DE3227482C2 - - Google Patents
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- DE3227482C2 DE3227482C2 DE19823227482 DE3227482A DE3227482C2 DE 3227482 C2 DE3227482 C2 DE 3227482C2 DE 19823227482 DE19823227482 DE 19823227482 DE 3227482 A DE3227482 A DE 3227482A DE 3227482 C2 DE3227482 C2 DE 3227482C2
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vakuumschalter-Kontaktanordnung mit einem an relativ zueinander axial bewegbaren Stromlei terstäben angeordneten Paar von Schaltstücken, die je einen durch einen von den Stromleiterstäben getragenen Grundkör per und einen sich an den Grundkörper anschließenden Rand bereich gebildeten schalenförmigen Körper umfassen und auf ihren einander zugewandten Seiten Schaltkontaktflächen auf weisen, wobei die Randbereiche der Schaltstückkörper mit Spalten gleicher Neigung gegenüber den Schaltstückachsen versehen sind, so daß sich zwischen diesen jeweils Strom leiter als Elemente einer koaxialen Erregerspule bilden.The invention relates to a vacuum switch contact arrangement with a Stromlei axially movable relative to each other terstä arranged pair of switching pieces, each one by a base body carried by the conductor bars per and an edge adjoining the basic body area formed bowl-shaped body and include their mutually facing sides switch contact surfaces point, the edge regions of the contact body with Columns of the same inclination with respect to the contact piece axes are provided so that there is current between them form conductors as elements of a coaxial excitation coil.
Vakuumschalter mit solchen Kontaktanordnungen dienen zum Öffnen und Schließen von Stromkreisen in Mittel- und Hoch spannungsnetzen. Dabei soll auch im Fall des Schaltens großer Kurzschlußströme der Stromfluß zwischen den Kontak ten durch ein axiales Magnetfeld im diffusen Zustand gehal ten werden. Vacuum switches with such contact arrangements are used for Opening and closing circuits in medium and high voltage networks. It should also in the case of switching large short-circuit currents the current flow between the contacts due to an axial magnetic field in the diffuse state be.
Eine Kontaktordnung der vorausgesetzten Art ist durch die DE 25 27 319 A1 bekannt. Bei einer der dort beschriebenen Kontaktanordnungen sind die Schaltkontaktstücke durch napf- oder schalenförmige Körper gebildet, die mit ihren offenen Seiten einander zugewandt angeordnet sind, wobei die Schaltkontaktflächen zum Unterbrechen des fließenden Stroms durch die einander gegenüberliegenden Kreisringflächen der napfförmigen Kontaktkörper gebildet sind. In jeder der den Umfang der napfförmigen Kontaktkörper bildenden Seitenwände sind Schlitze ausgebildet, die bezüglich der Schaltkontakt flächen in einander entgegengesetzten Richtungen geneigt sind oder, anders ausgedrückt, in bezug auf die Längsachse der Kontaktanordnung gleiche Neigung haben, so daß die zwi schen jeweiligen Schlitzen gebildete Windungsabschnitte den gleichen Windungssinn haben, so daß sich durch die beim Un terbrechen in den einzelnen Windungsabschnitten fließenden Ströme ein axiales Magnetfeld ergibt. In der DE 25 27 319 A1 wird die Wirkungsweise dieser Kontaktanordnung darauf zurückgeführt, daß die in dem einen Kontakt erzeugte magne tische Kraft die Tendenz hat, den beim Unterbrechen erzeug ten Lichtbogen in einer Umfangsrichtung über die ringför mige Kontaktfläche zu bewegen, die der Umfangsrichtung entgegengesetzt ist, in der die in dem anderen Kontakt er zeugte magnetische Kraft den Lichtbogen zu bewegen trach tet, im Gegensatz zu anderen bekannten napfförmigen Kontak ten, bei denen die Schlitze in den Seitenwänden in bezüg lich der Längsachse entgegengesetzten Richtungen geneigt sind, wodurch bewirkt wird, daß der Lichtbogen schnell in Umfangsrichtung um die ringförmige Kontaktfläche herumwan dert, wie es beispielsweise in etz, Band 102, 1981, Seite 1385 beschrieben ist.A contact order of the required kind is through the DE 25 27 319 A1 known. In one of the described there Contact arrangements are the switching contact pieces by cup or cupped bodies formed with their open ones Pages are arranged facing each other, the Switch contact surfaces to interrupt the flowing current through the opposing circular ring surfaces of the Cup-shaped contact body are formed. In each of the Circumference of the cup-shaped contact bodies forming side walls are slots formed