DD298462A7 - METHOD FOR FORMING VACUUM CHAMBERS - Google Patents
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- DD298462A7 DD298462A7 DD30960987A DD30960987A DD298462A7 DD 298462 A7 DD298462 A7 DD 298462A7 DD 30960987 A DD30960987 A DD 30960987A DD 30960987 A DD30960987 A DD 30960987A DD 298462 A7 DD298462 A7 DD 298462A7
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Abstract
Das erfindungsgemaesze Verfahren ist anwendbar fuer die Formierung von Vakuumschaltkammern, z. B. fuer Niederspannungsvakuumschuetze. Es soll insgesamt den technologischen Aufwand entscheidend verringern und eine Flieszfertigung ermoeglichen. Geloest wird diese Aufgabe dadurch, dasz die zu formierenden Vakuumschaltkammern von Innen her durch eine, von der Groesze der Vakuumschaltkammer her bestimmte groeszere Anzahl von Gleichstromlichtboegen niederer Stromstaerke und mit einer Brenndauer von jeweils nur wenigen Sekunden und einer von Schaltung zu Schaltung alternierenden Polaritaet aufgeheizt werden, wobei sowohl der Waermeeintrag als auch die Katoden- und Anodenprozesse und Metalldampfkondensationsvorgaenge zur gewuenschten Saeuberung der Innenflaechen der Vakuumkammern genutzt werden. Fig. 1{Verfahren; Formierung; Vakuumschaltkammer; Gleichstrombogenentladung; Polarisationswechsel; Schlieszen; OEffnen; Schaltzyklus; Lichtbogenbrenndauer; Pausenzeit; Endtemperatur}The erfindungsgemäaesze method is applicable for the formation of vacuum switch chambers, z. B. for low voltage vacuum protection. Overall, it is intended to decisively reduce the technological outlay and make it possible to produce tiles. This object is achieved by the fact that the vacuum interrupters to be formed are heated from the inside by a large number of DC light arcs of low current intensity determined by the size of the vacuum interrupter and with a burning time of only a few seconds and a polarity alternating from circuit to circuit. wherein both the heat input and the cathode and anode processes and Metalldampfkondensationsvorgaenge be used for the desired Saeuberung the Innenflaechen the vacuum chambers. Fig. 1 {method; Formation; Vacuum interrupter; DC arc discharge; Polarization change; conclude; To open; Switching cycle; Arcing time; Break time; final temperature}
Description
Hierzu 3 Seiten ZeichnungenFor this 3 pages drawings
Der Erfindungsgedanke betrifft ein Verfahren zur Formierung von Vakuumschaltkammern, z. B. für Niederspannungsschütze. Diese Vakuumschaltkammern nach dem bekannten und üblichen Aufbau, bestehend aus einum Gehäuse, einer Isolierstrecke, einem festen und einem über einen Metallfaltenbalg vakuumdicht und beweglich angeordneten Schaltstück und einer festen und beweglichen Zuführung, müssen in ihrem Innern so weit gesäubert und abgepumpt werden, daß der Kammerinnendruck während der gesamten Lager- und Lebensdauer von z.B. über 107 Schaltspielen einen Wert von 1 Pa nicht überschreitet. Für diesen Formierungspiczeß, eingeordnet in eine Fließfertigung, soll dieses Verfahren dienen.The inventive concept relates to a method for forming vacuum interrupters, z. B. for low voltage contactors. These vacuum interrupters according to the known and conventional structure, consisting of a housing, an insulating section, a fixed and a metal bellows vacuum-tight and movably arranged switching piece and a fixed and movable supply must be cleaned and pumped in their interior so far that the chamber internal pressure does not exceed a value of 1 Pa during the entire storage and service life of eg over 10 7 switching cycles. For this Formierungspiczeß, classified in a flow production, this process should serve.
In den bisher bekannten Formierungsverfahren werden die Vakuumschaltkammern in einem Ofen durch Wärmeeintrag von außen in einem zeit- und anlagenintensiven Verfahren aufgeheizt, in der Regel auf eine Temperatur von 35(MOO0C, bei einem gleichzeitigen Abpumpen. Zur Säuberung der SchaltstOckoberfläche werden diese mit etwa 100-200 Wechselstrom-Vakuumlichtbögen mit einer Stromstärke von 1000-20OuA beansprucht. Nachteil dieser bekannten Verfahren ist der sehr hohe anlagentechnische Aufwand, die lange Auf- und Ausheizzeit, die thermische Belastung der im Ausheizofen befindlichen Kammeraußenteile und Verbindungselemente und der hohe Leistungsumsatz für die Formierungsschaltungen mit einigen kA und der insgesamt mehrere Stunden in Anspruch nehmende Gesamt-Formierungsprozeß.In the previously known forming methods, the vacuum interrupters are heated in an oven by heat input from the outside in a time and equipment-intensive process, usually to a temperature of 35 (MOO 0 C, with a simultaneous pumping.) To clean the SchaltstOckoberfläche this with about A disadvantage of these known methods is the very high level of technical complexity, the long heating and heating time, the thermal load on the chamber outer parts and connecting elements located in the baking oven, and the high power consumption for the forming circuits with some kA and the overall several hours total forming process.
