DE2633543C3 - Vakuumschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Vakuumschalter mit einem feststehenden und einen·· bewegbaren, jeweils annähernd kreisförmigen ixhaltkontakt, die einander mit ebenen Kontaktflächen zugi vandt sind, in die Aussparungen in Gestalt einer Vielzahl von konzentrisch angeordneten Vertiefungen oder Durchbrechungen eingelassen sind.

Ein derartiger Vakuumschalter ist aus der DE-OS 23 49 569 bekannt.

Weiterhin ist aus der GB-PS 10 85 902 ein Vakuumschalter mit Schaltkontakten bekannt, die topfförmig ausgebildet sind. Bei diesen sogenannten Topfkontakten sind die Seitenwände, deren einander zugewandten Flächen die aktiven Oberflächen der Koniakte bilden, mit von der Oberfläche ausgehenden Schlitzen versehen. Diese Schlitze sollen beim Abschalten des Schalters eine Rotation des auftretenden Lichtbogens bewirken. Durchbohrungen (Löcher) sind bei diesem Vakuumschalter lediglich im Boden (inaktiver Teil) der Schaltkontakte vorgesehen.

Schließlich ist aus der DE-OS 21 35 933 ein Vakuumschalter bekannt, bei dem die Schaltkontakte aus zwei Schichten bestehen, und zwar aus einer Schicht aus elektrisch leitendem Material und einer Schicht aus einem schwer schmelzenden Material, wobei das schwer schmelzende Material Ausnehmungen aufweist, so daß das gut leitende Material im Bereich der Kontaktfläche stellenweise zugänglich ist.

Bei einem anderen aus der DE-PS 10 48 625 bekannten Vakuumschalter bestehen die Kontaktstücke 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 diesem Füllmaterial und erzeugt auf dem Molybdän-Grundkörper einen Film, wodurch beim Schalten kleiner induktiver Ströme der Lichtbogen keine kritischen Abreißströme bzw. keine zu hohen Überspannungen erzeugt.
Diese Schaltkontaktstücke haben den Nachteil, daß sich bei hoher thermischer Beanspruchung Schmelzperlen des Füllmaterials bilden und dieses aus den Bohrungen heraustropft. Neuzündungen und Lösch versagen 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 unterbrocheil werden, hat man auch durch besondere Kontaktwerkstoffe, z. B.

mit Zusätzen von Wismut, zu beseitigen versucht. Die Kontaktwerkstoffe sind aber den Lichtbogen großer Ströme nicht genügend gewachsen. Es ist in diesem Zusammenhang aus der DE-OS 20 63 120 bekannt, die beim Abreißen der Lichtbogen 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 ist, die, von einem Schaltstück ausgehend, auf das andere gerichtet sind. Mit den Spitzen schafft man bewußt 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 Wolframpuiver 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 Leiatungskreises sogenannte multiple Wiederzündungen, wenn die mechanische Trennung der Schaltkontakte so erfolgt, daß bei Kontaktentfernungen von 0,2 mm bis 1 mm bereits die Sperrfestigkeit knapp erreicht wird. Dabei werden bei verhältnismäßig hoher Eigenkapazität der Speiseseite durch die Eigenfrequenz der Lastseite periodische Sperrversager erzeugt, die an der Eigenkapazität der Lastseite zu unzulässigen Überspannungen führen. Durch diese Überspannungen können z. B. die Isolatio-

V) nen der Wicklungen eines abgeschalteten Motors durch Durchschläge zerstört werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, «.inen Vakuumschalter nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 so auszubilden, daß er weniger zum multiplen Wiederzünden neigt, um die beim Abschalten auf der Lastseite auftretenden Überspannungen zu vermeiden. Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Vakuumschalter der eingangs erwähnten Art nach der Erfindung vorgesehen, daß die aus einem Sintsrtränkkontaktmaterial bestehenden Schaltkontakte als Vertiefungen oder Durchbrechungen jeweils eine zentrale zylindrische Bohrung und auf drei dazu konzentrischen Kreisen weitere zylindrische Bohrungen aufweisen, deren Durchmesser etwa halb so groß wie der der

h5 zentralen Bohrung ist, und von denen auf dem inneren fünf, auf dem mittleren neun und auf dem äußeren Kreis achtzehn Löcher angeordnet sind.

Durch diese Ausbildung der Schaltkontakte sind die

Tiultiplen Wiederzündungen praktisch unterdrückt, und jie Sperrfesiigkeit der Schallkontakte ist bei kleinen \bständen reduziert.

