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Vakuumschalter-Kontaktanordnung
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Gegenstand und Anwendungsbereich der Erfindung Die Erfindung betrifft
elektrische Vakuumschalter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Demnach
gilt diese Erfindung insbesondere solchen Vakuumschaltern, bei denen der Schaltlichtbogen
bis hin zum Nenn-Kurzschluß-Ausschalt-und Einschaltstrom im diffusen Zustand gehalten
wird durch ein zum Lichtbogen parallel verlaufendes Magnetfeld.
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Der Anwendungsbereich erstreckt sich auf das offenen und Schließen
von Stromkreisen in Netzen der elektrischen Energieversorgung.
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Stand der Technik und Kritik Ein Vakuumschalter mit den oben genannten
Merkmalen ist bekannt geworden aus der Druckschrift DE-PS 34 16 368.
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Verbesserungswürdig ist dabei noch, daß Stützung und Stromzuleitung
für die Erregerkontaktanordnung durch einen traversenförmigen Körper erfolgen, der
außerhalb des kreisringförmigen Erregerkörpers angeordnet ist.
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Auch stellt der Steg zwischen dem Erregerkörper und der zentralen
Kontaktelektrode einen unerwünschten Engpaß für den Strom dar.
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Aufgabe der Erfindung Die Bauhöhe der Erregerkontaktanordnung soll
verkleinert und dabei auch ihre magnetische Wirkung verstärkt werden.
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Vergrößern soll sich der Stromübergangsquerschnitt zwischen zwischen
Erreger- und Kontaktkörper.
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Lösung der Aufgabe und erzielbare Vorteile Innerhalb eines kreisförmigen
Körpers ist ein traversenförmiger Körper angeordnet. Die Kantenhöhe des traversenförmigen
Körpers ist kleiner als die des Kreisringkörpers.
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Mindestens an einer Stirnseite ist dieser Körper mit dem kreisringförmigen
Körper verbunden.
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Der kreisringförmige Körper weist einwärts zeigende konsolenförmige
Fortsätze auf; auf ihnen ist ein kreisscheibenförmiger Körper zentriert gelagert.
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Durch diese Merkmale verringert sich die Bauhöhe der Erregerkontaktanordnung
erheblich; auch ihr elektrischer Widerstand und damit die darin erzeugte Stromwärme
werden kleiner.
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Schließlich läßt sich dank den erfindungsgemäßen Merkmalen auch der
Durchmesser der Erregerkontaktanordnung deutlich verkleinern.
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Die in den vom Kreisringkörper umschlossenen Raum einbezogene Stromleitertraverse
ergibt für die Erregeranordnung eine verbesserte Annäherung an eine ebene Windung;
dadurch erhöht sich ihre magnetisierende Wirkung.
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Alle Merkmale der Erfindung sind im ersten Patentanspruch sowie in
den nachfolgenden Patentansprüchen definiert.
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Ausführungsbeispiele erläutern sie.
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Ausführungsbeispiele Fig.1 : Ansicht der in zwei verschiedenen Vertikalebenen
geschnittenen Erregerkontaktanordnung an dem zentralen Stromleiterstab.
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Fig.2 : Draufsicht auf die Erregerkontaktanordnung Fig.3 : Ansicht
der in zwei verschiedenen Vertikalebenen geschnittenen Erregerkontaktanordnung mit
verringertem Durchmesser an dem zentralen Stromleiterstab.
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Eine nicht dargestellte evakuierte Schaltkammer enthält unter anderem
ein feststehendes und ein bewegbares Schaltstück.
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In dem hier zuerläuternden Schaltstückbereich sind beide
Erregerkontaktanordnungen
gleich ausgeführt. Die Erläuterung einer von ihnen stellt daher beide dar.
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Die Erregerkontaktanordnung setzt sich aus folgenden funktionellen
Komponenten zusammen: Das Erregersystem, das aus radialen 2, 9 und zirkularen 21
Stromleitkörpern besteht.
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Der Kontakt- und Elektrodenkörper 8, der mit seinem Kontaktbereich
20 als flacher Kegelstumpf ausgebildet ist.
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Die radialen und zirkularen Stromleitkörper bilden gemeinsam mit dem
Kontakt- und Elektrodenkörper den Erregerkontakt 4.
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Getragen wird dieser Kontakt von dem zentralen Stromleiter 1.
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Die Stromleitertraverse 2 ist in eine entsprechende nutförmige Vertiefung
in der Stirn des zentralen Stromleiters eingesetzt. In der Fig.1 links von der Mittellinie
ist das Schnittbild der Stromleitertraverse 2 zu sehen; umgeben ist sie von der
ebenfalls im Schnitt dargestellten Nutwand in der Stirn des zentralen Stromleiters
1.
