DE1640109C3 - - Google Patents

Description

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Die [Erfindung bezieht sich auf eine Vakuumschalteinrichtung für Wechselstromkreis mit /wei Arbeitskontakten, von denen der eine mit einer Halbleiterdiode m Reihe geschaltet ist und der andere entweder nur die Halbleiterdiode oder auch den mit der Halbleiterdiode *5 in Reihe geschalteten einen Arbeitskontakt überbrückt, wobei bei einer Ausschaltbcwegiing zuerst der eine Arbeitskontakt während der Durchlaßzeit der Halbleiterdiode und anschließend der andere Arbcitskontatt während der Sperrzeit tier Halbleiterdiode geöffnet wird.

Wenn Vakuumschaltcinnchtungen hohe Wechselströme unterbrechen sollen, so müssen besondere Maßnahmen getroffen werden, um den Verschleiß der Arbeitskontakte und die Güie des Hochvakuums in den zulassigen Grenzen halten /u können. Es ist z. B. bekannt, das Schaltvermögen einer Tür einen bestimmten Dauerstrom gebauten Vakuumschalteinrichtung dadurch zu erhöhen, daß sie mittels einer Halbleiterdiode überbrückt wird, wobei in Reihe mit diesem Parallelstromkreis noch ein weiterer Vakuumschalter so angeordnet ist daß dieser als Spannungstrenner dient und während der .Sperrzeit der Halbleiterdiode öffnet, und zwar unmittelbar, nachdem der erste Vakuumschalter kurz vor dem Nulldurchgang des Wechselstroms bei stromführender Halbleiderdiode geöffnet hat. Bei einer derartigen Einrichtung hat sich der große Platzbedarf als nachteilig herausgestellt.

Weiterhin ist es bekannt, zwei parallel geschaltete Arbeitskontakte mit gleichem oder verschiedenem Bewegungsverlauf in einem gemeinsamen Vakuumgefäß unterzubringen und durch ein gemeinsames, über einen Federbalg ins Innere des gemeinsamen Vakuumgefäßes geführtes Antriebsgestänge zu betätigen. Das Schaltvermögen dieser Anordnung ist beschränkt. Dies gilt auch für eine weiterhin bekannte, aufwendige Wechselstromschalteinrichtung (DT-AS 10 92 984) mit zwei Unterbrechungsstellen, von denen die eine Schaltstelle durch einen Einweggleichrichter überbrückt ist. Zur Vermeidung einer Lichtbogenbildung wird bei dieser Schalteinrichtung die Stromunterbrechung durch auf den zu unterbrechenden Wechselstrom ansprechende Steuerungsmittel derart gesteuert, daß die Schaltstelle mit dem parallel liegenden Gleichrichter während derjenigen Halbwclle des zu unterbrechenden Stroms ⁶S geöffnet wird, während welcher der die Trennstelle überbrückende Gleichrichter leitet, und die Schaltstelle ohne Gleichrichter während einer Halbwolle des zu unterbrechenden Stromes geöffnet wird, während der Gleichrichter nicht leitet.

Schließlich ist eine Schalteinrichtung bekannt (US·PS 3174 019), bei der der mit dem zweitöffnenden Parallelkontakt in Reihe liegende Strombegrenzungswiderstand außerhalb des gemeinsamen Vakuumgefäßes angebracht ist. Für den zweitöffnenden Para.'lelkontakt ist ein zweiter Metallbalg vorgesehen. Diese Anordnung der Strombegrenzungswiderstände außerhalb der gemeinsamen Vakuumgefäße führt zu einem beachtlichen Platzbedarf. Ganz abgesehen von dem großen Aufwand für die Anordnung des zweiten Metallbalges für den zweitöffnenden Parallelkontakt ist schließlich noch als Nachteilig die geringere Abschaltleistung dieser vorbekannten Vakuumschalteinrichtung zu betonen.

