DE2536024A1

DE2536024A1 - Hochspannungsvakuumschalter

Info

Publication number: DE2536024A1
Application number: DE19752536024
Authority: DE
Inventors: Donald Wayne Crouch; Donald Reah Kurtz; Joseph Carl Sofianek
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1974-08-22
Filing date: 1975-08-13
Publication date: 1976-03-04
Also published as: AU8174375A; BR7504950A; CA1036203A; ES438988A1; CH591156A5; SE395792B; JPS5145770A; SE7508494L; US3914568A; GB1520922A; IT1041964B; JPS5910006B2; FR2282712A1

Description

2 B 3 G O 2

Dr. Horst Schüler

Patania:« -v;.; t

6Frankfurt/Main 1 J²; ^A"£^us1; ¹⁹

Niddastr.52 Schu./Vo./he.

3632-llVI-o4o34

GENERAL ELECTRIC COMPANY

1 Ri ver Road
SCHENECTADY, N.Y./U.S.A.

llochspannungsvakuuinschal ter

Die Erfindung betrifft einen Vakuumschalter für Hochspannungsanwendungen und insbesondere einen solchen Schalter dieser Art, der auch nach Aufrauhung seiner Kontakte durch die Einflüsse des Lichtbogens eine außergewöhnliche Hochspannungswiderstandsfähigkeit hat.

Die folgenden Veröffentlichungen sind für die vorliegende Erfindung von Interesse: US-PSen 3 21o 5o5; 3 211 866; 3 261 954; 3 283 lol sowie 3 555 223 und DT-PS 1 248 775.

Der Schalter nach der vorliegenden Erfindung weist in bezug aufeinander bewegliche Kontakte auf, die zum Bewirken eines Schließvorgangs zusammengetrieben und eines Öffnungsvorgangs getrennt werden. Bei Hochspannungsanwendungen tritt gewöhnlich während der Anfangsstufe eines Schließvorgangs vor dem gegenseitigen Berühren der Kontakte eine Vorzündung auf. Wenn sich die Kontakte während dieser Anfangsstute nähern, begründet die an diesen liegende Hochspannung einen Überschlag (°der eine Vorzündung) zwischen den noch geöffneten Kontakten, wodurch eine Bogenbildung bis zum tatsächlichen Berührungseingriff der Kontakte folgt. Dieser Bogen neigt zu einem Aufrauhen der Kontakte nicht nur infolge des Ausbrenneffekts, son-

6119 8 1 Π/0279

dern auch infolge des Erzeugens von Schweißungen zwischen den Kontakten, die bei einem nachfolgenden Öffnungsvorgang aufgebrochen werden müssen. Eine solche Aufrauhung beeinträchtigt normalerweise die Widerstandsfähigkeit des Schalters in seinem Öffnungszustand gegenüber hohen Spannungen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines solchen Schalters der genannten Art, der im vollständigen Öffnungszustand trotz Kontaktrauhigkeiten, die von früheren Lichtbogen- und anderen entsprechenden Einflüssen erzeugt werden, aussergewöhnlich hohen Spannungen widerstehen kann.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe werden nach einer Ausführungsform der Erfindung zwei ringförmige Abschirmelektroden vorgesehen, die die Stangen oder Stäbe umgeben, an denen die Kontakte befestigt sind. Jede Abschirmelektrode ist elektrisch mit der ihr zugeordneten Stange verbunden. Diese Abschirmelektroden sind an festen sowie unter gegenseitigem Abstand angeordneten Positionen befestigt und weisen mit ihren Stirnseiten aufeinander zu. Wenn der Schalter vollständig geöffnet ist, sind die Kontakte hinter den Stirnseiten der Abschirmelektroden in Bereichen relativ kleiner elektrischer Feldstärke angeordnet. Wenn die Kontakte so durch die Abschirmelektroden von der hohen Intensität des elektrischen Feldes abgeschirmt werden, besteht eine wesentlich verminderte Wahrscheinlichkeit dafür, daß ein Überschlag zwischen den Kontakten eingeleitet wird.

Anfänglich haben die Abschirmelektroden glatte Stirnseiten, und die Überschlagspannung zwischen diesen Seiten ist groß. Wenn jedoch diese Seiten durch eine Lichtbogenbildung oder die Wirkungen derselben aufgerauht werden, ergibt sich eine starke Beeinträchtigung der Widerstandsfälligkeit gegenüber Hochspannungen am Spalt zwischen diesen Stirnseiten.

