DE3724811A1

DE3724811A1 - Contact arrangement for a vacuum switch

Info

Publication number: DE3724811A1
Application number: DE19873724811
Authority: DE
Inventors: Bernd Dr Gellert
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1987-07-27
Filing date: 1987-07-27
Publication date: 1989-02-09

Abstract

The contact arrangement for the vacuum switch has two contact pieces (1, 2) which interact along an axis (3) and have flat contact surfaces (4, 5) which are opposite one another. Current paths (12) which extend from the contact piece interior to the envelope surfaces of the contact pieces (1, 2) and into the region of the contact surfaces (4, 5) and are inclined in the same direction with respect to the axis (3) are formed in rotationally symmetrical contact carriers (10, 11) of the contact pieces (1, 2). During switching off, those current paths (12) which are inclined in the same direction with respect to the axis (3) produce an axially directed magnetic field. This contact arrangement is intended to be distinguished by high mechanical strength and low wear. This is achieved in that the current paths (12) are bounded by holes (13) which are guided through the contact carrier (11), obliquely with respect to the axis (3). In this case, the holes extend from the contact surface (5) or the end surface (9) of the contact carrier (11) to the envelope surface of the contact carrier (11). <IMAGE>

Description

Bei der Erfindung wird ausgegangen von einer Kontaktanordnung für einen Vakuumschalter gemäss dem Oberbegriff von Patentan spruch 1.The invention is based on a contact arrangement for a vacuum switch according to the preamble of Patentan saying 1.

Eine derartige Kontaktanordnung ist etwa aus EP-A1-01 55 376 bekannt. Die bekannte Kontaktanordnung weist zwei sich auf einer Achse gegenüberstehende, topfförmig ausgebildete Kontakt stücke auf, in deren Wände gleichsinnig geneigte Schlitze eingeformt sind. Hierdurch wird eine Kontaktanordnung mit einem beim Ausschalten axial zwischen den Kontaktstücken wir kenden Magnetfeld erreicht. Ein axiales magnetisches Feld verhindert zwar weitgehend die Ausbildung eines Anodenfleckes und eine Herabsetzung des Kontaktabbrandes, jedoch mindert die hierbei vorgesehen Schlitzung der Kontaktstücke deren mechanische Festigkeit erheblich.Such a contact arrangement is, for example, from EP-A1-01 55 376 known. The known contact arrangement has two Pot-shaped contact opposite an axis pieces, in the walls of which the slots are inclined in the same direction are molded. This creates a contact arrangement with one when switching off axially between the contact pieces kenden magnetic field reached. An axial magnetic field largely prevents the formation of an anode spot and a reduction in contact erosion, however, reduces the slit of the contact pieces provided here mechanical strength considerably.

Die Erfindung, wie sie in Patentanspruch 1 angegeben ist, löst die Aufgabe, eine Kontaktanordnung für einen Vakuumschalter anzugeben, welche sich durch hohe mechanische Festigkeit und geringen Verschleiss auszeichnet. The invention as set out in claim 1 solves the task of a contact arrangement for a vacuum switch indicate which is characterized by high mechanical strength and low wear.

Die erfindungsgemässe Kontaktanordnung weist nahezu die gleiche mechanische Festigkeit auf wie eine vergleichbare Kontaktan ordnung ohne magnetische Ablenkung des Schaltlichtbogens. Sie ist einfach herzustellen und gleichzeitig durch eine geringe Kontakterosion und eine hohe Grenzstromstärke hinsichtlich des Einsetzens des Anodenflecks ausgezeichnet.The contact arrangement according to the invention has almost the same mechanical strength like a comparable contact order without magnetic deflection of the switching arc. It is easy to manufacture and, at the same time, a small one Contact erosion and a high current limit regarding the insertion of the anode spot.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Hierbei zeigt:The invention is described below with reference to the drawing illustrated embodiments explained in more detail. Here shows:

Fig. 1 eine Aufsicht auf eine erste Ausführungsform der Kontakt anordnung nach der Erfindung, Fig. 1 is a plan view of a first embodiment of the contact assembly according to the invention,

Fig. 2 eine Aufsicht auf einen längs II-II geführten Schnitt durch ein Kontaktstück der Kontaktanordnung gemäss Fig. 1, und FIG. 2 is a plan view of a section taken along II-II through a contact piece of the contact arrangement according to FIG. 1, and

Fig. 3 eine Aufsicht auf ein Kontaktstück einer zweiten Aus führungsform der Kontaktanordnung nach der Erfindung. Fig. 3 is a plan view of a contact piece from a second imple mentation form of the contact arrangement according to the invention.

