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DE1765626C3 - KontaktstUcke für Vakuumschalter - Google Patents

KontaktstUcke für Vakuumschalter

Info

Publication number
DE1765626C3
DE1765626C3 DE1765626A DE1765626A DE1765626C3 DE 1765626 C3 DE1765626 C3 DE 1765626C3 DE 1765626 A DE1765626 A DE 1765626A DE 1765626 A DE1765626 A DE 1765626A DE 1765626 C3 DE1765626 C3 DE 1765626C3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
contact pieces
beryllium
contact
alloy
percent
Prior art date
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Expired
Application number
DE1765626A
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English (en)
Other versions
DE1765626B2 (de
DE1765626A1 (de
Inventor
Fordyce Hubbard Schenectady N.Y. Horn
Joseph William Rose Tree Porter
Joseph Lawrence Media Pa. Talento (V.St.A.)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of DE1765626A1 publication Critical patent/DE1765626A1/de
Publication of DE1765626B2 publication Critical patent/DE1765626B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE1765626C3 publication Critical patent/DE1765626C3/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00Contacts
    • H01H1/02Contacts characterised by the material thereof
    • H01H1/0203Contacts characterised by the material thereof specially adapted for vacuum switches

Landscapes

  • High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)
  • Manufacture Of Switches (AREA)

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Kontaktstücke für 4i> Vakuumschalter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Derartige Kontaktstücke sind aus der DE-AS 10 933 bekannt.
Aus der US-PS 32 46 979 und der DE-AS 12 36 630 sind Kontaktstücke für Vakuumschalter bekannt, die aus einer Legierung bestehen, welche im wesentlichen einen Hauptbestandteil in Form eines gut leitenden, nicht hochwarmfesten Metalls und einen Nebenbestandteil in Form eines Metalls, welches einen niedrigeren Erstarrungspunkt als der Hauptbestandteil hat und in letzterem im festen Zustand wenig oder gar nicht lösbar ist, also mit dem Hauptbestandteil keinen Mischkristall bildet, besteht. Der Nebenbestandteil macht bis zu einigen wenigen Gewichtsprozent der Legierung aus. 5ü Beispiele solcher Legierungen sind Kupfer —Wismut, Kupfer-Blei, Kupfer-Tellur, Silber-Wismut, Silber-Blei und Silber-Tellur. Der Anteil des Nebenbestandteils, insbesondere Wismut, soll, bezogen auf den Hauptbestandteil, höchstens 5 Gew.-% betragen. M
Vakuumschalter mit Kontaktslücken aus den obenerwähnten Legierungen können Ströme von mehr als Atff (symmetrisch) mit induktiver Last bei Nennspannung unterbrechen, führen und einschalten, ohne daß ein störendes Verschweißen der Kontaktstücke eintritt, ferner vermögen sie bei voll getrennten Kontaktstücken Impulsspitzenspannungen von mindestens 25 kV und 60 Hz Dauerspannungen von mindestens 36 WVefr standzuhalten. Dies entspricht den Spannungen denen öllose Innenraum-Leistungsschalter mit Nennspannungen von 7,2 kV bzw. 13,8 kV gemäß der NEMA-Norm (Norm der National Electrical Manufacturers Association) für Leistungsschalter (Veröffentlichung SG 4-1954, März 1954, revidiert Nvvember 1955, Teil 2, Seite 5) standhalten können müssen.
Für höhere Nennspannungen und bestimmte Schaltaufgaben, wie kapazitives Schalten, sind die Anforderungen bezüglich der Spannungsfestigkeit sogar noch höher. Ein besonderes Problem stellt dabei die Anforderung dar, hohen Stoß- oder Schaltüberspannungen standzuhalten, die unmittelbar auf einen Kontakttrennvorgang folgen, bei dem eine Verschweißung zwischen den Kontaktstücken aufgebrochen wurde, insbesondere eine Verschweißung wie sie beim Schließen unter mehreren tausend Ampere Strombelastung gebildet hat.
