EP0079977A1 - Kontaktstück für ein elektrisches Schaltgerät, insbesondere für ein Schütz - Google Patents

Kontaktstück für ein elektrisches Schaltgerät, insbesondere für ein Schütz Download PDF

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EP0079977A1
EP0079977A1 EP81109823A EP81109823A EP0079977A1 EP 0079977 A1 EP0079977 A1 EP 0079977A1 EP 81109823 A EP81109823 A EP 81109823A EP 81109823 A EP81109823 A EP 81109823A EP 0079977 A1 EP0079977 A1 EP 0079977A1
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EP
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contact
carrier
arc guide
contact piece
arc
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Hans Lüthy
Purnendu Chaudhuri
Hilmar Klepp
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Rockwell Automation Switzerland GmbH
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Sprecher und Schuh AG
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    • H01H9/46—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts using arcing horns
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • H01H1/12—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage
    • H01H1/14—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by abutting
    • H01H1/20—Bridging contacts

Definitions

  • the present invention relates to a contact piece, preferably a contact bridge, for an electrical switching device, in particular for a contactor, according to the preamble of claim 1.
  • a contact bridge with a trough-shaped carrier is known, to which an intermediate part made of electrically conductive material is attached. Two contact pads are soldered onto this intermediate part.
  • the intermediate part has end parts which extend away from the contact pads and adjoin the end faces of the carrier. These end parts serve as arcing pieces.
  • a contact bridge in which the contact pads directly on the bottom part of a U-shaped carrier attached and electrically connected to each other by means of a web (DE-AS 1 175 776).
  • Arc guide pieces are attached to the end faces of the carrier and protrude from the base part of the carrier in the direction away from the contact pads. Since these arc guide pieces are made of steel, the arc base points move away from the contact pads more quickly than in the case of the contact bridge mentioned above.
  • the connection point between the contact pads and the carrier is attacked by the arcs, which migrate with their base points along the side of the contact pads to the arc guide pieces. The damage caused as a result, which is particularly significant with high switch-off currents, makes it necessary to replace the contact bridge after a relatively short period of use.
  • the present invention is based on the object of creating a contact piece of the type mentioned which is simple in construction and manufacture and which has the lowest possible mass and which permits high switching numbers even with large breaking currents.
  • the base point of an arc caused by the contact opening passes directly from the contact pad onto the arc guide piece which extends up to this and beyond the attachment point thereof, without migrating laterally along the contact pad.
  • the attachment point and also the contact pad itself are therefore effectively protected from attack by the arc by the arc guide.
  • the arc guide can be made of a suitable material preferably made of a ferromagnetic material, which causes the arc base point to move away quickly from the contact pad and which is also erosion-resistant and has good arc running properties. Accordingly, even with relatively large breaking currents, the wear of the contact piece is low, which enables the contact piece to be used for a correspondingly long time.
  • the carrier can be made from a material of high mechanical strength, so that the intermediate part essentially only has to ensure a good electrically conductive connection between the contact pads. This makes it possible to create a contact piece of as little mass as possible, which can withstand strong electrical and mechanical stresses both when the contacts are closed and when the contacts are opened and closed.
  • the contact bridge 1 shown in the figures has a U-shaped support 2, which consists for example of steel.
  • the bottom part of the carrier 2 is designated 3 and its flanges 4.
  • an intermediate part 5 is fastened to the bottom part 3 thereof, preferably by brazing.
  • This intermediate part 5 consists of an electrically conductive material, preferably copper, and is provided on its side facing the carrier 2 with projections 6 and 7, each of which engages in a centering hole 8 or 9 in the base part 3. Through these centering holes 8 and 9, the intermediate part 5 is positioned during its attachment to the carrier 2.
  • the intermediate part 5 On the side opposite the projections 6 and 7, the intermediate part 5 is provided in the region of its ends with elevations 10 and 11, respectively, on which contact supports 12, 13 are arranged, which are connected to the intermediate part 5 in a suitable manner, for example by brazing .
