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Vorrichtung zur Verminderung des Ubergangswiderstandes von Schraub-
und Schaltkontakten Nicht nur ungleiche Belastungen in Drehstromnetzen können die
Ursache von Spannungsabsenkungen sein, sondern Übergangswiderstände geben ebenfalls
Veranlassung, daß die Spannung in den Phasen verschieden hoch ausfallen kann.
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Hohe Übergangswiderstände können durch schlechte Leitungsverbindungen
und Apparatekontakte in Gleich- und Wechselstromsystemen verursacht sein.
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Schraubsicherungen mit zwischen Kontaktschraube und Sohraubkappe eingeklemmter
Sicherungspatrone stellen ebenfalls einen Kontakt dar, der die Ursache eines schlechten
Übergangswiderstandes sein kann. Alle Schraubsicherungen, die höhere Ströme kurzzeitig
durchzulassen haben, die über der Nennstromstärke der Sicherung liegen, zeigen mitunter
an den Stromübergangsstellen, also zwischen Kontaktschraube und Sicherungspatrone
sowie zwischen Sicherungspatrone und Schraubklappe Brandperlen, die durch die hohen
Anlaufströme von Motoren und bei Verwendung von trägen Patronen möglich sind. In
einem höheren Sicherungsbereich der Nennstromstärken und -dementsprechender Motorleistung
fällt die Wirkung der Brandperlen größer aus, weil die Wärmeableitung durch die
Kontaktmasse der dünnen Kontaktbleche nicht mehr bewältigt werden kann.
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Die allgemeine Ursache der übergangswiderstandsbildungliegt Inder
Konstruktion der Schraubsicherungen begründet. Entspricht der Querschnitt
des,
Sicherungspatronenfußes, der auf die Kontaktschraube drückt, dem Querschnitt der
Kontaktschraube und ebenso der Querschnitt der Sicherungsschraubkappe dem .Querschnitt
des Sicherungskopfes, so würde theoretisch der Querschnitt zur Bewältigung des angegebenen
Nennstromes und auch einer hundertprozentiggn Überlastung genügen, wenn die zur
Übertragung vorhandenen Kontaktflächen alle parallel liegen würden und somit auch
tatsächlich an der Stromübertragung teilnehmen wurden. In der Fabrikation können
solche präzisen Sicherungselemente und Sicherungspatronen nicht hergestellt werden,
weil Porzellan und Gewinde immer Toleranzen haben und bei Anwendung genauerer Meßmebhoden
nicht mehr erschwinglich wären. Es ist nicht einfach, vier parallele Flächen genau
zur Deckung zu bringen, denn nur dann. steht der volle Querschnitt für den Stromtransport
zur Verfügung. In der Wirklichkeit findet nur an einem Punkt in den einzelnen Übergängen
eine Kontaktgabe statt; so daß diese aneinanderliegenden Kontaktpunkte in der Sicherung
den Strom .zu bewältigen haben. Da an diesen Stellen nur wenig Metallmasse zur Stromwärmeableitung
zur Verfügung steht, so entstehen dann die Brandperlen.
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Die in der Schraubsicherung vorkommenden Übergangswiderstände sind
der Fachwelt bekannt, und es wurde versucht, durch wellige Kontaktflächen der Schraubkappen
der Sicherungspatrone die Möglichkeit einer Ausgleichslage zu schaffen. Dieses Mittel
war auch unzulänglich, da die Anzahl der Kontaktpunkte zu gering war, die darum
ausglühten, und auch nur eine zu geringe Ausgleichsmöglichkeit zuließen, da die
Kontakte der Kontaktschraube von der gewollten Korrektur nicht erreicht wurden.
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Dieser Übelstand ist nach der Erfindung mit Erfolg durch Zwischenlegen
einer Kontaktscheibe, die aus zwei Blechstreifenringen besteht, zwischen denen feinmaschiges
Gewebe - aus geflochtener Kupferlitze gelegt ist, das am äußeren Rand durch Punktschweißung
fixiert ist, an den erwähntenKontaktstellen behoben.
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Für jedes Sicherungselement .werden zwei derartige elastische Beilagen
verwendet. Es wird je eine Kontaktscheibe zwischen Kontaktschraube und Patronenfuß
und zwischen Patronenkopf und Schraubkappe gelegt. Diese Anordnung war bei einem
Versuch a Jahre im Betrieb und gab zu den genannten Störungen nie mehr Anlaß. Es
waren keine Schmorstellen zu erkennen, und alle Kontaktflächen waren glänzend blank.
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Diese Anordnung behebt den Mangel also völlig, doch ist der Nachteil
vorhanden, daß bei der Einbringung solcher Kontaktscheiben durch Umkippen eine galvanische
Verbindung zwischen Kontaktschraube und Sicherungsring hergestellt wird, die nicht
immer erwünscht ist und auch gefährlich werden kann. Es wird also eine längere Zeitspanne
für die Einbringung dieser Kontaktscheiben benötigt, die nicht immer zur Verfügung
steht, wenn es sich um die Beseitigung einer Betriebsstörung handelt. Die Zwischenbringung
der Kontaktscheiben ist also zeitraubend und gefährlich, so daß man die getroffene
Maßnahme nur als eine Notlösung betrachten kann.
