DE19910097A1

DE19910097A1 - Kontaktanordnung für einen Wechselspannungs-Leistungsschalter

Info

Publication number: DE19910097A1
Application number: DE1999110097
Authority: DE
Inventors: Rene Gilles; Guenter Speckhofer
Original assignee: ABB Research Ltd Switzerland
Current assignee: ABB Research Ltd Switzerland
Priority date: 1999-03-08
Filing date: 1999-03-08
Publication date: 2000-09-14

Abstract

Die Kontaktanordnung des Wechselspannungs-Leistungsschalters weist zwei längs einer Achse (2) voneinander trennbare Lichtbogenkontakte (1, 3) auf. Einer (1) der Lichtbogenkontakte ist feststehend und ein anderer (3) längs der Achse (2) relativ dazu beweglich angeordnet. Der bewegliche Lichtbogenkontakt (3) weist ein Hohlleiterrohr (4) auf. In die Mantelfläche des Hohlleiterrohrs (4) ist ein eine Magnetspule bildendes Gewinde (6) eingeformt, welches zumindest von einem Teil des abzuschaltenden Stroms durchflossen wird. Diese Magnetspule dient der Erzeugung eines axial gerichteten Magnetfeldes. Das Gewinde (6) weist eine Tiefe (5) auf, die weitgehend durch die Eindringtiefe des abzuschaltenden Stroms infolge des Skineffekts bestimmt ist. Es sind ferner die Trennung der Lichtbogenkontakte (1, 3) unterstützende Mittel (9) vorgesehen. Diese Mittel werden durch das von der Magnetspule erzeugte axiale magnetische Feld mit einer die Trennung der Lichtbogenkontakte (1, 3) unterstützenden und damit einen äußeren Antrieb (F¶Tr¶) entlastenden Kraft (F¶Tr¶) beaufschlagt.

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Kontaktanordnung für einen Wechselspannungs- Leistungsschalter nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Stand der Technik

In Kontaktanordnungen von Wechselspannungs-Leistungsschaltern werden häufig Magnetspulen zur Beeinflussung eines Schaltlichtbogens verwendet, der beim Ausschalten zwischen Lichtbogenkontakten der Kontaktanordnung des Schalters gezündet wird.

In Vakuumschaltern, wie sie etwa in DE 25 57 174 C oder DE 33 34 493 C beschrieben sind, sind Magnetspulen mit Hilfe wendelförmig ausgeführter Schlitze in hohlzylinderförmige Kontaktträger der Lichtbogenkontakte eingeformt. Diese Magnetspulen werden zur axialen Beblasung des Schaltlichtbogens verwendet.

In Druckgasschaltern werden durch Magnetspulen Schaltlichtbögen in einer Löschgasatmosphäre in Rotation versetzt und das umgebende Löschgas dadurch auf einen hohen Druck gebracht. Im Stromnulldurchgang dient das so erzeugte Druckgas zur Beblasung des Schaltlichtbogens. Bei sehr großen Strömen können die Magnetspulen von den hierbei wirkenden Magnetkräften zerstört werden.

Darstellung der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kontaktanordnung für einen Wechselspannungs-Leistungsschalter mit mindestens einer Magnetspule zu schaffen, die bei sehr hohen Strömen nicht zerstört wird, und zugleich die Lichtbogenkontakte konstruktiv so auszugestalten, dass Antriebsenergie zum Trennen der Lichtbogenkontakte durch eine von aussen ausgeübte Trennkraft verringert werden oder sogar entfallen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Die Kontaktanordnung nach der Erfindung ist wegen der in ein Hohlleiterrohr integrierten Magnetspule äusserst robust und entlastet infolge der Bildung eines magnetischen Kraftfeldes bei einem Ausschaltvorgang einen gegebenenfalls verwendeten Antrieb ganz wesentlich.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Vorteile und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung anhand der Figuren. Dabei zeigen die beiden Figuren je ein Ausführungsbeispiel der Kontaktanordnung nach der Erfindung.

Weg zur Ausführung der Erfindung

In den Fig. 1 und 2 weisen gleichwirkende Teile gleiche Bezugszeichen auf. Mit dem Bezugszeichen 1 ist ein feststehender Lichtbogenkontakt einer Kontakt anordnung eines Wechselstrom-Leistungsschalters bezeichnet. 3 bezeichnet einen zum Kontakt 1 längs einer Achse 2 beweglichen und als Magnetspule ausgebildeten Lichtbogenkontakt. Der bewegliche Lichtbogenkontakt 3 weist ein Hohlleiterrohr 4 auf. In die Mantelfläche dieses Hohlleiterrohrs 4 ist ein Gewinde 6 eingeformt mit einer Schlitztiefe 5, die im wesentlichen durch die Eindringtiefe eines vom Hohlleiterrohr 4 geführten Wechselstroms (Skineffekt) bestimmt ist. Das Hohlleiterrohr 4 wirkt daher wie eine längs der Achse 2 ausgerichtete Spule mit geringer Steigung der einzelnen Windungen. Durch den wegen des Skineffekts durch die einzelnen Windungen des Gewindes 6 bzw. der Magnetspule geführten Wechselstroms entsteht ein axiales Magnetfeld.

Dieses Magnetfeld kann bei geeigneter Ausbildung der Kontaktanordnung die Trennung der Lichtbogenkontakte 1, 3 bewirken. Gegebenenfalls kann auch eine von aussen an das Hohlleiterrohr geführte Antriebskraft F_Tr zur Kontakttrennung beitragen.

