Modell für Kontaktverschweißungen bei Axialmagnetfeldkontakten in Vakuumschaltröhren

Conference: Kontaktverhalten und Schalten - 24. Fachtagung Albert-Keil-Kontaktseminar
10/11/2017 - 10/13/2017 at Karlsruhe, Deutschland

Proceedings: VDE-Fb. 73: Kontaktverhalten und Schalten

Pages: 5Language: germanTyp: PDF

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Authors:
Lawall, Andreas; Taylor, Erik D. (Siemens AG, Berlin, Deutschland)
Slade, Paul (Consultant, Ithaca, U.S.A.)

Abstract:
Vakuumschaltröhren in Leistungsschaltern müssen vielfältige Anforderungen erfüllen. Eine davon ist das Führen von Kurzschlussströmen für eine gewisse Zeit (eins bis vier Sekunden) über die geschlossenen Kontakte der Schaltröhre. Danach muss der Antrieb des Schalters in der Lage sein, die Kontakte zu trennen. Aus diesem Grund muss das Verschweißen der Kontakte minimiert werden. Die Stromabhebenden Kräfte müssen dabei durch die Kontaktkräfte des Antriebes plus die Eigenschließkraft der Röhre kompensiert werden. Die Größe der Kontaktandruckkräfte ist dabei ein wichtiges Designmerkmal für den Schalterantrieb. Bei Axialmagnetfeld (AMF) Kontaktsystemen in Vakuumschaltröhren treten noch weitere anziehende Kräfte auf die Kontakte durch die parallel durchflossenen Leiter der Kontaktsysteme auf. Diese Kräfte werden mithilfe von dreidimensionalen FEM-Berechnungen für verschiedene AMF Konstruktionen mit Durchmessern von 62 bis 100 mm ermittelt. Diese Ergebnisse mit zweidimensionalen Analysen und analytischen Berechungen verglichen, wobei die Abhängigkeit von der Frequenz (Gleichstrom gegenüber 50 Hz Wechselstrom) berücksichtigt wird. Durch die Kombination dieser Kräfte mit den anderen Kontaktkräften kann die Verschweißgrenze für die geschlossenen Kontakte der Röhre ermittelt werden. Sie stellt jene Stromstärke dar, die bei Überschreitung zum Verschweißen der Kontakte führt. Durch Berechnung der kompletten wirkenden Kräfte lassen sich die unterschiedlichen Verschweißgrenzen von AMF und anderen Schaltröhrenkontakten bei einer gegebenen Andruckkraft des Antriebes erklären.