EP0516984B1 - Anordnung zum stromleitenden Verbinden zweier Leiter aus Kupfer oder Aluminium - Google Patents

Anordnung zum stromleitenden Verbinden zweier Leiter aus Kupfer oder Aluminium Download PDF

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EP0516984B1
EP0516984B1 EP92107546A EP92107546A EP0516984B1 EP 0516984 B1 EP0516984 B1 EP 0516984B1 EP 92107546 A EP92107546 A EP 92107546A EP 92107546 A EP92107546 A EP 92107546A EP 0516984 B1 EP0516984 B1 EP 0516984B1
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EP
European Patent Office
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intermediate layer
conductors
copper
arrangement according
contact surfaces
Prior art date
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EP92107546A
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Hans-Rudolf Wüthrich
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General Electric Switzerland GmbH
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GEC Alsthom T&D AG
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/58—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation characterised by the form or material of the contacting members
    • H01R4/62—Connections between conductors of different materials; Connections between or with aluminium or steel-core aluminium conductors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/28—Clamped connections, spring connections
    • H01R4/30—Clamped connections, spring connections utilising a screw or nut clamping member

Definitions

  • the present invention relates to an arrangement for the current-conducting connection of two conductors made of copper or aluminum according to the preamble of claim 1.
  • JP-A-56.149.780 An intermediate layer is clamped between a conductor made of Al and a conductor with a surface made of Cu, Sn or Ag.
  • the surface of the intermediate layer facing the conductor made of Al consists of Ni or In, the surface facing the other conductor consists of Sn or Ag.
  • DE-PS 148 159 it is proposed to place an elastic sheet with closely spaced, numerous elevations between the two conductors to be connected to one another. This increases the number of effective contact points compared to a flat sheet as an intermediate layer. The same goal is achieved by a wire mesh as an intermediate layer, as disclosed in DE-PS 856 649. None is mentioned in these two publications about the choice of material for the ladder and the intermediate layer.
  • DE-OS 33 05 364 teaches, for example, the two pressure pieces of a clamp made of different metals To produce aluminum and copper and to place a metal plate between these pressure pieces, which consists of intimately connected layers of the two conductor materials of the pressure pieces, for example cupal sheet metal, the copper side of the sheet being the copper pressure piece and the aluminum side of the sheet pressure piece made of aluminum are facing. Corrosion is now avoided by clamping a copper conductor between the intermediate layer and the copper pressure piece or an aluminum conductor between the intermediate layer and the aluminum pressure piece. This solution is probably advantageous for corrosion protection, but such connection points must not have high temperatures when carrying current.
  • This coating is usually produced by dipping (especially for tin), electroplating or plating. If entire conductors are provided with a covering, much of the often very expensive covering material is used unnecessarily. A partial overdrawing is often due the shape and dimensions of the ladder only possible with great effort or not at all.
  • the contact surfaces of the intermediate layer are provided with tin, nickel or silver or a corresponding alloy, it is no longer necessary to provide the conductors themselves with a corresponding surface in order to be able to take advantage of the higher permissible excess temperatures.
  • the single figure shows on average two flat conductors 10, 12 which are approximately rectangular in cross section, both of which are made of copper or aluminum. In the area of their overlap, an intermediate layer 14 is arranged between the conductors 10, 12.
  • the two conductors 10, 12 are fastened to one another by means of two screw-nut connections 16, which penetrate both the conductors 10, 12 and the intermediate layer 14.
  • the screw-nut connections 16 press the conductors 10, 12 towards one another and onto the intermediate layer 14.
  • the intermediate layer 14 has a surface made of nickel (Ni), tin (Sn) or silver (Ag) at least in the area of its contact surfaces 18, 20 with which it bears against the conductors 10, 12.
  • the contact surfaces 18, 20 of the intermediate layer can also consist of a conventional nickel, tin or silver alloy.
  • the contact surfaces 18, 20 In order to be able to use the higher permissible temperatures according to standards, only the contact surfaces 18, 20 have to be made of nickel, tin or silver or a corresponding alloy. But it is also possible that the entire intermediate layer consists of one of these materials.
  • the intermediate layer 14 shown in the figure is sheet-like. However, it is also conceivable to provide a film or a wire mesh as an intermediate layer. Furthermore, the intermediate layer made of sheet metal can be provided with elastic elevations, which preferably protrude on both sides. Intermediate layers shaped in this way are known, for example, from DE-AS 1 286 170 and DE-PS's 148 159 and 856 649.
  • the intermediate layer from a base body made of an electrically highly conductive material, for example from copper or beryllium bronze, and to coat this base body in the area of the contact surfaces with the conductors or on all sides with a layer of nickel, tin or silver or a corresponding alloy.
  • the conductors 10, 12 made of copper or aluminum need not have a surface made of tin, nickel or silver or a corresponding alloy.

