DE3811833A1 - Vacuum switching tube - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vakuumschaltröhre mit zwei innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses koaxial angeordneten Hauptkontaktsystemen, die in separaten Schaltkammern liegen und jeweils aus einem inneren und einem damit zur Anlage gelangenden äußeren Kontaktstück bestehen, wobei die jeweils äußeren Kontaktstücke über bewegliche Kontaktträger und Federbälge stirnseitig aus dem Gehäuse geführt sind und zueinander eine entgegengesetzt gerichtete Schaltbewegung ausführen und die inneren Kontaktstücke zwischen den äußeren Kontaktstücken liegen und miteinander über eine Spule zur Erzeugung eines axialen Magnetfeldes in Reihe geschaltet sind und bei der jeweils ein mit dem inneren, Kontaktstück leitend verbundener Schirmkörper die Hauptkontaktsysteme umgibt und die Schirmkörper mit den inneren Kontaktstücken im Gehäuse befestigt sind.The invention relates to a vacuum interrupter with two arranged coaxially within a common housing Main contact systems, which are located in separate interrupters and each from an inner and a system passing outer contact piece, the respectively outer contact pieces via movable contact carriers and Bellows are led out of the front of the housing and mutually opposite switching movement run and the inner contact pieces between the outer Contact pieces lie and together with a coil Generation of an axial magnetic field are connected in series and one each with the inner, contact piece conductive connected shield body surrounds the main contact systems and Shield body with the inner contact pieces in the housing are attached.
Eine derartige Vakuumschaltröhre ist aus der DE-OS 33 18 226 bekannt. Bei dieser bekannten Vakuumschaltröhre sind zwei Hauptkontaktsysteme aus jeweils einem inneren, feststehenden Kontaktstück und einem, jeweils einer der Stirnseiten zugewandten, beweglichen, äußeren Kontaktstück gebildet. Die beiden feststehenden, inneren Kontaktstücke der beiden Hauptkontaktsysteme sind auf einer metallischen, feststehenden Trägerplatte elektrisch leitend befestigt, über welche die beiden Hauptkontaktsysteme in Reihe geschaltet sind. Auf dieser Trägerplatte, die elektrisch leitend in der Gehäusewand eingesetzt ist, sind jeweils zu den Stirnseiten der Vakuumschaltröhre hin offene, röhrenförmige Schirmkörper angebracht, welche die Hauptkontaktsysteme umgeben, so daß diese in separaten Schaltkammern liegen. Bei dieser bekannten Vakuumschaltröhre wird die Evakuierung der gesamten Vakuumschaltröhre über nur einen, an einer der Stirnseiten der Vakuumschaltröhre angebrachten Pumpstengel durchgeführt, zu welchem Zweck die Trägerplatte und ggf. die feststehenden, inneren Kontaktstücke mit einer relativ großen Öffnung versehen sind.Such a vacuum interrupter is from DE-OS 33 18 226 known. In this known vacuum interrupter there are two Main contact systems each consisting of an inner, fixed Contact piece and one, one of the end faces facing, movable, outer contact piece formed. The two fixed, inner contact pieces of the two Main contact systems are on a metallic, fixed carrier plate attached electrically conductive, over which the two main contact systems are connected in series. On this carrier plate, which is electrically conductive in the Housing wall is used, are to the front of each Vacuum interrupter open, tubular umbrella body attached, which surround the main contact systems, so that these are located in separate interrupters. In this known Vacuum interrupter will evacuate the whole Vacuum interrupter over only one, on one of the end faces of the Vacuum switching tube attached pump stem performed, too what purpose the carrier plate and possibly the fixed, inner contact pieces with a relatively large opening are.
Beim Ausschaltvorgang werden die beweglichen Kontaktträger mit den beweglichen, äußeren Kontaktstücken in Richtung der Stirnseiten der Vakuumschaltröhre auseinandergezogen und damit von den feststehenden, inneren Kontaktstücken abgehoben. Dabei entstehen während dieser Kontaktöffnung zwei Lichtbögen, die leitfähigen Metalldampf erzeugen, welcher sich auf den Kontakten selbst und den die Hauptkontaktsysteme umgebenden Wänden niederschlägt. Durch das Vorhandensein der in der Platte vorgesehenen Öffnungen kann es jedoch auch nach dem Löschen der Lichtbögen zu einer hohen Metalldampfkonzentration im Bereich der Kontakte kommen, weil die Öffnungen innerhalb der feststehenden, inneren Kontaktstücke bzw. in deren unmittelbarer Nähe liegen und die Flächen, auf denen sich der entstandene Metalldampf niederschlagen kann, klein sind. Somit ist durch den nicht kondensierten Metalldampf noch relativ lange eine hohe Leitfähigkeit zwischen den Kontaktstücken aufrechterhalten. Mithin besteht zumindest nach dem Ausschalten von hohen Kurzschlußströmen die Möglichkeit, daß die dielektrische Festigkeit der Schaltstrecken zeitlich nur verzögert ansteigt.During the switch-off process, the movable contact carriers are included the movable, external contact pieces in the direction of End faces of the vacuum interrupter pulled apart and thus lifted off the fixed internal contact pieces. Here two arcs occur during this contact opening Generate conductive metal vapor, which affects the Contacts themselves and those surrounding the main contact systems Walls. Due to the presence of in the plate provided openings, however, it can also after deleting the Arcs to a high metal vapor concentration in the area of the contacts come because of the openings inside the fixed, inner contact pieces or in their are in close proximity and the areas on which the precipitated metal vapor can be small. Consequently is still relative due to the uncondensed metal vapor long high conductivity between the contact pieces maintain. Therefore, at least according to the Switching off high short-circuit currents the possibility that the dielectric strength of the switching distances only in time increases with a delay.
Zusätzlich ist durch die Öffnungen in der Platte bzw. den inneren Kontaktstücken auch die Wanderung von leitfähigem Metalldampf von einem Hauptkontaktsystem zum anderen möglich, so daß die Spannungsfestigkeit eines einzelnen Hauptkontakt systems durch den im jeweils anderen Hauptkontaktsystem erzeugten Metalldampf zusätzlich vermindert sein kann. Damit ist die dielektrische Festigkeit der beiden in Reihe geschalteten Schaltstrecken beim Ausschalten großer Ströme insgesamt nur gering. In addition, through the openings in the plate or inner contact pieces also the migration of conductive Metal vapor possible from one main contact system to another, so that the withstand voltage of a single main contact systems by the in the other main contact system generated metal vapor can also be reduced. In order to is the dielectric strength of the two in series switched switching paths when switching off large currents overall only slight.
Bei der bekannten Vakuumschaltröhre ist auch vorgesehen, anstelle der durchbrochenen Trägerplatte für die feststehenden Kontaktstücke einen in Form einer Flachspule ausgebildeten, spiralförmigen Verbindungsleiter zu verwenden. Über diesen Verbindungsleiter sind die beiden feststehenden, inneren Kontaktstücke direkt miteinander verbunden. Mit dieser Spule ist ein axiales Magnetfeld erzeugt, aber ebenfalls der Durchtritt von Metalldampf möglich. Die mit dieser Anordnung erzielbaren Feldstärken sind jedoch gering, und der Verlauf des Magnetfeldes weist nur in unmittelbarer Umgebung des Verbindungsleiters und damit lediglich im Bereich der feststehenden, inneren Kontaktstücke eine wirksame axiale Komponente auf. Damit ist die Wirkung des axialen Magnetfeldes zur Verhinderung der Ausbildung von kontrahierten Lichtbögen eingeschränkt, was sich nachteilig auf die Beherrschung hoher Ausschaltströme auswirken kann.The known vacuum interrupter also provides instead of the openwork support plate for the fixed Contacts in the form of a flat coil, to use spiral connecting conductors. About this Connection conductors are the two fixed, inner ones Contact pieces directly connected to each other. With this coil an axial magnetic field is generated, but also the Penetration of metal vapor possible. The one with this arrangement achievable field strengths are low, however, and the course of the Magnetic field points only in the immediate vicinity of the Connection conductor and thus only in the area of fixed, inner contact pieces an effective axial Component on. So that is the effect of the axial magnetic field to prevent the formation of contracted arcs restricted what is detrimental to mastery high Breaking currents can affect.
