DE3915519C2

DE3915519C2 -

Info

Publication number: DE3915519C2
Application number: DE19893915519
Authority: DE
Inventors: Ernst Prof. Dr.Techn. Habil. 1000 Berlin De Slamecka
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-05-11
Filing date: 1989-05-11
Publication date: 1990-08-16
Also published as: DE3915519A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Axialmagnetfeld-Kontaktanordnung mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Stand der Technik

Eine Axialmagnetfeld-Kontaktanordnung für Vakuumschalter, die dem Oberbegriff nahekomt, ist z. B. durch die DE 36 13 450 A1 bekannt. Beim Öffnen der Kontakte entsteht nach dem Verdampfen der metalli schen Kontaktbrücken zunächst ein konzentrierter Lichtbogen; er geht unter der Einwirkung des axialen Magnetfeldes in den diffusen Zu stand über. Bei großen Stromstärken kann sich die diffuse Bogenent ladung im Bereich der Kontaktmitte verdichten; dabei besteht das Risiko, daß diese Entladung in einen konzentrierten Lichtbogen um schlägt, was das Ausschaltvermögen der vorstehend zitierten Kontakt anordnungen mindert. Als Abhilfemaßnahme wurde in der vorveröffentlich ten DE 36 13 450 A1 vorgeschlagen, in der auf einem hohlzylindrischen Kontaktträger aufliegenden Kontaktplatte eine zentrale, kreisför mige Vertiefung anzubringen. Als Kontaktfläche verbleibt dann ein kreisringförmiger Bereich übrig. In diesem Bereich wird der Licht bogen gezogen, wodurch seine anfängliche Konzentration im achsen nahen Bereich vermieden wird. Die Kontaktplatte muß jedoch wegen des breiten, die Stirnfläche des Hohlzylinders überragenden kreis ringförmigen Bereiches weiterhin durch ein besonderes Bauelement gestützt werden. Somit liegt die Kontaktplatte auf zwei verschiedenen Körpern mit funktionsbedingt unterschiedlicher Härte auf. Durch die Stoßbeanspruchung beim Einschalten werden sowohl die Auflagekörper als auch die Kontaktplatte verformt. Dabei verändert sich die Kon taktfläche unkontrolliert, was die Kontaktgabe kungünstig beeinflus sen kann.

In dem breiten Kreisring-Bereich können induzierte Kreis ströme fließen, deren axiales Gegen-Magnetfeld das primäre Magnet feld und damit auch das Kurzschlußstrom-Ausschaltvermögen schwächt. Eine - wie schon in DE 35 10 981 A1 und DE 35 10 980 A1 vorgeschla gen - relativ dünne Kontaktscheibe, gegebenenfalls auch noch aus ei nem gegenüber reinem Kupfer elektrisch schlechter leitenden Material, zu verwenden, verbietet sich bei der DE 36 13 450 A1, weil in einer dünnen Scheibe eine wirksame kreisförmige Vertiefung nicht ausführ bar ist. Die Kontaktscheibe mit der kreisförmigen zentralen Vertie fung radial zu schlitzen, reduziert zwar die induzierten Kreisströme, bringt aber andere Nachteile mit sich, wie etwa, daß die Schlitz kanten das nach der Lichtbogenstrom-Unterbrechung wiederkehrende elektrische Feld verzerren, was zu einer erneuten Zündung des Aus schaltlichtbogens und gegebenenfalls zu einem Schaltversager führen kann.

Durch die DE 24 43 141 A1 ist eine Kontaktkonstruktion bekannt, deren Bauteile zur Erzeugung eines axialen Magnetfeldes aus Kreisring- Abschnitten bestehen. Diese Abschnitte sind jeweils an den Enden radialer Speichen so angeordnet, daß sie sich zu einem nicht völlig geschlossenen Ring ergänzen. An den Enden der Kreisringabschnitte befinden sich Ansätze zur Auflage einer Kreisscheibe als Kontakt- und Elektrodenkörper. Laut DE 24 43 141 A1 wird es für notwendig er achtet, diese großflächige Scheibe durch einen elektrisch schlecht leitenden Körper auf der Axialmagnetfeld-Erzeugungseinrichtung abzu stützen. Trotzdem können nach weiterer Aussage dieser Vorveröffent lichtung die Kontakt- und Elektrodenscheiben an beiden Schaltstücken miteinander verschweißen. Als Abhilfemaßnahme ist vorgesehen, die ur sprüngliche Kontaktfläche der Scheibe durch koaxiale Auflage einer Scheibe kleineren Durchmessers zu verkleinern, was gleichfalls aufwen dig ist und außerdem den elektrischen Widerstand dieser Kontaktanordnung erhöht.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Axialmagnetfeld- Kontaktanordnung derart zu verbessern, daß ein Stützkörper zur Stützung des Kontaktkörpers entbehrlich wird.

