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Kontaktanordnung für Vakuumschalter Die Erfindung betrifft eine Kontaktanordnung
für Vakuumschalter, deren Kontakte zur Erhöhung der Schaltleistung und Löschung
des Schaltlichtbogens magnetisch beeinflußt werden.
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Es ist bekannt, daß der zwischen den Schaltkontakten entstehende Lichtbogen
durch ein entsprechendes Magnetfeld in Umfangsrichtung um die Eontaktmitte herumbewegt
wird, wodurch sich die spezifische Kontaktbelastung verringert und die Lichtbogenprodukte
rasch zerstreut und an den umliegenden kalten Teilen niedergeschlagen werden.
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Dieser Effekt wird in bekannter Weise durch eine entsprechende Gestaltung
der Schaltkontakte oder durch die Anordnung von Spulen oder Permamentmagneten bewirkt.
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So ist es bekannt, topfförmige oder scheibenförmige S.chaltkontakte
mit radialen, spiral- oder 'ährilichförmigen vom Außenrand zur Mitte der Kontakte
verlaufenden Schlitzen zu versehen oder Materialien mit.einem, im Vergleich zum
Kontaktmaterial hohen spezifischen Widerstand in die Kontakte einzufügen oder auf
die Kontakte aufzubringen. Solchen Schaltern haftet aber trotzdem der Nachteil an,
daß bei entsprechender StromgröBe der Lichtbogen durch Umlauf wieder an die gleiche
Stelle zurückkehrt, so daß eine lokale Überhitzung nicht vollständig vermieden werden
kann.
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Um die-Lichtbogenlauffläche zuvergröBern und die Lichtbogenfußpunkte
gänzlich von ihrem Ursprungsort fortzuleiten, kann man in bekannter Weise eine Elektrode
in Form einer offenen Wendel gestalten, wobei die zweite, stabfBrmige Elektrode
symmetrisch von der Wendel umgeben ist. Der besondere Vorteil dieser Konstruktion
liegt in der Tatsache, daß allein das durch die Wendel erzeugte Magnetfeld die Bogenbewegung
bewirkt. Den bekannten Konstruktionen dieser Art hatten jedoch einige grundlegende
Mängel an, wie fehlende
Stabilisierung der Wendel, keine Steuerungsmöglichkeit
der magnetischen Feldstärke, teilweise Kompensation der Magnetfelder durch ungünstige
Konstruktion der Brückenschaltung, großes Kammervolumen infolge ungünstiger Stromzuführungen
zu den Kontakten und fehlender Bedampfungsschutz für die Isolationen der Kontakte.
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Zweck der Erfindung ist es, durch Beseitigung dieser Mängel, die Abschaltleistung
und die Schalthäufigkeit des Elektrodensystems eines Vakuumschalters weiter zu erhöhen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei gleichzeitiger Verringerung
des erforderlichen Kammervolumens eine Kontaktanordnung zu schaffen, der ein ausreichend
großer Abbrandbereich auch bei hohen Strömen zugeordnet ist, und bei welcher eine
Steuerungsmöglichkeit der magnetischen Feldstärke besteht.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der feststehende
Kontakt, dessen Kontakt- und LichtbQgenlauffläche aus verschiedenen Materialien
besteht, mit einem geschlossenen, wendelförmigen Abbrandbereich ausgerüstet, von
einem zylinderförmigen Käfig umgeben ist und das Endstück des beweglichen Kontaktes,
einer Strombrücke, dessen Kontakt- und Lichtbogenlaufflächen ebenfalls aus verschiedenen
Materialien besteht, als ein hohlzylinderförmiger Abbrandbereich ausgebildet ist,
der im geöffneten Zustand des Schalters vom wendelförmigen Abbrandbereich des feststehenden
Kontaktes symmetrisch umgeben ist.
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Der die Kontakte umgebende zylinderförmige Käfig wird durch gleichmäßig
am Umfang verteilt angeordnete Widerstandsstäbe gebildet, die in ihrer Anordnung
und in ihren Abmessungen so dimensioniert sind, daß sie eine Steuerung des Stromflusses
in den Abbrandbereichen und eine Beeinflussung der Lichtbogenlaufgeschwindigkeit
gewährleisten,
Darüber hinaus ist der wendelförmige Abbrandbereich
des festen Kontaktes mit Ausnehmungen versehen, in denen die Widerstandselemente
geführt werden und eine mechanische Stabilisierung des wendelförmigen Abbrandbereiches
bewirken.
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Zweckmäßigerweise können auch die Widerstandselemente mit entsprechenden
Ausnehmungen versehen werden, in denen entsprechende Abschnitte des wendelförmigen
Abbrandbereiches geführt und die gleichen Wirkungen erzielt werden. Beide Kontaktsysteme
sind von einem zylinderförmigen, geschlossenen Gehause umgeben, dessen Stirnseiten
und Gehäusemantel gleichzeitig als Stromzuführung dient, wobei die Widerstandsstäbe
in den Stirnseiten des Gehäuses eingelassen sind. Durch das geschlossene Gehäuse
wird ein wirksamer Bedampfungsschutz erzielt. Die Innenseiten des Gehäuses bieten
außerdem einen wirksamen Kondensationsschirm.
