[0001] Die Erfindung betrifft eine Kontaktanordnung für Vakuumschalter nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Eine solche Kontaktanordnung ist aus der DE-PS 27 40 994 bekannt.
[0002] Die Grenzausschaltleistung von Vakuumschaltröhren mit scheibenförmigen Kontakten
ist in aller Regel niedriger als die Grenzausschaltleistung von topfförmigen Kontakten,
wenn die Metalldampfbogenentladung auf dem Rand des Topfkontaktes durch schräge Schlitze
in der Mantelfläche des Topfkontaktes magnetisch umläuft. Durch die umlaufende kontrahierte
Bogenentladung wird eine unzulässige Überhitzung des Kontaktmaterials während der
Brennzeit der Bogenentladung vermieden. Im Verlauf der letzten Jahre erreichte man
eine erhebliche Erhöhung der Grenzausschaltleistung von Vakuumschaltröhren, indem
parallel zur Achse der Vakuumschaltröhre ein zusätzliches magnetisches Feld vorgesehen
wird, das vom Ausschaltstrom direkt erzeugt wird.
' Technisch sind Lösungen bekannt in denen eine Spulenanordnung in der Höhe der Brennkammer
direkt vom Strom der Röhre durchflossen wird und im Ausschaltaugenblick das für die
Schaltleistungserhöhung notwendige magnetische Feld erzeugt. Bei dieser bekannten
technischen Lösung durchfließt der Betriebs-und Kurzschlußausschaltstrom permanent
die um die Schaltkammer der Röhre gelegte Spule, die elektrisch in Reihe mit der Vakuumschaltröhre
geschaltet ist. Diese bekannte technische Lösung hat zwei Nachteile. Zum einen muß
die Spule elektrisch voll gegen die Brennkammer isoliert sein, da zwischen Brennkammer
und dem Potential des Kontaktes, der mit der Spule verbunden ist, im ausgeschalteten
Zustand mindestens die halbe Klemmspannung liegt. Zum anderen muß die Spule für den
Betriebs- und Kurzzeitstrom dimensioniert werden.
[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Vakuumschalterkontakte mit einer solchen
Kontaktgeometrie zu schaffen, daß eine äußere Spule vermieden wird. Diese Aufgabe
wird erfindungsgemäß durch eine Kontaktanordnung für Vakuumschalter mit den Merkmalen
des Patentanspruches 1 gelöst.
[0004] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand
zusätzlicher Ansprüche.
[0005] Die vorgeschlagene Kontaktgeometrie hat den wesentlichen Vorteil, daß eine äußere
Spule vermieden wird. Die verlängerten schräggeschlitzten Diskusscheibenkontakte erzeugen
erst im Ausschaltmoment das notwendige axiale Magnetfeld durch Abheben der Kontaktbolzen
von der Innen- 'seite der Diskusscheibenkontakte.
[0006] Die Erfindung soll nun an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme
auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert werden.
[0007] Die Figur zeigt im Schnitt eine Kontaktanordnung für Vakuumschalter gemäß der Erfindung.
Bei den in der Figur dargestellten Schaltkontakten 1, 2 mit einem feststehenden Kontaktbolzen
3 und einem bewegbaren Kontaktbolzen 4 sind deren einander gegenüberstehende Stirnflächen
11,12 von diskusförmigen, einen ringförmigen inneren Hohlraum aufweisenden Kontaktscheiben
5, 6 umgeben, die mit ihren einander abgewandten Seiten 7, 10 an den Kontaktbolzen
3, 4 befestigt sind. Die Stirnflächen 11, 12 der Kontaktbolzen 3, 4 sind gegenüber
den Innenwänden der einander zugewandten Seiten 8, 9 der Kontaktscheiben 5, 6 mit
diesen jeweils einen Innenspalt 13 bildend zurückversetzt. Die massiven Kontaktbolzen
3, 4 bestehen vorzugsweise aus Kupfer und können zweckmäßig in.ihrer Festigkeit durch
einen einprozentigen Zusatz von Bor, Beryllium,Chrom und/oder Zirkon erheblich verbessert
werden. Die Stirnflächen 11, 12 der Kontaktbolzen 3, 4 sind durch die diskusförmigen
Kontaktscheiben 5, 6 oberflächlich bedeutend vergrößert. Dabei sind die einander zugekehrten
Seiten 8, 9 aus einem geeigneten, dem Lichtbogen widerstehenden Kontaktmaterial, vorzugsweise
Chrom-Kupfer, Wolfram-Kupfer, Kobalt-Kupfer oder Molybdän-Kupfer, hergestellt und
mit den Gegenseiten 7, 10 der diskusförmigen Schaltkontaktscheiben 5, 6 an einer ringförmigen
Außennaht mit den Kontaktbolzen 3, 4 hart verlötet. Die einander abgewandten Seiten
der Kontaktscheiben 5, 6 bestehen vorzugsweise aus reinem Kupfer oder aus Kupfer,
dem 1 bis 3 % Bor, Beryllium, Chrom und/oder Zirkon hinzulegiert ist. Zur Erzeugung
des axialen Feldes, das die Grenzausschaltleistung wesentlich erhöht, werden die die
Kontaktbolzen 3, 4 umgebenden diskusförmigen Kontaktscheiben 5, 6 mit Schlitzen 14
gleichsinnig versehen, so daß erst im Ausschaltaugenblick bei Entlastung der Kontakte
die Bolzen 3, 4 von den diskusförmigen Kontaktscheiben 5, 6 unter Bildung der Spalte
13 abheben und der Strom so auf die diskusförmigen Kontaktscheiben kommutiert, daß
er bei Durchfließen dieser Körper in den Spulenwindungen 16, 17 ein axiales magnetisches
Feld erzeugt. Die sich über die Kontaktbolzen, die geschlossenen Spalte 13 und den
Hauptkontaktspalt 18 abstützende Kontaktkraft übt keine Kräfte auf den diskusförmigen
Kontaktkörper aus. Im Ausschaltmoment entsteht das notwendige axiale Magnetfeld durch
den Übergang des Stromes von den Kontaktbolzen at den diskusförmigen Kontaktkörper.
