EP0073925B1 - Kontaktanordnung für Vakuumschalter - Google Patents

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EP0073925B1
EP0073925B1 EP82106926A EP82106926A EP0073925B1 EP 0073925 B1 EP0073925 B1 EP 0073925B1 EP 82106926 A EP82106926 A EP 82106926A EP 82106926 A EP82106926 A EP 82106926A EP 0073925 B1 EP0073925 B1 EP 0073925B1
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EP
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contact
copper
hollow bodies
another
consist
Prior art date
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EP82106926A
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Gerhard Dr. Dipl.-Ing. Peche
Günter Bialkowski
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Siemens AG
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Siemens AG
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Publication date
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    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/664—Contacts; Arc-extinguishing means, e.g. arcing rings
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/664—Contacts; Arc-extinguishing means, e.g. arcing rings
    • H01H33/6642—Contacts; Arc-extinguishing means, e.g. arcing rings having cup-shaped contacts, the cylindrical wall of which being provided with inclined slits to form a coil
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H33/6644—Contacts; Arc-extinguishing means, e.g. arcing rings having coil-like electrical connections between contact rod and the proper contact
    • H01H33/6645—Contacts; Arc-extinguishing means, e.g. arcing rings having coil-like electrical connections between contact rod and the proper contact in which the coil like electrical connections encircle at least once the contact rod
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    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/664—Contacts; Arc-extinguishing means, e.g. arcing rings
    • H01H33/6646—Contacts; Arc-extinguishing means, e.g. arcing rings having non flat disc-like contact surface

Definitions

  • the invention relates to a Kunststoffanordnun for vacuum switch according to the preamble of claim 1
  • a 1 che contact arrangement is known from DE-C-2 740 994.
  • a vacuum switch is known from US Pat. No. 3,014,107, the contact bolts of which, in order to generate an magnetic field, have cylindrical coils that rotate in opposite directions in a spiral.
  • a contact arrangement for vacuum switches is known, each with a contact part designed as a hollow hollow body, the jacket of which is provided with slots which are helical with respect to the axis of rotation.
  • the limit breaking capacity of vacuum interrupters with disc-shaped contacts is generally lower than the limit breaking capacity of pot-shaped contacts if the metal vapor arc discharge on the edge of the pot contact rotates magnetically, driven by oblique slots in the lateral surface of the pot contact.
  • the all-round contracted arc discharge prevents inadmissible overheating of the contact material during the burning time of the arc discharge.
  • a significant increase in the limit breaking capacity of vacuum interrupters has been achieved by providing an additional magnetic field parallel to the axis of the vacuum interrupter, which is generated directly by the breaking current.
  • the invention has for its object to provide vacuum switch contacts with such a contact geometry that an outer coil is avoided. This object is achieved according to the invention by a contact arrangement for vacuum switches with the features of patent claim 1.
  • the proposed contact geometry has the essential advantage that an outer coil is avoided.
  • the elongated, helically slotted hollow body contacts only generate the necessary axial magnetic field by lifting the contact bolts from the inside of the hollow body contacts when the device is switched off.
  • the figure shows in section a contact arrangement for vacuum switches according to the invention.
  • the switching contacts 1, 2 shown in the figure with a fixed contact pin 3 and a movable contact pin 4, their mutually opposing end faces 11, 12 are surrounded by hollow bodies 5, 6 which, with their side walls 7, 10 facing away from one another, on the contact pin 3, 4 are attached.
  • the end faces 11, 12 of the contact pins 3, 4 are set back with respect to the inner walls of the mutually facing ends 8, 9 of the hollow bodies 5, 6, each forming a gap 13.
  • the solid contact bolts 3, 4 are preferably made of copper and their strength can be considerably improved by adding one percent boron, beryllium, chromium and / or zirconium.
  • the surface areas 11, 12 of the contact bolts 3, 4 are significantly enlarged in terms of surface area by the hollow bodies 5, 6.
  • the mutually facing ends 8, 9 of the hollow bodies 5, 6 consist of a suitable contact material which resists the arc, preferably of chromium-copper, tungsten-copper, cobalt-copper or molybdenum-copper, and are with the ends 7, 10 the hollow body 5, 6 brazed to an annular outer skin with the contact bolts 3, 4.
  • the ends of the hollow bodies 5, 6 facing away from one another preferably consist of pure copper or of copper to which 1% to 3% boron, beryllium, chromium and / or zirconium has been added.
  • the hollow bodies 5, 6 surrounding the contact bolts 3, 4 are provided with a helical circumferential slot 14 in the same sense, so that the contact bolts 3 are released only when the hollow bodies 5, 6 are relieved , 4 stand out from the hollow bodies 5, 6 to form the column 13 and the current is commutated onto the hollow body in such a way that it generates an axial magnetic field in the coil windings 16, 17 as it flows through these bodies.
  • the contact force supported via the contact bolts, the closed gaps 13 and the main gap 18 does not exert any forces on the hollow body.
  • the necessary axial magnetic field is created by the transfer of the current from the contact pin to the hollow body.
  • the metal vapor discharge in the main gap 18 only slightly stresses the surface of the contact material due to the magnetic field strength, since the arc did not contract from the diffuse discharge into the contract due to the magnetic field Discharge, which can lead to dangerous overheating of the contact surface. As a result, a magnetic movement of the diffuse discharge distributed over the entire surfaces of the side walls 8, 9 can be dispensed with.
  • the slot angle of the hollow body with respect to the axis must be larger in order to increase the number of turns produced by sloting and thus the field strength.
  • the same effect can also be achieved with a fixed inclination angle by lengthening the hollow body.
  • the contact geometry proposed according to the invention is weakly elastic in its two hollow bodies 5, 6, so that the internal gaps between the surfaces 11, 12 of the contact bolts 3, 4 and the inner walls of the mutually facing ends 8, 9 of the hollow bodies 5, 6 also close under contact pressure . As a result, a small path resistance of the closed current path is achieved and the deformation of the hollow bodies 5, 6 is avoided.

