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WO2000003406A1 - Stromkontaktanordnungen eines stromschalters - Google Patents

Stromkontaktanordnungen eines stromschalters Download PDF

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WO2000003406A1
WO2000003406A1 PCT/CH1999/000301 CH9900301W WO0003406A1 WO 2000003406 A1 WO2000003406 A1 WO 2000003406A1 CH 9900301 W CH9900301 W CH 9900301W WO 0003406 A1 WO0003406 A1 WO 0003406A1
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current
contact
conductor loop
switch
current conductor
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Inventor
Lutz Niemeyer
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ABB Research Ltd Switzerland
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ABB Research Ltd Switzerland
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/44—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts using blow-out magnet
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/12—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage
    • H01H1/36—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by sliding
    • H01H1/38—Plug-and-socket contacts
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/44—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts using blow-out magnet
    • H01H9/446—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts using blow-out magnet using magnetisable elements associated with the contacts

Definitions

  • the invention is based on current contact arrangements of a current switch according to the preamble of patent claim 1.
  • the invention relates to a prior art, as is known from DE 2925162 C2.
  • a high-voltage switch is described with a movable contact between an inner and outer fixed contact.
  • a contact finger with a contact loop is inserted, which presses against a contact ring of the movable contact piece of the current switch in its closed state by means of a leaf spring.
  • a loop contact is arranged on the movable contact piece, which presses against the inner contact piece when the current switch is closed and opens when the current switch is opened after the contact finger has been opened.
  • the invention solves the problem of further developing current contact arrangements of a current switch of the type mentioned at the outset in such a way that the current switch can be produced more easily and more cost-effectively.
  • An advantage of the invention is that no additional power current path is required in addition to the nominal current path.
  • the arc length can be increased with simple means and thus the commutation voltage increased, the switch-off behavior improved and the erosion of the current contacts reduced.
  • Fig. 1 in a section a cross section of the upper
  • FIG. 2 Current switch in the closed position and FIG. 2 current contact arrangements according to FIG. 1 in the open
  • Fig. 1 shows a section of a sectional view of a circular cylindrical rated current contact arrangement of a circuit breaker or current switch in the closed state, with (1) the longitudinal axis is designated.
  • a tubular, movable 1st current contact arrangement (K1) and a tubular, fixed 2nd current contact arrangement (K2) have switching contacts (P4) or (Pl) at the end, which can be produced inexpensively by welding profile rings.
  • a U-shaped arcing horn (R1) made of an electrically highly conductive material is also arranged at the end of the first current contact arrangement (K1) and an arcing horn or a U-shaped current conductor loop (R2) at the end of the 2nd current contact arrangement (K2) to opposite switching contacts (P2) and (P3) consists of a bimetal.
  • the inner part of the bimetal consists of a material with a high elastic constant, preferably of steel (2), and the outer part of an electrically highly conductive material, preferably of copper (3) or a copper alloy.
  • the steel component of the current loop (R2) ensures its high radial elasticity; it is shaped so that the current conductor loop (R2) relaxes after a contact separation in the form shown in FIG. 2.
  • the current conductor loop (R2) can follow it be sawn on the inside in the radial direction.
  • the copper component of the bimetal ensures high electrical conductivity.
  • the switching contacts (Pl) - (P4) which lie one above the other in the closed state of the current switch and are pressed by an elastic deformation of the first and second current contact arrangements (Kl, K2), are subjected to different levels of stress by arcing. A silver coating is sufficient for the little stressed switching contacts (Pl) and (P2), while the switching contacts (P3) and (P4) have a coating made of a consumable material.
  • the current conductor loop (R2) has a contact end or an arcing horn (3 ') made of copper at the end behind the switch contacts (Pl) and (P2).
  • a dashed line (4) through the 1st current contact arrangement (Kl), the switch contacts (Pl) - (P4) and the 2nd current contact arrangement (K2) indicates a symmetrical current path.
  • FIG. 2 shows current contact arrangements of the current switch according to FIG. 1 in the open state, the first current contact arrangement (K1) being shifted to the right in the direction of an arrow (5).
  • the contact pairs (Pl, P2) are first separated, as a result of which the current commutates into the current conductor loop (R2), as shown in broken lines.
  • the contact pair (P3, P4) also disconnects, so that an arc ( ⁇ ) is created, which is driven by the asymmetrical current flow in the current loop (R2) onto the arcing horns (3 *, R1) becomes.
  • the arc is thus quickly driven away from the original contact point and is increasingly magnetically blown asymmetrically, so that its operating voltage increases rapidly.

