Mittel- /Hochspannungsschalter Medium / high voltage switch
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Mittel- oder Hochspannungsschalter gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1.The present invention relates to a medium or high voltage switch according to the preamble of claim 1.
Die Erfindung betrifft Mittel- und Hochspannungsschalter, im Speziellen Leistungsschalter mit Vakuumschaltkammern.The invention relates to medium and high voltage switches, in particular circuit breakers with vacuum interrupters.
Bei den bekannten, sogenannten Vakuumschaltkammern werden als Kontaktsysteme überwiegend sogenannte Radialfeldmagnetsysteme, abgekürzt RMF-Systeme verwendet. Dabei wird das radiale Magnetfeld durch Schlitze im Kontakt oder durch einen geschlitzten Kontaktkopf erzeugt.In the known, so-called vacuum interrupters, so-called radial field magnet systems, abbreviated as RMF systems, are predominantly used as contact systems. The radial magnetic field is generated by slots in the contact or by a slotted contact head.
Weiterhin sind als Kontaktsysteme auch sogenannte Axialfeldmagnetsysteme bekannt, kurz AMF, mit denen im Bereich des Kontaktspaltes ein axiales magnetisches Feld erzeugt wird. Ein axiales Magnetfeld lässt sich im Bereich des Kontaktspaltes-z.B. durch eine hinter dem Kontaktstück befindliche Spule oder durch ferromagnetische Einlagen erzeugen. Eine weitere Möglichkeit zur Generierung eines Axialfeldes bei Axialmagnetfeldkontaktsystemen AMF lässt sich durch den Einsatz von Permanentmagneten erreichen. Durch diese Anordnung lassen sich bei kompakter Bauweise der Vakuumschaltkammer hohe Bemessungsströme tragen und hohe Kurzschlussströme ausschalten.Also known as contact systems are so-called axial field magnet systems, AMF for short, with which an axial magnetic field is generated in the region of the contact gap. An axial magnetic field can be found in the area of the contact gap - e.g. by a coil located behind the contact piece or by ferromagnetic deposits. Another option for generating an axial field in AMF axial magnetic field contact systems can be achieved by using permanent magnets. With this arrangement, the compact design of the vacuum interrupter allows high rated currents to be carried and high short-circuit currents to be switched off.
BESTATIGUNGSKOPIE
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Strombahnwiderstand des Vakuumschalters auf niedrigem Niveau zu halten und eine möglichst kostengünstige Lösung anzustreben.BESTATIGUNGSKOPIE The invention has for its object to keep the current path resistance of the vacuum switch at a low level and to strive for an inexpensive solution.
Die gestellte Aufgabe wird bei einem Mittel- oder Hochspannungsschalter der gattungsgemäßen Art, erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.The object is achieved in a medium or high voltage switch of the generic type, according to the invention by the characterizing features of claim 1.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Further advantageous configurations are specified in the dependent claims.
Im Hinblick auf ein Verfahren zur Herstellung eines Mittel- oder Hochspannungsschalters ist die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 10 gelöst.With regard to a method for producing a medium or high voltage switch, the object is achieved according to the invention by the characterizing features of claim 10.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.Further advantageous embodiments of the method according to the invention are specified in the remaining claims.
Kern der Erfindung ist es, bei einem genannten Schalter lediglich immer nur ein Kontaktsystem anzuwenden, derart, dass einem Kontaktstück nur ein Kontaktsystem gegenübersteht. D.h. entweder ein AMF- oder ein RMF- Kontaktsystem. Mit anderenThe essence of the invention is to only ever use one contact system in such a switch, such that only one contact system is opposed to one contact piece. That either an AMF or an RMF contact system. With others
Worten heißt dies, dass bei einem genannten Schalter lediglich immer nur ein Kontaktsystem ausgebildet ist derart, dass einem Kontaktstück bzw. einer Elektrode entweder nur ein Radialmagnetfeldkontaktsystem RMF oder nur ein Axialmagnetfeldkontaktsystem AMF gegenübersteht.Words this means that in the case of a switch mentioned, only one contact system is ever formed such that a contact piece or an electrode is opposed either only by a radial magnetic field contact system RMF or only by an axial magnetic field contact system AMF.