Es sind ferner aus der eingangs genannten DE-AS 12 10 933 Kontaktstücke für Hochleistungs-Vakuumschalter zur Unterbrechung von Wechselströmen mit Stromstärken von 1OkA und darüber bekannt die aus einem Metall mit kleinerem Atomgewicht als dem von Kupfer bestehen, insbesondere Aluminium. Beryllium und/oder Magnesium. Die kontaktgebenden Teile der Kontaktstücke können geringe Zusätze eines verschweißungshemmenden Metalls, wie Zinn, enthalten. Durch das niedrige Atomgewicht sol) das Abdiffundieren von verdampftem Kontaktstückmaterial aus der Trennstrecke gefördert werden.
Ein ähnliches Kontaktstückmaterial, das aus Beryllium mit bis zu 50 Gewichtsprozent Kupfer oder Silber, vorzugsweise jedoch nicht mehr als 20 Gewichtsprozent Kupfer oder Silber, enthält, ist aus der DE-PS 12 51 406 bekannt.
Der vorliegenden Erfindung lief! die Aufgabe zugrunde, Kontaktstücke der eingangs genannten Art für Vakuumschalter anzugeben, die höheren Werten von Überspannungen, welche unmittelbar auf einen Kontakttrennvorgang, bei dem eine Verschweißung zwischen den Kontaktstücken aufgebrochen wird, folgen, standzuhalten vermag als ein Vakuumschalter mit bekannten Kontaktstücken und die eine Abschaltung hoher Ströme, wie 8000 Aeff (symmetrisch), bei induktiver Last abzuschalten gestatten, eine geringe Anfälligkeit gegen Vevschweißung aufweisen und den hohen Anforderungen an die Spannungsfestigkeit für Schalter mit Nennspannungen von 14,4 kV und darüber genügen (die obenerwähnten NEMA-Normen verlangen, daß ein ölloser Leistungsschalter für eine Nennspannung von 14,4 kV einer Impulsspitzenspannung von 110 kV und einer Dauerspannung von 50 kVfff standzuhalten vermag).
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch Kontaktstücke mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Ein Vakuumschalter mit Kontaktstücken gemäß der Erfindung hat ein hohes Stföm-Abschaltvermögen und eine hohe Spannungsfestigkeit im Anschluß an eine Kontakttrennung, auch wenn bei dieser eine Verschweißung zwischen den Kontaktstücken aufgebrochen wurde.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteren-
Sprüchen aufgeführt.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert Es zeigt
Fig. I einen Schnitt eines Vakuumschalters mit Kontaktstücken gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und
Fig.2 eine vergrößerte perspektivische Darstellung eines der Kontaktstücke des Schalters nach Fig. 1.
Der in F i g. 1 gezeigte Schalter hat ein hochevakuiertes Gehäuse 10 mit einer Wandung U aus Isoliermaterial, wie Glas, und zwei metallischen Stirnkappen 12 und 13, die das Gehäuse an den Stirnenden abschließen. Die Stirnkappen sind mit der Gehäusewandung über Dichtungen 14 vakuumdicht verbunden. Der Normaldruck im Gehäuse 10 unter statischen Bedingungen ist niedriger als 10~4 mbar, so daß die mittlere freie Weglänge für Elektronen mit einiger Sicherheit länger als die Spannungsüberschlagsstrecken oder Lichtbogenlängen im Gehäuse ist
Die isolierenden Innenflächen der Gehäusewandung
11 sind gegen Kondensation von durch den Lichtbogen erzeugten Metalldämpfen durch ein metallisches Abschirmrohr 15 geschützt, das an der Wandung Ii gehaltert und vorzugsweise von den beiden Stirnkappen
12 und 13 isoliert ist. Diese Abschirmung fängt in bekannter Weise die Metalldämpfe ab, bevor sie die Wandung 11 erreichen.
