DE3818510C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Vakuumschalter der im Ober­ begriff des Patentanspruchs angegebenen Gattung.

Ein derartiger Vakuumschalter ist aus DE-AS 20 48 506, insbesondere Fig. 4 und 5, bekannt. Dort weist die die be­ wegbare Elektrode umgebende Elektrodenspule eine an der Innen­ seite eines zylindrischen Trägers aus elektrisch schlecht leitendem Material, z. B. Edelstahl, angeordnete Wicklung auf. Beim Unterbrechen des Stromkreises bildet sich ein Lichtbogen zunächst zwischen den einander gegenüberstehenden und sich voneinander entfernenden Stirnflächen der beiden Elektroden, der radial nach außen wandert und auf die dort beginnende Wicklung der Elektrodenspule gelangt. Durch das in dieser Wicklung durch den Lichtbogenstrom erzeugte Magnetfeld wird der Lichtbogen in axialer Richtung getrieben, wobei er dem wendelförmigen Lauf der Wicklung folgt, bis er schließlich erlischt. Bei der bekannten Anordnung besteht die Gefahr, daß die Windungen der Elektrodenspule durch metallische Ablagerun­ gen kurzgeschlossen werden, die von bei brennendem Lichtbogen entstehenden Metalldämpfen herrühren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Vakuum­ schalter der eingangs bezeichneten Gattung anzugeben, bei dem die Gefahr von Kurzschlüssen zwischen den Spulenwindungen ver­ ringert ist.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Kenn­ zeichenteil des Patentanspruchs angegeben. Bei dem danach aus­ gebildeten Vakuumschalter ist die Elektrodenspule am äußeren Umfang eines elektrisch isolierenden becherförmigen Bauteils ausgebildet, und der Lichtbogen gelangt an einen an der Innen­ fläche des offenen Endes des becherförmigen Bauteils vorgese­ henen Stromweg, nicht dagegen an die Spule unmittelbar, so daß sich keine zu Kurzschlüssen führenden Metalldämpfe auf der Wicklung niederschlagen können.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Vakuumschalter;

Fig. 2 und 3 Schnittansichten der Elektrodenspule und dazu­ gehörender Teile der Ausführungsform der Fig. 1; und

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 2.

Gemäß Fig. 1 enthält der Vakuumschalter ein Vakuumgehäuse 20, das aus einem zylindrischen Teil 1 aus einem elek­ trischen Isolator, einer Abschlußplatte 2 an der festste­ henden Seite und einer Abschlußplatte 3 an der beweglichen Seite zusammengesetzt ist. Beide Abschlußplatten sind je­ weils an den Enden des zylindrischen Teils 1 befestigt. Die Abschlußplatte 3 weist eine zentrale Öffnung auf. Ein fest­ stehender Stab 5 und ein beweglicher Stab 7 sind einander gegenüber in dem Vakuumgehäuse 20 so angeordnet, daß der bewegliche Stab 7 auf den feststehenden Stab 5 zu und davon weg bewegbar ist. Eine Lichtbogenelektrode 6 der festste­ henden Seite und eine Lichtbogenelektrode 8 der beweglichen Seite sind an den einander gegenüberliegenden Enden dieser Stäbe 5 und 7 befestigt. Zwischen dem beweglichen Stab 7 und der Abschluß 3 der beweglichen Seite ist ein Balg 4 ange­ bracht, der eine axiale Bewegung des Stabes 7 erlaubt. Die axiale Bewegung des Stabes 7 relativ zu dem feststehenden Stab 5 bewirkt eine entsprechende Bewegung der Lichtbogen­ elektrode 8 auf die feststehende Lichtbogenelektrode 6 zu und davon weg, wodurch ein Stromkreis geschlossen und geöffnet wird. Eine dazwischenliegende Abschirmung 9 aus dünnem Blech ist im Vakuumgehäuse 20 vorgesehen. Am festste­ henden Stab 5 ist eine Elektrodenspule 10 angeordnet.

Die insgesamt mit 10 bezeichnete Elektrodenspule hat die Form eines Bechers, so daß sowohl die feststehende Lichtbogenelektrode 6 als auch die bewegliche Lichtbogenelektrode 8 davon umgeben ist. Die Elektrodenspule 10 ist an der Oberseite der Becherform am feststehenden Stab 5 befestigt, und die beweg­ liche Lichtbogenelektrode 8 ist konzentrisch im Innenraum der becherförmigen Elektrodenspule 10 angeordnet.

Im einzelnen umfaßt die Elektrodenspule 10 ein becherför­ miges elektrisch isolierendes Bauteil 10B aus zum Beispiel einem Keramikmaterial. Der feststehende Stab 5 ist an seinem inneren Ende mit dem geschlossenen Ende dieses becherförmigen Bauteils 10B verbunden, und der der beweglichen Lichtbogenelek­ trode 8, die am inneren Ende des beweglichen Stabes 7 angebracht ist, zugehörige Stromweg ist an der Innenfläche des offenen Endes des becherförmigen Bauteils 10B ausgebildet. Eine um das Bauteil 10B gewickelte Spule 10A ist mit ihrem einem Ende mit dem Stromweg verbunden und mit ihrem anderen Ende mit dem feststehenden Stab 5. Bei dieser Anordnung tritt auch dann kein Kurzschluß zwischen den Windungen der Spule 10A auf, wenn von den Elektroden 6, 8 aufgrund wiederholter Schalt­ vorgänge abgegebener Metalldampf sich an der Innenfläche des becherförmigen Elementes 10B niederschlägt.

