BRPI0714749A2

BRPI0714749A2 - comutador a vÁcuo

Info

Publication number: BRPI0714749A2
Application number: BRPI0714749-0A
Authority: BR
Inventors: Klaus Bodenstein
Original assignee: Switchcraft Europ Gmbh Empresa Alemc
Priority date: 2006-09-07
Filing date: 2007-09-07
Publication date: 2013-05-14
Also published as: MX2009002546A; DE502007005700D1; KR100887414B1; DE102006042101A1; CN101140837A; KR20090075665A; WO2008028676A1; CN101523537A; US20100025375A1; EP2059935A1; US8198562B2; EP2059935B1; US8110769B2; CN101617377B; EP2059938A1; EP2059938B1; KR20090075664A; ATE488848T1; JP2010503162A; WO2008028676A8

Abstract

COMUTADOR A VÁCUO. Comutador a vácuo, especialmente como disjuntor a vacuo para tensão média e alta composto de uma unidade de comutação móvel disposta dentro de uma câmara comutadora a vácuo (1), que engloba em conjunto uma agulha de contato (17), um isolador (18) e uma haste de acionamento e comutação (li) introduzida através de um fole de metal na câmara de comutação a vácuo (1), e um contato fixo (16) inserido na carcaça da câmara de comutação a vácuo (1), em que a extremidade superior do isolador (18) está fixamente ligada com a agulha de contato (17) e a extremidade inferior do isolador (18) com a agulha de contato (17) e a haste deacionamento e comutação (11) e em que a agulha de comutação (17) apresenta uma conexão condutora elétrica (20) com o condutor(8) que está em contato condutor de energia elétrica com pelo menos um contato de saída (6) disposto na lateral, deve ser encontrada uma solução que disponibilize uma forma de apresentação mais barata e melhorada de uma conexão condutora flexível ao contato de saída. Isto se consegue que a superfície da seção transversal da câmara de comutação a vácuo (1) na altura de pelo menos um contato de saída (6) em volta da agulha de contato (17) esteja coberta pelos elementos condutores elétricos de cobertura em forma de folhas ou plaquetas (26) dispostos em camadas ou empilhados e se encobrem pelo menos parcialmente uns aos outros em superfície.

Description

COMUTADOR A VACUO A invengao se refere a um comutador a vacuo, principalmente disjuntor a vacuo para media e alta tensao com uma unidade de comutagao movel disposta dentro de uma camara comutadora a vacuo, que engloba em conj unto em mobilidade um embolo de contato, um isolador e uma haste de acionamento e comutagao introduzida atraves de um fole de metal na camara de comutagao a vacuo, e um contato fixo inserido na camara de comutagao a vacuo, onde a extremidade superior do isolador esta fixamente ligada com ο embolo de contato e a extremidade inferior do isolador com ο embolo de contato e a haste de acionamento e comutagao, e onde ο embolo de comutagao apresenta uma conexao condutora eletrica com ο condutor que esta em contato condutor de energia eletrica com pelo menos um contato de saida disposto na lateral.

Disj untores oferecem a possibilidade de desconectar ligagoes eletricas existentes onde possam ser comutadas correntes eletricas de ate 160 kA. Estas correntes surgem, por exemplo, quando em redes de alta tensao houver um curto circuito ou uma ligagao a terra. Os dis j untores nao so podem comutar correntes de operagao normals e baixas correntes de sobrecarga, mas tambem podem separar altas sobrecargas e correntes altissimas de curtos-circuitos. Como instalagao de protegao de sobrecarga com grande potencial de comutagao entre 80 kA - 160 kA eles podem comutar meios operacionais ou partes de instalagoes tanto em estado tranqiiilo como em estado transtornado limitado temporariamente, ρ. ex. em curtos-circuitos. As formas construtivas dos disj untores sao ao Iado dos disj untores de gas comprimido e disj untores de fIuxo os disj untores a vacuo. Nos dis j untores a vacuo para se evitar um arco voltaico, os contatos se encontram no vacuo. Da DE 100 2 4 356 Cl e conhecida uma instalagao de comutagao isolada a gas com comutadores a vacuo em que dentro de um recipiente cheio de gas isolante da instalagao de comutagao a gas estao dispostos tres disjuntores conformados como disjuntores a vacuo. Um

disj untor a vacuo engloba comutagao a vacuo, que est a Dentro do espago de vacuo

respectivamente uma camera de conformada como espago de vacuo. ou dessa camara de comutagao a