Im Gehäuse 10 sind zwei voneinander abhebbare Kontaktstücke 17 und 18, dargestellt im geschlossenen oder kontaktgebenden Zustand, angeordnet. Das obere, feststehende Kontaktstück 17 ist an einer leitenden Kontaktstange 17a befestigt, die mit ihrem oberen Ende an der oberen Stirnkappe 12 befestigt ist. Das untere, bewegliche Kontaktstück 18 ist an einer leitenden Betätigungsstange 18a befestigt, die vertikal beweglich gelagert ist. Bei Abwärtsbewegung des Kontaktstückes 18 werden die Kontaktstücke getrennt und der Schalter geöffnet, während bei Aufwärtsbewegung des Kontaktstückes 18 die Kontaktstücke Kontakt geben und dadurch der Schalter geschlossen wird. Der Kontaktabstand bei vol1 getrennten Kontaktstücken beträgt typischerweise ungefähr 1,27 cm. Die Betätigungsstange 18a steht durch eine öffnung in der unteren Stirnkappe
13 vor, und ein flexibler Metallbalg 20 dichtet die Stange 18a ab, so daß sie ohne Beeinträchtigung des Vakuums innerhalb des Gehäuses 10 in Vertikalrichtung verschoben werden kann. Wie gezeigt, ist der Balg 20 abdichtend einerseits an der Betätigungsstange 18a und andererseits an der unteren Stirnkappe 13 befestigt.
Die Kontaktstücke haben vorzugsweise eine Form, wie sie in der US-PS 29 49 520 beschrieben ist. Dabei sind die Kontaktstücke scheibenförmig und mit ihrer einen HauptHäche einander zugewandt. Im Mittelteil der Kontaktstücke befindet sich jeweils in der Hauptfläche eine Vertiefung, die von einer kontaktgebenden Fläche 30 umgeben ist. Diese ringförmigen Kontaktflächen 30 liegen in Einschaltstellung aneinander an und haben einen solchen Durchmesser, daß der hindurchfließende Strom einem schleifenförmigen Weg L, angedeutet durch die gestrichelte Linie in Fig. 1, folgt. Der dies η schleifenförmigen Weg durchfließende Strom erzeugt eine magnetische Kraft, die in bekannter V/eise die Schleife verlängert, so daß ein beim Trennen der Kontaktstücke zwischen den Flächen 30 entstehender Lichtbogen durch die magnetische Kraftwirkung des den Schleifenweg L durchfließenden Stromes radial nach außen gedrückt wird.
Wenn die Lichtbogenfußpunkte in den Bereich des Außenumfangs der scheibenförmigen Kontakistücke 17 und 18 gelangen, erfährt der Lichtbogen eine in Umfangsrichtung wirkende Magnetkraft, die ihn um die Mittelachsen der Kontaktstücke umlaufen läßt Diese in Umfangsrichtung wirkende Magnetkraft wird vorzugsweise durch eine Reihe von Schlitzen 32 erzeugt die in den Kontaktstücken von deren Außenumfang im wesentlichen spiralförmig radial nach innen verlaufen, wie F i g. 2 zeigt Diese Schlitze 32 zwingen den an einem Lichtbogenfußpunkt an irgendeiner Stelle am Außenumfang der scheibenförmigen Kontaktstücke eintretenden Strom auf einen Weg mit einer resultierenden Richtungskomponente, die im wesentlichen tungential zum Umfang in der Nähe des Lichtbogens orientiert ist Diese tangentiale Orientierung des Stromweges ergibt eine resultierende Tangentialkraft die den Lichtbogen in Umfangsrichtung um die Kontakte treibt Gemäß der Aufgabe sind Kontaktstücke der eingangs beschriebenen Art für einen Vakuumschalter mit einer einzigen Trennstrecke anzugeben, die den Anforderungen der herkömmlichen ΝΕΜΑ-Νο·~ηεη für öllose Leistungsschalter mit einer Nennspannung von mindestens 14.4 kV und einem Abschaltvermögen von mindestens 8000 \Cii symm. genügen und außerdem hohen Einschwing- oder Schaltüberspannungen, die unmittelbar auf einen Kontakttrennvorgang unter Aufbrechen einer Verschweißung zwischen den Kontaktstücken folgen, standzuhalten vermögen. Mit hohen
Schaltüberspannungen sind dabei solche Überspannungen gemeint, wie sie typischerweise beim Schalten und Unterbrechen von Stromkreisen mit Nennspannungen von 14,4 kV und höher auftreten. Mit Verschweißungen zwischen den Kontaktstücken sind besonders solche
Ji Kontaktverschweißungen gemeint, wie sie entstehen können, wenn beim Kontaktschließen ein Lichtbogen, der Einschaltstromspitzen von mehreren tausend Ampere führt, erzeugt wird.
