DE102008059670B3

DE102008059670B3 - Vakuumschalter mit beidseitig fest verschienten Anschlussklemmen

Info

Publication number: DE102008059670B3
Application number: DE102008059670A
Authority: DE
Inventors: Mathias Anheuer; Jörg DORN; Andreas Fartuschnja; Thomas KÜBEL; Peter Dr. Lell; Andreas Zenkner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2008-11-26
Filing date: 2008-11-26
Publication date: 2010-06-17
Anticipated expiration: 2028-11-27
Also published as: EP2351060A1; KR101660550B1; BRPI0921994B1; PL2351060T3; RU2011126217A; KR20110091520A; CN102227797B; ES2601217T3; US8859927B2; WO2010060790A1; BRPI0921994B8; EP2351060B1; BRPI0921994A2; RU2516337C2; US20110226740A1; CN102227797A

Abstract

Um einen Vakuumschalter (1) mit einer Vakuumkammer (2), in der ein Vakuum herrscht und in der ein Schaltkontakt angeordnet ist, wobei der Schaltkontakt ein fest mit der Vakuumkammer (2) verbundenes Festkontaktstück, das in elektrischem Kontakt mit einer Festkontaktanschlussklemme (11) ist, und ein bezüglich des Festkontaktstückes beweglich geführtes Bewegkontaktstück aufweist, das in einer Trennstellung mit Abstand zum Festkontaktstück angeordnet ist und in einer Kontaktstellung das Festkontaktstück kontaktiert, einer Antriebseinheit (7) zum Erzeugen einer Antriebsbewegung, einer mit der Antriebseinheit (7) und dem Bewegkontaktstück verbundenen Schaltmechanik (4), die einen sich bis zum Bewegkontaktstück elektrisch leitenden Leiterabschnitt aufweist, und Verbindungsmitteln, die in der Kontaktstellung eine Bewegkontaktanschlussklemme (13) elektrisch mit dem Bewegkontaktstück verbinden, bereitzustellen, der kompakt und aufwandsarm ist und insbesondere bei hohen Einschaltgeschwindigkeiten einen sicheren Strompfad mit einer hohen Stromtragfähigkeit zwischen den Anschlussklemmen des Vakuumschalters bereitstellt, wird vorgeschlagen, dass die Verbindungsmittel einen Klemmkontakt (16, 17) aufweisen, der über ein mit dem Leiterabschnitt der Schaltmechanik (4) verbundenes Einführklemmkontaktstück (16) und ein fest mit der Vakuumkammer (2) und elektrisch mit der Bewegkontaktanschlussklemme (13) verbundenes Gegenklemmkontaktstück (17) verfügt, die so zueinander angeordnet sind, ...

Description

Die Erfindung betrifft einen Vakuumschalter mit einer Vakuumkammer, in der ein Vakuum herrscht und in der ein Schaltkontakt angeordnet ist, wobei der Schaltkontakt ein fest mit der Vakuumkammer verbundenes Festkontaktstück, das in elektrischem Kontakt mit einer Festkontaktanschlussklemme ist, und ein bezüglich des Festkontaktstückes beweglich geführtes Bewegkontaktstück aufweist, das in einer Trennstellung mit Abstand zum Festkontaktstück angeordnet ist und in einer Kontaktstellung das Festkontaktstück kontaktiert, einer Antriebseinheit zum Erzeugen einer Antriebsbewegung, einer mit der Antriebseinheit und dem Bewegkontaktstück verbundenen Schaltmechanik, die einen sich bis zum Bewegkontaktstück hin erstreckenden elektrisch leitenden Leiterabschnitt aufweist, und Verbindungsmitteln, die in der Kontaktstellung eine Bewegkontaktanschlussklemme elektrisch mit dem Bewegkontaktstück verbinden.
Ein solcher Vakuumschalter ist aus der DE 10 2007 038 898 B3 bereits bekannt. Der dort beschriebene Vakuumschalter verfügt über eine Vakuumröhre, in der ein Vakuum angelegt ist. In die Vakuumröhre erstreckt sich ein unbeweglicher Festkontakt hinein, dem ein axial beweglich geführter Bewegkontakt axial gegenüberliegt. In einer Trennstellung weist der Bewegkontakt einen vorbestimmten Abstand zum Festkontakt auf, wohingegen er in einer Kontaktstellung an dem Festkontaktstück anliegt. Ferner ist eine Antriebseinheit in Gestalt eines Federspeicherantriebs offenbart, der eine Hubbewegung erzeugt, die über eine Schaltmechanik in das Bewegkontaktstück eingeleitet wird.