vacuo estao dispostos um embolo de contato posicionado f ixamente e um embolo de contato movel, que com as suas respectivas hastes de comutagao sao conduzidas para f ora do espago de vacuo da camara de vacuo. Aqui uma haste de contato do embolo de contato movel e conduzida para fora do espago a vacuo ou da camara de vacuo atraves de um fole. Fora da camara de vacuo esta haste esta em contato com um suporte de conexao de corrente eletrica, e aqui esta prevista uma instalagao de acionamento para ο acionamento da haste de comutagao do embolo de contato movel.〇 poder de isolamento de dis juntores a vacuo desse tipo nao so deve assegurar ο poder de isolamento necessario do trajeto de comutagao e de separagao, mas tambem deve assegurar que correntes de vazamento ou de superficie, em estado aberto do traj eto de separagao fIuam da conexao superior da camara de vacuo para a conexao inferior, ao suporte de corrente conectado. Para assegurar isto, sao necessaries correspondentes distancias dos contatos bem como a disposigao do dis j untor a vacuo dentro de um recipiente cheio de gas isolante. Isto leva a grandes formas construtivas de disjuntores de vacuo e as instalagoes de comutagao equipadas com eles.

Alem disso, e conhecido que a extingao de

arcos voltaicos dentro de uma camara de comutagao a vacuo de um disjuntor a vacuo necessita do aproveitamento do campo

magnetico que acompanha a corrente eletrica· 〇 movimento forgado por influencia do campo magnetico do arco voltaico condiciona superficie de contato plana da pega do contato de comutagao do contato fixo e do embolo de contato, que estao dispostos dentro da camara de comutagao a vacuo do disjuntor a vacuo· Pegas de contato de comutagao se tocam totalmente com a sua superficie testeira circular sob aplicagao de uma forga externa, quando ο trajeto de separagao estiver fechado. Esta forga de contato resulta essencialmente da mola disposta no acionamento externo. Para influenciar a forga e a diregao do campo magnetico acompanhante da corrente eletrica as pegas de contato de comutagao apresentam desbastes internos, que em dependencia da sua diregao induzem um campo magnetico axial ou vertical. 〇 contato de comutagao movel em diregao longitudinal do embolo de contato se move ao ligar em alta velocidade e colide no contato de comutagao do contato fixo e colide repetidamente com uma frequencia correspondente ao sistema de acionamento e a massa movel. Durante ο periodo de operagao do disj untor a vacuo, este impact〇 causa oscilagoes mecanicas, pelo que ο embolo de contato movel que esta conduzido para fora da camara de vacuo e muito solicitada. Existe ο risco de surgirem fissuras apos um determinado numero de oscilagoes de comutagao, que levam ao colapso do vacuo na camara de vacuo. Pelo impacto do contato de comutagao do embolo de contato movel com repetidos movimentos de colisao, tambem surgem em um processo de ligagao para uma frequente formagao de um arco voltaico de ligagao. Isto leva ao superaquecimento do material nas superficies planas de contato e assim a miiltiplas soldagens locais dos contatos de testeira. Em um processo de desligamento os locais soldados dos contatos de testeira rasgam pela for?a do acionamento de desligamento· Aqui entao existe ο risco que se formem pontas afiadas que diminuem sensivelmente a homogeneidade do campo

eletrico nos contatos de testeira, diminuindo dessa forma sensivelmente a tensao disruptive entre os contatos de testeira abertos.

Para eventualmente limitar ο usο de gas isolante e sabido, tambem de arranjar ο contato de saida e ο suporte de conexao de corrente com conexao condutora eletrica ao condutor de carga ou na camara de vacuo ou na camara de comutagao de vacuo e unir atraves de um condutor flexivel com ο embolo movel na camara de comutagao a vacuo de forma condutora. Nisto ο embolo de contato movel disposta na camara de comutagao a vacuo esta ligada atraves de um isolador a uma haste de acionamento e conexao que sai da camara de comutagao a vacuo- Um disjuntor a vacuo destes em especie e conhecido pela DE 199 64 24 9 C2. Nestes dis juntores agora existe ο problema, que a conexao condutora eletrica flexivel entre ο embolo de contato movel e ο condutor de carga ou ο contato de saida deve ser conformada de forma flexivel, para que possa seguir ao movimento axial longitudinal do embolo de contato movel no processo de ligagao e des ligamento. Esta flexibilidade necessaria deve ser garantida atraves de um longo periodo e durante muitas conexoes, para que ο disjuntor a vacuo apresente uma vida util suficiente· Da DE 199 64 249 C2 se conhece a formagao de uma conexao condutora atraves de varias folhas de filme de cobre delgadas colocadas umas sobre as outras em forma de camada. No vacuo isto leva ao problema, que se formam camadas de oxidagao, que colam e no passar do tempo impedem a flexibilidade da ligagao condutora· Para resolver este problema a DE 199 64 249 C2 sugere montar a conexao condutora pela construgao em camadas alternantes de metal condutor e camadas de inibigao de colagem ou conexoes condutoras dentro da camara de vacuo em um ambiente protegido, de forma que ao surgir um arco voltaico, os produtos do arco voltaico nao possam se depositar na conexao

condutora flexivel· A desvantagem dessa forma de apresentagao e que deve ser previsto outra carcaga dentro da camara de ■ comutagao a vacuo, em que a conexao condutora e disposta de forma protegida, ο que traz consigo um dispendio razoavelmente aumentado de montagem ou sera necessaria uma construgao complexa da conexao condutora, onde a cada camada condutora se deve aplicar uma camada de inibigao de colagem.