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Die Stromleitertraverse 2 trifft die Mitte von halbkreisförmigen Stromleitkörpern
7, die sich zu einem kreisringförmigen Körper 21 ergänzen. Von der Verbindungsstelle
gehen einwärts zeigende konsolenförmige Fortsätze 9 aus; auf ihnen ist der Kontakt-
und Elektrodenkörper 8 großflächig, und d.h.
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mit einem kleinen elektrischen Ubergandswiderstand gelagert.
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Dieser Umstand läßt eine kleine Bauhöhe zu. Um sie konstruktiv zu
nutzen, ist - wie in-dem Schnittbild der Fig.1 erkennbar - die Auflagefläche gegenüber
der Oberfläche des kreisringförmigen Stromleitkörpers 21 abgesetzt. Nützliche Folgeeffekte
sind, daß sich damit der Kontakt- und Elektrodenkörper 8 einfach zentrieren läßt
und die Zentrier-Randfläche einen zusätzlichen Stromübergang bietet.
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Den mittleren Bereich des Kontakt- und Elektrodenkörpers 8 bildet
ein ebener Kontaktkörper 20, über den im eingeschalteten Zustand der Strom fließt.
Von dem Kontaktbereich fällt der Kontakt- und Elektrodenkörper flachkegelig auf
seinen Kreisrand ab.
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Der Flachkegelmantel und die Kontaktfläche stellen die Elektrode dar,
von der während einer Stromunterbrechung die diffuse Lichtbogenentladung ausgeht.
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Der Strom i, der aus dem Stromleiter kommt, verteilt sich je zur Hälfte
in die Arme der Stromleitertraverse 2. Anschließend fließen die Teilströme wieder
je zur Hälfte in die Arme der Stromleitkörper 7. In den konsolenförmigen Fortsätzen
9 vereinigen sich die Viertel ströme und münden großflächig als Halbströme in den
Kontakt- und Elektrodenkörper 8. Diesen Körper verlassen sie als diffuser, nicht
dargestellter Lichtbogen in Richtung zu dem oberen ebenfalls nicht dargestellten
Erregerkontakt.
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Eine Hälfte der Stromleittraverse 2, eine Hälfte des halbkreisförmigen
Körpers 7 und eine Hälfte der Fortsetzung 9 beschreiben näherungsweise eine offene
oese.
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Je zwei solcher oesen sind an den Armen der Stromleittraverse 2 sowie
an der Fortsetzung 9 gewissermaßen "siamesisch" vereint. Diese beiden Usenpaare
stehen einander mit den oeffnungen gegenüber.
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In dieser Konfiguration erregen die vier gemäß den eingezeichneten
Richtungspfeilen stromdurchflossenen ösenförmigen Windungen vier Magnetfelder wechselnder
Richtung.
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Diese Felder sind sowohl in Fig.1 als auch in Fig.2 durch Feldlinien
symbolisierende Richtungspfeile angedeutet.
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Im Vergleich zu bekannten Erregerkontaktausführungen ermöglicht diese
Erfindung vorteilhaft einen wesentlich flacheren Kontaktelektrodenkörper, wie schon
bemerkt worden ist.
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Eine flache kreisförmige Platte hat aber einen wesentlich höheren
zirkularen Widerstand und darin vom senkrechten Magnetfeld induzierte schädliche
Kreisströme bleiben naturgemäß kleiner.
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Sollte es sich als notwendig erweisen, so kann der zirkulare Widerstand
des Kontakt- oder Elektrodenkörpers durch Verwendung eines entsprechenden Materials
noch weiter erhöht werden. Zur Beeinflussung der Ströme und ihrer Bahnen sind auch
entsprechende Schlitze oder Spalte im Kontakt- und Elektrodenkörper anwendbar.
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Schließlich lassen sich die vorstehend genannten Maßnahmen oder ein
Teil von ihnen kombinieren.
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Der kreisringförmige Stromleitkörper 21 umgibt mit seinem Rechteckquerschnitt
den Kontaktelektrodenkörper 8 und bestimmt den Außendurchmesser der Erregerkontaktanordnung
4. Dieser Durchmesser läßt sich nicht unerheblich verkleinern, wenn der Kreisringkörper
21 einen solchen Querschnitt erhält, daß er den Kontaktelektrodenkörper 8 sowohl
umgibt als sich auch unterhalb desselben erstreckt.
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Der den Kontaktelektrodenkörper umgebende Querschnittsbereich kann
dann bei konstantem Gesamtquerschnitt in der Breite verkleinert werden, sodaß intentionsgemäß
ein kleinerer Außendurchmesser der Erregerkontaktanordnung folgt.
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Z.B. realisiert ein winkelförmiger Querschnitt des Kreisringkörpers
diese Vorstellung, wie es das Ausführungsbeispiel in Fig.3 zeigt. Die dort dargestellte
Ansicht der Erregerkontaktanordnung mit Schnittbildern des Kontaktelektrodenkörpers
4 ist bis auf den vorteilhaft modifizierten Querschnitt 71, 72 des Kreisringkörpers
21 mit der Darstellung in Fig.1 identisch.
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