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  • High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)
  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kontaktanordnun für Vakuumschalter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 Eine 1 che Kontaktanordnung ist aus der DE-C-2 740 994 bekannt.
  • Weiterhin ist aus der US-A-3 014 107 ein Vakuumschalter bekannt, dessen Kontaktbolzen zum Erzeugen eine s Magnetfeldes gegensinnig spiralförmig umlaufende Zylinderspulen aufweisen.
  • Schließlich ist aus der FR-A-2 346 840 eine Kontaktanordnung für Vakuumschalter mit jeweils einem als Rotationshohlkörper gestalteten Kontaktteil bekannt, dessen Mantel mit gegenüber der Rotationsachse wendelförmig verlaufenden Schlitzen versehen ist.
  • Die Grenzausschaltleistung von Vakuumschaltröhren mit scheibenförmigen Kontakten ist in aller Regel niedriger als die Grenzausschaltleistung von topfförmigen Kontakten, wenn die Metalldampfbogenentladung auf dem Rand des Topfkontaktes durch schräge Schlitze in der Mantelfläche des Topfkontaktes magnetisch augetrieben umläuft. Durch die umlaufende kontrahierte Bogenentladung wird eine unzulässige Uberhitzung des Kontaktmaterials während der Brennzeit der Bogenentladung vermieden. Im Verlauf der letzteren Jahre erreichte man eine erhebliche Erhöhung der Grenzausschaltleistung von Vakuumschaltröhren, indem parallel zur Achse der Vakuumschaltröhre ein zusätzliches magnetisches Feld vorgesehen wird, das vom Ausschaltstrom direkt erzeugt wird. Technisch sind Lösungen bekannt, in denen eine Spulenanordnung in der Höhe der Brennkammer direkt vom Strom der Röhre durchflo ssen wird und im Ausschaltaugenblick das für die Schaltleistungserhöhung notwendige magnetische Feld erzeugt. Bei dieser bekannten technischen Lösung durchfließt der Betriebs- und Kurzschlußausschaltstrom permanent die um die Schaltkammer der Röhre gelegte Spule, die elektrisch in Reihe mit der Vakuumschaltröhre geschaltet ist. Dies bedingt, daß die Spule elektrisch voll gegen die Brennkammer isoliert sein muß, da zwischen Brennarmer und dem Potential des Kontaktes, der mit der Spule verbunden ist, im ausgeschaltet n Zustand mindestens die halbe Klemmenspannung liegt; feruer muß die Spule für den Betriebs- und Kurzzeitstrom dimensioniert werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Vakuumschalterkontakte mit einer solchen Kontaktgeometrie zu schaffen, daß eine äußere Spule vermieden wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kontaktanordnung für Vakuurnschalter mit den Merkmalen des Patentanspnnchs 1 gelöst.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand zusätzlicher Ansprdche.
  • Die vorgeschlagene Kontaktgeometrie hat den wesentlichen Vorteil, daß eine äußere Spule vermieden wird. Die verlängerten wendelförmig geschlitzten Hohlkörperkontakte erzeugen erst im Ausschaltmoment das notwendige axiale Magnetfeld durch Abheben der Kontaktbolzen von der Innenseite der Hohlkörperkontakte.
  • Die Erfindung soll nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbei spiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert werden.