Lösung der Aufgabe und damit verbundene Vorteile

Die gestellte Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Kontaktanordnung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes werden in den Unteransprüchen beschrieben.

Grundlage der Aufgabenlösung ist die Ausbildung des Kontaktkörpers als Napf mit Stirnkragen, der damit auf dem Rand des Kontaktträgers aufliegt. Dadurch ist der Boden dieses Kontaktkörpers keiner mecha nischen Beanspruchung ausgesetzt, so daß sich eine Stützung durch einen Stützkörper erübrigt. Der gegenüber dem Napfkragen zurückgesetzte Napf-Boden verhindert von Anbeginn an eine Verdichtung der Bogen entladung im achsennahen Kontaktbereich bei der Unterbrechung großer Kurzschlußströme. Die Reduktion der Kontaktgabe auf den Napf-Kragen erhöht bei gleichbleibender auf den Kontakt einwirkender Kraft den Kontaktdruck. Der Napf mit Stirnkragen läßt sich im Tiefziehverfah ren mit durchgehend relativ geringer Wandstärke herstellen. Dies ver kleinert den elektrischen Widerstand in Umfangrichtung und damit die Stromstärke induzierter Kreisströme.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung ergibt sich folgen des: Durch Schlitze in der Napfwand mit einem relativ zu den Mitteln der Axialmagnetfelderzeugung des Kontaktträgers entgegengesetzten Win dungssinn erhält der Stromfluß in der Napfwand eine Rotation, die das schon vorhandene axiale Magnetfeld noch verstärkt. Diese zusätzliche oder gegebenenfalls alleinige Axialmagnetfelderzeugung durch Schlitze in der Napfwand ist nur während einer Stromunterbrechung eingeschaltet; dadurch werden die Stromwärmeverluste während der Be triebszeit der neuen Axialmagnetfeld-Kontaktanordnung in einem Vakuum schalter erheblich reduziert.

Ausführungsbeispiel

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand von Zeichnungen erläutert; es zeigt:

Fig. 1 Schnitt-Ansicht des Schaltstück-Paares.

Fig. 2 Draufsicht auf napf-förmigen Kontaktkörper.

In der Fig. 1 ist ein Schaltstück-Paar (1, 1′) während einer Ausschal tung durch einen nicht dargestellten Antrieb zu sehen. Auf je einen Stromleiterbolzen (2, 2′) ist ein hohlzylindrischer Kontaktträger (3, 3′) mit dem Boden (31, 31′) aufgesetzt. In der Wand (32, 32′) sind Schlitze (4, 4′) angebracht, die in beiden Kontaktträgern dieselbe Neigung haben. Dadurch wird im stromdurchflossenen Zustand der Schaltstücke ein axi ales Magnetfeld erzeugt.

Der Kontaktträger trägt einen Kontaktkörper in Gestalt eines Napfes (5, 5′); mit seinem Stirnkragen (8, 8′) liegt er auf dem Kontaktträger so auf, daß sich der Napf-Boden (6, 6′) im Innenraum des Hohlzylin ders befindet. Links von der Schaltstückachse ist der Napf-Boden flach (61, 61′) gestaltet und rechts davon gewölbt (62, 62′).

Die Wand (7, 7′) des Napfes hat die Form eines Hohlkegelstumpfes gerin ger Höhe. In der Wand können, hier nicht dargestellt, zur Schaltstück achse geneigte Schlitze angebracht sein. Im stromdurchflossenen Zu stand, der nur während des Ausschaltens gegeben ist, beteiligen sich die Windungsabschnitte zwischen den Schlitzen an der Axialmagnetfeld- Erzeugung unterstützend, vorausgesetzt, daß sie die entgegengesetzte Neigung der Windungsabschnitte in der Kontaktträgerwand aufweisen.

