DE929563C

DE929563C - Kontaktanordnung fuer Schaltgeraete

Info

Publication number: DE929563C
Application number: DEP51859A
Authority: DE
Inventors: Gysbert Ekkers; Alfred Dipl-Phys Farner
Original assignee: FKG AG
Current assignee: FKG AG
Priority date: 1947-11-15
Filing date: 1949-08-13
Publication date: 1955-06-30
Also published as: CH269625A; CH273627A

Description

Kontaktanordnung für Schaltgeräte

Die Erfindung betrifft eine Kontaktanordnung für

Schaltgeräte, insbesondere solche finit hoher Schalt-

lii-iul=igkeit, z. B. Umrichter. Bei solchen Schalt-

#eriiten ist es für einen zuverlässigen Betrieb not-

wendig, dafür zu sorgen, da13 heim Schaltvorgang

kein Lichtbogen entsteht. Das kann durch Begren-

zung der Schaltspannungen und -Schaltstrome ge-

sclichen und/oder durch Anordnung besonderer

Löschkreise. Aber selbst bei ftuil-zenfreiem Schalten

treten finit der Zeit liontaktzerstörungen infolge der

Peinivanderung auf. Diese Fein@-,-,nidertuig. d. h.

der Materialtransport von der einen zur anderen

hontahtelehtro de. ist verursacht durch das Schmel-

zen des Kontaktmaterials infolge der hohen Strom-

dichte kurz vor der Trennung der Kontakte und

durch das Entstehen einer flüssigen Brücke zwischen

den Elektroden, welche bei der vollständigen Unter-

brechung asymmetrisch reißt. Aus vielen Versuchen

hat sieh ergeben, daß als Ursache dieses asymme-

trischen Reißens und damit der Feinwanderung vor

allem der thermoelektrische Thoinson-Effekt in

Frage kommt.

Die Erfindung fußt auf dieser Erkenntnis und er-

möglicht Kontaktanordnungen aufzubauen, die

praktisch keine Feinwanderung zeigen. Erfindungs-

-emäß wird dies dadurch erreicht. daß die Elek-

troden der Kontaktanordnung so beschaffen sind,

das die beim Schalten infolge der jouleschen Wärine

entstehende flüssige Brücke vorwiegend aus Material der einen Elektrode besteht, und zwar aus derjenigen, nach der gemäß dem Thomson-Effekt das Material wandert.