Da die Spule in Reihe zu den Hauptkontaktsystemen geschaltet ist, wird sie außerdem auch permanent vom gleichen Strom wie die Hauptkontaktsysteme durchflossen. Sie muß deshalb für die volle Nennstrombelastung dimensioniert sein, weshalb sie einen großen Querschnitt aufweisen muß. Ferner stellt die Spule eine zusätzliche Wärmequelle innerhalb der Vakuumschaltröhre dar, deren Wärmeleistung bei der bekannten Vakuumschaltröhre zusätzlich über in das Gehäuse integrierte Kühlkörper abgeführt ist. Dadurch ist die Eignung der Vakuumschaltröhre insbesondere für den Einbau in druckgasgekapselten Schaltanlagen erschwert, weil bei diesen die Abfuhr der in ihnen erzeugten Verlustwärme ohnehin schon einen erheblichen Aufwand verursacht.Because the coil is connected in series to the main contact systems is, it is also permanently from the same current as flow through the main contact systems. You must therefore for the full rated current load, which is why they are must have a large cross-section. Furthermore, the coil is a additional heat source within the vacuum interrupter, their heat output in the known vacuum interrupter additionally dissipated via heat sinks integrated in the housing is. This makes the vacuum interrupter particularly suitable difficult for installation in pressurized gas-enclosed switchgear, because with these the dissipation of the waste heat generated in them already caused a considerable effort.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vakuumschaltröhre anzugeben, bei der eine hohe dielektrische Festigkeit in allen Betriebszuständen vor allem auch nach der Ausschaltung hoher Kurzschlußströme gewährleistet ist und die Erwärmung im Nennstrombetrieb auch mit einer innerhalb der Vakuumschaltröhre angeordneten Spule zur Erzeugung eines axialen Magnetfeldes nur gering ist.The present invention has for its object a Specify vacuum interrupter in which a high dielectric Strength in all operating conditions, especially after Switching off high short-circuit currents is guaranteed and the Warming up in nominal current operation also with a within the Vacuum interrupter arranged to generate a coil axial magnetic field is only low.
Bei einer elektrischen Vakuumschaltröhre der eingangs beschriebenen Art wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die beiden inneren Kontaktstücke mit dem jeweiligen Schirmkörper zu axial beweglichen, einander zugewandten Baueinheiten zusammengefaßt sind, die einander berühren und ein Hilfskontaktsystem bilden,With an electrical vacuum interrupter of the type described above Art, this object is achieved according to the invention in that the two inner contact pieces with the respective one Umbrella body to axially movable, facing each other Units are combined that touch each other and one Form auxiliary contact system,
daß die Spule jeweils an den Schirmkörpern angeschlossen und parallel zum Hilfskontaktsystem geschaltet ist und die Baueinheiten, das Hilfskontaktsystem und die Hauptkontaktsysteme gemeinsam koaxial umgibt, und daß die Schaltkammern gegeneinander verschlossen sind.that the coil is connected to the shield bodies and is connected in parallel to the auxiliary contact system and the assemblies, the auxiliary contact system and the Main contact systems coaxially surrounds, and that the interrupters are closed against each other.
Bei einer derartigen Vakuumschaltröhre sind im eingeschalteten Zustand die beweglichen, äußeren Kontaktstücke mit den inneren Kontaktstücken, die mit den Schirmkörpern fest verbunden sind und mit diesen jeweils eine Baueinheit bilden, zur Anlage gebracht. Diese aus Schirmkörpern und inneren Kontaktstücken gebildeten, in axialer Richtung beweglichen Baueinheiten berühren sich dabei ebenfalls. Die koaxial um die Baueinheiten und die Kontaktsysteme innerhalb des Gehäuses angeordnete Spule zur Erzeugung eines axialen Magnetfeldes ist mit jeweils einem Ende an einem Schirmkörper angeschlossen. Sie liegt damit parallel zu den sich berührenden Baueinheiten, die wegen ihrer axialen Beweglichkeit ein Hilfskontaktsystem bilden, zu dem die Spule parallel geschaltet ist und in dessen eingeschaltetem Zustand die Spule kurzgeschlossen ist.With such a vacuum interrupter are switched on Condition the movable, outer contact pieces with the inner ones Contact pieces that are firmly connected to the shield bodies and each form a structural unit with the system brought. These consist of shield bodies and inner contact pieces formed, movable units in the axial direction touch each other as well. The coaxial around the building units and the contact systems coil arranged within the housing to generate an axial magnetic field is with one End connected to a shield body. It lies with it parallel to the touching units, because of their axial mobility form an auxiliary contact system to which the Coil is connected in parallel and in its on The coil is short-circuited.
Sind also sowohl die Hauptkontaktsysteme als auch das Hilfs kontaktsystem geschlossen, befindet sich die Vakuumschaltröhre im eingeschalteten Zustand. Der Strom fließt über die äußeren und inneren Kontaktstücke eines Hauptkontaktsystems und das Hilfskontaktsystem direkt zum anderen Hauptkontaktsystem und nicht über die Spule. Die Spule wird beim Schließen des Hilfskontaktsystems etwas zusammengedrückt, wobei eine geringe, über die beweglichen Kontaktträger und die Hauptkontaktsysteme übertragene, zusätzliche Kontaktdruckkraft vom Antrieb aufgebracht werden muß.So are both the main contact systems and the auxiliary contact system closed, the vacuum interrupter is located when switched on. The current flows through the outer ones and inner contact pieces of a main contact system and that Auxiliary contact system directly to the other main contact system and not over the coil. The coil is closed when the Auxiliary contact system slightly compressed, with a small, via the movable contact carriers and the main contact systems transmitted, additional contact pressure force from the drive must be applied.
Bei der Ausschaltung werden die beweglichen Kontaktträger mit den äußeren Kontaktstücken auseinandergezogen. Durch die Federkraft der Spule werden die beiden aus inneren Kontakt stücken und Schirmkörpern gebildeten Baueinheiten jedoch weiterhin gegen die äußeren Kontaktstücke gedrückt und bewegen sich deshalb synchron mit diesen auseinander. Die Haupt kontaktsysteme bleiben somit geschlossen, während sich jedoch das Hilfskontaktsystem öffnet. Dazu genügt es wegen des in der Vakuumschaltröhre herrschenden Vakuums, daß der Kontakthub des Hilfskontaktsystems nur Bruchteile eines Millimeters beträgt.When switching off, the movable contact carriers are included the outer contact pieces pulled apart. Through the The spring force of the coil turns the two out of inner contact pieces and umbrella bodies formed units, however continue to press and move against the outer contact pieces are therefore in sync with each other. The main Contact systems remain closed, however, while the auxiliary contact system opens. It is sufficient because of the in the Vacuum interrupter prevailing vacuum that the contact stroke of the Auxiliary contact system is only a fraction of a millimeter.