Der Erfindung l'egj die Aufgabe zugrunde, die Schalteinrichtung der eingangs genannten Art so weiter auszubilden, daß eine wirtschaftlich günstige, raumsparende Ausführung mit erhöhtem Schaltvermögen erzielt

Die Vakuumschalteinrichiung nach der Erfindung, bei der dice Aufgabe gelöst ist. zeichnet sich dadurch aus. daß beide Arbeitskoniakte und die Halbleiterdiode in einem gemeinsamen Vakuumgefäß untergebracht sind.

Der Fachmann, der eine raumsparende Anordnung eines Vakuumschalter mit hoher Abschaltleistung schaffen will, wird durch die Tatsache von dem Gedanken abgelenkt, eine Diode mit den Kontaktstükken in ein gemeinsames Vakuumgehäuse einzubauen, daß man in ein Vakuumschaltergefäß bekanntlich nur entgaste Gegenstände einbauen darf, die später im Hochvakuum kein Gas mehr abgeben und die Güte des Vakuums verderben. Die Entgasung der Gegenstände erfolgt bekanntlich durch Ausglühen; Dioden sind nicht ausglühbar. Die Erfindung basiert nun auf der Erkenntnis, daß man diesen Bedenken durch Vermeidung von Schaltlichtbogen in der beanspruchten Schalteinrichtung Rechnung tragen kann. Auf diese Weise ist die im Vakuumgefäß befindliche Diode keiner Wärmeeinwirkung ausgesetzt, und das in ihr enthaltene Gas kann im Hochvakuum gar nicht austreten.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispielc der Erfindung vereinfacht dargestellt.

F i g. 1 zeigt das Prinzipschema der Vakuumschalteinrichtung mit in Reihe geschalteten Arbeitskontakten,

Fig. 2 zeigt das Prinzipschahbild der Vakuumschalteinrichtung mit über eine Diode parallel geschalteten Arbeiiskonlakten,

Fig.3 zeigt ein dem in Fig. 1 dargestellten Schema entsprechendes Ausführungsbeispiel, wobei die an sich bekennten Konstruktionseinzelheiten der Vakuumschallelemente nicht eingezeichnet sind und nur die für die Funktion der Arbeilskontakte wesentlichen Teile dargestellt sind.

F i g. 4 stellt eine Ausführungsvariante dar, bei der die Arbeitskontakte über eine Diode parallel geschaltet sind.

Im Prinzipschema nach F i g. 1 sind 1,1' und 2, 2' die hintereinander geschalteten Arbeilskuntaktc einer Vakuumschalteinrichtung, die in einem gemeinsamen Vakuumgefäß 3 untergebracht sind. Der Arbeitskontakt 1, Γ ist durch eine Halbleiterdiode 4 überbrückt. Um eine zusätzliche Durchführung zu ersparen, ist die Diode 4 ebenfalls im gleichen Vakuumgefäß angeordnet. Die Betätigung der Arbeitskontakte erfolgt mittels Antriebsstangen 5, 5' in bekannter Weise unter Verwendung von Federbälgen 6, 6', wobei diese Antriebsstan-

gen so betätigt werden, daß beim Unterbrechen eines Wechselstromes der Arbeitskontakt 1, I¹ während der Durchlaßzeit der Halbleiterdiode bei noch geschlossenem Arbeitskoniakt 2, 2' lichtbogenfrei öffnet und unmittelbar nachher der Arbeitskoniakt 2, ?' während der Sperrzeit der Diode 4 geöffnet wird.

Im Prinzipschema nach Fig. 2 sind die in einem gemeinsamen Vakuumgefäß 3 untergebrachten Arbeitskontakte 1, Γ und 2, 2' über eine Diode 4 paral'el geschaltet. Die Betätigung der Arbeitskontakte erfolgt ähnlich wie nach F i g. 1.

Die F i g. 3 und 4 zeigen vorteilhafte Ausführungsmöglichkeiten für Vakuumschalleinrichtungen, welche die beschriebenen Funktionen der Arbeitskontakte erfüllen und die nur je eine einzige ins Innere des Vakuumgefäßes geführte Antriebsstange aufweisen. Die beiden Ausführungsarten unterscheiden sich jedoch durch die verschiedene Anordnung des beim Ausschalten nacheilenden, bzw. beim Einschalten voreilenden Arbeitskontaktes 2, 2', der bei Fig. 3 in Reihe, und bei F i g. 4 über eine Diode 4 parallel zum Arbcitskontuki 1, Γ geschaltet ist.

