DE2734646C3 - Vakuumleistungsschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Vakuum-Leistungsschalter der im Oberbegriff beschriebenen bekannten Art.

Ein Vakuum-Leistungsschalter der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Art ist z. B. in der DE-AS 10 88 132 beschrieben.

Bei dem bekannten Schalter fehlen jedoch Vorkehrungen, die bewirken, daß nach dem Öffnen der sich bildende Lichtbogen in einem Bereich nicht stehen bleibt, sondern zum Wandern gezwungen wird. Durch einen stehenden Lichtbogen werden aber Elektroden an den Stützpunkten des Lichtbogens zum Schmelzen bzw. Abbrennen gebracht.

Hiervon leitet sich die Erfindungsaufgabe ab, einen Vakuum-Leistungsschalter der eingangs genannten Art anzugeben, der dadurch eine höhere kommutierbare Stromstärke und eine höhere Lebensdauer erreicht, daß eiii stabiles Brennen des Lichtbogens in der Axialrichtung im zentralen Bereich der Elektroden verhindert wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 beschriebenen Maßnahmen gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen 2 und 3 beschrieben.

Die durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen erreichte vorteilhafte Wirkung ist das durch die Erzeugung eines Magnetfeldes bewirkte Ausblasen und Verlagern des entstehenden Lichtbogens auf periphere Bereiche der Elektroden, wo der Lichtbogen zu einer ständigen Bewegung gezwungen wird.

Ein verwandter Standt der Technik ist in der DE-PS 7 58 950 und in der DE-PS 20 15 528 beschrieben. Die aus diesen Druckschriften bekannten Vakuum-Leistungsschalter sind zwar dem erfindungsgemäßen Schalter ähnlich, doch fehlen dort Maßnahmen zum Bilden einer Magnetfeldinduktion mit einer auf den entstehenden Lichtbogen einwirkenden Querkomponente, die eine vorteilhafte instabile Lage des Lichtbogens bewirken können.

Die im Anspruch 3 beschriebene Ausführung der Elektrodengruppe des Vakuum-Leistungsschalters verhindert ein stabiles Brennen des Lichtbogens in der Axialrichtung der Elektrodengruppen, da bei einer zufälligen Lichtbogenbildung in dieser Zone auf diesen ein Magnetfeld seine Löschwirkung ausüben kann.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigt

F i g. 1 die Elektroden eines Vakuumleistungsschalters im Längsschnitt,

F i g. 2 die Gesamtansicht einer Elektrode mit einem abgestuften Löschschlitz ohne ein Element, das eine mechanische Verbindung des Ringansatzes mit dem Stromzuleitungssockel gewährleistet,

F i g. 3 die Ansicht in Richtung von Pfeil A auf F i g. 1,

Fig.4 eine zweite Ausführungsvariante einer Elektrode,

Fig.5 eine Ausführungsvariante einer zweiten Elektrode für einen Vakuumleistungsschalter,

F i g. 6 einen Leistungsschalter mit einer Elektrode nach F i g. 1 und einer Elektrode nach F i g. 5 beim Öffnungsvorgang.

Die Elektroden 1 (Fig. 1) des Elektrodensystems eines Vakuumleistungsschalters enthalten koaxial angeordnete und elektrisch miteinander verbunden: einen Stromzuleitungsstab 2 und eine Stromzuleitungsplatte 3, mit einem Ringansatz 4. Der Stromzuleitungsstab 2 und die Stromzuleitungsplatte 3 sind aus Kupfer bzw. einer Kupferlegierung hergestellt., während der Ringansatz 4 beispielsweise aus einer Kupfer-Wismut-Legierung gefertigt ist.

Der Ringansatz 4 ist mit der Platte 3 durch einen aus rostfreiem Stahl oder einem anderen Material hergestellten dünnwandigen Zylinder 5 starr verbunden, dessen spezifischer elektrischer Widerstand den Widerstand des Materials des Ringansatzes 4 und der Platte 3 übersteigt. Der Zylinder 5 ist an den Ringansatz 4 und die Platte 3 mit Hartlot angelötet.

Innerhalb des Kingansatzes 4 ist ein Metalleinsatz 6 untergebracht, der den mittleren Teil der Platte überdeckt und mit dem Ringansatz 4 durch ein bogenförmiges Metallstück 7 verbunden ist. Der Ringansatz 4 ist in Form einer Windung mit einem abgestuften Schlitz 8 (Fig.2) derart ausgeführt, daß seine Enden einander überdecken, wobei ein Ende des Ringansatzes 4 zur Verbindung mit der Stromzuleitungsplatte 3 dient

Der Metalleinsatz 6 besteht aus Kupfer bzw. aus dem gleichen Material wie der Ringansatz 4.

