DE1930247A1

DE1930247A1 - Elektrischer Hochspannungsschalter

Info

Publication number: DE1930247A1
Application number: DE19691930247
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Gruenefeld
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1969-06-13
Filing date: 1969-06-13
Publication date: 1970-12-17
Also published as: FR2046742A1

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einem Hochspannungsschalter mit mindestens einem im wesentlichen zylindrischen Schaltstück, bei dem durch einen annähernd schraubenlinienförmigen Strom- pfad eine magnetische Beblasung des Ausschaltlichtbogens erreicht wird. Sie ist insbesondere für Vakuumschalter gedacht, bei denen .die Abnutzung der Kontakte eine besonders große Holle spielt, weil der nur verhältnismäßig kleine Kontakthub schon durch geringen Abbrand der Schalt stücke beeinflußt werden kann. Außerdem führt der Abbrand unter Umständen zu einer Verschlechterung des Vakuums, durch die die Spannungsfestigkeit und damit die Schaltleistung des Vakuumschalters herabgesetzt werden_%kann.

Man hat schon in verschiedener Weise versucht, den Abbrand in Vakuumschaltern dadurch zu verringern, daß man den Lichtbogenfußpunkt an den Schalt stücken durch eine magnetische Beblasung zum Wandern treibt. U.a. hat man nach der schweizerischen Patentschrift 490 054 zu diesem Zweck den etwa zylindrischen Sehaltstift mit Einkerbungen versehen, so daß der Strom schraubenlinienförmig ausgelenkt wurde. Die Herstellung der Sinkerbungen ist jedoch mühsam, da praktisch jede für sich gefräst oder gesägt werden muß. Außerdem schwächen die Einkerbungen den Querschnitt des Schaltstückes auch dann, wenn sie nachträglich durch Material geringerer Leitfähigkeit ausgefüllt werden.

Auch die aus den amerikanischen Patentschriften 3 372 259 und 3 372 258 bekannten Vakuumschalter, bei denen der scbrauben-

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linienförmige Verlauf des Stromes durch ein außen liegendes Magnetfeld oder durch einen vollständig schraubenlinienförmigen Leiter erhalten werden soll, erfordern einen unerwünscht hohen Aufwand für die Formgebung der Schaltstücke und die Stromführung.

Bei der Erfindung wird die magnetische Beblasung des Ausschältlichtbogens dagegen dadurch erreicht, daß dem Schaltstück ein P schraubenlinienförmig verlaufender Körper aus ferromagnetischem Material zugeordnet ist. Mithin wird bei der Erfindung auf eine besondere Formgebung der Schalt stücke verzichtet. Die Beeinflussung des Stromes erfolgt durch den ferromagnetischen Körper, der auf das Schaltstück aufgesetzt wird. Das Magnetfeld, das das Schaltstück bei Stromfluß umgibt, induziert in dem ferromagnetischen Körper Wirbelströme. Daraus ergibt sich eine induktive und ohmsche Wider Standserhöhung in einer schrauben-" ".■■'V-" linienförmigen Zone. Der Strom durch die Schalt stücke weicht dieser schraubenlinienförmigen Zone erhöhter Impedanz aus und fließt selbst auf einer schraubenlinienförmigen Bahn. Dadurch entsteht innerhalb der Schalt stücke ein axiales Magnetfeld.

Der ferromagnetische Körper kann mit dem Schaltstück verbunden ' sein. Die Verbindung kann elektrisch leitend sein.. Der Körper kann aber auch mit einem isolierenden Kleber verklebt sein. Eine besonders einfache Konstruktion erhält man mit einem Sisen-.-. draht, der auf das zylindrische Schaltstück gewickelt ist. Hierbei ist keine besondere Befestigung notwendig, weil sich der Draht auf Grund seiner Elastizität festklemmen kann.

