DE2633543A1

DE2633543A1 - Vakuumschalter

Info

Publication number: DE2633543A1
Application number: DE19762633543
Authority: DE
Inventors: Hans Ing Grad Bettge; Gerhard Dr Peche; Manfred Dipl Phys Rimmrott
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-07-26
Filing date: 1976-07-26
Publication date: 1978-02-02
Also published as: DE2633543C3; DE2633543B2

Description

Vakuumschalter
Die Erfindung betrifft einen Vakuumschalter mit einem feststehenden und einem bewegbaren Schaltkontakt, die einander mit ebenen Kontaktflächen zugewandt sind.
Ein derartiger Vakuumschalter ist beispielsweise aus der DT-PS 1 048 625 bekannt. Die Kontaktstücke bestehen bei diesem bekannten Vakuumschalter z.B. aus einem dichten Molybdän-Grundkörper, der in seinen ebenen Kontaktflächen eine oder-mehrere Aussparungen aufweist, die ein Material enthalten, das eine niedrigere Lichtbogenspannung als die des Grundkörpers besitzt. Der Lichtbogen brennt bevorzugt auf diesm.Fllmaterial und erzeugt auf dem Molybdän-Grundkörper einen Film, wodurch beim Schalten kleiner induktiver Ströme der Lichtbogen keine kritischen Abreißströme bzw. keine zu hohen Uberspannungen erzeugt.
Diese Schaltkontaktstücke haben den Nachteil, daß sich bei hoher thermischer 3eanspruchurg Schmelzperlen des Füllm~terials bilden und dieses aus den Bohrungen heraustropft. Neuzündungen und Löschversagen sowie eine abnehmende Spannungsfestigkeit mit zunehmender Schaltzahl des Vakuumschalters sind die Folge.
Den Effekt, daß Überspannungen dadurch entstehen, daß induktive Ströme geringer Stromstärke schon vor dem natürlichen Nulldurchgang unterbrochen werden, hat man auch durch besondere Kontaktwerkstoffe, z.B. mit Zusätzen von Wismut, zu beseitigen versucht. Die Kontaktwerkstoffe sind aber den Lichtbögen großer Ströme niFhgnqug d gewachsen. Es ist in diesem Zusammenhang aus der DT-OS 2 063 120 bekannt, die beim Abreißen der Lichtbögen kleiner induktiver Ströme entstehenden Überspannungen auch in der Weise zu begrenzen, daß die Schaltkontakte innerhalb der Ringfläche mit einem Vorsprung einerseits und einer Vertiefung andererseits ineinandergreifen, daß zwischen Vorsprung und Vertiefung quer zur Achse ein gleichmäßiger Abstand vorhanden ist und daß der Abstand an einzelnen Stellen durch Spitzen verkürzt is-t, die, von einem Schaltstück ausgehend, auf das andere gerichtet sind. Mit den Spitzen schafft man bezrußt Stellen hoher Feldstärke, die bei Überspannungen schnell zu einem Durchschlag führen, so daß die überspannung kurzgeschlossen und damit abgebaut wird.
Geht man jedoch von einem Vakuumschalter aus, bei dem die Schaltkontakte ebene Kontaktflächen haben und z.B. aus einem Sintertränkkontaktmaterial bestehen, bei dem ein aus Wolframpulver gesinterter Körper mit etwa 40 % Kupfer getränkt ist und in den zur Reduzierung der Schweißkräfte noch etwa 1 % Tellur eindiffundiert ist, so beobachtet man unter besonderen Bedingungen des abgeschalteten Leistungskreises sogenannte multiple Wiederzündungen, wenn die mechanische Trennung der Schaltkontakte so erfolgt, daß bei Kontaktentfernungen von o,2 bis 1 mm bereits die Sperrfestigkeit knapp erreicht wird. Dabei werden bei verhaltnismäßig hoher Eigenkapazität der Speiseseite durch die Eigenfrequenz der Lastseite periodische Sperrversager erzeugt, die an der Eigenkapazität der Lastseite zu unzulässigen Uberspannungen führen. Durch diese Uberspannungen können z.B. die Isolationen der Wicklungen eines abgeschalteten Motors durch Durchschläge zerstört werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Vakuumschalter mit Schaltkontakten zu schaffen, die weniger zu multiplen Wiederzündungen neigen, um die beim Abschalten auf der Lastseite auftretenden Uberspannungen zu vermeiden. Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Vakuumschalter der eingangs erwähnten Art nach der Erfindung vorgesehen, daß die ebenen Kontaktflächen der Schaltkontakte Aussparungen in Gestalt einer Vielzahl Vertiefungen bis Durchbohrungen, vorzugsweise eine Vielzahl konzentrisch angeordneter Sackbis Durchgangslöcher aufweisen.
Durch diese vorteilhafte Ausbildung der Kontaktoberflächen der Schaltkontakte sind die multiplen Wiederzündungen praktisch unter drückt und die Sperrfestigkeit der Schaltkontakte ist bei kleinen Abständen reduziert.
Vorteilhafterweise sind die Schaltkontakte für einen Nennstrom von 350 A, die ungefähr 30 mm Außendurchmesser haben, jeweils mit einem zentralen Loch von ca. 4 mm und drei Lochkreisen mit ungefähr 2 mm Löchern ausgerüstet, wobei beim Sacklochdurchmesser von etwa 2 mm der innere Lochkreis 5, der mittlere 9 und der äußere Lochkreis 18 Löcher haben.