Erfindungsgemäß wurde gefunden, daß diese Forde-
4u rungen dadurch erfüllt werden können daP in Kontaktstücken der eingangs genannten Art das Beryllium in einer Menge zwischen 2 und 11,5 Gewichtsprozent, bezogen auf den Anteil der Legierung an dem gut leitenden Metall zuzüglich Beryllium, vorhanden ist, und daß das verschweißungshammende Metall Wismut ist und in einer für das Verhindern von Verschweißungen ausreichenden Menge von jedoch einigen wenigen Gewichtsprozent der Gesamtlegierung vorhanden und in der ganzen Legierung verteilt ist.
5·) Eine spezielle Legierung die den genannten Erfordernissen besonders gut genügt, ist eine Kupfer-Beryilium-Wismut-Legierung mit im wesentlichen einem Berylliumgehalt von 7 Gewichtsprozent, bezogen auf den Anteil an Kupfer und Beryllium, und einem Wismutge-
r> halt von 1 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtlegierung. Diese Legierung wird im folgenden als Cu-Be- Bi (7% Be) bezeichnet.
Der beste bisher bekannte Werkstoff für Kontakte von Vakuumschaltern ist eine Kupfer-Wismut-Legie-
M) rung mit einem Wismutgehalt von einigen wenigen Gewichtsprozent od.r weniger, z. B. 0,5% Wismut. Ein Vakuumschalter mit Kontakten aus diesem Werkstoff genügt zwar der üblichen NEMA-Norm für "Hose Leistungsschalter mit einer Nennspannung von 14,4 kV
h\ und einem Nennabschaltstrom von 8000 A cr/, vermag jedoch nicht mit der gewünschten Sicherheit einer hohen Schaltüberspanr.ung im Anschluß an einen Kontakttrennvorgane unter Aufbrechen einer Kontakt-
verschweißung standzuhalten.
Um ein MaB der Spannungsfestigkeit nach dem Aufbrechen der Kontaktverschweißung zu erhalten, wurde im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung eine ausgedehnte Versuchsreihe mit Vakuumschaltern mit unterschiedlichen Kontaktstiickmaterialien bei sonst vergleichbarer Konstruktion durchgeführt. Als erstes werden die Kontaktstücke eines gegebenen Vakuumschalters bei Strömen, die eine für das Enstehen einer Kontaktverschweißung ausreichende Größe haben, geschlossen. Sodann wurden die Kontaktstücke im stromlosen Zustand getrennt, um die Verschweißung aufzubrechen. Danach wurde die geöffnete Trennstrecke mit einer Spannung beaufschlagt, deren Form einen Rinschalt- oder Einschwingspannungsstoß simuliert. Der verfügbare Scheitel- oder Spitzenwert dieser Spannung war groß genug, um die Trennstrecke jedesmal beim Anlegen der Spannung zum Durchschlagen zu bringen. Die Momentanspannung im Augenblick des Durchschlage wurde aufgezeichnet. Der verfügbare Spitzenwert betrug 230 kV, und die Anstiegsgeschwindigkeit war so groß, daß dieser Spitzenwert bei ohne Durchschlag in 100 Mikrosekunden erreicht wird. Der Strom, mit dem der Schalter geschlossen wurde, war bei sämtlichen Tests der gleiche, und zwar 3000 A (Spitzenwert). Die Versuchsergebnisse, und zwar die für den Durchschlag erforderliche Spannung als Funktion der Durchschlagswahrscheinlichkeit, wurden in einem Wahrscheinlichkeitsdiagramm aufgetragen. Für eine gegebene Durchschlagswahrscheinlichkeit wurde gefunden, daß bei