  • the contact pads 12 and 13 consist of a suitable contact material, for example AgCdO.
  • the carrier 2 gives the contact bridge 1 good mechanical strength, while the intermediate part 5 essentially only has the task of ensuring a good electrically conductive connection between the two contact pads 12 and 13. With a suitable design and / or choice of material, it is consequently possible to obtain a contact bridge 1 of low mass, which can withstand heavy electrical and mechanical loads.
  • this Chen-shaped arc guide pieces 14 and 15 connected, for example, also by brazing.
  • These arc guide pieces 14 and 15 consist of a ferromagnetic material, for example steel.
  • the arcs pass directly from the contact surface 12a or 13a of the contact supports 12, 13 to the associated arc guide piece 14 or 15, the arc base points are prevented from emerging laterally move long of the contact pads to their connecting points 16, 17, which would result in undesired erosion of the contact pads 12, 13 and damage to the connecting points 16, 17.
  • the contact bridge 1 is thus protected against rapid wear by the formation of the arc guide pieces 14 and 15 even at high breaking currents, which has an advantageous effect on the service life of the contact bridge 1.
  • the contact bridge can also be designed differently than described as different parts.
  • the contact bridge described is particularly, if not exclusively, suitable for a contactor.
  • a preferred embodiment of such a contactor is the subject of the Euro-p ⁇ ischen Patent Application No. filed simultaneously (representative file: A 4025 EP)..

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Abstract

Auf der Unterseite eines U-förmigen Trägers (2) aus Stahl ist ein Zwischenteil (5) aus elektrisch leitendem Material, zum Beispiel Kupfer oder einer Kupferlegierung, befestigt. Dieser Zwischenteil (5) trägt auf seiner Unterseite zwei Kontaktauflagen (12, 13) aus geeignetem Material, zum Beispiel AgCdO. An den Stirnseiten des Trägers (2) sind Lichtbogenleitstücke (14, 15) aus einem ferromagnetischen Material, zum Beispiel Stahl, befestigt. Die Lichtbogenleitstücke (14, 15) stehen vom Bodenteil (3) des Trägers (2) in Richtung zu den Kontaktauflagen (12, 13) ab und erstrecken sich seitlich der letzteren bis in den Bereich von deren Kontaktflächen (12a, 13a). Die bei Kontaktöffnung auftretenden Lichtbogen treten von den Kontaktflächen (12a, 13a) direkt auf die Lichtbogenleitstücke (14, 15) über, ohne dass die Lichtbogenfusspunkte seitlich der Kontaktauflagen (14, 15) zu deren Verbindungsstelle (16, 17) wandern. Die Kontaktauflagen (12, 13) sowie deren Verbindungsstellen (16, 17) werden somit vor Zerstörung durch die Lichtbogen geschützt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kontaktstück, vorzugsweise eine Kontaktbrücke, für ein elektrisches Schaltgerät, insbesondere für ein Schütz, gemäss Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Aus der DE-OS 26 47 888 ist eine Kontaktbrücke mit einem wannenförmigen Träger bekannt, an dem ein Zwischenteil aus elektrisch leitendem Material befestigt ist. Auf diesen Zwischenteil sind zwei Kontaktauflagen aufgelötet. Der Zwischenteil weist Endteile auf, die sich von den Kontaktauflagen weg erstrecken und an die Stirnseiten des Trägers angrenzen. Diese Endteile dienen als Lichtbogenabbrandstücke.
  • Abgesehen davon, dass bei dieser Ausführung ein rasches Wegwandern der Lichtbogenfusspunkte von den Kontaktauflagen zu den Lichtbogenabbrandstücken nicht gewährleistet ist, besteht die Gefahr, dass die Befestigungsstellen der Kontaktauflagen mit dem Zwischenteil durch die auf die Lichtbogenabbrandstücke kommutierenden Lichtbogen angegriffen werden. Dadurch wird die Lebensdauer der Kontaktbrücke erheblich herabgesetzt.