Vorteilhafterweise sind die Schallkontakte für einen Nennstrom von 350 A, die ungefähr 30 mm Außendurchmesser haben, jeweils mit einer zentralen Bohrung von ca. 4 mm und drei Lochkreisen mit Bohrungen von ungefähr 2 mm Durchmesser ausgerüstet.

Obwohl die Ränder der zylindrischen Bohrungen im Verlauf der Herstellung gebrochen werden, entsteht \o durch die Bohrungen bei kleinem Kontaktabstand eine Feldverzerrung, die die Spannungsfestigkeit bis zu einem Kontaktabstand von 1,5 mm stark reduziert. Durch die Bohrungen 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 erfindungsgemäB ausgebildeten Schaltkontakten sehr viel weniger multiple Wiederzündungen oder beim Auftreten multipler Wiederzündüngen vergleichsweise sehr viel weniger Schwingungen der Lastseite, so daß die auftretende Überspannung stark reduziert wird.

Anhand der Figuren der Zeichnung soll die Erfindung nachstehend näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch einen schematisch dargestellten Vakuumschalter gemäß der Erfindung und

Fig. 2 eine vergrößerte Seitenansicht eines Schaltkontaktes.

Der in F i g. 1 schematisch dargestellte Vakuumschalter weist ein evakuiertes Gehäuse auf, das auf 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 6 und der andere an einem bewegbaren massiven Kontaktbolzen 7 befestigt ist. Die Kontaktbolzen dienen gleichzeitig als Stromzuführung. Der bewegliche KontaktDolzen 7 ist von einem Metallbalg 8 umgeben, der den Vakuumschalter zwischen dem bewegbaren Kontaklbolzen 7 und der Endplatte 5 hermetisch abdichtet. Üblicherweise ist in Vakuumschaltern eine Abschirmung S zum Schutz des Isolierkörpers 3 vor einem Niederschlag von Metallpartikelchen vorgesehen, die beim Abschalten aus den Schaltkontakten I₁ 2 verdampfen oder aus diesen herausgerissen werden können. Die beiden Schaltkontakte I₁ 2 weisen in ihren ebenen, einander zugewandten Kontaktflächen mehrere Aussparungen 10 in Form einer Vielzahl konzentrisch angeordneter Vertiefungen auf.

F i g. 2 ?eigt in vergrößerter Seitenansicht von beiden symmetrisch ausgebildeten Schal'.' ontaktcn 1, 2 als Beispiel den Schaiikontakt ί. Der Schal·kontakt ί weist als Aussparungen 10 eine zentrale Bohrung und drei Lochkreise mit insgesamt zweiunddreißig Sacklöchern auf. Der innere Lochkreis besteht dabei aus fünf, der mittlere aus neun und der äußere Lochkreis aus achtzehn Sacklöchern. Die in den diei Lochkreisen enthaltenen Sacklöcher haben alle den gleichen Durchmesser, der etwa halb so groß ist wie der der zentralen Bohrung.

Die Stegbreite zwischen den Aussparungen oder Durchbrechungen 10 in den Schaltkontakten 1, 2 ist zweckmäßig kleiner als 3 mm.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vakuumschalter mit einem feststehenden und einem bewegbaren jeweils annähernd kreisförmigen Schaltkontakt, die einander mit ebenen Kontaktflächen zugewandt sind, in die Aussparungen in Gestalt einer Vielzahl von konzentrisch angeordneten Vertiefungen oder Durchbrechungen eingelassen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die aus einem Sintertränkkontaktmaterial bestehenden Schaltkontakte (1, 2,) als Vertiefungen oder Durchbrechungen (10) jeweils eine zentrale zylindrische Bohrung und auf drei dazu konzentrischen Kreisen weitere zylindrische Bohrungen aufweisen, deren Durchmesser etwa halb so groß wie der der zentralen Bohrung ist, und von denen auf dem inneren fünf, auf dem mittleren neun und auf dem äußeren Kreis achtzehn Löcher angeordnet sind.

2. Vakuumschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stegbreite zwischen den Aussparungen oder Durchbrechungen (10) kleiner als 3 mm ist.

3. Vakuumschalter nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkontakte (1, 2) bei einem Außendurchmesser von ca. 30 mm eine zentrale Bohrung von ca. 4 mm und die weiieren Bohrungen ca. 2 mm Durchmesser aufweisen.