Das Wesen der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung kurz erläutert. Die Fig. i zeigt schematisch die beiden Elektroden .-I (Anode) und K (Kathode) einer weiter nicht dargestellten Kontaktanordnung mit der die Elektroden bei der Unterbrechung verbindenden flüssigen Brücke B, die bei der Trennung an der heißesten Stelle reißt. Wäre der Thomson-Effekt nicht vorhanden, so «würde die Temperatur T im -wesentlichen entsprechend der gestrichelt gezeichneten Kurve i in Fig. 2 verlaufen und die flüssige Brücke B an der Stelle I reißen. Infolge des Thomson-Effektes verschiebt sich das Maximum der Temperaturkurve, z. B. bei einem negativen Thomson-Koeffizienten des in der Brücke vorhandenen Materials zur Anode hin, entsprechend dein Temperaturverlauf nach Kurve 2 in Fig. 2, d. h. die Brücke B reißt an der Stelle II, so daß der grölte Teil des Kontaktmaterials in der Brücke zur Kathode h hinwandert. Erfindungsgemäß wird nun dafür gesorgt, daß die flüssige Brücke vorwiegend aus geschmolzenem Material der einen Elektrode besteht, im dargestellten Beispiel aus Material der Kathode K, so daß wohl Material der Elektrode IL (Kathode) zur Anode --l gelangen kann, aber kein Material von der Anode .-I zur Kathode I.
Es hat sich gezeigt, daß eine erfindungsgemäße Kontaktanordnung beispielsweise durch Wahl geeigneter Kontaktmaterialien für die beiden Eleh troden möglich ist, d. h. also, daß die beiden Elektroden bei annähernd gleicher Form aus voneinander verschiedenem Material bestehen. Zwei solche Materialien sind beispielsweise Kupfer für die Anode und Silber für die Kathode. Um die Oxydbildung des Kupfers in sauerstoffhaltiger Atmosphäre zu verhindern, ist es zweckmäßig, die Kontaktanordnung in an sich bekannter Weise in ein hermetisch geschlossenes Gehäuse einzubauen, das mit reduzierendem oder indifferentem Gas als Schutzgas gefüllt ist, z. B. Formiergas (750/0 N@ -I- 250%0 H"), H." Z,. Das Schutzgas kann auch mit L'berdruckreingefüllt werden, wodurch eine zusätzliche Erhöhung der I`berschlagsspannung zwischen den Elektroden erreicht werden kann. -iNIan kann die Kontaktanordnung, um die Oxydation zu vermeiden, auch im Vakuum einbauen. Eine weitere Möglichkeit, die OYy dation des Kupfers zu verhindern, besteht darin, daß man dem Kupfer einen Desoxydator beimischt, z. B. Kohle, zweckmäßigerweise in Mengen von i bis 5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung Kupfer-Kohle. Wie praktische Versuche zeigten, tritt bei einer Kontaktanordnung mit Kupfer als Anode und Silber als Kathode praktisch keine Feinwanderung auf.
Zwei weitere 1-laterialien nach der Erfindung sind Silber für die Anode und eine Gold-Zinn-Legierung, vorzugsweise mit etwa 2o Gewiclitsl->rozent Zinn, bezogen auf das Gewicht der Mischung der Gold-Zinn-Legierung für die Kathode. Da die Gold-Ziriri-Legierung in sauerstoffhaltiger Atmosphäre ebenfalls zur Oxydation neigt, sind die oben angegebenen Maßnahmen zur Verhinderung der Oxydation zweckmäßig.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Kontaktanordnung für Schaltgeräte, insbesondere solche mit hoher Schalthäufigkeit, z. B. Umrichter, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden zum mindesten an den Schaltstellen so beschaffen sind, daß die beim Schalten zwischen den Elektroden entstehende flüssige Brücke vorwiegend aus Material der einen Elektrode besteht, und zwar aus derjenigen, nach der gemäß dem Thomson-Effelzt das Material der flüssigen Brücke vorwiegend wandert.
2. Kontaktanordnung nach Anspruch i. dadurch gekennzeichnet, daß die Anode zum mindesten an den Schaltstellen aus Kupfer, die Kathode zum mindesten an den Schaltstellen aus Silber besteht.
3. Kontaktanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daL) sie in ein hermetisch geschlossenes, mit einem Schutzgas gefülltes Gehäuse eingebaut ist. .I.
Kontaktanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Schutzgas ein Wasserstoff-Stickstoff-Gemisch verwendet «wird..
5. Kontaktanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgas unter Überdruck steht.
6. Kontaktanordnung nach Anspruc11 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktanordnung im Vakuum eingebaut ist.
Kontaktanordnung nach Anspruch 2, zur Verwendung in sauerstoffhaltiger Atmosphäre, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kupfer ein Desosydator beigemischt ist. B.
Kontaktanordnung nach Anspruch ; , dadurch gekennzeichnet, daß dein Kupfer Kohle beigemischt ist.
9. Kontaktanordnung nach '@nsprucli ; , dadurch gekennzeichnet, daß dein Kupfer i bis 5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gemisch Kupfer-Kohle, beigemischt sind. io. Kontaktanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode aus Silber, die Kathode aus einer Gold-Zinn-Legierung bestehen. i i. Kontaktanordnung nach Anspruch i o, dadurch gekennzeichnet, daß die Gold-"Zinn-Legierung etwa 2o Gewichtsprozent Zinn enthält. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 692 235.