Für Wechselstrom hoher Frequenz ergibt sich bekanntlich durch · den Skineffekt eine Stromverteilung, bei der der Strom in der Nähe der Oberfläche des zylindrischen Schaltstückes fließt, so

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dau die Beeinflussung durch α en schraubfinliflienformigen Körper aus ferromagnetischeia Material besonders intensiv ist» Für ;

Schalter, die Weehse !ströme geringer

Frequenz zu schalten haben, kann man den gleichen Effekt dadurch erhalten, daß man das Schaltstück im Bereieb des ferromagnetischen Körpers als Hohlzylinder ausbildet.

Es ist zweckmäßig, das Schaltstück in bekannter Weise .mit einem Abbrand stück aus schwer schmelzbarem Material zu versehen. Das Abbrand stück kann ein geschlossener xiing sein. Auf diesem läuft dann der Ausschaltlichtbogen um, bis die,Löschung erfolgt,. Dabei kann das Abbranastück einen größeren Äußendurchmesser als das Schaltstück aufweisen und zur Abstützung des Körpers aus ferromagnetischem Material dienen. Besonders geeignet ist die Erfindung in einer Ausführung mit symmetrisch zueinander angeordneten gleichen Schalt stücken und ferromagnetisehen Körpern, die entgegengesetzten .Wieklungssinn aufweisen.

Zur näheren Erläuterung der Srfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung ein'Ausführungsbeispiel beschrieben. Es handelt sich um einen Längsschnitt durch einen Vakuumschalter für Hochspannung, z.B. 1OkY, mit einem Gehäuse 1, das aus einem Isolierstoff zylinder 2 und metallischen Endplatten 3 und 4 besteht. Mit der Endplatte 4 ist ein feststehendes Schaltstück 5 verbunden, das einen im wesentlichen zylindrischen Querschnitt aufweist und aus einem für Vakuumschalter geeigneten, gut leitenden Elektrodenmaterial besteht. Das Schaltstück 5 besitzt einen aus dem Gehäuse 4 herausragenden massiven Anschlußbolzen 7 und einen inneren Teil -6, der als Hohlzylinder ausgebildet ist. Auf dem in das Innere des Schaltergehäuses weisenden freien Ende ist ein geschlossener Ring 8 aus Abbr-andmaterial befestigt. Sein Außendurchmesser ist, wie man sieht,, etwas größer als der

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Außendurchmesser des Hohlzylinders 6. Dadurch entsteht ein Bund. Gegen diesen legt sich ein schraubenlinienförmig gewickelter Eisendraht 10, der als ferromagnetischer Körper zur Beeinflussung des Lichtbogens dient. . . '

Mit dem feststehenden Schaltstück 5 wirkt, ein bewegliches Schaltstück 12 "zusammen, das genauso ausgebildet ist wie das Schaltstück 5. Lediglich der aus dem Gehäuse 1 ragende massive Anschlußbolzen 13 ist etwas langer als der Anschlußbolzen 7. Der Hohlzylinder 14 trägt in symmetrischer Anordnung zum feststehenden Schaltstück 5 einen geschlossenen Abbrennring 15 mit einem größeren Außendurchmesser. Dadurch entsteht ein Bund, der einen iiisendraht. 16 festlegt. Der Draht 16 ist gegensinnig zum Draht 10 gewickelt.

Der Schalt stift 12 ist mit dem Anschlußbolzen 13 durch eine Öffnung der Endplatte 3 geführt. Er ist gegenüber dem Gehäuse 1 mit einem Metallbalg 17 abgedichtet, der bei 18 mit dem Schaltstift 12 und bei 19 mit der Platte 3 gasdicht verbunden, z.B. verlötet ist. Der Metallbalg ermöglicht die zum Schalten erforderlichen Bewegungen des Schaltstiftes 12. Wie man sieht, / sind die Schaltstüeke b und 12 mit einem Kondensationsschirm 20 eingeschlossen, dermit einem Flansch 21 in eine Nut 22 des Isolierstoffrohres 2 eingesetzt "ist.

