DE3218907A1

DE3218907A1 - Verfahren und anordnung zum schalten von vakuum-schaltern

Info

Publication number: DE3218907A1
Application number: DE19823218907
Authority: DE
Inventors: Gerhard 8400 Regensburg Harz
Original assignee: Sachsenwerk Licht und Kraft Ag 8000 Muenchen; Sachsenwerk Licht und Kraft AG
Current assignee: Schneider Electric Sachsenwerk GmbH
Priority date: 1982-05-19
Filing date: 1982-05-19
Publication date: 1983-11-24

Description

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Sachsenuerk, Licht- und Kraft-Aktiengesellschaft, München

Pt.-Nr. 5B3

V/erfahren und Anordnung
zum Schalten van Vakuum-Schaltern.

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Verfahren und Anordnung zum Schalten von Vakuum-Schaltern,

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Ausschalten zweier hintereinandergeschalteter, als Vakuumschalter ausgeführter Schaltstrecken. Die Schaltkammer eines Vakuumschalters besteht aus einem hochevakuiertem Gefäß, in dem sich zwischen zwei Elektroden die eigentliche Schaltstrecke bildet, wenn eine Elektrode mittels eines Süßeren Antriebs bewegt uiird. Beim Öffnen der Schaltstrecke zur Stromunterbrechung werden die vom Strom durchflossenen Elektroden, Schaltkpntakte genennt, getrennt. Dabei entsteht eine Bogenentladung zwischen den Elektroden, über die der Strom unter Aufrechterhaltung der Bogenentladung bis zum höchsten Nulldurchgang weiterfließt. Die einwandfreie Löschung des Lichtbogens hängt von der sogenannten üjiederverfestigung der Schaltkammer ab, die dann vorliegt, wenn bei wieder ansteigender Spannung der Lichtbogen nicht erneut durchzündet. In der Regel muß ein Vakuum-Leiatungsschalter so ausgelegt sein, daß er auch KurzechluBströme dann sicher unterbricht, wenn die Lichtbogenzeit etua eine Halbperiode betrBgt. Trotz der großen dabei auftretenden LJBrmebelaatung muß er seine volle liliederverfestigung erreicht hBben. Diese Eigenschaft des Schalters wird auch bIb Aus schaltvermögen bezeichnet.

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Zur Erhöhung des Ausschaltvermögens bei gegebenem KurzschluBstrom, aber zu hoher Wiederkehrspannung für eine Schaltstrecke ist es bekannt, zwei Schaltkammern in Serie zu schaltEn. Jede der beiden Kammern wird dann mit dem Kurzschlußstrom bei etwa der halben Einschijingspannung belastet.

Der Erfindung liegt dagegen die Aufgabe zugrunde, einen AusschaltstrDm zu unterbrechen, der die Schaltkammern eines bestimmten Typs bei der maximal möglichen Lichtbogendauer zumindestens temporär thermisch überlasten würde. Dies ist bei Vakuum-Schaltstrecken durch intensive AnDdenfleckbildung möglich, durch die die Spannungsfestigkeit vorübergehend auf sehr kleine liierte absinken kann.

Diese Aufgabe uird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß bei zuei hintereinandergeschalteten, als Vakuumschalter ausgeführten Schaltstrecken, die eine Schaltstrecke etwa eine Viertelperiode der geschalteten Wechselspannung später als die andere Schaltstrecke öffnet. LJie im einzelnen noch ausgeführt uird, gewährleistet diese Reihenfolge, daB die BpHter geöffnete Schaltstrecke thermisch nicht oder nur eo geringfügig beansprucht uiird, daß sie im Stromnulldurchgang eine ausreichende Diederverfestigung für die Unterbrechung des großen Stromes aufweist.

Erfolgt die öffnung des Schalters beim Strommaximum, ao brennt nur in der einen Schaltstreckke ein Lichtbogen mit einer Dauer von Λ/h f, während die andere Schaltstrecke überhaupt nicht thermisch belastet wird, üa sie erst beim Stromnulldurchgang öffnet. Öffnet die erste Schaltstrecke vor Erreichen des Strommaximums, brennt in dieser Schaltkammer der Lichtbogen für eine Dauer von 1/i* - 1/2 f, uiodurch die Schaltstrecke thermisch stärker belastet wird. Der Lichtbogen der zweiten Schaltstrecke hingegen brennt für eine Dauer, die um 1/*t f kurzer ist

als für die erste Schaltstrecke. Die geringe thermische Belastung führt dazu, daß die zweite Schaltstrecke im Stromnulldurchgang eine ausreichende Wiederverfestigung für die Unterbrechung des großen Stromes aufweist.

Um auch die zuerst geöffnete Schaltstrecke thermisch zu entlasten, besteht eine Weiterbildung der Erfindung darin, daß die erste Schaltstrecke, die zuerst öffnet, nach Öffnen der zweiten Schaltstrecke wieder schließt oder 9oweit schließt, daß der Lichtbogen bei einem Kontaktabstand von etwa 0,5 - 1 mm brennt und bo früher in den diffusen Zustand Obergeht.