A base da invengao frente a esta, e a tarefa

encontrar uma solugao, que possibilite uma conformagao

simplificada, mais barata e melhorada de uma ligagao condutora para ο contato de saida.

Em um comutador a vacuo do tipo citado inicialmente esta tarefa e solucionada de tal forma, que a superficie transversal interna da camara de comutagao a vacuo na altura do contato de saida em torno do embolo de contato esta coberto pela area toda por elementos de cobertura conformados como folhas ou plaquetas, condutoras eletricas, que estao dispostas em camadas e se encobrem parcialmente uma das outras.

Atraves desta formagao da invengao da conexao

condutora eletrica e encontrada uma solugao, que mesmo na adigao com os produtos que surgem na ocorrencia de um arco voltaico nao cole e permanega funcional em longo prazo. Alem disso a conformagao de acordo com a invengao da ligagao flexivel e condutora e realizavel em uma forma tecnicamente simples e barata.

Pelo fato que estao previstos elementos de • cobertura condutores, preferencialmente de folhas de metal ou plaquetas de metal, que cobrem toda a superficie transversal interna da camara de comutagao a vacuo, a cada curso do

embolo, ou seja, a cada processo de comutagao estes sao movimentados uniformemente sem deslocamento relativo um contra ο outro. Nisto a area de material disposta junto ao • embolo de contato sera movido imediatamente pelo embolo de contato, onde a area oposta d〇s elementos de cobertura, preferencialmente fixada em um anel, nao segue este movimento. Isto leva a que as camadas superpostas de acordo com ο estado da tecnica as camadas nao sao empurradas simplesmente uma conta a outra, mas tambem afastadas uma da outra e em distancia sao movidas ordenadas uma contra a outra. Atraves deste movimento eventuais adesoes sao soltas, porque a extremidade interna e externa d〇s elementos de cobertura se movem relativamente uns contra os outros. Por outro lado, nesta conformagao tambem e possivel assegurar para a formagao do alto vacuo situado na faixa de 10 7 ate io~9 Torr ou mais da camera de comutagao a vacuo a evacuagao dos dois espagos de separagao da camera de vacuo acima e abaixo da area coberta por elementos de cobertura. Na conformagao do vacuo os elementos flexiveis em forma de folhas ou plaquetas sao erguidos, de forma que ions condutores entre eles ou particulas de gas ou semelhantes que estao entre eles, podem ser retirados.

Evolugoes e conformagoes da invengao resultam em dependencia das exigencias secundarias. Aqui esta previsto que os elementos de cobertura formam pelo menos em parte a ligagao condutora, onde e conformado ο condutor na forma de um anel ou segmento anelar disposto em torno do embolo de contato. Assim a ligagao condutora flexivel, se desejado, pode ser conformada limitada em uma parte do segmento do circulo. Tambem e possivel conformar ο anel circular total '30 forma do entre ο embolo de contato e um condutor em forma anelar.

Uma forma muito flexivel e muito resistente contra adesoes de apresentagao pode ser obtida, que a ligagao condutora seja construida por varios em diregao da rotagao em torno do eixo formado pelos elementos de coberuta em torno do • embolo condutor sejam constituidos de elementos amplos de ligagao. Assim pode-se conseguir por um Iado, que os elementos de cobertura dispostos em camadas somente se tocam com uma parte de sua area uma em cima da outra e as elementos de cobertura com a maior parte da sua area, apresentam uma distancia entre a folha de metal ou plaqueta de metal disposta acima ou abaixo dela. Alem disso e possivel por esta forma da evolugao da invengao, conformar os elementos de cobertura como parte de elementos de ligagao, que podem cumprir outras fungoes nos elementos de ligagao. Uma disposigao muito preferida dos elementos de cobertura esta em evolugao vantajosa a medida em que quando os elementos flexiveis de ligagao cobrem com uma area parcial pelo menos de um elemento de cobertura uma area parcial de um elemento de cobertura avizinhado em diregao da rotagao do elemento de ligagao.

