DE4341714A1

DE4341714A1 - Vacuum switch contact arrangement - has contacts in form of discs with chamber having internal slots and windings

Info

Publication number: DE4341714A1
Application number: DE19934341714
Authority: DE
Inventors: Ernst Prof Dr Techn Slamecka
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-12-05
Filing date: 1993-12-05
Publication date: 1994-04-28

Abstract

A pair of switch contacts (1,1) are installed within a vacuum tube. Located between the contacts is a switching path (s) the switch contact carrying elements have a dish-shaped section (4)) with inset hollow cylindrical elements (2,2). The contact and electrode surface is provided by coupling elements (10a) with an outer layer (10b) of a switchable conductivity. The coupling element has a centre section that is dish shaped (12). Within the main body there is a helical spiral slot section (8) that forms a winding section. USE/ADVANTAGE- For medium and high-voltage switching plant. Provides reduction in short-circuit currents.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vakuumschalter-Kontaktanordnung mit dem im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angeführten Gattungs merkmalen. Vakuumschalter mit derartigen Kontaktanordnungen die nen zum Öffnen und Schließen von Stromkreisen in Mittel- und Hochspannungsschaltanlagen. Damit soll auch beim Schalten sehr großer Kurzschlußströme der Schaltlichtbogen zwischen den Kon takt und Elektrodenflächen in einem diffusen Zustand gehalten werden.The invention relates to a vacuum switch contact arrangement the type specified in the preamble of claim 1 features. Vacuum switch with such contact arrangements to open and close circuits in central and High voltage switchgear. This should also be great when shifting large short-circuit currents of the switching arcs between the con clock and electrode surfaces kept in a diffuse state become.

Eine Kontaktanordnung der vorausgesetzten Art ist durch die DE 32 27 482 A1 bekannt. Bei dieser Kontaktanordnung bilden in ei ner Hohlzylinderwand angeordnete, zur Schaltstückachse geneigte Windungsabschnitte die Auflage für einen scheibenförmigen Kon takt- und Elektrodenkörper. Während die Windungsabschnitte und deren Tragkörper aus elektrisch hochleitfähigem Kupfer bestehen, pflegt für den scheibenförmigen Kontakt- und Elektrodenkörper eine besondere Metallverbindung verwendet zu werden, die neben Kupfer mindestens noch ein weiteres Metall, vorzugsweise Chrom enthält. Dadurch verkleinert sich die spezifische elektrische Leitfähigkeit dieses Kontakt- und Elektrodenmetalls im Vergleich zu reinem Kupfer erheblich; z. B. kann sie bei einem Scheiben metall, das je zur Hälfte aus Chrom und Kupfer besteht, auf un gefähr ein Viertel der spezifischen Leitfähigkeit von Kupfer ab sinken. In einer solchen Kontakt- und Elektrodenscheibe entstehen erhebliche Stromwärmeverluste, insbesondere bei großen Dauer strömen und sehr großen Kurzschlußströmen, die sich in hohen Kontakttemperaturen bemerkbar machen, was sich auf das Kontakt verhalten ungünstig auswirken kann. Bei einer Ausschaltung sehr großer Ströme kann die hohe Kontakt- und Elektrodentemperatur die Stromunterbrechungsfähigkeit ungünstig beeinflussen. In mechanischer Hinsicht kann die Lötverbindung der Kontakt- und Elektrodenscheibe aus unhomogenem Metall mit den Stirn seiten der Windungsabschnitte aus Reinkupfer Festigkeitsproble me ergeben.A contact arrangement of the type required is by the DE 32 27 482 A1 known. With this contact arrangement form in egg ner hollow cylinder wall arranged, inclined to the contact piece axis Winding sections the support for a disk-shaped con clock and electrode body. While the winding sections and whose supporting bodies consist of highly conductive copper, cares for the disc-shaped contact and electrode body a special metal compound to be used alongside Copper at least one other metal, preferably chrome contains. This reduces the specific electrical Comparison of conductivity of this contact and electrode metal to pure copper considerably; e.g. B. it can with a disc metal, half of which consists of chrome and copper, on un endanger a quarter of the specific conductivity of copper sink. In such a contact and electrode disk arise considerable losses of electricity heat, especially for long periods currents and very large short-circuit currents, which are high Contact temperatures make noticeable what is on the contact behavior can have an unfavorable effect. With a shutdown very much large currents can cause the high contact and electrode temperature adversely affect the ability to interrupt electricity. From a mechanical point of view, the solder connection of the contact and electrode disc made of non-homogeneous metal with the forehead sides of the winding sections made of pure copper strength problem me surrender.

