WO2016169736A1 - Lichtbogenkontakt für eine elektrische schalteinrichtung und schalteinrichtung mit hochabbrandfester pinspitze - Google Patents

Lichtbogenkontakt für eine elektrische schalteinrichtung und schalteinrichtung mit hochabbrandfester pinspitze Download PDF

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WO2016169736A1
WO2016169736A1 PCT/EP2016/056840 EP2016056840W WO2016169736A1 WO 2016169736 A1 WO2016169736 A1 WO 2016169736A1 EP 2016056840 W EP2016056840 W EP 2016056840W WO 2016169736 A1 WO2016169736 A1 WO 2016169736A1
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contact
resistant
erosion
tip
arcing
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PCT/EP2016/056840
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Inventor
Lutz-Rüdiger JÄNICKE
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/02—Contacts characterised by the material thereof
    • H01H1/021—Composite material
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/04—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H33/12—Auxiliary contacts on to which the arc is transferred from the main contacts
    • H01H33/121—Load break switches
    • H01H33/122—Load break switches both breaker and sectionaliser being enclosed, e.g. in SF6-filled container
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H1/023—Composite material having a noble metal as the basic material
    • H01H1/0233—Composite material having a noble metal as the basic material and containing carbides

Definitions

  • the invention relates to an arcing contact for an electrical switching device with a tip, which has a erosion-resistant first material and an electrical switching device with a first and a second arc contact.
  • the electrical switching devices are equipped with arcing contacts, which are contacted when switched on before the continuous current contacts and are disconnected after switching off after the Treasurestromkon-. This ensures that an arc arises between the arcing contacts, which z. B. is cleared at a zero current passage, and thus the permanent power contacts are not damaged.
  • the arcing contacts can be used in an arrangement with a switching path filled with a quenching gas such. B. SF 6 . When switching the quenching gas is heated by the arc and expands. The resulting pressure buildup allows extinguishing gas to flow into a hot gas space.
  • the arcing contacts must be mechanically very stable.
  • pendulum movements can occur perpendicular to the axis of movement, which can cause damage to parts of the electrical switching device.
  • the switching path is at least partially surrounded by an insulating nozzle.
  • a moving electric arc contact is inserted into a region of a constriction of the iso ⁇ lierdüse at power up.
  • strong free angle ⁇ supply may cause a mechanical contact between the arcing contact and insulating material with abrasion. In un ⁇ favorable cases, it can also lead to tilting of the moving arcing contact in the bottleneck of the insulating. As a result, both the insulating nozzle and the arc contact can be permanently damaged.
  • the arcing contact is mechanically stable, and, in particular oscillations are in the formwork avoided or at least greatly reduced.
  • the good lei ⁇ tende material is usually mechanically and thermally not very stable, which can lead to increased burnup and abrasion.
  • the relatively soft, highly conductive material of the arcing contact can be easily abraded, z , B. in contact with the insulating. A damage ⁇ tion of the arcing contact is the result.
  • Object of the present invention is an arcing contact for an electrical switching device and a
  • Switching device with such arcing contact angege ⁇ ben which solve the problems described above.
  • Arcing contact for an electrical switching device triggers, with a tip which has a erosion-resistant first mate ⁇ rial and a highly erosion-resistant second material summarizes.
  • the erosion-resistant first material has a high mechanical stability and a low tendency to abrasion, whereby the arcing contact is constructed mechanically stable, with high life in switching operations, especially in switching operations with high switching speed.
  • the highly erosion-resistant second material has a low tendency to burn off and thereby gives a long life in switching operations in connection with electric arcs.
  • the good electrical contact properties of the materials give a good electrical Arcing contact.
  • the Vortei ⁇ le both materials are optimally used, in the sum of the arcing contact has a long life, z. B.
  • the tip of the arcing contact may be pin-shaped, wherein in particular the arcing contact has the shape of a contact pin with a shaft.
  • a pin shape made ⁇ light good contact in conjunction with z. B.
  • a tip is easy to form, in particular a protruding tip of the highly erosion-resistant second material embedded or enclosed by erosion-resistant first material.
  • the shaft of the arcing contact may be copper and / or copper. Copper has a high electrical conductivity and gives a good electrical Stromlei ⁇ tion to or from the contact tip away.
  • the erosion-resistant first material may be made of a tungsten copper alloy and / or comprise a tungsten copper alloy.
  • Tungsten copper has a good mechanical strength with good electrical properties, such. B. high electrical conductivity.
  • the erosion resistant second material may be graphite and / or include graphite.
  • Graphite is very temperature-stable and has a very high resistance to burn-off with very good electrical properties.
  • Graphite can be used in various forms, in particular in the form of compressed powder.
  • the erosion-resistant first material of the tip can be designed in the form of a sleeve, which is filled with the highly erosion-resistant second material.
  • a sleeve can be designed as a hollow cylinder, which can be easily and long-term stable filled with material.
  • the sleeve of the erosion-resistant first material may have the form of a rotationally symmetrical hollow cylinder, which in particular comprises a rotationally symmetrical cylindrical compact and / or insert of the highly erosion-resistant second material in a form-fitting manner.
  • the compact and / or insert of the highly erosion-resistant second material can protrude as a flattened tip of the sleeve of the burn-resistant first material.
  • the sleeve, filled with the highly erosion-resistant second material may be pressed onto the shaft of the arcing contact, in particular with direct electrical and / or mechanical contact of the highly erosion-resistant second material with the Mate ⁇ rial of the shaft.
  • a circumferential gap between sleeve and shaft can be welded or soldered. The structure described results in a mechanically stable and highly electrically conductive arcing contact.
  • the region of the tip with highly erosion-resistant second material may have a smaller diameter than the region of the tip with erosion-resistant first material. This makes it easy to protrude a tip of the second material from a casing with the first material, the structure is easy to produce.
  • z. B. the entire surface facing the arc counter contact consist of the second th material, for. B. as a kind of coating.
  • the first material may be formed as a sheath in the area below around a particular cylindrical body of the second material, wherein a structure is formed with a mushroom-shaped second material and a sheath of the mushroom shaft with the first material.
  • An electrical switching device comprises a first and a second arc contact, with a first arc contact as described above, and with a second arc contact, in particular designed as tul ⁇ penförmiger arc tube contact.
  • a previously described arc contact with tip in conjunction with a tulip-shaped arc tube contact results in a good electrical contact, which can be easily and safely disconnected or closed, with a high mechanical and electrical stability.
  • the electrical switching device can be designed as a high-voltage circuit breaker.
  • the problems described above are very pronounced, with the use of the previously described nen arcing contact leads to increased service life and reduced wear of the contact.
  • the region of the tip can be formed with a highly erosion-resistant second material substantially complementary to the shape of the tulip-shaped arc tube contact.
  • the tip may be formed with a shape which, upon electrical contacting of the first and second arcing contacts, prevents direct mechanical contact between the highly erosion-resistant second material of the tip and the tulip-shaped arcing tube contact as a mating contact with the arcing contact with the tip. Without direct mechanical contact, no abrasion and / or no De ⁇ formation of fructabbrandfesten second material is effected by or on the top.
  • Figure 1 shows a section through an electrical
  • Switching device 1 with continuous current contacts 6, 7 and with arc contacts 2, 3, and
  • Figure 2 shows an arc contact 2 according to the invention with a tip 15, comprising a
  • FIGS. 1 and 2 Divergent, functionally identical details of the constructions shown in FIGS. 1 and 2 can be combined with one another or interchanged.