Nach dieser Öffnung des Hilfskontaktsystems ist die Spule nicht mehr kurzgeschlossen, sondern der Strom fließt nunmehr von dem einen inneren Kontaktstück über die Wände des zugehörigen Schirmkörpers zum einen Anschluß der Spule und über diese, ihren anderen Anschluß und den anderen Schirmkörper zum zweiten Hauptkontaktsystem. Damit erfolgt die Reihenschaltung der beiden Hauptkontaktsysteme jetzt vollständig über die Spule, die nun zugleich auch im Hauptstrompfad liegt. Dadurch wird ein vom auszuschaltetenden Strom erregtes axiales Magnetfeld erzeugt, das auf beide Kontaktsysteme wirkt, weil die Spule die Hauptkontaktsysteme koaxial umgibt.After this opening of the auxiliary contact system, the coil is not no longer short-circuited, but the current now flows from that an inner contact piece over the walls of the associated Shield body for one connection of the coil and via this, their other connection and the other shield body to the second Main contact system. The series connection of the two main contact systems now completely over the coil, which is now also in the main current path. This will create a axial magnetic field excited by the current to be switched off generated that acts on both contact systems because the coil Main contact systems coaxially surrounds.
Nach Überwindung der Vorspannung der Spule, durch welche die inneren Kontaktstücke gegen die jeweiligen äußeren Kontaktstücke gedrückt werden, bleiben die aus Schirmkörpern und inneren Kontaktstücken gebildeten Baueinheiten praktisch gleichzeitig stehen, so daß sich die angetriebenen äußeren Kontaktstücke von den inneren Kontaktstücken abheben. Dadurch öffnen sich die Hauptkontaktsysteme und die eigentliche Ausschaltung des durch die Vakuumschaltröhre fließenden Stromes beginnt mit dem Entstehen von zwei Lichtbögen in den jeweiligen durch die Schirmkörper gebildeten, separaten Schaltkammern. Dabei brennen diese Lichtbögen wegen des durch die Spule erzeugten axialen Magnetfeldes diffus und haben deshalb nur eine kleine Lichtbogenbrennspannung, so daß die umgesetzte Verlustleistung und damit die Kontaktaufschmelzung gering ist.After overcoming the bias of the coil by which the inner contact pieces against the respective outer ones Contact pieces are pressed, remain from the shield body and inner contact pieces formed units practical stand at the same time so that the driven outer Lift the contact pieces off the inner contact pieces. Thereby the main contact systems and the actual one open Switching off the current flowing through the vacuum interrupter begins with the creation of two arcs in each formed by the shield body, separate switching chambers. These arcs burn because of the through the coil generated axial magnetic field diffuse and therefore only a small arc voltage so that the converted Power loss and thus the contact melting is low.
Da die für jedes Kontaktsystem vorgesehenen, separaten Schalt kammern gegeneinander verschlossen sind, ist eine vollständige Trennung der beiden Kontaktsysteme durch einzeln zugeordnete, getrennte Dampfschirme erzielt. Eine gegenseitige Kommunikation der beiden Schaltkammern ist bezüglich der Ausbreitung von Metalldampf verhindert. Die dielektrische Festigkeit jedes einzelnen Kontaktsystems ist deshalb in allen Betriebszuständen ebenso groß, wie für den Fall, daß jedes Kontaktsystem in einer eigenen Vakuumschaltröhre angeordnet wäre. Die Spannungs festigkeit ist damit bei der gemäß der Erfindung ausgebildeten Vakuumschaltröhre mit zwei in Reihe geschalteten Kontakt systemen ohne Einschränkung verdoppelt. Dadurch kann diese Vakuumschaltröhre gegenüber Vakuumschaltröhren mit nur einem Kontaktsystem auch für die doppelte Nennspannung eingesetzt werden, hat aber gegenüber zwei in Reihe geschalteten einzelnen Vakuumschaltröhren den Vorteil einer viel geringeren Baulänge, so daß auch Hochspannungsschaltgeräte mit relativ kleinem Aufwand im Spannungsbereich oberhalb einer Nennspannung von 36 kV mit Vakuumschaltröhren ausgerüstet sein können.Since the separate switching provided for each contact system chambers are closed against each other is a complete Separation of the two contact systems by individually assigned, separate steam screens achieved. Mutual communication of the two interrupters is related to the spread of Prevents metal vapor. The dielectric strength of each single contact system is therefore in all operating states as large as in the event that each contact system in one own vacuum interrupter would be arranged. The tension strength is thus in the trained according to the invention Vacuum interrupter with two contacts connected in series systems doubled without restriction. This allows this Vacuum interrupter compared to vacuum interrupters with only one Contact system also used for double the nominal voltage compared to two individual ones connected in series Vacuum interrupters have the advantage of a much shorter overall length, so that even high-voltage switching devices with a relatively small size Effort in the voltage range above a nominal voltage of 36 kV with Vacuum interrupters can be equipped.
Da die zur Erzeugung eines axialen Magnetfeldes vorgesehene Spule beide Hauptkontaktsysteme und deren Schirmkörper koaxial umgibt, sind nur wenige Windungen erforderlich, um eine hohe axiale Komponente des Magnetfeldes im gesamten Bereich der beiden in Reihe geschalteten Hauptkontaktsysteme zu erzielen. Dadurch können auch hohe Ströme ohne Auftreten einer Lichtbogenkontraktion geschaltet werden, so daß die Schaltleistung insgesamt hoch und zugleich der Abbrand der Kontakte gering ist. Somit können auch hohe Ströme mit großer Häufigkeit geschaltet werden. Since the one intended to generate an axial magnetic field Coil both main contact systems and their shield body coaxially surrounds, only a few turns are required to achieve a high one axial component of the magnetic field in the entire area of to achieve two main contact systems connected in series. This means that even high currents can occur without a Arc contraction are switched so that the Switching capacity overall high and at the same time the consumption of Contacts is low. This means that even high currents with large Frequency.
Der Strom durchfließt die Spule immer nur dann, wenn das Hilfskontaktsystem offen ist und dabei auch nur für die Zeitdauer einer Schalthandlung. Demzufolge ist die Spule nur entsprechend dieser kurzzeitigen Belastung zu dimensionieren. Sie kann deshalb vornehmlich entsprechend der mechanischen Beanspruchung ausgelegt sein. Eine dauernde Stromführung braucht nicht berücksichtigt zu werden, so daß der Querschnitt des Spulenleiters nur sehr klein zu sein braucht, wodurch die Baugröße der Vakuumschaltröhre ebenfalls klein gehalten ist. Dadurch können kompakte und ausreichend kleine Vakuumschalter mit derartigen Vakuumschaltröhren bestückt werden.The current flows through the coil only when that Auxiliary contact system is open and only for that Duration of a switching operation. As a result, the coil is only dimensioned according to this short-term load. It can therefore primarily correspond to the mechanical Be designed for stress. A constant current flow need not be taken into account, so the cross section of the coil conductor only needs to be very small, which makes the The size of the vacuum interrupter is also kept small. This enables compact and sufficiently small vacuum switches can be equipped with such vacuum interrupters.
