Elektrischer Vakuumschalter Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektri schen Vakuumschalter mit Elektroden, an deren ei nem Teil ein Lichtbogen geringer Stromstärke anzu- setzen bestimmt ist.
In dem schweizerischen Patent No. 384 053 des gleichen Anmelders ist darauf hingewiesen, dass bei dem Unterbrechen vom Wechselströmen unter etwa 500 A mittels Vakuumschaltern ein mit Stromab bruch bezeichneter Effekt auftritt. Bei den geringen Stromwerten brennt der Lichtbogen nicht bis zum nächstfolgenden natürlichen Nulldurchgang des Stro mes, sondern er erlöscht bei einem geringen Strom wert, so dass der Strom plötzlich auf Null absinkt. Der Stromwert, bei welchem der Lichtbogen erlischt, wird mit Abbruchstromwert des Vakuumschalters bezeichnet.
Bei den bisherigen Vakuumschaltern lag der Abbruchstromwert zwischen 10 und 40 A. Wäh rend ein derartiger Stromabbruch bei Stromkreisen mit kapazitiver Belastung ohne weiteres in Kauf ge nommen werden kann, muss er bei Stromkreisen mit induktiver Belastung infolge der durch die grosse Stromänderung pro Zeiteinheit induzierten Span nungswelle nach Möglichkeit vermieden werden.
Mit der vorliegenden Erfindung soll ein Vakuum schalter ermöglicht werden, der geeignet ist, kleine Ströme in induktiven Stromkreisen zu unterbrechen, wobei der Abbruchstromwert sehr klein ist und die Elektroden eine derartige Härte und Sprödigkeit be sitzen, dass die Kontakte nicht durch Schweissen an einander haften.
Der Vakuumschalter gemäss der vorliegenden Er findung ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine dieser Elektroden wenigstens zum Teil aus einer intermetallischen Verbindung mit einem Schmelz punkt über 800 C besteht, wobei mindestens ein Be standteil der Verbindung ein Metall mit einem Dampfdruck ist, welcher über dem Dampfdruck von Lanthan und unter dem Dampfdruck von Cadmium liegt.
Die Erfindung soll anschliessend anhand der bei liegenden Zeichnungen beispielsweise näher erläutert werden. Im einzelnen zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Vakuum schalter und Fig. 2 die graphische Darstellung einer Halbwelle eines sinusförmigen Wechselstromes zur Erläuterung des Abbrucheffektes.
Der in Fig. 1 gezeigte Vakuumschalter, welcher im nachfolgenden auch als Vakuumunterbrecher bezeichnet ist, besitzt eine abgeschlossene Kammer 10 mit einem röhrenförmigen Wandelement 11 aus isolierendem Material, dessen Enden mit metallischen Teilen 12 und 13 derart bedeckt sind, dass ein ab geschlossener Raum entsteht. Zwischen dem Wandteil 11 und den Abschlussteilen 12 und 13 sind Abdich tungen 14 vorgesehen, sodass die Kammer vakuum dicht abgeschlossen ist. In der Kammer bzw. dem Behälter 10 befinden sich zwei voneinander trennbare Lichtbogenelektroden 15 und 16.
In Fig. 1 sind diese Elektroden in der Kontaktstellung eingezeichnet. Der obere Kontakt 15 ist stationär; er ist mechanisch und elektrisch mit einer Stange 17 aus leitendem Material verbunden, deren oberes Ende elektrisch und mecha nisch an dem Endteil 12 befestigt ist. Der untere Kon takt 16 ist elektrisch und mechanisch mit einer Stan ge 18 aus leitendem Material verbunden. Die Stange 18 ist von einem Balg 20 oder einem äquivalenten vakuumdichten Organ umgeben, welches eine hin und hergehende Bewegung der Stange 18 zulässt. Die Stange 18 erstreckt sich durch eine hierfür vorgese hene Öffnung in dem Endteil 13.