  • FIG. 1 shows an electrical switching device 1 in a sectional view with a first and a second continuous current contact 6, 7, and with a first and a second
  • Arc contacts 2, 3 are designed to carry an arc 4.
  • Continuous current contacts 6, 7 are designed to have a low contact resistance at high currents, and can be permanently damaged by a strong and / or long-lasting arc.
  • a permanent BeJdi ⁇ tion of contacts by arcing 4 is z. B. by burning off material on the contacts.
  • the materials of arcing contacts 2, 3 are designed to withstand burnup as much as possible, with materials for continuous current contacts 6, 7 being designed to ensure a high sustained current flow with low electrical losses.
  • the materials of the continuous current contacts 6, 7 are usually not highly erosion resistant.
  • the insulating nozzle 5 electrically insulates the switching path Zvi ⁇ rule the arcing contacts 2, 3 in relation to the continuous current contacts 6, 7. Further, carried a gas-tight separation of the switching path between the arcing contacts 2, 3 of the external environment of the switching path between the arcing contacts 2, 3, that is, a gastight separation of the switching contact bridge between the arcing contacts 2, 3 of the switching path between the continuous current contacts 6, 7.
  • the insulating 5 can mechanically fixed on one side, z. B. the side of the persistent contact 7 and the arcing contact 3 may be attached.
  • An attachment can z. B. via a flange 11, thread and / or fasteners such. B. screws done.
  • By immovable, mechanical buildin ⁇ actuating relative movement between the insulating nozzle 5 and permanent current contact 7 is prevented.
  • Arc contact 2 the insulating nozzle 5 is movably mounted in the continuous current contact 6.
  • continuous current ⁇ contact 6 Is shown upon execution of continuous current ⁇ contact 6 as a hollow tube, as in the embodiment in FIG. 1, and with a rotationally symmetrical Iso ⁇ lierdüse 5 with the outer circumference substantially equal to the inner circumference of the hollow tube of the continuous current contact 6, the iso ⁇ is lierdüse movable in the hollow tube of the Continuous contact 6 gela ⁇ siege.
  • a seal between the insulating nozzle 5 and permanent current contact 6 ensures a gas-tight fit between Iso ⁇ lierdüse 5 and continuous-current contact. 6
  • the electrical contact between the two arc contacts 2, 3 is closed in a first step.
  • the contacts 2, 3 are moved toward each other or an arcing contact 2 is zube ⁇ fixed to a fixed, in particular fixedly connected to the insulating 5, ie immovably connected arcing contact 3 or the arcing contact 3, which is in particular firmly connected to the insulating 5, is on a fixed stand ⁇ the arc contact 2 moves.
  • the insulating nozzle 5 ⁇ z can at ⁇ de arcing contacts 2, 3 are moved. B. with the arcing contact 3 is moved.
  • Gas flow through the channel 9 into the heating gas chamber 8 can increase the gas pressure in the heating gas chamber 8.
  • the arc between the arcing contacts 2, 3 can go out for a short time, supported by a blowing out of the arc by flowing back from the heating gas 8 insulating gas. However, it can also be a re-ignition of the arc.
  • the two arcing contacts 2, 3 are brought into contact electrically and mechanically, and subsequently the permanent current contacts 6, 7 are contacted, ie, electrically and mechanically connected to one another.
  • An opening of the electrical switching device 1 is carried out in the reverse order.
  • the continuous current contacts 6, 7 are disconnected in a first step.
  • the arc contacts 2, 3 remain mechanically and electrically connected. Only in a subsequent step, the arc contacts 2, 3 are separated.
  • Separation of the continuous current contacts 6, 7 comprises, electrically and mechanically separated from each other. In order for a flow of current through the electrical switching device 1 is prevented or disconnected.
  • the structure of the electrical switching device 1 allows contacting and / or separating the Treasurestromutton offerede 6, 7 without damage from arcing. In essence, only the arcing contacts 2, 3 are charged by arcing 4 in the form of burnup. In this case, burning or vaporization and / or burning of material permanently damage the contacts 2, 3.
  • the conductivity can be due to deposits, and alteration of the surface of the arcing contacts 2, 3 herabge ⁇ sets, z. B. by changing the shape or chemical reactions such as oxidation.
  • Arc contact 2 is heavily stressed by the arc 4.
  • the arc 4 can move or distribute spatially over the tulip pieces.
  • the load and damage to the second arcing contact 3 can be reduced.
  • a structure is according to the invention for the first arcing contact 2 into ⁇ particular with tip 15, as he Darge ⁇ schematically in Figure 1 and is shown in Figure 2 in detail, described, which causes a reduction or avoidance of erosion or damage in simultaneously high mecha nical ⁇ stability, in particular in the region of a mechanical ⁇ rule contact with other components. This is done by using highly erosion-resistant or highly erosion-resistant materials 14 at the tip 15 in the region of contact with an arc 4.
  • the arcing contact 2 has a contact pin with a shaft 12, which z. B. is designed for high currents and has a low ohmic resistance, with high mechanical stability.
  • the shaft 12 may in particular be constructed of steel and / or copper or comprise steel and / or copper.
  • a sleeve 13 is arranged made of erosion-resistant material, which has a Spit ⁇ ze 15 open towards the cavity.
  • the sleeve 13 may be pressed onto the shaft 12 in a form-fitting manner.
  • the cavity at home Neren of the sleeve 13 is filled with the harnessabbrandfesten material 14, which protrudes from the opening and forming a projecting ⁇ projecting tip 15 °. This tip 15 may, for. B.
  • the second arc contact 3 may be formed in particular as a tulip-shaped tube contact.
  • the inner diameter of the pipe contact is substantially equal to the outer diameter of the sleeve 13.
  • 3 are essentially only the particular tulip-shaped pipe contact and the sleeve 13 and / or the shaft 12 of the first arcing contact 2 with the second arcing contact 3 in direct mechanical contact.
  • a direct mechanical contact of the second arc contact 3 with the highly erosion-resistant second material 14 does not exist.
  • the shank 12 in particular a cylindrically shaped shank 12, can be formed on the connecting surface between shank 12 and sheath 13 by the thickness of the sheath wall. be slender, ie material can circulating z. B. be milled.
  • a sleeve 13 which is pressed or otherwise shaped around this region of the shaft 12 forms a positive Wei ⁇ ter arrangement of the shaft 12 in the direction of the tip 15 with the same diameter or circumference as the shaft 12th
  • the highly erosion resistant material 14, in particular graphite can be pressed into the hollow portion of the sleeve, z. B. after pressing the sleeve 13 on the shaft 12, or used as an insert, for. B. before pressing the sleeve 13 on the shaft 12.
  • the highly erosion second material 14 is inserted into the sleeve 13 of erosion-resistant first material such that a tip 14 protrudes from the sleeve 13. This causes in switching operations, a burning of the arc 4 between the tip 14 of highly erosion resistant material 14 and the second arcing contact 3.
  • the highly erosion Ma ⁇ material 14 causes both with inputs and at circuits less or no material from pin 2 is burned off. In particular, in the case of switch-ons, the deposition of vaporized contact material in the region of the arcing contact subjected to high dielectric stress is thus avoided.
  • the tip 15 made of high-resistant second material 14 Due to a reduced diameter of the tip 15 made of high-resistant second material 14 relative to the shaft 12 and / or the sleeve outer diameter, mechanical abrasion at the tip 15 in the area of the highly erosion-resistant second material 14, ie the compact 14, is prevented mechanical contact takes place with the second arc contact 3 formed in particular as a tulip-shaped tube contact on the larger diameter or circumference of the sleeve 13 and / or of the shaft 12 of the first arc contact 2.
