DE3510981A1

DE3510981A1 - Vakuumschalter - erregerkontaktanordnung

Info

Publication number: DE3510981A1
Application number: DE19853510981
Authority: DE
Inventors: Ernst Prof. Dr.techn.habil. 1000 Berlin Slamecka
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-03-22
Filing date: 1985-03-22
Publication date: 1985-10-31

Description

Vakuumschalter-Erregerkontaktanordnung
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.
Der Anwendungsbereich erstreckt sich auf das offenen und Schließen von Stromkreisen in Netzen der elektrischen Energieversorgung.
Stand der Technik und Kritik Ein Vakuumschalter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist bekannt geworden aus der Druckschrift DE-OS 32 45 609.
Dazu ist folgendes zu bemerken: Die Stromzuführungskörper sind außerhalb eines von Windungsabschnitten umschlossenen Raumes angeordnet, und das bedingt eine unvorteilhaft große Bauhöhe des Erregerkontakts.
Die Windungsabschnitte sind am Umfang eines kreisscheibenförmigen Kontaktkörpers befestigt. Bei einer solchen Anordnung ist die Höhe der Kontaktscheibe und auch ihre Lage weitgehend an die Höhe der Windungsabschnitte gebunden und daher schlecht optimierbar.
Für den Stromübergang steht nur ein verhältnismäßig enger Querschnitt zur Verfügung.
Es dürfte auch schwierig sein, diese Erregerkontaktanordnung genügend widerstandsfähig zu machen gegen die auf sie einwirkenden Stromkräfte.
Aufgabe der Erfindung Die Bauhöhe bekannter Erregerkontaktanordnungen soll wesentlich reduziert werden; in diesem Zusammenhang soll auch der Außendurchmesser verkleinert werden.
Der Stromübergangsquerschnitt zwischen der Erregeranordnung und der konzentrischen Kontaktelektrode soll erheblich vergrößert werden, um die Stromerwärmung klein zu halten.
Die Formsteifigkeit der Erregerkontaktanordnungen soll erheblich erhöht werden.
Lösung der Aufgabe und erzielbare Vorteile Die gestellte Aufgabe löst die Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angeführten Maßnahmen.
Sie bestehen insbesondere darin, daß kreisbogenförmige konzentrisch angeordnete Körper an der einen Seite einwärts auskragen und so vorteilhaft relativ großflächige Plattformen bilden für die Auflage der zentralen Kontaktelektrode.
Durch diese Anordnung läßt sich die Höhe der Kontaktelektrode in vorteilhafter Weise reduzieren. Unter ihr bleibt dann noch Raum übrig, um an der anderen Seite der kreisbogenförmigen Körper auf gleicher Höhe - und das bedeutet den Vorteil der Raumeinsparung - Verbindungskörper zum zentralen Stromleitkörper anzufügen.
Weitere Erfindungsmerkmale sind in den nachfolgenden Patentansprüchen genannt. Durch sie werden die weiteren Aufgaben der Erfindung vorteilhaft gelöst.
Ausführungsbeispiele Fig.1 : Ansicht der in drei verschiedenen Vertikalebenen aufgeschnittenen Erregerkontaktanordnung an einem zentralen Stromzuführungskörper.
Fig.2 : Draufsicht auf die Erregeranordnung bei abgehobener Kontaktelektrode.
Fig.3 : Draufsicht auf die Erregerkontaktanordnung.
Fig.4 : Ansicht der in drei verschiedenen Vertikalebenen aufgeschnittenen Erregerkontaktanordnung an einem zentralen Stromzuführungskörper; kreisbogenförmige Körper umgeben die Kontaktelektrode mit dem einem Schenkel ihres rechtwinkeligen Querschnitts und erstrecken sich mit dem anderen Schenkel unterhalb derselben.
In einem nicht dargestellten evakuierten Schaltgefäß sind zwei Erregerkontakte derselben Bauform angeordnet; einer von ihnen ist in einer nicht näher beschriebenen Weise bewegbar.
Die Erregerkontakte befinden sich in der Phase einer Strom-Unterbrechung. Der diffuse Ausschaltlichtbogen ist jedoch nicht dargestellt. Wegen des identischen Aufbaus genügt es, nur einen der beiden Erregerkontakte zu beschreiben.
Den Erregerkontakt kennzeichnen folgende funktionelle Komponenten: Das Erregersystem 6, das sich aus radialen und zirkularen Stromleitkörpern zusammensetzt.
Der Kontakt- und Elektrodenkörper 7, der als flacher Kegelstumpf ausgebildet ist.
Die radialen und zirkularen Stromleitkörper bilden zusammen mit dem Kontakt- und Elektrodenkörper den Erregerkontakt 9.
Getragen wird er von dem zentralen Stromleitkörper 1, der ihm auch den Strom zuführt.
Die radialen Stromleitkörper 2 des Erregersystems sind zu einem dreiarmigen Stern vereinigt und in eine entsprechende nutförmige Vertiefung in der Stirn des zentralen Stromleitkörpers 1 eingesetzt; in Fig.1 ist der Mittelteil der radialen Stromleitkörper und umgeben von den Nutwänden im Schnitt zu sehen.
