-
Vakuums cha lt er Vakuumschalter werden zumeist mit zwei in der Einschaltstellung
stumpf aneinanderstoßenden Schaltstücken versehen, damit ein nur kurzer Schalthub
ausgeführt zu werden braucht.
-
Dabei ist üblicherweise an einem Ende eines Isolierstoffrohres das
eine Schaltstück starr befestigt, während das andere als bewegliches Schaltstück
z.B. mit Hilfe eines Faltenbalges am anderen Ende des Isolierstoffrohres verschiebbar
angebracht ist. Das Isolierstoffrohr und die Befestigungsstellen der Schaltstücke
bilden ein vakuumdichtes Gehäuse.
-
Zur Verringerung des Abbrandes an den Schaltstücken und zur Verbesserung
der Löschfähigkeit hat man bei Vakuumschaltern den Strom mit Hilfe der Schaltstücke
so geführt, daß ein den Ausschaltlichtbogen treibendes Magnetfeld entsteht. Z.B.
hat man zu diesem Zweck zwei scheibenförmige, in parallelen Ebenen einander gegenüberstehenden
Schaltstücken mit spiralig verlaufenden Schlitzen versehen. Hierfür ist ein beträchtlicher
Fertigungsaufwand notwendig. Dennoch läßt die magnetische Blaswirkung zu wünschen
übrig, vor allem bei kleinen Strömen.
-
Ziel der Erfindung ist eine Intensivierung der magnetischen Beeinflussung
des Äusschaltlichtbogens, die allein durch eine geeignete Ausbildung der Schaltstücke
in möglichst einfacher Weise erreicht werden soll. Erfindungsgemäß ragt das eine
Schaltstück in der Einschaltstellung durch das andere, als Ring ausgebildete Schaltstück
hindurch und wird zum Ausschalten
von dem Ende des Isolierstoffrohres,
an dem es befestigt ist, zum anderen Ende des Isolierstoffrohres bewegt.
-
Bei der Erfindung ist für die magnetische Feldstärke, die auf den
Lichtbogen einwirkt, der gesamte Strom durch den Schalter maßgebend. Dies gilt auch
für den Fall, daß bei höheren Stromstärken mehrere parallele Teillichtbögen entstehen.
Deshalb wird der Lichtbogen durch die intensive magnetische Beblasung schnell in
Bewegung gesetzt.
-
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das eine Schaltstück glockenförmig
ausgebildet ist, so daß der Strompfad zur Kontaktstelle eine Schleife bildet. Dabei
sollte der magnetisch wirksame Durchmesser der Schleife mindestens das Dreifache
des in der Ausschaltstellung zwischen den Kontakten vorhandenen Abstandes betragen.
-
Die erfindungsgemäße Bauweise, bei der das eine Schaltstück durch
das andere hindurchführt und zum Ausschalten weiter in Richtung des anderen Schaltstückes
bewegt wird, bietet aber auch in anderer Hinsicht Vorteile. Z,B. kann das ringförmige
Schaltstück das andere Schaltstück als Kondensationsschirm abschließen. Dadurch
wird ein besonderer Kondensationsschirm überflüssig, der bekanntlich sonst in Vakuumschaltern
die vom Lichtbogen herrührenden Metalldämpfe von Isolierstoffflächen fernhalten
soll. Außerdem läßt sich bei der Erfindung eine günstige Verringerung des elektrischen
Feldes im Lichtbogenbereich erhalten. Zur Erzielung eines homogenen elektrischen
Feldes können die Schaltstücke abgerundet sein. Vorzugsweise ist die Feldstärke
im Bereich der Kontaktstelle kleiner als an mindestens einer anderen Stelle, die
von der Kontaktstelle weiter entfernt ist.
-
Zur Verstärkung der magnetischen Wirkung kann mindestens das eine
der Schaltstücke gut leitendes Elektrodenmaterial aufweisen, das in ferromagnetisches
Material eingebettet ist.
-
Das ferromagnetische material ergibt dabei eine Verstärkung des voM
Strom herrührenden magnetischen Feldes. Außerdem läßt es sich ieicht in geeignete
Formen bringen, die eine geringe Feldstärke an der Oberfläche der Schaltstücke ur
Polge hatten. Die gut leitenden Teile führen dagegen den Strom, So daß nur geringe
Verluste und entsprechend kleine Temperaturen an den Schaltstücken auftreten. Dabei
ist es zweckmäßig, um die laufenden Bögen möglichst lange unter dem Einfluß :eines
starken Magnetfeldes zu halten, das gut leitende Material (z.B. Cu + Zusätze) als
spiralig geformte Leitschienen auszubilden.
-
Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden im folgenden an Hand
der Figuren Ausführungsbeispiele beschrieben.
-
In Figur 1 ist in einem Längsschnitt ein Vakuumschalter dargestellt,
dessen Vakuungehäuse 1 aus einem Isólierstoffrohr 2 und Metallteilen 3 und 4 an
den Enden besteht. An Jedem Metallteil ist eines der beiden Schaltstücke 5, 6 befestigt.
Das feststehende Schaltstück 5 ist ringförmig ausgebildet. Das bewegliche Schaltstück
6 ist eine Scheibe mit einem größeren Durchmesser als der der Öffnung 7 des ringförmigen
Schaltstückes 5. Der Schaft 8 ragt durch die Öffnung 7 hindurch und ist am Metallteil
3 mit-Hilfe eines Faltenbalges 10 beweglich angebracht.
