Lichtbogenelektrode, insbesondere für eine Kontaktanordnung in einem Vakuumschalter Gegenstand des Hauptpatentes ist eine Lichtbogenelek trode, insbesondere für eine Kontaktanordnung in einem Va kuumschalter für die Aufnahme von Lichtbogenfusspunkten mit mehreren Blechen, wobei die Schmalflächen der Bleche in der Stirnfläche der Elektrode liegen und zwischen den einzelnen Blechen Spalte freigelassen sind, deren Breite min destens der Dicke eines Bleches gleich ist.
Die im Hauptpatent beschriebene Lichtbogenelektrode ist nicht als Kontaktstück ausgebildet. Der Strom wird bei geschlossenem Schalter über einen die Lichtbogenelektro den überbrückenden Hilfskontakt geführt, der beim Aus schalten geöffnet wird. Der Lichtbogen kommutiert dann während des Löschvorganges von den Hilfskontakten auf die Lichtbogenelektroden, wo er gelöscht wird. Nachteil die ser Anordnung ist, dass die Hilfskontakte eine relativ grosse Trennstrecke und somit auch einen relativ langen Antriebs hub benötigen, um die Kommutierung des an den Hilfskon takten gezündeten Lichtbogens auf die Lichtbogenelektro den zu erreichen. Ein langer Antriebshub ist mit wirtschaftli chen Nachteilen verbunden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lichtbogenelektrode zu schaffen, die die Vorteile der aus mit Zwischenspalten an geordneten Blechen gebildeten Lichtbogenelektroden auf weist und direkt als Kontaktstück verwendet werden kann.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch ge löst, dass die Elektrode aus mit einem Kontaktstück starr und elektrisch leitend verbundenen Blechen besteht.
Im folgenden wird anhand der beigelegten Zeichnungen die Erfindung näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine Lichtbogenelektrode mit einem zylindrischen rohrförmigen Kontaktstück teilweise im Schnitt, Fig. 2 deren eine Hälfte in der Draufsicht, Fig. 3 einen Vakuumschalter im Schnitt, Fig. 4 eine Lichtbogenelektrode aus dem in Fig. 3 darge stellten Vakuumschalter in der Draufsicht, Fig. 5 eine weitere Lichtbogenelektrode mit eine Schleife bildenden Kontaktstücken in der Seitenansicht und Fig. 6 in der Draufsicht, wobei die obere Lichtbogenelek trode im Schnitt dargestellt ist.
Die in Fig. 1 dargestellte Lichtbogenelektrode ist für einen Vakuumschalter vorgesehen und besteht aus dem zy- lindrischen, rohrförmigen Kontaktstück 1 und aus den in die Schlitze 2 des Kontaktstückes 1 eingesetzten als Lichtbogen elektrode ausgebildeten Blechen 3. Die Bleche 3 sind in die Schlitze 2 eingelegt und die durch die Bleche 3 nicht ausge füllten, unmittelbar unterhalb der Kontaktfläche 4 liegenden Teile der Schlitze 2 verstemmt. Diese Befestigungsart der Bleche ermöglicht eine wirtschaftlich vorteikhafte Herstel lung der Lichtbogenelektrode. Die Bleche 3 sind mit dem Kontaktstück 1 starr, elektrisch leitend verbunden. Die Kon taktfläche 4 steht gegenüber den Schmalflächen der Bleche 3 vor. Um gute Löscheingenschaften zu erhalten, müssen die Bleche 3 ins Innere des rohrförmigen Kontaktstückes 1 hin einragen.
In Fig. 1 ist nur eine der zwei in einem Vakuum schalter einander gegenüber angeordneten und zueinander relativ bewegbaren Lichtbogenelektroden dargestellt.
Das Kontaktstück 1 besteht aus Kupfer, kann aber in ge ringen Mengen Wismut, Beryllium, Blei oder Zinn enthalten. Diese Zusatzmaterialien verhindern das Verschweissen der aufeinanderliegenden Kontaktflächen 4 bei der Führung hoher Ströme.
Die Bleche 3 bestehen aus Eisen, können aber auch aus Nickel, Chrom, Chrom-Nickel, Molybdän, Tantal oder Wol fram hergestellt sein. Die Bleche können vor dem Einbau in einen Vakuumschalter sehr gut entgast werden. Nicht entga ste Blechelektroden haben im Vakuum einen zehnmal kleine ren Abbrand als kompakte Elektroden. Entgaste Blechelek troden haben gegenüber den nicht entgasten einen fünfmal kleineren Abbrand.
Beim Öffnen eines mit den in Fig. 1 dargestellten Licht bogenelektroden ausgerüsteten Vakuumschalters entsteht zuerst zwischen den Kontaktflächen 4 ein Lichtbogenring. Der Lichtbogen kommutiert unter der Wirkung des Eigen magnetfeldes von den Kontaktflächen 4 auf die Schmalflä chen der Bleche 3, wo er bis zu seiner Löschung diffus brennt. Mit der beschriebenen Lichtbogenelektrodenanord- nung kann in Vakuumschaltern eine beträchtliche Steige- - rung des maximal zulässigen Abschaltstromes erzielt werden.
