DD131602B2

DD131602B2 - Verfahren zur prüfung des abbrandes an elektrischen schaltstücken

Info

Publication number: DD131602B2
Application number: DD19873877A
Authority: DD
Inventors: Horst Scheibe; Peter Leis; Frank Markscheffel
Original assignee: Horst Scheibe; Peter Leis; Frank Markscheffel
Priority date: 1971-07-12
Filing date: 1977-05-04
Publication date: 1980-11-26
Also published as: DD94861B1; CS164926B2; SU497648A1; BG33140A1; DD94861A1; DD131602A2

Description

Anwendungsgebiet der .Erfindung

l>ie Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Prüfung des Abbrandes an elektrischen Kontakt- und Schaltstucken, künftig als Schaltstücke bezeichnet, zur Peststellung des ¥aterialverlustes oder der Materialwanderung nach Patent 94 861.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Gegenstand des Hauptpatentes (DL-PS IMr. 94 8б1) ist ein Verfahren zur Prüfung des Abbrandes an elektrischen Schaltstücken« Dieses Verfahren beruht darauf, daß ein Schaltkreis unter Verwendung einer Spannung geschlossen wird, die geringer ist als der Minimalwert der Spannung, die zur Entstehung eines Bogens führt. Zur Erfassung des Ausschaltverhaltena werden die im Schaltkreis angeordneten Prüfschal tstücke im stromlosen Zustand geschlossen und anschließend mittels Hilfskontakten der Prüfstrom eingeschaltet. Danach werden die Prüfschaltstücke mit konstanter Geschwindigkeit getrennt und gleichzeitig durch Addition der induzierten Spannung zur Spannung im Schaltkreis eine .iogenentladung ausgelöst, worauf die Hilfskontakte geöffnet werden.

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Zur Erfassung des Einschaltverhaltens v/erden die Hilfskon takte im stromlosen Zustand geschlossen, und die Prüfschal tstücke schalten den Prüfstrom ein.

Es hat sich nun gezeigt, daß mit diesem Verfahren lediglich der Abbrand bzw. die Materialwanderung in den verschiedenen Phasen der Kontakttrennung auf den zu prüfenden Schaltstükken erzeugt v/erden kann, während die Peststellung des quan-* fcitativen '"ertos des Abbrandes zur Bestimmung des Werkstoffverhaltens mit bekannten Verfahren erfolgen muß.

In "Ггос. 3rd Int. Res. Symp. Electric Contact Phenomena, Orono (iwaine) 1966, S. 351" sind diese Verfahren beschrieben. Lines dieser bekannten Verfahren beruht auf der gravimetrischen Bestimmung des quantitativen Wertes des Abbrandes. Hierbei v/erden die Gehaltstücke im Neuzustand gewogen, anschließend einer Vielzahl von Schaltungen unter elektrischer Belastung ausgesetzt und danach wiederum gewogen. Bei dieser Verfahrensweise oind Ungonauigkeiten bei der V.agung auf Grand der sehr kleinen Abbrandmengen unvermeidbar. Das drückt sich auch darin aus, daß zur Erzielung eines wägbaren Masseverlustcs auf den Schaltstücken etwa 10 bis 10 Schaltungen vorgenommen werden müssen. Da hierbei aus prüftechnischen Gründen die Schalthäufigkeit 0,5 bis 1 Schaltung/sek. nicht überschritten werden darf, ist die Bestimmung des quantitativen Abbrandwertes langwierig. Außerdem ist die Untersuchung einer Vielzahl von Schaltstückproben erforderlich, da der an einer Probe ermittelte Masseverlust, starken Schwankungen unterliegt. Der damit verbundene Aufwand an Elektroenergie ist hoch.

Ein anderes bekanntes Verfahren beruht darauf, daß die Kathoden-Kontaktspitze nach ^^10 Schaltungen mikroskopisch ausgemessen wird. Auch bei dieser Verfahrensweise sind zur Erzielung meßbarer Werte eine Vielzahl von Schaltungen notwendig, wobei Ungenauigkeiten ebenialls nicht ausgeschlossen werden können.

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Diese Ungenauigkeiten werden insbesondere durch die Überlagerung· von Spitzen im mikroskopischen Projektionsbild und durch Unregelmäßigkeiten der Spitzen hervorgerufen, wodurch deren Ausmessung erschwert wird.

