Verfahren zum Schliessen und Unterbrechen von Stromkreisen mittelst Schalter mit im Vakuum liegenden Schaltkontakten. Es sind in letzter Zeit Vakuumschalter entwickelt worden, bei denen das Schliessen und Offnen der Kontakte im Hochvakuum erfolgt, und es zeigt sich, dass gewaltige Leistungen von diesen Schaltern ohne Schwie rigkeit und ohne länger dauernde Lichtbogen bildung bewältigt werden können, wenn die Kontaktmaterialien ausserordentlich gasfrei sind. Als Kontaktmaterial kann dabei Kupfer, Silber, Tantal, Wolfram oder auch Queck silber oder ein ähnliches Material benutzt werden.
Die Schalter eignen sich in hervor ragendem Masse zum Schalten grosser Lei stungen, jedoch lässt sich ein dauernder Strom durchtritt nur schwer ermöglichen, weil hier bei erhebliche Wärmemengen entstehen, die abgeführt werden müssen.
Dieses ist einer seits schwierig wegen des erforderlichen Hoch vakuums im Schalter, bei dem zur Wärme abfuhr der innern Teile nur die Wärme strahlung zur Verfügung steht, die zur Ab- fuhr erheblicher Leistungen hohe Tempur aturen erfordert, und weil anderseits die Stromdurch- führungen durch die Wandung des Hoch vakuumgefässes für starke Ströme leicht zum Springen des Glases durch Wärmespannungen führen, wenn man nicht etwa künstliche Kühlung anwenden will.
Gemäss der vorliegenden Erfindung soll der Hochvakuumschalter lediglich für den eigentlichen Schaltprozess des Schliessens und des Unterbrechens der Ströme benutzt werden. Erfindungsgemäss wird das Schalten des Stromes durch einen parallel zu dein den Strom betriebsmässig führenden Schalter liegenden und als Vakuumschalter ausge bildeten zweiten Schalter, über welchen der Strom kurzzeitig übergeleitet wird, vollzogen. Der Vakuumschalter ist also durch den parallel liegenden Schalter von der dauernden Strom führung entlastet. Er hat die Ströme nur während des kurzdauernden Schaltprozesses zu führen und kann die entstehende Wärme menge im wesentlichen durch seine Wärme kapazität aufnehmen und dann in längerer Zeit langsam abstrahlen.
Der parallel liegende Schalter ist hingegen für die dauernde Führung der Ströme bemessen, hat aber seinerseits keinen unter wesentlicher Spannung sich voll ziehenden Schaltprozess vorzunehmen.
In der Zeichnung ist eine für die Durch führung des neuen Verfahrens geeignete An ordnung an einem Beispiel veranschaulicht. Es handelt sich um die Ein- und Ausschaltung des in der Leitung 1 fliessenden Stromes mittelst eines in einem evakuierten Gefäss 2 liegenden Schalters 3. Zur Betätigung des im Hochvakuum liegenden Schaltkontaktes 3 ist dieser mit einem Eisenkern 4 gekuppelt, der n einen rohrförmigen Ansatz 5 der Gefäss wandung gleitet. Mittelst Erregung der das Rohr 5 aussen umgebenden Spulen 6 und 7 kann in bekannter Weise durch Verschiebung des Eisenkernes 4 der Schalter 3 geöffnet und geschlossen werden. Bei Erregung der Spule 6 wird durch Hineinziehen des Eisen kernes der Schalter 3 geschlossen, bei Er regung der Spule 7 geöffnet.
Parallel zum Vakuumschalter liegt der für die dauernde Stromführung dienende Schalter 8, der ent gegen der Kraft einer Feder 9 bei Erregung der Spule 10 durch Anziehen eines mit dem Schalter gekuppelten Eisenkernes in ge- schlo3senem Zustand erhalten wird. Die Er regerspulen 6, 7 und 10 werden in Parallel schaltung von einer Batterie 11 gespeist.
Die Durchführung der Schaltvorgänge voll zieht sich nach dem Diagramm der Abb. 2, deren Abszisse die Zeit darstellt. Der obere stark ausgezogene Linienzug u in diesem Diagramm gibt den Schaltzustand des Vakuum schalters, der untere Linienzug s gibt den Schaltzustand des parallel liegenden Strom schalters an. Die tiefer liegenden Teile der beiden Linienzüge bringen zum Ausdruck, dass die betreffenden Schalter ausgeschaltet sind, die höher liegenden Teile, dass sie ein geschaltet sind. Der linke Teil des Dia grammes veranschaulicht die Ausschaltung des Stromkreises 1. Wie ersichtlich, ist im nor- malen Zustande der Stromschalter 8 einge schaltet, während der Vakuumschalter aus geschaltet ist.
Zur Abschaltung des Strom kreises wird nun der Vakuumschalter mittelst ErregungderSpule6geschlossen; anschliessend wird der Stromschalter durch Unterbrechung der Erregung an der Spule 10 geöffnet, und anschliessend wird nunmehr der Hochvakuum schalter durch Unterbrechung der Erregung an der Spule 6 und Einschaltung der Er regung an der Spule 7 geöffnet. Bei der Ein schaltung, die im rechten Teil des Diagrammes veranschaulicht ist, vollzieht sich der Vorgang umgekehrt. Es wird der Hochvakuumschalter 3 zuerst eingeschaltet, hierauf der Strom schalter 8, und hierauf wird der Hochvakuum- schalter 3 ausgeschaltet.