Wegen des zeitlich begrenzten Stromdurchflusses ist die Abführung einer von der Spule erzeugten Dauerverlustwärme nicht erforderlich, wodurch der Gesamtaufwand für die Vakuumschalt röhre nur klein ist. Damit ist sie besonders zum Einbau in druckgasgekapselten Mittel- oder Hochspannungsschaltanlagen geeignet, da dort die Abfuhr von Verlustwärme besonders schwierig ist.Because of the time-limited current flow, the Dissipation of a permanent heat loss generated by the coil required, which means the total effort for the vacuum switching tube is only small. This makes it particularly suitable for installation in pressurized gas encapsulated medium or high voltage switchgear suitable, since the dissipation of heat loss is particularly good there is difficult.
Da das Gehäuse der Vakuumschaltröhre keine vakuumdicht unter teilten Teilräume aufweist, sondern im Bereich der Spule ein freier Gasdurchtritt möglich ist, kann die Vakuumschaltröhre vollständig von einer Stelle aus, z. B. über einen Pumpstengel, evakuiert werden.Since the housing of the vacuum interrupter is not vacuum-tight under has divided subspaces, but in the area of the coil Free gas passage is possible, the vacuum interrupter completely from one place, e.g. B. via a pump handle, be evacuated.
Es kann vorteilhaft sein, daß die Spule aus federelastischem Material besteht.It may be advantageous for the coil to be made of resilient Material exists.
Dadurch vergrößert sich die Wirkung der Spule als Druckfeder, so daß für das Hilfskontaktsystem eine zusätzliche kontakt abhebende Kraft entsteht, welche die Baueinheiten zuverlässig voneinander abhebt und das Hilfskontaktsystem öffnet, sobald sich die äußeren Kontaktstücke aus ihrer zur Einschaltstellung gehörenden Endposition nach außen bewegen. Es ist dabei jedoch kein zusätzlicher konstruktiver Aufwand notwendig. Außerdem ist der erforderliche Raumbedarf im Innenraum der Vakuumschaltröhre unverändert. Die Kontaktkraft, die auf die äußeren Kontaktstücke wirken muß, um die Hauptkontaktsysteme zu schließen und auch bei hohen Einschaltstoßströmen am Abheben zu hindern, um damit ein Verschweißen der Kontakte zu vermeiden, ist erheblich größer als die zur Überwindung der zusätzlichen, durch die federelastische Spule ausgeübten Gegenkraft notwendig ist. Somit entsteht für den Antrieb der äußeren Kontaktstücke auch mit einer federelastischen Spule kein zusätzlicher Aufwand.This increases the effect of the coil as a compression spring, so that an additional contact for the auxiliary contact system lifting force arises, which makes the units reliable takes off and the auxiliary contact system opens as soon as the outer contact pieces from their to the on position move the corresponding end position outwards. However, it is there no additional design effort required. Besides, is the required space inside the vacuum interrupter unchanged. The contact force on the outside Contact pieces must act to the main contact systems close and take off even at high inrush currents to prevent welding of the contacts, is significantly larger than that to overcome the additional, counter force exerted by the spring-elastic coil is necessary is. This creates the drive for the outer contact pieces no additional, even with a spring-elastic coil Expenditure.
Es kann zweckmäßig sein, daß als Material für die Spule mit Zinn (Sn), Beryllium (Be), Bor (B) und/oder Zircon (Zr) legiertes Kupfer (Cu) verwendet ist.It may be appropriate that the material for the coil Tin (Sn), Beryllium (Be), Boron (B) and / or Zircon (Zr) alloyed copper (Cu) is used.
Mit derartigen Werkstoffen, insbesondere einer homogenen Legierung, ist für die Spule eine ausreichende Federelastizität bei nur geringfügig abgesenkter Leitfähigkeit des Spulenleiters erzielt.With such materials, especially a homogeneous one Alloy is sufficient spring elasticity for the coil with only a slightly reduced conductivity of the coil conductor achieved.
Es kann ferner von Vorteil sein, daß die Schirmkörper mittels isolierter oder schlecht leitender Federelemente gegeneinander abgestützt sind.It can also be advantageous that the screen body by means of insulated or poorly conductive spring elements against each other are supported.
Hiermit kann eine praktisch verzögerungslose Öffnung des Hilfkontaktsystems bei der Öffnung des Hauptkontaktsystems erzielt sein, durch die sich exakt reproduzierbare Kontaktöffnungszeiten für die gesamte Vakuumschaltröhre ergeben. Mithin ist der Ungleichlauf von mehreren derartigen, z. B. in einem dreipoligen Vakuumschalter angeordneten Vakuumschaltröhren nur noch von den äußeren Antrieben bestimmt, mit denen sich jedoch relativ leicht ein ausreichender Gleichlauf aller Vakuumschaltröhren erzielen läßt, so daß die Erzeugung von Überspannungen, insbesondere beim dreipoligen Schalten von induktiven Lastströmen nur gering ist.This allows a practically instantaneous opening of the Auxiliary contact system when opening the main contact system be achieved through which can be reproduced exactly Contact opening times for the entire vacuum interrupter surrender. Therefore, the uneven running of several such e.g. B. arranged in a three-pole vacuum switch Vacuum interrupters only determined by the external drives, with which, however, it is relatively easy to find an adequate Can achieve synchronism of all vacuum interrupters, so that the Generation of overvoltages, especially in the three-pole Switching inductive load currents is only slight.
Es kann empfehlenswert sein, daß die Schirmkörper topfförmig ausgebildet sind und deren Böden die Kontaktflächen für das Haupt- und/oder Hilfskontaktsystem bilden. It may be recommended that the umbrella body be pot-shaped are trained and the bottoms of the contact surfaces for the Form main and / or auxiliary contact system.
Dies reduziert die Baueinheiten aus Schirmkörpern und inneren Kontaktstücken auf jeweils ein einziges Teil, wodurch der Fertigungsaufwand für die Einzelteile aller Kontaktsysteme nur gering ist, weil nur noch zwei einfach herzustellende Drehteile für die Schirmkörper benötigt werden, welche zugleich die inneren Kontaktstücke der Vakuumschaltröhre und die Kontakt stücke des Hilfkontaktsystems bilden.This reduces the units made up of shield bodies and inner ones Contact pieces on a single part, whereby the Manufacturing effort for the individual parts of all contact systems only is small because there are only two easy-to-manufacture turned parts are needed for the umbrella body, which also the inner contact pieces of the vacuum interrupter and the contact Form pieces of the auxiliary contact system.
Es kann in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung zweckmäßig sein, daß die den äußeren Kontaktstücken zugewandten Böden der Schirmkörper jeweils das innenliegende Kontaktstück des Hauptkontaktsystems tragen.It can be useful in an advantageous development of the invention be that the bottoms facing the outer contacts Shield body each the internal contact piece of the Wear main contact system.
Damit können die Schirmkörper und die inneren Kontaktstücke aus verschiedenen Materialien gefertigt sein, wobei besonders die inneren Kontaktstücke aus abbrandfestem Kontaktwerkstoff hergestellt und dennoch einfach auf den Böden der Schirmkörper angelötet sein können. Damit kann die Standzeit der Hauptkontaktsysteme auch bei häufigen Ausschaltungen von hohen Strömen erheblich verlängert werden, wenn auch das bewegliche Kontaktstück aus abbrandfestem Kontaktwerkstoff hergestellt ist.So that the shield body and the inner contact pieces be made of different materials, especially the inner contact pieces made of erosion-resistant contact material manufactured and yet simple on the bases of the umbrella body can be soldered. So that the service life of the Main contact systems even with frequent disconnections from high currents can be extended considerably, even if that Movable contact piece made of erosion-resistant contact material is made.