A area transversal em forma de circulo anelar total formada entre ο embolo de contato e ο contato de saida do espago interno da camara de vacuo pode ser totalmente coberta, que os elementos de ligagao com as suas areas parciais parcialmente cobrindo uma as outras cobrem na sua totalidade a area transversal da camara de comutagao a vacuo e/ou do condutor dentro do anel e/ou de um condutor dentro do anel e/ou um circulo anelar formado entre ο embolo de contato e ο anel.

Os elementos de cobertura e/ou elementos de uniao sao adequadamente dispostos em camadas um em cima do outro, onde se prefere a superposigao em forma helicoidal dos elementos de cobertura e/ou elementos de uniao. A flexibilidade e a mobilidade dos elementos de uniao pode ser

suportada com vantagem, conforme a invengao, que os elementos de união englobam um anel externo e um anel interno como pelo menos um elemento de união que liga o anel interno e o externo e preferencialmente um elemento de união formando um elemento de suporte. Nisto também pode ser previsto que o respectivo anel interno dos elementos de união está engastado em um anel embolo, onde este anel embolo está disposto em cima do embolo de contato. Assim pode-se criar um componente integral, que engloba de forma flexível várias camadas de elementos de cobertura formados por elementos de união, que uma vez estão dispostos no anel, que está em contato com o contato de saída e que por outro lado está fixado e disposto em um anel embolo, que transfere imediatamente o movimento do embolo de contato. Em um movimento de ligação o anel de embolo segue juntamente com o anel interno dos elementos de união imediatamente o movimento do embolo, onde o anel externo fica preso no anel do condutor. Este movimento é suportado pela deformação dos elementos de suporte que formam em um tipo de ponte crescente em forma de arco uma ligação mecânica entre as áreas contrárias do anel externo dos elementos de união.

Pela formação de acordo com a invenção da união condutora entre o embolo de contato e o condutor em forma anelar ou o anel do condutor pela vista por cima (ou por baixo) se forma uma superfície visualmente fechada dos elementos de cobertura sobrepostos dispostos um sobre o outro e/ou paralelamente, que na altura do contato de saída cobre a superfície interna transversal da câmara de vácuo. Esta superfície visualmente estanque também serve na operação do disjunto a vácuo, que partículas de carga não se movam do superior, ou seja, a área de comutação situada acima do condutor entre o contato fixo e móvel para baixo ao fole metálico e a haste de acionamento conduzida dentro dele. Por outro lado ainda é possível por causa da ligação/conexão flexível, evacuar toda a câmara de comutação a vácuo, ou seja, também em relação à representação desenhada de forma que partículas que se encontram abaixo do condutor em forma anelar possam ser evacuados da câmara através da conexão/ligação flexível.

Finalmente de acordo com a invenção, é possível realizar pela conformação da união condutora flexível com o contato elétrico ao contato de saída do condutor formado em forma anelar, uma conexão condutora, que é construída de forma compacta de forma que se possa realizar no total um disjuntor a vácuo de construção e forma construtiva compacta.

A ligação flexível, condutora, de acordo com a invenção, transmite de forma segura o fluxo de corrente do embolo de contato móvel através do anel até o contato de saída. Ela e suficientemente estável, para que seja garantido principalmente do fluxo de corrente do embolo de contato para a ligação condutora, por outro lado também siga ao movimento de embolo de contato. A ligação condutora ainda é permeável ao ar, de forma que é possível uma evacuação da câmara de vácuo por outro lado ela fecha a parte inferior da câmara de tal forma, que as queimas provocadas pelo arcos voltaicos que surgem não batam no isolador dentro da câmara de vácuo, possam condensar no mesmo e assim formar uma câmara condutora.

Estas exigências são atendidas, onde o condutor ou a ligação condutora são formadas por segmentos individuais ou seja elementos de ligação com elementos de cobertura de metal delgado dobrável de tal forma, que o comprimento de cada segmento ou elemento de conexão, ou seja, a extensão radial de cada elemento de união corresponda pelo menos à maior distancia radial entre o ponto de conexão fixo externo do segmento na forma de um anel externo e o ponto de conexão no embolo de contato móvel que corresponde à forma de um anel interno. Pela correspondente disposição no anel de embolo os elementos de união individuais são mantidos separados e distanciados entre eles em direção longitudinal do eixo, o que garante a permeabilidade de ar entre os elementos de união com os seus elementos de cobertura, garantindo e possibilitando assim a capacidade de evacuação da câmara de vácuo no total. Além disso os elementos de cobertura estão deslocados uns contra os outros de tal forma, que a superfície transversal da câmara de vácuo vista por cima ou por baixo do eixo longitudinal da câmara de vácuo, esteja visualmente preenchida na sua totalidade. Dessa forma evita-se a passagem de partículas de queima das superfícies de contato ou superfícies de comutação dos condutores para e no isolador. O deslocamento dos elementos de união em relação um para o outro pode ser feito em disposição helicoidal, em forma de escada de caracol, em forma ziguezague ou outras disposições, contato que seja assegurado, que a superfície transversal interna da câmara de vácuo seja coberta. O anel externo do condutor está disposto fixo no lado interno da câmara de vácuo em um anel de contato entre dos corpos cerâmicos da câmara de vácuo, onde ele está em contato com o contato de saída. O lado interno oposto dos elementos de união está disposto fixamente no anel de embolo e acima fixamente no embolo de contato móvel.

