DE3426323A1

DE3426323A1 - Contact arrangement for vacuum switches

Info

Publication number: DE3426323A1
Application number: DE19843426323
Authority: DE
Inventors: Dieter Falkenberg; Rudolf Dipl.-Ing. 8520 Erlangen Gebel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1984-07-17
Filing date: 1984-07-17
Publication date: 1986-01-30

Abstract

The contacts contain an essentially annular contact support (6, 8) which is connected to a contact bolt (12 or 14 respectively) via coil elements (16, 17 or 22 to 25 respectively). According to the invention, the contact supports (6, 8) are each connected to a contact bolt (12, 14) via a plurality of azimuthal coil elements (16, 17 or 22 to 25 respectively) to which in each case one radial power supply lead (18, 19 or 32 to 35 respectively) is allocated. As a result of the opposing azimuthal coil elements, radial field contacts (2, 4) are obtained having large magnetic forces for rotation of the arc, and a correspondingly increased switching-off power as well as low contact erosion. <IMAGE>

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen Berlin und München VPA JftP 3 2 5 9 DE SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Our mark Berlin and Munich VPA JftP 3 2 5 9 DE

Kontaktanordnung für VakuumschalterContact arrangement for vacuum switch

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kontaktanordnung für Vakuumschalter mit koaxial einander gegenüber angeordneten und in ihrer Achsrichtung relativ zueinander beweglichen Kontakten, die jeweils mit einer im wesentlichen ringförmigen Kontaktauflage versehen sind, die über Spulenelemente mit einem Kontaktbolzen verbunden ist.The invention relates to a contact arrangement for vacuum switches with coaxially arranged opposite one another and in their axial direction relatively movable contacts, each with a substantially annular contact pads are provided, which are connected to a contact bolt via coil elements is.

Die maximale Abschaltleistung von Vakuumschaltern ist bekanntlich gegeben durch die maximalen Werte des Stromes während der Lichtbogenphase und der wiederkehrenden Spannung nach dem Abreißen des Lichtbogens. In einer bekannten Kontaktanordnung für Vakuumschalter mit koaxial einander gegenüber angeordneten und in ihrer Achsrichtung relativ zueinander beweglichen Topfkontakten wird zwischen ringförmigen Kontaktauflagen ein Lichtbogen gezogen, den man durch azimutale magnetische Kräfte zwischen den Kontakten rotieren läßt. Zu diesem Zweck sind die Kontaktträger der Topfkontakte mit Spulenelementen versehen, die in den beiden Kontakten gegensinnig verlaufen. Zwischen benachbarten Schlitzen entsteht jeweils ein Spulenelement, das mit einem entsprechenden Spulenelement in dem anderen Kontakt und dem Lichtbogen eine Stromschleife bildet. Mit diesen sogenannten Radialfeldkontakten erhält man zwischen den geöffneten Kontakten ein Magnetfeld, das im wesentlichen senkrecht zur Achse der Kontakte und somit senkrecht zum Lichtbogen gerichtet ist und dessen azimutale magnetische Kraftkomponente den kontrahierten Lichtbogen zwischen den Kontakten rotieren läßt (DE-OS 29 12 823).As is well known, the maximum breaking capacity of vacuum switches is given by the maximum values of the current during the arc phase and voltage recovery after the arc has broken off. In a known contact arrangement for vacuum switches with coaxially arranged opposite one another and in their axial direction Cup contacts that are movable relative to one another create an arc between ring-shaped contact pads drawn, which can be rotated between the contacts by azimuthal magnetic forces. To this end the contact carriers of the pot contacts are provided with coil elements that are in opposite directions in the two contacts get lost. A coil element is created between adjacent slots, which is connected to a corresponding Coil element in the other contact and the arc forms a current loop. With these so-called Radial field contacts, a magnetic field is obtained between the opened contacts that is essentially perpendicular is directed to the axis of the contacts and thus perpendicular to the arc and its azimuthal magnetic Force component makes the contracted arc rotate between the contacts (DE-OS 29 12 823).