In Fig. 3 ist ein Vakuumschalter mit einem aus den bei den Metalldeckeln 5, aus dem Metallbalg 6, aus dem Isolier- zylinder 7 und aus dem Metallschild 8 bestehenden Gehäuse und mit den beiden im Inneren des Gehäuses angeordneten Lichtbogenelektroden dargestellt. Die eine Lichtbogenelek trode ist mit dem unteren Metalldeckel 5 starr verbunden. Die andere Lichtbogenelektrode ist über den Metallbalg 6 von aussen bewegbar.
Die Lichtbogenelektroden bestehen aus den beiden hochkantgestellten U-Profilen 9 und aus den dazwischen parallel angeordneten Blechen 10. In Fig. 4 ist die untere Lichtbogenelektrode in der Draufsicht dargestellt. Die Ble che 10 weisen an den Nachbarblechen aufliegende Ein drücke 11 auf, um den Abstand zwischen den Blechen 10 bei den Kräften der parallelen Strombahnen in den Blechen 10 zu sichern. Die Bleche 10 sind in die in den U-Profilen 9 an gebrachten Schlitze eingesetzt und die Schlitze verstemmt. Beim geschlossenen Schalter liegen die Kontaktflächen 12 der U-Profile 9 aufeinander. Die Kontaktflächen 12 stehen gegenüber den Schmalflächen der Bleche 10 vor. Nach der Trennung der U-Profile 9 entsteht am Trennungsort ein Lichtbogen, welcher auf die Bleche 10 kommutiert.
Der Lichtbogen brennt erfahrungsgemäss im ganzen Raum zwi schen den Stirnflächen der Bleche 10 der beiden Lichtbogen elektroden, wo er dann gelöscht wird.
Die Fig. 5 und 6 zeigen zwei Lichtbogenelektroden und zwar Fig. 5 in Seitenansicht und Fig. 6 in der Draufsicht, wobei die obere Lichtbogenelektrode in Fig. 6 im Schnitt dargestellt ist. Die Kontaktstücke 13 und 14 bilden für den Strom eine Schleife. Die an den Kontaktstücken 13, 14 befe stigten Bleche 15 und 16 sind für die Stromzuführung zum nach der Trennung der Kontaktstücke 13, 14 zwischen den Blechen 15, 16 brennenden Lichtbogen und für die Erweite rung der Stromschleife vorgesehen. Der Lichtbogen wird nach der Trennung der Kontaktstücke 13,14 zwischen den in Lichtbogenlaufrichtung mit zunehmendem Abstand an geordneten Blechen 15, 16 gedehnt und gelöscht.
Durch ge eignete Wahl von Blechlänge und Winkel zwischen den Schmalflächen der gegenüberliegenden Bleche 15, 16 kann eine Anordnung gefunden werden, die praktisch bei jedem in Betrieb auftretenden Strom die Löschung des Lichtbo gens ermöglicht. Um bei hohen Strömen der Zugkraft zwischen den paral lel angeordneten Blechen entgegenzuwirken, sind die Bleche 15 und auch die Bleche 16 gegeneinander durch die Ein drücke 17 in den Blechen 15, 16 abgestützt.
Bei aufeinanderliegenden Kontaktflächen der Kontakt stücke 13, 14 greifen die Bleche 15 und 16 in der Nähe der Kontaktflächen kammartig ineinander. Die Überlappung der Bleche 15, 16 ist kleiner als die volle Öffnungsdistanz der Kontaktstücke 13. Diese Anordnung begünstigt die Kommu tierung des Lichtbogens von den Kontaktstücken 13, 14 auf die Bleche 15, 16.
Arc electrode, especially for a contact arrangement in a vacuum switch The subject of the main patent is an arc electrode, especially for a contact arrangement in a vacuum switch for the inclusion of arc base points with several sheets, the narrow surfaces of the sheets being in the face of the electrode and between the individual sheets Columns are left free, the width of which is at least equal to the thickness of a sheet metal.
The arc electrode described in the main patent is not designed as a contact piece. When the switch is closed, the current is routed via an auxiliary contact that bridges the electric arc and opens when it is switched off. The arc then commutates during the extinguishing process from the auxiliary contacts to the arc electrodes, where it is extinguished. The disadvantage of this arrangement is that the auxiliary contacts require a relatively large isolating distance and thus also a relatively long drive stroke in order to achieve the commutation of the arc ignited at the auxiliary contacts to the arc electrode. A long drive stroke is associated with economic disadvantages.
The object of the invention is to create an arc electrode which has the advantages of the arc electrodes formed with intermediate gaps on ordered metal sheets and which can be used directly as a contact piece.