  • the exemplary embodiments described above can be combined with one another and with exemplary embodiments known from the prior art.
  • the second contact piece 7, in particular the tulip contact piece can be permanently installed opposite the insulating nozzle 5 in the electrical switching device 1, wherein the first contact piece 6 is arranged to be movable.
  • both contact pieces 6, 7 movable ⁇ Lich be arranged in the electrical switching device 1, in particular also movable relative to the insulating nozzle 5.
  • the insulating 5 may consist of PTFE, or alternatively or additionally other insulating materials such.
  • B. plastic include.
  • the insulating gas may consist of SF 6 , from other gases or gas ⁇ mixtures.
  • the materials of the shaft 12 may, for. As tungsten or other good conductive materials, and materials of the
  • Shaft 12 and the sleeve 13 may consist of mechanically stable, highly conductive materials or include these, such. As iron, steel, aluminum, copper and their alloys.
  • the sleeve 13 can be pressed onto the shaft 12 by, inter alia, pressing, screwing, in particular via a thread on the sleeve 13 and the shaft 12, by gluing,
  • the highly erosion resistant material 14 can be used as a body in the sleeve 13, molded and / or glued or integrated in a dimensionally stable matrix of another material.
  • the electrical Lichtbo ⁇ gentitle 2 can be arranged rotationally symmetrical about an axis 17 as a cylinder and / or rounded pin, it may alternatively or additionally have pyramidal shapes, conical, cuboid or other shapes.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Lichtbogenkontakt (2) für eine elektrische Schalteinrichtung (1) mit einer Spitze (15), welche ein abbrandfestes erstes Material (13) aufweist und ein hochabbrandfestes zweites Material (14) umfasst sowie eine elektrische Schalteinrichtung (1) mit dem zuvor beschriebenen Lichtbogenkontakt (2). Die elektrische Schalteinrichtung (1) umfasst ferner einen tulpenförmigen zweiten Lichtbogenkontakt (3), ausgebildet in Form eines Lichtbogen-Rohrkontakts.

Description

Beschreibung
Lichtbogenkontakt für eine elektrische Schalteinrichtung und Schalteinrichtung mit hochabbrandfester Pinspitze
Die Erfindung betrifft einen Lichtbogenkontakt für eine elektrische Schalteinrichtung mit einer Spitze, welche ein abbrandfestes erstes Material aufweist und eine elektrische Schalteinrichtung mit einem ersten und einem zweiten Lichtbo- genkontakt.
Elektrische Schalteinrichtungen, insbesondere Hochspannungs- Leistungsschalter weisen neben Dauerstromkontakten auch
Lichtbogenkontakte auf. Beim Schalten von hohen Strömen z. B. im kA Bereich treten Lichtbögen auf, welche elektrische Kontakte beschädigen können. Aus diesem Grund sind die elektrischen Schalteinrichtungen mit Lichtbogenkontakten ausgerüstet, welche beim Einschalten vor den Dauerstromkontakten kontaktiert werden und beim Ausschalten nach den Dauerstromkon- takten getrennt werden. Dadurch wird sichergestellt, dass ein Lichtbogen zwischen den Lichtbogenkontakten entsteht, welcher z. B. bei einem Nullstromdurchgang gelöscht wird, und somit die Dauerstromkontakte nicht beschädigt. Die Lichtbogenkontakte können in einer Anordnung verwendet werden, mit einer Schaltstrecke gefüllt mit einem Löschgas wie z. B. SF6. Beim Schalten wird das Löschgas durch den Lichtbogen erwärmt und dehnt sich aus. Der dabei entstehende Druckaufbau lässt Löschgas in einen Heizgasraum strömen. Bei einem Nulldurchgang des Stromes erlischt der Lichtbogen, wobei Löschgas aus dem Heizgasraum zurück in die Schaltstrecke zwischen die Lichtbogenkontakte strömt. Dadurch wird das Er¬ löschen des Lichtbogens unterstützt und ein erneutes Zünden verhindert .
Beim Brennen des Lichtbogens werden die Lichtbogenkontakte stark beansprucht. Materialabbrand kann z. B. beim Schalten hochfrequenter Ströme zu einer dauerhaften Schädigung der Lichtbogenkontakte führen. Aus dem Stand der Technik, siehe z. B. EP 1 843 374 A2 , sind Lichtbogenkontakte aus einem Ma¬ terial mit geringem spezifischem Widerstand mit einer Spitze aus abbrandfestem Material bekannt. Innerhalb des Lichtbogen¬ kontaktes ist ein Verstärkungselement aus einem im Vergleich zum Leitermaterial mechanisch festerem Material angeordnet. Dadurch wird eine ausreichende mechanische Stabilität gewähr¬ leistet, insbesondere beim Schalten mit hohen Geschwindigkei- ten. Um einen hohen Abbrand an den Kontakten zu verhindern, wird in der Regel bei Hochspannungs-Leistungsschaltern mit hoher Geschwindigkeit geschaltet, insbesondere bei hochfre¬ quenten Strömen. Dabei brennt der Lichtbogen nur kurz und eine starke Schädigung der Lichtbogenkontakte wird vermieden.
Für hohe Schaltgeschwindigkeiten, bei welchen Lichtbogenkontakte stark beschleunigt werden, müssen die Lichtbogenkontakte mechanisch sehr stabil sein. Bei der Bewegung der Lichtbogenkontakte kann es zu Pendelbewegungen senkrecht zur Bewe- gungsachse kommen, welche eine Beschädigung von Teilen der elektrischen Schalteinrichtung bewirken können. Um einen Druckaufbau des Löschgases und ein Strömen in den Heizgasraum und zurück zu ermöglichen, ist die Schaltstrecke zumindest teilweise von einer Isolierdüse umgeben. Ein bewegter Licht- bogenkontakt wird in einen Bereich einer Engstelle der Iso¬ lierdüse beim Einschalten eingeführt. Bei starker Pendelbewe¬ gung kann es zu einem mechanischen Kontakt zwischen Lichtbogenkontakt und Isolierdüse mit Materialabrieb kommen. In un¬ günstigen Fällen kann es auch zu einem Verkanten des bewegten Lichtbogenkontaktes in der Engstelle der Isolierdüse kommen. Dadurch kann sowohl die Isolierdüse als auch der Lichtbogenkontakt dauerhaft beschädigt werden.
Durch das zuvor beschriebene Verstärkungselement im Inneren des Lichtbogenkontaktes, welches von einem gut leitenden Ma¬ terial umgeben ist, wird der Lichtbogenkontakt mechanisch stabil, und insbesondere Pendelbewegungen werden beim Schal- ten vermieden oder zumindest stark verringert. Das gut lei¬ tende Material ist aber in der Regel mechanisch und thermisch nicht sehr stabil, was zu einem erhöhten Abbrand und Abrieb führen kann. Insbesondere bei Verwendung von Isolierdüsen mit einem Durchmesser der Engstelle in der Größenordnung des Durchmessers des Lichtbogenkontaktes, welche einen hohen Druckaufbau des Isoliergases gewährleisten und damit eine gu¬ te Löschung des Lichtbogens, kann das relativ weiche, gut leitende Material des Lichtbogenkontaktes leicht abgerieben werden, z. B. bei Kontakt mit der Isolierdüse. Eine Schädi¬ gung des Lichtbogenkontaktes ist die Folge.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Lichtbogenkontakt für eine elektrische Schalteinrichtung und eine
Schalteinrichtung mit einem solchen Lichtbogenkontakt anzuge¬ ben, welche die zuvor beschriebenen Probleme lösen. Insbesondere ist es Aufgabe, einen Aufbau eines Lichtbogenkontaktes anzugeben, welcher eine hohe mechanische Stabilität aufweist und gute elektrische Kontakteigenschaften sowie eine geringe Tendenz zu Abrieb und Abbrand beim Schaltvorgang, insbesonde¬ re mit hoher Schaltgeschwindigkeit.