Die WO 2007/095873 A1 beschreibt eine Kurzschlusseinrichtung zum Kurzschließen von Leistungshalbleitermodulen im Fehlerfall. Bei Auftreten hoher Kurzschlussströme kommt es zum Zünden eines pyrotechnisch-mechanischen Elements, wobei ein Sprengsatz gezündet wird, der ein beweglich geführtes Überbrückungsteil auf Gegenkontakte katapultiert. Hierbei kommt es zu einer Überbrückung des den Kurzschluss führenden Leistungshalbleitermoduls.
Die DE 10 2007 018 344 A1 betrifft ebenfalls einen so genannten mehrstufigen modularen Umrichter, der eine Reihenschaltung aus bipolaren Submodulen aufweist. Die Submodule weisen jeweils eine Kondensatoreinheit sowie eine Leistungshalbleiterschaltung auf, mit denen an den beiden Ausgangsklemmen eines jeden Submoduls entweder eine Nullspannung oder aber die an der Kondensatoreinheit abfallende Spannung erzeugbar ist. Im Fehlerfall ist wieder eine Kurzschlusseinrichtung vorgesehen, mit deren Hilfe das Submodul überbrückbar ist, in dem der Kurzschluss festgestellt wurde. Dabei ist die Kurzschlusseinrichtung als Vakuumschaltröhre realisiert.
Ein solcher Vakuumschalter ist aus der Praxis bereits bekannt. Vakuumschalter kommen insbesondere in der Mittelspannung, also in einem Spannungsbereich zwischen 1 kV und 52 kV, zur Anwendung. Auch in diesem Spannungsbereich treten insbesondere beim Schalten hoher Leistungen Lichtbögen auf, die beim Trennen der Schaltkontakte gezogen werden. Zur Löschung dieser Lichtbögen bei einem Stromnulldurchgang sind die Schaltkontakte in einer Vakuumkammer angeordnet, in der ein Vakuum herrscht. Gemäß dem Stand der Technik ist in der Regel ein fest mit der Vakuumkammer verbundener Festkontakt sowie ein diesbezüglich beweglich geführter Bewegkontakt vorgesehen. Der Bewegkontakt kann sowohl als schwenkbares Schaltmes ser aber auch als Hubkontakt ausgebildet sein, der dem Festkontakt in einer Längsrichtung gegenüberliegt und in dieser Längsrichtung beweglich geführt ist. Um die Bewegung des Bewegkontaktes in Längsrichtung und gleichzeitig eine vakuumdichte Anbindung an die Vakuumkammer zu ermöglichen, ist ein Faltenbalg aus Metall vorgesehen, der einerseits mit der Vakuumkammer und andererseits mit dem Bewegkontaktstück verbunden ist. Die Antriebsbewegung des Vakuumschalters wird durch eine Antriebseinheit erzeugt, die beispielsweise als Federspeicherantrieb oder als Magnetantrieb realisiert ist. Die von der Antriebseinheit erzeugte Antriebsbewegung wird über eine Schaltmechanik in das Bewegkontaktstück eingeleitet. Die Schaltmechanik umfasst die besagte Schaltstange, welche über einen leitenden Abschnitt verfügt, der sich zum Bewegkontaktstück hin erstreckt. Zum elektrischen Verbinden dieses leitenden Abschnittes der Schaltstange mit einer Bewegkontaktanschlussklemme sind Verbindungsmittel vorgesehen, die gemäß dem Stand der Technik als Gleitkontakt, Bandkontakt oder Rollenkontakt realisiert sind. In der Regel kommt ein Bandkontakt zum Einsatz, der einen flexiblen elektrisch leitenden Bandabschnitt aufweist, um eine Bewegung der Schaltstange zu ermöglichen. In der Kontaktstellung des Vakuumschalters fließt der Strom von der Festkontaktanschlussklemme über das Festkontaktstück, das Bewegkontaktstück, den elektrischen leitenden Abschnitt der Schaltstange und das flexible Verbindungsmittel zur Bewegkontaktanschlussklemme. Den flexiblen Verbindungsmitteln haftet jedoch der Nachteil an, dass diese gegenüber den restlichen Komponenten des Strompfades eine herabgesetzte Stromtragfähigkeit aufweisen, so dass es insbesondere bei hohen Kurzschlussströmen zu einem für viele Anwendungen nicht mehr tragbaren hohen Widerstand kommt. Bei hohen Schaltgeschwindigkeiten ist darüber hinaus eine aufwändige Verbindungstechnik für die flexiblen Verbindungsmittel erforderlich, da es beim schnellen Schalten zu hohen Rei bungs- oder Biegungskräften kommt. Schließlich sind flexible Verbindungsmittel raumgreifend.