  • Daneben ist eine Kontaktbrücke bekannt, bei der die Kontaktauflagen direkt am Bodenteil eines U-förmigen Trägers angebracht und mittels eines Steges miteinander elektrisch leitend verbunden sind (DE-AS 1 175 776). An den Stirnseiten des Trägers sind an diesem Lichtbogenleitstücke befestigt, welche vom Bodenteil des Trägers in Richtung von den Kontaktauflagen weg abstehen. Da diese Lichtbogenleitstücke aus Stahl bestehen, wandern die Lichtbogenfusspunkte wohl rascher von den Kontaktauflagen ab als bei der vorstehend erwähnten Kontaktbrücke. Doch wird auch bei dieser Lösung die Verbindungsstelle zwischen den Kontaktauflagen und dem Träger durch die Lichtbogen angegriffen, die mit ihren Fusspunkten seitlich den Kontaktauflagen entlang zu den Lichtbogenleitstücken wandern. Die dadurch bewirkten Beschädigungen, die vor allem bei hohen Abschaltströmen erheblich sind, machen ein Auswechseln der Kontaktbrücke nach verhältnismässig kurzer Einsatzdauer notwendig.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein im Aufbau und der Herstellung einfaches Kontaktstück der eingangs genannten Art zu schaffen, das eine möglichst geringe Masse aufweist und das hohe Schaltzahlen auch bei grossen Ausschaltströmen zulässt.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruches 1 gelöst.
  • Der Fusspunkt eines durch Kontaktöffnung verursachten Lichtbogens tritt von der Kontaktauflage direkt auf das sich bis zu dieser und über die Befestigungsstelle derselben hinaus erstreckende Lichtbogenleitstück über, ohne seitlich entlang der Kontaktauflage zu wandern. Die Befestigungsstelle und auch die Kontaktauflage selbst sind deshalb durch das Lichtbogenleitstück vor einem Angriff durch den Lichtbogen wirkungsvoll geschützt. Das Lichtbogenleitstück kann aus einem geeigneten Material, vorzugsweise aus einem ferromagnetischen Werkstoff, hergestellt werden, das ein rasches Wegwandern des Lichtbogenfusspunktes von der Kontaktauflage weg bewirkt und das zudem abbrandfest ist sowie gute Lichtbogenlaufeigenschaften aufweist. Auch bei verhältnismässig grossen Ausschaltströmen ist demzufolge die Abnutzung des Kontaktstückes gering, was eine entsprechend lange Einsatzdauer desselben ermöglicht.
  • Bei der bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemässen Kontaktstückes als Kontaktbrücke gemäss Anspruch 2 kann, wie an sich bekannt, der Träger aus einem Werkstoff hoher mechanischer Festigkeit gefertigt werden, so dass der Zwischenteil im wesentlichen nur für eine gut elektrisch leitende Verbindung zwischen den Kontaktauflagen zu sorgen hat. Das erlaubt es, ein Kontaktstück von möglichst geringer Masse zu schaffen, das starken elektrischen und mechanischen Beanspruchungen sowohl bei geschlossenen Kontakten wie auch beim Oeffnen und Schliessen der Kontakte gewachsen ist.
  • Weitere bevorzugte Ausführungsformen bilden Gegenstand der Ansprüche 3 - 9.
  • Im folgenden wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes näher erläutert. Es zeigt rein schematisch:
    • Fig. 1 eine Kontaktbrücke für ein elektrisches Schaltgerät in Vorderansicht,
    • Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II - II in Fig. 1,
    • Fig. 3 die Kontaktbrücke in Seitenansicht, und la
    • Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV - IV in Figur 2.