Zur Verbesserung dieses klassischen Verfahrens sind bereits Anordnungen bzw. Verfahren bekannt geworden, bei denen im Inneren der Vakuumschaltkammer eine Glimmentladung gezündet wird und sowohl durch die Elektrodenprozesse als auch durch den Leistungsumsatz der notwendige Formierungseffekt erreicht werden soll (DD-PS 13395; DD-PS 139047). Nachteil dieser Anordnungen ist, daß die Glimmentladung nur bei relativ hohen Drücken aufrecht erhalten werden kann, die oberhalb des maximal zulässigen Betriebsdruckes in der Vakuumschaltkammer liegen. Um dies zu verbessern, wurde die zusätzliche Anwendung von Magnetfeldern vorgeschlagen. Ebenso wurde eine Anordnung bekannt aus der Kombination einer Formierung durch eine Glimmentladung und einer Säuberung der Elektrodonoberfläche mittels eines Gleichstrom-Vakuumlichtbogens im Wechsel mit der Glimmentladung DD-PS 132 221).To improve this classical method, arrangements or methods have already become known in which a glow discharge is ignited inside the vacuum interrupter chamber and the necessary shaping effect is to be achieved both by the electrode processes and by the power conversion (DD-PS 13395; DD-PS 139047) ). Disadvantage of these arrangements is that the glow discharge can be maintained only at relatively high pressures, which are above the maximum allowable operating pressure in the vacuum interrupter chamber. To improve this, the additional use of magnetic fields has been proposed. Likewise, an arrangement was known from the combination of a formation by a glow discharge and a cleaning of the Elektrodonoberfläche by means of a DC vacuum arc in alternation with the glow discharge DD-PS 132 221).
Weiterer Nachteil dieses Verfahrens ist dor relativ niedrige Leistungsumsatz in der Glimmentladung, der aus arbeitsschutztechnischen Gründen probismatische höhere Spannungsbedarf der Glimmentladung und der relativ hohe Aufwand, dies aufrecht zu erhalten.Another disadvantage of this method is the relatively low power conversion in the glow discharge, which for reasons of occupational safety probsic higher voltage requirement of the glow discharge and the relatively high effort to maintain this.
Es sind weitere Verfahren bekannt geworden, bei denen ein Gleichstromlichtbogen zwischen den Schaltstück6n gezogen und über eine längere Zeit aufrecht gehalten wird, bis durch die Wärmedehnung der beweglichen Zuführung und eines daran gekoppelten Gestänges die Schaltstücke wieder geschlossen werden und damit der Lichtbogen erlischt (DD-PS 246191). InThere are other methods have become known in which a DC arc between the switching piece 6n pulled and maintained for a long time, until the thermal expansion of the movable feed and coupled thereto linkage the switching pieces are closed again and thus the arc goes out (DD-PS 246191). In
Erweiterung dieses Verfahrens wird noch eine Steueranordnung vorgeschlagen, bei der u.a. auch ein Polaritätswechsel des Gleichstrom nlichtbogens entweder bei Abreißen bzw. Unterbrechen der Bogenentladung bei Schließen der Schaltstücke, verursacht durch die Wärmedehnung der beweglichen Zuführung und des angekoppelten Gestänges, erreicht werden soll (DD-PS 246192).Extension of this method is still proposed a control arrangement in which u.a. Also, a polarity change of the DC nlichtbogens either tearing or interrupting the arc discharge when closing the switching pieces, caused by the thermal expansion of the movable feeder and the coupled linkage to be achieved (DD-PS 246192).
Nachteil auch dieses Verfahrens bzw. der hierzu erforderlichen Anordnung s!.id der anlagentechnische Aufwand zum selbständigen Kurzschließen des Gleichstromlichtbogens durch Wärmedehnung von Teilen und der hohe Aufwand für deren Justage und insbesondere der über längere Zeit (bis über 30 Minuten) mit gleicher Polarität und bei sehr kleinen Schaltstückabständen brennende Gleichstromlichtbogen, der zu einer sehr großen Belastung der Schaltstückoberfläche, einem hohen Materialabbrand (der 10-20% des während der elektrischen Lebensdauer der Vakuumschaltkammer eintretenden betragen.kann und damit die Lebensdauer der Schaltstücke zu stark vermindert) und zu einer Schuppenbildung auf der Schaltstückoberfläche führt, die wiederum die Durchschlagsfestigkeit unzulässig herabsetzen würde. Ein weiterer wesentlicher Nachteil der für das Verfahren notwendigen Anordnungen ist, daß durch die erforderlichen Halterungen, Gestänge u.a. nicht unerheblich Wärme aus der Vakuumschaltkammer abgezogen wird. Damit wiederum ist ein größerer Energieeintrag notwendig mit seinen nachteiligen Folgen auf die Schaltstücke, um die erforderliche Formierungstemperatur zu erreichen.Disadvantage of this method or the required arrangement s! .Id the equipment expense for self-shorting of the DC arc by thermal expansion of parts and the high cost of their adjustment and in particular over a long time (up to 30 minutes) with the same polarity and at very small contact patch distances burning DC arc, which can lead to a very large load on the contactor surface, a high material erosion (which can account for 10-20% of the entering during the electrical life of the vacuum interrupter chamber and thus the life of the contact pieces too low) and to a flake on the contact piece surface leads, which in turn would reduce the dielectric strength inadmissible. Another major disadvantage of the necessary arrangements for the process is that u.a. not insignificant heat is removed from the vacuum interrupter chamber. In turn, a greater energy input is necessary with its adverse consequences on the switching pieces to achieve the required forming temperature.