with respect to the switch contact surfaces inclined in opposite directions are or, in other words, with respect to the longitudinal axis the contact arrangement have the same inclination, so that the zwi between the respective slits formed winding sections have the same sense of turn, so that the Un break flowing in the individual winding sections Currents results in an axial magnetic field. In DE 25 27 319 A1 will work on how this contact arrangement works attributed that the magne generated in the one contact force has the tendency to generate when interrupted th arc in a circumferential direction over the ring-shaped mige contact surface to move that the circumferential direction opposite in which he is in the other contact created magnetic force to move the arc tet, in contrast to other known cup-shaped contacts ten, where the slots in the side walls in Lich inclined opposite directions of the longitudinal axis are, which causes the arc to quickly in Circumferential direction around the annular contact surface changes, as for example in etz, volume 102, 1981, page 1385.
Ein Vorteil der aus der DE 25 27 319 A1 bekannten Kontakt anordnung ist das hohe Maß an Symmetrie des von den scha lenförmigen Kontakten erzeugten Magnetfeldes, wodurch der Lichtbogen zwischen den kreisringförmigen Schaltkontaktflä chen gleichmäßig in einem diffusen Zustand gehalten wird. An advantage of the contact known from DE 25 27 319 A1 arrangement is the high degree of symmetry of the scha len-shaped contacts generated magnetic field, whereby the Arc between the circular switch contact surfaces Chen is kept evenly in a diffuse state.
Weiter ist in der DE 24 43 141 B2 eine Vakuumschalter-Kon taktanordnung beschrieben, bei der an den Stromleiterstäben scheibenförmige Kontakt- und Elektrodenkörper über eine zum Erzeugen eines senkrecht zur Oberfläche des Elektrodenkör pers verlaufenden, axialen Magnetfeldes dienende Einrich tung angebracht sind. Diese Einrichtung besteht aus an den Stromleiterstäben angeordneten radialen Speichen und sich an deren Enden jeweils anschließenden kreisringsektorförmi gen Abschnitten, die von dem auszuschaltenden Strom durch flossen werden und als Teil einer in Umfangsrichtung ver laufenden Windung wirken. An den freien Enden weisen die kreisringsektorförmigen Abschnitte Ansätze auf, an denen die Kontakt- und Elektrodenscheiben mit einem Abstand zu den kreisringsektorförmigen Abschnitten gelagert sind. Durch das senkrecht zur Oberfläche der Elektrode verlau fende Magnetfeld soll der Lichtbogen zwischen den Elektro den des Schalters eingeschlossen werden. Zwischen diesen Ansätzen und dem nächsten kreisringsektorförmigen Abschnitt besteht jeweils eine Lücke, durch die eine Überbrückung der durch die einzelnen kreisringsektorförmigen Abschnitte ge bildeten Windungsteile verhindert wird. Eine ähnliche An ordnung ist auch aus der DE-OS 28 12 987 bekannt.Further in DE 24 43 141 B2 is a vacuum switch con described clock arrangement, in which on the conductor bars disc-shaped contact and electrode body over a to Generate one perpendicular to the surface of the electrode body Pers extending, axial magnetic field serving device tion are appropriate. This facility consists of the Conductor rods arranged radial spokes and themselves at the ends of each adjoining circular sector sections by the current to be switched off are fin and ver as part of a circumferential direction current turn. At the free ends, the annular sector-shaped sections approaches where the contact and electrode disks at a distance the annular sector-shaped sections are stored. Because of the perpendicular to the surface of the electrode The magnetic field is supposed to be the arc between the electric that of the switch. Between these Approaches and the next annular sector-shaped section there is a gap through which the through the individual circular sector-shaped sections ge formed turn parts is prevented. A similar approach order is also known from DE-OS 28 12 987.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vakuumschalter-Kon taktanordnung zu schaffen, mit der größtmögliche Ströme ge schaltet werden können.The object of the invention is a vacuum switch Kon to create clock arrangement with the largest possible currents can be switched.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This object is solved by the features of claim 1.
