DE2911706C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Vakuumschalter mit einer die zylindrische Schaltkammer umgebenden und zu den Schalt­ kontakten koaxial angeordneten Spule, die elektrisch in Reihe mit den Kontakten geschaltet ist und ein axiales homogenes Magnetfeld zwischen den Kontakten erzeugt.

Um ein Ansteigen der Lichtbogenspannung und den damit ver­ bundenen hohen Leistungsumsatz in Vakuumschaltgefäßen mög­ lichst zu verhindern ist bekannt, mittels einer die Schalt­ kammer zylindrisch umschließenden Spule, welche mit den Schaltkontakten elektrich in Reihe liegt, ein vom Strom abhängiges axiales Magnetfeld aufzubauen, das den Spalt zwischen den Kontakten durchsetzt.

Aus der GB-PS 12 58 015, DAS 12 73 661 und FR-PS 14 15 441 sind derartige Konstruktionen bzw. Spulenanordnungen bekannt. Bei diesen Vakuumschaltern erfolgt der Spulenanschluß durch separate Leiter, die durch ihr eigenes Magnetfeld das Feld der Spule ungünstig beeinflussen. Die Unterbrechungseigen­ schaften der Vakuumschaltkammer sind daher nicht optimal.

Weiter ist aus der DAS 27 07 148 bekannt, zu- oder ab­ führende Leiter als koaxiale Körper auszubilden, so daß eine gleichmäßige Stromverteilung erzielt wird und die magnetischen Restkomponenten des Streufeldes im Bereich des Kontaktspaltes relativ klein bleiben. Bei all den bekannten und vorbeschriebenen Konstruktionen handelt es sich um Vakuumschalter mit einlagigen Spulen, deren Windungen schräg zur Achse der Vakuumschaltkammer liegen und die Schräglage dadurch bedingt ist, daß die den Erfordernissen entsprechende Stromtragfähigkeit einen dementsprechenden Querschnitt erfordert. Das Magnetfeld der einzelnen Win­ dungen, wie demzufolge auch das resultierende Feld der Spule, verläuft somit nicht genau koaxial zur Schaltkammer. Darüber hinaus entsteht durch Störfelder beschriebener Art allgemein und schrägliegende Magnetfelder im besonderen eine Nacheilung des Magnetflusses hinter dem Strom, wo­ durch die angestrebte Wiederverfestigung der Schaltstrecke bei Beginn des Stromnulldurchganges nur unzureichend er­ wirkt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Vakuum­ schalter mit hoher Stromtragfähigkeit zu schaffen, wobei das durch die bedingte Schräglage der Windungen einer ein­ lagigen Spule verursachte schrägliegende Magnetfeld ausge­ glichen und ein koaxial verlaufendes Feld erzeugt werden soll, welches eine erhöhte Feldstärke im Kontaktspalt be­ wirken soll.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Spule doppellagig aufgebaut ist, wobei die Windungen der inneren und der äußeren Lage schraubenförmig hin- und rückläufig bei gleich großer, entgegengesetzt gerichteter Neigung zur Schalt­ kammerachse ausgeführt sind, der Anschluß der Spule an die eine Lage und das Ende der anderen Lage an einen der beiden Schaltkontakte geführt ist, und die Verbindung zwischen der inneren und der äußeren Lage auf einer zur Mittelachse der Kontakte senkrechten Ebene liegt.

Die Spule ist dabei aus zwei oder vielfachen von zwei Lagen aufgebaut, wobei die Windungen der Spule durch geschlitzte Rohre oder Gußteile gebildet werden und ein fester Bestandteil des Vakuumschaltgefäßes sind oder ein auswechselbarer Baustein.

In jeder Lage der Spule wird ein Leiter geführt oder es sind mehrere Leiter parallel geschaltet, wobei die Spule je nach Anforderung bedingt durch die Ausführung des Vakuumschaltgefäßes auch in ein entsprechendes Isoliermaterial eingebettet sein kann.