Ziel der Erfindung ist die entscheidende Senkung des anlagentechnischen Aufwandes, eine Minimiurung des Aufwandes und der benötigten Energiemenge für den Formierungsprozeß selbst, eine minimale Beanspruchung der Schaltstücke und ein für eine Fließfertigung geeignetes Formierungsverfahren bei einer gleichzeitigen Verbesserung des Formierungsgrades zu sche'fen.The aim of the invention is the decisive reduction of the plant technical effort, Minimiurung the effort and the required amount of energy for the forming process itself, a minimum stress of the switching pieces and a suitable for a flow production forming method sche'fen with a simultaneous improvement of the degree of formation.
Dem Erfindungsgedanken liegt die Aufgabe zugrunde, ein Formierungsverfahren für Vakuumschaltkammern vorzuschlagen, mit dem unter einem minimalen technologischen, anlagentechnischen und Zeitaufwand eine optimale Formierung mit einer für eine Fließfertigung geeigneten Technologie ermöglicht wird.The idea underlying the invention is to propose a method of forming vacuum interrupters, with which optimum formation with a technology suitable for flow production is made possible with minimal technological, plant-technical and time expenditure.
Nach dem Erfindungsgedanken wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Schaltstücke auf eine gleichbleibende Öffnung, die größer ist als beim betriebsmäßigen Schalten, vorzugsweise 2-3 mm, gebracht werden und daß das Schließen und Öffnen der Schaltstücke nach einem Zeitprogramm erfolgt, bei dem eine Brenndauer der Gleichstromlichtbügen von 2-3 see bei einer Formicrungsschaltung vorgesehen ist und daß eine Schaltpause vorgesehen ist von der Dauer des Mehrfachen der Zeit einer Formierungsschaltung, wobei die Dauer so bemessen ist, daß die durch die Formierungsschaltungen jeweils erreichte Temperatur an den zu erwärmenden Teilen nicht ab: inkt, daß nach 60-70% der Gesamtzahl der Formierungsschaltungen in Höhe von vorzugsweise 50-75 die Endtemperatur in Höhe von 200-2500C, bezogen auf die Kammerwand, erreicht und bis zum ende der Formierungsschajtungen konstant gehalten wird.According to the concept of the invention, this object is achieved in that the switching pieces to a constant opening, which is greater than the operational switching, preferably 2-3 mm, brought and that the closing and opening of the switching pieces takes place according to a time program in which a burning time the Gleichstromlichtbügen of 2-3 see is provided in a Formicrungsschaltung and that a switching pause is provided by the duration of the multiple of the time of a forming circuit, wherein the duration is such that the temperature reached by the forming circuits in each case at the parts to be heated from : inkt that after 60-70% of the total number of forming circuits, preferably 50-75, the final temperature of 200-250 0 C, based on the chamber wall, achieved and kept constant until the end of Formierungsschajtungen.
Durch die gleichbleibende Öffnung der Schaltstücke auf einen Abstand, der größer ist als beim betriebsmäßigen Schalten und dem Öffnen und Schließen der Schaltstücke nach einem Zeitprogramm wird die Vakuumschaltkammer durch einen Zyklus von Gleichstromlichtbögen bestimmter, aber größerer Anzahl, jedoch wesentlich kürzerer Dauer, niedriger Stromstärke, die ein Abreißen der Bogenentladung sicher verhindert, aber keine unzulässige Beanspruchung der Schaltstückoberflächen verursacht, im Inneren aufgeheizt und dabei gleichzeitig sowohl die Schaltstückoberflächen als auch die in Nähe der Schaltstückanordnung befindlichen Wandflächen bzw. die Wandflächen, auf die während des betriebsmäßigen Einsatzes der Vakuumschaltkammer Metalldampf auftrifft, durch die Kondensationsvorgänge von Schaltstückmaterial-Metalldamof durch Abtrommeln der absorbierten Gasbeläge gesäubert.By the constant opening of the contact pieces to a distance which is greater than the operational switching and the opening and closing of the switching pieces according to a time program, the vacuum interrupter chamber by a cycle of direct current arcs of certain, but larger number, but much shorter duration, low amperage, the safely prevents tearing of the arc discharge, but does not cause undue stress on the contactor surfaces, heated internally while simultaneously subjecting both the contactor surfaces and the wall surfaces or wall surfaces adjacent the contactor assembly to metal vapor during normal use of the vacuum interrupter chamber the condensation processes of contact material-metal damage are cleaned by drumming off the absorbed gas deposits.