Einen scheibenförmigen Kontakt- und Elektrodenkörper weist auch die nicht vorausgesetzte Axialmagnetfeld-Kontaktanordnung gemäß DE 24 43 142 B2 auf. Der Scheibenkörper ist über axiale Distan zierungsansätze jeweils an den Enden koaxialer Kreisringabschnit te mit diesen praktisch nur punktartig verbunden. Diese Kreis ringabschnitte bilden insgesamt eine sogenannte Spulenelektrode zur Erzeugung des axialen Magnetfeldes. Ein derartiger Anschluß des Scheibenkörpers an die Spulenelektrode ergibt - abgesehen von den damit verbundenen mechanischen Problemen - eine quasi punktuelle Anströmung der Scheibe und daraus folgt deren ungleich mäßige Durchströmung. Dabei entstehen, wie in Fig. 6 der vorge nannten Druckschrift dargestellt, Strombahnen, die im Zusammen wirken mit den Kreisringabschnitten entmagnetisierend wirken. Als Abhilfe sind in der Scheibe radiale Schlitze angeordnet, wie in der Fig. 7 zu sehen. Diese Schlitze erzwingen jedoch in der Scheibe etwa zick-zack-förmig verlaufende, also relativ lange Strombahnen, die den wirksamen Scheibenwiderstand gleichfalls ver größern. Eine weitere Vergrößerung des wirksamen Widerstands der Scheibe ergibt sich durch den Enge-Effekt in der Strömung im Bereich der Verbindungsansätze.The non-presupposed axial magnetic field contact arrangement according to DE 24 43 142 B2 also has a disk-shaped contact and electrode body. The disc body is connected via axial spacing approaches at the ends of coaxial circular ring sections with these practically only at points. These circular ring sections form a total of a so-called coil electrode for generating the axial magnetic field. Such a connection of the disc body to the coil electrode results - apart from the mechanical problems associated therewith - with a quasi-selective flow against the disc and from this follows its uneven flow. This creates, as shown in Fig. 6 of the aforementioned publication, current paths that act together with the circular ring sections have a demagnetizing effect. As a remedy, radial slots are arranged in the disk, as can be seen in FIG. 7. However, these slots force in the disk approximately zigzag-shaped, ie relatively long current paths, which also increase the effective disk resistance ver. A further increase in the effective resistance of the disc results from the constriction effect in the flow in the area of the connection attachments.

Zu dieser durch das Strömungsfeld verursachten Erhöhung des wirk samen Scheibenwiderstandes kommt noch der relativ hohe elektri sche Widerstand des Metalls hinzu, aus dem die Kontakt- und Elek trodenscheibe besteht. Insgesamt weist also die Kontakt- und Elek trodenscheibe bei der nichtvorausgesetzten Kontaktanordnung im Vergleich mit der vorausgesetzten einen erheblich größeren elek trischen Widerstand auf und damit erheblich größere Stromwärme verluste und Temperatur, was sich entsprechend ungünstig auf Dauerstromtragfähigkeit und Kurzschlußstromausschaltfähigkeit auswirkt.To this increase in the effective caused by the flow field seed resistance comes the relatively high electrical cal resistance of the metal from which the contact and elec tread disk exists. Overall, the contact and elec tread plate in the non-required contact arrangement in the Comparison with the presupposed a significantly larger elek trical resistance and thus significantly greater electricity heat losses and temperature, which is accordingly unfavorable Continuous current carrying capacity and short circuit current breaking capacity affects.

Unter diesen Umständen ist es bei der nichtvorausgesetzten Kon taktanordnung gerade zwingend notwendig gewesen, zur Erhal tung ihrer praktischen Verwendbarkeit den elektrischen Mate rialwiderstand der Kontakt- und Elektrodenscheibe zu verklei nern. Zu diesem Zweck wurde die einfache Kontakt- und Elektro denscheibe durch eine Verbundscheibe wie folgt ersetzt: Eine erste offenbar aus elektrisch gut leitendem Kupfer beste hende Scheibe ist auf den Distanzierungsansätzen der kreisring sektorförmigen Windungsabschnitte angeordnet. Und auf dieser Trag- und Stromzuführungsscheibe liegt eine zweite Scheibe aus Kontakt- und Elektrodenmetall auf und ist damit verlötet; siehe: Proc. IEE, Vol . 126, No. 4, April 1979, Seiten 313 bis 320 (insbesondere Seite 317 und Fig. 12 sowie "e", 107. Jg. (1990), Heft 3, Seiten 127 bis 133, insbesondere Seite 127 und Fig. 1c).Under these circumstances, it is the non-prerequisite Kon clock arrangement was just imperative to get the practical use of electrical mate rial resistance of the contact and electrode disc nern. For this purpose, the simple contact and electrical replaced by a composite washer as follows: The first, apparently made of copper, which is a good conductor of electricity The disc on the spacer lugs is the circular ring arranged sector-shaped turn sections. And on this Support and power supply disc is a second disc Contact and electrode metal and is soldered to it; see: Proc. IEE, vol. 126, No. 4, April 1979, pages 313 to 320 (in particular page 317 and Fig. 12 and "e", 107th year. (1990), Issue 3, pages 127 to 133, especially page 127 and 1c).

Aber auch-in dieser Verbundscheibe bewirkt die Anordnung auf der Spulenelektrode gemäß DE-24 43 141 B2 weiterhin lange Zick-Zack- Strombahnen und Strömungseinengungen zufolge des Enge-Effekts im An- und Abströmbereich der Distanzierungsansätze.But also in this composite pane the arrangement on the Coil electrode according to DE-24 43 141 B2 continues long zigzag Current paths and flow restrictions due to the narrow effect in the inflow and outflow area of the distancing approaches.

Somit wird hier die in einer Verbundscheibe als Kontakt- und Elektrodenscheibe liegende Möglichkeit einer universalen Wider standsverkleinerung nur zu einem kleinen, unbefriedigenden Teil ausgenützt, was letztlich eine vergebliche Bemühung darstellt, zu einer vollkommenen Lösung des anstehenden Problems zu gelangen.So here in a composite disc as contact and Possibility of a universal opposing electrode disc only a small, unsatisfactory reduction in standing exploited what is ultimately a futile effort to a complete solution to the problem at hand reach.