In beiden Fällen ist der Hochvakuumschalter nur kurze Zeit be ansprucht, während anderseits der Strom schalter vom eigentlichen Schaltvorgang ent lastet ist.
Damit die einzelnen Schaltvorgänge in der geschilderten Weise zwangsläufig hinter einander ausgeführt werden können, ist in Fig. 1 noch ein Hebelumschalter 16 mit den Kontakten 12, 13, 14 und 15 vorgesehen, die derart angeordnet sind, dass bei der Drehung des Hebelschalters 16 die einzelnen Erregerspulen zwangsläufig in der geschil derten Reihenfolge ein- -und ausgeschaltet werden.
Die Abhängigkeit der Schaltbewegungen des Vakuumschalters und des Stromschalters kann durch bekannte Schaltmittel, zum Bei spiel durch kinematische Getriebe, erreicht werden, und zwar sowohl auf elektrischem, wie auf mechanischem Wege. Derartige Mittel brauchen, da sie allgemein bekannt sind, hier nicht näher erläutertzu werden. Derge- samteSchaltvorgangkannin der beschriebenen Reihenfolge entweder von Hand aus durch geführt werden oder auch selbsttätig. Es kann sowohl der Strom-,als auch derVakuum- schalter in Luft oder 01 oder in einer andern Kühl- oder Isolierflüssigkeit eingebettet sein, um die Abschaltung grösserer Ströme beziehungsweise Spannungen zu ermög lichen.
Procedure for closing and interrupting circuits using switches with switching contacts in a vacuum. Vacuum switches have recently been developed in which the closing and opening of the contacts takes place in a high vacuum, and it has been shown that these switches can handle enormous performances without difficulty and without prolonged arcing if the contact materials are extremely gas-free are. Copper, silver, tantalum, tungsten or mercury or a similar material can be used as the contact material.
The switches are ideally suited for switching large capacities, but it is difficult to allow a continuous current to pass through, because considerable amounts of heat are generated here that have to be dissipated.
This is difficult on the one hand because of the high vacuum required in the switch, in which only the heat radiation is available to dissipate heat from the inner parts, which requires high temperatures to dissipate considerable power, and on the other hand because the current feedthroughs through the Wall of the high vacuum vessel for strong currents easily lead to cracking of the glass due to thermal stress, if you do not want to use artificial cooling.
According to the present invention, the high vacuum switch should only be used for the actual switching process of closing and interrupting the currents. According to the invention, the switching of the current is carried out by a second switch, which is parallel to the switch that conducts the current operationally and is designed as a vacuum switch, via which the current is briefly transferred. The vacuum switch is thus relieved of the constant current supply by the parallel switch. He only has to conduct the currents during the brief switching process and can absorb the resulting amount of heat mainly through his heat capacity and then slowly radiate it over a longer period of time.
The switch located in parallel, on the other hand, is dimensioned for the continuous management of the currents, but does not have to undertake a switching process that takes place under significant voltage.
In the drawing, a suitable arrangement for implementing the new method is illustrated using an example. It is a matter of switching the current flowing in line 1 on and off by means of a switch 3 located in an evacuated vessel 2. To operate the switching contact 3, which is in a high vacuum, it is coupled to an iron core 4, which has a tubular extension 5 of the The wall of the vessel slides. By means of excitation of the coils 6 and 7 surrounding the tube 5 on the outside, the switch 3 can be opened and closed in a known manner by moving the iron core 4. When the coil 6 is excited, the switch 3 is closed by pulling in the iron core and the coil 7 is opened when the coil 7 is excited.
Parallel to the vacuum switch is the switch 8 which is used for the permanent current conduction, which is kept in the closed state against the force of a spring 9 when the coil 10 is energized by tightening an iron core coupled to the switch. He regerspulen 6, 7 and 10 are powered by a battery 11 in parallel.
The implementation of the switching processes is fully carried out according to the diagram in Fig. 2, the abscissa of which represents time. The upper line u in this diagram shows the switching status of the vacuum switch, the lower line s shows the switching status of the parallel current switch. The lower-lying parts of the two lines express that the relevant switches are switched off, the higher-lying parts that they are switched on. The left part of the diagram illustrates the switching off of the circuit 1. As can be seen, in the normal state the current switch 8 is switched on, while the vacuum switch is switched off.
To switch off the electric circuit, the vacuum switch is now closed by exciting the coil 6; the current switch is then opened by interrupting the excitation on the coil 10, and then the high vacuum switch is now opened by interrupting the excitation on the coil 6 and switching on the excitation on the coil 7. When switching on, which is illustrated in the right part of the diagram, the process is reversed. The high vacuum switch 3 is switched on first, then the current switch 8, and then the high vacuum switch 3 is switched off.
In both cases, the high vacuum switch is only used for a short time, while on the other hand the current switch is relieved of the actual switching process.
So that the individual switching operations can necessarily be carried out one after the other in the manner described, a lever switch 16 with the contacts 12, 13, 14 and 15 is also provided in FIG. 1, which are arranged in such a way that when the lever switch 16 is rotated, the individual Excitation coils are inevitably switched on and off in the order shown.
The dependency of the switching movements of the vacuum switch and the power switch can be achieved by known switching means, for example by kinematic gears, both electrically and mechanically. Since they are generally known, such means need not be explained in more detail here. The entire switching process can either be carried out by hand or automatically in the order described. Both the current and the vacuum switch can be embedded in air or oil or in another cooling or insulating liquid in order to enable larger currents or voltages to be switched off.