A invenção está esclarecida mais

detalhadamente de acordo com as figuras.

A Fig. 1 apresenta uma vista em perspectiva do disjuntor a vácuo conforme a invenção. A Fig. 2 mostra o disjuntor a vácuo da Fig. 1 após aplicação da camada externa de resina fundida para a conformação da carcaça de resina fundida.

A Fig. 3 mostra um corte longitudinal da câmara do disjuntor a vácuo.

A Fig. 4 mostra uma vista superior da conexão

condutora.

A Fig. 5 exibe esquematicamente um corte ao

longo do eixo A-A da Fig. 4.

A Fig. 6 exibe vista em perspectiva interior da conexão condutora.

A Fig. 7 exibe vista em perspectiva superior da conexão condutora.

A Fig. 8 exibe vista superior de um elemento

de conexão.

A Fig. 9 exibe um corte do elemento de

conexão ao longo da linha B-B da Fig. 8.

A Fig. 10 mostra uma vista em perspectiva superior do elemento de conexão conforme Figs. 8 e 9.

A Fig. 11 apresenta perspectiva de uma peça de contato de comutação de um contato fixo e/ou de um embolo de contato,

A Fig. 12 mostra a peça de contato de comutação conforme Fig. 11 em vista da superfície interna de comutação e contato. A Fig. 13 apresenta um corte da peça de contato de conexão conforme Figs. 11 e 12 com a superfície de comutação e contato interna recolhida.

A Fig. 14 apresenta a peça de contato de comutação conforme Fig. 13 com a superfície interna de comutação e contato aberta.Ela mostra em apresentação em perspectiva da câmara de comutação em vácuo 1 de um disjuntor a vácuo. Esta é formada por um cilindro de cerâmica 2 superior estanque a gás e um cilindro cerâmico 3 inferior estanque a gás. O cilindro cerâmico superior 2 está fechado com uma tampa de fechamento 4. Entre o cilindro cerâmico superior 2 e o cilindro cerâmico inferior 3 existe um anel de contato 5. O anel de contato 5 apresenta contatos de saída 6, sobre os quais um anel 7 de um condutor 8 com um condutor de carga 9 está em conexão elétrica. Com a ajuda de um fole 10 de metal está introduzida uma haste de acionamento e de comutação 11 estanque a vácuo no espaço interno da câmara de comutação a vácuo 1. Na câmara de comutação a vácuo 1 o espaço interno assim forma uma câmara de vácuo 12 em que existe um alto vácuo de IO"7 até IO"9 Torr ou 10~7 ATÉ 10~9 mbar. Do lado externo, a câmara de vácuo completamente montada está envolta com uma manta de resina fundida 13 ou uma carcaça de resina fundida, como isto pode ser visto na Fig. 2.

Na Fig. 3 consta a visão esquematizada em

corte da câmara de vácuo 12 da câmara de comutação a vácuo 1 em posição fechada das peças de contato de comutação 14a, 14b, ou seja, em conexão condutora de corrente elétrica de um condutor gerador 15 não representado detalhadamente por um contato fixo 16 e um embolo de contato móvel 17 bem como um condutor 8 e o contato de saída 6 através da câmara de vácuo 12 pelo condutor de carga 9. Nesta posição não está representado o trajeto de separação. Pelo movimento do embolo de contato móvel 17 através da haste de acionamento ou comutação 11 acoplada acima de um isolador cerâmico 18 em direção da seta 19, as peças de comutação e contato 14a, 14b podem se afastar de tal forma, que entre eles é conformado um espaço que então forma o trajeto de separação.

