DE2063120C3 - Vakuumschalter mit ringförmiger Kontaktfläche - Google Patents

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einem Vakuumschalter r> mit zwei längs einer Achse relativ zueinander beweglichen Schaltstücken, die in der Einschaltstellung in einer quer zu der Achse liegenden Ebene in einer Ringfläche stumpf gegeneinanderstoßen und die von der Ringfläche umgebene, elektrisch miteinander w verbindbare, gegeneinander beabstandete Schaltstückbereiche aufweisen.

Ein Vakuumschalter dieser Art ist durch die DE-AS 12 78 590 bekannt geworden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bei solchen Schaltern bei der Unterbrechung induktiver Ströme mit geringer Stromstärke auftretenden Überspannungen zu beseitigen. Dabei sollen aber insgesamt hohe Ströme beherrschbar bleiben, was nicht der Fall ist, wenn beispielsweise versucht wird, die Überspannungen durch Zusatz von 5') Wismut zu dem Kontaktmaterial zu verringern (DE-AS 10 48 625).

Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß der Schaltstückbereich des einen Schaltstückes als Vorsprung und der Schaltstückbereich v> des anderen Schaltstückes als Vertiefung ausgebildet ist, die ineinandergreifend quer zur Achse einen gleichmäßigen Abstand voneinander aufweisen, der an einzelnen Stellen durch Spitzen verkürzt ist, die, von der Wandung der Vertiefung ausgehend, auf den Vorsprung gerichtet fco sind. Mit den Spitzen schafft man bewußt Stellen hoher Feldstärke, die bei Überspannungen schnell zu einem Durchschlag führen, so daß die Überspannung kurzgeschlossen und damit abgebaut wird. Dieser Vorgang kann sich, wenn die magnetische Energie des Stromkreises sehr groß ist, mehrfach wiederholen. Er ist für den Schalter unbedenklich, da der Lichtbogen, den der Durchschlag einleitet, zwischen den Schaltstücken brennt und deshalb in üblicher Weise erloschen kann. Die für die Begrenzung der Überspannung wesentlichen Spitzen sind durch die Anordnung in der Vertiefung elektrostatisch so abgeschirmt, daß die plektrische Festigkeit zwischen den Schaltstücken in der Ausschaltstellung in keiner Weise verringert ist.

Für den Abbau der Überspannung durch Einleiten eines Durchschlages würde an sich eine einzige Spitze ausreichen. Im Hinblick auf einen gleichmäßigen Abbrand der Schaltstücke ist es jedoch günstig, mehrere, vorzugsweise symmetrisch zur Achse verteilte Spitzen vorzusehen. Ferner ist es zweckmäßig, die Spitzen so zu bemessen, daß sie den Abstand zwischen den Schaltstücken auf etwa die Hälfte verkürzen. Diese Bemessung beruht darauf, daß Spitzen mit einer Höhe von weniger als einem Drittel des Abstandes der Schaltslücke nicht genügend Wirkung zeigen, während Spitzen mit einer Höhe von zwei Dritteln des Abstandes oder mehr die elektrische Festigkeit unnötig beeinträchtigen. Dabei ist es für die elektrische Festigkeit und die Lichtbogenbeständigkeit günstig, wenn die Spitzen prismenförmig mit dreieckigem Querschnitt ausgebildet sind, deren jeweilige dem Vorsprung zugewandte Kante parallel zur Achse verläuft

In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeichnet. Dabei ist der Einfachheit halber nur das aus den Schaltstücken 1 und 2 bestehende Schaltstückpaar eines Vakuumschalters im einzelnen dargestellt, während das Vakuumgehäuse 5 und die Antriebsteile nur schematisch angedeutet sind.