Aus dem Stand der Technik sind ferner konusförmige Kontakte bekannt. Konuskontakte werden gemäß dem Stand der Technik bei Schaltern mit zwei Kontaktanordnungen eingesetzt. Beim Einschalten des Schalters schließt beispielsweise der Konuskontakt zuerst, so dass der erwartete Lichtbogen am Konuskontakt entsteht. Die zweite Kontaktanordnung eilt der zuerst schließenden Kontaktanordnung nach, so dass diese ohne Lichtbogenbildung geschlossen werden kann. Aufgrund ihrer besseren Leitfähigkeit fließt der Strom, wenn beide Kontakte geschlossen sind, über die nacheilende zweite Kontaktanordnung. Eine Beschädigung der zweiten Kontaktanordnung in Folge des Lichtbogens ist jedoch vermieden.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Vakuumschalter der eingangs genannten Art bereitzustellen, der kompakt und aufwandsarm ist und insbesondere bei hohen Einschaltgeschwindigkeiten einen sicheren Strompfad mit einer hohen Stromtragfähigkeit zwischen den Anschlussklemmen des Vakuumschalters bereitstellt.
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass die Verbindungsmittel einen Klemmkontakt aufweisen, der über ein mit dem Leiterabschnitt der Schaltmechanik verbundenes Einführklemmkontaktstück und ein fest mit der Vakuumkammer und elektrisch mit der Bewegkontaktanschlussklemme verbundenes Gegenklemmkontaktstück verfügt, die so zueinander angeordnet sind, dass das Einführklemmkontaktstück infolge der Antriebsbewegung mit dem Gegenklemmkontaktstück elektrisch leitend verklemmt wird.
Erfindungsgemäß ist ein Vakuumschalter bereitgestellt, der statt der üblichen Verbindungsmitteln einen Klemmkontakt aufweist. Aufgrund des Klemmkontaktes ist es möglich, einen Vakuumschalter mit ausschließlich fester Verschienung bereitzustellen. Die Schaltmechanik ist daher frei von einem flexiblen Leiterabschnitt, Roll- oder Schleifkontakten, die beim Schnellen schließen das Schaltkontaktes mechanische Probleme verursachen können. Erfindungsgemäß ist es daher möglich, den Vakuumschalter schnell zu schließen.
Darüber hinaus ist der Vakuumschalter auch kompakt und kann auch bei kleinen Einbauräumen ohne Probleme eingesetzt werden. Erfindungsgemäß verfügt der Klemmkontakt über zwei Kontaktstücke. Das Gegenklemmkontaktstück des Klemmkontaktes ist mechanisch fest mit der Bewegkontaktanschlussklemme verbunden und somit ortsfest angeordnet. Das zweite Kontaktstück des Klemmkontaktes, nämlich das Einführklemmkontaktstück, ist fest an der Schaltmechanik angebracht, wobei zwischen dem elektrisch leitenden Leiterabschnitt und dem Einführklemmkontaktstück eine elektrische Verbindung bereitgestellt ist. Auf diese Weise ist das Bewegkontaktstück auch mit dem Einführklemmkontaktstück elektrisch verbunden. Spätestens in Folge des Einleitens der Schaltbewegung in die Schaltmechanik kommt es zur elektrischen Verbindung zwischen dem Einführklemmkontaktstück und dem Gegenklemmkontaktstück und somit zu einer elektrischen Verbindung zwischen dem Bewegkontaktstück und der Bewegkontaktstückanschlussklemme. Flexible Verbindungsmittel sind erfindungsgemäß vermieden.