In diesem Umfeld stellt sich die vollkommene Problemlösung als Aufgabe der Erfindung: Der Widerstand des scheibenförmigen Kon takt- und Elektrodenkörpers soll sowohl durch material- als auch durch strömungswirksame Maßnahmen verkleinert werden. Dadurch sollen Dauerstromtragfähigkeit und Kurzschlußstromunterbrechungs fähigkeit gegenüber dem Stand der Technik erheblich vergrößert werden.In this environment, the perfect problem solving turns out to be Object of the invention: The resistance of the disc-shaped con clock and electrode body should by both material and can be reduced by flow-effective measures. Thereby are designed for continuous current carrying capacity and short-circuit current interruption ability significantly increased compared to the prior art become.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 ge löst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Un teransprüchen beschrieben.This object is ge by the features of claim 1 solves. Advantageous developments of the invention are in the Un Described claims.

Das Wesentliche der Erfindung liegt in folgendem: Durch Verwendung ei ner an sich bekannten Verbundscheibe als Kontakt- und Elektrodenscheibe, aber angeordnet an der vorausgesetzten Windungsform, ergibt sich eine neue Konstruktionskombination mit neuartigem, einheitlich auf das Erfindungsziel ausgerichtetem synergistischem Effekt, der folgendermaßen zustandekommt:The essence of the invention lies in the following: By using egg ner known composite disc as a contact and electrode disc, but arranged on the presupposed winding form, results a new construction combination with a new, uniform synergistic effect aimed at the objective of the invention, which comes about as follows:

Beitrag der Verbundscheibe: In der Verbundscheibe sind minde stens eine Trag- und Stromzuführungsscheibe und eine Kontakt- und Elektrodenscheibe vereinigt. Die Tragscheibe besteht aus elektrisch hochleitfähigem Material, wie z. B. OFHC-Kupfer. Der Strom in der Tragscheibe als Stromzuführungsscheibe fließt radi al mit bei Annäherung an die Kontakt- und Elektrodenscheibe zu nehmender axialer Komponente und ist azimutal gleichmäßig ver teilt. Damit erreicht der strömungsabhängige elektrische Trag scheibenwiderstand den kleinstmöglichen Wert.Contribution of the composite pane: In the composite pane there are at least at least a support and power supply disc and a contact and electrode disk united. The support disk consists of electrically highly conductive material, such as. B. OFHC copper. Of the Electricity flows in the support disk as a power supply disk al with when approaching the contact and electrode disc taking axial component and is azimuthally uniform ver Splits. The flow-dependent electrical load is thus achieved disc resistance the smallest possible value.

Dank der vorgenannten Strömung in der Tragscheibe wird die Kon takt- und Elektrodenscheibe in azimutal gleichmäßiger Vertei lung axial durchströmt, was gemeinsam mit ihrer großen Auflage fläche und der geringen Scheibenhöhe - oder Schichtstärke, falls an Stelle der Kontakt- und Elektrodenscheibe eine Schicht aus z. B. aufgedampften Kontakt- und Elektrodenmetall vorliegt - den kleinstmöglichen Widerstand in axialer Richtung ergibt. Resultierend weist damit die Verbundscheibe den kleinstmögli chen elektrischen Widerstand einer Kontakt- und Elektroden scheibe auf.Thanks to the aforementioned flow in the supporting disc, the Kon clock and electrode disk in azimuthally uniform distribution flowed axially, which together with their large circulation area and the low pane height - or layer thickness, if a layer instead of the contact and electrode disc e.g. B. vapor-deposited contact and electrode metal is present - gives the smallest possible resistance in the axial direction. As a result, the composite pane shows the smallest possible Chen electrical resistance of a contact and electrodes slice up.

Beitrag der vorausgesetzten Windungsanordnung: Die vorausgesetz te Windungsanordnung mit in einer zylindrischen Wand befindli chen, sich überlappenden, sich bis oder nahezu bis zur Zylin derstirn fortsetzenden, entlang der gesamten Zylinderstirn Auf lageflächen (ohne Ansätze) bietenden Windungsabschnitten ermög licht eine Anströmung der Tragscheibe entlang der gesamten Um fangs als Voraussetzung für die vorgenannte günstige Strömung in der Verbundscheibe.Contribution of the presupposed winding arrangement: The presupposition te winding arrangement with in a cylindrical wall chen, overlapping, up to or almost up to the zylin the forehead continuing, along the entire cylindrical forehead bearing sections (without approaches) offering winding sections light a flow against the support disk along the entire um initially as a prerequisite for the aforementioned favorable flow in the composite pane.

Windungsanordnung und Verbundscheibe kooperieren also sich gegen seitig fördernd auf das gemeinsame Ziel: größtmögliche Dauer stromtragfähigkeit und Kurzschlußstromausschaltfähigkeit der Axialmagnetfeld-Kontaktanordnung. Winding arrangement and composite washer thus cooperate against each other mutual support towards the common goal: maximum duration current carrying capacity and short circuit current breaking capacity of the Axial magnetic field contact arrangement.