Eine Möglichkeit zum Schützen dieser Elektrodenflächen gegenüber einer Beeinträchtigung durch die Lichtbogenbildung oder Lichtbogenwirkungen besteht darin, sie in relativ weit von den Lichtbogenbe-

G0S3 10/0279

reichen der Kontakte entfernte Abschnitte zu legen. Infolge dieses größeren Abstandes sinkt jedoch die Fähigkeit der Elektroden, diese Kontaktbereiche wirksam abzuschirmen.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Kontakte und Abschirmelektroden so zu gestalten, daß die Abschirmelektroden relativ nahe an den Lichtbogenbereichen der Kontakte angeordnet werden können, wenn der Schalter vollständig geöffnet ist, um so eine wirksame Abschirmung zu bewirken, wobei jedoch die Abschirmelektroden nur relativ wenig durch die Lichtbogenbildung oder die Wirkungen des Lichtbogens aufgerauht werden.

Nach einer Ausführurigsform der Erfindung ist eine Bewegung beider Kontakte während der Schließ- und Öffnungsvorgänge vorgesehen. Wenn der Schalter vollständig geöffnet ist, befinden sich die Kontakte in ihren oben beschriebenen Abschirmpositionen hinter den Stirnseiten der zuvor genannten Abschirmelektroden. Während des Schließens wird jedoch jeder der beiden Kontakte aus seiner vollständig geöffneten Abschirmposition in den Spalt zwischen den zwei Abschirmelektroden getrieben, wobei sich die Kontakte etwa auf halbem Wege zwischen den beiden Abschirmelektroden berühren. Sofern während der gegenseitigen Annäherung der Kontakte beim Schließvorgang eine Vorzündung auftreten sollte, erfolgt diese konsequent zwischen den Kontakten, und der sich ergebende Lichtbogen wird normalerweise auf die Kontakte begrenzt und von den dann relativ entfernten Abschirmelektroden abgehalten.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Hinweis auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 - im Querschnitt einen Vakuumschalter nach einer Ausführungsform der Erfindung, wobei die Schalterkontakte in ihrer vollständigen Öffnungsposition durch durchgezogene Linien und in ihrer vollständigen Schließposition durch gestrichelte Linien dargestellt sind,

Figur 2 - in einer schematischen Darstellung den Schalter und ein hierfür bestimmtes geeig^otes Betätigungsgestänge und

Figur 3 - einen Teil aus Figur 1 in vergrößerter Ansicht zur Darstellung eines Bereichs des angrenzenden elektrischen Feldes.

ί 0 9 9 ι ij / η 2 7 9

Der in Figur 1 dargestellte Vakuumschalter weist eine stark evakuierte, abgedichtete Hülle Io auf. Diese weist ein zylindrisches Gehäuse 11 aus Isolationsniaterial und ein Paar metallischer Endkappen 12 sowie 13 an gegenüberliegenden Enden des Gehäuses auf. Zwischen den Endkappen und dem Gehäuse sind geeignete Dichtungen 14 vorgesehen, um zwischen diesen Teilen vakuumdichte Verbindungen zu

— 4 schaffen. Der normale Druck in der Hülle ist kleiner als Io Torr.

Im zentralen Bereich der Abschirmung sind die inneren Isolationsoberflächen des Gehäuses 11 gegenüber einer Kondensation von lichtbogenerzeugten metallischen Dämpfen geschützt, und zwar mittels einer geeigneten metallischen Abschirmung 15, die passend am Gehäuse 11 gehalten und vorzugsweise von beiden Endkappen 12 sowie 13 elektrisch isoliert ist. Diese Abschirmung 15 arbeitet in bekannter Weise und fängt die durch den Lichtbogen erzeugten Dämpfe auf, bevor sie das Gehäuse 11 erreichen können. Innerhalb der evakuierten Hülle Io sind zwei in bezug aufeinander bewegliche Kontakte 17 und 18 angeordnet, die in Figur 1 durch durchgezogene Linien in ihrer vollständigen Öffnungsposition dargestellt sind. Der Kontakt 17 ist geeignet an der inneren Stirnseite einer leitenden Kontaktstange 17a befestigt, die sich frei durch die untere Endkappe 12 erstreckt. Zwischen der Kontaktstange 17a und der Endkappe 12 befindet sich ein flexibler Faltenbalg 2o, der eine Abdichtung zwischen den genannten Gliedern schafft und an seinen entgegengesetzten Enden abdichtend mit der Endkappe 12 und der Kontaktstange 17a verbunden ist. Infolge dieses Faltenbalges 2o kann sich die Kontaktstange 17a in ihrer Längsrichtung bewegen, ohne daß der Unterdruck in der Hülle beeinträchtigt wird. Der Kontakt 18 ist am innenliegenden Ende einer entsprechenden Kontaktstange 18a festgelegt, die sich frei durch die obere Endkappe 13 erstreckt. Ein flexibler Faltenbalg 21 sorgt für eine vakuumdichte Abdichtung der Kontaktstange 18, so daß sich diese ohne Beeinträchtigung des Vakuums in der Hülle in ihrer Längsrichtung bewegen kann.