  • Die in den Figuren dargestellte Kontaktbrücke 1 weist einen U-förmigen Träger 2 auf, der beispielsweise aus Stahl besteht. Der Bodenteil des Trägers 2 ist mit 3 und dessen Flansche mit 4 bezeichnet. Auf der Unterseite des Trägers 2 ist an dessen Bodenteil 3 ein Zwischenteil 5 befestigt, vorzugsweise durch Hartlötung. Dieser Zwischenteil 5 besteht aus einem elektrisch leitenden Material, vorzugsweise Kupfer, und ist auf seiner dem Träger 2 zugekehrten Seite mit Vorsprüngen 6 und 7 versehen, von denen jeder in ein Zentrierloch 8 bzw. 9 im Bodenteil 3 eingreift. Durch diese Zentrierlöcher 8 und 9 wird der Zwischenteil 5 während dessen Befestigung am Träger 2 positioniert.
  • An der den Vorsprüngen 6 und 7 gegenüberliegenden Seite ist der Zwischenteil 5 im Bereich seiner Enden mit Erhebungen 10 bzw. 11 versehen, auf denen Kontaktauflagen 12, 13 angeordnet sind, die mit dem Zwischenteil 5 auf geeignete Weise, zum Beispiel durch Hartlötung, verbunden sind. Die Kontaktauflagen 12 und 13 bestehen aus einem geeigneten Kontaktmaterial, zum Beispiel AgCdO.
  • Der Träger 2 verleiht der Kontaktbrücke 1 eine gute mechanische Festigkeit, während dem Zwischenteil 5 im wesentlichen nur die Aufgabe zufällt, für eine gute elektrisch leitende Verbindung zwischen den beiden Kontaktauflagen 12 und 13 zu sorgen. Durch geeignete Ausbildung und/oder Materialwahl ist es demzufolge möglich, eine Kontaktbrücke 1 geringer Masse zu erhalten, welche starken elektrischen und mechanischen Beanspruchungen standhalten kann.
  • An den Stirnseiten des Trägers 2 sind mit diesem plättchenförmige Lichtbogenleitstücke 14 und 15 verbunden, zum Beispiel ebenfalls durch Hartlötung. Diese Lichtbogenleitstücke 14 und 15 bestehen aus einem ferromagnetischen Material, zum Beispiel Stahl. Die sich im wesentlichen rechtwinklig zum Bodenteil 3 des Trägers 2 erstreckenden Lichtbogenleitstücke 14, 15 stehen beidseitig über diesen Bodenteil 3 vor. Mit ihren obern Enden 14a bzw. 15a stehen die Lichtbogenleitstücke, 14, 15 über die Oberkante der Flansche 4 des Trägers 2 vor. Mit ihren untern Enden 14b und 15b erstrecken sich die Lichtbogenleitstücke 14 und 15 bis zu den Kontaktauflagen 12 bzw. 13 und erstrecken sich seitlich derselben bis zum Bereich ihrer Kontaktflächen 12a bzw. 13a. Somit erstrecken sich die Lichtbogenleitstücke 14 und 15 über die Verbindungsstellen 16 bzw. 17 zwischen den Kontaktauflagen 12, 13 und dem Zwischenteil 5 hinaus.
  • Die bei Kontaktöffnung entstehenden Lichtbogen brennen vorerst auf den Kontaktflächen 12a und 13a der Kontaktauflagen 12, 13 und kommutieren anschliessend auf die diesen Kontaktauflagen 12, 13 benachbarten Lichtbogenleitstücke 14 und 15. Da letztere wie bereits erwähnt aus einem ferromagnetischen Werkstoff bestehen, so erfolgt dieser Uebergang der Lichtbogenfusspunkte von den Kontaktflächen 12a, 13a auf die Lichtbogenleitstücke 14 und 15 sehr rasch, was den Abbrand der Kontaktauflagen 12, 13 auf ein Mindestmass herabsetzt. Da die Lichtbogenleitstücke 14, 15 eine gute Abbrandfestigkeit aufweisen, führen die auf letzteren bis zu ihrer Löschung brennenden Lichtbogen zu keinen nennenswerten Beschädigungen.