Entscheidend ist weiter, daß neben einer kurzen Bogenbrenndaue: von nur wenigen Sekunden die Polarität in einem definierten Rhythmus und in kurzen Abständen, z. B. nach jeder Formierungsschaltung, d. h. auch von Schaltung zu Schaltung der einzelnen bzw. jeder Vakuumschaltkammer oder auch nach einer eng begrenzten Anzahl von Formierungsschaltungen die Polarität des Formierungslichtbogens gewechselt wird, wodurch ein einseitiges Abtragen der Katode und ein einseitiger Niederschlag an der Anode, der wiederum zu einer Schuppenbildung und damit Verminderung der elektrischen Festigkeit bzw. zum Verschweißen der Schaltstücke bei höheren Strombelastungen im Einzelfall führen würde, vermieden wird.Crucial is further that, in addition to a short Bogenbrenndaue: of only a few seconds, the polarity in a defined rhythm and at short intervals, z. After each shaping circuit, d. H. Also, from circuit to circuit of the individual or each vacuum switching chamber or even after a very limited number of forming circuits, the polarity of the forming arc is changed, whereby a one-sided ablation of the cathode and a one-sided precipitation at the anode, which in turn leads to dandruff and thus reduction of electrical strength or welding of the switching pieces would lead at higher current loads in an individual case, is avoided.
Für das erfindungsgemäße Verfahren ist neben dem üblichen vakuumtechnischen Teil einer vakuumdichten Kopplung der zu formierenden Schaltkammer mit dem Vakuumpumpstand nur eine einfache Betätigungsvorrichtung (Magnetantrieb, Druckluftantrieb u. ä.) zum Schließen und Öffnen der Schaltstücke auf eine konstante und größere Distanz als beim betriebsmäßigen Schalten eine Gleichstromquelle für Ströme von wenigen 100A und ein Taktgeber erforderlich. Die zu formierende Vakuumschaltkammer ist dabei über einen Lastwiderstand zum Einstellen des Formierungsstromes und einer Anordnung zum Polaritäuwechsel mit der Gleichstromquelle verbundenFor the method according to the invention, in addition to the usual vacuum-technical part of a vacuum-tight coupling of the switching chamber to be formed with the Vakuumpumpstand only a simple actuator (magnetic drive, pneumatic drive u. Ä.) For closing and opening the switching pieces to a constant and greater distance than the operational switching DC power source required for currents of a few 100A and a clock. The vacuum switching chamber to be formed is connected via a load resistor for adjusting the Formierungsstromes and an arrangement for Polaritäuwechsel with the DC power source
Nach dem Erfindungsgedanken besteht das Formierungsverfahren insgesamt aus folgenden Schritten: According to the concept of the invention, the entire formation process consists of the following steps:
- Aufbau, Erzeugung des Startdruckes, Abpumpen- Construction, generation of the starting pressure, pumping down
- Formierungsschaltungen mit einem Bogenstrom von etwa 100-15OA bei kleineren, etwa 100-250 A für größere Vakuumschaltkammern (z.B. für 630A Nennstrom), Zünden der Gleichstrombogenentladung durch kurzzeitiges Schließen und Öffnen der Schaltstücke auf eine Distanz von vorzugsweise 2-3 mm, Brenndauer jedes Gleichstromlichtbogens 2-3sec, Löschen der Bogenentladung (z. B. durch Abschalten der Gleichstromversorgung), vor der nächsten Formierungsschaltung in der jeweiligen Vakuumschaltkammer Polaritätswechsel entweder sofort anschließend oder nach einer kurzen Pause, bei der folgenden Formierungsschaltung Zünden der Bogenentladung mit umgekehrter Polarität, weiterer Ablauf wie vordem beschrieben, nach Löschen der Bogenentladung wiederum Polaritätswechsel;- Forming circuits with a arc current of about 100-15OA at smaller, about 100-250 A for larger vacuum interrupters (eg for 630A rated current), igniting the DC arc discharge by briefly closing and opening the contact pieces to a distance of preferably 2-3 mm, burning time each DC arc 2-3sec, erase the arc discharge (eg by turning off the DC power supply), before the next forming circuit in the respective vacuum interchangeable chamber, either immediately after or after a short pause, in the following shaping circuit, ignition of the reverse polarity arc discharge, further process as previously described, once the arc discharge has been erased, the polarity is changed again;
- Pause zum Temperaturausgleich innerhalb der Vakuumschaltkammer und Wärmefluß in die zu formierenden Oberflächen bzw. Kammerteile;- Pause for temperature compensation within the vacuum interrupter chamber and heat flow in the surfaces to be formed or chamber parts;
- Weiterführung des Programms, mit vorzugsweise je einer oder zwei Schaltungen und Polaritätswechsel und Pausen bis zum Erreichen der notwendigen Temperatur an den zu formierenden Kammerteilen und Temperaturkonstanz (nach etwa 60-70% dieser Lastschaltungen);- Continuation of the program, preferably with one or two circuits and polarity changes and pauses until reaching the necessary temperature at the chamber parts to be formed and temperature stability (after about 60-70% of these load circuits);
- Weiterführen dieser Lastschaltungen mit Gleichstrombögen alternierender Polarität bei konstanter Erwärmung mit etwa 40-30% der gesamten Lastschaltungen;- Continue these load circuits with DC arcs of alternating polarity with constant heating with about 40-30% of the total load circuits;
- Abkühlen der Vakuumschaltkammer bei gleichzeitigem weiterem Abpumpen;- Cooling of the vacuum interrupter chamber with simultaneous further pumping;
- Vakuumdichtes Verschließen (Abquetschen des Abpumpstutzens) der Vakuumschaltkammer.- Vacuum-tight closing (squeezing of the pumping nozzle) of the vacuum switching chamber.