Die Ausführung der Kontakt- und Elektrodenscheibe stellt in Kombination mit einer Windungsanordnung einen charakteristischen Parameter u. a. für die Temperatur dieser Scheibe als Ergebnis auch der Strö mungsverhältnisse dar. Mit einer Verbundscheibe auf der vorausge setzten Windungsanordnung liegt dann der bestmögliche Parameter vor, in dem die Scheibentemperatur den kleinstmöglichen Wert erreicht. Gewissermaßen revanchiert sich damit die Verbundschei be für die von der vorausgesetzten Windungsanordnung erhaltene bestmögliche Anströmung. Dadurch können Dauerstromtragfähigkeit und Kurzschlußstromausschaltfähigkeit der erfindungsgemäßen Axi almagnetfeld-Kontaktanordnung - offenbar überraschend angesichts des bisher vergeblichen diesbezüglichen Bemühens der Fachwelt - Werte erreichen, die erheblich größer sind als die von den Kon taktanordnungen des Standes der Technik ausgewiesenen Werte.The design of the contact and electrode disc is a combination with a winding arrangement a characteristic parameter u. a. for the temperature of this disc as a result also the current ratios. With a composite washer on the pre then the best possible parameter lies in which the pane temperature is the lowest possible value reached. To a certain extent, the composite ticket repays itself be for the one obtained from the required winding arrangement best possible flow. This can sustain continuous current carrying capacity and short-circuit current breaking capacity of the axi according to the invention almagnetic field contact arrangement - apparently surprising given of the efforts of the professional community so far to no avail - Reach values that are significantly larger than that of the Kon Clock arrangements of the prior art reported values.

Zur Illustration ist in der Fig. 5 das Strömungsfeld a), in der Zylinderwand 5′ mit den Windungsabschnitten 9′, b), in der gleich falls aus Kupfer bestehenden Tragscheibe 10a′ und c) , in der da rauf angeordneten Kontakt- und Elektrodenscheibe 10b′, von wo die Strömung in die Schaltstrecke S austritt, skizziert. Bei der dargestellten Struktur handelt es sich um eine Ausschnittsvergrö ßerung des Schaltstücks 1′ in der Fig. 1. Wegen des gleichen Me talls bei Windungsabschnitten und Tragscheibe konnte hier die konstruktiv bedingte Trennungslinie zwischen diesen beiden Bau teilen weggelassen werden. Dadurch soll auch auf den weiteren erheblichen Vorteil dieser Kontaktanordnung hingewiesen werden: An der sowohl thermisch als auch mechanisch möglicherweise kri tischen Übergangsstelle ist das gleiche Metall, Kupfer, groß flächig durch Lötung oder Schweißung verbunden, was den Strom übergangswiderstand verkleinert und die mechanische Festigkeit erhöht. Zu dem Strömungsfeld noch die folgenden Erläuterungen:For illustration in Fig. 5, the flow field a), in the cylinder wall 5 'with the winding sections 9 ', b), in the same if made of copper support plate 10 a 'and c), in which there arranged contact and Electrode disc 10 b ', from where the flow exits into the switching section S, outlined. In the structure shown, it is a section enlargement of the contact piece 1 'in FIG. 1. Because of the same metal in the case of winding sections and support disk, the design-related dividing line between these two construction parts could be omitted here. This should also point to the further considerable advantage of this contact arrangement: At the thermally and mechanically possibly critical transition point, the same metal, copper, is connected over a large area by soldering or welding, which reduces the current resistance and increases the mechanical strength. The following explanations regarding the flow field:

Mit der Annäherung der Strömung in der Tragscheibe an die Kon takt- und Elektrodenscheibe tritt zunehmend eine axiale Kompo nente auf und die Gesamtströmung trifft mit einem spitzen Winkel zum Lot auf die Grenzfläche. An der Grenzfläche ist die Strömung unstetig, in dem sich der Abströmwinkel sprunghaft ändert, wenn, wie hier zutreffend, die durchströmten Metallbereiche unterschied liche Leitfähigkeiten, _an bzw. _ab, aufweisen. Zwischen An- und Abströmwinkel α_an bzw. α_ab, besteht die Beziehung:As the flow in the support disk approaches the contact and electrode disk, an axial component increasingly occurs and the total flow meets the interface at an acute angle to the perpendicular. At the interface of the flow is discontinuous, in which the outflow angle changes abruptly when, as applicable here, the flow-through metal regions differed Liche conductivities, _on or _off, comprise. The relationship exists between the inflow and outflow angle α _an and α _ab , respectively:

Bei einer Tragscheibe aus hochleitfähigem Kupfer und einer Kon takt- und Elektrodenscheibe hälftig bis überwiegend aus Chrom verhalten sich die spezifischen elektrischen Leitfähigkeiten wie etwa vier zu eins bis zehn zu eins. Beträgt dann der Anström winkel der Grenzfläche z. B. 60 Grad, verkleinert sich der Ab strömwinkel auf 15 bis 6 Grad, was praktisch eine axiale Durch strömung der Kontakt- und Elektrodenscheibe von Anfang an bedeu tet und damit eine Verkleinerung des elektrischen Widerstandes in dieser Richtung.With a support plate made of highly conductive copper and a con half and predominantly chrome and electrode disk the specific electrical conductivities behave like about four to one to ten to one. Then the inflow is angle of the interface z. B. 60 degrees, the Ab decreases flow angle to 15 to 6 degrees, which is practically an axial passage Flow of the contact and electrode disc is important from the start tet and thus a reduction in electrical resistance in this direction.

Die erfindungsgemäße Kontaktanordnung besitzt auch den praktischen Vorteil, mit Schaltrohren, in denen noch die vorausgesetzte Kon taktanordnung verwendet wird, kompatibel zu sein, d. h. für die weitere Produktion läßt sich die Kontaktanordnung des Standes der Technik ohne weiteres gegen die fortschrittliche auswech seln.The contact arrangement according to the invention also has a practical one Advantage with switch tubes in which the required con clock arrangement is used to be compatible, d. H. for the further production can be arranged in the contact arrangement of the stand the technology against the progressive exchange selen.