Dies hat den Vorteil, dass sich hierdurch kostengünstige Anordnungen mit kompakter Bauweise erstellen lassen, die hohe Bemessungsströme tragen und hohe Kurzschlussströme ausschalten können.This has the advantage that it can be used to create cost-effective arrangements with a compact design that carry high rated currents and can switch off high short-circuit currents.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die feststehende Elektrode, die dem Kontaktsystem gegenüber steht, nach einem Mehrschichtverfahren auf einen Metallträger aufgeschmolzen ist.
Weiterhin ist vorteilhaft ausgestaltet, dass das Kontaktsystem ein AMF- Kontaktsystem ist. Wichtig im Sinne der Erfindung ist hierbei nur, dass jeweils nur ein Kontaktsystem verwendet wird.In a further advantageous embodiment, it is provided that the fixed electrode, which is opposite the contact system, is melted onto a metal carrier using a multilayer method. It is also advantageously configured that the contact system is an AMF contact system. It is only important in the sense of the invention that only one contact system is used in each case.
Weiterhin ist der Metallträger mit einer Schirmung versehen.Furthermore, the metal support is shielded.
Vorteilhaft ist auch, wenn der Kontaktstückträger napfartig ausgebildet und ferromagnetische Einlagen in denselben eingebracht sind.It is also advantageous if the contact piece carrier is cup-shaped and ferromagnetic inserts are introduced into it.
Wahlweise ist auch die Vorsehung mindestens eines Permanentmagneten statt der ferromagnetischen Einlagen.The provision of at least one permanent magnet instead of the ferromagnetic deposits is also optional.
Besonders vorteilhaft auch in diesem funktioneilen Zusammenhang ist, dass als Magnetwerkstoff NeFeB oder FeNiCo eingesetzt wird.It is also particularly advantageous in this functional context that NeFeB or FeNiCo is used as the magnetic material.
Hinsichtlich eines Herstellverfahrens besteht der Kern der Erfindung darin, dass nur ein Kontaktsystem ausgebildet wird derart, dass einem Kontaktstück bzw. einer Elektrode entweder nur ein Radialmagnetfeldkontaktsystem RMF oder nur ein Axialmagnetfeldkontaktsystem AMF gegenübersteht, und die Gegenelektrode nach dem Mehrschicht- oder Multilayerverf ahren (MLC) auf einem Metallträger aufgeschmolzen wird.With regard to a manufacturing method, the essence of the invention is that only one contact system is formed such that a contact piece or an electrode is opposed either only by a radial magnetic field contact system RMF or only by an axial magnetic field contact system AMF, and the counter electrode according to the multilayer or multilayer method (MLC). is melted onto a metal support.
Ein solches Verfahren ist mit guten Erfahrungsparametern wirtschaftlich und die Kontaktflächen sind sehr abbrandfest.With good experience parameters, such a process is economical and the contact surfaces are very erosion-resistant.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens befasst sich mit der Herstellung und Einbringung des Mittelschirmes in die Vakuumschaltkammer, bei dem eine Mittelschirmung eingebracht wird, die aus zwei Teilen besteht, die so ineinander angeordnet werden, dass sich zwischen beiden ein Spalt bildet, der in einem Schmelzprozess mit einem abbrandfesten Kontaktwerkstoff gefüllt wird.An advantageous embodiment of the method is concerned with the manufacture and introduction of the center shield into the vacuum interrupter, in which a center shield is introduced which consists of two parts which are arranged one inside the other in such a way that a gap is formed between the two, which is involved in a melting process a wear-resistant contact material is filled.
Besonders vorteilhaft ist auch hier die Verwendung von CuCr als abbrandfester Werkstoff.
Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wie folgt anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben.The use of CuCr as a fire-resistant material is also particularly advantageous here. The invention is illustrated in the drawing and described as follows using exemplary embodiments.