The object is achieved according to the invention in that the electrode consists of metal sheets rigidly and electrically conductively connected to a contact piece.
The invention is described in more detail below with reference to the accompanying drawings. 1 shows an arc electrode with a cylindrical tubular contact piece, partially in section, FIG. 2 one half of which is in plan view, FIG. 3 shows a vacuum switch in section, FIG. 4 shows an arc electrode from the vacuum switch shown in FIG the plan view, Fig. 5 is a further arc electrode with a loop-forming contact pieces in the side view and Fig. 6 in the plan view, the upper arc electrode is shown in section.
The arc electrode shown in FIG. 1 is provided for a vacuum switch and consists of the cylindrical, tubular contact piece 1 and the metal sheets 3, which are inserted into the slots 2 of the contact piece 1 and designed as an arc electrode. The metal sheets 3 are inserted into the slots 2 and the parts of the slots 2 which are not filled out by the metal sheets 3 and located immediately below the contact surface 4 are caulked. This type of fastening of the sheets enables an economically advantageous production of the arc electrode. The metal sheets 3 are rigidly and electrically conductively connected to the contact piece 1. The con tact surface 4 faces the narrow surfaces of the metal sheets 3. In order to obtain good extinguishing properties, the metal sheets 3 must protrude into the interior of the tubular contact piece 1.
In Fig. 1 only one of the two in a vacuum switch arranged opposite one another and relatively movable arc electrodes is shown.
The contact piece 1 is made of copper, but can contain small amounts of bismuth, beryllium, lead or tin. These additional materials prevent the contact surfaces 4 lying on top of one another from welding together when high currents are conducted.
The sheets 3 are made of iron, but can also be made of nickel, chromium, chromium-nickel, molybdenum, tantalum or tungsten. The sheets can be degassed very well before being installed in a vacuum switch. Non-degassed sheet-metal electrodes have a ten times smaller burn-off than compact electrodes. Degassed sheet metal electrodes have a five times smaller burn-off compared to the non-degassed ones.
When a vacuum switch equipped with the arc electrodes shown in FIG. 1 is opened, an arc ring is first created between the contact surfaces 4. The arc commutates under the effect of its own magnetic field from the contact surfaces 4 to the Schmalflä surfaces of the metal sheets 3, where it burns diffusely until it is extinguished. With the arc electrode arrangement described, a considerable increase in the maximum permissible cut-off current can be achieved in vacuum switches.
3 shows a vacuum switch with a housing consisting of the metal covers 5, the metal bellows 6, the insulating cylinder 7 and the metal shield 8 and with the two arc electrodes arranged in the interior of the housing. The one Lichtbogenelek electrode is rigidly connected to the lower metal cover 5. The other arc electrode can be moved from the outside via the metal bellows 6.
The arc electrodes consist of the two upright U-profiles 9 and the sheets 10 arranged in parallel between them. In FIG. 4, the lower arc electrode is shown in plan view. The sheets 10 have on the neighboring sheets a pressures 11 to secure the distance between the sheets 10 at the forces of the parallel current paths in the sheets 10. The sheets 10 are inserted into the slots in the U-profiles 9 and the slots are caulked. When the switch is closed, the contact surfaces 12 of the U-profiles 9 lie on top of one another. The contact surfaces 12 protrude from the narrow surfaces of the metal sheets 10. After the U-profiles 9 have been separated, an arc occurs at the separation point, which commutates onto the metal sheets 10.
Experience has shown that the arc burns throughout the space between the end faces of the sheets 10 of the two arc electrodes, where it is then extinguished.
5 and 6 show two arc electrodes, namely FIG. 5 in a side view and FIG. 6 in a top view, the upper arc electrode being shown in section in FIG. The contact pieces 13 and 14 form a loop for the current. The BEFE on the contact pieces 13, 14 continuous sheets 15 and 16 are provided for the power supply to after the separation of the contact pieces 13, 14 between the sheets 15, 16 burning arc and for the expansion of the current loop tion. After the separation of the contact pieces 13, 14, the arc is stretched and extinguished between the sheets 15, 16 arranged in the arc running direction with increasing distance.
By suitable choice of sheet metal length and angle between the narrow surfaces of the opposite sheets 15, 16, an arrangement can be found that allows the arc to be extinguished practically with every current occurring in operation. In order to counteract the tensile force between the sheets arranged in paral lel at high currents, the sheets 15 and also the sheets 16 are supported against each other by the pressures 17 in the sheets 15, 16.
When the contact surfaces of the contact pieces 13, 14 lie on top of one another, the metal sheets 15 and 16 mesh in a comb-like manner in the vicinity of the contact surfaces. The overlap of the metal sheets 15, 16 is smaller than the full opening distance of the contact pieces 13. This arrangement promotes the commutation of the arc from the contact pieces 13, 14 to the metal sheets 15, 16.