Die Endkappe 12 wird auf demselben Potential wie der Kontakt 17 gehalten, und zwar mittels einer flexiblen elektrischen Verbindung 16 zwischen diesen Teilen. In ähnlicher Weise wird die Endkappe 13

60 9 8 10/0279

durch eine flexible elektrische Verbindung 19 auf demselben Potential wie der Kontakt 18 gehalten.

Zum Führen der Kontaktstange 17a in einer im wesentlichen geradlinigen Bewegung in vertikaler Richtung befindet sich ein festgelegtes Hülsenlager 24 außerhalb der Hülle. Das Lager wird von der Endkappe 12 getragen. Ein entsprechendes Hülsenlager 26 führt die andere Kontaktstange 18a im Rahmen einer im wesentlichen geradlinigen Bewegung in vertikaler Richtung.

Zum elektrostatischen Abschirmen der Kontakte 17 und 18 in ihrer
vollständigen Öffnungsposition aus Figur 1 dient ein Paar stationärer, allgemein ringförmiger Abschirmelektroden 3o und 32. Jede
der Abschirmelektroden umgibt den ihr zugeordneten Kontakt und die entsprechende Kontaktstange unter radialem Abstand und ist mit dem zugeordneten Kontakt elektrisch verbunden, so daß sie im wesentlichen dasselbe Potential wie dieser aufweist. Zum Halten der Abschirmelektrode 3o erstreckt sich um die Kontaktstange 17a ein metallisches Rohr 35, und eine becherförmige metallische Abschirmung 37 trägt dieses Rohr 3 5 auf der unteren Endkappe 12. Das untere
Ende der becherförmigen Abschirmung 37 ist an die Endkappe 12 angelötet, während ihr oberes Ende am Rohr 35 angelötet ist. Das obere Ende des Rohrs 35 ist geeignet mit dem unteren Ende der Abschirmelektrode 3o verbunden. Der Aufbau 35, 37 verbindet die Abschirmelektrode 3o elektrisch mit der unteren Endkappe 12 und daher mit
der Kontaktstange 17a. Die andere Abschirmelektrode 32 wird durch
einen metallischen Aufbau 35a, 37a, der dem oben beschriebenen Aufbau 35, 37 entspricht, an der oberen Endkappe 13 gehalten und mit
dieser elektrisch verbunden.

Das Schließen des Schalters wird dadurch bewirkt, daß die beiden
Kontakte 17 und 18 aus ihren mit durchgezogenen Linien dargestellten Positionen gemäß Figur 1 in ihre mit gestrichelten Linien dargestellten Positionen gemäß Figur 1 gegeneinander bewegt werden.
Jeder der Kontakte hat an seiner inneren und dem anderen Kontakt
zuweisenden Stirnseite eine Kontaktfläche 4o. Wenn sich diese Kontaktflächen 4o berühren, ist der Schalter vollständig geschlossen,

6 09 8 10/0279

und die Kontaktflächen befinden sich dann in einer ßezugsebene Diese erstreckt sich rechtwinklig zur Längsachse der Stangen und befindet sich im wesentlichen auf halber Strecke zwischen den Stirnseiten 5o der Abschirmelektroden 3o und 32. Nach dem in dieser Weise erfolgten Schließvorgang wird das Öffnen des Schalters im Bedarfsfall dadurch bewirkt, daß die beiden Kontakte 17 und 18 aus ihren mit gestrichelten Linien dargestellten Schließpositionen in ihre mit durchgezogenen Linien dargestellten Öffnungspositionen zurückbewegt werden.