Es kann ferner von Vorteil sein, daß das Hilfskontaktsystem mit den Schirmkörpern verbundene, separate Kontaktstücke aufweist. Hiermit kann die mechanische Lebensdauer des Hilfkontaktsystems verlängert und die Böden der Schirmkörper mechanisch verstärkt werden. Zusätzlich kann der Stromübergang zwischen den ge schlossenen Kontakten des Hilfkontaktsystems für die Führung hoher Dauerströme verbessert sein, wodurch die Nennstromer wärmung im Bereich des Hilfkontaktsystems praktisch keinen Beitrag zur gesamten Nennstromerwärmung liefert.It can also be advantageous that the auxiliary contact system with the shield bodies connected, separate contact pieces. This can increase the mechanical life of the auxiliary contact system extended and the bases of the umbrella body mechanically reinforced will. In addition, the current transfer between the ge closed contacts of the auxiliary contact system for the leadership high continuous currents can be improved, reducing the nominal current heating in the area of the auxiliary contact system practically none Contribution to total nominal current heating.
Darüber hinaus kann in vorteilhafter Weise die Erfindung dadurch weitergebildet sein, daß am Gehäuse und/oder den Schirmkörpern isolierte Anschlagmittel vorgesehen sind, welche die axiale Bewegung der Baueinheiten begrenzen. In addition, the invention can be advantageous be further developed in that the housing and / or Insulated sling means are provided, which limit the axial movement of the units.
Dadurch kann die Kontaktöffnung und Kontaktberührung der Hauptkontaktsysteme räumlich exakt definiert sein, so daß derartige Vakuumschaltröhren eine praktisch vernachlässigbare Streuung des Kontakthubes der Hauptkontaktsysteme aufweisen. Zusätzlich ist auch der Hub des Hilfkontaktsystems eindeutig festgelegt, so daß für den äußeren Antrieb keine aufwendigen Einstellarbeiten erforderlich sind, um einen ausreichenden Gleichlauf von mehreren z. B. in einem dreipoligen Schalter angeordneten, derartigen Vakuumschaltröhren zu erzielen.This allows the contact opening and contact contact Main contact systems must be spatially defined exactly, so that such vacuum interrupters a practically negligible Have spread of the contact stroke of the main contact systems. The stroke of the auxiliary contact system is also clear set so that no complex for the external drive Adjustment work is required to ensure adequate Synchronization of several z. B. in a three-pole switch arranged to achieve such vacuum interrupters.
Es kann zusätzlich empfehlenswert sein, daß die Spule mit den Baueinheiten im Gehäuse axial elastisch befestigt und durch isolierende Teile seitlich geführt ist.It may also be recommended that the coil with the Units in the housing axially elastically attached and through insulating parts is guided laterally.
Durch die elastische Befestigung der Spule mit den Baueinheiten im Gehäuse sind ungleiche Veränderungen der Maße der inneren und der äußeren Kontaktstücke der Hauptkontatsysteme und der Kontakte des Hilfkontaktsystems durch den Abbrand während des Betriebes ohne weiteren Aufwand ausgeglichen, weil die inneren Kontaktstücke axial verschiebbar sind und damit die Kontaktsysteme auch geringfügig unsymmetrisch innerhalb der Vakuumschaltröhre liegen können. Außerdem kann der Antrieb der einzelnen beweglichen Kontaktträger einfach aufgebaut sein, weil die Toleranzen im Gleichlauf für die beiden beweglichen, äußeren Kontaktstücke, die vom äußeren Antrieb bestimmt sind, relativ groß gehalten sein können, da bei einseitigem Kontaktdruck die Belastung der Befestigung der einzelnen Baueinheiten im Gehäuse durch deren Elastizität nur gering ist. Zusätzlich ist durch die seitliche Führung der Spule mit den Baueinheiten im Gehäuse eine parallele Lage aller Kontaktstücke zueinander gewährleistet, weil die Baueinheiten nicht seitlich kippen können.Due to the elastic fastening of the coil with the units there are uneven changes in the dimensions of the internal ones in the housing and the outer contact pieces of the main contact systems and the Contacts of the auxiliary contact system due to the erosion during the Operation balanced without further effort because of the inner Contact pieces are axially displaceable and thus the Contact systems also slightly asymmetrical within the Vacuum interrupter can lie. In addition, the drive of the individual movable contact carriers can be simply constructed, because the tolerances in synchronism for the two moving, external contact pieces, which are determined by the external drive, can be kept relatively large, since with one-sided Contact pressure the load of the attachment of each Units in the housing due to their elasticity is only low. In addition, the lateral guidance of the coil with the Units in the housing a parallel position of all contact pieces guaranteed to each other because the building units are not laterally can tilt.
Ferner kann in vorteilhafter Weise das Gehäuse im Bereich der Spule metallisch und mit dieser an einer Stelle, insbesondere an der mittleren Windung, leitend verbunden sein. Dadurch kann an diesem Teil des Gehäuses eine stabile Befestigung der Vakuumschaltröhre erfolgen und zugleich das Gehäuse im Bereich der Kontaktsysteme und Spule als ein zusätzlicher Dampfschirm gestaltet sein. Mit einem derartigen Dampfschirm kann die Kondensationsfläche für den Metalldampf erhöht und das Risiko für eine die Isolationsfähigkeit des Innenraums der Vakuumschaltröhre vermindernde Bedampfung verringert sein.Furthermore, the housing in the area of the Metallic coil and with this in one place, in particular at the middle turn, conductively connected. This can on this part of the housing a stable attachment of the Vacuum switching tube and the housing in the area of the contact systems and coil as an additional steam shield be designed. With such a steam umbrella, the Condensation area for the metal vapor increases and the risk for a the insulation ability of the interior of the Vacuum switch tube reducing vaporization can be reduced.
Bei einer mittleren Verbindung ist das elektrische Potential des Dampfschirmes symmetriert, so daß auch die kapazitive Spannungsaufteilung zwischen den beiden Hauptkontaktsystemen vergleichmäßigt ist und damit keine durch die Erdkapazitäten verursachte Verringerung der Spannungsfestigkeit einer der beiden Schaltstrecken berücksichtigt werden muß.With a medium connection is the electrical potential of the steam shield symmetrized, so that the capacitive Voltage distribution between the two main contact systems is evened out and therefore not by the earth's capacities caused a reduction in the dielectric strength of one of the both switching distances must be taken into account.
Im folgenden sei die Erfindung noch anhand des in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der dargestellten Figur ist eine Vakuumschaltröhre im Längsschnitt mit geöffneten Kontakten der Hauptkontaktsysteme und des Hilfskontaktsystems gezeigt, wobei zwei Schnittebenen gebildet sind, die entlang der Längsachse der Vakuumschaltröhre verlaufen, jedoch jeweils nur von den Seiten her bis zur Längsachse reichen und senkrecht zueinander stehen. In the following, the invention is based on that in the drawing schematically illustrated embodiment explained in more detail. In the figure shown, a vacuum interrupter is in the Longitudinal section with open contacts of the main contact systems and the auxiliary contact system shown, two cutting planes are formed along the longitudinal axis of the vacuum interrupter run, but only from the sides to the Reach the longitudinal axis and stand perpendicular to each other.
