DE2352540A1

DE2352540A1 - Vakuumschaltgefaess mit schaltstuecken, die kontaktflaechen und lichtbogenlaufflaechen besitzen

Info

Publication number: DE2352540A1
Application number: DE19732352540
Authority: DE
Inventors: Horst Dr Ing Kopplin
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-10-18
Filing date: 1973-10-18
Publication date: 1975-04-30
Also published as: GB1490353A; JPS5082565A; DE2352540C3; US3941961A; CH570693A5; JPS5532175B2; DE2352540B2

Description

Vakuumschaltgefäß mit Schaltstücken, die Kontaktflächen und Lichtbogenlaufflächen besitzen

Der Abschaltvorgang in Vakuumschaltgefäßen wird durch die Trennung der zusammenwirkenden Schaltstücke eingeleitet. Es entsteht, dabei ein Metalldampflichtbogen, dessen Fußpunkte möglichst in Bewegung gesetzt werden sollen, um den Abbrand der . Schaltstücke zu beschränken. Dies geschieht bei' bekannten Schaltstücken durch besondere Lichtbogenlaufflächen, welche die eigentlichen Kontaktflächen umgeben und die mit Schlitzen versehen sein können, um Führungskanten für die Lichtbogenfußpunkte zu bilden. Die Schaltstücke können hierbei so ausgebildet sein, daß sich eine Rotation des Schaltlichtbogens um die Achse der Schaltstückanordnung ergibt.

Bisher war man bestrebt, unter Ausnutzung von Schleifenkräften eine radiale Ausweitung der Lichtbögen herbeizuführen. Beispielsweise ist in der US-PS 3 211 866 eine Schaltstückanordnung beschrieben, bei der nacheinander konzentrische Schalt- stücke geöffnet werden, welche die Stromschleife vergrößern. Solche Maßnahmen können jedoch dazu führen, daß die Lichtbögen, den Raum zwischen den Schaltstücken verlassen und unter Umständen in Berührung mit den die Schaltstückanordnung umgebenden Dampfschirmen treten. Hierbei können nicht nur die Dampfschirme beschädigt werden, sondern es kann auch die Abschaltleistung des Vakuumschaltgefäßes insgesamt verringert werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese nachteiligen Erscheinungen zu vermeiden.

Hierzu geht die Erfindung von einem Vakuumschaltgefäß mit relativ zueinander bewegbaren Schaltstücken aus, die zentrale Kontaktflächen und die Kontaktflächen umgebende Lichtbogenlauf-

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flächen besitzen. Gemäß der Erfindung besitzen sowohl die zentralen Kontaktflächen als auch die Lichtbogenlaufflächen eine - Stromzuführung. Dies hat zur Folge, daß bei der Wanderung der Lichtbogenfußpunkte in radialer Richtung anfangs die vom Zentrum wegführenden Stromkräfte zunehmen, dann aber in zentraler Richtung wirkende. Kräfte auftreten, wenn sich die Fußpunkte dem Rand der Schaltstücke nähern. Es können daher keine Stromkräfte auftreten, welche die Lichtbögen aus dem Raum zwischen den Schaltstücken hinaustreiben.

Die Erfindung kann beispielsweise dadurch verwirklicht werden, daß Mittel zur Stromzuführung zu den Rändern der Lichtbogenlaufflächen vorgesehen sind. Die gewünschte Wirkung kann hierbei durch entsprechende Wahl des Querschnittes und der Leitfähigkeit der mit dem Rand der Schaltstücke verbundenen Mittel beeinflußt werden. Im Rahmen der Erfindung können diese Mittel als leitendes Teil mit kreisringförmigem Querschnitt ausgebildet sein, das zwischen dem Träger jedes Schaltstückes und dem äußeren Rand der Lichtbogenlauffläche angeordnet ist.

Die Wirkung der gemäß der Erfindung vorgesehenen Stromzuführung am Rand der Lichtbogenlaufflächen kann noch dadurch gesteigert werden, daß die Kontaktflächen von den sie umgebenden Lichtbogenlaufflächen durch einen ringförmigen Spalt getrennt sind. Der Spalt hat zur Folge, daß der Strom dem Lichtbogen nur über den Rand der Lichtbogenlaufflächen zugeführt wird, wenn die Lichtbogenfußpunkte von den Kontaktflächen auf die Lichtbogenlauf fläche übergetreten sind. Bei dieser Anordnung ist es nicht erforderlich, daß der ringförmige Spalt sich unmittelbar an die kontaktfläche anschließt. Vielmehr kann es günstig sein, den ringförmigen Spalt in geringerer oder größerer Entfernung von der Kontaktfläche vorzusehen.

Ferner können die Lichtbogenlaufflächen mit spiraligen, in den ringförmigen Spalt mündenden Einschnitten versehen sein. Dadurch werden Führungskanten für die Lichtbogenfußpunkte gebildet, die eine Bewegung des Lichtbogens in Umfangsrichtung be-

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günstigen. Außerdem wird die Lichtbogenlauffläche in mehrere Felder unterteilt, so daß der Strom dem Lichtbogen nur über den Randbereich des Feldes zugeführt wird, auf dem sich der Fußpunkt befindet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Die Fig. 1 zeigt ein Vakuumschaltgefäß mit Schaltstücken gemäß der Erfindung im Querschnitt. Die Schaltstücke sind gesondert in größerem Maßstab in Fig. 2 dargestellt.

In Fig. 3 ist eine Draufsicht auf eines der Schaltstücke dar-· gestellt.¹

Das Vakuumschaltgefäß 1 in Fig. 1 weist ein hohlzylindrisches Gehäuse 2 aus einem geeigneten Isolierstoff, z. B. Glas oder Porzellan, auf, das an seinem oberen Ende durch eine metallische Endkappe 3 und an seinem unteren Ende durch eine weitere metallische Endkappe 4 verschlossen ist. In der Längsachse des Schaltgefäßes sind ein bewegliches Schaltstück 4 mit einem Trägerbolzen 5 und ein feststehendes Schaltstück 6 mit einem v/eiteren Trägerbolzen 7 angeordnet. Der Trägerbolzen 5 des beweglichen Schaltstückes 4 ist in einer Öffnung 10 der oberen Endkappe 3 verschiebbar geführt. Zur Abdichtung dient ein Faltenbalg 11, der an dem Trägerbolzen 5 und an der Endkappe 3 befestigt ist. Der Trägerbolzen 7 des feststehenden Schaltstückes 6 ist mit der Endkappe 4 starr und vakuumdicht verbunden. Die Schaltstücke 4 und 6 sind von einem konzentrisch zu ihnen angeordneten Dampfschirm 8 umgeben. Die Darstellung ist schematisch und soll nur die funktionswesentlichen Teile veranschaulichen.

Die in der Fig. 2 gesondert dargestellten Schaltstücke 4 und 6 besitzen zentrale Kontaktflächen 12 bzw. 13, die im geschlossenen Zustand der Schaltstückanordnung in Berührung miteinander stehen und den Dauerstrom führen. Die sich nach außen anschließenden, einem Kegelmantel entsprechenden Lichtbogenlaufflächen

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14 bzw. 15 übernehmen den Lichtbogen, nachdem dessen Fußpunkte die zentralen Kontaktflächen 12 und 13 verlassen haben. Die Stromzuführung erfolgt einerseits mit dem vollen Querschnitt der Trägerbolzen 5 und 7 zu den zentralen Kontaktflächen 12 und 13 und andererseits über Nebenwege mit kreisringförmigem Querschnitt zu den Rändern der Lichtbogenlaufflächen 14 und 15. Hierzu dienen glockenförmige Teile 16 und 17, die mit den Trägerbolzen 5 und 7 verbunden sind. Jedes Schaltstück besitzt daher die Gestalt einer sich zu den Rändern verjüngenden ■Scheibe mit einem inneren ringförmigen Hohlraum.

Wie die Figuren 2 und 3 zeigen, sind die Kontaktflächen 12 und 13 von den sie umgebenden Lichtbogenlaufflächen 14 und 15 durch einen ringförmigen Spalt 23 getrennt. In diesen Spalt münden spiralige Einschnitte 22, die in einem gewissen Abstand vom Rand der Schaltstücke enden.

Wie in der Fig. 2 durch gestrichelte Linien angedeutet ist, verläuft der Strom bei der Zündung des Lichtbogens zunächst in der Achse der Schaltstückanordnung in gerader Linie durch die Trägerbolzen 5 und 7. Der Lichtbogen 20 befindet sich hierbei im Bereich der zentralen Kontaktflächen 12 und 13. Verläßt jedoch der Lichtbogen diese Bereiche und wandert seitwärts bis zu der Stelle 21, so fließt der Strom von dem Trägerbolzen 5 über das Teil 16 zum Rand der Lichtbogenlauffläche 14 durch den Lichtbogen an der Stelle 21 und von dort wiederum über den Rand der Lichtbogenlauffläche 15 und das Teil 17 zu dem Trägerbolzen 7. Der Strom fließt hierbei in einer Schleife, die auf den Lichtbogen nach innen, d. h. zum Zentrum der Schaltstückanordnung weisende Kräfte ausübt. Dadurch wird verhindert, daß der Lichtbogen den Raum zwischen den Schaltstücken verlassen kann. Sobald der Lichtbogen den Spalt 23 überspringt und auf die zentralen Kontaktflächen 12 und 13 übertritt, unterbleibt die weitere Stromzufuhr über die Ränder der Lichtbogenlaufflächen 14 und 15, so daß der Strom wieder über die Kontaktflächen 12 und 13 fließt und somit die Stromschleife zur Wirkung kommen kann, die radial nach außen wirkende Kräfte auf den Lichtbogen ausübt. Durch den Wechsel

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zwischen nach außen, und nach innen gerichteten Stromkräften wird der Lichtbogen in Bewegung gehalten.

Die beschriebene Wirkungsweise wird besonders dadurch gefördert, daß der ringförmige Spalt 23 eine zwangsläufige Umleitung der Stromzufuhr zu dem Lichtbogen bewirkt, wenn dieser von den Kontaktflächen 12 und 13 auf die Lichtbogenlaufflächen 14 und 15 übertritt. An den weiteren Vorgängen sind die spiraligen Einschnitte 22 in zweifacher Weise beteiligt, da sie einerseits Führungskanten für die Lichtbogenfußpunkte bilden und andererseits die Lichtbogenlauffläche in Felder unterteilen, wie besonders die Fig. 3 erkennen läßt. Der Strom kann deshalb zu dem Lichtbogen nur jeweils über den Randbereich desjenigen Feldes fließen, auf dem sich der Fußpunkt des Lichtbogens befindet.

Während in den Figuren 1 und 2 die Schaltstücke 4 und 5 als einstückig mit den Trägerbolzen 5 und 7 dargestellt sind, kann auch eine mehrteilige Bauweise gewählt werden, bei der beispielsweise die Kontaktfläche 12 mit der umgebenden Lichtbogenlauffläche und das glockenförmige Teil 16 gesonderte Teile bilden, die miteinander und mit dem Trägerbolzen 5 verbunden sind. Hierbei besteht die Möglichkeit,· durch Wahl geeigneter Materialien und Bemessung der Querschnitte die auf den Lichtbogen wirkenden Kräfte zu beeinflussen.

5 Ansprüche ' ·
3 Figuren

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Claims

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Patentansprüche

1/ Vakuumschaltgefäß mit relativ zueinander bewegbaren Schaltstücken, die zentrale Kontaktflächen und die Kontaktflächen umgebende Lichtbogenlaufflächen besitzen, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die zentralen Kontaktflächen (12, 13) als auch die Lichtbogenlaufflächen (14, 15) eine Stromzuführung besitzen.
2. Vakuumschaltgefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (16, 17) zur Stromzuführung zu den Rändern der Lichtbogenlaufflächen (14, 15) vorgesehen sind.
3. Vakuumschaltgefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (5, 7) jedes Schaltstückes (4, 6) mit dem äußeren Rand der Lichtbogenlauffläche (14, 15) durch ein leitendes Teil (16, 17) mit kreisringförmigem Querschnitt verbunden ist.
4. Vakuumschaltgefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktflächen (12, 13) von den sie umgebenden Licht-? bogenlaufflächen (14, 15) durch einen ringförmigen Spalt (23) getrennt sind.
5. Vakuumschaltgefäß nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet _r daß die Lichtbogenlaufflächen (14, 15) mit spiraligen, in den ringförmigen Spalt (23) mündenden Einschnitten (22) versehen sind.

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ORIGINAL INSPECTED