Das wesentliche der erfindungsgemäßen Vakuumschalter-Kon taktanordnung besteht somit in der Kombination von schei benförmigen Kontakt- und Elektrodenkörpern mit schalenför migen, an ihren Randbereichen Spalte gleicher Neigung auf weisenden Schaltstückkörpern, durch die eine Vakuumschal ter-Kontaktanordnung geschaffen wird, die in ihrer Strom ausschaltfähigkeit die beiden bekannten Anordnungen weit übertrifft.The essence of the vacuum switch Kon invention The clock arrangement therefore consists of the combination of shit ben-shaped contact and electrode bodies with bowl-shaped gaps with the same inclination at their edge areas pointing contact body, through which a vacuum scarf ter contact arrangement is created in their current switch-off ability the two known arrangements far surpasses.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Vakuumschal ter-Kontaktanordnung besteht in einem synergistischen Zu sammenwirken des schalenförmigen Schaltstückkörpers und der Kontakt- und Elektrodenscheibe. Wie nämlich der Erfindung zugrundeliegende Untersuchungen und Überlegungen gezeigt haben, besteht bei den bekannten schalenförmigen Schalt stücken eine Schwierigkeit darin, daß der unter dem Einfluß des axialen Magnetfeldes in diffusem Zustand gehaltene Lichtbogen bei höheren Strömen die Tendenz hat, der radial nach innen zunehmenden magnetischen Feldstärke folgend ein zelne Fußpunkte auf dem Boden des schalenförmigen Schalt stückkörpers zu bilden. Doch mit jedem neuen Fußpunkt auf dem Boden des Schaltstückkörpers werden die die koaxiale Erregerspule bildenden Stromleiter in dessen Randbereich einmal mehr überbrückt und dadurch die Erzeugung des Mag netfeldes laufend geschwächt, was schließlich eine Kontrak tion des Lichtbogens und damit einen Ausfall des Schalters zur Folge hat. Die oben genannte synergistische Wirkung besteht nun darin, daß einerseits durch die Kontakt- und Elektrodenscheibe die Bildung von Lichtbogenfußpunkten im Inneren des schalenförmigen Körpers und damit ein Kurz schließen der zwischen den geneigten Spalten gebildeten Stromleiter verhindert wird, und daß andererseits von den weiterhin vollständig von dem stromdurchflossenen Strom leitern ein über die Scheibenoberfläche praktisch gleich mäßig verteiltes axiales Magnetfeld hoher Intensität er zeugt wird, so daß die Funktionsfähigkeit des Schalters auch bei sehr hohen Strömen erhalten bleibt.A major advantage of the vacuum scarf according to the invention The contact arrangement consists in a synergistic approach interaction of the shell-shaped contact body and the Contact and electrode disc. As namely the invention underlying investigations and considerations are shown have, exists in the known cup-shaped switching one difficulty in that being under the influence of the axial magnetic field kept in a diffuse state Arc at higher currents tends to be radial following an increasing magnetic field strength individual base points on the bottom of the bowl-shaped switch to form piece body. But with every new base the bottom of the contact body will be the coaxial Current conductor forming the excitation coil in its edge area bridged once more and thereby the generation of the mag netfeldes continuously weakened, which is ultimately a contra arc and thus a failure of the switch has the consequence. The above synergistic effect now consists in that on the one hand through the contact and Electrode disk the formation of arc base points in the Inside the bowl-shaped body and thus a short close the formed between the inclined columns Conductor is prevented, and that on the other hand by the still completely from the current through which current flows conduct practically the same over the surface of the pane moderately distributed high intensity axial magnetic field is witnessed so that the functionality of the switch is maintained even at very high currents.