DE977386C - Hochbelasteter Kontakt mit Kuehlflaechen zur Kuehlung durch stroemendes Kuehlmittel - Google Patents

Description

Der Übergangswiderstand von Kontakten hängt unter anderem stark von dem Druck ab, mit dem die Kontaktflächen aufeinanderliegen. Mit zunehmendem Druck erhöht sich nämlich die Zahl und Größe der Berührungsflächen, wodurch der Widerstand sinkt. Es ist ersichtlich, daß mit abnehmender Härte des Kontaktmaterials bei gegebenem Druck der Widerstand des Kontaktes abnimmt. Die meisten Kontaktmaterialien verlieren mit zunehmender Temperatur an Härte, z. B. Silber.

Aus diesem Grunde kann der Übergangswiderstand einer Kontaktstelle mit zunehmender Strombelastung abnehmen. Dagegen nimmt der ohmsche Widerstand der meisten Kontaktmaterialien mit zunehmender Temperatur zu, was eine Erhöhung des Kontaktwiderstandes zur Folge hat. Außerdem besteht bei erhöhter Temperatur die Gefahr, daß die Kontaktflächen oxydieren. Bei vielen gut leitenden Kontaktmaterialien spielen jedoch die beiden letztgenannten Einflüsse eine geringere Rolle als der günstige Einfluß der mit der Temperatur abnehmenden Härte. Aus diesem Grunde ist es vorteilhaft, Kontakte, die bis an die Grenze ihrer Leistungsfähigkeit belastet werden, an den eigentlichen Berührungsstellen nicht zu intensiv zu kühlen, sondem eine bestimmte, je nach dem Kontaktmaterial verschiedene Übertemperatur zuzulassen. Diese Temperatur ist z. B. für Silber in der Größenord-

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nung von ioo bis 2oo° C. Überschreitet die Temperatur der Kontakte eine gewisse Grenze, so besteht die Gefahr, daß die Standfestigkeit der Kontaktflächen als Ganzes leidet.

Die Erfindung betrifft einen hochbelasteten Kontakt, insbesondere für Kontaktumformer, aus einem Kontaktmaterial, dessen Härte mit wachsender Temperatur abnimmt, und mit Kühlung durch strömendes, vorzugsweise gasförmiges Kühlmittel, das ίο in der Nähe der Kontakte zugeführt wird, ohne jedoch die Kontaktflächen zu berühren, und mit zusätzlichen, vom Kühlmittel direkt bespülten Kühlflächen. Erfindungsgemäß sind die Kühlflächen an den auswechselbaren Kontaktstücken mit gutem Wärmekontakt, aber lösbar befestigt.

Es ist bereits bekannt, zur Wärmeabfuhr vorgesehene Kühleinrichtungen, z. B. Kühlrippen, an Wandertransformatoren demontierbar anzubauen. Dem Stand der Technik sind bereits Kontaktan-Ordnungen zu entnehmen, bei denen die Kontaktflächen direkt durch ein Kühlmittel bespült werden. Weiterhin ist es bereits bekannt, bei Kontaktanordnungen den Kontaktstellen benachbarte Teile durch einen Kühlmittelstrom zu kühlen. Diese Anordnungen sind von dem Erfindungsgegenstand verschieden, da bei diesem die eigentlichen Kontaktflächen nicht von dem Kühlmittel gekühlt werden, sondern lediglich Kühlflächen, die an den auswechselbaren Kontaktstücken mit gutem Wärmekontakt, aber lösbar befestigt sind. Dadurch ergibt sich gegenüber den bekannten Anordnungen der Vorteil, daß an den eigentlichen Berührungsstellen der Kontakte die Fließgrenze des Materials erreicht wird und daß sich deshalb die Kontaktstücke bei gegebenem Druck innig berühren. Daraus ergibt sich ein kleiner Übergangswiderstand. Wie bereits angedeutet, läßt sich diese Wirkung dadurch erzielen, daß die Kontakte durch ein strömendes, vorzugsweise gasförmiges Mittel gekühlt werden und daß dieses Kühlmittel zwar in der Nähe der Kontaktberührungsflächen angreift, jedoch ohne die eigentlichen Kontaktflächen zu treffen.

