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Title:
CONTACT ARRANGEMENT FOR A VACUUM INTERRUPTER CHAMBER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/041173
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a contact arrangement for a vacuum interrupter chamber in which each contact piece (4; 6) has a contact carrier (16) that is provided in the form of a coil for generating an axial magnetic field. The contact carrier (16) is centrally connected to the current pins (8) while located at a distance from the respective other contact piece (6; 4) and contains radial conducting webs (22), which originate from the central part of said contact piece and which verge into a curved winding piece (24). Said winding piece extends in a circumferential direction and terminates in an elevated connection piece (26), which is conductively connected to the contact disk (18). Quasi-current loops are formed by second winding pieces (25) which extend next to the first winding pieces (24) and through which current travelling in the opposite direction flows. Said quasi-current loops lead to, in a radial direction, a build-up of the resulting axial magnetic field.

Inventors:
DAUBE THOMAS (DE)
WEINERT HOLGER (DE)
Application Number:
PCT/EP2000/011420
Publication Date:
June 07, 2001
Filing Date:
November 17, 2000
Export Citation:
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Assignee:
MOELLER GMBH (DE)
DAUBE THOMAS (DE)
WEINERT HOLGER (DE)
International Classes:
H01H33/664; (IPC1-7): H01H33/66
Foreign References:
EP0763841A21997-03-19
EP0597434A21994-05-18
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 017, no. 608 (E - 1457) 9 November 1993 (1993-11-09)
Attorney, Agent or Firm:
MOELLER GMBH (Hein-Moeller-Str. 7-11 Bonn, DE)
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Claims:
Ansprüche
1. Kontaktanordnung für eine Vakuumschaltkammer, aus einem feststehenden und einem beweglichen Kontaktstück (4 ; 6), wobei jedes Kontaktstück (4 ; 6) einen Kontaktträger (16) enthält, der von seinem zentralen Teil (20) zum einen mit einem vom jeweils anderen Kontaktstück (6 ; 4) wegweisenden axialen Strombolzen (8) und zum anderen mit radialen Leiterstegen (22) verbunden ist, die jeweils in ein bogenförmiges erstes Windungsstück (24) übergehen, das in Umfangsrichtung bis nahe zum benachbarten ersten Windungsstück (24) verläuft und in einem hochstehenden ersten Verbin dungsstück (26) endet, das leitend mit einer gegebenenfalls geschlitzten Kontaktscheibe (18) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwi schen dem zentralen Teil (20) und den ersten Windungsstücken (24) von den Leiterstegen (22) bogenförmige zweite Windungsstücke (25) ausgehen, die gegenläufig zu den ersten Windungsstücken (24) bis nahe zum benach barten Leitersteg (22) verlaufen und jeweils in einem hochstehenden zwei ten Verbindungsstück (25) enden, das ebenfalls leitend mit der Kontakt scheibe (18) verbunden ist.
2. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Windungsstücke (25) konzentrisch zu den ersten Windungsstük ken (24) angeordnet sind.
3. Kontaktanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass sich Kontaktträger (16) und Kontaktscheibe (18) im wesentlichen umfangseitig überdecken.
4. Kontaktanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Windungsstücke (25) im wesentlichen mittig zwischen dem zentralen Teil (20) und den ersten Windungsstücken (24) angeordnet sind.
Description:
Beschreibunq Kontaktanordnung für eine Vakuumschaltkammer Technisches Gebiet Die Erfindung betrifft eine Kontaktanordnung für eine Vakuumschaltkammer nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Stand der Technik Derartige Kontaktanordnungen umfassen ein bezüglich der Schaltkammer feststehendes Kontaktstück und ein bewegliches Kontaktstück, das unter Zwi- schenfügung eines Faltenbalges aus der Schaltkammer herausgeführt wird und durch äußere Abtriebsmittel in und außer Verbindung mit dem feststehen- den Kontaktstück bringbar ist. Jedes Kontaktstück umfasst im allgemeinen einen Kontaktträger aus gut leitendem Material, beispielsweise aus Kupfer, und eine dem anderen Kontaktstück zugewandte Kontaktscheibe aus ab- brandfestem Material, beispielsweise aus einem Chrom-Kupfer-Sinterwerk- stoff. Beim Trennen der Kontakte entsteht zwischen den beiden Kontaktschei- ben ein Lichtbogen, der bei höheren Strömen, insbesondere bei Kurzschluss- strömen in dem mit der Schaltkammer verbundenen äußeren Stromkreis, kon- trahiert. Um die thermische Belastung der Kontaktscheiben auch bei großen Strömen niedrig zu halten, wird der Lichtbogen durch ein bezüglich der Kon- taktanordnung axiales Magnetfeld diffus gehalten, wodurch die Bogenspan- nung erheblich niedriger wird und Aufschmeiz-sowie Abtragungsvorgänge an den Kontaktoberflächen im Vergleich zum kontrahierten Lichtbogen erheblich verringert werden, was zu einer wesentlichen Erhöhung des Unterbrechungs- vermögens der Vakuumschaltkammer führt.