Mit der Stange 18 sind nicht dargestellte Mittel verbunden, die sie in beiden achsialen Richtungen bewegen können, so- dass der Kontakt 16 mit dem Kontakt 15 in Kontakt gebracht und von diesem wieder entfernt werden kann. Der zu unterbrechende elektrische Stromkreis ist an den Anschlusskontakt 21, der elektrisch und mechanisch mit dem Teil 12 verbunden ist, und an den Anschlusskontakt 22 angeschlossen,
der elektrisch und mechanisch mit der Stange 18 verbunden ist. Eine geeignete Abschirmung für den Isolator, wie beispielsweise ein metallischer Zylinder 23, der wie bei 24 gezeigt, zur Verhinderung von Lichtbogen büdung am unteren Ende eingerollt ist, ist zwischen den Elektroden 15 und 16 einerseits und dem Isola tor 11 andererseits angeordnet, um zu verhindern, dass dieser Isolator einen Metallüberzug erhält.
Das Innere der Kammer 10 wird durch ein nicht gezeigtes Absaugrohr nach dem endgültigen Zusam menbau evakuiert. Damit der Schalter zum Unter brechen von Wechselströmen einwandfrei geeignet ist, muss der Druck in der Kammer 10 bei 10-4 mm Hg oder weniger liegen.
Vorzugsweise liegt der Druck in der Kammer zwischen 10-5 und 10-$ mm Hg. Die Einhaltung dieser Bedingung ist bei Vakuumschaltern zur Unterbrechung von Wechselströmen unbedingt erforderlich, damit sich in der Kammer 10 praktisch kein ionisierbares Gas befindet, welches nach dem Auslöschen des Lichtbogens zwischen den Elektroden 15 und 16 nach dem sich anschliessenden Nulldurch gang der Spannung eine Rückzündung bewirken könn te.
Eine Ionisation ist dann praktisch nicht möglich, wenn der Rückzündungspfad zwischen den Elektro den 15 und 16 oder zwischen den diese Elektroden tragenden Teilen klein im Vergleich zu der mittleren freien Weglänge eines Elektrons innerhalb der in dem Unterbrecher herrschenden Atmosphäre ist.
Die mitt lere freie Weglänge ist die statische Strecke, die ein Elektron durchwandern kann, ohne bei dem gegebe nen Druck mit einem Gasmolekül zusammenzustos- sen. Diese Bedingung ist in einem Stromkreisunter- brecher nur dann erfüllt, wenn der Druck in der Un- terbrecherkammer 10 unter 10-4 mm Hg und vor zugsweise unter 10-5 mm Hg liegt.
Fig. 2 zeigt in graphischer Darstellung den Strom abbrucheffekt. Es ist mehr im. einzelnen eine Halb welle eines Wechselstromes, während der Unterbre chung in einem Vakuumunterbrecher gezeigt. Die die Halbwelle darstellende Kurve A steigt von 0 aus an, wobei beispielsweise die Kontakte 15 und 16 in Fig. 1 zu dem Zeitpunkt B getrennt werden sodass sich ein Lichtbogen zwischen den Kontakten ausbildet.
Der Lichtbogen wird nun durch die von den Kontakten 15 und 16 durch die Kontaktwärme des Lichtbogens abgedampften Metallteile aufrecht erhalten. Die End punkte des Lichtbogens werden wie allgemein üblich mit Anoden- bzw. Kathodenpunkt bzw. -spitzen be zeichnet. Wie sich in der Praxis herausgestellt hat, dampft die Kathode, d. h. die auf dem negativen Po tential gehaltene Elektrode, den meisten Dampf ab. In der Praxis ist es jedoch bei der Unterbrechung von Wechselstrom schwierig zu bestimmen, welche der beiden Elektroden im bestimmten Fall die Kathode ist.
Bei Fig. 2 verläuft der Wechselstrom gemäss einer mit A bezeichneten Sinuskurve. Bei Strömen ober halb von 500 A folgt der Strom den gestrichelt ein gezeichneten Linien bis zum Erreichen des Nullwertes. Zu diesem Zeitpunkt verlöscht der Lichtbogen, wobei die Ionen zwischen den Elektroden schnell zu den kalten Wänden 12, 13 und 23 diffundieren, wo sie abgekühlt und abgesättigt bzw. entladen werden.