Die angegebene Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen
Lichtbogenkontakt für eine elektrische Schalteinrichtung ge- löst, mit einer Spitze, welche ein abbrandfestes erstes Mate¬ rial aufweist und ein hochabbrandfestes zweites Material um- fasst .
Das abbrandfeste erste Material weist eine hohe mechanische Stabilität auf und eine geringe Tendenz zum Abrieb, womit der Lichtbogenkontakt mechanisch stabil aufgebaut ist, mit hoher Lebensdauer bei Schaltvorgängen, insbesondere bei Schaltvorgängen mit hoher Schaltgeschwindigkeit. Das hochabbrandfeste zweite Material weist eine geringe Tendenz zu Abbrand auf und ergibt dadurch eine hohe Lebensdauer bei Schaltvorgängen in Verbindung mit Lichtbögen. Die guten elektrischen Kontakteigenschaften der Materialien ergeben einen guten elektrischen Lichtbogenkontakt. In einer Anordnung kann der Lichtbogen über das hochabbrandfeste zweite Material mit dem Lichtbogen¬ kontakt in Kontakt stehen, wobei ein mechanischer und direkter elektrischer Kontakt des Lichtbogenkontakts mit einem weiteren Lichtbogenkontakt, z. B. in Tulpenform, über das abbrandfeste erste Material erfolgt. Somit werden die Vortei¬ le beider Materialien optimal genutzt, wobei in der Summe der Lichtbogenkontakt eine lange Lebensdauer aufweist, z. B.
durch die hohe mechanische Stabilität, geringem Abrieb beim Schalten, und durch die niedrige Tendenz zum Abbrand.
Die Spitze des Lichtbogenkontaktes kann pinförmig ausgebildet sein, wobei insbesondere der Lichtbogenkontakt die Form eines Kontaktstiftes mit einem Schaft aufweist. Eine Pinform ermög¬ licht einen guten Kontakt in Verbindung mit z. B. einem
Lichtbogengegenkontakt in Tulpenform. Bei einer Pinform ist eine Spitze gut ausbildbar, insbesondere eine hervorstehende Spitze aus dem hochabbrandfesten zweiten Material eingebettet bzw. umschlossen von abbrandfestem erstem Material.
Der Schaft des Lichtbogenkontaktes kann aus Kupfer sein und/oder Kupfer umfassen. Kupfer weist eine hohe elektrische Leitfähigkeit auf und ergibt eine gute elektrische Stromlei¬ tung zur bzw. von der Kontaktspitze weg.
Das abbrandfeste erste Material kann aus einer Wolframkupfer¬ Legierung sein und/oder eine Wolframkupfer-Legierung umfassen. Wolframkupfer hat eine gute mechanische Festigkeit bei gleichzeitig guten elektrischen Eigenschaften, wie z. B. hoher elektrischer Leitfähigkeit.
Das hochabbrandfeste zweite Material kann Graphit sein und/oder Graphit umfassen. Graphit ist sehr temperaturstabil und weist bei gleichzeitig sehr guten elektrischen Eigen- schaffen eine sehr hohe Abbrandfestigkeit auf. Graphit ist in verschiedenen Formen verwendbar, insbesondere in Form von ge- presstem Pulver. Das abbrandfeste erste Material der Spitze kann in Form einer Hülse ausgebildet sein, welche mit dem hochabbrandfesten zweiten Material befüllt ist. Eine Hülse kann als Hohlzylin- der ausgebildet sein, welcher sich einfach und langzeitstabil mit Material befüllen lässt. Dadurch ist bei Verwendung eines Lichtbogengegenkontakts in Tulpenform ein elektrischer und mechanischer, direkter Kontakt des Lichtbogenkontaktes mit dem Lichtbogengegenkontakt nur über das abbrandfeste erste Material möglich. Beim Schalten erfolgt eine geringere mecha¬ nische Abnutzung durch die Wechselwirkung der Kontakte untereinander als bei direktem Kontakt des Gegenkontaktes mit dem hochabbrandfesten zweiten Material. Die Hülse aus dem abbrandfesten ersten Material kann die Form eines rotationssymmetrischen Hohlzylinders aufweisen, welcher insbesondere formschlüssig einen rotationssymmetrischen zylinderförmigen Presskörper und/oder Einsatz aus dem hochabbrandfesten zweiten Material umfasst. Der Presskörper und/oder Einsatz aus dem hochabbrandfesten zweiten Material kann als abgeflachte Spitze aus der Hülse aus dem abbrand- festen ersten Material herausragen. Durch das Herausragen ist ein kürzerer Abstand der Spitze aus hochabbrandfestem zweitem Material als der Abstand der Hülse aus abbrandfestem erstem Material gegenüber dem insbesondere tulpenförmigen Lichtbo¬ gengegenkontakt gegeben. Dadurch brennt der Lichtbogen zwischen der Spitze aus hochabbrandfestem zweitem Material und dem insbesondere tulpenförmigen Lichtbogengegenkontakt. Da das zweite Material hochabbrandfest ist, findet kein bzw. nur ein geringer Abbrand an der Spitze statt und die Spitze ist langzeitstabiler, insbesondere bei häufigem Schalten verglichen mit einer Spitze vollständig umhüllt allein mit einem abbrandfesten ersten Material, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist.
Die Hülse, befüllt mit dem hochabbrandfesten zweiten Material kann auf den Schaft des Lichtbogenkontaktes gepresst sein, insbesondere mit direktem elektrischen und/oder mechanischen Kontakt des hochabbrandfesten zweiten Materials mit dem Mate¬ rial des Schaftes. Ein umlaufender Spalt zwischen Hülse und Schaft kann verschweißt oder verlötet sein. Der beschrieben Aufbau ergibt einen mechanisch stabilen und elektrisch gut leitenden Lichtbogenkontakt.
Der Bereich der Spitze mit hochabbrandfestem zweitem Material kann einen geringeren Durchmesser aufweisen als der Bereich der Spitze mit abbrandfestem erstem Material. Dadurch ist es einfach, eine Spitze aus dem zweiten Material aus einer Umhüllung mit erstem Material herausragen zu lassen, wobei der Aufbau einfach herstellbar ist. Alternativ kann z. B. die gesamte Fläche zum Lichtbogengegenkontakt weisend aus dem zwei- ten Material bestehen, z. B. als eine Art Beschichtung . Das erste Material kann als Ummantelung im Bereich darunter um einen insbesondere zylinderförmigen Körper aus dem zweiten Material ausgebildet sein, wobei ein Aufbau ausgebildet wird mit einem pilzförmigen zweiten Material und einer Ummantelung des Pilzschafts mit dem ersten Material.