Diese Beteiligung der Napf-Wand an der Axialmagnetfeld-Erzeugung läßt sich mit Vorteil dazu verwenden, den elektrischen Widerstand der Dauerstrombahn zu verkleinern: in der Wand des hohlzylindrischen Kontaktträgers wird in nicht dargestellter Weise die Neigung der Schlitze und damit auch die der dazwischenliegenden Windungsab schnitte soweit verkleinert, daß das nun gemeinsam mit den Windungs- Abschnitten in der Napf-Wand erzeugte axiale Magnetfeld im Verhältnis zu dem vorher ohne Napfwand-Beteiligung erzeugten in seiner Feldstärke unverändert bleibt. Eine andere Möglichkeit, den elektrischen Widerstand der Dauerstrombahn eines hohlzylindri schen Kontaktträgers zu verkleinern, besteht darin, die Axial magnetfeld-Erzeugerschlitze nur auf einem Teilbereich der Zylinder wandhöhe anzubringen; auch diese Möglichkeit ist nicht dargestellt.

Wie Fig. 2 zeigt, sind im Boden (61′) des napfförmigen Kontakt körpers zur weitgehenden Unterdrückung von Kreisströmen radiale Schlitze angeordnet. Die Länge der Schlitze (9′) ist kleiner als der Radius des Napf-Bodens. Ein Schlitz (10′) erstreckt sich mit seiner Länge etwas über die Mitte des Napf-Bodens hinaus; durch diese besondere Ausbildung und Anordnung von Schlitzen werden auch im Mittenbereich des Napf-Bodens Kreisströme eliminiert, ohne daß dabei der Zusammenhalt verlorengeht.

Claims

1. Axialmagnetfeld-Kontaktanordnung für Vakuumschalter mit:

a) einander axial gegenüberliegenden, entlang der gemeinsamen Achse relativ zueinander bewegbaren Schaltstücken (1, 1′);
b) je einem ein axiales Magnetfeld erzeugenden Kontaktträger (3, 3′);
c) je einem Kontaktkörper (5, 5′), der auf einer Auflage (32, 32′) an geordnet ist, die sich am Rand des Kontaktträgers (3, 3′) befindet;

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

d) mindestens an einem der Kontaktträger (3, 3′) ist der Kontaktkörper als napfförmiger Körper (5, 5′) mit Boden (6, 6′), Wand (7, 7′) und stirnseitigem Kragen (8, 8′) ausgebildet;
e) der napfförmige Kontaktkörper ist so auf dem Kontaktträger angeord net, daß die Napföffnung dem gegenüberliegenden Schaltstück (1 oder 1′) zugewandt ist;
f) der Napfkragen bedeckt mindestens einen Teil der stirnseitigen Fläche der Auflage (32, 32′) des Kontaktträgers (3, 3′).

2. Kontaktanordnung nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
der Boden des napfförmigen Kontaktkörpers ist als flacher Boden (61, 61′) ausgebildet.

3. Kontaktanordnung nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
der Boden des napfförmigen Kontaktkörpers ist als gewölbter Boden (62, 62′) ausgebildet.

4. Kontaktanordnung nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) im Boden des napfförmigen Kontaktkörpers sind Schlitze (9, 9′; 10, 10′) mit hauptsächlich radialer Erstreckung angeordnet;
b) von den Schlitzen erstreckt sich mindestens ein Schlitz (10, 10′) bis etwa in die Mitte des Napf-Bodens.

5. Kontaktanordnung nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
die Wand (7, 7′) des napfförmigen Kontaktkörpers ist hohlzylin drisch ausgebildet.

6. Kontaktanordnung nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
die Wand (7, 7′) des napfförmigen Kontaktkörpers ist hohlkegel stumpfförmig (7, 7′) ausgebildet.

7. Kontaktanordnung nach Patentanspruch 1, 5 oder 6, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
mindestens in einem Teilbereich der Wand des napfförmigen Kon taktkörpers ist mindestens ein Schlitz angeordnet.