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_ Es ist also am zweckmäßigsten, daß man bei der Fabrikation die Patronenkontaktflächen
zusätzlich mit welligem ünd flockigem Kontaktmaterial besetzt, so daß die zwei Kontaktflächen
der Sicherungspatrone dann einer Bürste ähneln, deren Borsten kurz gehalten sind
und aus weichem, leitendem Material bestehen. Durch den Gewindedruck werden die
Bürsten gegen die Gegenkontakte gedrückt und schmiegen sich innig an diese an, so
daß die ganze Fläche als Kontakt wirken kann. Die zulässige spezifische Stromdichte
wird an keiner Sicherungskontaktstelle erreicht, so daß eine kritische Temperatur
niemals auftreten kann, die ein Ausglühen der Sicherungskontaktteile und Kontaktfäden
verursacht. Sollte dies doch einmal beim Einschrauben einer neuen Sicherungspatrone
geschehen, wenn gerade der Stromkreis eingeschaltet ist, so schadet dies der Sicherung
nicht; denn beim Eindrehen der Sicherung werden die Kontaktdrähtchen wieder an anderen
Stellen durch Druck und Reibung blank gedrückt bzw. blank gerieben, so daß dadurch
keine Verminderung der Leitfähigkeit eintritt.
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Die Ausführungsarten der erfindungsgemäßen Kontaktflächen für Schraubsicherungspatronen
können mannigfach sein.
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i. In den Sicherungskontaktplatten werden die Drahtborste-nbündel
aus leitfähigen Litzen in die vorgesehenen Löcher gebracht und darin festgeklemmt;
a. es werden Litzen aus leitfähigem Material in ringförmiger Anordnung auf die Kontaktplatten
der Sicherungspatronen gebracht und durch Punktschweißung daran befestigt; 3. durch
spiralförmige Anordnung leitfähigen Litzenmaterials oder von Geweben kann eine einfachere
Anbringung dieses weichen, schmiegsamen Materials erreicht werden.
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Die Anbringung der Kontaktlitzen oder -gewebe ist nicht nur bei den
Schraubsicherungen möglich, sondern auch bei den Griffsicherungen, die in Federböcken
eingeklemmt werden; denn bei diesen Federn ist ebenfalls eine parallele Federführung
nicht garantiert, es ist bestenfalls ein Linienkontakt möglich, auf dem dann eine
Reihe von Kontaktpunkten für die Stromübertragung in Frage kommen. Werden nun alle
Griffsiclherungsmesserkontakte mit Kontakten nach der Erfindung ausgerüstet, so
kann durch den erreichten besseren Stromdurchgang an Kontaktmaterial und Befestigungsmaterial
gespart werden, ohne befürchten zu müssen, daß die geringere Kontaktfläche die Nennstromstärke
und Anlaufstromstärke der Motoren nicht ohne Erwärmung überträgt.
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Die Ausrüstung betriebsmäßig schaltbarer Apparate mit erfindungsgemäßen
Kontakten ist auf alle Fälle ratsam, da es manchmal vorkommt, daß aus Gründen der
Kontaktsicherheit Schrauben zur Erreichung eines hohen Kontaktdrucks verwendet werden
müssen, die einen größeren Leistungsquerschnitt erfordern, als für die elektrische
Strom-
Leitung eigentlich notwendig gewesen wäre. Dieser Nachteil
entfällt, wenn die Kontakte oder auch die Leitungsverbindungen durch zwischengelegte
erfindungsgemäße Kontaktscheiben in der Leitfähigkeit verstärkt werden, die zur
Stromübertragung nur geringe mechanische Kontaktdrücke und kleinere Schrauben benötigen.
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Auch betriebsmäßig schaltbare Geräte können mit erfindungsgemäßen
Kontakten ausgerüstet werden, die an die Stelle der bisher verwendeten Federhauptkontakte
treten und die durch Vorkontakte gegen Abbrand geschützt sind.
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Vergleicht inan den Kontaktdruck von Schaltern, die finit normalen
Schaltkontakten ausgerüstet sind, und den inec'lianischen Kräfteaufwand, der zur
Be-@vältigung des Schaltvorgangs notwendig ist, mit <lein geringeren mechanischen
Kraftaufwand eines mit erfindungsgemäßen Kontakten ausgerüsteten Schaltgerätes,
so ersieht man, daß Geräte mit der normalen Kontaktbauart einen Mehraufwand von
Konstruktionsmaterial für diese Apparate selbst und für die Konstruktionsverstrebungen
nebst den dazugehörigen Antrieben erfordern.
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Die geringen mechanischen Kraftaufwendungen für die Schalterbetätigung
eines mit Scheibenkontakten ausgerüsteten elektrischen Schaltgerätes, die der Erfindung
entsprechen, ergeben die in der nachstehenden Aufstellung genannten Einsparungen:
i. kleinere Hauptkontakte, 2. kleinere Abmessungen des Betätigungsgestänges, 3.
kleinere Fernschaltmagnete bzw. Fernschaltmotoren, 4. kleinere Profile der Schaltanlagengerüste,
5. kleinere Befestigungseisen des Antriebes, 6. kleinere Versteifungseisen, 7. kleinere
Schaltstöße durch geringere bewegte Massen, B. kleinere Isolatoren in bezug auf
die Umbruchkraft, g. kleinere Einschaltströme der Einschaltmagnete usw., io. kleinere
Handeinschaltungskräfte.