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der er findungsgemäßen Vakuumschalter-Kontaktanordnung ist zwi schen dem scheibenförmigen Kontakt- und Elektrodenkörper und dem Grundkörper des schalenförmigen Schaltstückes ein Stützkörper angeordnet. Ein solcher Stützkörper mag zwar zunächst als überflüssig erscheinen, da nur in den auf den Randbereichen der schalenförmigen Schaltstückkörper auflie genden Teilen der Kontakt- und Elektrodenkörper Kräfte zwi schen den beiden Schaltstücken wirksam werden, nicht aber im radial innen liegenden Teil der Kontakt- und Elektroden körper, wo diese hohl liegen. Der besondere Nutzen solcher Stützkörper liegt vielmehr darin, Schwingungen der Kontakt- und Elektrodenkörper zu verhindern, die ihre Ursache wahr scheinlich in einem Wechselwirken eines von Wirbelströmen in den Kontakt- und Elektrodenkörpern erzeugten sekundären Magnetfeldes mit dem in dem schalenförmigen Schaltstückkör per erzeugten primären axialen Magnetfeld haben und zu ei ner Veränderung des gegenseitigen Abstandes der Kontakt- und Elektrodenkörper der beiden einander gegenüberliegenden Schaltstücke und damit einem Spratzen und Verschweißen der selben führen können. Solche Schwingungserscheinungen wer den durch den Stützkörper zuverlässig verhindert.According to a particularly advantageous development of the Vacuum switch contact arrangement according to the invention is between the disc-shaped contact and electrode body and the base body of the shell-shaped contact piece Support body arranged. Such a support body may initially appear to be superfluous, since only in the on Edge areas of the bowl-shaped contact piece body parts of the contact and electrode body forces between between the two switching elements, but not in the radially inner part of the contact and electrodes body where these are hollow. The particular benefit of such Rather, the support body lies in vibrations of the contact and to prevent electrode bodies from being true to their cause apparently in an interaction of one of eddy currents secondary generated in the contact and electrode bodies Magnetic field with the in the bowl-shaped contact body per generated primary axial magnetic field and to egg ner change of the mutual distance of the contact and electrode body of the two opposite one another Switch pieces and thus a spattering and welding of the can lead the same. Such vibrations who reliably prevented by the support body.
Vorteilhafterweise ist der Stützkörper aus elektrisch schlecht leitendem Material oder aus elektrisch isolieren dem Material oder aber durch etwa radial angeordnete Bleche aus magnetisierbarem Material gebildet.The support body is advantageously made of electrical poorly conductive material or from electrical insulation the material or through approximately radially arranged metal sheets made of magnetizable material.
Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemä ßen Kontaktanordnung besteht darin, daß der scheibenförmige Kontakt- und Elektrodenkörper im Querschnitt einen stufen förmigen Verlauf hat, so daß radial innerhalb des Randbe reichs des schalenförmigen Schaltstückkörpers eine erhabene Fläche entsteht. Auf diese Weise wird der beim Schalten zu unterbrechende Lichtbogen auf einen Bereich begrenzt, in dem die Wirkung des axialen Magnetfeldes besonders groß ist.Another advantageous development of the invention ß contact arrangement is that the disc-shaped Contact and electrode body one step in cross section has a shaped course, so that radially within the Randbe realm of the bowl-shaped contact piece body a raised Surface arises. In this way it becomes too when switching interrupting arc limited to an area in which the effect of the axial magnetic field is particularly large is.
Eine weitere besonders vorteilhafte Ausbildung der erfin dungsgemäßen Kontaktanordnung besteht darin, daß der schei benförmige Kontakt- und Elektrodenkörper mit vorzugsweise radial verlaufenden Schlitzen versehen ist, insbesondere daß der scheibenförmige Kontakt- und Elektrodenkörper in einzelne Segmente aufgelöst ist. Auf diese Weise wird die Erzeugung von einer maximalen Stromtragfähigkeit des Schal ters abträglichen Wirbelströmen wirksam unterdrückt. Another particularly advantageous training of inventions Invention contact arrangement is that the schei ben-shaped contact and electrode body with preferably radially extending slots is provided, in particular that the disc-shaped contact and electrode body in individual segments is dissolved. In this way the Generation of a maximum current carrying capacity of the scarf effectively suppresses eddy currents.