Landscapes

  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)
  • Connector Housings Or Holding Contact Members (AREA)
  • Contacts (AREA)

Abstract

Eine bewegliche 1. Stromkontaktanordnung (K1) weist endseitig einen Schaltkontakt (P4) und ein U-förmiges Lichtbogenhorn (R1) auf. Eine feststehende 2. Stromkontaktanordnung (K2) weist endseitig einen Schaltkontakt (P1) und eine U-förmige Stromleiterschleife (R2) auf. Die Stromleiterschleife (R2) besteht in ihrem U-förmigen Teil aus einem Bimetallstreifen, innen aus Stahl (2) und aussen aus Kupfer (3); anschliessend sind zwei einander gegenüberliegende Schaltkontakte (P2, P3) und endseitig ein Lichtbogenhorn (3') vorgesehen. In einem Schliesszustand des Stromschalters ist die 1. Stromkontaktanordnung (K1) entgegen der Richtung eines Pfeiles (5) nach links verschoben, so dass alle 4 Schaltkontakte (P1)-(P4) übereinander in Druckkontakt stehen. Beim Öffnen des Stromschalters werden zunächst die Kontaktpaare (P1, P2) getrennt, wodurch ein Strom (4) von diesen in die Stromleiterschleife (R2) kommutiert, wie es gestrichelt eingezeichnet ist. Nachdem sich die Stromleiterschleife (R2) entspannt hat, trennt auch das Kontaktpaar (P3, P4), so dass ein Lichtbogen (6) entsteht, der durch die asymmetrische Stromführung in der Stromleiterschleife (R2) auf die Lichtbogenhörner (3', R1) getrieben wird. Damit wird der Lichtbogen schnell von seiner ursprünglichen Kontaktstelle weggetrieben und dabei zunehmend asymmetrisch magnetisch geblasen, so dass seine Brennspannung schnell zunimmt. Diese einfache und kostengünstig herzustellende Kontaktstruktur gewährleistet einen geringen Abbrand.