-
In der links der Mittellinie gezeichneten Einschaltstellung berühren
sich die Schaltstücke 5 und 6 im Kontaktbereich 12 auf der dem Isolierstoffrohr
2 abgekehrten Seite des feststehenden Schaltstückes 5. Zum Ausschalten wird die
Stange 8 des beweglichen Schaltstückes 6, die außerhalb des Gehäuses 1 mit einer
Führung 13 ersehen ist, in Richtung des Schaltstückes 5 geschoben. Dadurch bewegt
sich das Schaltstück 6 im Gegensatz zu üblichen Vakaums chaltern von dem Ende des
Isolierstoffrohres 2, wo es am Metallteil 3 befestigt ist, zum anderen Ende, wo
das feststehende Schaltstück am Metallteil
4 sitzt. Dadurch entsteht
die rechts der Mittellinie gezeichnete Trennstrecke 14, an der ein Lichtbogen 15
durch das Magnetfeld des gesamten über die Schaltstücke fließenden Stromes bewegt
wird. Diese setzt den Lichtbogen im wesentlichen in radialer Richtung in Bewegung,
wie durch den Pfeil 17 angedeutet ist. Die dabei entstehenden Metalldämpfe werden
von der als Teil des Vakuumgehäuses 1 und als Kondensationsschirm wirkenden Metallhaube
18 aufgefangen, die die leitende Verbindung zwischen dem Schaltstück 5 und dem Anschlußstück
19 bildet. Ebenfalls als Kondensationsschirm, vor allem aber als Elektrode zur Beeinflussung
des elektrischen Feldes, wirkt ein in das Rohr 2 ragender, trompetenförmig abgerundeter
Fortsatz 20 des Schaltstückes 5, der an seinem freien Ende in eine Ringwulst 21
ausläuft.
-
In Figur 2 ist in größerem maßstab ein Teil der Schaltstücke 5, 6
gezeichnet. Man erkennt das Isolierstoffrohr 2 und die sich daran anschließende
Metallhaube 18 sowie das am Rande des Isolierstoffrohres 2 angebrachte feststehende
Schaltstück 5, dessen erhöhter ringförmiger Rand 22 die Kontaktstelle definiert.
Der durch die Öffnung 7 des feststehenden Schaltstückes 5 hindurchgeführte Schaft
8 des beweglichen Schaltstückes 6 des beweglichen Schaltstückes trägt eine Scheibe
24 mit einem glockenförmig zurückgebogenen Rand 25 und einer Verlängerung 26. Scheibe
24, Rand 25 und Verlängerung 26 können aus ferromagnetischem Material bestehen,
in das die gestrichelt angedeuteten Streifen 27 aus gut leitendem Material eingebettrj
sind. Diese Streifen (Leitschienen) werden, um die Bögen möglichst lang im Bereich
großer magnetischer Feldstärken ou halten, spinali ausgebildet, wie es in abb. 2a
in Aufsicht dargestellt ist In Figuz @rt die Apsschaltskellung da@ tellt, in de@
zwische@ @n @ lt tüet, im Rereie entaktetelfe die Trep@ er G ernunder is @ @' d
mung,
die durch den Rand 25 bildet wird, ist dreimal so greß wie die Trennstrecke 30.
Deshalb durchfließt der Strom im beweglichen Schaltstück 6 eine Leiterschleife,
deren magnetisch wirksame Abmessung das mehrfache des Kontakthubes 30 ausmacht.
Die auf den Ausschaltlichtbogen wirkende magnetische Kraft ist als Ingetral über
diese Abmessung entsprechend groß.
-
Dié erfindungsgemäße Ausbildung kann zur Vergrößerung der Kontaktfläche
auch mit parallel geschalteten Schaltstücken verwirklicht werden, wie Figur 3 zeigt.
Na-n erkennt dort, daß dem Isolierstoffrohr 2 außer dem feststehenden Schaltstück
5, das mit dem beweglichen Schaltstück 6 zusammenwirkt, ein weiteres feststehendes
Schaltstück 5' zugeordnet ist. An diesem liegt in der Einschaltstellung ein bewegliches
Schaltstück 6' an, das über ein Schaftstück 8' an den gleichen Schaltstückschaft
8 wie das Schaltstück 6 befestigt ist* Bei genügend genauer Anpassung der Schalt-Stücke
5', 6 an die Schaltstücke , 6 gelingt es, bei gleichem Durchmesser des Gehäuses
1 wie bein Ausführungsbeispiel nach der figur 1 und nur verhältnismäßig geringer
Verlängerung der Haube 18 durch einen Teii 18' die Kontaktfläche und damit die Stromtragfähigkeit
annähernd zu verdoppeln. Außerdem kann auch die Löschfähigkeit erhöht Wer den, wenn
es gelingt, an beiden Schaltstückpaaren parallel brennende Lichtbogen zu erhalten.
Wesentlich für ein günstiges Arbeiten bei allen Betriebstemperaturen ist lediglich,
daß der innere bewegliche Kontakt 6, 62 und der dazwischenliegende Schaltstückschaft
8' aus Material mit dem gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten wie die Haube
18 gefertigt wird, 3 Figuren 6 Ansprüche