Vorteilhafterweise eilt der Klemmkontakt dem Schaltkontakt beim Schließen des Vakuumschalters zeitlich voraus. Gemäß dieser vorteilhaften Weiterentwicklung ist sichergestellt, dass kein Lichtbogen außerhalb der Vakuumkammer entsteht. Zweckmäßigerweise ist das Einführklemmkontaktstück so mit der Schaltmechanik verbunden, so dass beim Verklemmen der Kontaktstücke des Klemmkontaktes das Bewegkontaktstück abgebremst wird. Der Aufprall auf das Festkontaktstück ist daher gemäß dieser zweckmäßigen Weiterentwicklung der Erfindung weniger heftig.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Antriebseinheit ein pyrotechnisches Kraftelement, wobei ein Zündkreis zum Auslösen des pyrotechnischen Kraftelementes vorgesehen ist. Pyrotechnische Kraftelemente ermöglichen ein besonders schnelles Schließen des Vakuumschalters. Durch das Zünden des pyrotechnischen Kraftelementes werden darüber hinaus hohe Einschaltkräfte erzeugt mit einem heftigen Aufschlagen des Bewegkontaktstückes im Gefolge. Im Rahmen der Erfindung kann es auch zum Verkeilen des Schaltkontaktes in Folge der hohen Aufprallkräfte kommen. Der Vakuumschalter kann daher nur einmal geschaltet und muss anschließend ausgetauscht werden.
Gemäß einer diesbezüglich zweckmäßigen Weiterentwicklung weist der pyrotechnische Antrieb ein Verschiebeelement auf, das in Folge des Auslösens explosionsartig um eine Wegstrecke verschoben wird. Dabei ist die Schaltmechanik als sich in eine Längsrichtung erstreckende und mit dem Verschiebeelement verbundene Schaltstange realisiert, wobei das Verschiebeelement bis zum Auslösen des pyrotechnischen Antriebs zum Halten des Bewegkontaktsstückes in seiner Trennstellung eingerichtet ist. Gemäß dieser zweckmäßigen Weiterentwicklung ist der Schaltkontakt als so genannter Hubkontakt ausgestaltet. Mit anderen Worten ist der Bewegkontakt am Ende einer in die Vakuumkammer hinein ragenden Schaltstange gehalten. Dabei liegt das Bewegkontaktstück dem Festkontaktstück in der Längsrichtung gegenüber, in der sich auch die Schaltstange erstreckt. An dem vom Bewegkontaktstück abgewendeten Ende der Schalt stange ist der pyrotechnische Antrieb lokalisiert, wobei die Schaltstange mechanisch mit dem Verschiebeelement verbunden ist, das beispielsweise stiftförmig ausgebildet und fluchtend zur Schaltstange angeordnet ist. Der pyrotechnische Antrieb ist so ausgerichtet, dass bei einem Zünden des pyrotechnischen Kraftelementes das Verschiebeelement in Längsrichtung auf den Festkontakt zu verschoben wird. Aufgrund der starren Verbindung zwischen Verschiebeelement und Bewegkontaktstück mittels der Schaltstange kommt es zu einer Verschiebung des Bewegkontaktstückes in Richtung des Festkontaktstückes. Dabei wird gleichzeitig das Einführklemmkontaktstück in das Gegenklemmkontaktstück gepresst, wodurch der Strompfad zwischen den Anschlussklemmen des Vakuumschalters geschlossen wird. Vor dem Zünden des pyrotechnischen Kraftelementes stellt das Verschiebeelement eine Haltekraft bereit, die dem Schließen des Schaltkontaktes entgegensteht. Aufgrund des Druckunterschiedes im Inneren der Vakuumkammer und der Außenatmosphäre wirkt eine fortwährende Schließkraft, die das Bewegkontaktstück auf das Festkontaktstück treibt. Dem steht die Haltekraft des Verschiebeelementes entgegen.
