WO2006131476A1

WO2006131476A1 - Kontaktanordnung für vakuumschalter

Info

Publication number: WO2006131476A1
Application number: PCT/EP2006/062776
Authority: WO
Inventors: Nils Anger; Roman Renz; Andreas Stelzer
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 2005-06-08
Filing date: 2006-05-31
Publication date: 2006-12-14
Anticipated expiration: 2007-12-08
Also published as: EP1889274A1; JP2008546158A; RU2007147637A; US20080197114A1; CN101194332A; DE102005027268B3; KR20080026596A

Abstract

Kontaktanordnung für Vakuumschalter mit in Längsrichtung zueinander beweglich angeordneten und mit Schlitzen (6) versehenen topfförmigen Kontakten (1) zur Erzeugung eines radialen Magnetfelds, die jeweils über einen Kontaktträger (2) mit einer Seitenwand (5), die eine dem gegenüberliegenden Kontakt zugewandte Stirnfläche (8) aufweist, und einen Bodenabschnitt (4) verfügen, wobei jeder Kontakt zumindest teilweise abbrandfeste Kontaktmittel (8, 14, 16, 17) aufweist, wobei die Kontaktmittel (8, 14, 16, 17) mindestens die Stirnfläche (7) und eine dem gegenüberliegenden Kontakt zugewandte Innenbodenfläche (4a) des Bodenabschnitts (4) des Kontaktträgers (2) bedecken.

Description

Beschreibung

Kontaktanordnung für Vakuumschalter

Die Erfindung betrifft eine Kontaktanordnung für Vakuumschal^¬ ter mit in Längsrichtung zueinander beweglich angeordneten und mit Schlitzen versehenen topfförmigen Kontakten zur Er^¬ zeugung eines radialen Magnetfelds, die jeweils über einen Kontaktträger mit einer Seitenwand, die eine dem gegenüber- liegenden Kontakt zugewandte Stirnfläche aufweist, und einen Bodenabschnitt verfügen, wobei jeder Kontakt zumindest teil^¬ weise abbrandfeste Kontaktmittel aufweist.

Eine solche Kontaktanordnung ist aus der DE 31 38 086 Al be- kannt . Der beschriebene Topfkontakt besteht aus einem Kon^¬ taktträger mit einem Boden, der mit einer Stromzuführung verbunden ist, und einem Wandungsbereich mit ringförmiger Stirnfläche. Der Kontaktträger besteht dabei aus Kupfer. An der ringförmigen Stirnfläche des Kontaktträgers ist als Kontakt- mittel ein geschlossener Kontaktring angeordnet, der aus einem Kontaktmaterial mit hoher Temperaturbeständigkeit sowie hoher mechanischer Festigkeit wie einer Chrom-Kupfer-Verbin^¬ dung besteht. Nachteilig bei einer solchen Anordnung ist, dass ein während der Kontakttrennung brennender Lichtbogen, der sich umlaufend auf einer Kontaktfläche des Kontaktringes bewegen soll, bei hohen Belastungen, insbesondere bei langen Lichtbogenzeiten, zur „Entgleisung" neigt, das heißt, dass er beispielsweise in Richtung des Bodens läuft und damit auf dem Kontaktträger brennt. Dies führt zu einem unerwünschten Ab- tragen durch Abbrand des Kontaktträger-Materials und unter

Umständen zu Neuzündungen des Lichtbogens und in der Folge zu unzureichenden Löschungseigenschaften. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs erwähnten Art so auszubilden, dass ein Übertreten des Lichtbogens auf den Kontaktträger verhindert wird und die Löschungseigenschaften der Anordnung verbessert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Kontaktmittel mindestens die Stirnfläche und eine dem gegenü^¬ berliegenden Kontakt zugewandte Innenbodenfläche des Bodenab^¬ schnitts des zugeordneten Kontaktträgers bedecken.

Bei einer solchen Anordnung wird ein Entgleisen des Lichtbo^¬ gens während des Trennens der topfförmigen Kontakte des Vaku^¬ umschalters verhindert. Insbesondere ist ein Brennen des Lichtbogens auf dem aus Kupfer ausgebildeten Kontaktträger, beispielsweise an der Innenbodenfläche, nicht mehr möglich. Bei dieser erfindungsgemäßen Anordnung kann der Lichtbogen nur auf dem Kontaktmittel brennen, wodurch die Anordnung deutlich verbesserte Eigenschaften hinsichtlich der Löschung des Lichtbogens bei der Kontaktrennung aufweist.