Eine erfindungsgemäße elektrische Schalteinrichtung umfasst einen ersten und einen zweiten Lichtbogenkontakt, mit einem ersten Lichtbogenkontakt wie zuvor beschrieben, und mit einem zweiten Lichtbogenkontakt, insbesondere ausgebildet als tul¬ penförmiger Lichtbogen-Rohrkontakt. Insbesondere ein zuvor beschriebener Lichtbogenkontakt mit Spitze in Verbindung mit einem tulpenförmigen Lichtbogen-Rohrkontakt ergibt einen gu¬ ten elektrischen Kontakt, welcher einfach und sicher trenn- oder schließbar ist, mit einer hohen mechanischen und elektrischen Stabilität.
Die elektrische Schalteinrichtung kann als ein Hochspannungs- Leistungsschalter ausgebildet sein. Bei Hochspannungs- Leistungsschaltern sind die zuvor beschriebenen Probleme stark ausgeprägt, wobei die Verwendung des zuvor beschriebe- nen Lichtbogenkontaktes zu einer erhöhten Lebensdauer und verringertem Verschleiß des Kontaktes führt.
Der Bereich der Spitze kann mit hochabbrandfestem zweitem Ma- terial im Wesentlichen komplementär der Form des tulpenförmi- gen Lichtbogen-Rohrkontaktes ausgebildet sein. Insbesondere kann die Spitze mit einer Form ausgebildet sein, welche bei einem elektrischen Kontaktieren des ersten und des zweiten Lichtbogenkontaktes einen direkten mechanischen Kontakt zwi- sehen dem hochabbrandfesten zweiten Material der Spitze und dem tulpenförmigen Lichtbogen-Rohrkontakt als Gegenkontakt zum Lichtbogenkontakt mit Spitze verhindert. Ohne direkten mechanischen Kontakt erfolgt kein Abrieb und/oder keine De¬ formation des hochabbrandfesten zweiten Materials von bzw. auf der Spitze.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen elektrischen Schalteinrichtung nach Anspruch 11 sind analog den zuvor beschriebenen Vorteilen des Lichtbogenkontaktes für eine elektrische
Schalteinrichtung nach Anspruch 1 und umgekehrt.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sche¬ matisch in den Zeichnungen gezeigt und nachfolgend näher beschrieben .
Dabei zeigen die
Figur 1 einen Schnitt durch eine elektrische
Schalteinrichtung 1 mit Dauerstromkontakten 6, 7 und mit Lichtbogenkontakten 2, 3, und
Figur 2 einen erfindungsgemäßen Lichtbogenkontakt 2 mit einer Spitze 15, umfassend eine
Hülse 13 aus einem abbrandfesten ersten
Material und einem Presskörper bzw. Ein- satz 14 aus einem hochabbrandfesten zweiten Material.
Voneinander abweichende, funktionsgleiche Details der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Konstruktionen sind untereinander kombinierbar bzw. austauschbar.
Die Figur 1 zeigt eine elektrische Schalteinrichtung 1 in Schnittdarstellung mit einem ersten und einem zweiten Dauer- Stromkontakt 6, 7, und mit einem ersten und einem zweiten
Lichtbogenkontakt 2, 3 in einem Isolierstoffgehäuse 10. Zwi¬ schen den Kontakten 2, 3, 6, 7 ist eine Isolierdüse 5 ange¬ ordnet, welche die Schaltstrecke zwischen den Lichtbogenkon¬ takten 2, 3 gegen die Dauerstromkontakte 6, 7 isoliert.
Beim Schalten, Trennen oder Schließen bzw. Zusammenbringen der Kontakte 2, 3, 6, 7, entsteht ein Lichtbogen 4. Die
Lichtbogenkontakte 2, 3 sind ausgelegt, einen Lichtbogen 4 zu tragen. Dauerstromkontakte 6, 7 sind ausgelegt, bei hohen Strömen einen geringen Kontaktwiderstand aufzuweisen, und können durch einen starken und/oder lange anhaltenden Lichtbogen dauerhaft beschädigt werden. Eine dauerhafte Beschädi¬ gung von Kontakten durch Lichtbögen 4 erfolgt z. B. durch Ab- brand von Material an den Kontakten. Die Materialien von Lichtbogenkontakten 2, 3 sind ausgelegt, einem Abbrand so weit wie möglich zu widerstehen, wobei Materialien für Dauerstromkontakte 6, 7 ausgelegt sind, einen hohen dauerhaften Stromfluss mit geringen elektrischen Verlusten zu gewährleisten. Die Materialien der Dauerstromkontakte 6, 7 sind in der Regel nicht hochabbrandfest .
Die Isolierdüse 5 isoliert elektrisch die Schaltstrecke zwi¬ schen den Lichtbogenkontakten 2, 3 gegenüber den Dauerstromkontakten 6, 7. Ferner erfolgt eine gasdichte Trennung der Schaltstrecke zwischen den Lichtbogenkontakten 2, 3 von der äußeren Umgebung der Schaltstrecke zwischen den Lichtbogenkontakten 2, 3, d. h. eine gasdichte Trennung der Schaltstre- cke zwischen den Lichtbogenkontakten 2, 3 von der Schaltstrecke zwischen den Dauerstromkontakten 6, 7.
Die Isolierdüse 5 kann mechanisch fest auf einer Seite, z. B. der Seite des Dauerstromkontakts 7 und des Lichtbogenkontakts 3 befestigt sein. Eine Befestigung kann z. B. über einen Flansch 11, Gewinde und/oder Befestigungsmittel wie z. B. Schauben erfolgen. Durch die unbewegliche, mechanische Befes¬ tigung wird eine Relativbewegung zwischen Isolierdüse 5 und Dauerstromkontakt 7 unterbunden. Auf der gegenüberliegenden Seite, z. B. der Seite des Dauerstromkontakts 6 und des
Lichtbogenkontakts 2 ist die Isolierdüse 5 beweglich in dem Dauerstromkontakt 6 gelagert. Bei Ausführung des Dauerstrom¬ kontakts 6 als Hohlrohr, wie im Ausführungsbeispiel in der Fig. 1 dargestellt ist, und mit rotationssymmetrischer Iso¬ lierdüse 5 mit Außenumfang im Wesentlichen gleich dem Innenumfang des Hohlrohres des Dauerstromkontakts 6, ist die Iso¬ lierdüse beweglich im Hohlrohr des Dauerstromkontakts 6 gela¬ gert. Eine Dichtung zwischen Isolierdüse 5 und Dauerstromkon- takt 6 sorgt für einen gasdichten Formschluss zwischen Iso¬ lierdüse 5 und Dauerstromkontakt 6.