Wesentliche Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind, daß die in den Lastschaltungen in den Gleichstrom-Vakuumlichtbögen umgesetzte Energiemenge biw. frei werdende Wärme in die Schaltstücke eingeleitet und von dort in die Kammerwände abgeführt wird, daß aber auch durch den vorzusehenden größeren (einige mm) und konstanten Abstand beider Schaltstücke ein Teil der erzeugten Wärme direkt an die Kammerwand abgegeben wird, daß die Formierungsgleichstromlichtbögen bei konstantem SchaltstUckabstand brennen und damit nur eine minimale Beanspruchung der Schaltstückoberflächen verursachen, daß die Gleichstromlichtbögen bei den gewählten Stromstärken nicht abreißen, sondern deren Brenndauer von außen durch die Steuerung exakt vorgegeben und eingehalten werden, daß durch den Polaritätswechsel Schaltstückmaterial zwischen den beiden Schaltstücken hin und zurück transportiert wird, so daß dadurch und durch den vorgegebenen konstanten SchaltstUckabstand nur ein minimaler aber ausreichender Anteil an Metalldampf aus dem Schaltstückzwischenraum austritt, an den Kammerinnenwänden kondensiert und dabei anhaftende Gasbeläge abtrommelt und dies mit einer entscheidend höheren Effektivität als bei reiner Erwärmung dieser Beläge durch Wärmeeintrag von außen. Wesentlich ist weiter, daß die Nachteile der bekannten Lösungen, insbesondere der Formierung mit Gleichstrombögen sehr langer Brenndauer, einem Abreißen des Formierungsbogens und damit eine stark schwankende Bogenbrenndauer und ein Kurzschließen des Formierungsbogens durch die langsame Wärmedehnung der Zuführungen und des angekoppelten Gestänges mit allen nachteiligen Folgen eines Vakuumbogens extrem kurzer Länge vermieden werden. Mit geeigneter und an die jeweilige Vakuumkammergröße angepaßter Auswahl der Schaltfolgen und Pausenzeiten lassen sich mit einer Anlage mehrere Vakuumschaltkammern gleichzeitig und automatisierbar formieren.Significant advantages of the method according to the invention are that the amount of energy converted in the load circuits in the DC vacuum arcs is biw. released heat is introduced into the switching pieces and discharged from there into the chamber walls, but that part of the heat generated is delivered directly to the chamber wall by the larger (a few mm) and constant distance of both switching pieces that the DC forming arcing at constant SchaltstUckabstand burn and thus cause only minimal stress on the contactor surfaces, that the DC arcs at the selected currents do not tear off, but their burning time are specified externally by the controller exactly and adhered to, that is transported by the polarity change piece material between the two switching pieces back and forth, so that thereby and by the predetermined constant SchaltstUckabstand exits only a minimal but sufficient proportion of metal vapor from the contact piece gap, condenses on the chamber inner walls and thereby adhering gas deposits drums off and this with a significantly higher efficiency than pure heating of these deposits by heat input from the outside. It is also essential that the disadvantages of the known solutions, in particular the formation with DC arcs very long burning time, tearing off the forming sheet and thus a greatly fluctuating arc burning time and shorting of the forming sheet by the slow thermal expansion of the feeders and the coupled linkage with all the adverse consequences of Vacuum arc extremely short length can be avoided. With a suitable and adapted to the respective vacuum chamber size selection of the switching sequences and pause times can be formed simultaneously and automatable with a system multiple vacuum interrupters.
