DE3516702A1

DE3516702A1 - Elektrischer kontakt fuer elektrische unterbrecher

Info

Publication number: DE3516702A1
Application number: DE19853516702
Authority: DE
Inventors: Akira Yokohama Shibata
Original assignee: Chugai Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Chugai Electric Industrial Co Ltd
Priority date: 1984-05-19
Filing date: 1985-05-09
Publication date: 1985-11-21
Also published as: GB2159330B; US4803322A; JPS60246511A; HK14989A; GB8512317D0; JPH0460284B2; GB2159330A

Description

Elektrischer Kontakt für elektrische Unterbrecher
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Kontakt, insbesondere für elektrische Unterbrecher.
Es sind zahlreiche genau einzuhaltende Normen für elektrische Kontakte erlassen worden, die bei elektrischen Unterbrechern Anwendung finden und die im großen Maße der Sicherheit dienen. Die in diesen Normen wie in dem japanischen Industricstandard: C 8370 beschriebenen Erfordernisse können kurz durch die nachfolgenden Merkmale wiedergegeben werden.
Na(,ll einem ersten Merkmal sollen die Kontakte einen niedrigen Kontaktwiderstand aufweisen und verschiedene Testverfahren bezüglich eines Kurzschlußtestes aushalten, ohne daß eine Verschweißung verursacht wird. Nach einem zweiten Merkmal sollen die Kontakte eine hohe Feuerfestigkeit und niedrige Abbrand-Kenndaten aufweisen, so daß sie nach einem Kurzschluß test einen geöffneten und geschlossenen Betriebszustand sicher durchführen können. Obgleich vcrsucht wurde, elektrische Kontakte für elektrische llntorEareciler mit diesen beizen Merkmalskennzeichnungen zu finden, konnten keine der herkömmlichen Kontakte diese Bedingungen erfüllen.
Es ist von daher Aufgabe der Erfindung einen elektrischen Kontakt für elektrische Unterbrecher zu schaffen, der gleichermaßen die oben vorstehend erläuterten beiden Merkmale und Bedingungen erfüllt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Da intern oxidierte Silberlegierungen, die in ihrer Matrix Zinn- und Indiumoxide in dispergierter Form aufweisen, die durch die interne Oxidation ausgefällt wurden, im Hinblick auf das oben erwähnte zweite Merkmal als hervorragend zu bezeichnen sind, werden sie erfindungsgemäß in vorteilhafter Weise als Basis für einen elektrischen Kontakt für Unterbrecher verwandt.
Da intern oxidierte Silberlegierungen, die hierin Cadmiumoxide oder Zinn- und Wismutoxide verteilt enthalten, andererseits im Hinblick auf das oben erwähnte zweite Merkmal als hervorra- gen(i zu bezeichnen sind, wird die Basis hicrmit überzogen.
Bci solchen elektrischen Kontakten für elektrische Unterbrecher mit der vorstehend erwähnten Konstruktion, bei welcher eine Basis aus einer intern oxidierten Silberlegierung mit Sn und In an ihrer oberen Fläche mit einer dünnen Schicht einer anderen intern oxidierten Silberlegierung umfassend Cd oder Sn oder Bi überdeckt wird, widersteht die dünne Schicht der anderen Silberlegierung, in der die Oxidpartikel aus Cd oder Sn oder Bi verteilt ausgefällt sind, wirksam einer Serie von Tests vor einem Kurzschlußtest. Nach einem Kurzschlußtest kommt die Basis des elektrischen Kontaktes, d.
h. die Silberlegierung, in deren Matrix Partikel aus Sn und In-Oxide verteilt ausgefällt sind, an den Frontbereich und widersteht sehr wirksam einem bei geöffnetem und geschlossenem /.iistanci durctgeführten Leistungstest.
Die erfindungsgemäß hergestellten Kontakte sind nicht nur im Hinblick auf ihre oben beschriebene Konstruktion neu, sondern weisen darüber hinaus hervorragende Betriebsbedingungen und Ergebnisse als elektrische Unterbrecher auf. Zusätzlich ist die Erfindung durch das folgende Phänomen gekennzeichnet.
Sn mit mehr als 4,5 Gew.-%, welches in Ag-Sn-In Systemlegierungen enthalten ist, welche die Basis des erfindungsgemäßen elektrischen Kontaktes ausmachen, kann wegen der Existenz von In erfolgreich intern oxidiert werden und wird als Sn-Oxicle iri der Jegierungstnatrix ausgefällt und dispergiert.
Nichts desto weniger können Sn-Oxide nicht gleichförmig dispergiert werden, sondern tendieren dazu, insbesondere über die äußeren Flächen der Legierung ausgeschieden bzw. abgesondert zu werden. n. w'rI'r - Demgegenüber erscheint bei dieser Erfindung die Ausscheidung bzw. Absonderung von Sn-Oxiden kaum, da die dünne Schicht aus Ag-Cd oder Ag-Sn-Bi-Legierung durch die interne Oxidation so wirkt, daß der Sauerstoff teilweise abgeschirmt wird und daß er in der Basis des elektrischen Kontaktes danach nur gemäßigt vorhanden ist. Solches gemäßigtes Eindringen des Sauerstoffes in die Ag-Sn-In-Legierung vermeidet, daß Sn in oxidierter Form abgeschieden wird Da das primäre Lösungsmetall in der Basis des erfindungsgeniäßen Kontaktmaterials Sn ist und In wichtig ist, um Sn vollständig intern zu oxidieren, wenn Sn mehr als 4,5 Gew.-% ausmacht, wird angemerkt, daß andere Metallelemente zu den Materialien hinzugenommen werden können. Dabei ist es eine Selbstverständlichkeit, daß wahlweise andere Elemente als Cd, Sn und Bi zu der Legierungsschicht über der Basis dieses erfindungsgemäßen Kontaktmateriales hinzu addiert werden können Wenn die mit einer Ag-Cd-Systemlegierung plattierte Basis intern oxidiert und dann Kontakte mit einer gewünschten Porm ausgestanzt werden, können die Reste der Basis und der Plattierung durch erneutes Schrnelzen als Ausgangsmaterialien fiir die Basis benutzt werden. Tn dieser hinsicht ist eine Spurenmenge von Cd unvermeidlich, die in der Ag-Sn-In-Legierung enthalten ist, welche die Basis des erfindungsgemäßen Kontaktmateriales ausmacht. Es liegt deshalb innerhalb des Erfindungsrahmens, daß die Ag-Sn-In-Systemlegierungen als Basis für die erfindungsgemäßen Kontaktmaterialien eine Spur bzw.