No disjuntor a vácuo representado se trata de um disjuntor a vácuo para média e alta tensão. Aqui está conformada dentro de uma câmara de comutação a vácuo 1 uma unidade de comutação móvel, que engloba a peça de comutação e contato inferior 14b, o embolo de contato 17 fixada a ela bem como a haste de acionamento ou comutação 11. Nesta unidade de comutação móvel está disposta na altura dos contatos de saida 6 ou do anel de contato 5 ou do suporte de contato de corrente em um embolo de contato 17, uma conexão flexível condutora elétrica 20 com um condutor 8 ou para a formação de um condutor 8. Sobre esta conexão condutora 20 a corrente elétrica adutora é estabelecida para o condutor de carga 9 assem que por aqui existe uma conexão condutora de energia elétrica para pelo menos um dos contatos de saída 6.

0 condutor 8 engloba um anel 7 que está

fixado na parte interna do anel de contato 5. Alem disso o condutor 8 engloba um anel de embolo 21 que com sua superfície interna, preferencialmente fixo no local, está disposto no diâmetro externo do embolo de contato 17. 0 anel de embolo 21 e o anel 7 são ligados através de uma multiplicidade de elementos de conexão 22.

Um elemento de ligação 22 individual está representado na figura 8 em vista por cima. Ele é formado por um anel externo 23 e um anel interno 24 bem como os elementos de suporte de ligação 25, onde o anel externo 23 e o anel interno 24 e os elementos de suporte 25 são de um material condutor elétrico em forma de folhas ou plaquetas. Como pode ser visto nas figuras 9 e 10, os elementos de suporte 25 do

anel externo 23 em direção crescente ao anel interno 24

conformam elementos de cobertura cobrem o espaço interno do

anel externo 23 de um lado diametralmente ao lado oposto em forma de arco englobando o anel 24.

Como pode ser visto do desenho por cima da fig. 4, que em vista por cima representa a visão em direção do eixo longitudinal 26 do embolo de contato 17, estão dispostos colocados entre o anel de embolo 21 e o anel 7 uma multiplicidade de elementos de união 22, 22', 22", 22"' empilhados em direção do eixo 26. Nisto os respectivos elementos de união 22, 22', 22", 22"' estão arranjados respectivamente em direção de rotação em torno do eixo em 10- graus deslocados um contra o outro, de forma que todos os elementos de união 22 cubram junto com os seus respectivos elementos de cobertura 26, 26' ou elementos de suporte 25, 25' toda a superfície circular formada entre o anel 7 e o anel de embolo 21. Assim também a superfície transversal livre em forma circular da câmara de vácuo 12 ou da câmara de comutação a vácuo 1 está coberta em superfície total pelos elementos de cobertura 26 dos elementos de união 22. Por causa do empilhamento em camadas respectivamente deslocado em - 15 graus dos elementos de cobertura, estes se cobrem respectivamente com uma superfície parcial de seus elementos de suporte 25. Os elementos de união 22 formam assim a parte flexível da conexão condutora 20 e junto com o anel 7 e com o seu anel de embolo 21 formando o condutor 8. Como pode ser visto da Fig. 5, os elementos de união 22 com o seu anel 23 estão dispostos fixamente no anel 7 e com o seu anel interno 24 no anel de embolo 21, onde entre os respectivos elementos de união 22 individuais empilhados em camadas, existe uma distância em direção longitudinal axial, de forma que pelos elementos de união 22 com os seus elementos de cobertura 26 e os elementos de suporte 25 existe uma ligação de passagem de ar ou espaço de gás, por outro lado conforme a vista por cima da figura 4 existe uma cobertura que impede a visão por estes elementos de união 22. Em posição de montagem já se obtém a posição fechada das peças de comutação e contato 14a, 14b e no posicionamento representado pela Fig. 3 dos elementos de união 22 com o lado inferior côncavo que pode ser visto na figura 6e do lado superior convexo que pode ser visto na fig. 7. Os elementos de cobertura 26 ou os elementos de suporte 25 são conformados com tal flexibilidade, que acompanham o movimento do embolo de contato 17 nos processos de comutação individuais entre a posição de comutação fechada até a posição de separação e de volta.