Gemäß einer diesbezüglich zweckmäßigen Weiterentwicklung sind Positionierungsmittel zum Einstellen der räumlichen Lage des Verschiebeelementes und somit des Abstandes des Bewegkontaktstückes bezüglich des Festkontaktstückes vorgesehen. Solche Positionierungsmittel sind beispielsweise einfache Positionierungsschrauben, mit denen die Lage der pyrotechnischen Antriebseinheit und somit des Verschiebeelementes in einem gemeinsamen Haltegerüst veränderbar ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Klemmkontakt ein Konuskontakt, der ein konusförmiges Einklemmkontaktstück sowie ein hierzu formkomplementäres Gegenklemmkontaktstück aufweist. Das Einklemmkontaktstück ist beispielsweise ein auf die zylinderförmige Schaltstange aufgesetzter Ring, der sich entgegen der Schaltbewegung in seinem Umfang fortwährend vergrößert, so dass im Querschnitt ein keilförmiges Einklemmkontaktstück bereitgestellt ist, durch dessen konzentrischen Hohlraum sich die Schaltstange erstreckt. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Einklemmkontaktstück lose auf der Schaltstange angeordnet, wobei sich beim Einschalten des Schalters ein Klemmsitz des Einklemmkontaktstückes auf der Schaltstange ergibt. Abweichend hiervon kann das Einführklemmkontaktstück jedoch auch fest mit der Schaltstange verbunden sein, beispielsweise durch Klebemittel, Verschweißen, Verschrauben oder Aufschrumpfen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterentwicklung liegt das Einklemmkontaktstück bereits in der Trennstellung lose an dem Gegenklemmkontaktstück an. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass der Klemmkontakt den Schaltkontakt zeitlich auf jeden Fall vorauseilt.
Vorteilhafterweise ist das Festkontaktstück von einer eine Wandung der Vakuumkammer durchgreifenden Kontaktstange gehalten, die außerhalb der Vakuumkammer zumindest mechanisch mit Haltemitteln zum Tragen des Vakuumschalters und zumindest elektrisch mit Kontaktmitteln verbunden ist, die galvanisch mit der Festkontaktanschlussklemme verbunden sind, wobei die Haltemitten den Kontaktmitteln aus Sicht des Festkontaktstückes nachgeschaltet sind. Gemäß dieser vorteilhaften Weiterentwicklung werden elektrische Wirbelströme vermieden, die ansonsten beobachtbar sind.
Die Erfindung betrifft auch ein Umrichterventil zum Umrichten eines elektrischen Stromes oder einer elektrischen Spannung mit einer Reihenschaltung von bipolaren Submodulen, wobei jedes Submodul wenigstens einen Energiespeicher und eine Leis tungshalbleiterschaltung aufweist, mit der die an dem Energiespeicher abfallende Spannung oder eine Nullspannung an dem Anschluss des zugeordneten Submoduls erzeugbar ist, und wobei jedem Submodul Überbrückungsmittel zum Überbrücken des Submoduls im Fehlerfall zugeordnet sind.
Solche Umrichterventile sind unter dem Begriff Multi-Level-Umrichter bereits bekannt geworden. Insbesondere sind solche Umrichterventile im Bereich der Energieübertragung und Energieverteilung mit Erfolg anwendbar, so dass es einen ständig wachsenden Bedarf für solche Umrichterventile gibt. Im Fehlerfall eines der Submodule der Reihenschaltung ist es sinnvoll, das Submodul schnell zu überbrücken, so dass der Betrieb des Umrichterventils mit den restlichen Submodulen weiter fortgesetzt werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es daher auch, ein solches Umrichterventil bereitzustellen, das sicher, zuverlässig und schnell überbrückt werden kann.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit Überbrückungsmitteln, die einen Vakuumschalter gemäß der vorgenannten Art umfassen.
Die Leistungshalbleiterschaltung zum Erzeugen einer Spannung an den Anschlussklemmen jedes Submoduls ist zweckmäßigerweise so eingerichtet, dass die an dem Energiespeicher abfallende Spannung invers ist. Mit anderen Worten ist durch die Leistungshalbleiterschaltung sowohl die an dem Energiespeicher, beispielsweise einem Kondensator, abfallende Spannung als auch die hierzu inverse Spannung erzeugbar. Voraussetzung hierfür ist, dass Energiespeicher und Leistungshalbleiterschalter eine so genannte Vollbrückenschaltung ausbilden, die auch als H-Brücke bezeichnet werden kann. Abweichend davon sind im Rahmen der Erfindung jedoch auch Halbbrückenschaltungen möglich.
Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezug auf die Figur der Zeichnung, wobei die
Figur ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Vakuumschalters in einer quergeschnitten Ansicht zeigt.