Ein weiterer und wichtiger Vorteil dieses Verfahrens ist, daß die sonst übliche und vorgeschriebene Formierungstemperatur von 3500C bis über 4500C auf Werte von 200°C-250°C, bezogen auf die Außenwand des Kammeranteils aus Metall bzw. die Flächen, auf die während des betriebsmäßigen Schaltens im praktischen Einsatz im Vakuumschutz Schaltstückmaterialdampf auftrifft, gesenkt werden kann. Damit wird eine wesentlich niedrige Beanspruchung aller empfindlichen Bauelemente, wie z. B. des Metallfaltenbalgs und der Isolierst! ecke erreicht. Als zusätzliche Nebeneffekte sind Zeit- und Energieeinsparungen zu nennen.Another and important advantage of this method is that the usual and prescribed forming temperature of 350 0 C to about 450 0 C to values of 200 ° C-250 ° C, based on the outer wall of the chamber portion of metal or the surfaces on which is encountered during operational switching in practical use in the vacuum protection contact material steam, can be lowered. This is a significantly lower stress on all sensitive components, such. B. the metal bellows and Isolierst! reached the corner. Additional side effects include time and energy savings.
In Fig. 1 ist der prinzipielle Aufbau der erforderlichen Formierungsanordnung dargestellt. Die Gleichstromquelle 1 (z. B.Trafo und Gleichrichtereinheit) ist über Netzschalter 2, einer Steuereinrichtung zum Polaritätswechsel 3 und dem Belastungswiderstand 4 zum Einstellen des Formierungsstromes mit den zu formierenden Vakuumschaltkammern 5; 5.1; 5.2 verbunden. Weiterhin sind die jeweils zugehörigen Antriebe 6; 6.1; 6.2 (z. B. Magnete) sowie Steuermagnete 7; 8 mit der Steuereinheit 9 (z. B. einer Schaltwalze) verbunden.In Fig. 1 the basic structure of the required forming arrangement is shown. The DC power source 1 (eg, transformer and rectifier unit) is via power switch 2, a control device for polarity change 3 and the load resistor 4 for adjusting the Formierungsstromes with the forming vacuum switching chambers 5; 5.1; 5.2 connected. Furthermore, the respective associated drives 6; 6.1; 6.2 (eg magnets) and control magnets 7; 8 is connected to the control unit 9 (eg a shift drum).
In Fig. 2 und Fig. 5 ist der erfindungsgemäße Ablauf des Formierungsprozesses anhand von zwei Varianten dargestellt. Dabei ist gekennzeichnet mit tj die Schließzeit des Netzschalters 2, mit t3 und t3, die Schließzeit der Steuereinrichtung zum Polaritätswechsel in den beiden Stellungen, mit U die kurze Schließzeit der Schaltstücke in der Vakuumschaltkammer 5, mit tj und tj' die Brenndauer dieses Gleichstrombogens mit der Brennspannung Ue, mit tp die Pausenzeit bis zur Wiederholung eines Schaltzyklus, bestehend aus wiederum zwei Formierungsschaltungen mit einer Bogenbrenndauer von t8 und tB'. Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders geeignet, um in einem Prozeß mehrere Vakuumschaltkammern gleichzeitig zu formieren, als Beispiel dargestellt in Fig. 1 die Vakuumschaltkammer 5; 5.1; 5.2. Zu Beginn des Formierungsprozesses wird, wie in Fig.2 gezeigt, zuerst der Polwendeschalter 3 eingeschaltet, danach Netzschalter 2, unmittelbar danach werden in der Vakuumschaltkammer 5 die Schaltstücke geschlossen und sofort darauf wieder geöffnet. Während dieser Schließzeit t5 fließt ein Strom J, der durch den Widerstand 4 einstellbar und bestimmt ist. Nach Wiederöffnen der Schaltstück in der Vakuumschaltkammer 5 brennt ein Gieichstromvakuumbogen der Größe I8. Nach einem Teil des Erfimiungsgedankens soll dabei der Strom J8 abhängig von dem Schaltstückwerkstof so bemessen sein, daß mindestens 2.-3 parallele Katodenfußpunkte entstehen, vorzugsweise danach mindestens 100-15OA. Nach einer Bogenbrenndauer ta wird der Formierungs-Gleichstrombogen durch Ausschalten des Netzschalters 2 unterbrochen. Danach wird mit Schalter 3 die Polarität gewechselt und eine weitere Formierungsschaltung mit J', Jb' und tB' ausgeführt. Es folgt eine Pause tp, in der die im Inneren der Vakuumschaltkammereingetragene Wärmemenge von den Schaltstücken in die anderen Kammerteile abgeleitet wird. Dadurch wird über einen Temperaturausgleich eine gleichmäßige Temperaturverteilung erreicht. In dieser Pausenzeit tp für die erste Vakuumschaltkammer, nach Fig. 1 Schaltkammer 5, sind nach dem Erfindungsgedanken die weiteren Vakuumschaltkammern 5.1; 5.2 usw. nacheinander mit dem gleichen Rhythmus zu schalten.FIGS. 2 and 5 show the flow of the forming process according to the invention on the basis of two variants. It is characterized with tj the closing time of the power switch 2, with t 3 and t 3 , the closing time of the control device for polarity change in the two positions, with U the short closing time of the switching pieces in the vacuum interrupter chamber 5, with tj and tj 'the burning time of this DC arc with the burning voltage Ue, with t p the pause time to repetition of a switching cycle, consisting of again two forming circuits with a arc burning time of t 8 and t B '. The inventive method is particularly suitable for forming a plurality of vacuum interrupters simultaneously in one process, as an example shown in Figure 1, the vacuum interrupter chamber 5. 