Modell fur Kontaktverschweissungen bei Axialmagnetfeldkontakten in Vakuumschaltrohren

摘要

Vakuumschaltrohren in Leistungsschaltern mussen vielfaltige Anforderungen erfullen. Eine davon ist das Fuhren von Kurzschlussstromen fur eine gewisse Zeit (eins bis vier Sekunden) uber die geschlossenen Kontakte der Schaltrohre. 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 Krafte mussen dabei durch die Kontaktkrafte des Antriebes plus die Eigenschliesskraft der Rohre kompensiert werden. Die Grosse der Kontaktandruckkrafte ist dabei ein wichtiges Designmerkmal fur den Schalterantrieb. Bei Axialmagnetfeld (AMF) Kontaktsystemen in Vakuumschaltrohren treten noch weitere anziehende Krafte auf die Kontakte durch die parallel durchflossenen Leiter der Kontaktsysteme auf. Diese Krafte werden mithilfe von dreidimensionalen FEM-Berechnungen fur verschiedene AMF Konstruktionen mit Durchmessern von 62 bis 100 mm ermittelt. Diese Ergebnisse mit zweidimensionalen Analysen und analytischen Berechungen verglichen, wobei die Abhangigkeit von der Frequenz (Gleichstrom gegenuber 50 Hz Wechselstrom) berucksichtigt wird. Durch die Kombination dieser Krafte mit den anderen Kontaktkraften kann die Verschweissgrenze fur die geschlossenen Kontakte der Rohre ermittelt werden. Sie stellt jene Stromstarke dar, die bei Uberschreitung zum Verschweissen der Kontakte fuhrt. Durch Berechnung der kompletten wirkenden Krafte lassen sich die unterschiedlichen Verschweissgrenzen von AMF und anderen Schaltrohrenkontakten bei einer gegebenen Andruckkraft des Antriebes erklaren.