Description

BESCHREIBUNG
Stromkontaktanordnungen eines Stromschalters
TECHNISCHES GEBIET
Bei der Erfindung wird ausgegangen von Stromkontaktanordnungen eines Stromschalters nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
STAND DER TECHNIK
Mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 nimmt die Erfindung auf einen Stand der Technik Bezug, wie er aus der DE 2925162 C2 bekannt ist. Dort ist ein Hochspannungsschalter mit einem beweglichen Schaltstück zwischen einem inneren und äußeren feststehenden Schaltstück beschrieben. In das äußere Schaltstück ist ein Kontaktfinger mit einer Kontaktschleife eingesetzt, welche durch eine Blattfeder gegen einen Kontaktring des beweglichen Schaltstückes des Stromschalters in dessen Schließzustand drückt. Am beweglichen Schaltstück ist ein Schiingenkontakt angeordnet, welcher im Schließzustand des Stromschalters gegen das innere Schaltstück drückt und beim Öffnen des Stromschalters zeitlich nach dem Öffnen des Kontaktfingers öffnet. Beim Ausschaltvorgang wird zwischen den Nennstromkontakten in kürzester Zeit eine vergleichsweise große Spannung aufgebaut, welche den abzuschaltenden Strom äußerst rasch vom Nennstrompfad in einen Leistungspfad treibt. Der Lichtbogen, der beim Öffnen des Kontaktfingerkontaktes entsteht, wird durch das magnetische Feld von dessen Schlinge beblasen; er erlischt schnell, weil zunächst noch ein alternativer Strompfad zwischen dem beweglichen und dem inneren feststehenden Schaltstück besteht. Der Aufbau eines derartigen Nennstromkontaktsystems mit vielen Kontaktfingern und dazugehörigen Halterungen und Andruckfedern ist relativ aufwendig und teuer.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung, wie sie im Patentanspruch 1 definiert ist, löst die Aufgabe, Stromkontaktanordnungen eines Stromschalters der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, daß der Stromschalter einfacher und kostengünstiger herstellbar ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.
Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß zu dem Nennstrompfad kein zusätzlicher Leistungsstrompfad erforderlich ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die Lichtbogenlänge mit einfachen Mitteln vergrößert und damit die KommutationsSpannung erhöht, das Abschaltverhalten verbessert und der Abbrand der Stromkontakte verringert werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in einem Ausschnitt einen Querschnitt der oberen
Hälfte von Stromkontaktanordnungen eines
Stromschalters in Schließstellung und Fig. 2 Stromkontaktanordnungen gemäß Fig. 1 in geöffnetem
Schaltzustand. Zum Verständnis der Erfindung nicht notwendige
Konstruktionselemente sowie das Gehäuse des Stromschalters sind in den Zeichnungen weggelassen worden. Der Übersichtlichkeit wegen einstückig dargestellte Teile können in der Praxis aus konstruktiven und fertigungstechnischen Gründen aus mehreren Teilen zusammengesetzt sein.
WEGE ZUR AUSFUHRUNG DER ERFINDUNG
In den Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet .
Fig. 1 zeigt in einem Ausschnitt eine Schnittdarstellung einer kreiszylindrischen Nennstrom-Kontaktanordnung eines Leistungsschalters bzw. Stromschalters im Schließzustand, wobei mit (1) dessen Längsachse bezeichnet ist. Eine rohrförmige, bewegliche 1. Stromkontaktanordnung (Kl) und eine rohrförmige, feststehende 2. Stromkontaktanordnung (K2) weisen endseitig Schaltkontakte (P4) bzw. (Pl) auf, die kostengünstig durch Anschweißen von Profilringen herstellbar sind. An der 1. Stromkontaktanordnung (Kl) ist endseitig ferner ein U-förmiges Lichtbogenhorn (Rl) aus einem elektrisch gutleitenden Werkstoff angeordnet und an der 2. Stromkontaktanordnung (K2) endseitig ein Lichtbogenhorn bzw. eine U-förmige Stromleiterschleife (R2), die bis zu einander gegenüberliegenden Schaltkontakten (P2) und (P3) aus einem Bimetall besteht. Der innenliegende Teil des Bimetalls besteht aus einem Material mit einer hohen Elastizitätskonstante, vorzugsweise aus Stahl (2), und der außenliegende aus einem elektrisch gutleitenden Material, vorzugsweise aus Kupfer (3) oder einer Kupferlegierung. Die Stahlkomponente der Stromleiterschleife (R2) gewährleistet deren hohe radiale Elastizität; sie ist so geformt, daß sich die Stromleiterschleife (R2) nach einer Kontakttrennung in die in Fig. 2 gezeigte Form entspannt. Zur Verbesserung dieser Elastizität kann die Stromleiterschleife (R2) auf ihrer nach innen gebogenen Seite in radialer Richtung eingesägt sein. Die Kupferkomponente des Bimetalls gewährleistet eine hohe elektrische Leitfähigkeit. Die im Schließzustand des Stromschalters übereinanderliegenden und durch eine elastische Deformation der 1. und 2. Stromkontaktanordnungen (Kl, K2) angedrückten Schaltkontakte (Pl) - (P4) sind durch Lichtbögen unterschiedlich stark beansprucht. Für die wenig beanspruchten Schaltkontakte (Pl) und (P2) genügt ein Silberüberzug, während die Schaltkontakte (P3) und (P4) eine Auflage aus einem Abbrandmaterial aufweisen. Die Stromleiterschleife (R2) weist endseitig hinter den Schaltkontakten (Pl) und (P2) ein lichtbogenseitig abgewinkeltes Kontaktende bzw. Lichtbogenhorn (3') aus Kupfer auf. Eine gestrichelte Linie (4) durch die 1. Stromkontaktanordnung (Kl) , die Schaltkontakte (Pl) - (P4) und die 2. Stromkontaktanordnung (K2) deutet einen symmetrischen Strompfad an.
Fig. 2 zeigt Stromkontaktanordnungen des Stromschalters gemäß Fig. 1 im Öffnungszustand, wobei die 1. Stromkontaktanordnung (Kl) in Richtung eines Pfeiles (5) nach rechts verschoben ist. Beim Öffnen werden zunächst die Kontaktpaare (Pl, P2) getrennt, wodurch der Strom in die Stromleiterschleife (R2) kommutiert, wie es gestrichelt eingezeichnet ist. Nachdem sich die Stromleiterschleife (R2) entspannt hat, trennt auch das Kontaktpaar (P3, P4) , so daß ein Lichtbogen (β) entsteht, der durch die asymmetrische Stromführung in der Stromleiterschleife (R2) auf die Lichtbogenhörner (3*, Rl) getrieben wird. Damit wird der Lichtbogen schnell von der ursprünglichen Kontaktstelle weggetrieben und dabei zunehmend asymmetrisch magnetisch beblasen, so daß seine Brennspannung schnell zunimmt. BEZEICHNUNGSLISTE
1 Längsachse des Stromschalters
2 1. Bimetall von R2, Stahl
3 2. Bimetall von R2, Kupfer
3' lichtbogenseitiges Kontaktende von 3, Hornbügel,
Lichtbogenhorn
4 Strompfad
5 Pfeil
6 Lichtbogen
Kl bewegliche 1. Stromkontaktanordnung
Pl Schaltkontakt von K2
P2, P3 Schaltkontakte von R2
P4 Schaltkontakt von Kl
Rl U-förmiges Lichtbogenhorn von Kl
R2 U-förmige Stromleiterschleife von K2, Lichtbogenhorn