Bei hochbelasteten Kontakten wird es — wie bereits bekannt — dabei notwendig, zusätzliche Kühlflächen in der Nähe der Kontaktberührungsstellen zu schaffen. Diese müssen so angeordnet sein, daß der Wärmewiderstand von der Kontaktberührungsstelle bis zu den Kühlflächen genügend gering ist. Handelt es sich um einen Schalter mit auswechselbaren Kontaktstücken, so wäre es sehr bequem, die Kühlflächen an die festen, nicht auswechselbaren Unterlagen bzw. Stromzuführungen für die Kontakte anzubringen. Dies hat jedoch den Nachteil, daß an der Befestigungsstelle der auswechselbaren Kontaktstücke ein zusätzlicher Wärmewiderstand vorhanden ist. Man kann daher die zusätzlichen Kühlflächen an dem eigentlichen auswechselbaren Kontaktstück lösbar befestigen, damit bei der Auswechselung des Kontaktstückes der Kühlkörper nicht ausgewechselt zu werden braucht, sondern auf das Ersatzkontaktstück umgesetzt werden kann. Die Verbindung zwischen beiden muß geringen Wärmewiderstand haben, was z. B. dadurch erreicht werden kann, daß vor dem Zusammensetzen der möglichst gut aufeinanderpassenden Berührungsflächen letztere mit einer Schicht aus wärmebeständigem Fett versehen werden, wobei dem Fett Metallpulver untermischt werden kann. Dieses Fett füllt die Lufträume zwischen den Berührungsflächen aus und erleichtert den Wärmeübergang.

Die Erfindung ist von besonderem Interesse für die periodisch betätigten Kontakte von Kontaktumformern, da bei letzteren sehr hohe Kontaktbelastungen auftreten und die Anforderungen an die Standfestigkeit, d. h. an die Genauigkeit der Kontaktschließ- und Öffnungszeiten, groß sind. Man kann unter Umständen die Intensität der Kühlung durch Regelung der Menge oder der Geschwindigkeit des Kühlmittels an die Belastung des Kontaktes anpassen.

In der Zeichnung ist die Erfindung an einem Beispiel dargestellt. Auf zwei feststehende Stromschienen ι und 2 sind zwei feststehende Kontaktstücke 3 und 4 befestigt. Diese Kontaktstücke tragen die eigentlichen Kontaktleisten 5 und 6, z. B. aus SiI-ber oder Silberlegierungen. Auf die Kontaktleisten 5 und 6 drückt eine Feder 7 einen Kontaktteller 8, der auf der Berührungsseite ebenfalls aus einem geeigneten Kontaktmaterial gefertigt ist. Die Feder 7 stützt sich auf ihrem linken Ende gegen eine feste Gehäuseleiste 9 ab. Durch einen Stößel 10, der zwischen den Schienen 1 und 2 hindurchgeht, kann das Kontaktstück 8 von den Kontaktleisten 5 und 6 entgegen dem Federdruck abgehoben werden, bei Kontaktumformern z. B. im periodischen Rhythmus der gleichzurichtenden Spannung. An den Kontaktstükken 3 und 4 sind Kühlkörper 11 und 12 angeschraubt. Diese Kühlkörper tragen auf ihrer Rückseite Kühlrippen 13, gegen welche das durch Pfeile angedeutete Kühlmittel strömt. Dieses Kühlmittel berührt die Kontaktstücke 5 und 6 sowie 8 nicht direkt. Andererseits ist jedoch der Wärmewiderstand der Stücke 3, 4, 11 und 12 sowie der Rippen 13 so gering, daß, abgesehen von den eigentlichen Berührungsstellen des Kontaktes, die Temperatur der Metallteile, die die Kontaktleisten tragen, so tief gehalten wird, daß keine plastischen Verformungen oder Verformungen durch Wärmedehnungen auftreten. An der Berührungsstelle 14 zwischen den Kontaktstücken 3 und 4 und dem Kühlkörper 11 und 12 ist zur Verringerung des Wärmewiderstandes vor dem Zusammenschrauben eine gut wärmeleitende plastische Masse, z. B. temperaturbeständiges Kugellagerfett mit Metallpulver vermischt, angebracht.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Hochbelasteter Kontakt, insbesondere für Kontaktumformer, aus einem Kontaktmaterial, dessen Härte mit wachsender Temperatur abnimmt, und mit Kühlung durch strömendes, vorzugsweise gasförmiges Kühlmittel, das in der Nähe der Kontakte zugeführt wird, jedoch ohne die Kontaktflächen zu berühren, und mit zusatzliehen, vom Kühlmittel direkt bespülten Kühl-

   flächen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlflächen an den auswechselbaren Kontaktstücken mit gutem Wärmekontakt, aber lösbar befestigt sind.
2. 2. Hochbelasteter Kontakt, insbesondere für Kontaktumformer nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührungsflächen von Kontakt und Kühlfläche vor dem Zusammensetzen mit einer Schicht aus wärmebeständigem Fett unter Beimischung von Metallpulver versehen sind.
3. 3. Kontakt nach Anspruch 1 oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung, z. B. die Menge oder Geschwindigkeit des Kühlmittels, abhängig von der Belastung oder der Temperatur der Kontakte geregelt wird.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 898 194;
   schweizerische Patentschriften Nr. 227 695,

   245S25;
   VDE-Fachberichte, 1939, S. 170, linke Spalte.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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