  • Die Figur zeigt im Schnitt eine Kontaktanordnung für Vakuumschalter gemäß der Erfindung. Bei den in der Figur dargestellten Schaltkontakten 1, 2 mit einem feststehenden Kontaktbolzen 3 und einem bewegbaren Kontaktbolzen 4 sind deren einander gegenüberstehende Stirnflächen 1 1, 12 von Hohlkörpern 5, 6 umgeben, die mit ihren einander abgewandten Seitenwänden 7,10 an den Kontaktbolzen 3, 4 befestigt sind. Die Stirnflächen 11, 12 der Kontaktbolzen 3, 4 sind gegenüber den Innenwänden der einander zugewandten Enden 8, 9 der Hohlkörper 5, 6 mit diesen jeweils einen Spalt 13 bildend zurdckversetzt. Die massiven Kontaktbolzen 3, 4 bestehen vorzugsweise aus Kupfer und können in ihrer Festigkeit durch einen einprozentigen Zusatz von Bor, Beryllium, Chrom und/oder Zirkon erheblich verbessert werden. Die Stinnft.ächen 11, 12 der Kontaktbolzen 3, 4 sind durch die Hohlkörper 5, 6 oberflächen-mäßig bedeutend vergrößert. Dabei bestehen die einander zugewandten Enden 8, 9 der Hohlkörper 5, 6 aus einem geeigneten, dem Lichtbogen widerstehenden Kontaktmaterial, vorzugsweise aus Chrom-Kupfer, Wolfram-Kupfer, Kobalt-Kupfer oder Molybdän-Kupfer, und sind mit den voneinander abgewandten Enden 7,10 der Hohlkörper 5, 6 an einer ringförmigen Außenhaut mit den Kontaktbolzen 3, 4 hart verlötet. Die voneinander abgewandten Enden der Hohlkörper 5, 6 bestehen vorzugsweise aus reinem Kupfer oder aus Kupfer, dem 1% bis 3% Bor, Beryllium, Chrom und/oder Zirkon hinzulegiert ist. Zur Erzeugung des axialen Feldes, das die Grenzausschaltleistung wesentlich erhöht, sind die die Kontaktbolzen 3, 4 umgebenden Hohlkörper 5, 6 mit einem im gleichen Sinn wendelförmig umlaufenden Schlitz 14 versehen, so daß erst im Ausschaltaugenblick bei Entlastung der Hohlkörper 5, 6 die Kontaktbolzen 3, 4 von den Hohlkörpern 5, 6 unter Bildung der Spalte 13 abheben und der Strom so auf die Hohlkörper kommutiert, daß er bei Durchfließen die ser Körper in den Spulenwindungen 16, 17 ein axiales magnetisches Feld erzeugt. Die sich über die Kontaktbolzen, die geschlossenen Spalte 13 und den Hauptspalt 18 abstützende Kontaktkraft übt keine Kräfte auf den Hohlkörper aus. Im Ausschaitmon ent entsteht das notwendige axiale Magnetfeld durch den Übergang des Stromes von den Kontaktbolzen auf den Hohlkörper. Die Metalldampfentladung im Hauptspalt 18 beansprucht durch die magnetische Feldstärke die Oberfläche des Kontaktmaterials nur wenig, da der Bogen durch das magnetische Feld nicht von der diffusen Entladung in die kontrahierte Entladung, die zu gefährlichen Überhitzungen der Kontaktoberfläche führen kann, übergehen kann. Demzufolge kann auf eine magnetische Bewegung der über die gesamten Oberflächen der Seitenwände 8, 9 verteilten diffusen Entladung verzichtet werden.
  • Mit größerwerdender Grenzausschattleistung muß der Schlitzwinkel des Hohlkörpers im Bezug zur Achse größer werden, um die Zahl der durch Schlitzung erzeugten Windungen und damit die Feldstärke zu erhöhen. Der gleiche Effekt kann auch bei festgehaltenem Neigungswinkel durch Verlängerung der Hohlkörper erreicht werden. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Kontaktgeometrie ist in ihren beiden Hohlkörpern 5, 6 schwach elastisch, so daß unter Kontaktdruck sich auch die Innenspalte zwischen den Flächen 11, 12 der Kontaktbolzen 3, 4 und den Innenwänden der einander zugewandten Enden 8, 9 der Hohlkörper 5, 6 schließen. Dadurch wird ein kleiner Bahnwiderstand des geschlossenen Strompfades erreicht und die Deformation der Hohlkörper 5, 6 vermieden. Im Abschaltaugenblick öffnen sich zunächst die Innenspalte 13 zwischen den Stinnflächen 11, 12 der Kontaktbolzen 3, 4 und den Innenwänden der einander zugewandten Enden 8, 9 der Hohlkörper 5, 6, so daß der zwischen den beiden einander zugewandten Enden 8, 9 gezühdete Lichtbogen nur über die Hohlkörper 5, 6 gespeist wird.