Schließlich kann es noch vorgesehen sein, daß der Grundkör per des schalenförmigen Schaltstückkörpers mit vorzugsweise radial verlaufenden Schlitzen versehen ist, was ebenfalls der Unterdrückung von Wirbelströmen dienlich ist.Finally, it can be provided that the basic body by preferably with the bowl-shaped contact body radially extending slots is provided, which also is useful for suppressing eddy currents.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an hand der Zeichnung erläutert.The following are exemplary embodiments of the invention hand of the drawing explained.
Es zeigenShow it
Fig. 1 Ansicht eines Schaltstück-Paares mit Vorrichtungen zur Erzeugung eines axialen Magnetfeldes. Fig. 1 View of a pair of contact pieces with devices for generating an axial magnetic field.
Fig. 2 Draufsicht auf das untere der beiden Schaltstücke nach Fig. 1. Fig. 2 plan view of the lower of the two contact members of FIG. 1.
Zu Fig. 1: In einem weiter nicht dargestellten Vakuum-
Schaltgefäß sind zwei Schaltstücke 1, 2 einander axial ge
genübergestellt und im einzelnen wie folgt aufgebaut:
Der feststehende Rundstab und Stromleiter 3 trägt eine
kreisförmige Grundplatte 4, die an ihrem Rand in einen of
fenen flachen Hohlzylinder 5 übergeht. So entsteht ein
schalenförmiger Körper, in dessen Wand in regelmäßigen
Abständen Spalte 8 eingefräßt sind. Diese Spalte, zwölf an
der Zahl, weisen gegenüber der Schaltstück-Längsachse eine
Neigung von 25 Grad auf. Zwischen zwei Spalten entsteht
jeweils ein Stromleiter 9 als Abschnitt einer koaxialen
Erregerspule.To FIG. 1: In a further non-illustrated vacuum switching vessel are two switching pieces 1, genübergestellt each other axially ge 2 and in detail the following structure:
The fixed round rod and conductor 3 carries a circular base plate 4 , which merges at its edge into an open flat hollow cylinder 5 . This creates a bowl-shaped body, in the wall of which gaps 8 are milled at regular intervals. These columns, twelve in number, have an inclination of 25 degrees with respect to the longitudinal axis of the contact piece. A current conductor 9 is formed between two columns as a section of a coaxial excitation coil.
Auf den Windungsabschnitten liegt eine Kontakt- und Elek trodenscheibe 7 auf. An dem Schaltstück 2 ist diese Scheibe im Schnittbild zu sehen. Zu ihrer mechanischen Abstützung ist ein in die Fig. 1 nicht eingezeichneter zentraler Stützkörper vorgesehen aus einem elektrisch schlecht lei tenden oder isolierenden Material.On the winding sections there is a contact and electrode plate 7 . This disc can be seen in the sectional view on the switching element 2 . For their mechanical support, a central support body, not shown in FIG. 1, is provided made of an electrically poorly conductive or insulating material.
Die Stärke der Kontakt- und Elektrodenscheibe variiert: in nerhalb des von den Windungsabschnitten begrenzten Raumes ist sie größer als außerhalb, so daß eine zentrale erhabene Fläche entsteht.The thickness of the contact and electrode disc varies: in within the space delimited by the winding sections it is larger than outside, so that a central sublime Surface arises.
Das gegenüberliegende Schaltstück 2 hat bis auf seine nicht dargestellte Bewegbarkeit den gleichen Aufbau wie das fest stehende Schaltstück 1; daher erübrigt sich eine nochmalige Beschreibung.The opposite switching piece 2 has the same structure as the fixed switching piece 1 except for its mobility, not shown; therefore there is no need for another description.
Im eingeschalteten Zustand der Schaltstücke berühren sich die erhabenen Flächen der Kontakt- und Elektrodenscheiben.When the contact pieces are switched on, they touch the raised surfaces of the contact and electrode disks.