5.1; 5.2. At the beginning of the forming process, as shown in Figure 2, first the Polwendeschalter 3 is turned on, then power switch 2, immediately thereafter, the switching pieces are closed in the vacuum interrupter chamber 5 and immediately opened again. During this closing time t 5 flows a current J, which is adjustable and determined by the resistor 4. After re-opening of the contact piece in the vacuum interrupter chamber 5 a Gieichstromvakuumbogen the size I 8 burns. According to a part of the Erfimiungsgedankens while the current J 8 should be sized depending on the switching piece material so that at least 2.-3 parallel Katodenfußpunkte arise, preferably thereafter at least 100-15OA. After a sheet burning time t a of the forming DC arc is interrupted by turning off the power switch 2. Thereafter, the polarity is changed with switch 3 and another shaping circuit with J ', Jb' and T B 'executed. This is followed by a pause t p in which the amount of heat introduced in the interior of the vacuum switch chamber is diverted from the contact pieces to the other chamber parts. As a result, a uniform temperature distribution is achieved via a temperature compensation. In this pause time t p for the first vacuum interrupter chamber, according to Fig. 1 switching chamber 5, according to the concept of the invention, the other vacuum interrupters 5.1; 5.2 and so on one after the other with the same rhythm.
Nach dem Schaltzyklus der letzten Vakuumschaltkammer des zu formierenden Kammerloses bzw. nach der Pausunzeit tp wird mit dem gleichen Schaltzyklus nach Fig.2 wiederum Kammer 5, danach Kammer 5.1 usw. geschaltet.After the switching cycle of the last vacuum switching chamber of the chamber lot to be formed or after the pause time tp, chamber 5, and then chamber 5.1, etc., are again switched with the same switching cycle according to FIG.
daß die Pausenzeit tp kleiner wird und nicht zwei Formlerungss^haltungen mit unterschiedlicher Polarität unmittelbar aufeinanderfolgen, sondern zwischen einer Formierungsschaltung mit der einen Polarität die Zeit tp vergeht bis zur nächstenthat the pause time t p becomes smaller and does not immediately follow two shaping positions with different polarity, but passes between a formation circuit with one polarity the time t p until the next one
gekennzeichnet.characterized.
gleicher Prozeßzeit die Zeit t2 bzw. die Bogenbrenndauer tB verlängert werden kann und damit die Schwankungen in derthe same process time, the time t 2 and the arc duration t B can be extended and thus the fluctuations in the
nach 3-5 Schaltungen gleicher Polarität erfolgt, und die kurze Bogenbrenndauer von 2-3 Sekunden und die beschriebenen und gewünschten Wirkungen des Formierungs-Gleichstromlichtbogens niedriger Stromstärke erhalten bleiben.after 3-5 circuits of the same polarity, and the short arc burn time of 2-3 seconds and the described and desired effects of the formation current arc of low current are maintained.
abhängig von Vrkuumschaltkammergröße und Bauart zu bestimmen bzw. zu optimieren. Als Anhaltswerte können gelten:depending on the size of the vacuum chamber size and type to be determined or optimized. As reference values can apply:
- für kleinere Vakuumschaltkammern (Nennstrom bis etwa 25OA) für Niederspannungsschütze, tB δ 2,5s; J8 S 150A; η = 120 Formierungsschaltungen bzw. (60 Schaltzyklen)- for smaller vacuum interrupters (rated current up to approx. 25OA) for low-voltage contactors, t B δ 2.5s; J 8 S 150A; η = 120 forming circuits or (60 switching cycles)
- für größere Vakuumschaltkammern (Nennströme bis etwa 630A) to S 2,5s; Jb S 200A; η = 120- for larger vacuum interrupters (nominal currents up to approx. 630A) to S 2,5s; Jb S 200A; η = 120
Für einen automatisierten Prozeß und dafür ausgelegter Anlage kann dabei vorteilhafterweise sowohl tB als auch η für verschiedene Schaltkammertypen gleich gewählt und Je variiert werden. Für die Ineinanderschachtelung der einzelnen zu formierenden Schaltkammern kann dabei ein automatisierter Formierungsprozeß für jeweils eine gleiche Anzahl von Vakuumschaltkammern oder ein fortlaufender Prozeß, bestehend aus Ankoppeln, Abpumpen, Abpumpzeit, Formiorungsschaltungen, Abkühlzeit, Abquetschen und Abkoppeln, realisiert werden. Wichtig ist aber bei letzterem auch die Einhaltung einer notwendigen Erwärmungszeit (bestimmt durch die Pausenzeit tp). Insgesamt kann damit der Formierungsprozeß auf wenige Stunden (etwa 2-3 Stunden) reduziert werden.For an automated process and system designed for this purpose, advantageously both t B and η can be selected the same for different types of switching chambers and be varied. For the nesting of the individual switching chambers to be formed, an automated forming process can be realized for in each case an equal number of vacuum switching chambers or a continuous process consisting of coupling, pumping, pumping down time, shaping circuits, cooling time, squeezing and uncoupling. In the latter case, however, it is also important to adhere to a necessary heating time (determined by the pause time t p ). Overall, the formation process can thus be reduced to a few hours (about 2-3 hours).