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In einer besonderen Ausführungsform eines Vakuumschalters mit derartigen Topfkontakten, bei denen die Spulenelemente durch schräge Schlitze des Kontaktträgers gebildet werden, kann die Kontaktauflage auch als ringförmige Haube gestaltet sein. Zu diesem Zweck ist die innere und äußere Kante der Kontaktauflage jeweils mit einem hohlzylindrischen Fortsatz versehen. Diese Fortsätze decken sowohl die innere Mantelfläche als auch die äußere Mantelfläche des Kontaktträgers, der im allgemeinen aus reinem Kupfer besteht, wenigstens zum Teil ab (DE-PS 17 65 263).In a special embodiment of a vacuum switch with such cup contacts in which the coil elements are formed by inclined slots in the contact carrier, the contact pad can also be ring-shaped Be designed hood. For this purpose, the inner and outer edges of the contact pad are each with provided a hollow cylindrical extension. These extensions cover both the inner surface area and the outer circumferential surface of the contact carrier, which is generally consists of pure copper, at least partially from (DE-PS 17 65 263).

Es sind ferner Kontaktanordnungen für Vakuumschalter mit sogenannten Axialfeldkontakten bekannt, die jeweils mit einer im wesentlichen scheibenförmigen, in der Form eines Deckels gestalteten Kontaktauflage und mehreren azimutalen Spulenelementen versehen sind, die über jeweils eine speichenförmige, radiale Stromzuführung mit einem Kontaktbolzen verbunden sind. In diesen sogenannten Speichenkontakten haben die Spulenelemente in den beiden Kontakten den gleichen Drehsinn, so daß zwischen den sich öffnenden Kontakten der Lichtbogen von einem axialen Magnetfeld durchsetzt wird, das einen diffusen Lichtbogen bildet (DE-OS 24 43 141).There are also contact arrangements for vacuum switches with so-called axial field contacts known, each with a substantially disk-shaped contact pad designed in the form of a cover and several azimuthal coil elements are provided, each via a spoke-shaped, radial power supply are connected to a contact bolt. In these so-called spoke contacts, the coil elements have in the two contacts the same direction of rotation, so that the arc between the opening contacts is penetrated by an axial magnetic field that forms a diffuse arc (DE-OS 24 43 141).

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Kontaktanordnung der eingangs genannten Art zu verbessern, insbesondere soll durch Verstärkung des Magnetfeldes die Antriebskraft auf den Lichtbogen erhöht und die Ausschaltleistung entsprechend vergrößert werden.The invention is now based on the object of a contact arrangement to improve the type mentioned, in particular by strengthening the magnetic field the driving force on the arc can be increased and the breaking capacity increased accordingly.

Die Erfindung macht Gebrauch sowohl von den Gestaltungsmerkmalen des sogenannten Topfkontakts als auch des Speichenkontakts und sie besteht in den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1. Durch die azimutalenThe invention makes use of the design features of the so-called pot contact as well of the spoke contact and it consists of the characterizing features of claim 1. By the azimuthal

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Spulenelemente, die sich über einen wesentlichen Teil, beispielsweise jeweils etwa 1/4, des Umfangs erstrecken, erhält man eine wesentliche Erhöhung der azimutalen Kraftkomponente des Radialfeldes auf den Lichtbogen. Auf besonders vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Kontaktanordnung sind die Unteransprüche gerichtet.Coil elements which extend over a substantial part, for example approximately 1/4 each, of the circumference, one obtains a substantial increase in the azimuthal force component of the radial field on the arc. The subclaims are directed to particularly advantageous further refinements of the contact arrangement.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in deren Figuren 1 und 2 Ausführungsbeispiele einer Kontaktanordnung mit koaxial einander gegenüber angeordneten Kontakten nach der Erfindung teilweise als Schnitt schematisch veranschaulicht sind. Figur 3 zeigt eine Draufsicht auf die Ausführungsform nach Figur 2. In Figur 4 ist eine besonders vorteilhafte Gestaltungsform eines Kontakts als "■ Schnitt dargestellt. In Figur 5 ist eine Draufsicht auf die Ausführungsform nach Figur 4 veranschaulicht.To further explain the invention, reference is made to the drawing, in whose Figures 1 and 2 exemplary embodiments of a contact arrangement with contacts according to the invention arranged coaxially opposite one another are illustrated partially as a section. Figure 3 shows a plan view of the embodiment of Figure 2. In Figure 4, a particularly advantageous design which is shown as a contact "■-section. In Figure 5 is a plan view illustrating the embodiment of Figure 4.