Die Figur zeigt in einer Querschnittsansicht ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Vakuumschalters 1. Der Vakuumschalter 1 weist einen in der Figur figürlich nicht dargestellten Schaltkontakt in einer Vakuumkammer 2 auf. Die Vakuumschaltkammer weist eine Keramikröhre auf, die sich zwischen den Kontakten erstreckt und als Isolator wirkt. In die Vakuumkammer 2 hinein ragt ein Festkontaktbolzen 3, der an seinem in der Vakuumkammer 2 angeordneten Ende das nicht sichtbare Festkontaktstück trägt. In Längsrichtung liegt dem Festkontaktstück das Bewegkontaktstück gegenüber, das von dem freien Ende einer Schaltstange 4 getragen ist, welche die Schaltmechanik des Vakuumschalters 1 ausbildet. An ihrem von dem Bewegkontaktstück abweisenden Ende 5 ist die Schaltstange 4 fest mit einem Verschiebeelement 6 eines pyrotechnischen Antriebes 7 verbunden. Zum Halten des pyrotechnischen Antriebs 7 dient ein figürlich nicht dargestelltes Haltegerüst. Mit dem Bezugszeichen 8 ist die Auswertelektronik einer Steuereinheit schematisch verdeutlicht. Zur mechanischen Verbindung der Polköpfe des Vakuumschalters dient eine Halteleiste 18, die sich zwischen den Polköpfen erstreckt und aus einem Isoliermaterial, beispielsweise aus einem durch Glasfasern verstärkten Kunststoff, besteht. Darüber hinaus ist die Vakuum kammer 2 sowie der Festkontaktbolzen 3 über Haltemittel 9 ebenfalls ortsfest bezüglich des Traggerüstes angeordnet. Kontaktmittel 10 sorgen weiterhin für eine elektrische Verbindung des Festkontaktbolzens 3 und somit des Festkontaktstückes mit einer Festkontaktanschlussklemme 11.
Die Schaltstange 4 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel durchgehend leitend ausgebildet. Ein Klemmkontakt 12 dient zur elektrischen Verbindung der Schaltstange 4 und somit des figürlich nicht dargestellten Bewegkontaktstückes mit einer fest verschienten Bewegkontaktanschlussklemme 13. Zur längs beweglichen und gleichzeitig vakuumdichten Verbindung der Schaltstange 4 mit der Vakuumkammer 2 dient ein nur schematisch angedeuteter Metallfaltenbalg 14. Der Klemmkontakt 12 umfasst ein Einführklemmkontaktstück 16 sowie ein hierzu formkomplementäres Gegenklemmkontaktstück 17. Das Einführklemmkontaktstück 16 ist konusförmig ausgestattet, so dass es in der gezeigten Querschnittsansicht als Keil dargestellt ist.
Die figürlich dargestellte Vakuumkammer 2 dient zum Überbrücken eines Submoduls eines Umrichterventils, das über eine Reihenschaltung von gleichartig aufgebauten bipolaren Submodulen verfügt. Im Fehlerfall eines Submoduls kommt es zum Auftreten hoher Kurzschlussströme in dem Submodul mit Lichtbogenbildung im Gefolge. Zur Vermeidung eines solchen Lichtbogens und zum Aufrechterhalten des Betriebs des Stromrichterventils mit Hilfe der nicht beschädigten Submodule wird der Vakuumschalter 1 geschlossen. Hierzu wird zunächst der Kurzschlussstrom durch figürlich nicht dargestellte Sensoren in dem parallel zum Vakuumschalter 1 angeordneten Submodul erfasst. Neben dem im Submodul fließenden Strom kann auch die Spannung gemessen und der besagten Steuerungseinheit zugeführt werden. Wird ein zuvor in der Steuerungseinheit festge legtes Kurzschlusskriterium erfüllt, sendet die Steuerungseinheit ein Zündsignal an das pyrotechnische Kraftelement 7.
Es kommt zur explosionsartigen Verschiebung des Verschiebeelementes 6 und somit der Schaltstange 4. Hierbei wird die Schaltstange 4 in Richtung des Pfeils 15, also in Längsrichtung, verschoben. In Folge der Schaltbewegung kommt es auch zu einem festen Verklemmen des Einführklemmkontaktstückes 16 mit dem Gegenklemmkontaktstück 17, wobei ein elektrischer Kontakt bereitgestellt ist. Kontaktiert das Bewegkontaktstück das Festkontaktstück, ist der Strompfad zwischen der Festkontaktanschlussklemme 11 sowie der Bewegkontaktanschlussklemme 13 geschlossen.