Der Lichtbogen bleibt nun deswegen gelöscht, weil die sich zwischen den Kontakten 15 und 16 ausbildende hohe Spannung zufolge der hohen dielektrischen Fe stigkeit des Vakuums, das die Kontakte voneinander trennt, keine Rückzündung bewirken kann.
Bei dem Betrieb von Vakuum-Unterbrechem zur Unterbrechung von geringeren Strömen, d. h. von Strömen unterhalb 500 A folgt der Strom nicht der gestrichelt eingezeichneten, sich dem Wert 0 konti- nunierlich annähernden Kurve, vielmehr wird der Strom bei einem geringen Stromwert, der mit I" be zeichnet ist und der zu der Zeit 0 auftritt, zufolge des plötzlichen Erlöschens des Lichtbogens unterbrochen.
Eine Folge hiervon ist eine praktisch augenblickliche Änderung des Stromwertes von 1o auf 0. Der Wert 1o soll nachfolgend als Abbruchstromwert eines be stimmten Unterbrechers bezeichnet werden. Es ist zu ersehen, dass dieser beinahe augenblickliche Abfall des Stromes von dem Wert I" auf 0 eine grosse Ände rung bzw. eine grosse erste Ableitung nach der Zeit (di/dt) besitzt, die ausserordentlich grosse Wander- wellenspannungen bei induktiven Belastungen des un terbrochenen Stromkreises zur Folge hat.
Diese hohen Spannungen können einen Zusam menbruch der Isolation zur Folge haben und sind da her bei elektrischen Apparaten sehr gefürchtet.
In dem eingangs erwähnten schweizerischen Pa tent ist ausgeführt, dass der Strom-Abbruch bei der Unterbrechung von kleinen Wechselströmen in Va kuumunterbrechern dadurch verursacht wird, dass der Lichtbogen unstabil wird, wobei diese Unstabilität auf ein Ansteigen des den Lichtbogen zusammenziehen den magnetischen Druckes über den diesem Druck entgegengesetzten Dampfdruck in dem elektrodenna- hen Gebiet des Lichtbogens zurückzuführen ist.
Als Abhilfe gegen hohe Abbruchswerte werden die Elek troden aus Materialien hergestellt, die einen hohen Dampfdruck besitzen, sodass ein genügend hoher Dampfdruck zur Verfügung steht, um den den Licht bogen zusammenziehenden bzw. einschnürenden mag netischen Druck auszugleichen.
Die Kontaktmaterialien gemäss dem obigen Pa tent haben sehr geringe Abbruchstromwerte bei der Unterbrechung von niedrigen Wechselströmen zur Folge. Einige von den hierbei verwendeten Materia lien sind jedoch in elementarer Form relativ weich und besitzen tiefe Schmelzpunkte. Eine Folge hiervon ist, dass die elementaren Metalle relativ leicht ero- dieren und mit dem Gegenkontakt verkleben bzw. verschweissen, wenn sie zufolge der Lichtbogenwär- me zum Schmelzen gebracht wurden.
Einige der Me talle mit niedrigen Schmelzpunkten verschweissen be reits bei Erwärmung durch den Strom, bevor die Elektroden voneinander getrennt wurden und sich ein Lichtbogen gebildet hat.
Gemäss der vorliegenden Erfindung besteht min destens eine der Elektroden 16 und 17, vorzugsweise jedoch beide Elektroden, aus einer chemischen Ver bindung von Metallen, von welchen mindestens eines einen Dampfdruck besitzt, der geringer ist als der jenige des Cadmiums und höher als derjenige des Lanthans. Diese Verbindungen sind weiterhin da durch gekennzeichnet, dass sie einen über 800 C lie genden Schmelzpunkt besitzen.
Die Ausgangsstoffe müssen in einem derartigen Ausmass stabil gegenüber Luft sein, dass keine Reak tion zwischen dem Metall und der Luft stattfindet, ausser dass sich eine dünne Oxydschicht von der Stärke höchstens einiger Moleküle bildet, wenn das Metall auch längere Zeit bei Raumtemperatur der Luft ausgesetzt wird. Derartige Oxyd-Überzüge bilden sich bei den meisten bekannten Metallen, sogar bei denen, welche als stabil in Luft bezeichnet werden. Die Anforderungen, dass die metallischen Kompo nenten bzw. Ausgangsstoffe mit Vakuumschmelzver- fahren oder ähnlichen Verfahren verarbeitet werden können müssen, betrifft mehr im einzelnen den Dampfdruck.
