EP0856860B1 - Tulpenkontaktstück für ein Hochspannungsschaltgerät und Kontaktanordnung - Google Patents

Tulpenkontaktstück für ein Hochspannungsschaltgerät und Kontaktanordnung Download PDF

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EP0856860B1
EP0856860B1 EP97120237A EP97120237A EP0856860B1 EP 0856860 B1 EP0856860 B1 EP 0856860B1 EP 97120237 A EP97120237 A EP 97120237A EP 97120237 A EP97120237 A EP 97120237A EP 0856860 B1 EP0856860 B1 EP 0856860B1
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EP
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ring
contact
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cylinder
contact piece
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Martin Dr.-Ing. Schumacher
Herbert Meinecke
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ABB Patent GmbH
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    • 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
    • H01H1/36—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by sliding
    • H01H1/38—Plug-and-socket contacts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/50—Means for increasing contact pressure, preventing vibration of contacts, holding contacts together after engagement, or biasing contacts to the open position
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/38—Auxiliary contacts on to which the arc is transferred from the main contacts

Definitions

  • the invention relates to a tulip contact piece for a high-voltage switching device according to the preamble of claim 1, and a contact arrangement according to the preamble of claim 2.
  • Such a tulip contact piece is a mating contact piece or a fixed contact piece for the contact pin of an earthing switch; accordingly there is a possibility that when switching off or when switching on between the tulip contact piece and an arc is drawn on the mating contact piece.
  • the tulip contact piece and the counter contact piece must have a coating be made of erosion-resistant material.
  • contact fingers in tulip shape for such a switch are essentially intended for nominal current cutoffs.
  • Another solution is there in providing a finger contact basket that mates with the mating contact piece in Connection is established and, and around it, a finger basket to arrange the power transmission to effect.
  • the contact arrangement thus has two contact points; the one is used for nominal current transmission, and the other is an arc underneath broken. Wherever an arc occurs, erosion-resistant material must be provided and accordingly, the front ends of the fingers wear erosion-resistant material.
  • a tulip contact piece of the aforementioned type is known from US 4,841,108 become.
  • This contact piece belongs to a high-voltage circuit breaker; contact fingers are connected to a movable contact designed as a tube, which are delimited on both sides by axial slots; the free end of the contact fingers has an annular, inwardly projecting thickening that is rounded is, the transition between the contact fingers and the rounding is conical is formed with an acute angle. In comparison to the contact fingers is the radial one Thickness of the actual contact point is small.
  • the object of the invention is to provide a tulip contact piece of the type mentioned create that it can also be used with simplified production, if blowing with extinguishing gas is not required.
  • the invention accordingly consists in that an axially with slots the cylinder provided, which slots form the contact fingers between them, that adapted at the opposite end of the cylinder of the annulus slotted ring is formed, its cross-sectional shape together with the cylinder has the shape of a golf club that the free axial end of the ring has a radial
  • Has annular surface on which a section of erosion-resistant material is attached is that the inner diameter of the tulip contact piece corresponding to the counter contact piece is smaller than the inner diameter of the section made of erosion-resistant Material that the inner surface of the ring facing the annulus Area with a cylindrical inner surface and an adjoining to Free end opening conical region, the axial end of the ring facing partial area limited by the section made of erosion-resistant material is that the surface area of the ring facing the circular ring is a conical surface forms, the cone angle is an obtuse angle and is open to the annulus and that the wall thickness of the cylinder between about 1/4 to 1/6 of the radial extent of the ring
  • the mating contact piece then leaves the inner surface of the ring and finally separates from the section made of erosion-resistant material, so that the Arc on the tulip contact piece on the section attached to the front made of burn-resistant material with a base.
  • the counter contact piece is accordingly also at the end facing the tulip contact piece with a section made of fire-resistant material. This also burns the other base on the mating contact piece on this erosion-resistant material.
  • a contact arrangement is formed, which is a pin-shaped Has counter contact piece, which is formed according to subclaims 2 and 3 is.
  • the counter-contact piece arrangement 20, 21 is formed from a contact piece carrier 22, to which the actual mating contact piece 23 is attached, which is enlarged in FIG. 4 is shown.
  • the tulip contact piece 13 has a circular ring 24 which has an internal thread 25 with which the tulip contact piece is fixed on the projection 15 is.
  • a cylinder 26 adjoins the circular ring 24, the cylinder 26 having radial Slots 27, 28 is provided so that there are between two slots 27 and 28th a resilient cylinder section 29 is located, a total of eight such resilient Cylinder sections are provided.
  • the individual cylinder sections 29 then form the entire cylinder 26.
  • On the cylinder 26 there is an adapted slot provided ring 30, which together with the cylinder 26 in cross section, that is in Cross-section in the axial direction, giving a golf club shape.
  • FIG. 5 shows part of the ring 30 in an enlarged view.
  • the outer contour 36 of the ring 30 is an arc of a circle.
  • the circular ring 24 with the cylinder 13 and the ring 30 is made of copper, whereas the erosion-resistant material is a sintered alloy made of copper and tungsten.
  • the switch shown in Fig. 6 serves as an earthing switch.