Claims

Vakuumschalter (1) mit – einer Vakuumkammer (2), in der ein Vakuum herrscht und in der ein Schaltkontakt angeordnet ist, wobei der Schaltkontakt ein fest mit der Vakuumkammer (2) verbundenes Festkontaktstück, das in elektrischem Kontakt mit einer Festkontaktanschlussklemme (11) ist, und ein bezüglich des Festkontaktstückes beweglich geführtes Bewegkontaktstück aufweist, das in einer Trennstellung mit Abstand zum Festkontaktstück angeordnet ist und in einer Kontaktstellung das Festkontaktstück kontaktiert, – einer Antriebseinheit (7) zum Erzeugen einer Antriebsbewegung, – einer mit der Antriebseinheit (7) und dem Bewegkontaktstück verbundenen Schaltstange (4), die einen sich bis zum Bewegkontaktstück hin erstreckenden elektrisch leitenden Leiterabschnitt aufweist, und – Verbindungsmitteln, die in der Kontaktstellung eine Bewegkontaktanschlussklemme (13) elektrisch mit dem Bewegkontaktstück verbinden, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel einen Klemmkontakt (16, 17) aufweisen, der über ein mit dem Leiterabschnitt der Schaltmechanik (4) verbundenes Einführklemmkontaktstück (16) und ein fest mit der Vakuumkammer (2) und elektrisch mit der Bewegkontaktanschlussklemme (13) verbundenes Gegenklemmkontaktstück (17) verfügt, die so zueinander angeordnet sind, dass das Einführklemmkontaktstück (16) infolge der Antriebsbewegung mit dem Gegenklemmkontaktstück (17) elektrisch leitend verklemmt wird.
Vakuumschalter (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmkontakt (16, 17) dem Schaltkontakt beim Schließen des Vakuumschalters (1) zeitlich vorauseilt.
Vakuumschalter (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit ein pyrotechnisches Kraftelement (7) und einen Zündkreis zum Auslösen des pyrotechnischen Kraftelementes (7) aufweist.
Vakuumschalter (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der pyrotechnische Antrieb ein Verschiebelement (6) aufweist, das in Folge des Auslösens explosionsartig um eine Wegstrecke verschoben wird, und dass die Schaltmechanik als sich in eine Längsrichtung erstreckende und mit dem Verschiebeelement (6) verbundene Schaltstange (4) realisiert ist, wobei das Verschiebeelement (6) bis zum Auslösen des pyrotechnischen Kraftelementes (7) zum Halten des Bewegkontaktstücks in seiner Trennstellung eingerichtet ist.
Vakuumschalter (1) nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch Positionierungsmittel zum Einstellen der räumlichen Lage des Verschiebeelementes (6) und somit des Abstandes des Bewegkontaktstückes bezüglich des Festkontaktstückes.
Vakuumschalter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmkontakt (16, 17) ein Konuskontakt ist und ein konusförmiges Einklemmkontaktstück (16) sowie ein hierzu formkomplementäres Gegenklemmkontaktstück (17) aufweist.
Vakuumschalter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einklemmkontaktstück (16) bereits in der Trennstellung lose an dem Gegenklemmkontaktstück (17) anliegt.
Vakuumschalter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Festkontaktstück von einer eine Wandung der Vakuumkammer (2) durchgreifenden Festkontaktbolzen (3) gehalten ist, der außerhalb der Vakuumkammer zumindest mechanisch mit Haltemitteln (9) zum Tragen des Vakuumschalters (1) und zumindest elektrisch mit Kontaktmitteln (10) verbunden ist, die galvanisch mit der Festkontaktanschlussklemme (11) verbunden sind, wobei die Haltemittel den Kontaktmitteln (10) aus Sicht des Festkontaktstückes nachgeschaltet sind.
Umrichterventil zum Umrichten eines elektrischen Stromes oder einer elektrischen Spannung mit einer Reihenschaltung von bipolaren Submodulen, wobei jedes Submodul wenigstens einen Energiespeicher und eine Leistungshalbleiterschaltung aufweist, mit der die an dem Energiespeicher abfallende Spannung oder eine Nullspannung an dem Anschluss des zugeordneten Submoduls erzeugbar ist, und wobei jedem Submodul Überbrückungsmittel zum Überbrücken des Submoduls im Fehlerfall zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Überbrückungsmittel einen Vakuumschalter (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche aufweisen.
Umrichterventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungshalbleiterschaltung zum Erzeugen einer Spannung an den Anschlussklemmen jedes Submoduls eingerichtet ist, die zu der an dem Energiespeicher abfallenden Spannung invers ist.