In der Ausführungsform einer Kontaktanordnung nach den Figuren 1 und 2 sind zwei Kontakte 2 und 4 mit im wesentlichen ringscheibenförmigen Kontaktauflagen 6 und 8 koaxial einander gegenüber angeordnet. Die Kontaktauflagen 6 und 8 sind jeweils über azimutale Spulenelemente und radiale Stromzuführungen mit einem Kontaktbolzen 12 bzw. 14 verbunden. Die Kontaktauflagen 6 und 8 bestehen im allgemeinen aus sogenanntem Kontaktmaterial, insbesondere Chrom/Kupfer gegebenenfalls mit besonderen Zusätzen, und sind in den Figuren jeweils als Schnitt dargestellt. Von den Spulenelementen sind in den Figuren nur jeweils zwei sichtbar und mit 16 und bzw. 22 und 23 bezeichnet. Den Spulenelementen ist jeweils eine radial verlaufende speichenförmige Stromzuführung zugeordnet, die in der Figur mit 18 und 19 bzw. 32 und 33 bezeichnet sind. Für die Kraftübertragung von den Kontaktauflagen 6 und 8 zu den Kontaktbolzen 12In the embodiment of a contact arrangement according to Figures 1 and 2 are two contacts 2 and 4 with substantially annular disk-shaped contact pads 6 and 8 arranged coaxially opposite one another. The contact pads 6 and 8 are each via azimuthal coil elements and radial power supply lines are connected to a contact bolt 12 and 14, respectively. The contact pads 6 and 8 generally consist of so-called contact material, in particular chromium / copper, possibly with special ones Additions, and are each shown in the figures as a section. Of the coil elements are in only two are visible in each of the figures and denoted by 16 and or 22 and 23, respectively. The coil elements are each associated with a radially extending spoke-shaped power supply, which is shown in the figure with 18 and 19 or 32 and 33 are designated. For the power transmission from the contact pads 6 and 8 to the contact pins 12

-Jx- VPA 84 P 3 2 5 9 DE -Jx- VPA 84 P 3 2 5 9 DE

bzw. 14 sind Stützelemente 39 bis 41 bzw. 42 bis 44 aus einem mechanisch festen und elektrisch schlecht leitendem Material, vorzugsweise Edelstahl, vorgesehen, die vorzugsweise rohrförmig gestaltet sein können. Zur Kraftübertragung dient ferner jeweils ein Stützring 20 bzw. 21 aus einem mechanisch festen und elektrisch schlecht leitendem Material, der ebenfalls aus Edelstahl bestehen kann. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform können die Kontaktauflagen 6 und 8 als Profilring gestaltet sein, bei dem der Außenrand der Ringscheibe mit einem hohlzylindrischen Flansch 7 bzw. 9 versehen ist, der die Spulenelemente 16 und 17 sowie 22 und 23 wenigstens teilweise außen abdeckt.14 and 14 are support elements 39 to 41 and 42 to 44, respectively a mechanically strong and electrically poorly conductive material, preferably stainless steel, provided which can preferably be designed tubular. A support ring 20 is also used to transmit the force or 21 made of a mechanically strong and electrically poorly conductive material, which is also made of stainless steel can exist. In a particularly advantageous embodiment, the contact pads 6 and 8 as Profile ring be designed in which the outer edge of the ring disc with a hollow cylindrical flange 7 or 9 is provided, which covers the coil elements 16 and 17 and 22 and 23 at least partially on the outside.