In allen Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen auch gleich wirkende Teile. Bei der in der Fig. 1 dargestellten Kontaktan ordnung bezeichnen die Bezugszeichen 1 und 2 zwei in einem nicht dargestellten evakuierten Gehäuse befindliche zylinder förmige Kontaktstücke, welche mittels eines ebenfalls nicht dargestellten Antriebs längs einer Achse 3 miteinander in oder ausser Eingriff bringbar sind und einander mit Kontakt flächen 4, 5 gegenüberstehen. Die Kontaktflächen 4, 5 sind gebildet von ebenen, plattenförmigen und etwa aus Chrom-Kupfer gebildeten Kontaktteilen 6, 7, welche auf Stirnflächen 8, 9 von zylinderförmigen Kontaktträgern 10, 11 angeordnet sind. Die Kontaktflächen können aber auch direkt von den Stirnflächen 8, 9 der Kontaktträger 10, 11 gebildet sein. In all figures, the same reference symbols also designate parts with the same effect. In the contact arrangement shown in FIG. 1, the reference numerals 1 and 2 denote two cylindrical contact pieces located in an evacuated housing (not shown), which can be brought into or out of engagement with one another along an axis 3 by means of a drive (also not shown ) and come into contact with one another faces 4 , 5 face each other. The contact surfaces 4 , 5 are formed by flat, plate-shaped and approximately made of chrome-copper contact parts 6 , 7 , which are arranged on end faces 8 , 9 of cylindrical contact carriers 10 , 11 . However, the contact surfaces can also be formed directly by the end surfaces 8 , 9 of the contact carriers 10 , 11 .

In den Kontaktträgern 10, 11 sind gleichsinnig zur Achse 3 geneigte und durch Pfeile charakterisierte Strompfade 12 einge formt, welche von Bohrungen 13 begrenzt sind, die schräg zur Achse 3 durch die Kontaktträger 10, 11 geführt sind. Die Boh rungen 13 erstrecken sich hierbei von den Stirnflächen 8, 9 der Kontaktträger 10, 11 auf deren nicht bezeichnete Mantel flächen, können sich aber auch durch die Kontaktteile 6, 7 hindurch bis auf die Kontaktflächen 4, 5 erstrecken. Sind die Kontaktträger 10, 11 aus vergleichsweise erosionsfestem Material gebildet und werden nur vergleichsweise kleine Ströme geschaltet, so können die Kontaktteile 6, 7 auch entfallen und bilden dann die Stirnflächen 8, 9 die den Ansatz der Boh rungen 13 aufnehmenden Kontaktflächen. Die Bohrungen 13 sind derart gegenüber der Achse 3 geneigt geführt, dass die von ihnen begrenzten Strompfade 12 schraubenlinienförmig um die Achse 3 gewunden in den Kontaktträgern 10, 11 erstreckt sind.In the contact carriers 10 , 11 in the same direction to the axis 3 inclined and characterized by arrows current paths 12 are formed, which are limited by holes 13 which are guided obliquely to the axis 3 through the contact carrier 10 , 11 . The Boh stanchions 13 here extend from the end faces 8 , 9 of the contact carrier 10 , 11 on their unspecified jacket surfaces, but can also extend through the contact parts 6 , 7 through to the contact surfaces 4 , 5 . If the contact carriers 10 , 11 are made of comparatively erosion-resistant material and only comparatively small currents are switched, the contact parts 6 , 7 can also be omitted and then form the end faces 8 , 9 which form the approach of the bores 13 receiving contact surfaces. The bores 13 are guided so as to be inclined relative to the axis 3 such that the current paths 12 delimited by them extend helically around the axis 3 in the contact carriers 10 , 11 .