Ein geeignetes mechanisches Gestänge zum Durchführen der erläuterten gleichen und entgegengesetzten Bewegungen der beiden Kontakte 17 und 18 in bezug auf die Ebene 42 ist in Figur 2 dargestellt. Dieses Gestänge enthält zwei Teile 6o und 6oa sowie eine vertikal bewegliche Betätigungsstange 62, mit der die beiden Teile drehbar verbunden sind. Das Teil 6o entspricht einem Gestänge Ho aus dem US-PS 3 594 525. Es enthält zwei Winkelhebel 63 und 64, die jeweils an einer stationären Drehachse befestigt und durch einen Wischermechanismus 65 miteinander verbunden sind. Ein Arm des Winkelhebels 63 ist drehbar mit der Kontaktstange 17a verbunden, während der andere Arm drehbar an einem Ende des Mechanismus 65 festgelegt ist. Ein Arm des anderen Winkelhebels 64 ist drehbar mit dem anderen Ende des Mechanismus 6 5 verbunden, während der andere Arm an der Betätigungsstange 62 angelenkt ist. Wenn diese nach unten bewegt wird, werden die beiden Winkelhebel 63 und 64 im Uhrzeigersinn um ihre Drehachsen gedreht, wodurch die Kontaktstange 17a einen aufwärts gerichteten Schließhub ausführt. Der Mechanismus 65 ist nur schematisch dargestellt, da er irgendeinen geeigneten Aufbau und beispielsweise denjenigen gemäß Figur 5 aus dem US-PS 3 o25 173 haben kann. Ein Zweck des Wischermechanismus besteht darin, ein gewisses Maß an Übersteuerung der angetriebenen Teile zu ermöglichen, nachdem sich die Kontakte am Ende des Schließhubes berührt haben.

Das andere Gest^ängeteil 6oa ist im wesentlichen genauso aufgebaut wie das Gestängeteil 6o und wird deshalb nicht detailliert beschrieben. Entsprechende Komponenten der beiden Gestänge sind bis auf einen Zusatz 'a' an den Teilen des Gestänges 6oa mit denselben Hin-

609810/0279

weiszahlen belegt. Es ist darauf hinzuweisen, daß der Winkelhebel 63a gegenüber dem Winkelhebel 63 umgekehrt ausgebildet ist und daher eine Abwärtsbewegung der Kontaktstange 18a begründet, wenn die Betätigungsstange nach unten bewegt wird· So bewegen sich die Kontaktstangen 17a und 18a in Abhängigkeit von einer gleichgerichteten Bewegung der Betätigungsstange 62 in entgegengesetzten Richtungen. Die Teile des Gestänges sind so dimensioniert, daß die Kontaktstangen bei im wesentlichen gleichen Geschwindigkeiten weitgehend gleiche Hübe ausführen.

Bei einer Anwendung des vorliegenden Schalters liegt zwischen den Kontakten 17, 18 eine Hochspannung an, wenn der Schalter vollständig geöffnet ist sowie während des Schließvorgangs, wobei jedoch während des Öffnungsvorgangs keine Spannung an den Kontakten des Schalters liegt. Während eines Schließvorgangs bei einem solchen Kreis kann die zwischen den Kontakten liegende Hochspannung einen Durchbruch bzw. Überschlap- oder eine Vorzündung zwischen den Kontakten erzeugen, wenn sich diese während der abschließenden Schritte des Schließvorgangs einander nähern. Diesem Durchschlag folgt eine Lichtbogenbildung zwischen den Kontakten, die sich fortsetzt, bis sich die Kontakte gegenseitig berühren und den Bogen kurzschließen. Dieser Bogen neigt zu einem Aufrauhen der Kontakte nicht nur infolge des Ausbrennens, sondern auch daher, weil der Lichtbogen zu einer Kontaktverschweißung führt, wenn sich die durch den Lichtbogen geschmolzenen Teile der Kontakte berühren. Wenn die Kontakte während eines nachfolgenden Öffnungsvorgangs getirennt werden, wird die Schweißstelle aufgebrochen, wodurch sich eine zusätzliche Oberflächenrauhigkeit ergibt.