geringe Mengen an Cadmium enthalten.
In der beigefügten Zeichnung ist ein Querschnitt durch einen erfindungsgemäß hergestellten Kontakt für elektrische Unterbrecher gezeigt, in dem mit 1 die Basis des Kontaktes und mit 2 dessen Plattierung bezeichnet ist.
Erfindungsbeispiele: Ag-Sn 6 Gew.-% - In 5 Gew.-% Ag-Legierung (1) Ag-Cd 15 Gew.-90 - Sn 3 Gew.-°-Ó - In 1 Gew.-% Ag-Legierung (2) Ag-Sn 8 Gew.-O - Bi 0,1 Gcw.-°Ó Ag-Legierung (3) Bei Anwendung der o. g. Ag-Legierung (1), (2) und (3) wurden erfindungsgemäß elektrische Kontakte mit folgenden Kombinationen hergestellt.
Elektrischer Kontakt A = Ag-Legierung (2) als Oberflächenplattierung (in der Zeichnung Bezugszeichen 2) + Ag-Legierung (l) als Basis (in der Zeichnung mit Bezugszeichen 1 versehen).
i?lektrischer Kontakt B = Ag-Legierung (3) als Oberflächenplattierung + Ag-Legierung (1) als Basis.
Und ferner wurden auch die folgenden herkömmlichen Kontakte hergestellt, um diese mit den erfindungsgemäßen Kontakten zu vergleichen.
Elektrischer Kontakt C = völlig aus Ag-Legierung (2) hergestellt Elektrischer Kontakt D = völlig aus Ag-Legierung (3) hergestellt Iiektrischer Kontakt F = völlig aus Ag-Legierung (1) hergestellt.
Der elektrische Kontakt A wurde durch zeitlich beschränkte Fixierung einer dünnen Schicht aus der Ag-Legierung (2) auf der Oberfläche der Ag-Legierung (1) mittels Heißpressen fixiert. Ferner wurde er heißgewalzt bei einer Temperatur von 600 bis 7000C, geglüht und dann kaltgewalzt. Die so gewalzt Platte wurde gestanzt, um bewegbarc Kontakte (1,2 mrn X 4 mrn X 7 mm) für die elektrischen Unterbrecher und stationäre: Kontakte (1 mm X 5 mm X 5 mm) zu erhalten. Die Dicke der dünnen Schicht 2 der Ag-Legierung (2) wurde 0,1 mm.
Die so gefertigten Kontakte wurden für 48 Stunden unter einem Druck von 10 atm und bei einer Temperatur von 700 CC intern oxidiert. Keine Ausscheidung von Oxiden an der oberen Fläche der Basis 1 war zu beobachten. Elektrische Kontakte 13 wurden ähnlich wie die elektrischen Kontakte A hergestellt. Die elektrischen Kontakte C, D und E wurden ebenfalls durch Walzen der entsprechenden Kontaktmaterialien, d.h. der Ag-Legierung (2), Ag-Legierung (3) und Ag-Legierung (1), durch Ausstanzen der Materialien mit den oben erwähnten Al)rncssllngen und durch deren interne Oxidation hergestellt.
Die so hergestellten elektrischen Kontakte A, B, C, D und E wurden den folgenden Tests untcrzogen.
Testbedingungen (Rahmen 50): Nennstrom 50A Nennspannung 220V a) Überlasttest: 220V 300A Manuelles Schließen und manuelles Unterbrechen 35 mal manuelles Schließen und automatisches Unterbrechen 15 mal Summe 50 mal Frequenz 240 mal/Stunde Leistungsfaktor 0, 45 - 0, 5 b) Temperaturanstiegstest: an den Anschlußklemmen - weniger als 500 (Temperaturanstiegsgrad höher als Raumtemperatur) an den Kontakten - weniger als 1000 c) Dauertest: 220V 50A Leistungsfaktor 0,75 - 0,85 belastet 6.000 mal unbelastet 4.000 mal Frequenz 360 mal/Stunde d) Isolierungswiderstandstest: Messung des Isolierwiderstandes zwischen jeder Klemme und zwischen belasteten Teilen und der Erde (Masse) mittels eines Isolier-Widerstandsprüfers von 500V, die gemessene Größe betrug mehr als 5MQ.
dl Kurzschlußtest: 220V 2.5 KA pf = 0,7 - 0,8 1P 0 2 Minuten CO 3P O CO f) Beurteilungsrichtlinien für Kurzschlußtest: (i) Nach dem Test sollen die Unterbrecher 0 und CO unter 220V, 50A ohne jede Hinderung machen können und (ii) Isolierwiderstände zwischen jeder Klemme und zwischen belasteten Teilen und der Erde, die durch ein Isolier-Widerstandsmeter von 500V bei 15 Minuten nach dem Test gemessen werden, sollen jeweils mehr als 0,5 MSP sein.
Die Testergebnisse sind die in der in der Anlage beigeffigten Tabelle wiedergegeben.
Wie sich aus den in der Tabelle wiedergegebenen Resultaten ablesen läßt, sind die elektrischen Kontakte gemäß der vorliegenden Erfindung hervorragend, insbesondere wenn sie als elektrische Unterbrecher eingesetzt werden. D.h., bezüglich der Anfangsstufe der Tests, nämlich der ersichtlichen Tests a) bis e) ,wobei die Plattierung 2 sehr wirksam dasteht und dann die Plattierung 2 verschwindet oder beim Test e) zersetzt wird, wobei die Basis 1 an der Oberseite erscheint, während die Basis 1 das Schließen nn(1 Unterbrechen auch danach gut bewerkstelligt, und zwar mit einer geringen Verbrauchsrate.