In der teilweise aufgeschnittenen Draufsicht nach Figur ": 3 sind außer den Spulenelementen 22 und 23 noch zwei weitere Spulenelemente 24 und 25 erkennbar, deren speichenförmige Stromzuführungen in der Figur mit 34 bzw. 35 bezeichnet sind. Den Spulenelementen 22 bis 25 sind jeweils zwei Stützelemente zugeordnet, die in der Figur mit 42 bis 49 bezeichnet sind. In einer derartigen Kontaktanordnung hat der Strom I im Kontaktbolzen 12 zunächst im wesentlichen axiale Richtung, fließt dann in wenigstens einer der speichenförmigen Stromzuführungen, beispielsweise der Stromzuführung 19 radial nach außen, erhält anschließend in dem zugeordneten Spulenelement eine im wesentlichen azimutale Richtung und tritt dann über die Kontaktauflage 6 zur Kontaktauflage 8 des koaxial gegenüberliegenden Kontakts 4 der Kontaktanordnung über. In diesem Kontakt 4 hat der Strom I im Spulenelement 23 die entgegengesetzte azimutale Richtung, so daß zwischen den sich öffnenden Kontakten 2 und 4 ein radiales Magnetfeld entsteht, dessen azimutale Kraftkomponente im Ausschaltvorgang einen in den Figuren nicht dargestellten Lichtbogen zwischen den Kontakten 2 und 4 rotieren läßt.In the partially cut-open plan view according to figure ": 3, in addition to the coil elements 22 and 23, two further coil elements 24 and 25 can be seen, their spoke-shaped Power supply lines are denoted by 34 and 35 in the figure. The coil elements 22 to 25 are each associated with two support elements, which are designated by 42 to 49 in the figure. In such a contact arrangement if the current I in the contact pin 12 is initially essentially in the axial direction, it then flows in at least one of the spoke-shaped power supply lines, for example the power supply line 19 radially outwards, then receives an essentially azimuthal direction in the associated coil element and then occurs via the contact pad 6 to the contact pad 8 of the coaxially opposite contact 4 of the contact arrangement above. In this contact 4 the current I in the coil element 23 has the opposite azimuthal direction, so that a radial magnetic field is created between the opening contacts 2 and 4, its azimuthal one Force component in the disconnection process is an arc (not shown in the figures) between the contacts 2 and 4 can rotate.

In der Ausführungsform nach Figur 4 ist nicht nur der Außenrand der Kontaktauflage 8 des Kontakts 4 mit einem Flansch 9, sondern auch der innere Rand der ringförmigen Kontaktauflage 8 mit einem hohlzylindrischen Flansch 10 versehen, so daß ein Querschnitt in der Form eines Profilringes entsteht. In dieser Ausführungsform kann ein zwischen den geöffneten Kontakten 2 und 4 entstehender Lichtbogen weder am Außenmantel noch am Innenmantel der Spulenelemente 22 bis 25 ansetzen.In the embodiment of Figure 4 is not only the Outer edge of the contact pad 8 of the contact 4 with a flange 9, but also the inner edge of the annular Contact pad 8 provided with a hollow cylindrical flange 10, so that a cross section in the shape of a Profile ring is created. In this embodiment, a between the opened contacts 2 and 4 can arise Do not apply the arc to either the outer jacket or the inner jacket of the coil elements 22 to 25.