Bei den meisten Hochsp-nnungsvorrichtungen neigt eine solche Oberflächenrauhigkeit zu einer Verminderung der Durchbruchsspannung zwischen den Teilen, wie den Kontakten 17 und 18, wenn diese einen gegenseitigen Abstand aufweisen und mit einer Hochspannung beaufschlagt sind. Nach der vorliegenden Erfindung kann jedoch zwischen den Kontakten 17 und 18 trotz einer solchen Oberflächenrauhigkeit eine große Durchbruchsspannung aufrecht erhalten werden, da die Kontakte im vollständigen Öffnungszustand des Schalters wirksam ge-

6 09fi 1Π/0279

genüber dem Hochspannungsfeld abgeschirmt sind, weil sie sich in Bereichen kleiner Feldstärke befinden. Dies wird nachfolgend näher erläutert.

Wenn der Schalter gemäß Figur 1 vollständig geöffnet ist, haben die Äquipotentiallinien des elektrostatischen Feldes im Bereich der Abschirmelektrode 3o etwa die Form, wie sie durch die gestrichelten Linien 39a und 39b aus Figur 3 wiedergegeben ist. Die Linie 39a repräsentiert etwa einen Wert von 95 % des am Spalt zwischen den Elektroden liegenden Potentials, während die Linie 39b etwa einen Wert von 9o % wiedergibt. Es ist somit ersichtlich, daß der Kontakt 17 durch Zurückziehen hinter die Stirnseite So der Abschirmelektrode 3o sich in einem Bereich befindet, wo das elektrostatische Feld eine sehr kleine Intensität hat. In ähnlicher Weise haben die Äquipotentiallinien des an die andere Abschirmelektrode 32 angrenzenden Feldes einen entsprechenden Aufbau,so daß sich auch der vollständig offene Kontakt 18 in einem Bereich entsprechend kleiner Feldstärke befindet. Diese an die Kontaktflächen 4o angrenzende kleine Feldstärke vermindert sehr stark die Wahrscheinlichkeit, daß ein Überschlag von den Kontakten eingeleitet wird, was auch dann gilt, wenn die Kontakte durch eine vorherige Lichtbogenbildung und die Wirkung eines solchen Lichtbogens in der oben beschriebenen Weise aufgerauht sind.

Um die Abschirmelektroden 3o und 32 wirksam zum Aufrechterhalten einer großen ÜbeiLsehlagspannung einzusetzen, ist es wichtig, daß ihre eigenen Oberflächen in den besonders belasteten Bereichen relativ glatt gehalten werden, was besonders für die Stirnfläche 5o gilt. Um die Aufrechterhaltung dieser Oberflachenglattheit zu unterstützen, ist es sehr erwünscht, daß jeder von einer Vorzündung während des Schließens herrührender Lichtbogen auf die Kontakte 17 und 18 beschränkt wird und nicht an einer der Abschirmelektroden oder 32 entstehen oder mit diesen in Berührung kommen kann. Es ist ferner erwünscht, daß keine Metallspritzer (splatter), die durch eine Lichtbogenvorzündung zwischen den Kontakten 17 und 18 erzeugt werden, auf den Abschirmungselektroden abgelagert werden. Eine Möglichkeit zum Schützen der Abschirmungselektroden gegenüber diesen

609810/0279

Einflüssen besteht darin, sie in relativ weit von den Kontakten entfernte Bereiche zu legen. Dieser größere Abstand neigt jedoch zu einer Verringerung der Elektrodenwirksamkeit bezüglich ihrer Abschirmung s funk ti on für die Kontakte. Wenn beispielsweise der Durchmesser der Abschirmungselektrode 3o vergrößert wird, um den Abstand vom Kontakt 17 zu steigern, tauchen die Äquipotentiallinien, wie die Linie 39a, des elektrostatischen Feldes tiefer in den Mittelbereich der Abschirmelektrode 3o ein, wodurch der unmittelbar an die Kontaktfläche 4o angrenzende Bereich in einen Abschnitt größerer Feldstärke gelangt.

Erfindungsgemäß können Abschirmelektroden benutzt werden, die die Kontakte 17, 18 eng umschließen und somit für eine wirksame Abschirmung sorgen. Dies ist deshalb möglich, da beide Kontakte aus ihrer abgeschirmten vollständigen Öffnungsposition während eines Schließvorgangs verlagert werden und da der Berührungseingriff im Mittelbereich des Spaltes zwischen den Abschirmelektroden begründet wird. In diesem Zusammenhang ist festzustellen, daß sich die Kontaktflächen 4o in oder nahe an der zentralen Bezugsebene 42 befinden, wenn sie sich am Ende des Schließvorgangs berühren. Gewöhnlich tritt jegliche Lichtbogenbildung aufgrund einer Vorzündung zwischen den Oberflächen 4o auf, wenn sich diese nahe der zentralen Bezugsebene 42 befinden.