Bei einem elektrischen Schließen der Schalteinrichtung 1 wird in einem ersten Schritt der elektrische Kontakt zwischen den zwei Lichtbogenkontakten 2, 3 geschlossen. Die Kontakte 2, 3 werden aufeinander zubewegt bzw. ein Lichtbogenkontakt 2 wird auf einen feststehenden, insbesondere mit der Isolierdüse 5 fest, d. h. unbeweglich verbundenen Lichtbogenkontakt 3 zube¬ wegt oder der Lichtbogenkontakt 3, der insbesondere mit der Isolierdüse 5 fest verbunden ist, wird auf einen feststehen¬ den Lichtbogenkontakt 2 zubewegt. Alternativ können auch bei¬ de Lichtbogenkontakte 2, 3 bewegt werden, wobei die Isolier¬ düse 5 z. B. mit dem Lichtbogenkontakt 3 mit bewegt wird. Bei einem definierten Abstand, abhängig von der zwischen den Kon- takten angelegten Spannung und einem Isoliergas, mit welchem der Raum in der Isolierdüse 5 befüllt ist, zündet ein Licht¬ bogen 4. Der Lichtbogen 4 erhitzt in seiner Umgebung das Isoliergas, z. B. FS6, welches sich ausdehnen und den Druck in der Iso¬ lierdüse 5 erhöhen kann. Isoliergas kann über einen Kanal 9 in einen Heizgasraum 8 gedrückt werden. Dies wird unterstützt durch die Bewegung des Lichtbogenkontaktes 2 in einer Eng¬ stelle der Isolierdüse 5, insbesondere bei einer komplementä¬ ren Form und im Wesentlichen gleichem Durchmesser des Lichtbogenkontaktes 2 und der Engstelle. Ein Gasfluss in Richtung der Seite der Isolierdüse 5 Richtung des ersten Lichtbogenkontakts 2 wird unterbunden oder zumindest gehemmt. Der
Gasfluss durch den Kanal 9 in den Heizgasraum 8 kann den Gasdruck im Heizgasraum 8 erhöhen. Bei einer elektrischen Schwingung durch den Nullpunkt des
Stromes kann der Lichtbogen zwischen den Lichtbogenkontakten 2, 3 kurzzeitig erlöschen, unterstützt durch ein Ausblasen des Lichtbogens durch aus dem Heizgasraum 8 zurückströmendes Isoliergas. Es kann jedoch auch eine erneute Zündung des Lichtbogens erfolgen. Die zwei Lichtbogenkontakte 2, 3 werden elektrisch und mechanisch in Kontakt gebracht, und darauf folgend werden die Dauerstromkontakte 6, 7 kontaktiert, d. h. elektrisch und mechanisch miteinander verbunden. Ein Öffnen der elektrischen Schalteinrichtung 1 wird in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt. Die Dauerstromkontakte 6, 7 werden in einem ersten Schritt getrennt. Dabei verbleiben die Lichtbogenkontakte 2, 3 mechanisch und elektrisch verbunden. Erst in einem darauffolgenden Schritt werden die Lichtbogen- kontakte 2, 3 voneinander getrennt. Dabei zündet ein Lichtbo¬ gen 4, welcher in seiner Umgebung Isoliergas erhitzt. Das Isoliergas, welches erwärmt wird, dehnt sich aus und erhöht den Druck in der Isolierdüse 5. Isoliergas wird über den Ka¬ nal 9 in den Heizgasraum 8 gedrückt, unterstützt durch den Lichtbogenkontakt 2 in der Engstelle der Isolierdüse 5. Der
Gasfluss in Richtung der Seite der Isolierdüse 5 Richtung des ersten Lichtbogenkontakts 2 ist unterbunden oder zumindest gehemmt, solange sich ein Teil des ersten Lichtbogenkontakts 2 in der Engstelle befindet. Der Gasfluss durch den Kanal 9 in den Heizgasraum 8 erhöht den Gasdruck im Heizgasraum 8. Bei weiterer Bewegung des ersten Lichtbogenkontakts 2 weg vom zweiten Lichtbogenkontakt 3 entfernt sich der ersten Lichtbo¬ genkontakts 2 aus der Engstelle der Isolierdüse 5 und gibt die Engstelle für den Gasfluss frei. Zurückströmendes Isoliergas aus dem Heizgasraum 8 bewirkt ein Ausblasen des Lichtbogens 4. Der Austausch von Isoliergas in der Schaltstrecke verhindert ein erneutes Zünden des Lichtbo¬ gens bei zunehmendem Abstand der Lichtbogenkontakte 2, 3. Die zwei Lichtbogenkontakte 2, 3 sind nach einem zweiten Schritt, welcher zeitlich auf einen ersten Schritt folgt, der die
Trennung der Dauerstromkontakte 6, 7 umfasst, elektrisch und mechanisch voneinander getrennt. Damit ist ein Stromfluss über die elektrische Schalteinrichtung 1 unterbunden bzw. getrennt .
Der Aufbau der elektrischen Schalteinrichtung 1 ermöglicht ein Kontaktieren und/oder Trennen der Dauerstromkontaktstücke 6, 7 ohne Schädigung durch Lichtbögen. Im Wesentlichen werden nur die Lichtbogenkontakte 2, 3 durch Lichtbögen 4 in Form von Abbrand belastet. Dabei kann ein Abbrand bzw. Verdampfen und/oder Verbrennen von Material die Kontakte 2, 3 dauerhaft schädigen. Die Leitfähigkeit kann durch Ablagerungen und Veränderung der Oberfläche der Lichtbogenkontakte 2, 3 herabge¬ setzt werden, z. B. durch Änderung der Form oder chemische Reaktionen wie Oxidation. Insbesondere die Spitze 15 des
Lichtbogenkontaktes 2 wird durch den Lichtbogen 4 stark beansprucht. Bei einem Lichtbogenkontakt 3 z. B. in Tulpenform, wie in Fig. 1 dargestellt ist, kann sich der Lichtbogen 4 räumlich über die Tulpenstücke bewegen bzw. verteilen. Da- durch kann die Belastung und Schädigung des zweiten Lichtbogenkontaktes 3 reduziert sein. Erfindungsgemäß wird für den ersten Lichtbogenkontakt 2 ins¬ besondere mit Spitze 15, wie er schematisch in Figur 1 darge¬ stellt ist und in Figur 2 im Detail gezeigt wird, ein Aufbau beschrieben, welcher eine Verringerung bzw. Vermeidung von Abbrand bzw. Schädigung bewirkt bei gleichzeitig hoher mecha¬ nischer Stabilität, insbesondere im Bereich eines mechani¬ schen Kontakts mit anderen Bauteilen. Dies erfolgt durch Einsatz von hochabbrandresistenten bzw. hochabbrandfesten Materialien 14 an der Spitze 15 im Bereich des Kontaktes mit ei- nem Lichtbogen 4. Nachteil sehr- bzw. hoch-abbrandfester Materialien wie z. B. Kohlenstoff, insbesondere in Form von Graphit ist eine geringe mechanische Stabilität, insbesondere Abriebfestigkeit. In einem Bereich des Lichtbogenkontakts 2, welcher in mechanischen Kontakt mit dem Lichtbogenkontakt 3 gebracht wird, wird ein mechanisch stabiles, weniger abbrand- festes Material 13 verwendet. Das Material 13 ist abbrand- fest, jedoch nicht hochabbrandfest . Dafür ist das Material 13 im Vergleich zu hochabbrandfesten Materialien mechanisch stabiler .