Damit Wirbelströme in der Kontaktauflage 8 begrenzt werden können, ist in der Ausführungsform der Kontaktanordnung nach Figur 5 die Kontaktauflage 8 in Ringsegmente 55 bis 58 aufgeteilt, die gegenüber den Spulenelementen 22 bis 25 derart versetzt sind, daß der von einer der speichenförmigen Stromzuführungen 32 bis 35 über eines der azimutalen Spulenelemente fließende Strom am Ende dieses Spulenelementes in den Anfang eines der Ringsegmente eintritt. Der Strom gelangt beispielsweise von der Stromzuführung 32 über das Ende des zugeordneten Spulenelements 22 zum Anfang des Ringsegments 56, welches auch das benachbarte Spulenelement 23 teilweise überdeckt. Durch diese Gestaltung entsteht auf dem Ringsegment 56 eine genügend große radiale Magnetfeldkomponente im kontrahierten Lichtbogen, die ihn rotieren läßt. In der Drehrichtung entgegen dem Uhrzeigersinn ist jeweils am Ende der Spulenelemente 22 bis 25 ein Stützkörper 62 bis 65 zwischen den Spulenenden und dem Stützring 21 angeordnet. Am Ende der Ringsegmente 55 bis 58 ist jeweils ein Stützring 66 bis 69 zwischen den Spulenelementen 22 bis 25 und dem zugeordneten Ringsegment 55 bzw. 56 bzw. 57 bzw. 58 angeordnet, so daß in der teilweise geöffneten Darstellung nach Figur 5 der Stützkörper 66 oberhalb des Spulenelementes 22 sichtbar und der Stützkörper 62 unsichtbar ist.So that eddy currents in the contact pad 8 can be limited, the contact pad 8 is divided into ring segments 55 to 58 in the embodiment of the contact arrangement according to FIG Current flowing through one of the azimuthal coil elements enters the beginning of one of the ring segments at the end of this coil element. The current passes, for example, from the power supply 32 via the end of the associated coil element 22 to the start of the ring segment 56, which also partially covers the adjacent coil element 23. This design creates a sufficiently large radial magnetic field component in the contracted arc on the ring segment 56, which makes it rotate. In the counterclockwise direction of rotation, a support body 62 to 65 is arranged between the coil ends and the support ring 21 at each end of the coil elements 22 to 25. At the end of the ring segments 55 to 58, a support ring 66 to 69 between the coil elements 22 to 25 and the associated ring segment is arranged in each case 55 or 56 or 57 or 58, so that in the partially opened view of Figure 5, the support body 66 above of the coil element 22 is visible and the support body 62 is invisible.

7 Patentansprüche
5 Figuren7 claims
5 figures

Claims

1. Contact arrangement for vacuum switches with coaxially arranged opposite one another and in their axial direction contacts (2, 4) which are movable relative to one another and which form a radial magnetic field and each with an im essentially ring-shaped contact pads (6, 8) are provided, each via coil elements (16, 17 or 22 to 25) are connected to an associated contact pin (12 or 14), thereby characterized in that the contact pads (6, 8) each have azimuthal coil elements (16, 17 or 22 to 25) with opposite directions of rotation in the two contacts, each of which has a radial power supply (18, 19 or 32 to 35) is assigned, are connected to their • contact pins (12 or 14).

2. Contact arrangement according to claim 1, characterized in that the contact pads (6, 8) are designed as a profile ring with an annular disc, the outer edge of which with a hollow cylindrical Flange (9) is provided.

3. Contact arrangement according to claim 2,

characterized in that the contact pad (8) has an inner hollow cylindrical Flange (10) is designed as a profile ring.

4. Contact arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the contact pad (8) consists of ring segments (55 to 58), each of which is assigned one of the coil elements (22 to 25).

-■*- VPA 84 P 3 2 5 9 Og- ■ * - VPA 84 P 3 2 5 9 above

5. Contact arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that between the coil elements (16 and 17 and 22 to 25) and the contact pad (6 or 8) support body (42 to 49) are provided.

6. Contact arrangement according to claim 5, characterized in that the support body (42 to 49) consist of mechanically strong and electrically poorly conductive material.

7. Contact arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that the Contacts each with a support ring (20, 21) made of a mechanically strong and electrically poorly conductive ': Material are provided.