Da der dargestellte Schalter bei einer außergewöhnlichen Hochspannung angewendet werden soll, wurde der Spalt zwischen den Elektroden 3o und 32 für einen Vakuumschalter ungewöhnlich lang bzw. groß gewählt, beispielsweise etwa 5o,8 mm (2¹¹)· Dadurch liegt die zentrale Bezugsebene, wo sich die Kontakte berühren, etwa 25,4 mm (I¹¹) von jeder der Abschirmelektroden entfernt. Dieser relativ große Abstand vermindert wesentlich die Möglichkeit, daß ein von einer Vorzündung herrührender Lichtbogen an einer Abschirmelektrode entsteht oder diese berührt, wenn sich die schließenden Kontakte der Bezugsebene 42 nähern. Die Tatsache, daß die Vorzündungslichtbogenstelle in Längsrichtung von beiden Abschirmelektroden verlagert ist, spielt auch eine wesentliche Rolle beim Abhalten des Vorzündungsbogens von den Elektroden und bei der Verminderung der Möglichkeit,

603 8 10/0279

-Io -

daß die Elektroden durch lichtbogenerzeugtes geschmolzenes Metall von den Kontakten bespritzt werden. Der größte Teil dieses Metalls bewegt sich im allgemeinen vom Lichtbogenbereich radial nach aussen, und der Längsabstand der Abschirmelektroden 3o, 32 vom Lichtbogenbereich führt dazu, daß sie sich außerhalb des Spritzpfades befinden. Dies wäre nicht der Fall, wenn der Lichtbogenbereich teilweise innerhalb der Begrenzungen einer der ringförmigen Abschirmelektroden läge.

Um die Menge der von einem Vorzündungsbogen erzeugten Metallspritzer zu vermindern und sicherzustellen, daß die Spaltlänge zum Zeitpunkt einer Vorzündung besonders klein ist, wurden die Kontakte nach einer Ausführungsform der Erfindung aus Beryllium oder einem hauptsächlich Beryllium enthaltenden Material hergestellt, wie es im US-PS 3 143 373 beschrieben ist. Beryllium hat außergewöhnlich gute Durchschlagsfestigkeitseigenschaften und einen besonders grossen Widerstand gegenüber einer Aufrauhung durch einen Lichtbogen oder die Wirkungen desselben. Die Abschirmelektroden sind vorzugsweise aus einem harten Eisenmaterial großer Zähigkeit bzw. Dehnbarkeit hergestellt, wie beispielsweise aus einem der im US-PS 3 769 538 offenbarten Materialien. Solche Materialien haben ferner in einem Vakuum hervorragende Durchschlagsfestigkeitseigenschaften. Edelstahl ist ebenfalls ein geeignetes Material für die Abschirmelektroden 3o, 32. Im allgemeinen sind die weicheren Metalle, wie Kupfer und Aluminium, für die Elektroden 3o, 32 wegen ihrer schlechteren Durchschlagsfestigkeit im Vergleich zu den oben erwähnten Stählen nicht so gut geeignet.

Während zwar die Erfindung im Zusammenhang mit einer speziellen Anwendung in Verbindung mit einem Schalter beschrieben wurde, der bei fehlender Spannung geöffnet wird, so daß während des Öffnungsvorgangs kein Lichtbogen entsteht, ist es selbstverständlich, daß die Erfindung nicht auf eine solche Anwendung beschränkt ist. Der erfindungsgemäße Schalter kann auch bei solchen Anwendungen vorteilhaft eingesetzt werden, wo während des Öffnens ein Lichtbogen gebildet wird, da dieser Lichtbogen typischerweise nach einer Kontaktbewegung über nur einen kleinen Teil der ganzen Öffnungshublänge ge-

6098 10/0279

löscht wird, und zwar bevor die Kontaktflächen 4o ihre Abschirmpositionen in den umgebenden Abschirmelektroden 3o, 32 erreichen. So können die von einer solchen Lichtbogenbildung herrührenden Metallspritzer radial in der üblichen Weise nach außen gestoßen werden, ohne auf die Abschirmelektroden zu treffen. Auch besteht nur eine geringe Wahrscheinlichkeit für einen Übergang des Öffnungsbogens zu den Abschirmelektroden, da der Lichtbogenbereich zwischen den Kontaktflächen 4o in Längsrichtung von den Abschirmelektroden verlagert ist und da normalerweise nur ein kleiner oder kein magnetischer Einfluß auf den Lichtbogen an den Flächen 4o ausgeübt wird, der zu einem Lichtbogenübergang von den Kontakten 17, 18 zu den Elektroden 3o, 32 führen könnte.