Die Vakuumschaltröhre enthält innerhalb des Gehäuses 1 zwei koaxial angeordnete Hauptkontaktsysteme 2, 3 die aus jeweils inneren Kontaktstücken 4, 5 und äußeren Kontaktstücken 6, 7 bestehen. Während die inneren Kontaktstücke 4, 5 vollständig aus abbrandfestem Material bestehen, sind für die äußeren Kontakt stücke 6, 7 lediglich aus diesem Material bestehende Auflagen 8 vorgesehen.The vacuum interrupter contains two coaxially arranged main contact systems 2 , 3 within the housing 1 , each consisting of inner contact pieces 4 , 5 and outer contact pieces 6 , 7 . While the inner contact pieces 4, 5 consist entirely of erosion-resistant material, are for the outer contact pieces 6, 7 consists of only this material supports 8 are provided.
Das Gehäuse 1 der Vakuumschaltröhre besteht aus einem im Bereich der Hauptkontaktsysteme 2, 3 liegenden, röhrenförmigen metallischen Mittelteil, der als Dampfschirm 9 wirkt, zwei in axialer Richtung über Flansche 10 am Dampfschirm 9 angelöteten keramischen Isolatoren 11 und ist mit flanschartigen Deckeln 12 jeweils an den äußeren Stirnseiten 13 der Isolatoren 11 vakuumdicht verschlossen. Am Dampfschirm 9 des Gehäuses 1 ist die Vakuumschaltröhre in nicht dargestellter Weise im Vakuumschalter befestigt.The housing 1 of the vacuum interrupter consists of a tubular metallic central part lying in the area of the main contact systems 2 , 3 , which acts as a steam shield 9 , two ceramic insulators 11 soldered to the steam shield 9 in the axial direction via flanges 10 and is connected to the flange-like covers 12 each outer end faces 13 of the insulators 11 are closed in a vacuum-tight manner. On the steam screen 9 of the housing 1 , the vacuum interrupter is fastened in the vacuum switch in a manner not shown.
Die beweglichen, äußeren Kontaktstücke 6, 7 sind auf bolzenförmigen Kontaktträgern 14, 15, auf die ein externer, nicht dargestellter, isolierter Antrieb wirkt, befestigt. Die Kontaktträger 14, 15 sind jeweils an den äußeren Stirnseiten 13 der Vakuumschaltröhre über Federbälge 16 beweglich und vakuumdicht durch die flanschartigen Deckel 12 aus dem Gehäuse 1 geführt.The movable, outer contact pieces 6 , 7 are fastened on pin-shaped contact carriers 14 , 15 , on which an external, not shown, isolated drive acts. The contact carriers 14 , 15 are each movable on the outer end faces 13 of the vacuum interrupter via bellows 16 and are vacuum-tight through the flange-like cover 12 out of the housing 1 .
Die inneren Kontaktstücke 4, 5 sind jeweils auf den Böden 20, 21 von separaten, topfförmigen Schirmkörpern 23, 24 aus Kupfer angelötet, die nur zu den Stirnseiten der Vakuumschaltröhre hin Öffnungen 25 aufweisen, durch welche die beweglichen Kontakt träger hindurchtreten. Die Schirmkörper 23, 24 sind im Bereich der Öffnungen 25 mit trichterförmigen Einschnürungen 26 ver sehen. Damit sind aus den Schirmkörpern 23, 24 und den inneren Kontaktstücken 4, 5 jeweils Baueinheiten 30, 31 gebildet. Die einander zugewandten Seiten der Böden 20, 21 der Schirmkörper 23, 24 tragen Kontaktstücke 27, 28, über die sich im eingeschalteten Zustand der Vakuumschaltröhre die Baueinheiten 30, 31 berühren und ein Hilfskontaktsystem 32 bilden.The inner contact pieces 4 , 5 are each soldered to the bottoms 20 , 21 by separate, cup-shaped shield bodies 23 , 24 made of copper, which only have openings 25 towards the end faces of the vacuum interrupter through which the movable contact carriers pass. The screen body 23 , 24 are seen in the area of the openings 25 with funnel-shaped constrictions 26 ver. Modules 30 , 31 are thus formed from the shield bodies 23 , 24 and the inner contact pieces 4 , 5 . The mutually facing sides of the bottoms 20 , 21 of the shield body 23 , 24 carry contact pieces 27 , 28 , via which the structural units 30 , 31 touch when the vacuum interrupter is switched on and form an auxiliary contact system 32 .
Koaxial um die Schirmkörper 23, 24 und die Hauptkontaktsysteme 2, 3 sowie das Hilfskontaktsystem 32 ist eine zur Erzeugung eines axialen Magnetfeldes vorgesehene Spule 35 aus Kupfer mit mehreren konzentrischen Windungen angeordnet, deren oberste Windung 36 am oberen Schirmkörper 23 und deren unterste Windung 37 am unteren Schirmkörper 24 angeschlossen ist. Zwischen den Baueinheiten 30, 31 sind jeweils in radialer Richtung paarweise gegenüberliegend isolierte Druckfedern 40 und in Umfangs richtung um 90° versetzt zu diesen isolierte Anschlagwinkel 41 vorgesehen, die an den einander zugewandten Seiten der Böden 20, 21 der Schirmkörper 23, 24 befestigt sind.Coaxial around the shield body 23 , 24 and the main contact systems 2 , 3 and the auxiliary contact system 32 is a coil 35 made of copper with a plurality of concentric windings for generating an axial magnetic field, the uppermost turn 36 on the upper shield body 23 and the lowermost turn 37 on the lower one Shield body 24 is connected. Between the units 30 , 31 each pair of insulated compression springs 40 in the radial direction and offset in the circumferential direction by 90 ° to these insulated stop angles 41 are provided, which are attached to the facing sides of the bottoms 20 , 21 of the shield body 23 , 24 .
Die mittlere Windung 42 der Spule 35 ist über einen leitfähigen, elastischen Steg 43 mit dem Dampfschirm 9 verbunden. Damit ist die Spule 35 mit den die inneren Kontaktstücke 4, 5 enthaltenden, an ihr befestigten Baueinheiten 30, 31 elastisch und axial beweglich im Gehäuse 1 befestigt. An der Innenwand des metallischen Dampfschirmes 9 sind nach innen gerichtete, keramische Stützkörper 44 befestigt, die bis zu den Rändern der Spulenwindungen reichen und die Spule 35 gegen das Gehäuse 1 seitlich abstützen, ohne deren axiale Beweglichkeit einzuschränken. Da keine getrennten Gasräume gebildet sind, kann die Evakuierung der Vakuumschaltröhre vollständig über den am Dampfschirm 9 angebrachten Pumpstengel 45 erfolgen.The middle turn 42 of the coil 35 is connected to the steam shield 9 via a conductive, elastic web 43 . The coil 35 is thus fastened in the housing 1 in an elastic and axially movable manner with the structural units 30 , 31 containing the inner contact pieces 4 , 5 and fastened to it. On the inner wall of the metallic vapor screen 9 , inward-facing, ceramic support bodies 44 are attached, which extend to the edges of the coil turns and support the coil 35 laterally against the housing 1 without restricting its axial mobility. Since no separate gas spaces are formed, the vacuum interrupter can be completely evacuated via the pump stem 45 attached to the steam shield 9 .