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Durch entsprechend eingeordnete Widerstandeinlagen wird der Strompfad
zu den Kontaktflächen derart gekrümmt, daß ein hinreichender magnetischer Druck
entsteht, um die Bogenbewegung einzuleiten.
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Zweckmäßigerweise sind die Kontaktflächen, der aus unterschiedlichen
Materialien bestehenden Kontakte so geteilt, daß sich jeweils.zwei unterschiedliche
Materialien gegenüberstehen.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das Kontaktsystem als
symmetrische Brückenanordnung mit gleichgerich tetem Widcklungssinn der Abbrandwendeln
ausgebildet, wodurch eine wesentliche Verstärkung des magnetischen Blasfeldes erreicht
wird. Die erfindimgsgemäße Lösung weist ein sehr geringes Kammervolumen und einen
einwandfreien Bedampfungsschutz aus. Außerdem besitzt die Anordnung die Möglichkeit
der Steuerung der magnetischen Feldstärke und der Lichtbogenlaufgeschwindigkeit.
Die Gefahr einer lokalen Überhitzung infolge unzureichender Abbrandbereiche ist
vollstandig ausgeräumt.
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Die erfindung soll rachstehend zu einem Ausführungsbeispiel näher
erläutert werden. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen: Fig. 1: die Vorderansicht
der erfindungsgemäßen Kontaktanordnung im Schnitt, Fig. 2s die Seitenansi ht im
Schnitt entlang der Linie A-BA.
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Der feste Kontakt 1 besteht aus dem unsymmetrischen Nennstrombereich
mit in Bogenbewegungsrichtung anschließendem Abbrandbereich 2 und folgender Abbrandwendel
3, welcher in einem Ring endet. Der gesamte Kontakt wird von einem, den Strom führenden
Zylinder 4 umschlossen, dessen Innenseite gleichzeitig als Kondensationsschirm dient
und einen wirksamen Bedampfungsschutz für die Durchführungen darstellt.
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Durch ein gesondertes Segment 5 erfolgt die Stromführung -zum Nennstrombereich.
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Die das Kontakt system an der Rtickseite verschließende Platte 6 dient
der Stromzuführung. Die Abbrandwende 3 und der Nennstrombereich des Kontaktes 1
werden durch widerstandsstäbe 7 im Inneren des zylinderförmigen Gehäuses 4 mechanisch
stabilisiert. Die Widerstandsstibe 7 gestatten außerdem eine Steuerung des Stromflusses
in der Abbrandwendel 3 und damit eine Beeinflussung der Bogenwanderungsgeschwindigkeit.
Der bewegliche Kontakt 9 einer Strombrücke 8 enthält einen entsprechend geformten
Nennstrombereich mit in Bogenbewegungsrichtung übergehenden Abbrandbcreich 1G und
anschließendem Abbrandzylinder 110 Die Kontakte 1; 9 sind jeweils aus zwei Hälften
unterschiedlichen Materiales ausgeführt, wobei sich dann immer zwei Kontaktflächen
aus verschiedenen Metallen gegenüberstchen. Zur Erzeugung der notwendigen Stromschleifen
für
die Einleitung der Bogenbewegung enthält das Kontaktsystem eingebettete
Zonen aus Widerstandsmaterial 12.
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Beim Trennen der Kontakte entstehen, in Abhängigkeit von der Stromstärke,
ein oder mehrere Lichtbögen. Das durch die Stromschleifen gebildete magnetische
BlasSeld treibt den (die) Lichtbogen (Lichtbögen) von den Kontaktflächen der Kontakte
1; 9 herunter auf die Abbrandbereiche 2, 10, wo er bei kleinen Stromstärken verlöscht.
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Das bei größeren Strömen entsprechend stärkere magnetische Blasfeld
bewirkt eine Wanderung der Lichtbögen auf die Abbrandbereiche 3, 11, wo sie unter
Wirkung des magnetischen Blasfeldes der Wendel rausch bis zu dem abschließenden
Ring geführt werden0 Die Größe des Nebenschlußstromes durch die Widerstandsstäbe
7 läßt sich so einstellen, daß die resultierende magnetische Blasfeldstärke der
gewünschten Bogenwanderungsgeschwindigkeit entspricht.
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Baut man das Kontaktsystem als symmetrische Brückenschaltung mit gleichgerichtetem
Wicklungssinn der Abbrandwendeln, so führt dies zu einer Superposition der magnetischen
Blasfelder und damit zur Verstärkung der den Bogen bewegenden Kräfte. Außerdem wird
die Spannungsfestigkeit des Gesamtsystems verdoppelt.