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Stromkontaktanordnungen eines Stromschalters a) mit mindestens zwei mechanisch gegeneinander verschiebbaren 1. und 2. Stromkontaktanordnungen (Kl, K2), b) wobei jede dieser Stromkontaktanordnungen (Kl, K2) mindestens einen Schaltkontakt (P4, Pl) aufweist und c) wobei mindestens eine der beiden Stromkontaktanordnungen (K2) eine Stromleiterschleife (R2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, d) daß die Stromleiterschleife (R2) mindestens zwei Schaltkontakte (P2, P3) aufweist und e) daß diese Sehalt ontakte (P2, P3) der Stromleiterschleife (R2) im Schließzustand des Stromschalters mit den Schaltkontakten (P4, Pl) der beiden Stromkontaktanordnungen (Kl, K2) in gutleitender, mechanischer Druckverbindung stehen.
2. Stromkontaktanordnungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromleiterschleife (R2) elastisch ausgebildet ist.
3. Stromkontaktanordnungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromleiterschleife (R2) als Bimetallstreifen ausgebildet ist, innεnseitig aus einem Material mit einer hohen Elastizitätskonstante und außenseitig aus einem elektrisch gutleitenden Material.
4. Stromkontaktanordnungen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bimetallstreifen innensεitig Stahl und außenseitig Kupfer oder eine Kupferlegierung aufweist.
5. Stromkontaktanordnungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schaltkontakte (P2, P3) der Stromleiterschleife (R2) und der Schaltkontakt (P4) der Stromkontaktanordnung (Kl), welche nicht mit der Stromleiterschleife (R2) verbunden ist, mit Lichtbogenhörnern (3', Rl) verbunden sind.
Stromkontaktanordnungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromleiterschleife (R2) einander gegenüberliegende Schaltkontakte (P2, P3) aufweist.
PCT/CH1999/000301 1998-07-07 1999-07-06 Stromkontaktanordnungen eines stromschalters Ceased WO2000003406A1 (de)

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