Kontakten aus Cu-Be-Bi (7% Be) die Trennstrecke einer Spannung standhalten kann, die um mehr als 300% größer ist als die Spannung, der eine Schaitstrecke mit Kontakten aus Cu-Be (0,5% Be) standzuhalten vermag. Beispielsweise ergab eine Spannung von 105 kV pro 2.54 cm eine 50%ige Durchschlagswahrscheinlichkeit für die Cu — Bi-Kontakte, während 36OkV pro 2.54 cm für ungefähr 340% der Cu - Bi-Spannungsbelastung benötigt wurden, um die gleiche Durchschlagswahrscheinlichkeit bei den Cu-Be-Bi-(7% Be)-Kontakten zu erzeugen. Es ist also offensichtlich, daß die Cu-Be-Bi-(7% Be)-Kontakte vom Standpunkt der Spannungsfestigkeit nach Aufbruch der Kontaktverschweißung den Cu-Bi-(0,5% Bi)-Kontakten stark überlegen sind.
Es wurden metallographische Untersuchungen vorgenommen, um die Gefügeunterschiede zu ermitteln, die für die Überlegenheit der Kupfer/Beryllium/Wismut-Legierungen mit einem Berylliumgehalt von 2 bis 11,5 Gewichtsprozent des Kupfer-Berylliums verantwortlich sind. Wenn der Btrylliumanteil unter 2% erniedrigt wird, ist die Körnung der Legierung ziemlich groß oder grob und ein beträchtlicher Teil des Berylliums bildet mit dem Kupfer einen Mischkristall. Das Wismut bildet einen dünnen Film um jedes dieser Legierungskörner und bewirkt eine beträchtliche Versprödung der Legierung. Bei größeren Mengenanteilen an Beryllium bilden beträchtliche Mengen des Berylliums eine eutektische Legierung mit dem Kupfer (94 Cv- 6 Be), wobei das Eutektikum als feine Dispersion innerhalb der Körner und an den Korngrenzflächen erscheint. Die Anwesenheit dieser feinen Dispersion bewirkt eine bessere Verteilung des Wismuts innerhalb der Körner und eine starke Verringerung der Wismutausscheidung an den Knrngrenzflächen Das Wismut, obwohl immer noch als verschweißungshemmender Stoff verfügbar, hat eine weit geringere Versprödungswirkung auf die Hauptlegierung, so daß deren mechanische Festigkeit und Formbarkeit erheblich besser ist. Es wird angenommen, daß diese Verbesserung der mechanischen Festigkeit und Formbarkeit oder Geschmeidigkeit zur verbesserten Spannungsfestigkeit beiträgt, da dadurch die Möglichkeit verringert wird, daß beim Abziehen der Kontakte im Anschluß an eine etwaige geringfügige Kontaktverschweißung einzelne diskrete Metallteilchcn aus dem Gegenkontakt herausgerissen werden. Ferner ist das Wismut, selbst wenn es nicht an den Korngrenzen in der Hauptlegierung konzentriert ist, immer noch innerhalb des Korngefüges verteilt, so daß es bei Lichtbogenbildung zur Ausscheidung in der Verschweißungszone verfügbar ist. Dieses ausgeschiedene Wismut schwächt die Verschweißung, indem es eine schwache Grenzfläche bildet, längs deren die Kontakte beim anschließenden öffnen leicht getrennt werden können. Dadurch wird die Möglichkeit, daß ein einzelnes Metallteilchen entlang einer Korngrenze aus dem Gegenkontakt herausgerissen wird, weiter verringert. Auf diese Weise werden glattere Kontaktflächen mit weniger Vorsprüngen von einer die Durchschlagsfestigkeit der Trennstrecke gefährdenden Größe ernalten.