Abbildung: Vakuumschaltkammer mit einem einzelnen RMF- oder AMF-Kontaktsystem mit SchirmungFigure: Vacuum interrupter with a single RMF or AMF contact system with shielding
Die Figur zeigt eine dem Erfindungsgedanken entsprechende Kontaktanordnung mit Schirmung in einer Vakuumschaltkammer. Als kostengünstige Lösung wird hier nach dem Wesen der Erfindung nur ein Kontaktsystem AMF oder RMF (1 ) verwendet. Die Gegenelektrode kann als Flachkontaktstück (2) ausgebildet sein und aus einem aufgeschmolzenem MLC- Werkstoff bestehen. Hierdurch werden entsprechende kostengünstige Varianten der Schirmung (3) ermöglicht. Hierbei ist die Herstellung neuartig, und die dabei erreichten strukturellen Merkmale.The figure shows a contact arrangement according to the inventive concept with shielding in a vacuum interrupter. According to the essence of the invention, only one contact system AMF or RMF (1) is used as an inexpensive solution. The counter electrode can be designed as a flat contact piece (2) and made of a melted MLC material. This enables corresponding cost-effective variants of the shielding (3). Here, the production is new and the structural features achieved.
Beim Aufschmelzen des Kontaktwerkstoffes werden die übrigen Metallkomponenten entgast und in der gezeigten Anordnung, d.h. der Schirmung mit einem der Topfform zu einer fertigen Baugruppe verlötet. Sodann lässt sich diese fertige Baugruppe in Schwerkraftrichtung in die Kammer einsetzen und im nachfolgenden Lötschritt zu einer fertigen Kammer verlöten.When the contact material melts, the remaining metal components are degassed and in the arrangement shown, i.e. the shield is soldered to one of the pot shapes to form a finished assembly. This finished assembly can then be inserted into the chamber in the direction of gravity and soldered to a finished chamber in the subsequent soldering step.
Zur kostengünstigen Herstellung eines CuCr- Mittelschirmes (3) werden zwei Edelstahlschirmteile (4, 5), von denen das eine einen Außendurchmesser besitzt, der kleiner ist als der Innendurchmesser des zweiten Teils, ineinander angeordnet. Der entstehende Spalt (6) wird mit CuCr, Cr-Pulver oder einem anderen abbrandfestenFor the cost-effective production of a CuCr center screen (3), two stainless steel screen parts (4, 5), one of which has an outside diameter that is smaller than the inside diameter of the second part, are arranged one inside the other. The resulting gap (6) is burn-resistant with CuCr, Cr powder or another
Pulverwerkstoff aufgefüllt und ggf. beim Schmelzprozess mit reinem Cu nachgetränkt, ähnlich wie beim sogenannten MLC- Verfahren. Im Fall des oben beschriebenen Festkontaktes mit Mittelschirm lässt sich die Aufschmelzung des Kontaktwerkstoffes und die Schmelzung der CuCr- Füllung des Mittelschirmes in einem Schritt durchführen. Die vorgeschlagene Methode der Schirmherstellung ist auch für alle anderen Vakuumschaltkammern denkbar, in denen abbrandfeste Mittelschirmungen eingesetzt werden.
Wird hierbei ein Kontaktsystem mit ferromagnetischen Einlagen gewählt, so sind an der zweiten Elektrode zum Schließen des magnetischen Kreises ebenfalls ferromagnetische Einlagen notwendig. Eine technische Lösung ist der Einsatz von ferromagnetischen Einlagen (7), die von außen, d.h. außerhalb der Vakuumschaltkammer, hinter der zweiten Elektrode in dem napfartig ausgebildeten Kontaktstückträger (8) angeordnet sind. Die ferromagnetischen Einlagen hinter der zweiten Elektrode können natürlich auch innerhalb der Vakuumschaltkammer angeordnet sein.
Powder material filled up and, if necessary, impregnated with pure Cu during the melting process, similar to the so-called MLC process. In the case of the fixed contact with the center shield described above, the melting of the contact material and the melting of the CuCr filling of the center shield can be carried out in one step. The proposed method of producing shields is also conceivable for all other vacuum interrupters in which burn-off middle shields are used. If a contact system with ferromagnetic inserts is selected, ferromagnetic inserts are also necessary on the second electrode to close the magnetic circuit. A technical solution is the use of ferromagnetic inserts (7), which are arranged from the outside, ie outside the vacuum interrupter, behind the second electrode in the cup-shaped contact piece carrier (8). The ferromagnetic inserts behind the second electrode can of course also be arranged within the vacuum interrupter.