Ein Zusatzmerkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß der becherförmige metallische Halter 37 für die Abschirmelektrode 3o als Mittel zum Vermindern der elektrischen Feldstärke im Bereich der Abdichtung 14 benutzt wird. Da sich diese becherförmige Stütze 37 nahe an der inneren Isolationswandung des zylindrischen Gehäuses 11 erstreckt und zwar über eine größere Distanz von der Dichtung in Richtung zur zentralen Bezugsebene 42, hat das elektrische Feld im Bereich der Dichtung eine relativ kleine Intensität, wie es durch die Äquipotentiallinien von etwa 8o-9o % angezeigt ist, wobei der ungefähre Verlauf der Potentiallinien mit 70a,7ob bezeichnet ist. Diese Abschirmwirkung für die Dichtung wirkt in erwünschter Weise der bekannten Neigung der elektrischen Belastung entgegen, sich an den Glas-Metall-Grenzflächen zu konzentrieren, wie es an der Dichtung 14 der Fall ist. Die becherförmige Stütze 37a erzeugt dieselbe Abschirmwirkung für die Dichtung 14 am oberen Ende des zylindrischen Gehäuses 11.

Während die vorliegende Beschreibung nur eine bestimmte Ausführungsform berücksichtigt, sind zahlreiche Änderungen und Abwandlungen im Rahmen der Erfindung möglich.

- Patentansprüche -

609810/0279

Claims

Patentansprüche

1.j Hochspannungsvakuumschalter mit einer stark evakuierten Hülle, unter gegenseitigem Abstand angeordneten leitenden Endgliedern und einem zwischen diesen befindlichen elektrischen Isolationsglied zum gegenseitigen Isolieren der Endglieder, einem Paar von Schalterkontakten und einer elektrisch getrennten metallischen Abschirmung, die innerhalb der Umhüllung gehalten ist und die Kontakte umgibt, wobei sich zwei bewegliche Kontaktstangen durch die Endglieder erstrecken und in bezug auf diese in ihrer Längsrichtung verschiebbar sind sowie jeweils einen der Schalterkontakte tragen, ferner mit Dichtungsmitteln zum Bilden einer Abdichtung zwischen jeder Kontaktstange und ihrem zugeordneten Endglied und zum Ermöglichen einer Längsbewegung der Kontaktstangen, um die Kontakte in eine Schließposition und zum öffnen des Schalters voneinander weg zu bewegen, gekennzeichnet durch eine im allgemeinen ringförmige Abschirmelektrode (30, 32), die jeweils eine der Kontaktstangen (17a, l8a) umgibt sowie mit dieser elektrisch verbunden ist, wobei diese Abschirmelektroden in festen Positionen innerhalb der Hülle angebracht sind und ihre aufeinander zuweisenden Stirnseiten (50) unter gegenseitigem Längsabstand an gegenüberliegenden Seiten des Bereiches liegen, wo sich die Kontakte beim Schließen des Schalters berühren, und wobei die Kontaktstangen während eines Schalteröffnungsvorgangs in eine zurückgezogene Öffnungsposition bewegbar sind, in der sich jeweils der zugeordnete Kontakt hinter der Stirnseite der zugeordneten Abschirmelektrode befindet.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmelektroden (30, 32) ausreichend weit vom Kontaktbereich entfernt sind, so daß die Lichtbogenbildung während des öffnungsVorgangs normalerweise auf die Kontakte (17» 18) beschränkt und von den Abschirmelektroden abgehalten ist.

609810/0279

3. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß beide Kontakte (17, l8) zum Zeitpunkt der Vorzündungen während eines Schließvorganges ein gutes Stück vor den Stirnseiten (50) der Abschirmelektroden (30, 32) liegen.

4. Schalter nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet , daß die Kontakte (17, 18) aus einem Metall hergestellt sind, das hauptsächlich aus Beryllium besteht.

5. Schalter nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet , daß die Abschirmelektroden (30, 32) aus einem Eisenmaterial bestehen.

609810/0279

Leerseite