Wird der Mengenanteil des Berylliums auf über ungefähr 11,5% erhöht, so entsteht ein gewisser Anteil der intermetallischen Phase BejCu, wodurch das Kontakts'.uckmaterial übermäßig spröde wird. Eine derartige Sorödigkeit kann zu einer Rißbildung oder einem Springen beim Kontaktschließstoß führen, so daß lose Stücke entstehen, die die Spannungsfestigkeit herabsetzen. Der Berylliumgehalt sollte daher auf ungefähr 11.5 Gewichtsprozent, bezogen auf die Menge an Kupfer ui-d Beryllium, begrenzt sein.
Kontaktslücke aus Kupfer-Beryllium-Wismut-Legierung sind auch sehr wenig anfällig gegen Kaltverschweißen, d. h. gegen Verschweißen unter dem Einfluß von hohem Kontaktdruck ohne Lichtbogenbildung zwischen den Kontakten. Beispielsweise wurde eine Versuchsreihe durchgeführt, bei der Kontaktstücke aus verschiedenen Materialien mit einer Kraft von etwa 13 350 N zusammengedrückt und anschließend getrennt wurden, um eine etwa zwischen ihnen entstandene Verschweißung aufzubrechen. Die für das Trennen erforderliche Kraft wurde gemessen. Bei Kontaktstükken aus der obengenannten gewöhnlichen Cu-Bi-(0,5% Bi)-Legierung entstanden Verschweißungen, die eine Kraft von ungefähr 353 N zum Aufbrechen benötigen. Bei Kontakten aus Cu-Be —Bi-(3% Be)-Legierung entstanden keine Verschweißungen. Bei Kontakten aus Cu-Be-Bi-(7% Be)-Legierung entstanden ebenfalls keine Verschweißungen. Diese weitgehende Freiheit von Kaltverschweißung ist ein erheblicher Vorteil, und zwar nicht nur weil dadurch die für das Trennen der Kontakte erforderliche Kraft sich verringert, sondern auch weil die Wahrscheinlichkeit des Entstehens von Vorsprüngen an der aufgebrochenen Verschweißung mit entsprechender Beeinträchtigung der Spannungsfestigkeit geringer wird.
Wie erwähnt, kann eine Kontaktverschweißung auch beim Schließen des Schalters unter starken Strömen entstehen. Wenn die Kontaktstücke in die Schließstellung bewegt werden, tritt häufig unmittelbar nach der anfänglichen Kontaktgabe ein Prellen auf, bei dem sie sich wieder ein kurzes Stück entfernen, um anschließend unter der Wirkung der am beweglichen Kontaktstück angreifende Schüeßkraft wieder gegeneinander zu prallen. Bei der erneuten Trennung der Kontaktstücke im Verlaufe des Prellens bildet sich ein
Lichtbogen aus. der die kontaktgebenden Oberflächen-(eile der Kontaktstücke schmilzt, so daß bei der anschließenden erneuten Kontaktgabe an der Grenzflache der Kontaktstücke eine geschmolzene Schicht vorhanden ist. Wenn nach der erneuten Kontaktgabe ■> der Lichtbogen verlöscht, fällt die Energiezufuhr im Kontaktbereich sehr rasch ab, so daß die Schicht an der Gren/flächr sich schnell abkühlt und erstarrt. Dies führt zu einer Veirchweißung zwischen den beiden Kontaktstücken. |c stärker der Lichtbogenstrom ist. desto in größer ist der von der geschmolzenen Schicht überzogene Oberflächenbereich und desto größer und stärker ist folglich in der Regel die Verschweißung. Auf diese Weise entstandene Verschweißungen werden als Warm verschweißungen bezeichnet.
