DE1539783A1

DE1539783A1 - Anordnung zur Verbesserung der Kontaktgabe bei ruhenden oder bewegten elektrischen Kohle-,Graphit- und Metall-Kontakten

Info

Publication number: DE1539783A1
Application number: DE19661539783
Authority: DE
Inventors: Zoellner Dipl-Chem Dr Dieter; Erhard Gierth; Friedrich Rittmann
Original assignee: Fac Conradty
Current assignee: Fac Conradty
Priority date: 1966-06-21
Filing date: 1966-06-21
Publication date: 1969-07-24

Description

Anordnung zur Verbesserung der Kontaktgabe bei ruhenden oder bewegten elektrischen Kohle-, Graphit- und Metall-Kontakten. Die Zuverlässigkeit elektrischer Schwachstrom- oder Starkstromkontakte wird häufig dadurch infrage gestellt, daß sich der Übergangswiderstand zwischen den beiden Kontaktpartnern mit zunehmender Betriebsdauer verändert und die Abnützungsrate einzelner Kontaktglieder über eine längere Betriebszeit hinweg nicht gleichmäßig und stetig verläuft.
Unregelmäßigkeiten in der Verschleißgeschwindigkeit und Unsicherheiten in der Kontaktgabe führen bei Schalt- und Regelkreisen mit konstanter Stromstärke zu Störungen und zur Verringerung der erforderlichen Funktionsbereitschaft der Kontaktverbindungen. Diese Beobachtung trifft besonders für Kontaktgattungen zu, bei denen als Werkstoffe Kohle-, Graphit- oder metallhaltige Zusammensetzungen verwendet werden. Es zeigt sich, daß jede makroskopische Kontaktfläche nur eine effektive Kontaktfläche besitzt, die bei großen Abmessungen der Berührungsflächen um Zehnerpotenzen kleiner sein kann.
Bislang hat es nicht an Bemühungen gefehlt, diesem Mißstand abzuhelfen, z. B. wurden bei Kontaktsystemen Kommutator-Kohlebürsten, letztere als Kontaktgegenstück geschlitzt, um an Stelle einer vermeintlich großen scheinbaren Berührungsfläche, eine vergrößerte effektive Fläche des Kontaktgebers auf dem Kommutator zu erhalten. Allerdings wurde damit nicht der entscheidende Schritt zu einer Verbesserung des Kontakt- Problems getan, da die scheinbaren Kontaktflächen im Vergleich zur effektiven, dem Stromübergang zur Verfügung stehenden Fläche, viel zu groß ist. Durch die Einengung der scheinbaren Kontaktfläche auf nur wenige Berührungspunkte, treten dort sehr hohe örtliche Stromdichten auf, die bei Abheben des einen Kontaktkörpers zu Lichtbogenbildungen führen und damit das Entstehen störender Fremdschichten fördern können. Es wurde nun gefunden, daß man eine verbesserte und vor allem gleichmäßige Kontaktgabe bei Kohle-Kohle bzw. Kohle-Metall-Kontakten erreichen kann., wenn man vor der Inbetriebnahme der Kontaktanordnung die Kontaktflächen formiert, d. h. durch eine vorausgehende mechanische Bearbeitung die Oberflächen der Kontakteinzelteile so gestaltet, daß die gegenseitige Anpassung der Berührungsflächen an den späteren Betriebszustand sich bereits bei der Inbetriebnahme einstellt.
In den beigefügten Zeichnungen ist die Erfindung veranschaulicht. Figur 1 zeigt in der Ansicht (a) und in der Draufsicht (b) einen Schaltkontakt, der beispielsweise aus einer rechteckigen Kontaktkohle und einem halbkugelförmigen metallischen Gegenstück besteht. Nach der Inbetriebnahme dieser .Anordnung ergibt sich bei nicht nach dem erfindungsgemäßen Verfahren formierten Kontakten eine punktförmige Berührung mit entsprechend hohem Durchlaßwiderstand für die Stromübertragung.