Im eingeschalteten Zustand der Vakuumschaltröhre berühren sich die Kontaktstücke 4, 6 des oberen 2 bzw. die Kontaktstücke 5, 7 des unteren Hauptkontaktsystems 3 jeweils miteinander. Damit sind die Hauptkontaktsystme 2, 3 geschlossen. Durch die vom äußeren, nicht dargestellten Antrieb über die beweglichen Kontaktträger 14, 15 auf die Hauptkontaktsysteme 2, 3 ausgeübte Kontaktkraft werden die Baueinheiten 30, 31 mit den inneren Kontaktstücken 4, 5 und den Hilfskontaktstücken 27, 28 hauptsächlich entgegen der Federkraft der Druckfedern 40 gegeneinander gedrückt, so daß sich die Hilfskontaktstücke 27, 28 berühren und das Hilfskontaktsystem 32 geschlossen ist. Da die Spule 35 mit den Schirmkörpern 23, 24 mechanisch fest verbunden ist, wird auch diese um das Maß des Kontakthubes des Hilfs- Kontaktsystems 32 geringfügig unter Überwindung einer Vorspannung federnd zusammengedrückt, wobei dafür wegen der Starrheit der Spule 35 eine kleine zusätzliche Kraft aufgewendet werden muß. Damit ist die Vakuumschaltröhre vollständig eingeschaltet.In the switched-on state of the vacuum interrupter, the contact pieces 4 , 6 of the upper 2 or the contact pieces 5 , 7 of the lower main contact system 3 touch each other. The main contact systems 2 , 3 are thus closed. Due to the contact force exerted on the main contact systems 2 , 3 by the external drive (not shown) via the movable contact carriers 14 , 15 , the structural units 30 , 31 with the inner contact pieces 4 , 5 and the auxiliary contact pieces 27 , 28 are pressed against one another mainly against the spring force of the compression springs 40 pressed so that the auxiliary contact pieces 27 , 28 touch and the auxiliary contact system 32 is closed. Since the coil 35 is mechanically firmly connected to the shield bodies 23 , 24 , this is also resiliently compressed by the amount of the contact stroke of the auxiliary contact system 32 while overcoming a preload, a small additional force being used for this because of the rigidity of the coil 35 got to. The vacuum interrupter is now fully switched on.
Der über die Vakuumschaltröhre führende Strompfad verläuft in diesem vollständigen Einschaltzustand über den oberen beweglichen Kontaktträger 14, das obere äußere Kontaktstück 6 sowie das obere innere Kontaktstück 4, den Boden 20 des oberen Schirmkörpers 23 und das obere Hilfskontaktstück 27. Von dort verläuft der Strompfad weiter zum unteren Hilfskontaktstück 28, über den Boden 21 des unteren Schirmkörpers 24, das untere innere Kontaktstück 5 und das untere, äußere Kontaktstück 7 sowie den unteren beweglichen Kontaktträger 15 des unteren Kontaktsystems 3. Die beiden Kontaktsysteme 2, 3 sind damit über das Hilfskontaktsystem 32 direkt in Reihe geschaltet. Dadurch ist die jeweils mit den Baueinheiten 30, 31 leitend verbundene Spule 35, die zum Hilfskontaktsystem 32 parallel geschaltet ist, durch dieses kurzgeschlossen. Mithin fließt, während sich die Vakuumschaltröhre in diesem eingeschalteten Zustand befindet, kein Strom über die Spule 35. Sie braucht deshalb auch nicht für die Führung des Nennstromes dimensioniert zu sein und trägt außerdem nicht zur Dauer erwärmung des Innenraums der Vakuumschaltröhre bei. Da die Druckfedern 40 und die Anschlagwinkel 41 isoliert von den Schirmkörpern 23, 24 angeordnet sind, können über sie auch keine Ströme fließen.In this fully switched-on state, the current path leading over the vacuum interrupter runs over the upper movable contact carrier 14 , the upper outer contact piece 6 and the upper inner contact piece 4 , the bottom 20 of the upper shield body 23 and the upper auxiliary contact piece 27 . From there, the current path continues to the lower auxiliary contact piece 28 , via the bottom 21 of the lower shield body 24 , the lower inner contact piece 5 and the lower, outer contact piece 7 and the lower movable contact carrier 15 of the lower contact system 3 . The two contact systems 2 , 3 are thus directly connected in series via the auxiliary contact system 32 . As a result, the coil 35 , which is conductively connected to the structural units 30 , 31 and is connected in parallel to the auxiliary contact system 32 , is short-circuited by the latter. Thus, no current flows through the coil 35 while the vacuum interrupter is in this on state. Therefore, it does not need to be dimensioned for guiding the nominal current and also does not contribute to the permanent heating of the interior of the vacuum interrupter. Since the compression springs 40 and the stop angles 41 are arranged insulated from the shield bodies 23 , 24 , no currents can flow through them.
Bei der Ausschaltung werden die beweglichen Kontaktträger 14, 15 mit den äußeren Kontaktstücken 6, 7 in entgegengesetzter Richtung axial auseinandergezogen. Dabei sorgen die mechanischen Vorspannungen der Spule 35 und der isolierten Druckfedern 40 dafür, daß die äußeren Kontaktstücke 6, 7 sich zunächst nicht von den inneren Kontaktstücken 4, 5 abheben können, sondern sich die kompletten Baueinheiten 30, 31 synchron mit den beweglichen, äußeren Kontaktstücken 6, 7 in gleicher Richtung mitbewegen. Dadurch heben sich aber die Hilfskontaktstücke 27, 28 voneinander ab, so daß sich das Hilfskontaktsystem 32 öffnet.When switching off, the movable contact carriers 14 , 15 with the outer contact pieces 6 , 7 are pulled apart axially in the opposite direction. The mechanical preloads of the coil 35 and the insulated compression springs 40 ensure that the outer contact pieces 6 , 7 cannot initially stand out from the inner contact pieces 4 , 5 , but rather the complete structural units 30 , 31 synchronously with the movable, outer contact pieces 6 , 7 move in the same direction. As a result, however, the auxiliary contact pieces 27 , 28 stand out from one another, so that the auxiliary contact system 32 opens.
Sobald der bei der Öffung des Hilfkontaktsystems zwischen den Hilfskontaktstücken 27, 28 entstandene Lichtbogen löscht, was beim nächsten Nulldurchgang des Stromes der Fall ist, ist der Kurzschluß für die Spule 35 aufgehoben. Der Strompfad verläuft nunmehr vom oberen Kontaktsystem 2 über den Boden 20 des oberen Schirmkörpers 23 sowie dessen Seitenwände zum oberen Anschluß der obersten Windung 36 der Spule 35 und über die Spule zu deren unterster Windung 37 und von dort über den unteren Schirmkörper 24 sowie das untere Hauptkontaktsystem 3. Damit ist die Spule 35 in den Hauptstrompfad geschaltet. Der somit über die Vakuumschaltröhre geführte Strom fließt damit auch vollständig über die Spule 35 und erregt ein axiales Magnetfeld im Bereich der Hauptkontaktsysteme 2, 3.As soon as the arc which arises when the auxiliary contact system between the auxiliary contact pieces 27 , 28 is opened , which is the case when the current passes zero again, the short circuit for the coil 35 is eliminated. The current path now runs from the upper contact system 2 over the bottom 20 of the upper shield body 23 and its side walls to the upper connection of the uppermost turn 36 of the coil 35 and over the coil to its lowest turn 37 and from there via the lower shield body 24 and the lower main contact system 3rd So that the coil 35 is connected to the main current path. The current thus conducted through the vacuum interrupter thus also flows completely through the coil 35 and excites an axial magnetic field in the area of the main contact systems 2 , 3 .