Aus der Druckschrift EP-A-0 597 434 ist eine derartige Kontaktanordnung be- kannt, bei der jedes Kontaktstück einen Kontaktträger aufweist, der zur Erzeu- gung eines axialen Magnetfeldes des über einen zylindrischen Strombolzen zugeführten Stromes spulenartig ausgebildet ist. Der Kontaktträger ist vom je- weils anderen Kontaktstück abweisend zentral mit dem Strombolzen verbun- den und enthält vier von seinem zentralen Teil ausgehende radiale Leiterste- ge, die jeweils in ein kreisbogenförmiges Windungsstück übergehen, das in Umfangsrichtung verläuft und in einem hochstehenden Verbindungsstück en- det, das leitend mit der kreisförmigen Kontaktscheibe verbunden ist. Zur Ver- meidung von Wirbelstromverlusten können die Kontaktscheiben in geeigneter Weise geschlitzt sein. Es hat sich gezeigt, dass bei derartigen Kontaktanord- nungen die Kontraktion des Lichtbogens zu höheren Strömen hin verschoben wird, wenn zwischen den Kontaktoberflächen Bereiche mit einem möglichst hohen Betrag der Induktion des axialen Magnetfeldes gebildet werden. Hierzu wird nach Druckschrift DE-A-195 34 398 eine Kontaktanordnung vorgeschla- gen, bei der jeder Kontaktträger einen zylindrischen Strombolzen und einen am kontaktstückseitigen Ende angeordneten kreisringförmigen Abschnitt auf- weist. Der Strombolzen ist mit dem kreisringförmigen Abschnitt mittels zweier miteinander fluchtenden radialen Leiterstege verbunden und im Bereich der Leiterstege mittels eines schräg verlaufenden Schlitzes geteilt, so dass der Strom über einen der Leiterstege dem kreisringförmigen Abschnitt und von diesem zu einem die Leiterstege in Einschaltrichtung hochstehenden Vor- sprung, auf dem die Kontaktscheibe befestigt ist, fließt.

Darstellunq der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein in radialer Richtung ansteigen- des axiales Magnetfeld zu erzeugen.

Ausgehend von einer Kontaktanordnung der eingangs genannten Art wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des unab-

hängigen Anspruches gelöst, während den abhängigen Ansprüchen vorteil- hafte Weiterbildungen der Erfindung zu entnehmen sind.

Durch die Leiterstege, die ersten und die zweiten Windungsstücke jedes ein- zelnen Kontaktstückes werden Paare von Quasi-Stromschleifen gebildet, die im Bereich der gegenüberstehenden Windungsstücke gegensinnig vom Strom durchflossen werden. Das führt in radialer Richtung zu einem Anstieg des re- sultierenden axialen Magnetfeldes, wodurch der Strombereich, in dem ein Lichtbogen noch diffus brennt, erheblich vergrößert worden ist.

Die konzentrische Anordnung der ersten und der zweiten Windungsstücke so- wie die Überdeckung von Kontaktscheibe und Kontaktträger haben sich in ma- gnetischer sowie in fertigungstechnischer Hinsicht als zweckmäßig erwiesen.

Der mittige Verlauf der zweiten Windungsstücke führt zu einer günstigen Auf- teilung des axialen Magnetfeldes. Dabei kann der Kontaktträger in zwei, drei oder mehr magnetisch gleiche Sektoren aufgeteilt werden.

Kurze Beschreibunq der Zeichnungen Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem folgen- den, anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispiel. Es zeigen Figur 1 : eine Schaltkammer im Längsschnitt mit einer erfindungsgemäßen Kontaktanordnung ; Figur 2 : die perspektivische Darstellung der Kontaktanordnung aus Fig. 1 ; Figur 3 : die perspektivische, teilweise weggebrochene Darstellung des unte- ren Kontaktstückes nach Fig. 2.

Bester Weg zur Ausführung der Erfindung

Die in Fig. 1 gezeigte Vakuumschaltkammer 1 umfasst eine geöffnet darge- stellte Kontaktanordnung 2, bestehend aus einem feststehenden Kontaktstück 4 und einem beweglichen Kontaktstück 6, die jeweils über zylindrische Strom- bolzen 8 mit einem äuBeren Stromkreis verbindbar sind. Der in Fig. 1 nach oben weisende Strombolzen 8 des feststehenden Kontaktstückes 4 ist statio- när hinsichtlich eines evakuierten Kammergehäuses 10 nach außen geführt, während der in Fig. 1 nach unten weisende Strombolzen 8 des beweglichen Kontaktstückes 6 unter Zwischenschaltung eines Faltenbalges 12 beweglich nach außen geführt ist. Um die Kontaktanordnung 2 ist eine vom Kammerge- häuse 10 gehaltene, zylindrische metallische Abschirmung 14 angeordnet.