Den radialen Stromleitkörpern 2 schließen sich die kreisbogenförmigen Stromleitkörper 3 an. Sie gehen in einwärts zeigende großflächige Fortsätze 4 über für die Auflage des Kontakt-und Elektrodenkörpers 7. Wie aus dem Schnittbild der Fig.1 ersichtlich, befindet sich die Auflagefläche gegenüber der Oberfläche der zirkularen Stromleitkörper auf tieferem Niveau.
Durch die so entstandene vertikale Randfläche 5 läßt sich der Kontakt- und Elektrodenkörper 7 gleich zentriert auflegen. Außerdem bietet die Zentrier- und Randfläche einen zusätzlichen Stromübergang und ermöglicht es, den elektrischen Widerstand zwischen den Fortsätzen 4 und dem Kontakt-und Elektrodenkörper 7 noch mehr zu reduzieren.
Der Kontakt- und Elektrodenkörper 7 besteht aus einem zentralen ebenen Kontaktbereich 8, über den der Strom im eingeschalteten Zustand fließt. Vom Kontaktbereich fällt der Körper flachkegelig auf seinen Kreisrand ab. Dieser Flachkegelmantel bildet gemeinsam mit der Kontaktfläche die Elektrode, von der während einer Stromunterbrechung oder auch einer Stromei nschal tung die diffuse Li chtbogenentl adung ausgeht.
Der Strom i im zentralen Stromleitkörper 1 - in Fig.1 durch einen Pfeil angedeutet - fließt zu je einem Drittel in die einen dreiarmigen Stern bildenden radialen Arme 2; in Fig.1 ist dies ebenfalls durch Pfeile angedeutet.
Anschließend fließen die Teilströme durch die kreisbogenförmagen Leitkörper 3 und treten dann in die kreiseinwärts zeigenden Fortsätze 4 ein. Von dort münden die Teilströme großflächig in den Kontakt- und Elektrodenkörper 7; in Fig.2 ist er noch nicht aufgelegt, damit sich das Erregersystem 6 gut erkennen läßt.
Die Strombahnkomponenten 2, 3, 4 beschreiben näherungsweise eine offene Use; im stromdurchflossenen Zustand erregt sie ein Magnetfeld; seine Feldlinien treten in die Zeichenebene den Fig.2 ein; ein Kreuz als Pfeilende symbolisiert sie.
Insgesamt sind drei zyklisch aufeinanderfolgende ösenförmige Windungen vorhanden. Dementsprechend gibt es drei von diesen erregte über den Kontakt- und Elektrodenkörper verteilte Magnetfelder derselben Richtung; symbolisiert werden sie durch auf diesen Körper gerichtete Pfeile in Fig.1. Diese Feldlinien verlaufen parallel zu dem nicht dargestellten diffusen Lichtbogen.
Im Vergleich zu bekannten Erregerkontaktausführungen ermöglicht die Erfindung vorteilhaft einen wesentlich flacheren Kontaktelektrodenkörper. Dadurch ergibt sich bereits ein vergl ei chswei se wesentlich höherer zirkularer elektrischer Widerstand, und so bleiben naturgemäß die vom Magnetfeld induzierten schädlichen Kreisströme kleiner.
Sollte es sich als notwendig erweisen, so kann der zirkulare Widerstand des Kontakt- und Elektrodenkörpers weiter erhöht werden durch Verwendung eines entsprechenden Materials.
Zur Beeinflußung der Ströme und ihrer Bahnen sind auch entsprechende Schlitze oder Spalte im Kontakt- und Elektrodenkörper anwendbar. Schließlich lassen sich die vorstehend genannten Maßnahmen oder ein Teil von ihnen kombinieren.
Die kreisbogenförmigen Stromleitkörper 3 umgeben den Kontakt- und Elektrodenkörper 7 und bestimmen mit ihrem Rechteckquerschnitt den Außendurchmesser der Erregerkontaktanordnung 9. Dieser Durchmesser läßt sich nicht unwesentlich verkleinern, wenn die Kreisbogenkörper einen solchen Querschnitt erhalten, daß sie den Kontaktelektrodenkörper sowohl umgeben als sich auch unterhalb desselben erstrecken. Der den Kontaktelektrodenkörper umgebende Querschnittsbereich läßt sich dann bei konstantem Gesamtquerschnitt in der Breite verkleinern, sodaß intentionsgemäß ein kleinerer Außendurchmesser folgt.
Z.B. realisiert ein winkelförmiger Querschnitt der Kreisbogenkörper diese Vorstellung, wie es die Ausführung in Fig.4 zeigt.
Die dort dargestellte Ansicht der Erregerkontaktanordnung 9 mit verschiedenen Schnittbildern ist mit der Darstellung in Fig.l identisch bis auf die modifizierten Querschnitte 31, 32 der kreisbogenförmigen Körper 3.
Zu ergänzen ist, daß zwischen dem Kontakt- und Elektrodenkörper 7 und dem Vereinigungsbereich der Verbindungskörper 2 sich ein Isolier- und Stützkörper befindet; Schnittdarstellung in Fig.l.
Zur weiteren Erhöhung der mechanischen Festigkeit des Erregersystems 6 können gegebenenfalls die Spalte zwischen den kreisbogenförmigen Körpern 3 durch elektrisch schlecht leitende oder isolierende Einsatzkörper überbrückt sein; diese potentielle Maßnahme ist nicht dargestellt.