Der Dampfdruck der Komponenten darf nicht so hoch sein, dass das Material vor dem Schmelzen im Vakuum verdampft oder sublimiert. Weiterhin dürfen die Komponenten chemisch nicht derart aktiv sein, dass sie unter Vakuum mit dem Ma terial des Vakuumgefässes reagieren.
Wie allgemein bekannt, ist eine intermetallische Verbindung tatsächlich eine aus zwei Metallen beste hende chemische Verbindung, welche dem Gesetz der multiplen Proportionen gehorcht und welche eine wenn auch gegebenenfalls komplizierte reguläre Kri stallstruktur bildet. Die Sonderstellung der intermetal- lischen Verbindungen ist somit ohne weiteres erkenn bar, auch wenn sie unter den Begriff Legierung fallen. Die Eigenschaften der Verbindung sind weit gehend von der Art der Kristallstruktur abhängig.
Einige intermetallische Verbindungen, insbesondere zwischen Metallen der Gruppen III und V des periodi schen Systemes, besitzen eine Kristallstruktur, bei welcher ein Energieband mit Elektronen völlig gefüllt ist, sodass diese intermetallische Verbindung sich wie Halbleiter verhalten und nicht wie ein Metall. Der artige Verbindungen wurden erwähnt, um die Sonder stellung und die besonderen Eigenschaften der inter- metallischen Verbindungen zu erläutern.
Intermetallische Verbindungen, die sich zur Her stellung von Lichtbogenelektroden bzw. Kontakten für Vakuumunterbrecher als sehr brauchbar heraus gestellt haben, sind: Cu2Ce, Cu4La, A12Ce, A12 La, Al Sb, Bi3Ce4, Bi2Mg3, SnLä2 und MgSb.
Lichtbogenelektroden, von welchen Teile die End punkte von Lichtbögen zur Unterbrechung von Wech selströmen im Vakuum bilden und welche aus inter- metallischen Verbindungen bestehen, zeigen zunächst sämtliche Vorteile der von dem eingangs erwähnten Patent umfassten Materialklasse. Die intermetallischen Verbindungen besitzen darüberhinaus ausserordent- lich hohe Schmelzpunkte im Vergleich zu den beiden Materialien, aus denen sie bestehen.
Die Bedeutung eines hohen Schmelzpunktes für die Elektrodenmate- rialien bei Vakuumschaltern wurde bereits erwähnt. Ein weiterer Vorteil, der intermetallischen Verbindun gen besteht in ihrer grossen Härte; die Härte ist jedoch nicht so gross, dass sie eine Anwendung dieser Ver bindungen als Kontaktmaterial in Vakuumunterbre- chern ausschliessen würde.
Zur Erläuterung der aus serordentlichen hohen Schmelzpunkte der intermetal- lischen Verbindungen sei auf einige Beispiele verwie sen A12Ce besteht aus Stoffen, die bei 660 C und 830 C schmelzen. Der Schmelzpunkt der Verbindung liegt jedoch angenähert bei 1465 C. A12La besteht aus Ausgangsstoffen, die bei 660 C und 812 C schmelzen, der Schmelzpunkt der Verbindung liegt jedoch bei 1424 C.
Der Schmelzpunkt von AlSb liegt bei 1050 C, während derjenige der Komponenten bei 660 C bzw. 630 C liegt. Der Schmelzpunkt von Bi3Ce4 liegt bei 1600 C, derjenige seiner Komponen ten bei 262 C und 830 C. Der Schmelzpunkt von Bi2Mg3 liegt bei 823 C, derjenige seiner Komponen ten bei 262 C und 650 C. Der Schmelzpunkt von SnCe2 liegt bei 1400 C, derjenige seiner Komponen ten bei 232 C und 830 C.
Der Schmelzpunkt von SnLa2 liegt bei 1420 C, derjenige seiner Komponen ten bei 232 C und 812 C. Der Schmelzpunkt von PbLa2 liegt etwa bei 1315 C, derjenige seiner Kom ponenten hingegen bei 327 C und 812 C.
