DE2925189C2 - Mehrpoliger Vakuumschalter - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen mehrpoligen Vakuumschalter gemäß Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein axiales Magnetfeld wird bei Vakuum-Leistungsschaltern allgemein angestrebt. Es führt dazu, daß der Lichtbogen bis zu großen Stromaugenblickswerten aus zahlreichen parallelen Lichtbögen in Form einer diffusen Entladung mit geringer Lichtbogenspannung besteht Dadurch bleibt die Kontaktr -osion gering, und J5 der Schaltlichtbogen ist nicht gehindert, die gesamte Schakkontaktoberfläche auszunutzen. Radiale Anteile des Lichtbogens werden außerdem in eine Rotationsbewegung um die Pollängsachse gezwungen.

Ein Schalter der eingangs genannten Art geht aus der DE-AS 24 02 472 als bekannt hervor. Hier hat man versucht, ein axiales Magnetfeld durch eine Spule, die gleichzeitig Primärwicklung für einen Stromwandler sein soll, zu erzeugen. Sie ist konzentrisch zu den Schaltkontakten um den Schalterpol gelegt und wird *5 vom Ausschaltstrom durchflossen. Diese Einrichtung ist aufwendig und würde bei mehrpoligen Schalteranordnungen zu unwirtschaftlich großen Polmittenabständen führen.

Aus der US-PS 36 46 294 ist ein Lasttrennschalter mit einem Vakuumschalter bekanntgeworden, der als Ganzes um ein Drehlager verschwenkbar ist. Sein dem Drehlager gegenüberliegendes freies Ende enthält einen axial verschieblichen Kontakt, der mit einem Festkontakt durch Verschwenken in oder außer Eingriff gebracht werden kann. Dadurch ist die Bildung einer sicheren Trennstrecke ermöglicht.

Aus der US-PS 33 56 818 sowie der DD-PS 96 801 gehen Kontakte für Vakuumschalter mit ineinandergreifenden konischen Flanken hervor. Sie sind einmal als sieh berührende Kontaktflächen ausgebildet, von denen der Lichtbogen auf spezielle Abbrandkontakte durch magnetische Kräfte abwandern soll, und zum anderen bilden sie eine Lichtbogenlauffläche für einen, an ihrer Basis entstehenden Schaltlichtbogen. Mit einem axialen Magnetfeld werden diese Kontaktanordnungen nicht in Zusammenhang gebracht.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, mit einfachen Mitteln ein in axialer Richtung verlaufendes Magnetfeld zu erzeugen und störende Magnetfelder benachbarter Schalterpole weitestgehend zu vermeiden.

Erfindungsgemäß gelingt dies mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1.

Die bisher als störend empfundenen Magnetfelder der benachbarten Leiter werden nunmehr in vorteilhafter Weise dafür eingesetzt, das gewünschte axiale Magnetfeld zu erzeugen.

Bei Schaltern mit mehreren Schalterpolen werden deren Pole in parallelen Ebenen ausgeschwenkt, so daß zwischen benachbarten Längsachsen ein Winkel gebildet ist. Der beste Erfolg stellt sich hierbei bei einem Winke! von 90° ein, aber auch schon bei geringeren Anstellwinkeln ist ein axiales Magnetfeld wirksam.

Es ist zweckmäßig, durch besondere Maßnahmen dafür zu sorgen, daß der Schaltlichtbogen auf der Schaltkontaktoberfläche rotiert. Eine einfache Methode, dies zu erreichen, wird darin gesehen, die Schaltkontakte mit konischen ineinandergreifenden Ranken, weiche in einem Winke! zur Pcmängsäehse nach außen weggeführt sind, auszustatten. Hierdurch wird der zwischen den Flanken sich ausbildende Lichtbogen in eine radiale Ebene getrieben, und die Stromkräfte des axial gerichteten Magnetfeldes bewirken dann die gewünschte Rotation.

Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung wiedergegeben.

In der Fig. 1 ist die Anordnung der Schalterpole eines Drelistromsckalters in Seitenansicht dargestellt. Der Einfachheit halber ist die Darstellung nur auf die Polanordnung beschränkt; andere Teile des Schalters sind fortgelassen worden.

Die F i g. 2 zeigt eine Draufsicht der Anordnung nach Fig. 1.

Es ist zu erkennen, daß die Schalterpole nicht, wie üblich, achsparallel nebeneinander angeordnet sind, sondern die Längsachsen der jeweils benachbarten Pole in einem Winkel zueinander geneigt angebracht sind. So ist der Winkel λ zwischen den Polen T, S sowie 5, R jeweils 90°. Die beiden äußeren Pole T und R eines dreiphasigen Schalters können ihre parallelen Längsachsen beibehalten, wenn nur der mittlere Pol 5 ausgeschwenkt ist.