Claims (5)

1. Kontaktanordnung für Vakuumschalter mit einem feststehenden und einem bewegbaren Kontaktbolzen (3, 4), deren einander gegenüberstehende Endbereiche jeweils von einem elektrisch leitenden in Längsrichtung der Kontaktbolzen (3 4) elastisch kompressiblen Hohlkörper (5, 6) umgeben sind, die beide im wesentlichen gleich ausgebildet sind, jeweils zwischen sich und dem zugehörigen Kontaktbolzen (3, 4) einen ringförmigen Hohlraum bilden und mit ihren voneinander abgewandten Enden an dem jeweiligen Kontaktbolzen (3, 4) befestigt sind, wobei an den einander zugewandten Enden der Hohlkörper (5, 6), die jeweils eine geschlossene Innen- und Außenfläche aufweisen, bei geöffnetem Schalter, die Innenfläche von der Stirnfläche des zugeordneten Kontaktbolzens (3, 4) durch einen Spalt (13) getrennt ist, während bei geschlossenem Schalter diese Innenfläche an der Stirnfläche des zugeordneten Kontaktbolzens anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände (7, 8, 9, 10) der Hohlkörper (5, 6) einen in beiden Hohlkörpern (5, 6) im gleichen Sinne wendelförmig umlaufenden Schlitz (14) aufweisen, derart, daß Spulenwindungen (16, 17) mit einer solchen Steilheit gebildet sind, daß im Ausschaltmoment durch den von den Kontaktbolzen (3, 4) auf die Spulenwindungen (16, 17) übergehenden Laststrom ein axiales magnetisches Feld erzeugbar ist.
2. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktbolzen (3, 4) aus Kupfer bestehen.
3. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktbolzen (3, 4) aus Kupfer bestehen, das einen einprozentigen Zusatz von Bor, Beryllium, Chrom und/oder Zirkon enthält.
4. Kontaktanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugewandten Enden (8, 9) der Hohlkörper (5, 6) aus Chrom-Kupfer, Wolfram-Kupfer, Kobalt-Kupfer oder Molybdän-Kupfer bestehen.
5. Kontaktanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die voneinander abgewandten Enden (7, 10) der Hohlkörper (5, 6) aus reinem Kupfer oder aus Kupfer, dem 1 % bis 3% Bor, Beryllium, Chrom und/oder Zirkon hinzulegiert ist, bestehen.
EP82106926A 1981-08-26 1982-07-30 Kontaktanordnung für Vakuumschalter Expired EP0073925B1 (de)

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