Claims

Patentansprüche 1. Vakuumschalter-Erregerkontaktanordnung: mit zwei Erregerkontakten, die an zwei gleichachsig zueinander bewegbaren Stromleiterstäben in einer Vakuumschaltkammer angeordnet sind und entweder einen elektrischen Kontakt oder einen elektrischen Isolierraum herstellen; mit kreisscheibenförmigen Kontakt- und Elektrodenkörpern; mit Windungsabschnitten, welche die Kontakt- und Elektrodenkörper außen umgeben; mit außerhalb der Windungsräume angeordneten Verbindungskörpern zwischen den Windungsabschnitten und den zentralen Stromleitkörpern; dadurch gekennzeichnet, daß konzentrisch angeordnete kreisbogenförmige Körper 3 an der einen Seite einwärts zeigende konsolenförmige Fortsetzungen 4 und an der anderen Seite zu einem zentralen Stromleitkörper 1 hinführende Verbindungskörper 2 aufweisen, und daß auf den konsolenförmigen Fortsetzungen ein mindestens annähernd kreisscheibenförmiger Körper 7 mechanisch starr und elektrisch leiters gelagert ist.
2. Erregerkontaktanordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der kreisscheibenförmige Körper 7 mindestens teilweise innerhalb der Höhe des kreisbogenförmigen Körpers 3 angeordnet ist.
3. Erregerkontaktanordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungskörper 2 in ihrem Ursprung miteinander verbunden sind und in eine Vertiefung in der Stirn des zentralen Stromleitkörpers 1 eingesetzt sind.
4. Erregerkontaktanordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Auflageflächen der konsolenförmigen Körper 4 für den kreisscheibenför-,il gen Körper 7 mindestens gleich groß ist wie die Auflagefläche des zentralen Stromleitkörpers 1 für die Verbindungskörper 2.
5. Erregerkontaktanordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem konsolenförmigen Körper 4 ein Zentrierabsatz 5 für den Kontaktelektrodenkörper 8 angeordnet ist.
6. Erregerkontaktanordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktkörper 8 des Kontaktelektrodenkörpers 7 einen höheren elektrischen Widerstand besitzt als der ihn umschließende Bereich.
7. Erregerkontaktanordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem kreisscheibenförmigen Körper 7 und dem aus den Verbindungskörpern 2 gebildetem Zentralkörper ein elektrisch schlecht leitender oder isolierender Körper angeordnet ist.
8. Erregerkontaktanordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der kreisbogenförmige Körper 3 einen Querschnitt aufweist, der mit dem einen Bereich den kreisscheibenförmigen Körper 7 umgibt und mit dem anderen Bereich sich unterhalb dieses Körpers erstreckt.
9. Erregerkontaktanordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der kreisbogenförmige Körper 3 einen winkelförmigen Querschnitt aufweist, und daß der eine Winkelschenkel 31 den kreisscheibenförmigen Körper 7 umgibt, während der andere Winkelschenkel 32 sich unterhalb dieses Körpers erstreckt.