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  • Contacts (AREA)
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  • Manufacture Of Switches (AREA)
  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)
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Description

Die Erfindung betrifft ein Tulpenkontaktstück für ein Hochspannungsschaltgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, sowie eine Kontaktanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 2.
Ein solches Tulpenkontaktstück ist ein Gegenkontaktstück oder ein festes Kontaktstück für den Kontaktstift eines Erdungsschalters; demgemäß besteht die Möglichkeit, daß beim Ausschaltvorgang oder auch beim Einschaltvorgang zwischen dem Tulpenkontaktstück und dem Gegenkontaktstück ein Lichtbogen gezogen wird. Zu diesem Zwecke müssen das Tulpenkontaktstück und das Gegenkontaktstück mit einer Beschichtung aus abbrandfestem Material versehen werden.
Es ist bekannt, für einen solchen Schalter Kontaktfinger in Tulpenform anzuordnen, die im wesentlichen für Nennstromabschaltungen gedacht sind. Eine andere Lösung besteht darin, einen Fingerkontaktkorb vorzusehen, der mit dem Gegenkontaktstück in Verbindung steht und, und darum herum einen Fingerkorb anzuordnen, um die Stromübertragung zu bewirken. Damit besitzt die Kontaktanordnung zwei Kontaktstellen; die eine dient zur Nennstromübertragung, und mit der anderen wird ein Lichtbogen unter brochen. Dort, wo ein Lichtbogen entsteht, ist abbrandfestes Material vorzusehen und dementsprechend tragen die vorderen Enden der Finger abbrandfestes Material.
Ein Tulpenkontaktstück der eingangs genannten Art ist aus der US 4 841 108 bekannt geworden. Dieses Kontaktstück gehört zu einem Hochspannungs- Leistungsschalter; an einem als Rohr ausgebildeten beweglichen Kontakt sind Kontaktfinger angeschlossen, die durch axiale Schlitze beidseitig begrenzt werden; das freie Ende der Kontaktfinger besitzt eine ringförmige, nach innen vorspringende Verdickung, die abgerundet ist, wobei der Übergang zwischen den Kontaktfingern und der Abrundung konusförmig mit einem spitzen Winkel ausgebildet ist. Im Vergleich zu den Kontaktfingern ist die radiale Dicke der eigentlichen Kontaktstelle gering.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Tulpenkontaktstück der eingangs genannten Art zu schaffen, das es bei vereinfachter Herstellung auch dann Anwendung finden kann, wenn eine Beblasung mit Löschgas nicht erforderlich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Die Erfindung besteht demgemäß darin, daß an einem Kreisring ein axial mit Schlitzen versehener Zylinder angeformt ist, welche Schlitze zwischen sich die Kontaktfinger bilden, daß an dem dem Kreisring entgegengesetzten Ende des Zylinders ein angepaßt geschlitzter Ring angeformt ist, dessen Querschnittsform zusammen mit dem Zylinder die Form eines Golfschlägers aufweist, daß das freie axiale Ende des Ringes eine radiale Ringfläche aufweist, auf der ein Abschnitt aus abbrandfestem Material befestigt ist, daß der dem Gegenkontaktstück entsprechende Innendurchmesser des Tulpenkontaktstückes kleiner ist als der Innendurchmesser des Abschnittes aus abbrandfestem Material, daß daß die Innenfläche des Ringes einen dem Kreisring zugewandten Bereich mit einer zylindrischen Innenfläche und einen daran anschließenden sich zum freien Ende öffnenden konischen Bereich aufweist, dessen dem axialen Ende des Ringes zugewandter Teilbereich von dem Abschnitt aus abbrandfestem Material begrenzt ist, daß der dem Kreisring zugewandte Flächenbereich des Ringes eine konische Fläche bildet, deren Konuswinkel ein stumpfer Winkel ist und zum Kreisring geöffnet ist und daß die Wandstärke des Zylinders zwischen ca. 1/4 bis 1/6 der radialen Erstreckung des Ringes darstellt, gemessen von der Innenfläche des Zylinders bis hin zum zylindrischen Innenabschnitt des Ringes beträgt.