Bei länger andauernder Betriebszeit, hoher Schalthäufigkeit, ferner bei Kontakten, die mechanischen Erschütterungen ausgesetzt sind, arbeitet sich infolge der Kontaktlast bei der nach Fig. 1 dargestellten Kontaktpaarung der härtere Werkstoff in das weichere Gegenmaterial ein. Dies hat eine allmähliche Vergrößerung der gegenseitigen Berührungsflächen und damit eine Verringerung des Übergangswiderstandes zur Folge. Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Formierungsverfahrens sind .in den 7ig. 3 bis 6 dargestellt. Der Kohlekontakt gemäß Fig. 3a, b ist mit einer kalottenförmigen Vertiefung versehen, deren Radius mit dem des metallischen Gegenstückes übereinstimmt. Durch die Vertiefung wird erfindungegenäß erreicht, daB a) mit großer Annäherung die endgültige Form der Berührungsflächen bereits vor dem betriebsmäßigen Einsatz der Kontakte festgelegt ist, b) der Übergangswiderstand nach wiederholtem Öffnen und Schließen des Kontaktes sich nur in geringen Grenzen verändert.
In 7ig. 3 ist als weiteres Merkmal der Erfindung die Fläche eines Kontaktteiles mit Rillenstegen durchzogen. Es hat sich gezeigt, daß Kontaktwerkstoffe mit geringer elastischer Verformbarkeit, z. B. Hart- kohle,unter sonst gleichen Bedingungen, niedrigere Übergangswiderstände ergeben, wenn die Anlagefläche eines Kontaktteiles in eine Vielzahl warzenförniger Teilflächen zerlegt ist. Bei all diesen Überlegungen ist jedoah,entscheidend, daß einer der beiden Kontaktkörper eine mög- liehst glatt bearbeitete Oberfläche besitzt.
Die Formierung der Oberfläche einen Kontaktes kann man erfindungsgemäß durch mehrere Bearbeitungsmerkmale erreichen. Beispielsweise zeigt die Fig. 4 eine aus Zwei Hälften bestehende Kontaktkohle, bei welcher die Anpassung an den Gegenkontakt durch konzentrische Bohrungen abgestuf-ter Tiefe vollzogen wurde.,Bei nicht kalottenförmig ausgebildeten Kontaktstücken muß die Anpassung der zu formierenden Kontaktflächen entsprechend der form des Gegenstückes vollzogen werden.
Zur Erläuterung ist in Fig. 5 eine ebenfalls zweiteilige Kontaktkohle dargestellt, deren Gegenstück eine halbzylindrische form hat. Zur Formierung des Kontaktes ist das Kontaktstück mit einer muldenförmigen Ye:tiefung versehen, deren Oberfläche aus polygonal aneinanderatoßenden; Teilflächen gebildet wird. Infolge der Kontaktlast arbeitet sich der Gegenkontakt in die formierte-Fläche ein, trägt die vorhandene geringe Welligkeit ab und ermöglicht bereits nach kürzester Betriebszeit die innige Berührung der beiden Kontaktstücke.
Anstelle von polygonal abgesetzten Teilflächen kann erfindungsgemäß die Unterteilung der Kontaktflächen, wie in Fig. 6 dargestellt, auch durch eine Längsriefelung erfolgen. Natürlich lassen sich diese Überlegungen sinngemäß auf alle geometrischen Formen von KontaktfläcÜen übertragen.

Claims

P a t e n t a n s p rü c h e 1. Anordnung zur Verbesserung der Kontaktgabe von ruhenden oder beweg- ten elektrische. Schwach- und Starkstromkontakten aus Kohle-, Gra- phit- oder metallhaltigenusam?@e!setz@.@n@@ dadurch gekennzeichnet, daß zur Einetellung eines Über d`.25c,Üriebezeit weitgehend konstan- ten und möglichst geringezIbergangswiderstandes-die Kontaktfläche eines Kontaktpartners formiert wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Formierung der hontaktf?äcbe im wesentlichen durch eine mechanische Bearbeitung erfolgt, bei welcher die Oberfläche des Gegexkontaktstückes in dem zu formierenden Kontaktteil möglichst formgetreu abgebildet wird. 3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zu formierende Kontaktteil mit Rillenstegen versehen ist. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zu formierende Kontaktteil mit konzentrischen Bohrungen uriterschiedlicher Tiefe versehen ist. 5. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfläche von polygonal aneinanderstoßenden Teilflächen gebildet wird. 6. Anordnung nach Anspruch 1und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zu formierende Kontaktteil mit einer Riefelung versehen ist.