Das gemeinsame Vakuumgefäß besieht aus einem elektrisch isolierenden Zylinder 7, der durch zwei Armaturen 8 und 9 absolut gasdicht verschlossen ist. Die Armatur 9 trägt den Federbalg 6 mil den /Li betätigenden Kontakten 2', bzw. I', 2', deren Antriebsstangen von einem geeigneten, in der Zeichnung nicht dargestellten Antriebsmechanismus in der Pfeilrichtung bewegt werden. _J0

Nach Fig.3 ist das freie Ende der Diode über eine flexible Verbindung 10 an den Kontakten Γ und 2 angeschlossen, so daß die Diode 4 den Arbeitskontakt 1, Γ dauernd überbrückt. Die Kontakte Γ und 2 sitzen auf einem Verbindungsbolzen 11 und stehen unter der Wirkung einer Feder 12, die sie nach unten drückt bis /um Anschlag mit dem Fuhrungsarm 18.

I■'1 g. 4 zeigt eine Ausfuhrungsvariuiite, bei der die ihrer Wirkung nach entsprechenden Bauteile mit den gleichen Be/ugs/ahlen, wie in F i g. 3 bezeichnet sind, nur sind hier die beiden Arbcitskunlakte I₁ Γ und 2, 2' über eine Diode 4 parallel geschaltet und nebeneinander, statt übereinander angeordnet. Das als beweglicher Vurkontuki ausgebildete Kontaktstück 2' ist mittels eines Bolzens 13 in einem mit dem zu betätigenden Kontakt 1 mechanisch fest verbundenen Führungsbii gel 14 verschiebbar gelagert und wird unter der Wirkung einer Feder 15 gegen einen Anschlag nach oben gedrückt. Zur Stromführung zwischen den Koniakten Γ und 2' dient eine flexible Verbindung 16.

Die beschriebene Vakuumschulieinrichlung wirkt folgendermaßen: Der Anschluß des zu schaltenden Wechselstromkreises erfolgt in bekannter Weise an den leitenden Teilen 5 und 17. In beiden F i g. 3 und 4 sind die Arbeitskontakte in der AUS-Stellung gezeichnet. Zum Einschalten bewegt der nicht dargestellte Antriebsmechanismus die Stange 5 in der Pfeilrichtung nach oben. Dadurch berühren sich zunächst die Kontakte 2 und 2'. wobei je nach der augenblicklichen Stromrichtung die Diode 4 den Durchfluß gestaltet oder sperrt. Nach vollzogener Einschaltbewegung ist die Feder 12 bzw. 15 komprimiert und der Strom fließt über den nacheilend geschlossenen Arbeitskontakt 1, f. Beim Einschalten ist der Schaltmomen! von untergeordneter Bedeutung. Um auszuschalten, wird die Stange 5 nach unten bewegt, und zwar derart, daß der Arbeitskontakt 1, Γ während der Durchlaßzeil der Halbleiterdiode 4 lichtbogenfrei öffnet und der nacheilende Arbeitskontakt 2, 2' unmittelbar nachher während der Sperrzeit der Diode öffnet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vakuumschalteinriehtung für Wechselstromkreise mit zwei Arbeitskontakten, von denen der eine mit einer Halbleiterdiode in Reihe geschaltet ist und der andere entweder nur die Halbleiterdiode oder auch den mit der Halbleiterdiode in Reihe geschalteten einen Arbeitskontakt überbrückt, wobei bei einer Ausschaltbewegung zuerst der eine Arbeitskontakt während der Durchlaßzeit der Halbleiterdiode und anschließend der andere Arbeitskontakt während der Sperrzeit der Halbleiterdiode geöffnet wird, dadurch gekennzeichnet, daß beide Arbeitskontakte (1,1', 2,2') und die Halbleiterdiode (4) in einem gemeinsamen Vakuumgefäß (3) untergebracht sind.