Die Metalldampfentladung im Hamptspalt 18 beansprucht durch die magnetische Feldstärke
die Oberfläche des Kontaktmaterials nur wenig, da der Bogen durch das magnetische
Feld nicht von der diffusen Entladung in die kontrahierte Entladung die zu gefährlichen
Überhitzungen der Kontaktoberfläche führen kann, übergeben kann. Demzufolge kann auf
eine magnetische Bewegung der über die gesamten Oberflächen 8, 9 verteilten diffusen
Entladung verzichtet werden.
[0008] Mit gröBer werdender Grenzausschaltleistung muß der Schlitzwinkel des diskusförmigen
Körpers im Bezug zur Achse größer werden, um die Zahl der durch Schlitzung erzeugten
Wimdungen und damit die Feldstärke zu erhöhen Der gleiche Effekt kann auch bei festgehaltenem
Neigungswinkel, durch Verlängerung der diskusförmigen Körper erreicht werden. Die
erfindungsgemäß vorgeschlagene Kontaktgeometrie ist in ihrer diskusförmigen Scheibe
schwach elsastisch, so daß unter Kontaktdruck sich auch die Innenspalte zwischen den
Flächen 11, 12 der Kontaktbolzen 3, 4 und den Innenwänden der einander zugewandtem
Seiten 8, 9 der Kontaktscheiben 5, 6 schließen. Dadurch wird ein kleiner Bahnwiderstand
des geschlossenen Strompfades erreicht und die Deformation der Diskusscheiben vermieden.
Im Abschaltaugenblick öffnen sich zunächst die Innenspalte 13 zwischen den Stirnflächen
11, 12 der Kontaktbolzen 3, 4 und den Innenwänden der einander zugewandten Seiten
8, 9 der Kontaktscheiben 5, 6, so daß der zwischen den beiden einander zugewandten
Seiten 8, 9 gezündete Lichtbogen nur über die Kontaktscheiben 5, 6 gespeist wird.
1. Kontaktanordnung für Vakuumschalter mit einem feststehenden und einem bewegbaren
Kontaktbolzen, deren einander gegenüberstehende Endbereiche jeweils von einer diskusförmigen
einen ringförmigen inneren Hohlraum bildenden annähernd einander gleichen Kontaktscheiben
umgeben sind, die mit ihren einander abgewandten Seitenwänden an dem jeweiligen Kontaktbolzen
befestigt und mit ihren einander zugewandten Seitenwänden von der Stirnfläche des
jeweiligen Kontaktbolzens durch einen Spalt getrennt sind, wobei die einander zugewandten
Seitenwände der beiden Kontaktscheiben jeweils eine geschlossene Innen- und Außenfläche
aufweisen und der Spalt zwischen der jeweiligen Innenfläche und der Stirnseite des
jeweiligen Kontaktbolzens gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände
(7, 8, 9, 10) der Kontaktscheiben (5, 6) eine spiralförmig in beiden Kontaktscheiben
(5, 6) gleichsinnig umlaufende Schlitzung (14) aufweisen, so daß Spulenwindungen (16,
17) mit einer solchen Steilheit gebildet sind, daß im Ausschaltmoment ein axiales
magnetisches Feld erzeugbar ist.
2. Kontaktanordnung nach-Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Kontaktbolzen
(3, 4) aus Kupfer bestehen.
3. Kontaktanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Kontaktbolzen
(3, 4) aus Kupfer bestehen, das einen einprozentigen Zusatz von Bor, Beryllium, Chrom
und/oder Zirkon enthält.
4. Kontaktanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß
die einander zugewandten Seitenwände (8, 9) der Kontaktscheiben (5, 6) aus Chrom-Kupfer,
Wolfram-Kupfer, Kobalt-Kupfer oder Molybdän-Kupfer bestehen.
5. Kontaktanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß
die einander abgewandten Seitenwände (7, 10) der Kontaktscheiben (5, 6) aus reinem
Kupfer oder aus Kupfer, dem 1 bis 3 % Bor, Beryllium, Chrom und/oder Zirkon hinzulegiert
ist, bestehen.