Jedes Schaltstück besitzt einen auf einer gemeinsamen Achse liegenden zylindrischen Schaft 3, 4, an dem eine senkrecht zur Achse verlaufende Scheibe 6, 7 angeordnet ist. Der Durchmesser der Scheibe 6, 7 beträgt mindestens das Doppelte des Schaftdurchmessers. Die einander abgekehrten Seiten 8,9 der Scheiben 6, 7 sind mit spiralförmig angeordneten weichmagnetischen Eisenteilen 10, 11, 12 und 13 versehen, durch die der Lichtbogen zu einer Wanderung auf einer Kreisbahn um die Schaltstückachse veranlaßt werden soll.

Wie man sieht, berühren sich die Schaltstücke 3, 4 in einer senkrecht zur Achse der Schäfte 3, 4 liegenden Ebene in einer Ringfläche 15, die etwas aus der Fläche der Scheiben 6, 7 vorgezogen ist. Innerhalb der Ringfläche 15 greifen die Schaltstücke ineinander. Zu diesem Zweck ist am Schaltstück 1 ein zylindrischer Vorsprung 16 angeordnet, dem eine zylindrische Vertiefung 17 des Schaltstückes 2 zugeordnet ist. Der Durchmesser des Vorsprunges 16 ist etwa halb so groß wie der des Schaftes 3.

Im Bereich von Vorsprung und Vertiefung ist ein gleichmäßiger Abstand 19 vorhanden, wie der Schnitt nach F i g. 1 erkennen läßt. Der Abstand 19, der an sich durch einen Hohlzylinder mit der Wandstärke AR gegeben ist, ist beim Ausführungsbeispiel durch vier symmetrische Spitzen 20 auf die Hälfte verkürzt. Die Spitzen sind in Richtung der Schaltbewegung, d. h. parallel zur Achse angeordnete Erhebungen, die den aus Fig. 2 ersichtlichen dreieckförmigen Querschnitt haben.

An den Spitzen 20 ergeben sich beim Ausschaltvorgang durch Überspannungen, die beim Abreißen kleiner induktiver Ströme entstehen können, so hohe Feldstärken, daß erneut ein Durchschlag zwischen den Schaltstücken eingeleitet wird. Der Durchschlag schließt die Überspannungen kurz, so daß der Schalter mit kleinen Überspannungen ausschalten kann.

f In der Ausschallstellung beeinträchtigen die Spitzen

Ί? 20 die Spannungsfestigkeit zwischen den Schaltstücken

J nicht, weii die Schaitstücke dann so weit voneinander

{f entfernt sind, daß das elektrische Feld zwischen den

ti Schaltstücken durch die Scheiben 6, 7, aber nicht mehr

i durch die Spitzen 20 bestimmt ist

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vakuumschalter mit zwei längs einer Achse relativ zueinander beweglichen Schaltstücken, die in der Einschaltstellung in einer quer zu der Achse liegenden Ebene in einer Ringfläche stumpf gegeneinanderstoßen und die von der Ringfiäche umgebene, elektrisch miteinander verbindbare, gegeneinander beabstandete Schaltstückbereiche aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltstückbereich des einen Schaltstückes (1) als Vorsprung (16) und der Schaltstückbereich des anderen Schaltstückes (2) als Vertiefung (17) ausgebildet ist, die ineinandergreifend quer zur Achse einen gleichmäßigen Abstand (Δ R) voneinan- ι ί der aufweisen, der an einzelnen Stellen durch Spitzen (20) verkürzt ist, die, von der Wandung der Vertiefung (17) ausgehend, auf den Vorsprung gerichtet sind.

2. Vakuumschalter nach Anspruch 1, dadurch .»o gekennzeichnet, daß die Spitzen (20) symmetrisch zur Achse verteilt sind.

3. Vakuumschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzen (20) den Abstand (AR)zul etwa die Hälfte verkürzen. >s

4. Vakuumschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzen (20) prismenförmig mit dreieckigem Querschnitt ausgebildet sind, deren jeweilige dem Vorsprung zugewandte Kante parallel zur Achse verläuft. in