MgSb be steht aus zwei Materialien, deren Schmelzpunkte bei 630 C und 650 C liegen, während es selbst erst bei 1228 C schmilzt. Aus dieser Zusammenstellung kann ersehen werden, dass die intermetallischen Verbindun gen alle einen ausserordentlich hohen Schmelzpunkt besitzen, was bei Lichtbogenelektroden in Vakuum schaltern zur Stromkreisunterbrechung ausserordent- lich günstig ist.
Der hohe Schmelzpunkt der Kontakte zur Licht bogenunterbrechung bei der Unterbrechung von Wechselströmen ist einerseits von Bedeutung, weil die Kontakte nicht schmelzen, insbesondere jedoch deswegen, weil die Kontakte nicht zusammenschmel zen. Die Bedeutung des Schmelzpunktes ist auch dar aus ersichtlich, dass die Kathodenspitze eines Va kuumunterbrechers, wie er zur Unterbrechung von Strömen in der Grössenordnung von mehreren hun dert Ampere bei 600 V verwendet wird, eine Tempe ratur von 2500 K bis 3500 K erreichen kann.
Ein weiterer unerwarteter Vorteil der intermetal- lischen Verbindungen als Kontaktmaterial in Vakuum lichtbogenunterbrechern für Wechselstrom besteht in dem sehr günstigen Härtegrad dieser Verbindung im Vergleich mit anderen Elementen und Legierungen, die die anderen gewünschten Eigenschaften besitzen.
Wie allgemein bekannt, ist das Zusammenschweissen der Kontakte bei Vakuumschaltern ein schwerwiegen- des Problem. Wenn zwei Kontakte miteinander ver- schweisst sind, die aus einem relativ weichen Material bestehen, wie beispielsweise Wismut, kann die Schweissverbindung dem ersten Zug zur Trennung der Kontakte widerstehen,
sodass eine dauerhafte Bindung erzeugt wird. Die intermetallischen Verbin dungen sind jedoch hart und spröde, sodass, falls eine Schweissverbindung sich zu bilden beginnt, die Härte dieser Verbindungen sowie deren mangelnde Festig keit für ein gutes Lösen der anfänglichen Schweiss- verbindung ermöglicht,
sodass die Kontakte nicht endgültig miteinander verbunden werden. Die Härte der intermetallischen Verbindungen erreicht jedoch nicht den Punkt, wo, wie bei anderen Elementen und Legierungen, die Brüchigkeit zu Schwierigkeiten führt.
Eine Voraussetzung für einen befriedigenden Be trieb des Vakuumschalters ist, dass die Elektroden, zwischen denen zeitweise ein. Lichtbogen brennt, frei von eingeschlossenen und adsorbierten Gasen ist.
Dies bedingt, dass das Elektrodenmaterial zur Entfernung dieser Gase einer entsprechenden Behandlung unter zogen wird. Auch aus diesem Grunde wurden die bis her verwendeten Vakuumunterbrecher nicht mit inter- metallischen Verbindungen als Kontaktmaterialien hergestellt,
weil zur Befreiung eines Metalles von ein geschlossenen und adsorbierten Gasen dieses vorzugs weise bei ausserordentlich hohen Temperaturen ge glüht wird. Die Kontaktmaterialien bei den bisher im Handel erhältlichen Vakuumunterbrechern sind schwer schmelzbare Metalle, in gleicher Weise wie die Elektroden, sodass eine Erwärmung bis auf 2000 C möglich war,
ohne dass das Material schmolz oder verdampfte. Es ist ohne weiteres zu ersehen, dass eine derartige Behandlung bei intermetallischen Verbin dungen nicht angewendet werden kann.
Es hat sich herausgestellt, dass wenn Metalle einmal von einge schlossenen und adsorbierten Gasen durch eine ge eignete Behandlung befreit worden sind, diese an- schliessend atmospärischen Druck oder höheren Druck von Luft oder einem anderen Gas ausgesetzt werden können, ohne dass sich Verunreinigungen bilden, aus- ser einer dünnen,
einige Molekülen starken Schutz schicht aus Metalloxyden. Die Elektroden können da her dadurch hergestellt werden, dass die Bestandteile der intermetallischen Verbindungen zunächst unab hängig voneinander in metallischem Zustand, z. B. durch wiederholtes Lichtbogenschmelzen im Vakuum von eingeschlossenen und adsorbierten Gasen befreit werden.