  • Da die Lichtbogen wie erwähnt von der Kontaktfläche 12a bzw. 13a der Kontaktauflagen 12, 13 direkt auf das zugeordnete Lichtbogenleitstück 14 bzw. 15 übertreten, wird verhindert, dass sich die Lichtbogenfusspunkte seitlich entlang der Kontaktauflagen zu deren Verbindungsstellen 16, 17 hin bewegen, was einen unerwünschten Abbrand der Kontaktauflagen 12, 13 sowie eine Beschädigung der Verbindungsstellen 16, 17 zur Folge hätte. Die Kontaktbrücke 1 ist somit durch die Ausbildung der Lichtbogenleitstücke 14 und 15 auch bei hohen Ausschaltströmen vor einer raschen Abnutzung geschützt, was sich vorteilhaft auf die Lebensdauer der Kontaktbrücke 1 auswirkt.
  • Es versteht sich, dass die Kontaktbrücke in verschiedenen Teilen auch anders als wie beschrieben ausgebildet sein kann. So ist es beispielsweise möglich, den Kontaktauflagen 12 und 13 jede geeignete Form zu geben. In Fig. 1 sind anhand der Kontaktauflagen 12 und 13 zwei mögliche Varianten gezeigt. Im weitern ist es auch denkbar, die untern Enden 14b bzw. 15b der Lichtbogenleitstücke 14, 15 abzuwinkeln, falls dies erforderlich sein sollte, um diese Enden in die Nachbarschaft der Kontaktauflagen 12, 13 zu bringen.
  • Die beschriebene Kontaktbrücke eignet sich insbesondere, wenn auch nicht ausschliesslich, für einen Schaltschütz. Eine bevorzugte Ausbildung eines solchen Schaltschützes bildet Gegenstand der gleichzeitig eingereichten euro- päischen Patentanmeldung Nr. (Vertreterakte : A 4025 EP).

Claims (9)

1. Kontaktstück für ein elektrisches Schaltgerät, insbesondere für ein Schütz, mit einem Träger, an dessen einen Seite wenigstens eine Kontaktauflage vorgesehen ist, der ein mit dem Träger verbundenes Lichtbogenleitstück zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtbogenleitstück (14, 15) in Richtung zur Kontaktauflage (12, 13) hin vom Träger (2) absteht und sich bis zur Kontaktauflage (12, 13) erstreckt.
2. Kontaktstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der einen Seite des Trägers (2) zwei durch einen Zwischenteil (5) miteinander elektrisch verbundene Kontaktauflagen (12, 13) vorgesehen sind, von denen jeder ein sich vom Träger (2) abstehendes, sich bis zur Kontaktauflage (12, 13) erstreckendes Lichtbogenleitstück (14, 15) zugeordnet ist.
3. Kontaktstück nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich jedes Lichtbogenleitstück (14, 15) seitlich der zugeordneten Kontaktauflage (12, 13) bis in den Bereich dessen Kontaktfläche (12a, 13a) erstreckt.
4. Kontaktstück nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Lichtbogenleitstück (14, 15) aus einem ferromagnetischen Werkstoff besteht.
5. Kontaktstück nach einem der Ansprüche l - 4, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Lichtbogenleitstück (14, 15) auf sich gegenüberliegenden Seiten über den Träger (2) vorsteht.
6. Kontaktstück nach den Ansprüchen 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtbogenleitstücke (14, 15) an den Stirnseiten des U-förmigen Trägers (2) angeordnet sind und beidseitig über dessen Bodenteil (3) vorstehen.
7. Kontaktstück nach einem der Ansprüche 2 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktauflagen (12, 13) auf dem Zwischenteil (5) angebracht sind, der mit dem Träger (2) verbunden ist.
8. Kontaktstück nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (2) aus einem Werkstoff besteht, der eine grössere mechanische Festigkeit aufweist als der elektrisch leitende Werkstoff des Zwischenteils (5).
9. Kontaktstück nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (2) wenigstens eine Zentrierausnehmung (8, 9) aufweist, in die ein Vorsprung (6, 7) am Zwischenteil (5) eingreift.
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