Der Metalleinsatz 6 ist mit der Innenfläche des Ringansatzes 4 elektrisch unmittelbar verbunden, wobei diese Verbindung mit Hilfe des bogenförmigen MetallstUcks 7 erfolgt, das am Ringansatz 4 und am Einsät/ 6 mit Hartlot angelötet ist. Die Länge des Bogens ä, auf welcher die elektrische Verbindung dieser Teile erfolgt, soll zweckmäßigerweise im Bereich von 5° bis 180° liegen. Die kleinste Bogenlänge ist durch die Lotfestig-

keit gegeben. Das Metallstück 7 kann man durch einen entsprechenden Vorsprung am Ringansatz 4 bzw. am Metalleinsatz 6 ersetzen. Den Metalleinsatz 6 kann man mit der Stromzuleitungsplatte 3 mit einem Teil der Stirnfläche durch das plattenförmige Metallstück 10 (F i g. 4) elektrisch unmittelbar verbinden, welche an die Stromzuleitungsplatte 3 mit Hartlot angelötet ist. Das plattenförmige Metallstück 10 kann durch einen entsprechenden Vorsprung an einem der zu verbindenden Teile ersetzt werden. Das Metallstück 10 wird am Rand des Metalleinsatzes 6 angeordnet und muß eine möglichst kleine Kontaktfläche haben. Die kleinste elektrische Kontaktfläche wird durch die erforderliche Lotfestigkeit bestimmt, während die maximale Kontaktfläche die halbe Stirnfläche des Einsatzes 6 nicht übersteigen darf. Es ist zweckmäßig, die Kontaktfläche im Bereich von 1/1000 bis !/2 der Stirnfläche des Metalleinsatzes zu wählen.

Die zweite Elektrode des Vakuumschalters kann als Spiegelbild der ersten Elektrode ausgeführt werden. Man kann hierbei eine Elektrode von der einfachsten Tellerform verwenden, die kein Magnetfeld zum Wandern des Lichtbogens erzeugt. Am günstigsten ist es, wenn als zweiter Kontakt eine Elektrode ti (F i g. 5) verwendet wird, die einen Stromzuleitungsstab 12 und einen Ringansatz 13 enthält, in dem ein Metalleinsatz 14 untergebracht ist, der mit dem Ringansatz 13 durch einen Teil seiner Stirnfläche elektrisch verbunden ist.

Die Wirkung des Vakuumleistungsschalters ist wie folgt: Wenn die beiden Elektroden sich im geschlossenen Zustand befinden, so erfolgt ihre Kontaktgabe an den Stirnflächen des Ringansatzes 4 und des Ringansatzes 13. Sobald ihr Kontakt geöffnet wird, beginnt eine intensive Bewegung des Lichtbogens im Kontaktzwischenraum, da der Lichtbogen vom Moment seiner Entstehung an sich in der Zone eines kräftigen Radialmagnetfeldes befindet, welches durch den Löschschlitz 8 gebildet wird. Falls sich der Lichtbogen zur

ίο Achse der Elektroden bewegt und an die Oberfläche des Metalleinsatzes 6 bzw. 14 gelangt, so wird der durch die Asymmetrie der elektrischen Verbindung des Einsatzes mit dem Stromzuleitungsstab gebildete V-förmige Stromweg — in Fig.6 durch eine gestrichelte Linie dargestellt — ein Magnetfeld erzeugen, das den Lichtbogen — in Richtung F wirkend — von der Oberfläche der Metalleinsätze 6 und 14 ausbläst, wobei der Lichtbogen an die Stirnfläche!) der Ringansätze 4 und 13 der beiden Elektroden wieder zurückkehren wird. Dadurch wird eine ununterbrochene Bewegung des Lichtbogens an der Obe~",äche der beiden Elektroden bewirkt, was eine wesentliche Vergrößerung der abzuschaltenden Stromstärken vermöglicht
Bei der Lichtbogenzündung wird wegen des durch die Anode erzeugten Magnetfeldes eine intensive Verstellung des Lichtbogens an der Oberfläche der Elektroden stattfinden. Der Metalleinsatz 6 verhindert ein Brennen des Lichtbogens in der Axialrichtung der Elektroden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vakuumleistungsschalter mit zwei auf einer Achse angeordneten Elektroden, von denen jede koaxial angeordnete und elektrisch miteinander verbundene Teile enthält, und zwar einen Stromzuleitungsstab und eine Stromzuleitungsplatte mit einem Ringansatz, wobei mindestens ein Ringansatz zumindest einen Lichtbogen-Löschsehlitz und einen innerhalb des Ringansatzes angeordneten Metalleinsatz mit kreisförmiger Umrandung hat, gekennzeichnetdurchdie folgenden Merkmale:

a) der Metalleinsatz (6) überdeckt die Stromzuleitungsplatte (3) im zentralen Bereich;

b) der Metalleinsatz (6) ist mit einem Teil und exzentrisch mit dem Ringansatz (4) oder mit der Stromzuleitungsplatte (3) elektrisch verbunden;

c) der Ringansatz (4) überragt den Metalleinsatz (6) in Achsrichtung.

2. Schafter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Metalleinsatz (6) mit der Stromzuleitungsplatte (3) über ein bogenförmiges Metallstück (7) elektrisch verbunden ist, das zwischen der Umfangsfläehe des Metalleinsatzes (6) und dem Ringansatz (4) in einem Winkelbereich von 5° bis 180° angeordnet ist (Fig. 1).

3. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Metalleinsatz (6) mit der Stromzuleitungsplatte (3) über ein plattenförmiges Metallstüc!.- (10) auf einer Teilfläche von 1/1000 bis 1/2 der der Stromzuleitungsplatte (3) zugewandten Stirnfläche des Melalleinsaizes (6) elektrisch verbunden ist.