Das magnetische Feld, das in der geschilderten Anordnung bei einem Polwinkel von 90° auf den jeweiligen Nachbarpol einwirkt, ist in Fig.3 gezeigt. Man erkennt, daß im Zwischenraum zwischen den geöffneten Schalterkontakten des Poles R ein annähernd homogenes axiales Magnetfeld entsteht. Die gegenseitige Beeinflussung der außen liegenden Pole R und Tkann vernachlässigt werden.

Bei der gezeigten Anordnung besteht auch bei kleinen Polabständen nicht die Gefahr einer einseitigen starken Schaltkontakterosion, die ein vermindertes Ausschaitvermögen bewirkt, da der Lichtbogen nicht an der Rotation gehindert wird.

Im Gegensatz dazu zeigt Fig.4 eine schädliche Kraftwirkung AC auf den Lichtbogen L bei bekannter aehsparallelef Anordnung der Schalterpole. Hier wird der Lichtbogen nach außen gedrängt und an seiner Rotation gehindert. Mit / ist die Richtung des Stromes angedeutet.

Die beschriebene Anordnung hat auch dielektrische Vorteile. Die Entfernung zwischen den metallischen Deckeln an beiden Enden einer Vakuumröhre wird, wie Fig. I zeigt, wesentlich größer als bei achsparalleler

Anordnung. Dadurch wird die Uberschlagsspannung zwischen zwei Polen größer, und es sind deshalb engere Polabstände möglich. An der engsten Stelle zwischen zwei benachbarten Polen wird die im allgemeinen benutzte Luftisolation verstärkt, durch die beiden, meist aus Porzellan hergestellten Polgehäuse sowie durch die. Vakuumräume der beiden Vakuumröhren selbst Somit ist es möglich, aus Gründen des größeren Ausschaltvermögens und der größeren Spannungsfestigkeit wesentlich kleinere Polmittenabstände zu wählen als bei achsparalleler Anordnung der Polteile.

Beim dreipoligen Kurzschluß im Drehstromnetz ist das axiale Magnetfeld um 120° elektrisch gegenüber dem zu beeinflussenden Lichtbogenstrom phasenverschoben. Die Wirkung des Magnetfeldes auf den Lichtbogen ist durch die Phasenverschiebung zwar etwas vermindert, aber trotzdem nützlieh, um den diffusen Lichtbogen auch bei großen Stromwerten aufrecht zu erhalten.

Diese Phasenverschiebung gilt für die erstlöschende Phase. Der dreipolige Kurzschluß geht dann kurzfristig in einen zweipoligen Kurzschluß über, bei dem dann kein Phasenunterschied mehr vorhanden und deshalb die Wirkung des axialen Magnetfeldes maximal ist Für die beiden letztlöschenden Phasen sind deshalb die Löschbedingungen besonders günstig. Dies ist vorteilhaft, weil für die beiden letztlöschenden Phasen die Lichtbogenarbeit größer und deshalb eine ausbleibende Lichtbogenlöschung, d. h. ein Versagen des Schalters bei zu hohem Ausschaltstrom, eher möglich ist als bei der erstlöschenden Phase.

Allgemein ist zu empfehlen, Stromzuführungen bei mehrpoligen Vakuumschaltern zweckmäßigerweise so zu verlegen, daß ein störender Einfluß des Magnetfeldes der Zuführungen möglichst vermieden wird. Dazu ist es beispielsweise erforderlich, bei vertikaler Anordnung der Vakuumröhren den Abstand horizontal verlaufender Zuführungen von den Elektroden ausreichend groß zu wählen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Mehrpoliger Vakuumschalter, insbesondere für Hochspannung, mit einer evakuierten Schaltkammer pro Schalterpoi in der jeweils ein in axialer Richtung beweglicher sowie ein feststehender Schaltkontakt angeordnet sind und bei dem Maßnahmen getroffen sind, im Bereich der Schaltkontakte ein in Pollängsrichtung gerichtetes axiales Magnetfeld zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß die Läng-Sachsen der Pole nebeneinander in parallelen Ebenen angeordnet und in einem solchen Winkel zu der jeweils benachbarten Schalterpol-Längsachse in diesen Ebenen ausgestellt sind, daß die Feldlinien der Schalterpol-Magnetfelder im Bereich der Schaltkontakte des jeweils benachbarten Schalterpols annähernd axial verlaufen.

2. Vakuumschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen den Pollängsachsen 90° beträgt. M

3. Vakuersschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Poie um eine gemeinsame Achse ausgeschwenkt sind.