DE628539C

DE628539C - Wechselstrom-Vakuum-Unterbrecher

Info

Publication number: DE628539C
Application number: DE1930628539D
Authority: DE
Original assignee: FRITZ LANGE DR
Current assignee: FRITZ LANGE DR
Priority date: 1930-11-12
Filing date: 1930-11-12
Publication date: 1936-04-06
Also published as: US1931475A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wechselstrom-Vakuum-Unterbrecher, mit dem besonderen Zweck, auch bei sehr hohen Spannungen mit einem relativ mäßigen Vakuum auszukommen.

Zum Unterbrechen großer Leistungen werden in der Technik neben dem in letzter Zeit entwickelten Druckluftschalter in der Hauptsache ölschalter verwendet, um das Löschen der entstehenden Lichtbögen zu bewirken. Da diese Schalter außer den recht hohen Kosten auch noch gewisse Mängel aufweisen, wie die nie ganz zu beseitigende Explosionsgefahr, ist man bemüht, neue Konstruktionsprinzipien zum Löschen der Lichtbögen beim Schaltvorgang zu finden. Unter anderen wurden auch bereits Vakuumschalter vorgeschlagen, um kurze Schaltwege und kleine billige Anordnungen zu erzielen. Diese Schalter haben jedoch den Nachteil, nur mit einem ausgesprochenen Hochvakuum von etwa 10—* mm Hg betriebssicher zu arbeiten, und da beim Schaltprozeß immer kleine Dampfmengen auftreten, sind derartige Konstruktionen in der Praxis wegen der durch die Dampfmengen hervorgerufenen Verschlechterung des Vakuums kaum verwendbar. Dazu kommt noch, daß bei Spannungen oberhalb von 200 kV in einem einfachen Vakuumgefäß selbständige Entladungen nur mit großen Schwierigkeiten vermieden werden können. Es muß also angestrebt werden, einerseits die ungewollte Entladung in den hohen Spannungsbereichen zu unterdrücken und andererseits mit einem so geringen Vakuum auszukommen, daß die beim Schalten entstehenden kleinen Dampfmengen die Isolierfähigkeit des Vakuums nicht beeinträchtigen.

Der Gedanke der Erfindung ist es daher, das Unterbrechungsgehäuse und die Elektroden derart auszubilden und anzuordnen, daß die mittlere freie Weglänge der Ladungsträger bei dem im Unterbrechergefäß herrschenden Druck größer ist als der in Richtung der elektrischen Kraftlinien gegebene Abstand der spannungführenden Teile voneinander, wobei der Druck oberhalb von io~³ mm Hg liegt und gegebenenfalls bis zu 1 mm Hg betragen kann. Bei einem Druck von beispielsweise ¹Z₁₀₀ mm Hg betragen die freien Weglängen etwa 10 mm, so daß Kammern,- deren Abstände in der Feldrichtung unterhalb dieses Wertes liegen, praktisch entladungsfrei sein werden. Bei kleineren Abmessungen wird man also sogar mit noch schlechterem Vakuum, ■evtl. bis zu 1 mm Hg, arbeiten können.

In den Abbildungen sind Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung dargestellt.

Der Vakuum-Unterbrecher nach Abb. 1 besteht aus den beiden Schaltelektroden bzw. Schaltstücken 11, 12. Das Schaltstück 11 wird von einem elastischen Deckel 13 gehalten, welcher einen Druckraum 14 abschließt. In den Druckraum kann durch das Rohr 15 Druckluft oder ein anderes Druckmittel eingeführt werden. Das Druckgefäß selbst ist mit 16 bezeichnet. Die Schaltelektrode 12 ist an einem Teil 17 befestigt, an den die Vakuumleitung 18 angeschlossen ist. Zwischen dem Teil 17 und dem elastischen Deckel 13 be-

findet sich der Vakuumraum 19, der an den Seiten durch Isolierteile 20, gegebenenfalls mit Dichtungsmitteln, abgeschlossen wird. An den Teil 16 wird die Zuführungs- und an den Teil 17 die Abführungsleitung für den Schalter angeschlossen. Das Feld zwischen den beiden Elektroden 11 und 12 bzw. dem elastischen Deckel 13 und dem Teil 17 bildet sich dann in Pfeilrichtung im Vakuumraum 19 aus. Im Vakuumraum 19 bestehen für die verschiedenen Elektrizitätsträger verschieden freie Weglängen, die aber immer größer sein müssen als der maximale Abstand der sich gegenüberliegenden leitenden Teilen, 12 bzw. 13, 17..