Embodiment

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels erläutert; es zeigen:In the following the invention with reference to the drawings of a Exemplary embodiment explained; show it:

Fig. 1 Schaltstückpaar in Ansicht, Fig. 1 contact piece pair in view,

Fig. 2 Unteres Schaltstück nach Fig. 1 in Draufsicht, Fig. 2 lower contact member according to Fig. 1 in top view,

Fig. 3 Baugruppe Kontakt- und Elektrodenscheibe mit Stützkörper in Ansicht, Fig. 3 assembly contact and electrode disc with support body in view,

Fig. 4 Baugruppe nach Fig. 3 in Draufsicht, Fig. 4 assembly according to Fig. 3 in top view,

Fig. 5 Strömungsfeld im unteren Schaltstück nach Fig. 1. Fig. 5 flow field in the lower contact member of FIG. 1.

Das Schaltstückpaar 1, 1′ gemäß Fig. 1 ist in ein nicht darge stelltes Vakuumschaltrohr eingebaut und möge sich im zumindest teilweise ausgeschalteten Zustand befinden. Das obere Schalt stück 1 und das untere Schaltstück 1′ setzen sich aus den glei chen Bauteilen zusammen, so daß es im allgemeinen genügt, nur für die Bauteile des einen Schaltstücks die Bezugszeichen anzu geben, womit dann Bauteil um Bauteil immer auch das entsprechen de Bauteil des anderen Schaltstücks vorgestellt ist.The pair of contact pieces 1 , 1 'according to FIG. 1 is installed in a vacuum switching tube not shown and may be in the at least partially switched off state. The upper contact member 1 and the lower contact piece 1 'are made up of the sliding surfaces components, so that it is sufficient in general give to the reference numerals for the components of the one switching piece, which then component to component always the corresponding de component of the other contact is presented.

Zwischen dem oberen feststehenden Schaltstück 1 und dem unte ren bewegbaren Schaltstück 1′ liegt die Schaltstrecke S. An das hohlzylindrische Stromanschlußstück 2 schließt ein etwa schalen förmiger Körper an; er setzt sich in einstückiger Ausführung aus einem teilweise kegelförmigen Boden 4 und aus einer hohlzylin drischen Wand 5 zusammen. Der Boden weist mittig eine kreisför mige Öffnung 6 auf. Der Durchmesser dieser Öffnung und der In nendurchmesser des anschließenden hohlzylindrischen Stroman schlußstücks 2 sind gleich groß. Die Verbindung von schalenför migem Körper und Stromanschlußstück erfolgt derart, daß im Bo den 4 eine vom Innenrand ausgehende kreisringförmige Stufe vor gesehen ist, in die sich der Hohlzylinder des Stromanschlußstücks einfügt. Der schalenförmige Körper und das Stromanschlußstück können aber auch einstückig ausgeführt sein.Between the upper fixed contact 1 and the unte ren movable contact 1 'is the switching path S. To the hollow cylindrical power connector 2 connects an approximately shell-shaped body; it is made in one piece from a partially conical bottom 4 and a hollow cylindrical wall 5 together. The bottom has a circular opening 6 in the middle. The diameter of this opening and the inner diameter of the subsequent hollow cylindrical power element 2 are the same size. The connection of schalenför shaped body and power connector is made such that in the 4 Bo seen an outgoing from the inner edge annular step before, into which the hollow cylinder of the power connector is inserted. The bowl-shaped body and the power connector can also be made in one piece.

Der Außendurchmesser des Stromanschlußstück-Hohlzylinders - zu mindest des feststehenden 2 - ist so groß gewählt, daß er die gleiche Querschnittsfläche besitzt wie sie ein von diesem um gebenes fiktives Stromanschlußstück besäße. Durch diese Maßnah me vergrößert sich die äußere Oberfläche des Stromanschlußstücks im Verhältnis der Außendurchmesser, die sich um das V2-fache unterscheiden. Der Wärmeübergangswiderstand des Stromanschluß stücks zum umgebenden Kühlmedium ist der Oberfläche verkehrtpro portional und beträgt somit nur 70% des vollzylindrischen Strom anschlußstücks; dabei ist vorausgesetzt, daß das feststehende Strom anschlußstück 2 sich zum größten Teil außerhalb des Vakuumschalt rohres befindet. Die Öffnung 6 im Boden 4 kann auch mit einem größeren Durchmesser als dem des ursprünglichen vollzylindrischen Stromanschlußstücks ausgeführt werden; dementsprechend ändern sich die Durchmesser des hohlzylindrischen Stromanschlußstücks. Der Hohlzylinder des feststehenden Stromanschlußstücks ist durch eine Scheibe oder Kappe 7 abgeschlossen.The outer diameter of the power connector hollow cylinder - at least the fixed 2 - is chosen so large that it has the same cross-sectional area as it would have a fictitious power connector by this. This measure me increases the outer surface of the power connector in the ratio of the outer diameter, which differ by V2 times. The heat transfer resistance of the power connection piece to the surrounding cooling medium is the surface reversed proportional and is therefore only 70% of the fully cylindrical power connection piece; it is assumed that the fixed current connection piece 2 is for the most part outside the vacuum switching tube. The opening 6 in the bottom 4 can also be made with a larger diameter than that of the original fully cylindrical power connector; the diameters of the hollow cylindrical power connector change accordingly. The hollow cylinder of the fixed power connector is closed by a disc or cap 7 .