Eine thermische Entlastung der ersten Schaltstrecke sich gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung da durch erzielen, daß mit der öffnung der zweiten Schalt- I

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strecke etwa gleichzeitig parallel zur ersten Schaltstrecke eine Hilfsschaltstrecke geschlossen uird. Dadurch erlischt der Lichtbogen in der ersten Schaltstrecke vorzeitig und führt damit zu,einer thermischen Entlastung.

Eine Anordnung durch Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß zur Steuerung der Schaltstrecken ein gemeinsamer Steuernocken vorgesehen ist und daß der beuiegliche Kontakt jeder der beiden Schaltstrecken durch jeweils ein Schaltgestänge betätigt wird, das von der jeueiligen Steuerfläche des Steuernockens geführt uiird.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, eine Hintereinanderschaltung zweier Vakuumschalter auch bei großen Ausschaltströmen ohne Beeinträchtigung einer liliederverfestigung der Spannung zu ermöglichsn. Damit ist der lüeg zu größeren Leistungen für den Einsatz von Vakuumschaltern eröffnet.

Das hießen und die besondere Ausgestaltungen der Erfindung sollen anhend der Zeichnungen nBher erlMutert werden. Ee zeigen jeweils in halbschematischer Darstellung:

Fig. 1 eine Aueführungsform gemäß der Erfindung mit

zwei hintereinandergeschalteten Schaltstrecken;

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Fig. 2 eine Abwandlung der Ausführungsform gemgß Fig. 1 und ,

Fig. 3 eine Ausführungsform mit 2 hinterEinandergE-schalteten Schaltstrecken und einer Hilfsschaltstrecke.

In den Figuren sind gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Ferner sind in den Figuren nur

die für die Erfindung funktionswesentlichen Teile bzw.

U Komponenten in halbschematischer Darstellung gezeigt. §!

Die Schaltstrecke 1 befindet sich in dem evakuiertem GehSuBE 2 und wird aus den Elektroden 3 und k gebildet. Die Elektrode U ist mittels des Schaltgestänges 5 beweglich angeordnet. In gleicher lüeise befindet sich die Schaltstrecke 1¹ in dem Gehäuse 2¹ und wird aus den Elektroden 3' und k· gebildet, wobei die ElektrodE k' | über das Schaltgestange 5' bewegbar ist. Bei fest ste- t hendem Drehpunkt 6, 6' werden die Schaltgestänge 5, 5' ψ

if von den Steuernacken 7 beaufschlagt. Der Steuernocken 7 weist senkrecht zur Zeichenebene zwei Stauerfliehen B und 9 auf. Das Schaltgestänge 5 weist an seinem freien Ende eine Führungsrolle 1D auf, die über die Druckfeder 11 und die Hebelwirkung des SchaltgestSngea en die Steuerfläche θ gedrückt wird. In gleicher Uleise ist an den Enden dee SchaltgestSnges 5* eine Führungsrolle 10* vorhanden,

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die über die Druckfeder 11' und die Hebelwir.kung des Schaltgestänges 5' an die Steuerfläche 9 gedrückt wird. Wenn der Steuernocken 7 in Richtung des Doppelpfeils 12 nach rechts bewegt wird, so läuft die Führungsrolle 10 zunächst über die schräg nach links oben verlaufende Teilfläche der Steuerfläche 8 nach oben und bringt die Schaltstrecke 1 in die Aus-Stellung. Diese Schalterstellung ist in Fig. 1 durch die gestrichelte Darstellung dei' Elektrode U des Schaltgestänges 5 und der Führungsrolle 10 angedeutet. Derselbe Vorgang verläuft zeitlich verzögert für die Schaltstrecke 1' ab, in dem die Führungsrolle 10' zunächst in den rechten senkrechten Teil der Steuer-I fläche 9 geführt wird, um dann über die schräg nach

}i unten verlaufende Teilfläche der Steuerfläche 9 nach

i unten gedruckt zu werden, damit die Schaltstrecke 1'

öffnet. Dieser Schaltzustand ist durch die gestrichel-

:| te Darstellung der Elektrode U', des SchaltgestMnges

Ί 5¹ und der Führungsrolle 10' gekennzeichnet. Die ge-

I genüber der Schaltstrecke 1 verzögerte Öffnung der

ί Schaltstrecke 1¹ uiird durch den Versatz A zwischen den

lh Steuerflachen 8 und 9 hervorgerufen. Die zeitliche

<:| Verzögerung von etwa 1/U Periode der Wechselspannung

ergibt sich aus der Longe A und der Geschwindigkeit, ϊ mit welcher der Steuernocken 7 bewegt wird. Wenn beide

|j Schaltstrecken geöffnet sind (gestrichelte Stellung des

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Steuernackens 7), können die Schaltstrecken durch eine Bewegung des Steuernockens in Richtung des Doppelpfeils nach links mieder geschlossen werden. Dabei laufen die Vorgänge in umgekehrter Reihenfolge ab, d.h. die Schaltstrecke 1' schließt vor der Schaltstrecke 1.