A peça de comutação e contato superior 14a ligada fixamente com o contato fixo 16 e a peça de comutação e contato inferior 14b fixamente ligada com o embolo de contato 17 são formados respectivamente de forma idêntica, de forma que a descrição a seguir se refere somente à peça de comutação e contato 14b representada na fig. 11 - 14. Cada peça de comutação e contato 14a, 14b apresenta uma superfície de contato e de comutação 28 dividida em dois, que engloba uma superfície em forma circular externa de comutação e contato 29 e uma superfície interna de comutação e contato 30 em forma circular. A superfície de comutação e contato 29 está disposta fixamente em um corpo de suporte 31 da respectiva peça de comutação e contato 14a, 14b e a superfície interna de comutação e contato 30 está disposta em relação à superfície externa de comutação e contato 29 de forma móvel em cabeçotes de apoio 32. Além disso, por dentro da superfície interna de comutação e contato 30 em direção ao eixo 27 do embolo de contato móvel 17, age com a ajuda de molas 33 um embolo móvel interno ou embolo interno 34. No corpo base ou corpo de suporte 31 existem em uma superfície base 36, molas 33, dispostas com uma de suas extremidades, onde com a outra extremidade encostam-se a um anel de batente do embolo interno 34. Na posição inserida mostrada na Fig. 13 da superfície interna de comutação e contato 30, as superfícies de comutação e contato 29,30 da peça de comutação e contato superior 14b estão justapostos com a peça de comutação e contato inferior 14b, assim que se forma uma superfície de contato e comutação 28 plana. Nesta posição as molas 33estão inseridas sobre o anel de batente 35 na sua posição de recalque. Tão logo o embolo de contato 17 móvel entra na posição para a formação de um trajeto de separação, as superfícies externas de comutação e contato 29 se afastam da peça de comutação e contato superior e inferior 14a, 14b. As superfícies de comutação e contato 30 da peça superior e inferior de comutação e contato 14a, 14b inicialmente ainda permanecem em posição ajustada plana, enquanto a força motriz das molas 33 em processo de afrouxamento é suficiente para mover o embolo 34 até a posição aberta retratada na Figura 14 da superfície interna de comutação e contato 30. Se o embolo de contato 17 se afasta mais do contato fixo 16, as superfícies internas de comutação e contato 30 também se afastam da peça inferior de comutação e contato 14a, 14b, de forma que agora se forma o trajeto de separação. Em caso contrario, quando o embolo de contato 17 se move em direção ao contato fixol6, inicialmente as superfícies de comutação e contato internas 30 entram em justaposição superficial, as superfícies internas de comutação e contato 30 se movem contra a força das molas 33 em relação às superfícies externas de comutação e contato 29, até que a posição fechada das superfícies internas de comutação e contato e a posição de contato retratada na figura 3 das peças de comutação e contato 14a e 14b estiver alcançada. As superfícies externas de comutação e contato 29 são formadas de um material anelar circular, que é altamente condutor. Este material se digna a transferir a corrente nominal a ser conduzida pelo disjuntor a vácuo com resistência muito baixa. As superfícies internas de comutação e contato 30 por sua vez, são de um material em forma de disco, que é altamente sólido como resistente à abrasão e à queima, para pode suportar e extinguir assim também breves correntes de arcos voltaicos que surjam. As molas 33 dispostas abaixo são de material capaz de suportar curtos- circuitos como, por exemplo, liga de cobre e tungstênio. O material das superfícies externas de comutação e contato 29 é principalmente isento de oxigênio e é, por exemplo, uma liga de cobre e prata. O material da superfície interna de comutação e contato 30 é de uma liga de cobre e cromo.

Na separação, ou seja, no afastamento do contato fixo 16 e o embolo de contato 17 por um mecanismo de acionamento engatado na haste de acionamento e comutação 11 inicialmente se afastam as superfícies externas de comutação e contato 29, enquanto as superfícies internas de comutação e contato 20 por causa da pressão exercida pelas molas 33 no embolo 34 inicialmente saem da superfície uniforme de contato e comutação 28 enquanto suportam a corrente de curto-circuito que surge. Nisto o afastamento das superfícies internas de comutação e contato 30 está coordenado de tal forma que elas permanecem justapostas tanto tempo, até que entre as superfícies externas de comutação e contato 29 tenha surgido um espaço tal, que um salto do arco voltaico que surge/aparece no anel circular das superfícies de comutação e contato 29 seja evitado. Com um afastamento maior do contato fixo 16 e do embolo de contato 17 se separam também as superfícies internas de comutação e contato 30, de forma que o arco voltaico seja mantido somente entre estas superfícies e seja extinto após atingir uma distancia suficiente.

Além disso, as superfícies internas de comutação e contato 30 se apoiam nos cabeçotes de apoio 32 que são componentes de uma disposição em forma de espiral de contatos para o apoio da superfície interna de comutação e contato. Assim é possível gerar um campo magnético axial, com que também arcos voltaicos maiores são formados como arcos voltaicos difusos. Nisto o embolo 34 interno é formado por uma configuração de segmentos 37 de um tipo de nervuras em que estão dispostos os cabeçotes de apoio 32 e forma de espiral uns para os outros, onde os cabeçotes de apoio 32 são conformados e conectados como condutores elétricos.

As representações as figuras 12,13 e 14 são em vista das funções das molas 33 e dos cabeçotes de apoio 32 como a sua disposição e conformação como contatos em espiral, o seja, como contatos dispostos em forma espiral, são somente esquematizadas e simplificadas.