An den Hohlzylinder des bewegbaren Stromanschlußstücks 2 schließt ein Verlängerungsstück 17 an, an dessen nicht dargestelltem Ende ein Schaltstückantriebsmittel angreift.An extension piece 17 adjoins the hollow cylinder of the movable power connector 2 , at the end of which is not shown a contact piece drive means engages.

Der Zylindermantel 5 weist vier schraubenförmig verlaufende Spal te 8 auf (durch strichpunktierte Linienzüge angedeutet), die zur Schaltstückachse jeweils etwa 75 Grad geneigt sind und in Umfang richtung sich über etwa 105 Grad erstrecken. Dadurch entstehen vier koaxiale schraubenförmig verlaufende Windungszüge 9 glei chen Windungssinnes. Die Windungszüge bildenden Spalte beginnen jeweils im Schnitt des Zylindermantels mit dem Boden und sie er strecken sich bis zur schaltstreckenseitigen Zylinderstirn - sie können zu dieser aber auch einen axialen Abstand einhalten. Diese Spalte lassen sich noch bis in den Boden 6 und gegebenenfalls in das Stromanschlußstück, insbesondere das bewegbare 2, fortsetzen.The cylinder jacket 5 has four helically extending column 8 (indicated by dash-dotted lines), which are inclined to the contact piece axis in each case about 75 degrees and extend in the circumferential direction over about 105 degrees. This creates four coaxial helical turns 9 turns Chen turn sense. The gaps forming the turns start at the intersection of the cylinder jacket with the floor and they extend to the cylinder face on the switching path side - but they can also maintain an axial distance from it. This column can be continued into the bottom 6 and, if appropriate, into the power connector, in particular the movable 2 .

An Stelle schraubenförmig verlaufender Spalte können auch zylin derschnittförmig verlaufende in Betracht gezogen werden, die eine zur Schaltstückachse schräg geneigte Schlittebene (Fräser ebene) erzeugt.Instead of helical gaps, cylin the average shape can be considered a sloping plane (milling cutter level).

Auf den einander zugewandten Stirnseiten der Windungszylinder 5 ist je eine Verbund-Kontakt- und Elektrodenscheibe 10 angeordnet. A composite contact and electrode disk 10 is arranged on the mutually facing end faces of the winding cylinders 5 .

Diese Verbundscheibe setzt sich aus einer Trag- und Stromzu führungsscheibe 10a′ und aus einer darauf gelagerten Kontakt- und Elektrodenscheibe 10b′ zusammen. Die Trag- und Stromzufüh rungsscheibe besteht aus hochleitfähigem Kupfer und ist mit den Stirnseiten der Windungsabschnitte durch Lötung oder Schweißung verbunden. Die Kontakt- und Elektrodenscheibe besteht aus einer Chrom-Kupfer-Verbindung mit überwiegendem Chromanteil, wobei die spezifische elektrische Leitfähigkeit erheblich absinkt.This composite disc is composed of a support and power supply guide disc 10 a 'and a contact and electrode disc 10 b' mounted thereon. The support and power supply disc is made of highly conductive copper and is connected to the end faces of the winding sections by soldering or welding. The contact and electrode disc consists of a chrome-copper compound with a predominant chromium content, whereby the specific electrical conductivity drops considerably.

Zur teilweisen Wirbelstromdämpfung ist die Verbundscheibe mit vier radialen Schlitzen 11′ versehen, siehe Fig. 1 und 2. Zwecks Erhöhung des Kontaktdrucks weist die Verbundscheibe mittig eine kreisförmige Vertiefung 12 auf, deren Durchmesser dem Innen durchmesser des hohlzylindrischen Stromanschlußstücks gleicht, aber auch etwas größer oder kleiner sein kann. An Stelle der mittigen Vertiefung 12 kann als Alternative zu den wirbelstromdämpfenden Schlitzen 11′ eine nicht dargestellte Öff nung in der Verbundscheibe vorgesehen werden, die bezüglich der den Kontaktdruck erhöhenden Auswirkung der Vertiefung äquivalent ist. Bei einer relativ niedrigen Frequenz des durch die Kon taktanordnung fließenden Wechselstroms, z. B. 16 2/3 Hz, kann die Unterbrechung des physischen Zusammenhangs der Verbundschei be entfallen.For partial eddy current damping, the composite disc is provided with four radial slots 11 ', see FIGS. 1 and 2. In order to increase the contact pressure, the composite disc has a circular recess 12 in the center, the diameter of which corresponds to the inside diameter of the hollow cylindrical power connector, but is also somewhat larger or can be smaller. Instead of the central recess 12 , an opening (not shown) can be provided in the composite pane as an alternative to the eddy current-damping slots 11 ', which opening is equivalent to the effect of the recess which increases the contact pressure. At a relatively low frequency of the alternating current flowing through the contact arrangement, e.g. B. 16 2/3 Hz, the interruption of the physical connection of the composite pane can be omitted.