Die Bohrungen 13 setzen wie aus Fig. 2 ersichtlich ist auf drei konzentrisch zur Achse 3 angeordneten Lochkreisen 14, 15, 16 der Stirnfläche 9 des Kontaktträgers 11 an. Die Durch messer der von den Bohrungen 13 auf den Lochkreisen 14, 15, 16 gebildeten Löcher 17 sind zweckmässigerweise gleich gross und vorzugsweise grösser 1,5 mm. Ein Zuschmelzen der Löcher 17 durch einen beim Schalten gezogenen Lichtbogen 18 (Fig. 1) ist dann auch bei grossen Stromstärken mit grosser Sicher heit ausgeschlossen. Um eine zur Erzeugung eines axialen magneti schen Feldes ausreichende azimutale Komponente des Strom pfades 17 zu erhalten, empfiehlt es sich, mindestens zwei Lochkreise vorzusehen. Eine räumlich homogene Verteilung des axialen Magnetfeldes wird dann erhalten, wenn in den äusseren Lochkreisen 15, 16 mehr Bohrungen 13 vorhanden sind als im inneren Lochkreis 14. Die Anzahl der Bohrungen 13 pro Lochkreis sollte mindestens 3 betragen.As can be seen from FIG. 2, the bores 13 start on three hole circles 14 , 15 , 16 of the end face 9 of the contact carrier 11 arranged concentrically to the axis 3 . The diameter of the holes 17 formed by the holes 13 on the hole circles 14 , 15 , 16 are expediently the same size and preferably larger than 1.5 mm. Melting of the holes 17 by an arc 18 drawn during switching ( FIG. 1) is then ruled out with great certainty even at high currents. In order to obtain an azimuthal component of the current path 17 sufficient for generating an axial magnetic field, it is advisable to provide at least two circles of holes. A spatially homogeneous distribution of the axial magnetic field is obtained when there are more holes 13 in the outer hole circles 15 , 16 than in the inner hole circle 14 . The number of holes 13 per bolt circle should be at least 3.

Die einem Lochkreis, z.B. 14, zugeordneten Bohrungen 13 können jeweils in einer im wesentlichen senkrecht auf der Stirnfläche, z.B. 9, bzw. der Kontaktfläche, z.B. 5, und der Normalebene im vom Loch 17 gebildeten Ansatzpunkt der jeweiligen Bohrung 13 auf dem Lochkreis stehenden Ebene 19 (Fig. 2) verlaufen und gegenüber der Achse 3 im wesentlichen gleich geneigt sein. Im Hinblick auf eine spezielle axiale Magnetfeldkonfiguration ist es jedoch gegebenenfalls sinnvoll, die Bohrungen verschie dener Lochkreise unterschiedlich geneigt auszuführen. Ist im Bereich der Achse 3 ein starkes axiales magnetisches Feld erwünscht, so empfiehlt es sich, die auf dem Lochkreis 14 ansetzenden Bohrungen 13 stärker geneigt gegenüber der Achse 3 auszubilden als die auf den beiden äusseren Lochkreisen 15, 16 ansetzenden Bohrungen. Hierdurch wird ein gleichmässiger Bogen einsatz auf den gesamten Kontaktflächen 4, 5 erreicht. Die Bohrungen sollten typischerweise um einen Winkel β von mehr als 10° und höchstens 45° gegenüber der Achse 3 geneigt sein, und gegenüber der Normalen 20 auf die Ebene 19 um einen Winkel α von mindestens 45°.The holes 13 assigned to a bolt circle, for example 14 , can each be in a plane which is essentially perpendicular to the end face, for example 9 , or the contact surface, for example 5 , and the normal plane in the starting point of the respective bore 13 formed by the hole 17 on the bolt circle 19 ( Fig. 2) run and be inclined substantially the same to the axis 3 . With regard to a special axial magnetic field configuration, however, it may make sense to make the bores of different hole circles with different inclinations. If a strong axial magnetic field is desired in the area of the axis 3 , it is advisable to make the holes 13 on the hole circle 14 more inclined with respect to the axis 3 than the holes on the two outer hole circles 15 , 16 . As a result, a uniform arc insert is achieved on the entire contact surfaces 4 , 5 . The bores should typically be inclined by an angle β of more than 10 ° and at most 45 ° with respect to the axis 3 , and with respect to the normal 20 to the plane 19 by an angle α of at least 45 °.

Es empfiehlt sich, in den Kontaktträgern 10, 11 eine im Zentrum der Kontaktflächen 4, 5 bzw. Stirnflächen 8, 9 ansetzende, sacklochartige Vertiefung 21 vorzusehen, um so die Ausbildung eines stehenden Lichtbogens 18 in Achsennähe zu vermeiden.It is advisable to provide a blind hole-like depression 21 in the contact carriers 10 , 11 in the center of the contact surfaces 4 , 5 or end faces 8 , 9 , in order to avoid the formation of a standing arc 18 near the axis.

In Fig. 3 ist ein Kontaktstück 2 einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemässen Kontaktanordnung vorgesehen. Dieses Kontaktstück weist einen zur Stirnfläche 9 bzw. zur Kontaktfläche 5 hin kegelstumpfförmig erweiterten Kontaktträger 11 auf, in welchem ebenfalls schräg zur Achse 3 erstreckte und von der Stirnfläche 9 auf die nun konische Mantelfläche verlaufende Bohrungen 13 vorgesehen sind. Eine Kontaktanordnung mit derart ausgebildeten Kontaktstücken ist zur Uebertragung grosser Ströme besonders geeignet.In Fig. 3, a contact piece 2 is provided with a further embodiment of the inventive contact device. This contact piece has a truncated cone-shaped contact carrier 11 towards the end face 9 or the contact face 5 , in which bores 13 , which also extend obliquely to the axis 3 and extend from the end face 9 to the now conical outer surface, are provided. A contact arrangement with contact pieces designed in this way is particularly suitable for the transmission of large currents.