Als weiterer und wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zusätzlich eine entscheidende Verringerung des Gesamtaufwandes dadurch erreicht, daß die nach etwa 60-70%der Formierungsschaltungen zu erreichende und dann konstant zu haltende Temperatur an den Schaltkammerwänden nur über 200 bis 250°C liegen muß, im Gegensatz zu den bisher angegebenen Temperaturen von 350-450"C. Dies ist mit auf die Kondensationsprozesse des Metalldampfes 12 (Fig. 4), erzeugt durch die Teillichtbögen 11 in dem Schaltstückzwischenraum 10, an den metallischen und vorteilhafterweise auf Potential liegenden Schaltkammerteilen, z.B. Kammerwandung 13 und Schirm 14, zurückzuführen. Der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu erreichende und prinzipielle Temperaturverlauf TK ist in Fig.3 dargestellt, wobei η die Zahl der Formierungsschaltungen und tF die dazu benötigte Zeit darstellen. Wichtig, aber auch vorteilhaft ist, daß die Anschlußleitungen bzw. Klemmen durch den niedrigen Formierungsstrom sehr klein gehalten werden können und mit einem sehr kleinen Querschnitt auszulegen sind. Dies ist weiter im Sinne des Erfindungsgedankens notwendig, daß nur eine minimale Wärmemenge aus der Schaltkammer abgeleitet wird. Vorteilhafterweise könnte nach dem Beispiel in Fig. 4 die Stromzuführung an das feste Schaltstück über das in der festen Elektrode 15 befindliche Abpumprohr 16 erfolgen, wobei Koppelelement mit dem Pumpstand und Stromzuführung als ein Bauelement ausgeführt werden könnte.As a further and essential advantage of the method according to the invention, a significant reduction of the total effort is achieved in addition that after about 60-70% of the forming circuits to be reached and then kept constant temperature at the switching chamber walls only about 200 to 250 ° C, im This is in contrast to the previously indicated temperatures of 350-450 ° C. This is due to the condensation processes of the metal vapor 12 (FIG. 4) produced by the partial arcs 11 in the contact piece gap 10 at the metallic and advantageously potential switching components, eg chamber wall 13 and screen 14 to return. the achievable by the inventive process and principle temperature profile TK is shown in figure 3, where η, the number of forming circuits and t F represents the time required to do so. Important, but is also advantageous that the connection lines or terminals by the low shape ierungsstrom can be kept very small and are interpreted with a very small cross-section. This is further necessary in the sense of the inventive idea that only a minimum amount of heat is derived from the switching chamber. Advantageously, according to the example in FIG. 4, the power supply to the fixed contact piece could take place via the exhaust pipe 16 located in the fixed electrode 15, wherein the coupling element with the pumping station and power supply could be implemented as a component.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders geeignet für Vakuumschaltkammern für Niederspannungsschütze. Es ist aber auch bei entsprechender Anpassung der Parameter tB, tp, Jb, η auch für andere Vakuumschaltkammern, z. B. für höhere Spannungen anwendbar.The method according to the invention is particularly suitable for vacuum interrupters for low-voltage contactors. But it is also with appropriate adaptation of the parameters t B , t p , Jb, η for other vacuum interrupters, z. B. applicable for higher voltages.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD30960987A DD298462A7 (en) | 1987-11-30 | 1987-11-30 | METHOD FOR FORMING VACUUM CHAMBERS |
Applications Claiming Priority (1)
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DD30960987A DD298462A7 (en) | 1987-11-30 | 1987-11-30 | METHOD FOR FORMING VACUUM CHAMBERS |
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DD298462A7 true DD298462A7 (en) | 1992-02-27 |
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ID=5594379
Family Applications (1)
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DD30960987A DD298462A7 (en) | 1987-11-30 | 1987-11-30 | METHOD FOR FORMING VACUUM CHAMBERS |
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DD (1) | DD298462A7 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE9401655U1 (en) * | 1993-06-18 | 1994-11-03 | Siemens Ag | Vacuum interrupter with ring-shaped insulator |
-
1987
- 1987-11-30 DD DD30960987A patent/DD298462A7/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE9401655U1 (en) * | 1993-06-18 | 1994-11-03 | Siemens Ag | Vacuum interrupter with ring-shaped insulator |
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