Der Lichtbogenkontakt 2 weist einen Kontaktstift mit einem Schaft 12 auf, welcher z. B. für hohe Ströme ausgelegt ist und einen geringen ohmschen Widerstand aufweist, bei hoher mechanischer Stabilität. Der Schaft 12 kann insbesondere aus Stahl und/oder Kupfer aufgebaut sein oder Stahl und/oder Kupfer umfassen. An der Spitze des Schafts 12 ist eine Hülse 13 aus abbrandfestem Material angeordnet, welche einen zur Spit¬ ze 15 hin offenen Hohlraum aufweist. Die Hülse 13 kann formschlüssig zum Schaft 12 aufgepresst sein. Der Hohlraum im In- neren der Hülse 13 ist mit dem hochabbrandfesten Material 14 befüllt, welches aus der Öffnung hervorragt und eine hervor¬ stehende Spitze 15 bildet. Diese Spitze 15 kann z. B. abge¬ flacht oder abgerundet sein. Zum Schaft 12 hin ist ein guter mechanischer und elektrischer Kontakt zwischen hochabbrand- festem Material 14 und Schaftmaterial 12 durch einen form¬ schlüssigen Kontakt beider Materialien gegeben. Durch den Kontaktstift mit einem Schaft 12, einer Hülse 13 aus abbrandfestem ersten Material, und einem Presskörper bzw. Einsatz 14 in der Hülse 13 aus hochabbrandfestem zweiten Material, welches als Spitze 15 aus der Hülse 13 in entgegenge- setzter Richtung zum Schaft 12 herausragt, wird ein pinförmi- ger ersten Lichtbogenkontakt 2 gebildet. Durchmesser und Län¬ ge der Spitze, gebildet aus der Hülse 13 und dem Presskörper 14, sind so dimensioniert, dass bei Einschalten der elektri¬ sche Schalteinrichtung 1 ein Vorüberschlag zwischen Spitze 15 und dem zweiten Lichtbogenkontakt 3 stattfindet. Der zweite Lichtbogenkontakt 3 kann insbesondere als tulpenförmiger Rohrkontakt ausgebildet sein. Dabei ist der Innendurchmesser des Rohrkontakts im Wesentlichen gleich dem Außendurchmesser der Hülse 13. Bei mechanischem Kontakt des ersten und des zweiten Lichtbogenkontakts 2, 3 stehen im Wesentlichen nur der insbesondere tulpenförmige Rohrkontakt und die Hülse 13 und/oder der Schaft 12 des ersten Lichtbogenkontakts 2 mit dem zweiten Lichtbogenkontakt 3 in direktem mechanischen Kontakt. Ein direkter mechanischer Kontakt des zweiten Lichtbo- genkontakts 3 mit dem hochabbrandfesten zweiten Material 14 besteht nicht.
Dadurch wird ein Abrieb des hochabbrandfesten zweiten Materials 14 verhindert, bei Kontaktierung des ersten Lichtbogen- kontakts 2 mit dem zweiten Lichtbogenkontakt 3, wobei der zweite Lichtbogenkontakt 3 über den ersten Lichtbogenkontakt 2 gestülpt wird und dabei beide Kontakte aneinander reiben. Ein direkter Kontakt nur mit dem abbrandfesten Material der Hülse 13 und/oder dem Schaft 12 bewirkt einen geringen bis keinen Abrieb, da das Material des Schafts 12 und der Hülse 13 mechanisch sehr stabil sind. Für eine hohe mechanische Stabilität des Aufbaus und gute elektrische Leitungseigen¬ schaften kann ein umlaufender Spalt zwischen Schaft 12 und insbesondere aufgepresster Hülse 13 verlötet oder verschweißt werden. Der Schaft 12, insbesondere ein zylinderförmig ausgebildeter Schaft 12, kann an der Verbindungsfläche zwischen Schaft 12 und Hülse 13 um die Stärke der Hülsenwandung ver- schlankt sein, d. h. Material kann umlaufend z. B. abgefräst sein. Eine um diesen Bereich des Schafts 12 gepresste oder anderweitig geformte Hülse 13 bildet eine formschlüssige Wei¬ terführung des Schafts 12 in Richtung Spitze 15 mit gleichem Durchmesser bzw. Umfang wie der Schaft 12.
Das hochabbrandfeste Material 14, insbesondere Graphit kann in den hohlen Bereich der Hülse eingepresst werden, z. B. nach dem Verpressen der Hülse 13 auf den Schaft 12, oder als Einsatz eingesetzt werden, z. B. vor dem Aufpressen der Hülse 13 auf den Schaft 12. Das hochabbrandfeste zweite Material 14 wird derart in die Hülse 13 aus abbrandfestem ersten Material eingebracht, dass eine Spitze 14 aus der Hülse 13 herausragt. Dies bewirkt bei Schaltvorgängen ein Brennen des Lichtbogens 4 zwischen der Spitze 14 aus hochabbrandfestem Material 14 und dem zweiten Lichtbogenkontakt 3. Das hochabbrandfeste Ma¬ terial 14 bewirkt, dass sowohl bei Ein- als auch bei Aus- Schaltungen weniger bzw. kein Material vom Pin 2 abgebrannt wird. Besonders bei Einschaltungen wird so auch die Ablage- rung von verdampftem Kontaktmaterial im dielektrisch hochbelasteten Bereich des Lichtbogenkontakts vermieden.
Durch einen reduzierten Durchmesser der Spitze 15 aus hochab- brandfestem zweiten Material 14 gegenüber dem Schaft 12 und/oder dem Hülsenaußendurchmesser wird ein mechanischer Abrieb an der Spitze 15 im Bereich des hochabbrandfesten zweiten Materials 14, d. h. des Presskörpers bzw. Einsatzes 14 verhindert, da ein mechanischer Kontakt mit dem insbesondere als tulpenförmigen Rohrkontakt ausgebildeten zweiten Lichtbo- genkontakt 3 auf dem größeren Durchmesser bzw. Umfang der Hülse 13 und/oder des Schafts 12 des ersten Lichtbogenkontakts 2 stattfindet. Materialabnutzung an der Vorderkante des ersten Lichtbogenkontaktstücks 2, insbesondere der Kante der abbrandfesten Hülse 13, werden vermieden und Trippelpunkte bei Berührungen zwischen dem ersten Lichtbogenkontakt 2 und der Isolierdüse 5 werden durch die vorgezogene Pinspitze 15, welche nur geringem Verschleiß unterliegt, elektrisch abge¬ schirmt .
Durch den geringeren Abbrand an der Spitze 15 des ersten Lichtbogenkontakts 2 kann auf zusätzliche Getriebe, z. B. eingebaut in der Schaltkammer, verzichtet werden. Die Einschaltgeschwindigkeit kann reduziert und die Vorüberschlags¬ zeit, und somit der Energieeintrag in die Lichtbogenkontakte 2 beim Einschalten kann erhöht werden. Dadurch ergibt sich ein vereinfachter, langzeitstabiler Aufbau der elektrischen Schalteinrichtung 1, mit guter elektrischer Leitfähigkeit im eingeschalteten Zustand.
Die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele können unterei- nander und mit aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungsbeispielen kombiniert werden. Das zweite Kontaktstück 7, insbesondere das Tulpenkontaktstück kann fest gegenüber der Isolierdüse 5 in der elektrischen Schalteinrichtung 1 verbaut sein, wobei das erste Kontaktstück 6 beweglich angeordnet ist. Alternativ können auch beide Kontaktstücke 6, 7 beweg¬ lich in der elektrischen Schalteinrichtung 1 angeordnet sein, insbesondere auch beweglich gegenüber der Isolierdüse 5. Die Isolierdüse 5 kann aus PTFE bestehen, oder alternativ oder zusätzlich andere Isoliermaterialien wie z. B. Plastik umfas- sen. Das Isoliergas kann aus SF6, aus anderen Gasen oder Gas¬ gemischen bestehen.
Die Materialien des Schafts 12 können z. B. Wolfram oder andere gut leitende Stoffe umfassen, und Materialien des
Schafts 12 sowie der Hülse 13 können aus mechanisch stabilen, gut leitenden Materialien bestehen oder diese umfassen, wie z. B. Eisen, Stahl, Aluminium, Kupfer sowie aus deren Legierungen bestehen. Die Hülse 13 kann auf den Schaft 12 unter anderem durch Pressen, Schraubung, insbesondere über ein Ge- winde an der Hülse 13 und dem Schaft 12, durch Klebung,
Schweißen und andere Methoden mechanisch stabil und gut leitend befestigt werden. Das hochabbrandfeste Material 14 kann als Körper in die Hülse 13 eingesetzt, formgepresst und/oder verklebt werden oder in einer formstabilen Matrix aus einem anderen Material integriert sein. Spalte insbesondere zwi¬ schen Hülse und Schaft 12, und/oder Einsatz 14 und Hülse 13 und/oder Einsatz 14 und Schaft 12, können insbesondere elekt¬ risch gut leitend verschweißt, verlötet, verklebt, ausgegos¬ sen oder anderweitig befüllt sein. Der elektrische Lichtbo¬ genkontakt 2 kann rotationssymmetrisch um eine Achse 17 als Zylinder und/oder abgerundeter Pin angeordnet sein, er kann alternativ oder zusätzlich pyramidale Formen, Kegel-, Quaderoder andere Formen aufweisen.