Um bei höheren- Spannungen infolge der geringen Abstände der Elektroden keine zu • großen Feldstärken zu erhalten, ist, wie Abb. 2 zeigt, vorgesehen, eine Anzahl solcher Kammern 22, 23, 24 hinter einanderzuschalten. Dieses Hintereinanderschalten hat auch noch den weiteren Vorteil, in den hohen Spannungsbereichen die ungewollten Entladungen zu unterbinden. Es ist festgestellt worden, daß Gleitungen an der Innenwand der Vakuumgefäße bei Spannungen oberhalb von 200 kV das Einsetzen einer selbständigen Entladung bedingen. Diese Gleitung kann beseitigt werden, wenn man die Innenwand der Gefäße sehr häufig durch leitende oder halbleitende Materialien unterteilt, rillt, riffelt oder lamelliert. Ein Rohr, welches abwechselnd aus leitenden und Isolierlagen aufgebaut war, nach Art eines Kondensators, konnte mit 2,4 Millionen Volt belastet werden. Besonders gute Wirkungen wurden erzielt, wenn die Gleitwege zwischen den einzelnen Stufen möglichst lang gehalten werden. Das kann dadurch erreicht werden, daß zwischen to den einzelnen Kammern bzw. Stufen zwei oder mehrere Isolierringe 25 bis 28 mit verschieden großen Innendurchmessern verwendet werden.

Der Aufbau der Kammern kann auch so gedacht erfolgen, daß in an sich bei Entladungsgefäßen bekannter Weise abwechselnd MietaUscheihen und Isolierringe, etwa aus Glimmer, Hartpapier oder ähnlichem, aufeinandergeschichtet und die Begrenzungsflächen mit einem möglichst durchschlagsicheren Material vergossen werden.

Die hohl ausgebdldetein Elektroden 29,30,31 haben versetzt angeordnete Bohrungen 32, 33, damit kein durchgehender Entladungskanal entsteht, aber die Kammern 22,23,24 in ihrer Gesamtheit über das Rohr 18 evakuiert werden können. Es ist auch möglich, anstatt die Begrenzungsflächen zu vergießen, das ganze System passend in einen besonderen Hüllzylinder aus Isoliermaterial, etwa Glas, Porzellan, Hartpapier, zu setzen und zu verschmelzen oder entsprechend zu dichten.

Der Schaltmechanismus kann in verschiedener Art bewerkstelligt werden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel nach Abb. 1 und 2 sind die Elektroden 16 bzw. 29, 30, 31 hohl ausgebildet, und die Deckel 13 bestehen aus einem elastischen Werkstoff, so daß durch einen entsprechenden Druck in den Hohlräumen 14 bzw. 34, 35, 36 die Schaltelektroden 11, 12 so weit genähert werden, daß sie miteinander in Kontakt kommen. Die Hohlräume 34, 35, 36 nach Abb. 2 werden alle von der gemeinsamen Druckleitung 37 aus gespeist.

Claims

Patentansprüche:

ι. Wechselstrom-Vakuum-Unterbrecher, dadurch gekennzeichnet, daß sein Gehäuse und die Elektroden derart ausgebildet und angeordnet sind, daß die mittlere freie Weglänge der Ladungsträger bei dem im Unterbrechergefäß herrschenden Druck größer ist als' der in Richtung der elektrischen Kraftlinien gegebene Abstand der spannungführenden Teile voneinander, wobei der Druck oberhalb von 10—³mm Hg liegt und gegebenenfalls bis zu 1 mm Hg betragen kann.
2. Unterbrecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl gleichartiger Unterbrecherkammern derart hintereinandergeschaltet sind, daß in den einzelnen Kammern keine unzulässigen Spannungen auftreten.
3. Unterbrecher nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche des den Unterbrecherraum begrenzenden Isolators derart ausgebildet ist, daß ringförmige Vertiefungen bzw: Erhöhungen entstehen, die den Gleitweg für Ladungsträger an der Isolatorfläche größer machen als den freien, zwischen den Elektroden gemessenen Abstand.
4. Unterbrecher· nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden hohl ausgebildet sind und ein Teil von ihnen aus einem elastischen Werkstoff besteht, so daß durch einen entsprechenden Druck im Hohlraum die Schaltelektroden no so weit genähert werden können, daß sie miteinander iri Kontakt kommen.
5. Unterbrecher nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuumräume der voneinander getrennten Unterbrecher durch gegeneinander versetzt angeordnete öffnungen in den Elektroden miteinander in Verbindung stehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen