DE2454157B2 - Vakuumschaltrohr - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Vakuumschaltrohr mit einem evakuierten Gehäuse, das ein Paar voneinander trennbare, scheibenförmige, mit je einer Stromzuführung verbundene Schaltkontakte enthält, die jeweils in voneinander getrennte oder wenigstens durch Verengungen abgeteilte Segmente unterteilt sind, die jeweils über eine Drossel mit den Stromzuführungen verbunden sind.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 22 35 359 ist ein Vakuumschaltrohr mit einem evakuierten Gehäuse bekannt, das ein Paar voneinander trennbare scheibenförmige Schaltkontakte aufweist, von denen einer an einem zentralen elektrisch leitfähigen Halteteil befestigt ist, das von einer Spule koaxial umgeben ist, welche elektrisch parallel zum zentralen Halteteil am Schaltkontakt liegt. Das zentrale Halteteil hat dabei im Vergleich zur Spule einen hohen elektrischen Leitwert und die Spule mündet am Schaltkontakt in Bereiche ein, die vom mittleren Bereich des Schaltkontaktes durch eine ringförmige Querschnittsverengung bis Querschnittsunterbrechung abgesetzt sind. Zweck dieser bekannten Anordnung ist es, eine gleichmäßige Rotation des Abschaltlichtbogens auf der aktiven Elektrodenfläche zu gewährleisten, um eine gleichmäßige thermische Belastung der Kontaktflächen zu erreichen.

Ferner ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 64 696 bekannt, bei gas- oder dampfgefüllten Stromrichtergefäßen die Anode in Teilanoden aufzuteilen, die über Widerstände mit einem gemeinsamen Anodenanschluß verbunden sind. Dabei wird durch die Widerstände eine gleichmäßige Belastung der Gesamtanode erzwungen.
Aus der FR-PS 13 89 836 und aus der FR-PS 13 72 239

s sind Vakuumschaltrohre mit mehreren einander gegenüberstehenden Schaltkontakten bekannt, die jeweils einzeln außerhalb des evakuierten Gehäuses mit Stromteilerdrosseln versehen sind. Schließlich ist aus der FR-PS 15 94 040 ein Vakuumschaltrohr bekannt, bei

ι ο dem die Schaltkontakte durch Schlitze unterteilt sind.

Der Abschaltlichtbogen in Vakuumschaltröhren geht bekanntlich abhängig vom Elektrodenwerkstoff bei Strömen größer 10 kA von der diffusen Entladungsform in einen kontrahierten Lichtbogen über. Durch den kontrahierten Lichtbogen werden die Kontaktoberflächen thermisch ungleichmäßig belastet, so daß es zu einer starken, ungleichmäßigen Kontakterosion kommt. Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Vakuumschalter durch eine besondere Kontaktanordnung die Kontraktion des Lichtbogens zu verhindern bzw. in den Bereich höherer Ströme zu verschieben.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Vakuumschalter der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß in eine zentrale kreisförmige Verengung oder Unterbrechung der Schaltkontakte ein elektrisch schlecht leitender Stahlrohrabschnitt und in radiale Verengungen oder Unterbrechungen Stahlbleche eingefügt sind, die — Kammern bildend — von einer elektrisch leitenden, mit den Stromzuführungen in Verbindung stehende Scheibe abgeschlossen sind, und daß je eine Drossel innerhalb des Stahlrohrabschnittes und in jeder Kammer angeordnet ist, die je ein Segment über die Scheibe mit den gemeinsamen Stromzuführungen verbindet. Vorzugsweise haben die Segmente der Schaltkontakte den gleichen Flächeninhalt und die Induktivität jeder Drossel beträgt mindestens 1 μΗ.

Die unerwünschte Kontraktion des Lichtbogens wird auf folgende Weise verhindert. Ist der Bogen noch diffus, so sind im Mittel alle über die jeweiligen Drosseln fließenden Teilströme gleich groß. Bei einer Netzfrequenz von 50 Hz und der für die Drosselspulen bevorzugt gewählten Induktivität von ungefähr 1 μΗ sind die Drosselspannungen praktisch Null.