Die kontakttrennende Wirkung des Magnetfeldes wird bei der Kontaktanordnung gemäss Fig. 1 durch einen ferromagnetischen Kern 9 erreicht, welcher in einem längs der Achse 2 ins Innere des Hohlleiterrohrs 4 führbaren Kontaktstift 7 des beweglichen Lichtbogenkontaktes 3 angeordnet ist. Beim Ausschalten fliesst der abzuschaltende Strom bei geschlossenen Kontakten 1 und 7 durch das Gewinde 6 über einen nicht dargestellten und am linken Ende des Hohlleiterrohrs 4 in dessen Inneren angeordneten Gleitkontakt und den Kontaktstift 7 zum Lichtbogenkontakt 1. Das durch die Spulenwirkung des Gewindes 6 hervorgerufene axiale magnetische Feld zieht den ferromagnetischen Kern 9 und damit den Kontaktstift 7 mit einer Kraft F_A ins Innere des Hohlleiterrohres 4. Bei einem Ausschaltvorgang kann so zunächst ohne einen äusseren Antrieb F_Tr lediglich durch die Kraft F_A ein den Stromübergang vom Kontaktstift 7 auf den Kontakt 1 bewirkender Reibschluss aufgehoben werden. Hierbei bildet sich zwischen dem Kontaktstift 7 und dem Lichtbogenkontakt 1 ein Schaltlichtbogen, der gegebenenfalls durch Bewegung des Hohlleiterrohrs 4 mit geringer Antriebskraft F_Tr verlängert und im Stromnulldurchgang dann leicht gelöscht werden kann.

Gemäß Fig. 2 ist der feststehende Lichtbogenkontakt (1) als Hohlleiterrohr 8 ausgebildet. In die Mantelfläche des Hohlleiterrohrs 8 ist ein Gewinde 10 eingeformt mit einer Gewindetiefe 5, die weitgehend durch die Eindringtiefe des abzuschaltenden Stroms infolge des Skineffekts bestimmt ist. Typische Tiefen für die Gewinde 6 und 10 betragen bei Leistungsschaltern mit Rohrdurchmessern von 10 bis 50 mm einige, beispielsweise 1 bis 3, Millimeter. Die Gangrichtung des Gewindes 10 ist der Gangrichtung des Gewindes 6 des beweglichen Lichtbogenkontaktes 3 entgegengesetzt gerichtet. Es entsteht so bei geschlossenen Lichtbogenkontakten 1, 3 oder wenn zwischen diesen beiden Kontakten ein Schaltlichtbogen brennt durch den abzuschaltenden Strom am feststehenden Lichtbogenkontakt 1 ein magnetisches Feld, welches gegenüber dem vom abzuschaltenden Strom am beweglichen Lichtbogenkontakt 3 gebildeten magnetischen Feld umgekehrt gerichtet ist. Beide Lichtbogenkontakte 1, 3 werden daher mit einer Kraft F_A voneinander abgestossen. Die äussere Antriebskraft F_Tr wird durch diese Abstossungskraft unterstützt und entsprechend entlastet.

Bezugszeichenliste

1

feststehender Lichtbogenkontakt

2

Achse

3

beweglicher Lichtbogenkontakt

4

Hohlleiterrohr

5

Schlitztiefe

6

Gewinde

7

Kontaktstift

8

Hohlleiterrohr

9

ferromagnetischer Kern

10

Gewinde
F_A

äussere Antriebskraft
F_Tr

Trennkraft

Claims

1. Kontaktanordnung für einen Wechselspannungs-Leistungsschalter mit zwei längs einer Achse (2) voneinander trennbaren Lichtbogenkontakten (1, 3), von denen einer feststehend (1) und ein anderer (3) längs der Achse (2) relativ dazu beweglich ist, wobei der bewegliche Lichtbogenkontakt (3) ein Hohlleiterrohr (4) aufweist und eine ins Hohlleiterrohr (4) eingeformte und vom abzuschaltenden Strom zumindest teilweise durchflossene Magnetspule zur Erzeugung eines axial gerichteten Magnetfeldes, dadurch gekennzeichnet, dass in die Mantelfläche des Hohlleiterrohrs (4) ein die Magnetspule bildendes Gewinde (6) eingeformt ist mit einer Gewindetiefe (5), die weitgehend durch die Eindringtiefe des abzuschaltenden Stroms infolge des Skineffekts bestimmt ist, und dass die Trennung der Lichtbogenkontakte unterstützende Mittel (9, 10) vorgesehen sind, welche durch das von der Magnetspule erzeugte axiale magnetische Feld mit einer die Trennung der Lichtbogenkontakte (1, 3) unterstützenden Kraft beaufschlagt sind.

2. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die die Kontakttrennung unterstützenden Mittel (9, 10) einen ferromagnetischen Kern (9) umfassen, welcher in einem längs der Achse (2) ins Innere des Hohlleiterrohrs (4) führbaren Kontaktstift (7) des beweglichen Lichtbogenkontaktes (3) angeordnet ist.

3. Kontakteinrichtung nach Anspruch 1, bei dem der feststehende Lichtbogenkontakt (1) als Hohlleiterrohr (8) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die die Kontakttrennung unterstützenden Mittel (9, 10) ein in die Mantelfläche dieses Hohlleiterrohrs (8) eingeformtes Gewinde (10) umfassen mit einer Gewindetiefe (5), die weitgehend durch die Eindringtiefe des abzuschaltenden Stroms infolge des Skineffekts bestimmt ist, und mit einer Gangrichtung die der Gangrichtung des Gewindes (6) des beweglichen Lichtbogenkontaktes (3) entgegengesetzt gerichtet ist.