Die Wirkung der erfindungsgemässen Kontaktanordnung ist wie folgt:The effect of the contact arrangement according to the invention is like follows:

Beim Ausschalten werden die beiden Kontaktstücke 1, 2 voneinander getrennt und der auf den Kontaktflächen 4, 5 fussende Licht bogen 18 gezogen. Durch die vorstehend beschriebene Anordnung der Bohrungen 13 wird erreicht, dass der abzuschaltende Strom auf schraubenlinienartig um die Achse 3 erstreckten Strompfa den 12 fliesst und eine azimutale Komponente aufweist. Das durch die azimutale Komponente des Stromes hervorgerufene axiale magnetische Feld verhindert das Auftreten eines Anoden fleckes unterhalb einer sehr hohen Grenzstromstärke. Der Licht bogen 18 verbleibt stattdessen überwiegend in einem diffusen Bogenzustand. Hierdurch wird Kontakterosion weitgehend vermie den, ohne jedoch wie bei den bekannten geschlitzten Kontakt stücken notwendig, die grosse mechanische Festigkeit der Kontakt stücke gegenüber ungeschlitzten Kontaktstücken wesentlich herabzusetzen.When switching off, the two contact pieces 1 , 2 are separated from each other and the light base 18 on the contact surfaces 4 , 5 is drawn. The arrangement of the bores 13 described above ensures that the current to be switched off flows on the current path 12 which extends in a helical manner around the axis 3 and has an azimuthal component. The axial magnetic field caused by the azimuthal component of the current prevents the occurrence of an anode spot below a very high limiting current strength. Instead, the arc 18 remains predominantly in a diffuse arc state. As a result, contact erosion is largely avoided, but without pieces as in the known slotted contact pieces, the great mechanical strength of the contact pieces compared to unslotted contact pieces is substantially reduced.

Claims

1.Contact arrangement for a vacuum switch with two contact pieces ( 1 , 2 ) interacting along an axis ( 3 ) and facing each other with flat contact surfaces ( 4 , 5 ), in their rotationally symmetrical contact carriers ( 10 , 11 ) from the contact piece interior to the lateral surfaces and in the The area of the contact surfaces ( 4 , 5 ) and current paths ( 12 ) which are inclined in the same direction as the axis ( 3 ) are formed to produce an axially directed magnetic field, characterized in that the current paths ( 12 ) are delimited by at least one of the contact pieces ( 5 ) to the axis ( 3 ) through the contact carrier ( 11 ) and from the con tact surface ( 5 ) or an end face ( 9 ) of the contact carrier ( 11 ) on the outer surface extending bores ( 13 ).

2. Contact arrangement according to claim 1, characterized in that the bores ( 13 ) on at least two concentric to the axis ( 3 ) arranged hole circles ( 14 , 15 , 16 ) of the contact surface ( 5 ) or the end face ( 9 ) of the contact carrier ( 11 ) start.

3. Contact arrangement according to claim 2, characterized in that the hole circle ( 14 ) associated holes ( 13 ) each in a substantially perpendicular to the contact surface ( 5 ) and the normal plane in the starting point of the respective hole ( 13 ) on the hole circle ( 14 ) standing plane (19) and are substantially equally inclined with respect to the axis ( 3 ).

4. Contact arrangement according to claim 3, characterized in that on the inner ( 14 ) of the at least two hole circles ( 14 , 15 , 16 ) attaching bores ( 17 ) with respect to the axis ( 3 ) are more inclined than those on the outer ( 15 , 16 ) of the at least two bolt circles ( 14 , 15 , 16 ) which attach to the bores ( 13 ).

5. Contact arrangement according to one of claims 2 to 4, characterized in that on the outer ( 15, 16 ) of the at least two hole circles ( 14 , 15 , 16 ) attaches a larger number of holes ( 13 ) than on the inner one ( 14 ) the at least two bolt circles ( 14 , 15 , 16 ).

6. Contact arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that a blind hole-like depression ( 21 ) is provided in the contact carrier ( 11 ) in the center of the contact surface ( 5 ) or the end face ( 9 ).

7. Contact arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that the at least one contact piece ( 2 ) at its contact surface ( 5 ) carrying free end is expanded in a truncated shape.