Tabelle:

Kontakt A B C D ~

Test a) OK OK OK OK OK

Test b) 42 Grad 48<Grad 42 Grad -48Grad 52Grad

(an Klemmen)

Test c) OK OK OK OK OK

Test d) OK OK OK OK OK

(mehr als

5mm )

Test e)

(lP O CO) OIC OK OK OK OK

( 31' 0 CO) OK OK OK OK OK

Test f)(ii) 2MQ 1 O.4M 0.3mm 3MQ

Kontaktabbrand gering mittel groß groß gering

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Claims

Elektrischer Kontakt für elektrische Unterbrecher Ansprüche: 1. Elektrische Kontakte, insbesondere für elektrische Unterbrecher und dergleichen, gekennzeichnet durch eine aus einer Silberlegierung mit Zinn und Indium hergestellte Basis (1) und eine über der Basis (1) vorgesehene düne, aus einer anderen Silberlegierung, die Cadmium oder Zinn oder Wismut enthält, hergestellte Plattierungsschicht (2), wobei diese Silberlegiertingen intern oxidiert wurden.
2. Elektrische Kontakte nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der in der Silberlegierung für die Basis (1) enthaltene Zinnanteil mehr als 4,5 Gew.-% beträgt.
3. Elektrische Kontakte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Silberlegierung für die Basis (1) enthaltene Zinnanteil mehr als 4,5 Gew.-% beträgt und daß das Zinn als Oxide im wesentlichen ohne Ausscheidung bzw. Absonderung ausgefällt ist.
4. Elektrische Kontakte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zuerst genannte Silberlegierung ferner Cadmium enthält.