Durch die Erfindung entfallen Anschlußleiter als solche und in Form von aufwendigen, gesonderten Zylindern. Außer­ dem wird durch die Erfindung ein Magnetfeld erzeugt, das streng koaxial verläuft und die Lichtbogenstrecke zwischen den Schaltkontakten parallel zur Längsachse des sich auf­ bauenden Lichtbogens durchsetzt. Durch diesen störfeld­ freien koaxial im Bereich der Schaltkontakte erzeugten Feldlinienverlauf werden die Unterbrechungseigenschaften von Vakuumschaltern derart verbessert, daß selbst bei hohen Momentstromwerten im Zeitintervall der Kontakt­ trennung die Lichtbogenfußpunkte die gesamte Kontaktober­ fläche ausnutzen. Außerdem werden durch Aufbau und An­ ordnung der erfindungsgemäßen Spule, selbst bei Verwen­ dung ferromagnetischer Aufbauelemente der im Zusammen­ hang stehenden Vakuumschaltkammer, Wirbelströme auf so un­ wesentliche Werte reduziert, daß eine Nacheilung des Magnetflusses hinter dem Strom und der verbleibende Magnetflußanteil in der Kontaktzone im Augenblick des Stromnulldurchganges vernachlässigbar klein bleibt. Die Lichtbogenstrecke hält damit der wiederkehrenden Spannung ohne aufwendige Zusatzmaßnahmen sicher stand.

Ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung wird nachstehend näher erläutert. Auf Details, die nicht zum Verständnis bei­ tragen, wird verzichtet. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine in einen Vakuum­ schalter eingebauten Schaltkammer mit der er­ findungsgemäßen Spule,

Fig. 2 die doppellagige Spule mit den Feldlinien des von ihr erzeugten Magnetfeldes.

In Fig. 1 ist beispielhaft der feststehende Schaltkontakt mit 4, der bewegliche Kontakt mit 5 und eine Isolierung 1 zwischen der Spule 6 und einem Metallzylinder 2 bezeichnet. Über den Anschluß 3 und den äußeren und inneren Wicklungs­ teil 6 wird der Strom I auf den feststehenden Kontakt 4 geführt. Schematisch wird in Fig. 2 die Überlagerung 7 und 8 der konzentrisch um je eine stromdurchflossene innere und äußere Windung der Spule 6 verlaufenden Feldlinien dar­ gestellt, woraus das durch die Erfindung bewirkte, streng koaxial verlaufende Magnetfeld 9 im Bereich der Schalt­ kontakte 4 und 5 erzeugt wird.

Claims (7)

1. Vakuumschalter mit einer die zylindrische Schaltkammer umgebenden und zu den Schaltkontakten koaxial angeord­ neten Spulen, die elektrisch in Reihe mit den Kontakten geschaltet ist und ein axiales, homogenes Magnetfeld zwischen den Kontakten erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule doppel­ lagig aufgebaut ist, wobei die Windungen der inneren und der äußeren Lage schraubenförmig hin- und rückläufig bei gleicher großer, entgegengesetzt gerichteter Neigung zur Schaltkammerachse ausgeführt sind, der Anschluß der Spule an die eine Lage und das Ende der anderen Lage an einen der beiden Schaltkontakte geführt ist, und die Verbindung zwischen der inneren und der äußeren Lage auf einer zur Mittelachse der Kontakte senkrechten Ebene liegt.

2. Vakuumschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule aus zwei oder vielfachen von zwei Lagen besteht.

3. Vakuumschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen der Spule durch geschlitzte Rohre gebildet werden.

4. Vakuumschalter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Lage der Spule mehrere Leiter parallel liegen.

5. Vakuumschalter nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule von Guß­ teilen gebildet wird.

6. Vakuumschalter nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule in ein Isoliermaterial eingebettet ist.

7. Vakuumschalter nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule als fester Bestandteil einer Vakuumschaltkammer oder als auswechselbarer Baustein ausgebildet ist.