Gelangen die isolierten Anschlagwinkel 41 im Verlauf der Bewegung der Baueinheiten 30, 31 gegenseitig zur Anlage, bleiben die Baueinheiten 30, 31 stehen, wobei das Hilfskontaktsystem 32 weiterhin geöffnet ist. Die äußeren Kontaktstücke 6, 7 heben sich nun von den inneren Kontakt stücken 4, 5 ab, da sich die beweglichen Kontaktträger 14, 15 mit den äußeren Kontaktstücken 6, 7 bis in ihre Ausschalt stellung weiterbewegen. Dadurch entstehen nach der Kontakt trennung der Hauptkontaktsysteme 2, 3 zwei Lichtbögen, die sich aufgrund des vom auszuschaltenden Stromes von der Spule 35 erregten, axialen Magnetfeldes auch bei hohen Kurzschlußströmen nicht kontrahieren können, sondern mit geringer Lichtbogenspannung diffus brennen. Dementsprechend ist die Verlustleistung und die Erosion der Kontaktstücke 4, 5, 6, 7 gering.If the isolated stop angles 41 come to rest against one another in the course of the movement of the assemblies 30 , 31 , the assemblies 30 , 31 stop, the auxiliary contact system 32 still being open. The outer contact pieces 6 , 7 now stand out from the inner contact pieces 4 , 5 , since the movable contact carriers 14 , 15 move further with the outer contact pieces 6 , 7 into their switch-off position. This creates after the contact separation of the main contact systems 2 , 3 two arcs, which due to the excited by the current to be switched off from the coil 35 , axial magnetic field can not contract even at high short-circuit currents, but burn diffusely with low arc voltage. Accordingly, the power loss and the erosion of the contact pieces 4 , 5 , 6 , 7 are low.
Durch die separaten Schirmkörper 23, 24 der Baueinheiten 30, 31 sind für jedes Kontaktsystem 2, 3 gegeneinander verschlossene Schaltkammern 46 gebildet, die nur zu den äußeren Stirnseiten 13 der Vakuumschaltröhre hin offen sind. Innerhalb jeder Schaltkammer 46 schlägt sich der durch die Lichtbogeneinwirkung eines jeden Kontaktsystems 2, 3 erzeugte Metalldampf getrennt nieder. Durch die an den Öffnungen 25 der Schirmkörper 23, 24 vorgesehenen Einschnürungen 26 ist der Austritt von Metalldampf in den außerhalb der Schaltkammern 46 liegenden Innenraum des Gehäuses zusätzlich erschwert, so daß eine Bedampfung der Innenseite der Isolatoren mit dem leitfähigem Metalldampf und damit eine Schwächung ihrer Isolationsfestigkeit verhindert ist.The separate shield bodies 23 , 24 of the structural units 30 , 31 form switching chambers 46 which are closed to one another for each contact system 2 , 3 and are only open to the outer end faces 13 of the vacuum interrupter. The metal vapor generated by the arcing of each contact system 2 , 3 is deposited separately within each switching chamber 46 . The constrictions 26 provided at the openings 25 of the shield bodies 23 , 24 make it more difficult for metal vapor to escape into the interior of the housing outside the switching chambers 46 , so that vapor deposition on the inside of the insulators with the conductive metal vapor and thus a weakening of their insulation strength is prevented.
Die für jede Schaltkammer 46 durch die Kontaktflächen und Schirmkörperinnenseiten gebildeten Kondensationsflächen für den Metalldampf sind für jedes Kontaktsystem 2, 3 groß. Außerdem besteht für den Metalldampf keine direkte Verbindung zwischen den beiden Kontaktsystemen 2, 3, so daß insgesamt die dielektrische Festigkeit auch bei der Ausschaltung von hohen Strömen für jedes einzelne Kontaktsystem 2, 3 hoch und keine gegenseitige Beeinflussung möglich ist. Außerdem ist die Spule 35 vor Bedampfung weitgehend geschützt.The condensation surfaces for the metal vapor formed for each switching chamber 46 by the contact surfaces and inside of the shield body are large for each contact system 2 , 3 . In addition, there is no direct connection between the two contact systems 2 , 3 for the metal vapor, so that overall the dielectric strength is high even when high currents are switched off for each individual contact system 2 , 3 and no mutual interference is possible. In addition, the coil 35 is largely protected from vaporization.
Der im Bereich der Spule 35 liegende, zur Befestigung der Vakuumschaltröhre dienende, metallische Mittelteil des Gehäuses 1 wirkt gleichzeitig als zusätzlicher Dampfschirm 9 und trägt zur Erhöhung der Kondensationsfläche bei. Er fängt außerhalb der Schirmkörper 23, 24 in axialer Richtung sich ausbreitenden Metalldampf ab, so daß die Bedampfung der Isolatoren 11 vollständig verhindert und die Spannungsfestigkeit der inneren Isolation der Vakuumschaltröhre weiter erhöht ist. The metallic middle part of the housing 1, which is located in the area of the coil 35 and serves to fasten the vacuum interrupter, simultaneously acts as an additional steam shield 9 and contributes to increasing the condensation area. It catches outside the shield body 23 , 24 in the axial direction, spreading metal vapor, so that the evaporation of the insulators 11 is completely prevented and the dielectric strength of the inner insulation of the vacuum interrupter is further increased.
Bei der Einschaltung bewegen sich die beweglichen Kontakt träger 14, 15 mit den äußeren Kontaktstücken 6, 7 aufeinander zu und gelangen zunächst mit den dazwischenliegenden inneren Kontaktstücken 4, 5 zu Anlage. Danach erfolgt, wie bereits beschrieben, das Schließen des Hilfskontaktsystems 32 entgegen der Federkraft der isolierten Druckfedern 40 und der Spule 35, wobei die Spule 35 ebenfalls geringfügig zusammengedrückt ist. Da die Befestigung der Spule 35 mit den Baueinheiten 30, 31 über den leitfähigen, elastischen Steg 43 sowie die keramischen Stützkörper 44 insgesamt elastisch ist, sind auch durch unterschiedlichen Kontaktabbrand während des Betriebes verursachte unterschiedliche Stärken der Kontakt stücke 3, 4, 5, 6, 27, 28 ausgeglichen, da sich die Bauein heiten 30, 31 und damit auch das Hilfskontaktsystem 32 innerhalb der Vakuumschaltröhre in axialer Richtung verschieben können. Diese elastische Befestigung der Baueinheiten 30, 31 mit der Spule 35 läßt auch einen bestimmten Ungleichlauf der beweglichen Kontaktträger 14, 15 zu, da die Beanspruchung der Befestigung geringer als bei starrer Verbindung ist, was den Aufwand für den Antrieb der beweglichen Kontaktträger 14, 15 vermindert.When switched on, the movable contact carrier 14 , 15 with the outer contact pieces 6 , 7 move towards each other and first come to rest with the intermediate inner contact pieces 4 , 5 . Then, as already described, the auxiliary contact system 32 closes against the spring force of the insulated compression springs 40 and the coil 35 , the coil 35 also being compressed slightly. Since the fastening of the coil 35 with the assemblies 30 , 31 via the conductive, elastic web 43 and the ceramic support body 44 is elastic overall, different thicknesses of the contact pieces 3 , 4 , 5 , 6 caused by different contact erosion during operation are also 27 , 28 balanced, since the units 30 , 31 and thus the auxiliary contact system 32 can move within the vacuum interrupter in the axial direction. This elastic fastening of the assemblies 30 , 31 with the coil 35 also allows a certain non-synchronism of the movable contact carriers 14 , 15 , since the stress on the fastening is less than with a rigid connection, which reduces the effort for driving the movable contact carriers 14 , 15 .
Claims (10)
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| DE3811833A1 true DE3811833A1 (en) | 1989-10-19 |
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Family Applications (1)
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