Erfindungsgemäß also befinden sich am Tulpenkontaktsück ein Abschnitt, der den Nennstrom überträgt, und ein weiterer Abschnitt, der das abbrandfeste Material enthält, so daß keine zwei Kontaktstücke oder Kontaktelemente vorgesehen werden müssen, sondern ein einziges; d. h. daß die Nennstromübertragung und die Lichtbogenlöschung mit einem einzigen Kontaktstück an unterschiedlichen Stellen bewirkt werden. Wenn das stiftförmige Gegenkontakt in das Tulpenkontaktstück einfährt, berührt das Gegenkontaktstück zunächst den Abschnitt aus abbrandfestem Material, weitet das Tulpenkontaktstück leicht auf und gelangt beim weiteren Einfahren mit der Zylinderinnenfläche des Ringes in Berührung. Da sich im Bereich dieser Innenfläche des Ringes Kupfer befindet, also kein abbrandfestes Material vorhanden ist, ist dort der Übergangswiderstand gering. Wenn das Gegenkontaktstück aus dem Tulpenkontaktstück herausfährt, dann verläßt das Gegenkontaktstück zunächst die Zylinderinnenfläche des Ringes und trennt sich zuletzt von dem Abschnitt aus abbrandfestem Material, so daß der Lichtbogen am Tulpenkontaktstück auf dem an der Stirnseite angebrachten Abschnitt aus abbrandfestem Material mit einem Fußpunkt brennt. Das Gegenkontaktstück ist demgemäß auch an dem dem Tulpenkontaktstück zugewandten Ende mit einem Abschnitt aus abbrandfestem Material versehen. Damit brennt auch der andere Fußpunkt am Gegenkontaktstück auf diesem abbrandfestem Material.
Als abbrandfestes Material wird eine Sinterlegierung aus Kupfer und Wolfram vorzugseise verwendet, die auf dem Tulpenkontaktstück aufgeschweißt oder aufgelötet ist.
Nach dem Befestigen des Abschnittes aus abbrandfestem Material wird die Endkontur des Tulpenkontaktstückes abgedreht und danach das Kontaktstück versilbert.
Damit die Lichtbogenfußpunkte auf den Abschnitten mit abbrandfestem Material am Tulpenkontaktstück und am Gegenkontaktstück brennen, muß natürlich der Ring in besonderer Weise bemessen sein. Dies geht aus den Unteransprüchen hervor.
Mit diesem Tulpenkontaktstück wird eine Kontaktanordnung gebildet, die ein stiftförmiges Gegenkontaktstück aufweist, das gemäß den Unteransprüchen 2 und 3 ausgebildet ist.
Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.
Es zeigen:
Fig. 1
eine Schnittansicht eines Tulpenkontktstückes, gemäß der Schnittlinie I - I der Fig. 2,
Fig. 2
eine Aufsicht gemäß Pfeilrichtung auf das Tulpenkontktstück der Fig.1,
Fig. 3
eine Seitenansicht auf das Tulpenkontaktstück der Fig. 1 und der Fig. 2,
Fig. 4
eine Seitenansicht eines stiftförmigen Gegenkontaktstückes, in gegenüber dem Maßstab der Fig. 1 vergrößertem Maßstab,
Fig. 5
eine vergrößerte Einzelheit V der Fig. 1 und Fig. 6, und
Fig. 6
eine Einbauvariante des Tulpenkontaktstückes mit dem Gegenkontaktstück gemäß Fig. 1 und 4.
Es sei zunächst Bezug genommen auf die Fig. 6.
Innerhalb einer Hochspannungsschaltanlage 10 ist ein Schottisolator 11 angeordnet; wie dieser eingebaut ist, ist nicht von Bedeutung. Der Schottisolator 11 besitzt drei Isolatordurchführungen 12 für jede Phase, von denen nur eine sichtbar ist. An den Durchführungen 12 sind Tulpenkontaktstücke 13 mittels Schraubverbindungen 14 befestigt, wobei die Durchführung 12 einen axialen Fortsatz 15 aufweist, der in weiter unter dargestellter Weise in das Tulpenkontaktstück 13 eingreift. An einem Rohrteilstück 16 der Hochspannungsanlage 10 ist ein Gehäuse 17 abnehmbar befestigt (die Art der Befestigung ist von geringer Bedeutung), wobei zwischen dem Rohrstück 16 und dem Gehäuse 17 ein Träger 18 aus elektrisch leitendem Material vorgesehen ist. An diesem Träger 18 ist ein Führungsgehäuse 19 befestigt, in dem - pro Phase - je eine Gegenkontaktstückanordnung 20, 21 geführt ist. Der Antrieb für diese bewegliche Gegenkontaktstückanordnung ist ebenfalls nicht von Bedeutung.