Landscapes

  • Non-Insulated Conductors (AREA)
  • Transformers For Measuring Instruments (AREA)
  • Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)
  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)
  • Multi-Conductor Connections (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zum stromleitenden Verbinden zweier Leiter aus Kupfer oder Aluminium gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Eine Anordnung dieser Art ist in der JP-A-56.149.780 offenbart. Zwischen einem Leiter aus Al und einem Leiter mit einer Oberfläche aus Cu, Sn oder Ag ist eine Zwischenlage eingeklemmt. Die dem Leiter aus Al zugewandte Oberfläche der Zwischenlage besteht aus Ni oder In, die dem anderen Leiter zugewandte Oberfläche aus Sn oder Ag.
  • Eine weitere Anordnung dieser Art mit einer als Federscheibe ausgebildeten Zwischenlage ist aus der DE-AS 1 286 170 bekannt. Um einen möglichst guten elektrischen Kontakt zu gewährleisten und ein Lösen der Schraubverbindung zwischen den beiden Leitern zu verhindern, weist die Zwischenlage aus Berylliumbronze Kontaktlamellen auf, die durch Schränkung aus der Ebene der scheibenartigen Zwischenlage gebildet sind. Angaben zum Material der Leiter sind diesem Dokument nicht zu entnehmen.
  • In der DE-PS 148 159 wird vorgeschlagen, ein elastisches Blech mit dicht nebeneinanderliegenden, zahlreichen Erhebungen zwischen die zwei miteinander zu verbindenden Leiter zu legen. Dadurch wird die Anzahl der wirksamen Kontaktpunkte gegenüber einem ebenen Blech als Zwischenlage erhöht. Das gleiche Ziel wird durch ein Drahtgitter als Zwischenlage ereicht, wie dies die DE-PS 856 649 offenbart. Ueber die Materialwahl für die Leiter und die Zwischenlage wird in diesen beiden Druckschriften nichts erwähnt.
  • Um bei Blitzschutz und Erdungsanlagen Korrosion zu vermeiden, lehrt die DE-OS 33 05 364, die beiden Druckstücke einer Klemme aus unterschiedlichen Metallen, beispielsweise Aluminium und Kupfer, herzustellen und zwischen diese Druckstücke eine Metallplatte, die aus innig verbundenen Schichten aus den beiden Leitermaterialien der Druckstücke besteht, beispielsweise aus Cupal-Blech, zu legen, wobei die Kupferseite des Blechs dem aus Kupfer hergestellten Druckstück und die Aluminiumseite des Blechs dem aus Aluminium gefertigten Druckstück zugewandt sind. Korrosion wird nun dadurch vermieden, dass ein Leiter aus Kupfer zwischen die Zwischenlage und das kupferne Druckstück beziehungsweise ein Leiter aus Aluminium zwischen die Zwischenlage und das Druckstück aus Aluminium eingeklemmt wird. Diese Lösung ist wohl vorteilhaft für den Korrosionschutz, derartige Verbindungsstellen dürfen aber keine hohen Temperaturen bei Stromführung aufweisen.
  • Die bei stromleitenden Verbindungen zwischen zwei Leitern durch den Stromfluss erzeugten zulässigen Uebertemperaturen sind normenmässig festgelegt. So sind beispielsweise gemäss der IEC-Publikation 694, 1. Auflage 1980, Tabelle V, für die Verbindung zwischen zwei Leitern aus Kupfer oder aus Aluminium höhere Temperaturen zulässig, wenn wenigstens einer der Leiter eine Kontaktfläche aus Zinn (Sn), Nickel (Ni) oder Silber (Ag) aufweist. Um diese zulässigen höheren Temperaturen ausnützen zu können, werden die mittels einer Schraubenverbindung gegeneinandergepressten Leiter ganz oder im Bereich der miteinander zu verbindenden Enden oder auch nur im Bereich der Kontaktflächen mit einem Ueberzug aus Zinn, Nickel oder Silber versehen. Dieser Ueberzug wird üblicherweise durch Tauchen (vor allem für Zinn), galvanische Verfahren oder Plattieren erzeugt. Werden ganze Leiter mit einem Ueberzug versehen, wird viel vom oft recht teuren Ueberzugsmaterial unnütz verbraucht. Ein teilweises Ueberziehen ist oft wegen der Form und der Abmessungen der Leiter nur mit grossem Aufwand oder überhaupt nicht möglich.
  • Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine gattungsgemässe Anordnung zu schaffen, die es mit einfachen Mitteln ermöglicht, die höheren zulässigen Uebertemperaturen auszunützen.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 gelöst, die die Merkmale des Kennzeichens aufweist.