Als Material für das Kontaktmittel wird bevorzugt eine Chrom- Kupfer-Zusammensetzung verwendet. Eine Kupfer-Chrom-Zusammen^¬ setzung weist eine hohe Abbrandfestigkeit sowie eine hohe me^¬ chanische Festigkeit auf.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Kontaktmittel ein scheibenförmiges Kontaktmittel. Durch eine derartige Aus^¬ bildung wird die gesamte Fläche des topfförmigen Kontaktes, auf die der Lichtbogen entgleisen könnte, in einer einfachen Weise abgedeckt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann das scheibenför^¬ mige Kontaktmittel einen Umlaufabschnitt und einen Vertie^¬ fungsabschnitt mit einer bezüglich des Umlaufabschnitts ver- ringerten Dicke aufweisen. Bei einer solchen Anordnung liegt im Vertiefungsbereich eine geringere Leitfähigkeit vor. Dies führt zu einer zusätzlichen Stabilisierung der Bewegung des rotierend umlaufenden Lichtbogens im Umlaufabschnitt des scheibenförmigen Kontaktmittels.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Dicke des Ver^¬ tiefungsabschnitts gegenüber der Dicke des Umlaufabschnitts mindestens 0,5mm geringer ist.

In weiterer Ausgestaltung ist die Querschnittsfläche des Ver^¬ tiefungsabschnitts kleiner oder gleich groß wie die Quer^¬ schnittsfläche einer Stromzuführung. Dadurch werden die Ei^¬ genschaften der Anordnung weiter verbessert, indem durch das sich ausbildende magnetische Feld eine bessere Führung des Lichtbogens erreicht wird.

Weiterhin vorteilhaft ist die Seitenwand hohlzylindrisch und weist das scheibenförmige Kontaktmittel auf seiner vom ge- genüberliegenden Kontakt abgewandten Topfseite eine zylinder^¬ förmige Erhebung auf, deren Aussendurchmesser kleiner ist als ein Innendurchmesser der Seitenwand. Eine solche Erhebung ist beispielsweise bei der Montage vorteilhaft, da durch sie die Führung und Zentrierung des scheibenförmigen Kontaktmittels am Kontaktträger gewährleistet wird. Durch den kleineren In^¬ nendurchmesser wird eine Passung der Erhebung innerhalb der hohlzylindrischen Seitenwand ausgebildet, die das Anbringen des Kontaktmittels in einer gewünschten Position am topfför- migen Kontakt erheblich vereinfacht.

In einer anderen Ausführungsform kann das Kontaktmittel an der Stirnfläche, an einer inneren Oberfläche der Seitenwand und an der Innenbodenflache des Bodenabschnitts anliegen. Bei einer solchen Ausgestaltung ist ebenfalls eine Führung und Zentrierung bei der Montage gewährleistet, wie auch eine vollständige Bedeckung der Bereiche des Kontaktträgers, auf die der Lichtbogen entgleisen kann.

Das Kontaktmittel kann auch einen Ringabschnitt zur Bedeckung der Stirnfläche sowie einen Scheibenabschnitt zur Bedeckung der innenbodenfläche umfassen. Auch eine solche erfindungsge^¬ mäße Anordnung verhindert ein Brennen des Lichtbogens auf dem Kontaktträger .

Ein Ausführungsbeispiel eines Topfkontaktes für eine erfin^¬ dungsgemäße Kontaktanordnung ist in der Zeichnung schematisch veranschaulicht .

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Topfkontaktes für einen Vakuumschalter mit einem scheibenförmigen Kontaktmit^¬ tel;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Topfkontaktes für einen Vakuumschalter mit einem Kontaktmittel in einer anderen Ausführungsform;

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Topfkontaktes für einen Vakuumschalter mit einem erfindungsgemäßen Kontaktmit^¬ tel in einer weiteren Ausführungsform.

Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines Topfkon- takt 1 mit einem Kontaktträger 2, der mit einer Stromzuführung 3 verbunden ist. Der Kontaktträger 2 besteht aus einem Bodenabschnitt 4 mit einer daran angeordneten hohlzylindri- schen Seitenwand 5. Der Kontaktträger 2 ist, wie in der Figur dargestellt, mit Schlitzen 6 versehen, die gegenüber der Ro- tationsachse des Topfkontaktes geneigt sind und wenigstens noch teilweise den Bodenabschnitt 4 des Kontaktträgers 2 durchsetzen können. Der Kontaktträger 2 besteht aus Kupfer. An einer Stirnfläche 7 des Kontaktträgers 2 angeordnet ist ein scheibenförmiges Kontaktmittel 8, welches aus einem Mate^¬ rial mit hoher Temperaturfestigkeit sowie hoher mechanischer Beständigkeit und damit einer hohen Abbrandfestigkeit, bei^¬ spielsweise eine Chrom-Kupfer-Verbindung, besteht. Das schei^¬ benförmige Kontaktmittel 8 weist einen Umlaufabschnitt 10 so- wie einen Vertiefungsabschnitt 11 mit kreisförmigem Quer^¬ schnitt, der gegenüber dem Umlaufabschnitt 10 um etwa 0,5mm vertieft ist, auf. Auf einer dem Bodenabschnitt 4 zugewandten Topfseite 12 ist eine zylinderförmige Erhebung 13 mit einem Aussendurchmesser angeformt, der geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser der hohlzylindrischen Seitenwand 5. Da^¬ durch ist eine Passung der zylinderförmigen Erhebung 13 des scheibenförmigen Kontaktmittels 8 in der Seitenwand 5 des Kontaktträgers 2 gegeben und das scheibenförmige Kontaktmit^¬ tel 8 wird bei der Montage auf einfache Weise am topfförmigen Kontakt zentriert.