Ein weiteres bekanntes Verfahren besteht darin, daß die Messung des Abbrandes mit Hilfe radioaktiver Isotope erfolgt. Ss besteht darin, daß man ein aktiviertes Schaltstück gegen ein nicht aktiviertes Schaltstück schaltet und die Materialwanderung von aktiviertem Kontaktmaterial auf das nicht-aktivierte Schaltstück durch Impulszählung mißt. Die Impulszahlen können durch Eichung auf l.'iaterialmengen umgerechnet werden. Dieses Verfahren weist Mängel dahingehend auf, daß die Schal tsficke unter den erforderlichen Sicherheitsvorkehrungen aktiviert werden müssen, daß das zu aktivierende Kontakt stück eine gute rfalbwertzeit aufv/eisen muß und nur relativ kleine Proben aktiviert werden können, da sonst die Strahlungsintensität die zulässige Dosis für die Bedienungsperson überschreitet. Außerdem ist die Streubreite der Meßergebnisse groß.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, das Verfahren zur Prüfung des Abbrandes gemäß dem Hauptpatent dahingehend zu verbessern, daß zur Peststellung der quantitativen Abbrandwerte an Schaltstücken und zur Beurteilung des Werkstoffverhaltens weitgehend auf gravimetrisch^, volumetrische und radioaktive Meßverfahren verzichtet werden kann.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Ausgehend vom Ziel besteht die Aufgabe der Erfindung darin, das Verfahren zur Prüfung des Abbrandes an elektrischen Schaltkontakten nach dem Hau'ptpatent derart auszugestalten, daß der Abbrand in den verschiedenen Phasen der Irennung der

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Schaltstücke in Abhängigkeit von der Werkstoffzusammensetzung und des '.Verkstoffgefüges erzeugt und quantitativ erfaßt werden kann.

Diese Aufgabe v/ird ausgehend vom Hauptpatent dadurch gelöst, daß nach Trennung der Prüfschaltstücke die durch Addition der induzierten Spannung zur Spannung im Schaltkreis ausgelöste Bogenentladung zur Bildung eines Ausgangswertes für die quantitative Bestimmung des Abbrandes auf eine im Schaltkreis eingeordnete I.ießeinrichtung übertragen und die Brenndauer des Bogens gemessen wird.

Das Verfahren beruht auf der Erkenntnis, daß der Abbrand bzw. die Lriaterialwanderung an den Schaltstücken von den energetischen Vorgängen im Schaltkreis und von der chemischen Zusammensetzung und dem Gefügeaufbau der für die Schaltstücke verwendeten Werkstoffe bestimmt wird.

Hält man die Lhergiemenge im Schaltkreis konstant, wird die Dauer der .Bogenentladung vom Leiatungsbedarf des JSogens beeinflußt, so daß sich aus dem Zusammenhang zwischen Leistungsumsatz im Kontaktspalt und dem Abbrand am Schal tstück durch Messung der iiintladungsdauer ejn Ausgangswert für die Bestimmung des Vi/erkstoffVerhaltens erhalten läßt. Nachstehend v/ird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels nähejr erläutert

Von den zu untersuchenden Kontaktwerkstoffen werden Ronden mit einem Durchmesser von 10 mm, einem Balligkeitsradius von 20 mm und einer Stärke von 2 mm auf zylindrische Kupferbolzen von gleichem Durchmesser und einer Höhe von 15 mm mit einem Silberlot LAg4OCd2O hart aufgelötet. Die so vorbereiteten Schaltstücke werden in die Spannzangen einer bekannten mechanischen Prüfeinrichtung eingespannt und in einem elektrischen Belastungskreis gemäß dem Hauptpatent bei einer Stromstärke von 400 A abgeschaltet.

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Bei der Messung der Entiadungsdauer zur Bestimmung des Abbrandverhaltene gemäß der vorliegenden Erfindung benötigt man 1 Kontaktpaar. Dieses wird Збтаі geschaltet, wobei die Dauer der elektrischen Entladung bei jeder Schaltung gemessen wird. _лиз den so gewonnenen Einzelwerten ermittelt man rechnerisch den arithmetischen Mittelwert x, die Standardabweichung s und den Konfidenzbereich u für eine Irrtumswahrscheinlichkeit von 5 % als charakteristische Größe des Abbrandverha'l tens.