Bezugs zeichenliste
1 elektrische Schalteinrichtung
2 erster Lichtbogenkontakt
3 zweiter Lichtbogenkontakt
4 Lichtbogen
5 Isolierdüse
6 erster Dauerstromkontakt
7 zweiter Dauerstromkontakt
8 Heizgasraum
9 Kanal
10 Isolierstoffgehäuse
11 Flansch
12 Kontaktstift mit einem Schaft
13 Hülse aus abbrandfestem ersten Material
14 Presskörper bzw. Einsatz
aus hochabbrandfestem zweiten Material
15 Spitze
16 umlaufender Spalt zwischen Hülse und Schaft
17 Rotationsachse

Claims

Patentansprüche
1. Lichtbogenkontakt (2) für eine elektrische Schalteinrich¬ tung (1) mit einer Spitze (15), welche ein abbrandfestes ers- tes Material (13) aufweist,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Spitze (15) ein hochabbrandfestes zweites Material (14) umfasst .
2. Lichtbogenkontakt (2) nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Spitze (15) des Lichtbogenkontaktes (2) pinförmig ausge¬ bildet ist, wobei insbesondere der Lichtbogenkontakt (2) die Form eines Kontaktstiftes mit einem Schaft (12) aufweist.
3. Lichtbogenkontakt (2) nach Anspruch 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
der Schaft (12) des Lichtbogenkontaktes (2) aus Kupfer ist und/oder Kupfer umfasst.
4. Lichtbogenkontakt (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
das abbrandfeste erste Material (13) aus einer Wolframkupfer- Legierung ist und/oder eine Wolframkupfer-Legierung umfasst.
5. Lichtbogenkontakt (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
das hochabbrandfeste zweite Material (14) Grafit ist und/oder Grafit umfasst.
6. Lichtbogenkontakt (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das abbrandfeste erste Material (13) der Spitze (15) in Form einer Hülse (13) ausgebildet ist, welche mit dem hochabbrand- festen zweiten Material (14) befüllt ist.
7. Lichtbogenkontakt (2) nach Anspruch 6,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Hülse (13) aus dem abbrandfesten ersten Material (13) die Form eines rotationssymmetrischen Hohlzylinders aufweist, welcher insbesondere formschlüssig einen rotationssymmetri- sehen zylinderförmigen Presskörper und/oder Einsatz aus dem hochabbrandfesten zweiten Material (14) umfasst.
8. Lichtbogenkontakt (2) nach Anspruch 7,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
der Presskörper und/oder Einsatz aus dem hochabbrandfesten zweiten Material (14) als abgeflachte Spitze (15) aus der Hülse aus dem abbrandfesten ersten Material (13) herausragt.
9. Lichtbogenkontakt (2) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Hülse (13), befüllt mit dem hochabbrandfesten zweiten Material (14) auf den Schaft (12) des Lichtbogenkontaktes (2) gepresst ist, insbesondere mit direktem elektrischem und/oder mechanischem Kontakt des hochabbrandfesten zweiten Materials (14) mit dem Material des Schaftes (12), und/oder ein umlau¬ fender Spalt (16) zwischen Hülse (13) und Schaft (12) ver¬ schweißt oder verlötet ist.
10. Lichtbogenkontakt (2) nach einem der vorhergehenden An- Sprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
der Bereich der Spitze (15) mit hochabbrandfestem zweitem Material (14) einen geringeren Durchmesser aufweist als der Bereich der Spitze (15) mit abbrandfestem erstem Material (13) .
11. Elektrische Schalteinrichtung (1) mit einem ersten und einem zweiten Lichtbogenkontakt (2, 3), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der erste Lichtbogenkontakt (2) ein Lichtbogenkontakt nach einem der vorhergehenden Ansprüche ist und der zweite Licht¬ bogenkontakt (3) insbesondere ein tulpenförmiger Lichtbogen- Rohrkontakt ist.
12. Elektrische Schalteinrichtung (1) nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die elektrische Schalteinrichtung (1) als ein Hochspannungs- Leistungsschalter ausgebildet ist.
13. Elektrische Schalteinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 11 oder 12,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
der Bereich der Spitze (15) mit hochabbrandfestem zweitem Material (14) im Wesentlichen komplementär der Form des tulpen- förmigen Lichtbogen-Rohrkontaktes (3) ist, insbesondere aus¬ gebildet bei einem elektrischen Kontaktieren des ersten und des zweiten Lichtbogenkontaktes (2, 3) einen direkten mecha- nischen Kontakt zwischen dem hochabbrandfesten zweiten Material (14) der Spitze (15) und dem tulpenförmigen Lichtbogen- Rohrkontakt (3) zu verhindern.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114628190A (zh) * 2021-12-21 2022-06-14 平高集团有限公司 开关用弧触头和断路器

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4008520A (en) * 1970-02-07 1977-02-22 Siemens Aktiengesellschaft Contact member and method of manufacture
EP0205897A2 (de) * 1985-06-24 1986-12-30 BBC Brown Boveri AG Abbrandkontaktstück und Verfahren zur Herstellung eines solchen Abbrandkontaktstückes oder eines vergleichbaren Bauteils
US20050236370A1 (en) * 2002-07-05 2005-10-27 Jean-Luc Bessede Arc contact element for electrical apparatus production method thereof, corresponding contact assembly and electrical apparatus
EP1843374A2 (de) 2006-04-04 2007-10-10 Siemens Aktiengesellschaft Lichtbogenkontakt
US20150083558A1 (en) * 2013-09-24 2015-03-26 Siemens Industry, Inc. Electrical contact apparatus, assemblies, and methods

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1483706B2 (de) * 1965-04-01 1970-04-02 Siemens AG, 1000 Berlin u. 8000 München Mehrschichten-Verbundmetall, insbesondere für hochbelastbare elektrische Kontakte und Verfahren zu seiner Herstellung

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4008520A (en) * 1970-02-07 1977-02-22 Siemens Aktiengesellschaft Contact member and method of manufacture
EP0205897A2 (de) * 1985-06-24 1986-12-30 BBC Brown Boveri AG Abbrandkontaktstück und Verfahren zur Herstellung eines solchen Abbrandkontaktstückes oder eines vergleichbaren Bauteils
US20050236370A1 (en) * 2002-07-05 2005-10-27 Jean-Luc Bessede Arc contact element for electrical apparatus production method thereof, corresponding contact assembly and electrical apparatus
EP1843374A2 (de) 2006-04-04 2007-10-10 Siemens Aktiengesellschaft Lichtbogenkontakt
US20150083558A1 (en) * 2013-09-24 2015-03-26 Siemens Industry, Inc. Electrical contact apparatus, assemblies, and methods

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114628190A (zh) * 2021-12-21 2022-06-14 平高集团有限公司 开关用弧触头和断路器

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