üJie bereits dargelegt, brennt in dem Beispiel nach Fig. 1 für den Fall, daß die Schaltstrecke 1 vor Erreichen des Strommaximums öffnet, der Lichtbogen in der Schaltstrecke 1 für eine Zeitdauer von 1/U f bis 1/2 f. Dadurch wird die Schaltstrecke 1 unter Umständen thermisch in unerwünschter Weise beansprucht, während in der Schaltstrecke 1' der Lichtbogen erst nach einer Zeitdifferenz 1/U f entsteht und diese Schaltstrecke ihre volle üJiederverfestigungsmöglichkeit behält. Um auch die Schaltstrecke 1 thermisch in ausreichendem Maß zu entlasten, gilt das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2. Bei einer Bewegung des Steuernockens 7 nech rechts laufen die Schaltvorgänge in der üüeise ab, wie es anhand der Fig. 1 dargestellt wurde. Die Schaltetrecken 1 und V öffnen zunfichst nacheinander. Bei einer weiteren Bewegung dee Steuernockens 7 in Richtung dee Doppelpfeile 12 nach rechte bleibt die Scheltstrecke 1' geöffnet, wShrend die Schaltstrecke 1 mieder schließt. Die Zeit, nach der die Schaltetrecke 1 wieder schließt, ergibt sich bus dem Abstand B und der Beuegungsgeschwindigkeit dee Steuernockena. Bei der Arbeitsweise gemäß Fig. 2 wird die Schaltstrecke 1 im zweiten Abschnitt

der Abschaltung thermisch nicht mehr so hoch beansprucht, so daß für beide Schaltstrecken ein gutes Unterbrechungsvermögen erzielt uird. Die BteuerflSche B kann auch so ausgebildet sein, daß die Schaltstrecke 1 nicht vollständig schließt, sondern der Elektrodenabstand auf 0,5 - 1,0 mm eingestellt uird. Dadurch wird der Befahr begegnet, daß die Elektroden durch den Lichtbogen verschmeißen können; die Schaltstrecke 1 bleibt jedoch thermisch geringer belastet als bei voller Öffnung über dii· ganze LichtbDgenzeit.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 uird eine thermische Entlastung der Schaltstrecke 1 dadurch erzielt, daß mit der Öffnung der Schaltstrecke 1¹ etuia gleichzeitig parallel zur Schaltstrecke 1 eine Hilfsschaltstrecke 1U geschlossen uiird, wodurch der Lichtbogen in der Schaltstrecke 1 spätestens nach einer Zeitspanne von 1/t» f nach Beginn der Belastung dieser Schaltstrecke erlischt. Auf diese tüeise wird eine etua gleichmäßige thermische Belastung und damit gute lüiederverfestigung der beiden Schalt- Btrecken erzielt. Die Hilfsschaltstrecke 11» uird über das GeetBnge 15 betätigt, dae mit dem Schaltgestänge 5¹ gekoppelt ist.

Claims

t ■ ■—■ —— ■ — Patentansprüche

1. Verfahren zur Erhöhung dee Ausschaltvermögens zweier hintereinandergeschalteter als Vakuumschalter ausgeführter Schaltstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß die eine SchaltstrEcke (1¹) etwa eine Viertelperiode der geschalteten Wechselspannung später als die andere Schaltstrecke (1) öffnet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, ■, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltstrecke (1) kμΓz nach Öffnen der Schaltstrecke (1¹) uiieder schließt.

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3. Verfahren nach Anspruch 2 ,

"\ dadurch gekennzeichnet,

if daß die Schaltstrecke (1) nur soweit schließt,

daß der Lichtbogen dann bei einem Kontaktabatand von etwa D,5 - 1 mm brennt.

Z k. Verfahren nach Anspruch 1,

% . dadurch gekennzeichnet,

daß mit der Öffnung der SchaltBtrecke (1¹) etwa

ψ gleichzeitig parallEl zur Schaltatrecke (1)

eine Hilfsschaltstrecke (1Ό geschlossen wird, ωα-durch der Lichtbogen in der Schaltstrecke (1) erlischt.

5. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach

einem der Ansprüche 1 - U,

dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung der Schaltstrecken (1, 1') ein gemeinsamer Steuernocken (7) vorgegeben ist und daß der bewegliche Kontakt (k, U¹) jeder der Schaltstrecken durch jeueils ein Schaltgestänge (5, 5¹) betätigt wird, das von der jeueiligen Steuerfläche (Θ, 9) des Steuernockens (7) geführt wird.

6. Anordnung nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, daß zur Schaltung der Hilfsschaltstrecke (1Ό ein Übertragungsgestänge (15) vorgesehen ist, das mit dem Schaltgestänge (5) der Schaltstrecke (1¹) gekoppelt ist und von diesem betätigt wird.