In der Einschalt stellung berühren sich die Schaltstüeke 5, 12 mit den Abbrandringen 8, 15, so daß ein Strom durch den Schalter fließen kann. Dieser Strom verläuft im Bereich der Hohlzylinder 6, 14 angenähert schraubenlinienförmig, weil die Eisendrahtstücke 10, 16 das Magnetfeld des Stromes so verzerren, daß der Strom durch sein eigenes Feld in eine schraubenliniehförmige Bahn in der Mbe der Drahtstücke 10, 16 getrieben wird. Wegen ..

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der entgegengesetzten Wicklungsrichtung der Drahtstücke ergibt sich ein weitgehend radiales Magnetfeld an den einander zugekehrten Abbrennringen S, 15 der Schalt stücke, das den beim Ausschalten zwischen den Abbrennringen entstehenden Lichtbogen längs der ßinge 8, 15 umlaufen läßt· Durch diese Bewegung wird der Abbrand der Schaltstücke verringert, denn die örtliche Erwärmung ist wesentlich geringer, als wenn der Lichtbogen stehen bliebe. Mithin ist auch die zur Verdampfung des Kontaktmaterial zur Verfugung stehende Wärme" geringer.

Die genannten vorteilhaften Wirkungen werden ohne besondere Bearbeitung des Schaltstückmaterials erreicht. Bei Vakuumschaltern ist hierin ein besonderer Vorteil zu sehen, weil für Vakuumschalter bekanntlich besonders aufwendig hergestelltes, z.B. gesintertes Material verwendet wird, das möglichst wenig Gas abgeben soll. Die Erfindung ist aber auch bei anderen Schaltern von Vorteil, weil das Aufbringen ferromagnetischer Körper besonders dann, wenn sie z.B. unter Ausnutzung- der Eigenelastizität lediglich aufgeschoben zu werden brauchen, wesentlich einfacher ist als die bekannten Mittel zur Erzeugung eines schraubenlinienförmigen Stromflusses.

1 Figur
.8 Ansprüche

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Claims

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Elektrischer Hochspannungsschalter, insbesondere Vakuumschalter, mit mindestens einem im wesentlichen zylindrischen Schaltstück, bei dem durch einen annähernd schraubenlinienförmigen Strompfad eine magnetische -Beblasung des Ausschaltlichtbogens erreicht wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schalt-P stück (5, 12) ein schraubenlinienförmig verlaufender Körper (10, 16) aus ferroraagnetischem Material zugeordnet ist.
2. Elektrischer Hochspannungsschalter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Eisendraht (10, 16), der auf das zylindrische Schaltstück (5, 12) gewickelt ist.
3. Elektrischer Hochspannungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltstück (5_t 12) im Bereich des ferromagnetischen Körpers als Hohlzylinder (6, 14) ausgebildet ist.
" 4. Slektrischer Hochspannungsschalter nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltstück (5, 12) in bekannter Weise mit einem Abbrandstück (8, 15). aus schwer schmelzendem Material' ver-sehen ist,
5· Slektrischer Hochspannungsschalter nach Anspruch 4_S dadurch gekennzeichnet, daß das Abbrandstück ein geschlossener Ring (8, 15) ist.
6. Slektrischer Hochspannungsschalter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Abbrandstück (8, 15) einen größeren Außendurchmesser als das Schaltstück (5, 12) aufweist

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und zur Abstützung des Körpers (TO, 16) aus ferromagnetischem Material dient.
7. Elektrischer Hochspannungsschalter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, gekennzeichnet durch eine symmetrische Ausbildung mit zwei auf einer Geraden liegenden Schalt stücken (5, 12), deren ferromagnetische Körper (10, 16) entgegengesetzten Wicklungssinn aufweisen. -
8. Elektrischer Hochspannungsschalter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der ferromagnetische Körper (10, 16) einen rechteckigen Querschnitt aufweist, wobei seine am Schaltstück (5, 12) anliegende Breite das Mehrfache der Höhe beträgt

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