Während einer Stromunterbrechung - wie in der Fig. 1 darge stellt und durch Strompfeile angedeutet - fließt der Strom von dem bewegbaren unteren Stromleiterbolzen 8 in den unte ren Spulenkörper ein. Beim Verlassen wird er im Außenbe reich der unteren Kontakt- und Elektrodenscheibe gesammelt und dem inneren Bereich zugeführt. Von der schaltstrecken seitigen Oberfläche dieses Scheibenbereichs bewegen sich die Ladungsträger in Form einer diffusen Lichtbogenentla dung auf die gegenüberliegende Kontakt- und Elektroden scheibe zu.During a power interruption - as shown in Fig. 1 Darge and indicated by current arrows - the current flows from the movable lower conductor pin 8 in the unte ren bobbin. When leaving it is collected in the outer area of the lower contact and electrode disk and fed to the inner area. The charge carriers move in the form of a diffuse arc discharge towards the opposite contact and electrode disk from the switching surface side of this disk area.
Der weitere Strompfad führt über den zentralen Teil und den Randteil der oberen Kontaktscheibe zu den Windungsabschnit ten des oberen Spulenkörpers. Nach dem Durchfluß werden die Teilströme aus den Windungsabschnitten von der Grundplatte 4 des oberen Schaltstücks 1 radialsymmetrisch aufgenommen und münden dann in den oberen Stromleiterbolzen.The further current path leads via the central part and the edge part of the upper contact disk to the winding sections of the upper coil former. After the flow, the partial currents from the winding sections are received in a radially symmetrical manner by the base plate 4 of the upper contact 1 and then open into the upper conductor pin.
Diese relativ vollkommene Symmetrie von Stromzuführung und Stromableitung sowie die sich überlappenden Windungsab schnitte in der hohlzylindrischen Schalenwand ergeben eine optimale Ausbildung des axialen magnetischen Feldes im stromdurchflossenen Zustand.This relatively perfect symmetry of power supply and Current dissipation and the overlapping turns cuts in the hollow cylindrical shell wall result in a optimal formation of the axial magnetic field in the current-carrying state.
Zu Fig. 2: Diese Figur zeigt in der Draufsicht auf die Kon takt- und Elektrodenfläche der Schaltstücke gemäß Fig. 1 unterhalb der horizontalen Mittellinie die Anordnung der in den Schalenmantel und teilweise in die Grundplatte 4 einge fräßten Spalte 8. Zu ihrer weiteren Verdeutlichung sind örtlich ein Windungsabschnitt und ein Teil der Grundplat te 4 herausgebrochen, damit der nachfolgende Windungsab schnitt 9 besser zu erkennen ist.To FIG. 2: This figure shows in the plan view of the Kon clock and electrode area of the contacts shown in Figure 1 below the horizontal center line of the arrangement of the incorporated in the shell casing and partly in the base plate 4 fräßten column 8.. For their further clarification, a winding section and part of the base plate 4 have been broken out locally, so that the following winding section 9 can be seen better.
Oberhalb der horizontalen Mittellinie sieht man die Kon takt- und Elektrodenscheibe aufliegen. Zur Unterdrückung von Wirbelströmen ist sie in der Ausführung rechts von der vertikalen Mittellinie mit radialen Schlitzen versehen und nach der Ausführung links von der vertikalen Mittellinie in einzelne Sektoren 10 aufgelöst.Above the horizontal center line, you can see the contact and electrode disks. To suppress eddy currents, it is provided with radial slots to the right of the vertical center line and, after the version to the left of the vertical center line, is broken up into individual sectors 10 .
Innerhalb des schalenförmigen Windungskörpers ist unterhalb der horizontalen Mittellinie der in die Fig. 1 nicht einge zeichnete, zentral angeordnete Stützkörper 11 zu sehen.Within the shell-shaped winding body below the horizontal center line, the centrally arranged support body 11, not shown in FIG. 1, can be seen.
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Legal Events
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OAV | Applicant agreed to the publication of the unexamined application as to paragraph 31 lit. 2 z1 | ||
8120 | Willingness to grant licenses paragraph 23 | ||
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8331 | Complete revocation |