In Fig. 2 dargestellt ist der Topfkontakt 1 mit einer anderen Ausführungsform des Kontaktmittels 14, welches die Stirnflä^¬ che 7 sowie eine innere Oberfläche 15 der Seitenwand 5 und eine Innenbodenflache 4a des Kontaktträgers 2 bedeckt.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform des Kontaktmittels in einer zweiteiligen Ausgestaltung, bei der ein Ringab^¬ schnitt 16 die Stirnfläche 7 des Kontaktträgers 2 und ein Scheibenabschnitt 17 die Innenbodenflache 4a des Kontaktträ^¬ gers 2 bedecken.

Bei einer erfindungsgemäßen Kontaktanordnung für einen Vaku^¬ umschalter sind zwei derartige Topfkontakte 1 einander gegen- über liegend in Längsrichtung beweglich zueinander angeord^¬ net. Durch die schrägen Schlitze 6 sind die Kontaktträger 2 in einzelne Segmente aufgeteilt, welche nach dem Trennen der beiden Topfkontakte 1 des Vakuumschalters mit dem entstehen- den Lichtbogen eine Stromschleife bilden. Das dabei erzeugte radiale Magnetfeld lässt den Lichtbogen zwischen den an den Kontaktträgern angeordneten Kontaktmitteln rotieren. Das Kontaktmittel in den verschiedenen Aus führungsformen hindert den Lichtbogen auch bei langen Lichtbogenzeiten, auf das Kupfer- Material des Kontaktträgers 2 überzutreten und dort durch Ab- brand einen unerwünschten Materialabtrag zu verursachen.

Bezugszeichenliste

1 Topfkontakt

2 Kontaktträger 3 Stromzuführung

4 Bodenabschnitt 4a innenbodenfläche

5 Seitenwand

6 Schlitze 7 Stirnfläche

8 scheibenförmiges Kontaktmittel

9 Kontaktseite

10 Umlaufabschnitt

11 Vertiefungsabschnitt 12 Topfseite

13 Erhebung

14 Kontaktmittel

15 innere Oberfläche

16 Ringabschnitt 17 Scheibenabschnitt

Claims

Patentansprüche

1. Kontaktanordnung für Vakuumschalter mit in Längsrichtung zueinander beweglich angeordneten und mit Schlitzen (6) versehenen topfförmigen Kontakten (1) zur Erzeugung eines radialen Magnetfelds, die jeweils über einen Kontaktträger (2) mit einer Seitenwand (5), die eine dem gegenüberlie^¬ genden Kontakt zugewandte Stirnfläche (8) aufweist, und einen Bodenabschnitt (4) verfügen, wobei jeder Kontakt zu- mindest teilweise abbrandfeste Kontaktmittel (8,14,16,17) aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Kontaktmittel (8,14,16,17) mindestens die Stirnfläche

(7) und eine dem gegenüberliegenden Kontakt zugewandte In- nenbodenfläche (4a) des Bodenabschnitts (4) des zugeordne^¬ ten Kontaktträgers (2) bedecken.

2. Kontaktanordnung 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 das Material der Kontaktmittels (8,14,16,17) eine Chrom- Kupfer-Zusammensetzung ist.

3. Kontaktanordnung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Kontaktmittel (8) ein scheibenförmiges Kontaktmittel

(8) ist.

4. Kontaktanordnung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das scheibenförmige Kontaktmittel (8) einen Umlaufab^¬ schnitt (10) und einen Vertiefungsabschnitt (11) mit einer bezüglich des Umlaufabschnitts (10) verringerten Dicke aufweist .

5. Kontaktanordnung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Dicke des Vertiefungsabschnitts (11) gegenüber der Dicke des Umlaufabschnitts (10) mindestens 0,5mm geringer ist.

6. Kontaktanordnung nach Anspruch 4 oder 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Querschnittsfläche des Vertiefungsbereichs (11) klei- ner oder gleich groß wie die Querschnittsfläche einer Stromzuführung (3) ist.

7. Kontaktanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Sei- tenwand hohlzylindrisch ist und das scheibenförmige Kon^¬ taktmittel (8) auf seiner vom gegenüberliegenden Kontakt abgewandten Topfseite (12) eine zylinderförmige Erhebung (13) aufweist, deren Aussendurchmesser kleiner ist als ein Innendurchmesser der Seitenwand (5) .

8. Kontaktanordnung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Kontaktmittel (14) an der Stirnfläche (8 ), an einer in^¬ neren Oberfläche (15) der Seitenwand (5) und an der Innen- bodenfläche (4a) des Bodenabschnitts (4) anliegt.

9. Kontaktanordnung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Kontaktmittel (16,17) einen Ringabschnitt (16) zur Be- deckung der Stirnfläche (8) sowie einen Scheibenabschnitt (17) zur Bedeckung der Innenbodenflache (4a) umfasst.