Um die relative Stärke von unter solchen Voraussetzungen gebildeten Verschweißungen zu bestimmen, wurden saubere Kontaktstücke aus verschiedenen Materialien unter Starkstromlichtbogenverhältnissen zur Kontaktgabe gebracht und wurde die für das >o anschließende Trennen der Kontaktstücke erforderliche Kraft gemessen. Um die Bildung von Oxidschichten oder anderweitigen Schichten auf den Kontaktstücken zu verhindern, wurden diese Untersuchungen in einer inerten Argonatmosphäre durchgeführt, die bezüglich der Oxidation Bedingungen schafft, die denen eines Hochvakuums weitgehrnd gleichen. Bei Kontaktstükken aus gewöhnlichem Kupfer wurde typischerweise uine Trennkraft von 22,25 kN benötigt, um ilic Verschweißung aufzubrechen und die Kontakte zu trennen. Bei Kontaktstücken aus Cu — Ui-(0.5% Bi) wurde typischerweise eine Öffnungskraft von 560 bis 890 N benötigt, während bei Cu-Be-Bi-(7% Be) die typischerweise erforderliche Offnungskraft nur 0 bis etwa 44 N betrug.
Die wesentlich geringere Anfälligkeit sowohl gegen Kiiltverschweißungen als auch gegen Warmverschweißungen stellt eine überraschende Eigenschaft der Kontaktstücke aus Kupfer-Beryllium-Wismut mit einem Berylliumgehalt von ungefähr der bevorzugten Menge von 7 Gewichtsprozent des Kupfer - Berylliums dar.
Bei der Herstellung der Kontaktstückmaterialien sollte jeder einzelne Bestandteil zunächst so behandelt werden, daß er von absorbierten Gasen und anderen Verunreinigungen befreit wird, beispielsweise nach dem in der US-PS 32 34 351 beschriebenen Zonenreinigungsverfahren. Die Bestandteile werden dann geschmolzen und im flüssigen Zustand vermischt. Anschließend wird die Temperatur erniedrigt, so daß die Bestandteile erstarren und die feste Legierung bilden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

  1. Patentansprüche:
    1. Kontaktstücke für Vakuumschalter mit einem auf einen Innendruck von 1,33 · lO^mbar oder weniger evakuierten Gehäuse, in dem die beiden gegeneinander beweglichen Kontaktstücke angeordnet sind, die im wesentlichen frei von absorbierten Gasen und Oberflächenverunreinigungen sind, und wobei mindestens eines der beiden ι ο Kontaktstücke einen Kontaktbereich aus einer Legierung aufweist, die aus einem elektrisch gut leitenden Metall, Beryllium und einem geringen Zusatz von einem eine Verschweißung verhindernden Metall besteht, dadurch gekennzeich- ta net, daß das Beryllium in einer Menge zwischen 2 und 11,5 Gewichtsprozent, bezogen auf den Anteil der Legierung an dem gut leitenden Metall zuzüglich Beryllium, vorhanden ist, und daß das verschweißungshemmende Metall Wismut ist und in einer für das Verhindern von Verschweißungen ausreichenden Menge von jedoch höchstens einigen wenigen Gewichtsprozent der Gesamtlegierung vorhanden und in der ganzen Legierung verteilt ist
    2. Kontaktstücke für Vakuumschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gut leitende Metall Silber ist.
    3. Kontaktstücke für Vakuumschalter nach Anspruch !, dadurch gekennzeichne., daß das gut leitende Metall Nickel ist. jo spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gut leitende Metall Kupfer ist
    5. Kontaktstücke für Vakuumschalter nach Anspruch 4, dadurci. gekennzeichnet, daß das Beryllium in einer Menge von 5 bis 9 Gewichtsprozent, bezogen auf die Menge des Kupfers und Berylliums, anwesend ist.
    6. Kontaktstücke für Vakuumschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung ungefähr 7 Gewichtsprozent Beryllium enthält «
DE1765626A 1967-06-21 1968-06-21 KontaktstUcke für Vakuumschalter Expired DE1765626C3 (de)

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