8. Kontaktanordnung nach Patentanspruch 1 oder 7, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
der oder die Schlitze in der Wand des napfförmigen Kontaktkörpers sind hauptsächlich für die Unterdrückung von induzierten Kreis strömen bestimmt und erstrecken sich hauptsächlich in axialer Richtung.

9. Kontaktanordnung nach Patentanspruch 1 oder 7, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
der oder die Schlitze in der Wand des napfförmigen Kontakt körpers weisen zur Erzeugung eines axialen Magnetfeldes eine Neigung gegenüber der Schaltstückachse auf.

10. Kontaktanordnung nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
die dem gegenüberliegenden Schaltstück zugewandte Oberfläche des Kragens (8, 8′) ist gewölbt ausgebildet.

11. Kontaktanordnung nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
der Kragen (8, 8′) an dem napfförmigen Kontaktkörper deckt unter mindestens teilweiser Belassung eines Isolierabstandes die äußere Oberfläche des Kontaktträgers mindestens teilweise ab.

12. Kontaktanordnung nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
der napfförmige Kontaktkörper ist an einem hohlzylindrischen Kontaktträger (3, 3′) mit gegenüber der Schaltstückachse geneig ten Wandschlitzen (4, 4′) zur Erzeugung eines axialen Magnetfel des angeordnet.

13. Kontaktanordnung nach Patentanspruch 12, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
der napfförmige Kontaktkörper ist im Innenraum des hohlzylindri schen Kontaktträgers so angeordnet, daß zwischen der äußeren Ober fläche der Napfwand und der inneren Oberfläche der Hohlzylinder wand ein Isolierabstand gewahrt bleibt.

14. Kontaktanordnung nach Patentanspruch 12 oder 13, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
der oder die Schlitze in der Wand des napfförmigen Kontaktkörpers sind zur Schaltstückachse so geneigt, daß ihre Neigung der Neigung der Schlitze (4, 4′) in der Wand des hohlzylindrischen Kontaktträ gers zu eben derselben Achse entgegengesetzt ist.

15. Kontaktanordnung nach Patentanspruch 12 bis 14, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
die Neigung der Schlitze (4, 4′) in der Wand (32, 32′) des hohlzylin drischen Kontaktträgers (3, 3′) zur Schaltstückachse ist bei Vorhan densein von einem oder mehr axialmagnetfeld-erzeugenden Schlitzen in der Wand (7, 7′) des napfförmigen Kontaktkörpers (5, 5′) kleiner als beim Fehlen der Napfwand-Schlitze.

16. Kontaktanordnung nach Patentanspruch 12 bis 14, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
in der Wand (32, 32′) des hohlzylindrischen Kontaktträgers (3, 3′) sind Schlitze (4, 4′) zur Erzeugung eines axialen Magnetfeldes nur auf einem Teil der Wandlänge angeordnet.

17. Kontaktanordnung nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
der napfförmige Kontaktkörper ist an einem Kontaktträger angeord net, dessen Bauteile zur Erzeugung eines axialen Magnetfeldes aus Kreisring-Abschnitten bestehen, die sich jeweils an die Enden radialer Speichen anschließen und die Ansätze zur Lagerung eines Kontaktkörpers aufweisen.

19. Kontaktanordnung nach Patentanspruch 17, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
der Stirnkragen des napfförmigen Kontaktkörpers ist im Bereich seiner Auflage auf den Lagerungs-Ansätzen des Kontaktträgers mit einer relativ zum übrigen Kragenbereich vergrößerten Wandstärke ausgebildet.

19. Kontaktanordnung nach Patentanspruch 17 oder 18, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
der oder die Schlitze in der Wand des napfförmigen Kontaktkörpers sind zur Schaltstückachse so geneigt, daß sich für die dadurch ge bildeten Windungsabschnitte ein Windungssinn ergibt, der dem Win dungssinn der Kreisring-Abschnitte an den Speichen des Kontakt trägers entgegengesetzt ist.

20. Kontaktanordnung nach einem der Patentansprüche 9, 14, 15, 16 oder 19, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
der Napf-Boden (6, 6′) ist bei Vorhandensein von zur Schaltstückachse geneigten Schlitzen in der Napfwand (7, 7′) bis nahe an den Napfkragen (8, 8′) vorgezogen.