Die Gegenkontaktstückanordnung 20, 21 ist gebildet aus einem Kontaktstückträger 22, an dem das eigentliche Gegenkontaktstück 23 befestigt ist, welches in der Fig. 4 vergrößert dargestellt ist.
Das Tulpenkontaktstück 13 besitzt, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, einen Kreisring 24, der ein Innengewinde 25 besitzt, mit dem das Tulpenkontaktstück am Vorsprung 15 festgelegt ist. An den Kreisring 24 schließt sich ein Zylinder 26 an, der mit radial verlaufenden Schlitzen 27, 28 versehen ist, so daß sich zwischen je zwei Schlitzen 27 und 28 ein federnder Zylinderabschnitt 29 befindet, wobei insgesamt acht solche federnden Zylinderabschnitte vorgesehen sind. Die einzelnen Zylinderabschnitte 29 bilden dann den gesamten Zylinder 26. Am Zylinder 26 schließt sich ein angepaßt mit Schlitzen versehener Ring 30 an, der zusammen mit dem Zylinder 26 im Querschnitt, also im Qerschnitt in axialer Richtung, eine Golfschlägerform ergibt. Der Zylinder 26 mit vergleichsweise dünner Wandstärke geht über in den Ring 30, wobei die Innenfläche des Zylinders 26 in eine Konusform 31 übergeht, deren Konuswinkel stumpf ist. Der Ring 30 besitzt an dem dem Kreisring 24 entgegengesetzten Ende eine etwa radial verlaufende Endfläche 32, auf der ein Abschnitt 33 aus abbrandfestem Material befestigt, bevorzugt aufgelötet oder aufgeschweißt ist.
Die Fig. 5 zeigt nun einen Teil des Ringes 30 in vergrößerter Darstellung. Man erkennt die konusförmige Innenfläche 31, an die sich eine zylinderförmige Innenfläche 34 anschließt, die zum freien Ende des Ringes 30 in eine Konusfläche 35 übergeht, die einen spitzen Winkel aufweist und zum freien Ende des Tulpenkontaktstückes 13 geöffnet ist. Die Außenkontur 36 des Ringes 30 ist kreisbogenförmig.
Der Kreisring 24 mit dem Zylinder 13 und dem Ring 30 besteht aus Kupfer, wogegen das abbrandfeste Material eine Sinterlegierung aus Kupfer und Wolfram ist.
Wie aus Fig. 1 strichliert dargestellt, greift ins Innere des Ringes 30 das stiftförmige Gegenkontaktstück 23 ein, welches einen Gewindeabschnitt 40 aufweist, mit dem es in den Kontaktträger 22 eingeschraubt ist. Das Gegenkontaktstück 23 besitzt einen zylindrischen Abschnitt 41 mit einer radialen Stirnfläche 42, auf die ebenfalls ein Abschnitt 43 aus abbrandfestem Material aufgelötet ist. Der Abschnitt 43 ist konusförmig spitz zulaufend, so.daß beim Einführen des Gegenkontaktstückes 23 in den Ring 30 sich zunächst die Abschnitte 33 und 43 aus abbrandfestem Material berühren und bei weiterem Einfahren sich die zylindrischen Abschnitte 34 und 41 berühren können. Der Abschnitt 41 besteht aus Kupfer und der Abschnitt 43 aus dem gleichen abbrandfesten Material, so daß dann, wenn das Gegenkontaktstück 23 aus dem Tulpenkontaktstück 13 herausgezogen wird, der Lichtbogen zwischen den abbrandfesten Abschnitten 33 und 43 gezogen wird. Man erkennt aus Fig. 1, daß der Außendurchmesser des Abschnittes 43 geringfüfig größer ist als der Innendurchmesser des Abschnittes 34, so daß beim Einfahren des Gegenkontaktstückes 23 die zylinderförmigen Abschnitte 29 auffedern.
Der Schalter, der in Fig. 6 dargestellt ist, dient als Erdungsschalter.