An dem Werkstoff E-Ag werden folgende Entiadungsdauern gemessen:

0,73 0,74 0,74 0,74 0,72 0,71 0,72 0,74 0,74

0,73 0,74 0,75 0,70 0,72 0,74 0,71 0,75 0,71

0,73 0,74 0,74 0,74 0,71 0,71 0,72 0,74 0,71

0,73 0,72 0,72 0,70 0,71 0,72 0,73 0,73 0,74

Aus diesen Einzelwerten errechnen sich

x/ms = 0,727

e/ms = 0,014

u/ras = 0,005

Eine Betrachtung der Einzelwerte läßt erkennen, daß die Messung der Entladungsdauer sehr gut reproduzierbar ist und demzufolge nur geringe Streuungen auftreten. Dies findet seinen Ausdruck in den kleinen Werten für die Standardabweichung und den Konfidenzbereich.

Bei der Ermittlung des Abbrandes und der Bestimmung des Werkstoffverhaltens wird ein relativer Vergleich zwischen den verschiedenen '.Verkstoffen, die zur Herstellung von Schaltstücken verwendet werden, unter gleichen Prüfbedinjjungen vorgenommen, Bei dem erfinduhgsgemäßen Verfahren wird von konstanten Bedingungen im Schaltkreis ausgegangen (Hauptpatent), so daß als beeinflußende Größe für die Brenn-

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dauer des Bogens nur der zu untersuchende Werkstoff dient.

Die nachstehende Tabelle zeigt das Prüfergebnis für die untersuchten Werkstoffe AgCdOIO, AgNi30 und E-Ag. Der Darstellung liegen Mittelwerte zugrunde, die auf der oben beschriebenen Art gebildet werden.

Werkstoff Erossionsverhalten

Entladungsdauer x/ms u/ms

AgCdO 10 Var. 1 0,859 + 0,002

AgCdO 10 Var. 2 0,859 + 0,003

AgNi30 0,782 + 0,005

E-Ag 0,727 + 0,005

Ausgehend davon, daß die Brenndauer des Bogens umso länger ist, je geringer der Leiatungsumsatz ist, wird durch die längere Brenndauer nachgewiesen, daß bei dem Werkstoff, bei dem der Bogen länger brennt, ein günstigeres Abbrandverhalten besteht.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich für die Ermittlung des Abbrandes und die Bestimmung des Werkstoffverhaltens an elektrischen Kontakt- und Schaltstücken.

Das Verfahren gestattet es, bei Anwendung des im Hauptpatent beschriebenen Verfahrens zur Prüfung des Abbrandes, bei der quantitativen Erfassung des Abbrandes zur Beurteilung des WerkstoffVerhaltens auf die üblichen gravimetrisehen, volumetrischen und radioaktiven Meßverfahren unter Beibehaltung der mit diesem Verfahren erreichbaren Genauigkeit zu verzichten. Da mit dem erfindungsgemäßen Verfahren nur wenige Schaltspiele ausreichen, um zu dem entsprechenden Ausgangswert für die Beurteilung des Y/erk stoff-Verhaltens zu kommen, sind die Prüfzeiten und der Energieaufwand niedrig. Außerdem ist der apparative Aufwand gering.

Claims

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iilrfindungaanspruch

1. Verfahren zur Prüfung des Abbrandes an elektrischen Schaltstücken, bei dem ein Schaltkreis unter Verwendung einer Spannung geschlossen wird, die geringer ist als der 7dnimal?.^rert der Spannung, die zur Entstehung eines Bogens führt, daß zur Erfassung des Ausschal tverhaltens die im Schaltkreis angeordneten Prüfschaltstücke im stromlosen Zustand geschlossen werden, anschließend mittels Hilfslcontakten ein Prüfstrcm eingeschaltet v/iid, wonach die Prüfschaltstücke mit konstanter Geschwindigkeit getrennt und gleichzeitig durch Addition der induzierten Spannung zur Spannung im Schaltkreis eine .bogenentladung ausgelöst und danach die Hi"! ^ökor takte ge'5fi'net werden noch Patent 54 861, gekennzeichnet dadurch, daß zur bildung des Ausgangsv/er tes für die Bestimmung des Abbrandes die bogenentladung auf eine im Schaltkreis angeordnete KeQ-einrichtur^ üoortragen und die Brenndauer des Bogeuo gemessen wird.