DE19910097A1

DE19910097A1 - Contact arrangement for AC power switch, has movable and fixed arcing contacts formed as waveguides with lateral threads acting as magnetic coils to produce opposite magnetic forces

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

A movable arcing contact (3) is formed as a waveguide tube (4) with lateral threads (6) acting as a magnetic coil to produce an axial magnetic field which acts, with a force (Fa), on a ferromagnetic core (9) arranged in a contact pin (7) of the movable arcing contact. A fixed arcing contact (1) is also formed as a waveguide tube with lateral threads directed opposite to the threads of the movable contact wave guide, to produce a magnetic force directed opposite to the force produced by the movable contact waveguide.

Description

Technical field

Die Erfindung betrifft eine Kontaktanordnung für einen Wechselspannungs- Leistungsschalter nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to a contact arrangement for an AC voltage Circuit breaker according to the preamble of claim 1.

State of the art

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 contact arrangements of AC circuit breakers are common Solenoid coils used to influence a switching arc, which at Switch off between arcing contacts of the contact arrangement of the switch is ignited.

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 vacuum switches, such as those in DE 25 57 174 C or DE 33 34 493 C. are described, solenoids with the help of helically designed slots molded into the hollow cylindrical contact carrier of the arcing contacts. This Magnetic coils are used to axially blow the switching arc.

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. In compressed gas switches, switching arcs are made in one by magnetic coils Extinguishing gas atmosphere set in rotation and the surrounding extinguishing gas brought to a high pressure. The generated in this way serves at zero current crossing Compressed gas for blowing the switching arc. Can with very large currents the magnetic coils are destroyed by the magnetic forces acting here.

Presentation of the invention

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.The present invention has for its object a contact arrangement for an AC circuit breaker with at least one solenoid create that is not destroyed at very high currents, and at the same time that Designing arcing contacts in such a way that drive energy for Separation of the arcing contacts by an external separation force can be reduced or even eliminated.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by the characterizing part of the Claim 1 solved.

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.The contact arrangement according to the invention is because of the in a waveguide tube integrated solenoid extremely robust and relieved due to the formation of a magnetic force field during a switch-off if necessary used drive quite essential.

Brief description of the drawings

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.Further advantages and applications of the invention result from the now following description based on the figures. The two figures each show an embodiment of the contact arrangement according to the invention.

Way of carrying out the invention

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.In Figs. 1 and 2, equivalent parts have the same reference characters. Reference numeral 1 denotes a fixed arcing contact of a contact arrangement of an AC circuit breaker. 3 denotes an arcing contact which can be moved along axis 2 and is designed as a magnetic coil for contact 1 . The movable arcing contact 3 has a hollow conductor tube 4 . In the outer surface of this hollow conductor tube 4 , a thread 6 is formed with a slot depth 5 , which is essentially determined by the penetration depth of an alternating current (skin effect) guided by the hollow conductor tube 4 . The waveguide tube 4 therefore acts like a coil aligned along the axis 2 with a small pitch of the individual turns. An axial magnetic field is created by the alternating current which is conducted through the individual turns of the thread 6 or the magnetic coil because of the skin effect.

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.With a suitable design of the contact arrangement, this magnetic field can cause the separation of the arcing contacts 1 , 3 . If necessary, a driving force F _Tr which is guided from the outside to the hollow conductor tube can also contribute to the contact separation.

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. The contact-separating effect of the magnetic field is achieved in the contact arrangement according to FIG. 1 by a ferromagnetic core 9 , which is arranged in a contact pin 7 of the movable arcing contact 3 which can be guided along the axis 2 into the interior of the waveguide tube 4 . When switching off, the current to be switched off flows with closed contacts 1 and 7 through the thread 6 via a sliding contact (not shown) arranged at the left end of the hollow conductor tube 4 inside it and the contact pin 7 for the arcing contact 1 . The axial magnetic field caused by the coil action of the thread 6 pulls the ferromagnetic core 9 and thus the contact pin 7 with a force F _A into the interior of the waveguide tube 4 . In the event of a switch-off process, a frictional connection which causes the current transfer from the contact pin 7 to the contact 1 can first be canceled without an external drive F _Tr simply by the force F _A. In this case, a switching arc is formed between the contact pin 7 and the arcing contact 1 , which may be extended by moving the waveguide tube 4 with a low driving force F _Tr and then easily extinguished in the zero current passage.

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.Referring to FIG. 2, the fixed arcing contact (1) is formed as a hollow tubular conductor 8. In the outer surface of the waveguide tube 8 , a thread 10 is formed with a thread depth 5 , which is largely determined by the penetration depth of the current to be switched off due to the skin effect. Typical depths for the threads 6 and 10 for circuit breakers with tube diameters of 10 to 50 mm are a few, for example 1 to 3, millimeters. The thread direction of the thread 10 is directed opposite to the thread direction of the thread 6 of the movable arcing contact 3 . This results in closed arcing contacts 1 , 3 or when a switching arc burns between these two contacts due to the current to be switched off at the fixed arcing contact 1, a magnetic field which is opposite to the magnetic field formed by the current to be switched off at the moving arcing contact 3 . Both arcing contacts 1 , 3 are therefore repelled by a force F _A. The external driving force F _Tr is supported by this repulsive force and relieved accordingly.

Reference list

11

feststehender Lichtbogenkontakt
fixed arcing contact

22nd

Achse
axis

33rd

beweglicher Lichtbogenkontakt
Movable arcing contact

44th

Hohlleiterrohr
Waveguide tube

55

Schlitztiefe
Slot depth

66

Gewinde
thread

77

Kontaktstift
Contact pin

88th

Hohlleiterrohr
Waveguide tube

99

ferromagnetischer Kern
ferromagnetic core

1010th

Gewinde
F_A thread
F _A

äussere Antriebskraft
F_Tr external driving force
F _Tr

Trennkraft
Separation force

Claims

1. Contact arrangement for an AC circuit breaker with two arcing contacts ( 1 , 3 ) which can be separated from one another along an axis ( 2 ), one of which is stationary ( 1 ) and another ( 3 ) is movable relative to it along the axis ( 2 ), wherein the movable arcing contact ( 3 ) has a waveguide tube ( 4 ) and a magnet coil molded into the waveguide tube ( 4 ) and at least partially flowed through by the current to be switched off, in order to generate an axially directed magnetic field, characterized in that the magnet coil is inserted into the lateral surface of the waveguide tube ( 4 ) forming thread ( 6 ) is formed with a thread depth ( 5 ), which is largely determined by the penetration depth of the current to be switched off due to the skin effect, and that the separation of the arcing contacts support means ( 9 , 10 ) are provided, which by the magnetic coil generated axial magnetic field with a separation of the arcing contacts ( 1st , 3 ) supporting force.

2. Contact arrangement according to claim 1, characterized in that the means supporting the contact separation ( 9 , 10 ) comprise a ferromagnetic core ( 9 ) which in a along the axis ( 2 ) inside the waveguide tube ( 4 ) guided contact pin ( 7 ) of the movable arcing contact ( 3 ) is arranged.

3. Contact device according to claim 1, in which the fixed arcing contact ( 1 ) is designed as a hollow conductor tube ( 8 ), characterized in that the means ( 9 , 10 ) supporting the contact separation have a thread ( 10 ) molded into the lateral surface of this hollow conductor tube ( 8 ) ) with a thread depth ( 5 ), which is largely determined by the penetration depth of the current to be switched off as a result of the skin effect, and with a thread direction that is opposite to the thread direction of the thread ( 6 ) of the movable arcing contact ( 3 ).