaltzahlen und Schaltleistung eine ungünstige Wirkung der Erosionsprodukte auf die Schaltereigenschaften zu verhindern und zugleich das Abbrand- und Choppingverhalten zu verbessern, hat man die einander zugewandten Stirnflächen der Kontakte derart ausgebildet, daß eine Abstrahlung der Erosionsprodukte zum Gehäuse in der Ebene des Kontaktspalts verhindert wird. In einer Ausführungsform der Kontaktanordnung, bei dem die Stirnfläche des konkaven Kontakts einen Hohlkegelstumpf und die Stirnfläche des konvexen Kontakts einen Kegelstumpf bilden, wurde der Öffnungswinkel des Kegels beim konvexen Kontakt. etwas geringer gewählt. In einer Ausführungsform der Kontakte, deren Stirnflächen jeweils eine Kugelkalotte bilden, ist der Radius des konkaven Kontakts größer gewählt als der Radius des konvexen Kontakts. Bei dieser Ausführungsform der Kontakte greift somit jeweils der konkave Kontakt über den konvexen Kontakt (DE-OS 31 47 946).
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, diesen bekannten Schaltkontakt für Vakuumschalter, vorzugsweise für Vakuumschütze, zu verbessern, insbesondere soll verhindert werden, daß beim Ausschaltvorgang der Lichtbogen am Außenrand der Kontaktauflagefläche ansetzen kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit dem kennzeichnenden Merkmal des Anspruchs 1. Mit dieser Gestaltung des konvexen Schaltkontakts wird eine Bogenzündung am Außenrand vermieden, die zu unkontrolliertem Laufen der Bogenfußpunkte führen kann.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in deren Figur 1 eine Ausführungsform der Kontaktanordnung mit Schaltkontakten nach der Erfindung schematisch veranschaulicht ist, deren Kontaktauflageflächen jeweils den Mantel eines Kegelstumpfs bilden. In Figur 2 sind Schaltkontakte dargestellt, deren Kontaktauflageflächen einen Teil einer Kugelkalotte bilden.
In der Ausführungsform nach Figur 1 sind zwei koaxial zueinander angeordnete Schaltkontakte mit 2 und 4 und deren Stromzuführungen mit 6 bzw. 8 bezeichnet. Der Schaltkontakt 4 ist mit einer derartigen Ausnehmung versehen, daß seine dem Schaltkontakt 2 zugewandte Stirnfläche die Form eines Kegelstumpfs bildet, von dessen Kegelmantel ein Teil als Kontaktauflagefläche 10 dient. Dementsprechend ist der konvexe Schaltkqntakt 2 derart gestaltet, daß seine dem konkaven Kontakt 4 zugewandte Stirnfläche ebenfalls einen Kegelstumpf bildet, dessen Mantellinie den gleichen Neigungswinkel wie der Kegelstumpf des konkaven Kontakts 4 hat und dessen Mantel somit ebenfalls die Kontaktauflagefläche 10 bildet. Der konvexe Schaltkontakt 2 ist nun am Außenrand seiner Kontaktauflagefläche 10 mit einer Ausnehmung 12 versehen, über die der Rand des konkaven Schaltkontakts 4 übergreift. Beim Ausschaltvorgang kann somit ein Lichtbogen nicht am Außenrand der Stirnflächen der beiden Kontakte 2 und 4 gezogen werden.
In der Ausführungsform einer Kontaktanordnung nach Figur 2 sind die beiden Schaltkontakte 2 und 4 derart gestaltet, daß die Kontaktauflagefläche 10 einen Teil einer Kugelkalotte bildet. In dieser Ausführungsform ist der konvexe Schaltkontakt 2 am Außenrand der Kontaktauflagefläche durch einen verminderten Außendurchmesser mit einer stufenförmigen Ausnehmung 12 versehen, über di der äußere Rand des konkaven Schaltkontakts 4 übergreift. Beim Ausschaltvorgang kann somit auch in dieser Ausführungsform ein Lichtbogen nicht am Außenrand des konkaven Schaltkontakts 4 gezogen werden.
1 Patentanspruch 2 Figuren - Leerseite -

Claims

Patentanspruch Kontaktanordnung für Vakuumschalter mit koaxialen und in ihrer Achsrichtung relativ zueinander beweglichen Schaltkontakten (2, 4), von denen einer mit einer konkaven und der andere mit einer konvexen Stirnfläche versehen ist und deren Stirnflächen jeweils einen Rotationskörper bilden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der konvexe Schaltkontakt (2) am Rand der Kontaktauflagefläche (10) mit einer Ausnehmung (12) versehen ist, über die der Rand des konkaven Schaltkontakts (4) übergreift.