  • Dadurch dass die Kontaktflächen der Zwischenlage mit Zinn, Nickel oder Silber bzw. einer entsprechenden Legierung versehen sind, ist es nicht mehr notwendig, die Leiter selber mit einer entsprechenden Oberfläche zu versehen um die höheren zulässigen Uebertemperaturen ausnützen zu können.
  • Bevorzugte Ausbildungsformen des Erfindungsgegenstandes sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Die vorliegende Erfindung wird nun an Hand eines in der Figur gezeigten Beispiels näher erläutert.
  • Die einzige Figur zeigt im Schnitt zwei flache, in Querschnitt etwa rechteckige Leiter 10, 12, die beide aus Kupfer oder Aluminium bestehen. Im Bereich ihrer Ueberlappung ist zwischen den Leitern 10, 12 eine Zwischenlage 14 angeordnet. Die beiden Leiter 10, 12 sind mittels zwei Schraube-Mutterverbindungen 16, die sowohl die beiden Leiter 10, 12 als auch die Zwischenlage 14 durchdringen, aneinander befestigt. Die Schraube-Mutterverbindungen 16 pressen die Leiter 10,12 in Richtung gegeneinander und an die Zwischenlage 14.
  • Die Zwischenlage 14 weist mindestens im Bereich ihrer Kontaktflächen 18, 20, mit welchen sie an den Leitern 10, 12 anliegt, eine Oberfläche aus Nickel (Ni), Zinn (Sn) oder Silber (Ag) auf. Die Kontaktflächen 18,20 der Zwischenlage können auch aus einer üblichen Nickel-,Zinn- oder Silberlegierung bestehen.
  • Um die gemäss Normen höheren zulässigen Temperaturen ausnützen zu können, müssen nur die Kontaktflächen 18, 20 aus Nickel, Zinn oder Silber oder einer entsprechenden Legierung bestehen. Es ist aber auch möglich, dass die gesamte Zwischenlage aus einem dieser Materialien besteht.
  • Die in der Figur gezeigten Zwischenlage 14 ist blechartig ausgebildet. Es ist aber auch denkbar als Zwischenlage eine Folie oder ein Drahtgitter vorzusehen. Im weiteren kann die aus Blech bestehende Zwischenlage mit elastischen Erhebungen versehen sein, die vorzugsweise auf beide Seiten vorstehen. Derartig geformte Zwischenlagen sind beispielsweise aus der DE-AS 1 286 170 und den DE-PS'en 148 159 und 856 649 bekannt.
  • Es ist denkbar, die Zwischenlage aus einem Grundkörper aus einem elektrisch gutleitenden Material, beispielsweise aus Kupfer oder Berylliumbronze, herzustellen und diesen Grundkörper im Bereich der Kontaktflächen mit den Leitern oder allseitig mit einer Schicht aus Nickel, Zinn oder Silber oder einer entsprechenden Legierung zu überziehen.
  • Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass bei einer Zwischenlage gemäss vorliegender Erfindung, die Leiter 10, 12 aus Kupfer oder aus Aluminium keine Oberfläche aus Zinn, Nickel oder Silber oder einer entsprechenden Legierung aufweisen müssen.

Claims (5)

  1. Anordnung zum stromleitenden Verbinden zweier Leiter aus Kupfer oder Aluminium, mit einer Zwischenlage (14) zwischen den Leitern (10, 12) und Mitteln (16) zum Anpressen der Leiter (10, 12) an die Zwischenlage (14), dadurch gekennzeichnet, dass die mit den Leitern (10,12) zusammenwirkenden Kontaktflächen (18, 20) der Zwischenlage (14) aus dem gleichen Material, nämlich Ni, Sn oder Ag oder einer üblichen Ni-, Sn- oder Ag-Legierung bestehen.
  2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenlage aus einer Folie oder einem Drahtgitter besteht.
  3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenlage aus einem, vorzugsweise beidseitig mit einer Vielzahl von vorstehenden elastischen Erhebungen versehenen Blech besteht.
  4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenlage (14) ganz aus Ni, Sn oder Ag oder einer entsprechenden Legierung besteht.
  5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenlage einen Grundkörper aus einem elektrisch gutleitenden Material, vorzugsweise Cu oder Berylliumbronze aufweist, der im Bereich der Kontaktflächen oder allseitig mit einer Schicht aus Ni, Sn oder Ag oder einer entsprechenden Legierung überzogen ist.
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