Sowohl das feststehende Kontaktstück 4 als auch das bewegliche Kontakt- stock 6 der in Fig. 2 näher gezeigten Kontaktanordnung 2 besteht aus einem mit dem Strombolzen 8 verbundenem Kontaktträger 16 und einer mit diesem elektrisch verbundenen Kontaktscheibe 18. Die Strombolzen 8 und die Kon- taktträger 16 bestehen aus Kupfer, während die sich gegenüberstehenden Kontaktscheiben 18 aus einem Chrom-Kupfer-Sinterwerkstoff bestehen. Zwi- schen Strombolzen 8 und Kontaktscheibe 18 ist sowohl in geometrischer als auch in elektrischer Hinsicht der Kontaktträger 16 angeordnet. Bei einer Schalthandlung wird durch Bewegung des beweglichen Kontaktstückes 6 in axialer Richtung die Kontaktscheibe 18 des beweglichen Kontaktstückes 6 mit derjenigen des feststehenden Kontaktstückes 4 in bzw. außer Verbindung ge- bracht. Geometrisch sind die kreisförmigen Kontaktscheiben 18 und die Kon- taktträger 16 so bemessen, dass sie sich gegenseitig überdecken.

Aus Fig. 2 und im Näheren für den beweglichen Kontakt 6 aus Fig. 3 ist der detaillierte Aufbau des Kontaktträgers 16 zu erkennen. Der Kontaktträger 16 enthält einen zentralen Teil 20, der einstückig oder über eine geeignete Füg- verbindung mit dem von der Kontaktscheibe 18 abweisenden Strombolzen 8 verbunden ist. Der zentrale Teil 20 ist weiterhin einstückig mit vier radial aus- gerichteten Leiterstegen 22 verbunden, die jeweils untereinander einen rech- ten Winkel bilden. Jeder Leitersteg 22 geht endseitig in ein kreisbogenförmi- ges erstes Windungsstück 24 über, das vom Leitersteg 22 in Umfangsrichtung

verlaufend eine Viertelwindung beschreibt. Von den Leiterstegen 22 verlaufen bezüglich der Darstellung in Fig. 2 die ersten Windungsstücke 24 des festste- henden Kontaktstückes 4 entgegen dem Uhrzeigersinn und die ersten Win- dungsstücke 24 des beweglichen Kontaktstückes 6 mit dem Uhrzeigersinn.

Jedes erste Windungsstück 24 endet in einem in axialer Richtung hochste- henden ersten Verbindungsstück 26, das mit der Kontaktscheibe 18 in inniger elektrischer Verbindung steht. Annähernd in halber Länge geht von jedem Leitersteg 22 weiterhin ein kreisbogenförmiges zweites Windungsstück 25 aus, das gegenüber dem radial gegenüberstehenden ersten Windungsstück 24 unter Belassung eines Zwischenraumes konzentrisch nach innen abgesetzt ist. Von den Leiterstegen 22 verlaufen bezüglich der Darstellung in Fig. 3 die zweiten Windungsstücke 25 des feststehenden Kontaktstückes 4 mit dem Uhrzeigersinn und die zweiten Windungsstücke 25 des beweglichen Kontaktstückes 6 entgegen dem Uhrzeigersinn. Jedes zweite Windungsstück 25 endet in einem in axialer Richtung hochstehende zweiten Verbindungsstück 27, das gleichfalls mit der Kontaktscheibe 18 in inniger elektrischer Verbindung steht.

In der Kontaktanordnung 2 ergeben sich die in Fig. 2 und Fig. 3 durch Pfeile angedeuteten Verläufe der Teilströme i sowie das durch diese hervorgerufe- nen und in Fig. 1 mit Strichpunkt-Linien angedeutete axiale Magnetfeld M. Die Teilströme i in den zum zentralen Teil 20 näher gelegenen Abschnitten jeweils zweier benachbarter Leiterstege 22 verlaufen bezüglich des zentralen Teils 20 gleich gerichtet, was im Gebiet zwischen dem zentralen Teil 20 und den zwei- ten Windungsstücken 25 zu einer Abschwächung des axialen Magnetfeldes M führt. Dem gegenüber bewirken die in den radial gegenüberliegenden ersten und zweiten Windungsstücken 24 und 25 gegenläufigen Teilströme i einen Anstieg des axialen Magnetfeldes M im Gebiet zwischen den ersten und zwei- ten Windungsstücken 24 und 25. Die nach außen hin zunehmende Stärke des axialen Magnetfeldes M hat zur Folge, dass der in Fig. 1 angedeutete Lichtbo- gen B noch diffus brennt selbst bei Kurzschlussstromstärken, die bei Kontakt- anordnungen nach dem Stand der Technik, d. h. ohne zweite Windungsstücke, in nachteiliger Weise bereits zu einer Kontraktion des Lichtbogens B führen.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebene Ausfüh- rungsform beschränkt, sondern umfasst auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungsformen. So kann die Erfindung beispielsweise in der Weise ausgestaltet werden, dass die Kontaktscheiben 18 zur Vermeidung von Wirbelströmen in üblicher Weise mit vier radial verlaufenden Schlitzen versehen sind.