Die Bestandteile werden dann genau abge messen, um die stöchiometrischen Proportionen zu erlangen, die zur Bildung der gewünschten Verbin dung eingehalten werden müssen. Die Bestandteile werden anschliessend erneut in Vakuum geschmolzen, miteinander vermischt und in. die gewünschte Elektro- denform gegossen.
Damit der Unterbrecher einwandfrei arbeitet, ist es erforderlich, dass das Kontaktmaterial mindestens bis zu einem bestimmten Grade von Gasen befreit wird. Mehr im einzelnen muss die Bedingung erfüllt werden, dass die Elektrode weniger als 10 Atomteile Gas besitzt.
Diese Bedingung ist dann erfüllt, wenn die Kontakte in einer Vakuumprüfkammer mit einem Volumen von mehreren Litern durch Lichtbögen ero- diert werden, beispielsweise unter Spannung des Licht netzes mit mindestens 100 A, und hierbei bis mehrere Perioden nach dem Lichtbogenschmelzen keinen Druckanstieg in der Prüfkammer erzeugen und zwar auch dann,
wenn keine Pumpe mehr an die Kammer angeschlossen ist und wenn der anfängliche Druck grössenordnungsmässig 10-5 mm Hg beträgt. Die wie derholten Lichtbogenerosionen bei einem derartigen Prüfverfahren verbrauchen einen erheblichen Anteil des Kontaktmaterials, sodass das Ergebnis durchaus eine Anzeige dafür ist, ob das Material tatsächlich frei von adsorbierten und eingeschlossenen Gasen ist.
Die Tatsache geht daraus hervor, dass ein bereits sehr geringer Gasanteil einen erheblichen Druckan stieg in der Kammer hervorrufen würde.
Nachdem die Lichtbogenelektroden aus interme- tallischen Verbindungen, beispielsweise nach dem be schriebenen Verfahren, hergestellt worden sind, und Teile bezüglich des Gasgehaltes untersucht worden sind, werden die Elektroden in die in Fig. 1 gezeigte Unterbrecher-Vorrichtung eingesetzt. Hierauf wird der Unterbrecher an eine Vakuumpumpe angeschlos sen und evakuiert.
Während des Evakuierens auf ei nen Druck von 10-4 mm oder weniger wird der ge samte Unterbrecher auf eine Temperatur von wenig stens 500 C gebracht, um alle Bestandteile durch Ausglühen von Gasen, die an der Oberfläche adsor- biert worden ist, zu befreien, und um die Aufrecht erhaltung des Betriebsdruckes zu gewährleisten, selbst wenn zwischen den Elektroden wiederholt ein Licht bogen gezündet wird. Die Vorrichtung wird während etwa 10 Stunden evakuiert und hierbei ein Druck von 10-5 mm Hg aufrecht erhalten.
Nach dieser Behandlung wird die Unterbrecher kammer von der Vakuumpumpe getrennt. Die Vor richtung ist nun in der Lage, geringe Wechselströme mit geringen Abbruchstromwerten zu trennen.
Es ist ein Zweck der vorliegenden Erfindung bei Vakuumunterbrechern bzw. Vakuumschaltern ver besserte Abbruchstromwerte durch Kontaktmateria lien zu erreichen, die einen hohen Schmelzpunkt und eine mittlere Härte besitzen, wobei ein zu geringer Dampfdruck bei der Kathode vermieden wird. Für den Abbruchstromwert ist jedoch weiterhin die Instabilität der Elektroden aus den intermetallischen Verbindun gen von Bedeutung.
Es wird vorgeschlagen, diese In stabilität durch die Verwendung eines Materiales für die Elektrode zu vermeiden, welches eine geringe Ar beitsfunktion d. h. eine geringe Elektronenabtrennar- beit besitzt.
Gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht erfindungsgemäss eine Komponente der inter- metallischen Verbindung für die Lichtbogenelektroden des Vakuumunterbrechers aus einem Metall, dessen Dampfdruck zwischen demjenigen von Lanthan und Cadmium liegt, und welches Beispiel ferner einige weitere Voraussetzungen erfüllen soll.
Das andere Material der intermetallischen Verbindung soll der Gruppe von Metallen angehören, bei denen die Aus trittsarbeit unter 3,5 eV liegt, wie z. B. bei Cer und Lanthan. Diese Komponente muss selbstverständlich in Luft stabil sein und sich unter Vakuum verarbeiten lassen.
Alle bisher erwähnten intermetallischen Ver bindungen sind geeignet, gute Lichtbogenelektroden für Vakuumunterbrecher zu bilden, wobei jedoch die Materialien A12Ce, A12La, Be3Ce4, SnCe2 und PbLa2 besonders günstig bezüglich des möglichst späten Aus löschens des Lichtbogens sind, da sie Materialien mit einer geringen Austrittsarbeit für Elektronen besitzen, d. h.
Cer und Lanthan. Obwohl die Verbindung Cu2Ce und Cu4La Schmelzpunkte besitzen, die tiefer liegen als diejenigen von reinem Kupfer, sind sie eben falls zur Herstellung von Lichtbogenelektroden infol ge der geringen Austrittsarbeit von Cer und Lanthan geeignet. So besitzt beispielsweise ein Vakuumschalter mit Kontakten aus Cu2Ce selbst bei geringen Strö men einen Abbruchstromwert von 1,75 A, dieser Schalter kann darüber hinaus Ströme von 6500 A bei 15000 V wiederholt trennen.
Wenngleich es ein Zweck der vorliegenden Erfin dung ist, ein hartes Material, mit mittlerer Sprödig keit, hohem Schmelzpunkt und hohem Dampfdruck für Kontaktelektroden bei Vakuumunterbrechern für Wechselstrom zu schaffen, wobei zwischenmetallische Verbindungen diese Voraussetzungen erfüllen, wird bei einigen Anwendungen eine grössere mechanische Festigkeit verlangt als sie diese Materialien besitzen.
Wenngleich die Kontakte der Unterbrecher direkt aus diesen intermetallischen Verbindungen bestehen kön nen, können diese auch als Füllmaterial zur Füllung der Poren eines schwerschmelzbaren Trägerkörpers z. B. aus Wolfram, Molybdän oder deren Carbide ver wendet werden. Hierbei wird der poröse Trägerkör per durch Sintern von Wolfram oder Molybdän bei hoher Temperatur und hohem Druck gewonnen.
Die im Vakuum behandelte intermetallische Verbindung wird dann in den porösen Körper bei hohen Tempera turen und unter Vakuum eingefüllt. Der Trägerkörper aus schwerschmelzbarem Material erhöht hierbei die mechanische Festigkeit des Kontaktes und somit auch beträchtlich die Lebensdauer des Unterbrechers.
Wie bereits ausgeführt wurde, ist das vorzeitige Auslöschen des Lichtbogens, d. h. das Auslöschen bevor der Strom den folgenden Nulldurchgang er reicht hat, durch die Vorgänge in Kathodennähe be dingt. Wenn daher Vorkehrungen getroffen werden, die bewirken, dass eine bestimmte Elektrode beim Unterbrechen von Wechselstrom immer als Kathode arbeitet, ist es lediglich erforderlich, dass die Kathode aus einer intermetallischen Verbindung besteht, um die erfindungsgemässen Vorteile zu erlangen.
Die Er findung umfasst daher auch die Vakuumunterbrecher mit geringen Abbruchstromwerten, und die nicht zu Kontaktverklebungen neigen, bei welchen nur eine Lichtbogenelektrode aus einer intermetallischen Ver bindung besteht. Vorzugsweise bestehen jedoch beide Elektroden aus diesen Verbindungen, da es schwierig ist, von vornherein festzulegen, welche der beiden Elektroden als Kathode arbeiten wird und Vorrich tungen, die eine bestimmte Polarität gewährleisten, nach Möglichkeit vermieden werden sollen.