Die Verbundscheibe wird durch einen hohlzylindrischen, auf dem Boden 4′ aufliegenden Körper 13′ aus Isolierstoff gestützt. Mit diesem Stützkörper ist die Verbundscheibe durch einen zentralen Ansatz 14 verbunden. Beide Körper bilden eine einbaufertige Bau einheit, die mit dem Windungszylinder 5 durch Verlöten oder Ver schweißen der Randfläche der Tragscheibe 10a′ mit den Stirnsei ten der Windungsabschnitte 9′ verbunden wird. Damit beim Einbau die radialen Schlitze der Verbundscheibe mit den Spaltaustritts bereichen in der Zylinderstirn fluchten, können Ausrichtungs hilfen z. B. nach dem Prinzip Nut und Feder an den einander zu gewandten Oberflächen von Stützkörper und Boden vorgesehen sein, was jedoch nicht dargestellt ist. Beim Schaltstück 1 ist der Stützkör per 13 weggelassen zugunsten der Sichtbarkeit der Windungselemente 9. Für den Stützkörper wurde A L₂O₃-Keramik mit eingelagerten Siliziumkarbidfasern (zur Erhöhung der Bruchfestigkeit) gewählt; alternativ kann auch Glas oder Glaskeramik (spezifisches Gewicht etwa ein Viertel von Stahl) als Matrix für die einzubauenden Fasern aus Kohlen stoff oder Siliziumkarbid verwendet werden.The composite disc is supported by a hollow cylindrical, on the bottom 4 'body 13 ' made of insulating material. The composite pane is connected to this support body by a central extension 14 . Both bodies form a ready-to-install construction unit, which is connected to the winding cylinder 5 by soldering or welding the edge surface of the support disk 10 a 'to the front sides of the winding sections 9 '. So that when installing the radial slots of the composite disc with the gap exit areas in the cylinder face are aligned, alignment aids z. B. according to the tongue and groove principle on the mutually facing surfaces of the support body and the bottom, which is not shown. In contact piece 1 , the support member 13 is omitted in favor of the visibility of the winding elements 9 . AL ₂ O ₃ ceramic with embedded silicon carbide fibers (to increase the breaking strength) was selected for the support body; alternatively, glass or glass ceramic (specific weight about a quarter of steel) can be used as a matrix for the fibers to be built in carbon or silicon carbide.

Die Schlitze 11 in der Verbundscheibe 10 erstrecken sich radi al einwärts bis zu etwa zwei Drittel des Scheibenradius. Dabei, aber auch bei einer mittigen Öffnung in der kreisscheibenför migen Verbundscheibe, können jedoch im Mitten- bzw. Außenbe reich Wirbelströme weiterhin ungedämpft fließen und das axiale Magnetfeld auf verschiedene Art ungünstig beeinflussen, was die an sich vorhandene Kurzschlußausschaltfähigkeit beeinträchtigt. Daher müssen für das Ausschalten sehr großer Kurzschlußströme die Wirbelströme in der Verbundscheibe praktisch vollständig eliminiert werden.The slots 11 in the composite disc 10 extend radially inward up to about two thirds of the disc radius. Here, but also with a central opening in the circular disc-shaped composite disc, however, eddy currents can continue to flow undamped in the middle or outer region and adversely affect the axial magnetic field in various ways, which impairs the short-circuit breaking capacity which is present per se. Therefore, to switch off very large short-circuit currents, the eddy currents in the composite pane must be virtually completely eliminated.

Zu diesem Zweck wird eine Verbundscheibe verwendet, die den In nenraum der Windungselemente 9 nicht nur teilweise abdeckt, sondern dabei als Kreisringscheibe auch noch in z. B. vier voneinander getrennte Abschnitte 15′ unterteilt ist, siehe Fig. 3 und 4. Der zugehörige Stützkörper 16′ besteht aus dem gleichen Isoliermaterial wie der Stützkörper 13′, nur daß jetzt darin nutartige Vertiefungen 18′ eingelassen sind. In diese Vertie fungen werden die Verbindungsansätze 19′ an den Unterseiten der Viertelkreisring- Tragscheibenabschnitte 15a′ eingefügt (Nut-Feder-Prinzip). Auf dieser Tragscheibe liegt der Kontakt- und Elektroden-Viertelkreisringabschnitt 15b′ auf, wobei dessen Innenrand um den Innenrand des Tragscheibenab schnitts gebördelt ist. Somit liegt die Baueinheit: vier Vier telkreisringabschnitt-Verbundscheiben (mit gebrochener Außenrand kante) auf Isolierstoff-Stützkörper montiert, einbaufertig vor und kann an Stelle der Baueinheit: kreisscheibenförmige, radialgeschlitz te Verbundscheibe auf Isolierstoff-Stützkörper montiert, in die gleiche Windungsanordnung eingesetzt werden, wodurch sich wegen der nun eliminierten Wirbelströme Dauerstromtragfähigkeit und Kurzschlußstrom ausschaltfähigkeit der Kontaktanordnung entsprechend erhöhen. For this purpose, a composite disc is used, which not only partially covers the inner space of the winding elements 9 , but also as an annular disc in z. B. four separate sections 15 'is divided, see Fig. 3 and 4. The associated support body 16 ' consists of the same insulating material as the support body 13 ', only that now groove-like recesses 18 ' are embedded. In these recesses, the connecting lugs 19 'are inserted on the undersides of the quarter-circle support disk sections 15 a' (tongue and groove principle). On this support disc is the contact and electrode quarter-ring section 15 b ', the inner edge of which is crimped around the inner edge of the support disc section. The assembly is thus: four four circular ring section composite disks (with a broken outer edge) mounted on the insulating support body, ready for installation and can be used in the same winding arrangement instead of the assembly: circular disk-shaped, radially slotted composite disk on the insulating support body, which means that Because of the now eliminated eddy currents, the continuous current carrying capacity and short-circuit current breaking capacity of the contact arrangement increase accordingly.