Obwohl die Ränder der Sacklöcher im Verlauf der Herstellung gebrochen werden, entsteht durch die Sacklöcher bei kleinem Koiitaktabstand eine Feldverzerrung, die die Spannungsfestigkeit bis zu einem Kontaktabstand von 1,5 mm stark reduziert. Durch die Löcher kann aber auch der Metalldampf am Ende der Stromführungszeit in feldfreie Räume abströmen, so daß die Wiederzündung durch Restladungen erschwert wird. In der Praxis beobachtet man bei Schaltkontakten mit den erfind:'ngsgemäß ausgebildeten Kontaktoberflächen sehr viel weniger multiple Wiederzündungen oder beim Auftreten multipler Wiederzündungen vergleichsweise sehr viel weniger Schwingungen der Lastseite, so daß die auftretende überspannung stark reduziert wird.
An Hand der Figuren der Zeichnung soll die Erfindung nachstehend mit weiteren Merkmalen näher erläutert werden.
Es zeigt: Fig.1 einen Schnitt durch ein schematisch dargestelltes Vakuumschaltrohr gemäß der Erfindung und Fig.2 eine vergrößerte Seitenansicht eines Schaltkontaktes.
Das in Fig.1 schematisch dargestellte Vakuumschaltrohr weist ein evakuiertes Gehäuse auf, das aus einem zylindrischen Isolierkörper 3 aus Glas oder Keramik und zwei die Stirnseiten des Isolierkörpers 3 vakuumdicht verschließenden metallischen Endplatten 4 und 5 besteht. Innerhalb dieses vakuumdichten Gehäuses sind einander gegenüberstehend zwei trennbare Schaltkontakte 1, 2 angeordnet, von denen einer an einem feststehenden massiven Kontaktbolzen und der andere an einem bewegbaren massiven Kontaktbolzen 7 be- festigt ist. Die Kontaktbolzen dienen gleichzeitig als Stromzuführung. Der bewegliche Kontaktbolzen 7 ist von einem Netallbalg 8 umgeben, der das Vakuumschaltrohr zwischen dem beweglichen Kontaktbolzen 7 und der Endplatte 5 hermetisch abdichtet. Üblicherweise ist in Vakuumschaltrohren eine Abschirmung 9 zum Schutz des Isolierkörpers 3 vor einem Niederschlag von Metallpartikelchen vorgesehen, die beim Abschalten aus den Schaltkontakten 1, 2 verdampfen oder aus diesen herausgerissen werden können. Die beiden Schaltkontakte 1, 2 weisen in ihren ebenen, einander zugewandtell Kontaktflächen mehrere Aussparungen 10 in Form einer Vielzahl konzentrisch angeordneter Vertiefungen auf.
Die Fig.2 zeigt in vergrößerter Seitenansicht von beiden symmetrisch ausgebildeten Schaltkontakten 1, 2 als Beispiel den Schaltkontakt 1.
Der Schaltkontakt 1 weist als Aussparungen 10 eine zentrale Bohrung und 3 Lochkreise mit insgesamt 32 Sacklöchern auf. Der innere Lochkreis besteht dabei aus 5, der mittlere aus 9 und der äußere Lochkreis aus 18 Sacklöchern. Die in den 3 Lochkreisen enthaltenen Sacklöcher haben alle den gleichen Durchmesser, der etwa halb so groß ist wie der der zentralen Bohrung.
Die Erfindung ist auf das dargestellte Ausführungsbeispiel nicht beschränkt. Bei freiem Kontakthinterraum können die beiden Schaltkontakte auch mit Durchgangslöchern ausgestattet sein. Anstelle der Löcher können auch konzentrische Ringe oder andere Aussparungen beliebiger Form in die Kontaktoberflächen eingebracht sein, sofern sichergestellt ist, daß die Stegbreite zwischen den Ausnehmungen in den Schaltkontakten 3 mm nicht überschreitet.
4 Patentansprüche, 2 Figuren.
L e e r s e i t e

Claims

P~a t e n n t a n 5 p r U c h e Vakuumschalter mit einem feststehenden und einem bewegbaren Schalt-W kontakt5 die einander mit ebenen Kontaktflächen zugewandt sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die ebenen Kontaktflächen der Schaltkontakte (1, 2) Aussparungen (10) in Gestalt einer Vielzahl Vertiefungen bis Durchbohrungen aufweisen.
2. Vakuumschalter nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Aussparungen (10) eine Vielzahl konzentrisch angeordneter Sack- bis Durchgangslöcher sind.
3. Vakuumschalter nach Aspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e't , daß die Stegbreite zwischen den Aussparungen (10) kleiner als 3 mm ist.
4. Vakuumschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Schaltkontakte (1, 2) einen Außendurchmesser von ungefähr 30 mm haben und als Aussparungen (10) jeweils ein zentrales Sackloch von ungefähr 4 mm Durchmesser und drei Lochkreise mit Sacklöchern von ungefähr 2 mm Durchmesser aufweisen, wobei der innere Lochkreis aus 5j der mittlere aus 9 und der äußere Lochkreis aus 18 Löchern bestehen.