No isolador 18 se trata de um como tal de material cerâmico. 0 revestimento da câmara de comutação a vácuo 1 é preferencialmente formada por uma manta de resina fundida ou uma carcaça de resina fundida de um material de silicone ou resina de fundição de silicone.

No total pela combinação das mais diferentes medidas o tempo de permanência e o ciclo de vida de uma câmara de comutação a vácuo é aumentada, o comportamento de isolamento da câmara de vácuo 12 ou da câmara de comutação a vácuo 1 no total é melhorada e se obtém uma forma construtiva compacta da câmara de comutação a vácuo no total onde para a integralidade ainda tem que se apresentar mais uma vez, que o cilindro cerâmico superior 2 e o cilindro cerâmico inferior 3 são de um material estanque a gás, pois de outra forma não se poderia manter um vácuo na câmara de vácuo 12.

Mesmo que isto não seja necessário nas excelentes propriedades isolantes no disjuntor a vácuo conforme a invenção, caso seja necessário este ainda pode ser disposto em uma carcaça cheia de gás isolante.

Claims

1. Comutador a vácuo, especialmente como disjuntor a vácuo para tensão média e alta, caracterizado por ser constituído de uma unidade de comutação móvel disposta dentro de uma câmara comutadora a vácuo (1), que engloba em conjunto uma agulha de contato (17), um isolador (18) e uma haste de acionamento e comutação (11) introduzida através de um fole de metal na câmara de comutação a vácuo (1), e um contato fixo (16) inserido na carcaça da câmara de comutação a vácuo (1), em que a extremidade superior do isolador (18) está fixamente ligada com a agulha de contato (17) e a extremidade inferior do isolador (18) com a agulha de contato (17) e a haste de acionamento e comutação (11) e em que a agulha de comutação (17) apresenta uma conexão condutora elétrica (20) com o condutor(8) que está em contato condutor de energia elétrica com pelo menos um contato de saída (6) disposto na lateral, identificado de tal forma que a superfície da seção transversal da câmara de comutação a vácuo (1) na altura de pelo menos um contato de saída (6) em volta da agulha de contato (17) esteja coberta pelos elementos condutores elétricos de cobertura em forma de folhas ou plaquetas (26) dispostos em camadas ou empilhados e se encobrem pelo menos parcialmente uns aos outros em superfície.

2. Comutador a vácuo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os elementos condutores elétricos de cobertura (26) conformam pelo menos parcialmente a ligação condutora (20).

3. Comutador a vácuo, de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o condutor (8) é conformado como anel (7) ou segmento anelar, disposto em torno da agulha de comutação (17).

4. Comutador a vácuo, de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a ligação condutora (20) é construída de forma flexível de vários elementos de cobertura (26) flexíveis, envolvendo elementos de ligação (22) dispostos um contra o outro em direção do giro em torno do eixo (27) formado pela agulha de contato (17) .

5. Comutador a vácuo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que os elementos de ligação flexíveis (22) cobrem respectivamente uma superfície parcial de um elemento de cobertura (26) e de um elemento de ligação (22) avizinhado.

6. Comutador a vácuo, de acordo com as reivindicações 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que os elementos de ligação (22) com as suas superfícies parciais encobrindo-se uma contra a outra cubram na sua totalidade a superfície da seção transversal da câmara de vácuo (1) e/ou do condutor (8) dentro do anel (7) e/ou um dos anéis circulares formados entre a agulha de contato (17) e o anel (7) .

7. Comutador a vácuo, de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que os elementos de cobertura (26) e/ou os elementos de ligação (22) estejam dispostos em camadas ou em segmentos um sobre o outro.

8. Comutador a vácuo, de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que os elementos de cobertura (26) e/ou os elementos de ligação (22) estejam dispostos um em cima de outro em forma helicoidal.

9. Comutador a vácuo, de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que os elementos de ligação (22) englobam um anel externo (23) e um anel interno (24) bem como pelo menos um elemento de cobertura (26) formando um elemento de suporte (25) ligando os anéis externo e interno (23, 24) .

10. Comutador a vácuo, de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o respectivo anel externo (23) dos elementos de ligação (22) esteja fixado no anel (7) do condutor (8).

11. Comutador a vácuo, de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o respectivo anel interno (24) dos elementos de ligação (22) esteja engastado em um anel de tucho (21) .

12. Comutador a vácuo, de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o anel de tucho (21) esteja disposto em cima da agulha de contato (17) .

13. Comutador a vácuo, de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o cilindro cerâmico (2) superior, o cilindro cerâmico (3) inferior e o isolador (18) sejam de cerâmica estanque a gases.

14. Comutador a vácuo, de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o comutador de vácuo esteja assentado externamente em uma carcaça de resina fundida (13).