Claims (3)

  1. Tulpenkontaktstück, das zur Aufnahme eines stiftförmigen Gegenkontaktstükkes geeignet und ausgebildet ist, mit kreisförmig angeordneten federnden Kontaktfingern, wobei an einem Kreisring (24) ein axial mit Schlitzen (27, 28) versehener Zylinder (13) angeformt ist, welche Schlitze (27, 28) zwischen sich die Konlaktfinger (29) bilden, wobei an dem dem Kreisring (24) entgegengesetzten Ende des Zylinders (26) ein angepaßt geschlitzter Ring (30) angeformt ist, dessen Querschnittsform zusammen mit dem Zylinder (26) die Form eines Golfschlägers aufweist, und wobei das freie axiale Ende des Ringes (30) eine radiale Ringfläche (32) aufweist, auf der ein Abschnitt (33) aus abbrandfestem Material befestigt ist, und wobei der dem Gegenkontaktstück (23) entsprechende Innendurchmeser des Tulpenkontaktstückes kleiner ist als der Innendurchmesser des Abschnittes aus abbrandfestem Material, und wobei die Innenfläche des Ringes (30) einen dem Kreisring zugewandten Bereich mit einer zylindrischen Innenfläche (34) und einen daran anschließenden sich zum freien Ende öffnenden konischen Bereich aufweist, dessen dem axialen Ende des Ringes zugewandter Teilbereich von dem Abschnitt (33) aus abbrandfestem Material begrenzt ist, und wobei der dem Kreisring (24) zugewandte Flächenbereich (31) des Ringes (30) eine konische Fläche bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Konuswinkel solch einer Fläche ein stumpfer Winkel ist und zum Kreisring geöffnet ist, und daß die Wandstärke des Zylinders (26) zwischen ca. 1/4 bis 1/6 der radialen Erstreckung des Ringes (30), gemessen von der Innenfläche des Zylinders (26) bis hin zum zylindrischen Innenabschnitt des Ringes (30), beträgt.
  2. Kontaktanordnung mit einem Tulpenkontakt stück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der zylindrischen Innenfläche des Ringes (30) kleiner ist als der Durchmesser des stiftförmigen Gegenkontaktstückes (23), so daß der Zylinder (26) beim Einfahren des Gegenkontaktstückes auffedert.
  3. Kontaktanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das stiftförmige Gegenkontaktstück (23) ebenfalls einen Abschnitt (43) aus abbrandfestem Material aufweist, welcher Abschnitt (43) eine konische, spitz zulaufende Außenfläche aufweist, die dem konischen Bereich an der Innenfläche des Ringes (30) des Tulpenkontaktstückes entspricht.
EP97120237A 1997-01-30 1997-11-19 Tulpenkontaktstück für ein Hochspannungsschaltgerät und Kontaktanordnung Expired - Lifetime EP0856860B1 (de)

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