Die Kontakt- und Elektroden-Scheiben oder Schichten 10b, 15b auf den Trag- und Stromzuführungsscheiben 10a, 15a können sich radial nach außen auch nur bis zum inneren Rand der Windungsabschnitte 9 erstrecken, wobei diese Erstreckungs länge über- oder unterschritten werden darf.The contact and electrode disks or layers 10 b, 15 b on the support and power supply disks 10 a, 15 a can also extend radially outwards only to the inner edge of the winding sections 9 , these extension lengths being exceeded or undershot may.

Die Herstellung der Kontakt- und Elektrodenkörper als Schicht körper 10b, 15b, kann vorteilhaft erfolgen z. B. in PVD (Physical-Vapour-Deposition)- oder plasmaaktivierter CVD (Chemical-Vapour-Deposition)- Technik.The production of the contact and electrode body as a layer body 10 b, 15 b, can advantageously be done for. B. in PVD (Physical Vapor Deposition) - or plasma-activated CVD (Chemical Vapor Deposition) - technology.

Claims

1. Vacuum switch contact arrangement with a relatively axially movable pair of switching pieces ( 1 , 1 ') each consisting of a power connector ( 2 , 2 '), each with a subsequent bottom ( 4 , 4 ') with attached BEFE hollow cylindrical, in the cylinder wall coaxial, to the contact piece axis inclined at the same angle, formed by slots ( 8 , 8 ') formed winding sections ( 9 , 9 ') Spulenkör pern each with a disk-shaped arranged on the facing end faces of the winding sections, the interior of the coil body at least partially covering contact and electrode body,
characterized by the following features:
the disc-shaped contact and electrode body is designed as a composite body ( 10 , 10 ') and is composed of at least two partial bodies ( 10 a, 10 a'; 10 b, 10 b ') together, which is made of a material with a large specific Electrical conductivity manufactured part body ( 10 a, 10 a ') is arranged on the facing end faces of the winding sections ( 9 , 9 ') and at least as an indirect bearing for the contact made of a material with relatively small rer specific electrical conductivity and Electrode part body ( 10 b, 10 b ') is used.

2. Contact arrangement according to claim 1, characterized by the following feature:
the disc-shaped composite body is represented by a circular disc-shaped body ( 10 , 10 ') without interrupting its physical connection.

3. Contact arrangement according to claim 2, characterized by the following feature:
the circular disc-shaped composite body ( 10 , 10 ') has a central recess ( 12 , 12 ').

4. Contact arrangement according to claim 1, characterized by the following feature:
the disk-shaped composite body is represented by a circular disk-shaped body ( 10 , 10 ') with the interruption of its physical connection.

5. Contact arrangement according to claim 4, characterized by the following feature:
the circular disc-shaped composite body ( 10 , 10 ') has at least partially radially extending slots ( 11 , 11 ').

6. Contact arrangement according to claim 4, characterized by the following features:
the circular disc-shaped composite body ( 10 , 10 ') has at least partially radially extending slots ( 11 , 11 ') and a central recess ( 12 , 12 ').

7. Contact arrangement according to claim 4, characterized by the following feature:
the circular disc-shaped composite body ( 10 , 10 ') has an opening with term.

8. Contact arrangement according to claim 4, characterized by the following features:
the circular disc-shaped composite body ( 10 , 10 ') has both at least partially radially extending slots ( 11 , 11 ') and a central opening.

9. Contact arrangement according to claim 4, characterized by the following feature:
the disc-shaped composite body ( 10 , 10 ') is represented by individual, coaxially arranged partial composite body ( 15 , 15 ').

10. Contact arrangement according to one of claims 1 to 9, characterized by the following feature:
the contact and electrode part body ( 10 b, 10 b ', 15 b, 15 b') is by a layer on the part body ( 10 a, 10 a '; 15 a, 15 a') applied layer of contact and electrode material shown.

11. Contact arrangement according to one of claims 1 to 10, characterized by the following feature:
between the disc-shaped composite body ( 10 , 10 '; 15 , 15 ') and the bottom ( 4 , 4 ') of the switching element ( 1 , 1 '), a support body ( 13 , 13 '; 16 , 16 ') is arranged.

12. Contact arrangement according to claim 11, characterized by the following feature:
the support body ( 13 , 13 '; 16 , 16 ') consists at least partially of an inorganic insulating material with enclosed fibers.

13. Contact arrangement according to claim 11 or 12, characterized by the following feature:
the support body ( 13 , 13 '; 16 , 16 ') and the disc-shaped composite body ( 10 , 10 '; 15 , 15 ') are together to a ready-to-install unit ( 10 , 13 ; 10 ', 13 ' or 15 , 16 ; 15 ' 16 ') connected.

14. Contact arrangement according to one of claims 1 to 13, characterized by the following feature:
the contact piece base ( 4 , 4 ') has a central opening ( 6 , 6 ') to which a hollow cylindrical power connector ( 2 , 2 ') connects.

15. Contact arrangement according to one of claims 1 to 14, characterized by the following feature:
the hollow cylindrical wall ( 5 , 5 ') of the coil body, the bottom ( 4 , 4 ') with a central opening ( 6 , 6 ') and the hollow cylindrical power connector ( 2 , 2 ') form an integral unit.