Der Gesamtstrom setzt sich aus den über die Drosseln fließenden Teilströmen zusammen. Schnürt sich der Bogen auf dem einen Segment ein, dann steigt der über dieses Segment und die zugeordnete Drossel fließende Strom an und die Kontraktion erfolgt, wie an

so sich bekannt, in einigen 100 μ5. Der Teilstrom steigt dabei um einige 1000 A, so daß an der zugehörigen Drossel eine Spannung < 10 V auftritt. Damit sinkt die Spannung an dem betrachteten Segment um mindestens 10 V ab. Da die Kontraktion durch Überschreiten eines bestimmten Grenzspannungswertes (diejenige Spannung, bei der die Ionen nicht mehr den Schaltkontakt erreichen) ausgelöst wird, bewirkt die Verringerung der Spannung gerade dort, wo die Kontraktion beginnt, daß die Ionen das betrachtete Segment wieder erreichen können. Der Grund für die Kontraktion fällt also weg. Da bei Schaltkontaktelektroden z. B. aus Kupfer die Kontraktion bei einer Brennspannung von 40 V beginnt, ist eine Spannungsabsenkung um mindestens 10 V groß genug. Eine Kontraktion des Abschaltlichtbogens auf einem anderen Segment wird durch den gleichen Mechanismus verhindert der für das betrachtete Segment beschrieben wurde. Durch die Induktivität der Drosseln werden alle Segmente gezwungen, den

gleichen Strom zu führen. Die vorgeschlagene Schaltkontaktanordnung hat den wesentlichen Vorteil, daß bei einem Strom, der etwas höher ist als der Kontraktionsstrom wäre, auf allen Segementen eine große Ionenerzeugung einsetzen wird, so daß eine Kontraktion des Abschaltlichtbogens nicht mehr möglich ist

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert Es stellt dar

F i g. 1 eine vergrößerte Seitenansicht eines Schaltkontaktes teilweise aufgebrochen,

F i g. 2 den Sdialtkontakt im Schnitt entlang der Linie IV-IV in F ig. 3.

Bei dem in den F i g. 1 und 2 dargestellten Schaltkontakt ist in die kreisförmige Nut 16 der Elektrode 32 ein wenige Zentimeter hoher, elektrisch schlecht leitender Stahlrohrabschnitt 26 eingesetzt und in die anderen radialen Nuten 17 bis 20 sind etwa 1 cm hohe Stahlbleche 27 bis 30 eingefügt Die Anordnung ist von oben mit einer der in Segmente 11 bis 15 abgeteilten aktiven Elektrodenoberfläche ähnlichen, aber spiegelbildlichen Scheibe 31 z. B. aus Kupfer (elektrisch gut leitend) abgeschlossen, die gleichfalls Nuten aufweist.

Diese Scheibe 31 dient zur Stromverteilung und trägt die Stromzuführung 6 bzw. 7. Auf diese Weise sind zwischen der Elektrode 32 und der Kupferplatte 31 insgesamt fünf Kammern gebildet In die mittlere runde Kammer ist eine runde Spule 21 so eingrlötet, daß sie das Segment 11 mit der Scheibe 31 verbindet In jede radiale Kammer ist jeweils eine nierenförmige Spule 22, 23, 24 bzw. 25 eingelötet, die das jeweilige Elektrodensegment 12,13,14 bzw. 15 mit der Scheibe 31 verbindet Beide Elektroden der Schaltkontakte des Vakuumschaltrohres sind vorzugsweise gleich ausgeführt, da die Kontraktion des Lichtbogens nur an der jeweiligen Anode auftritt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 Patentansprüche:

1. Vakuumschaltrohr mit einem evakuierten Gehäuse, das ein Paar voneinander trennbare, scheibenförmige mit je einer Stromzuführung verbundene Schaltkontakte enthält, die jeweils in voneinander getrennte oder wenigstens durch Verengungen abgeteilte Segmente unterteilt sind, die jeweils über eine Drossel mit den Stromzuführungen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß in eine zentrale kreisförmige Verengung oder Unterbrechung (16) der Schaltkontakte ein elektrisch schlecht leitender Stahirohrabschnitt (26) und in radiale Verengungen oder Unterbrechungen (17 bis 20) Stahlbleche eingefügt sind, die — Kammern bildend — von einer elektrisch leitenden, mit den Stromzuführungen (6, 7) in Verbindung stehenden Scheibe (31) abgeschlossen sind, und daß je eine Drossel (21 bis 25) innerhalb des Stahlrohrabschnittes (26) und in jeder Kammer angeordnet ist, die je ein Segment (11 bis 15) über die Scheibe (31) mit den gemeinsamen Stromzuführungen (6,7) verbindet

2. Vakuumschalter nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktivität jeder Drossel (21 bis 25) mindestens ΙμΗ beträgt

3. Vakuumschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (11 bis 15) der Schaltkontakte den gleichen Flächeninhalt haben.

4. Vakuumschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkontakte vier radiale Verengungen oder Unterbrechungen (17 bis 20) aufweisen.