In der offenen oder Ausschaltstellung des Vakuumschalters besteht zwischen der feststehenden Lichtbogenelektrode 6 und der beweglichen Lichtbogenelektrode 8 ein axialer Kontaktspalt L, wie aus der Fig. 2 ersichtlich. Wie ebenfalls aus der Fig. 2 hervorgeht, ist zwischen dem mit der Wicklung 10A der Elektrodenspule 10 verbundenen Strompfad und der beweglichen Lichtbogenelektrode 8 gegenüber der Elek­ trodenspule 10 ein erster Spalt l ausgebildet. Die Richtung dieses ersten Spaltes l ist senkrecht zu der des Kontakt­ spaltes L, und die Größen dieser Spalte L und l sind so gewählt, daß die Beziehung L < l erfüllt ist.

Ein Strom I, der zum Beispiel über den feststehenden Stab 5 in den Vakuumschalter fließt, fließt durch die feststehende Lichtbogenelektrode 6, die bewegliche Lichtbogenelektrode 8 und den beweglichen Stab 7 zu einem mit dem beweglichen Stab 7 verbundenen äußeren Leiter.

Wenn ein Ausschaltsignal an den Vakuumschalter angelegt wird, während der Strom I über den beschriebenen Weg fließt, wird der bewegliche Stab 7 durch einen (nicht gezeigten) Betätigungsmechanismus gemäß Fig. 1 nach unten bewegt, und ein Lichtbogen 11A bildet sich, wie in Fig. 2 gezeigt, über den Spalt aus, der zwischen der beweglichen Lichtbogenelek­ trode 8 und der feststehenden Lichtbogenelektrode 6 ent­ steht. Wenn sich die bewegliche Lichtbogenelektrode 8 weiter von der feststehenden Lichtbogenelektrode 6 weg bewegt, wird der Lichtbogen 11A schließlich gelöscht. Der Spalt, der ent­ steht, wenn der Lichtbogen 11A schließlich gelöscht ist, ist der Kontaktspalt L.

Der erste Spalt l ist kleiner als der Kontaktspalt L. Wenn der Kontaktspalt L erreicht ist, fließt daher der Abschalt­ strom I von der Elektrodenspule 10A in die bewegliche Licht­ bogenelektrode 8, wie es durch einen Pfeil in der Fig. 2 gezeigt ist, und es entsteht über den ersten Spalt l ein Lichtbogen 11B. Der durch die Elektrodenspule 10 fließende Strom I erzeugt ein Magnetfeld H, dessen Richtung senkrecht zu der des Lichtbogens 11B liegt, wie es in der Fig. 3 dar­ gestellt ist. Folglich wirkt eine elektromagnetische Kraft F (Fig. 4) auf den Lichtbogen 11B, um den Lichtbogen 11B aus­ zulöschen, der magnetisch in die Umfangsrichtung der beweg­ lichen Elektrode 8 im ersten Spalt l getrieben wird. Der Lichtbogen kann damit durch Anbringen nur einer Elektroden­ spule 10 am feststehenden Stab 5 gelöscht werden, wodurch der Aufbau des Vakuumschalters wesentlich vereinfacht ist. Außerdem wird der als Ergebnis des Ausschaltvorganges er­ zeugte Lichtbogen in den den Spalt zwischen der feststehen­ den Lichtbogenelektrode 6 und der zugehörigen Hauptfläche der beweglichen Lichtbogenelektrode 8 überspringenden Licht­ bogen 11A und den die Lücke zwischen der Elektrodenspule 10 und der zugehörigen Seitenfläche der beweglichen Lichtbogen­ elektrode 8 überspringenden Lichtbogen 11B aufgeteilt. Die Gefahr einer Beschädigung der beweglichen Lichtbogenelek­ trode 8 durch Aufschmelzen aufgrund der Hitze des Licht­ bogens ist dadurch herabgesetzt und die Lebensdauer der Lichtbogenelektrode 8 erhöht.

Des weiteren ist die axiale Bewegung der beweglichen Licht­ bogenelektrode 8 auf den Bereich des Innenraumes der Elek­ trodenspule 10 beschränkt, so daß die Elektrode 8 nicht aus dem offenen Ende der Elektrodenspule 10 hervorsteht. Auch wenn der längs des Umfanges der beweglichen Lichtbogenelek­ trode 8 im ersten Spalt l magnetisch getriebene Lichtbogen 11B von seinem Weg abweicht und aus dem ersten Spalt l nach außen läuft, fällt der Lichtbogen 11B nicht auf die Abschir­ mung 9, da er davon durch die Elektrodenspule 10 abgehalten wird, so daß eine Beschädigung der Abschirmung 9 durch Aufschmelzen aufgrund der Hitze des Lichtbogens vermieden werden kann. Das heißt, daß die bewegliche Lichtbogenelek­ trode 8 vorzugsweise im Innenraum der Elektrodenspule 10 derart angeordnet ist, daß das äußere Ende der beweglichen Lichtbogenelektrode 8 nicht über das offene Ende der Elek­ trodenspule 10 nach außen vorsteht, so daß ein Entweichen des Lichtbogens 11B aus dem ersten Spalt l in Richtung der Abschirmung 9 vermieden wird. Da die Elektrodenspule an dem feststehenden Stab 5 angeordnet ist, kann auch die Größe des Betätigungsmechanismus zur Betätigung des beweglichen Stabes 7 verringert werden.

Claims (1)

1. Vakuumschalter mit
   einer an einem festen Stab (5) angeordneten festen Licht­ bogen-Elektrode (6),
   einer an einem bewegbaren Stab (7) angeordneten, auf die feste Elektrode (6) zu und von ihr weg bewegbaren Lichtbogen- Elektrode (8),
   einem die beiden Elektroden (6, 8) umgebenden Vakuumge­ häuse (20), durch das die beiden Stäbe (5, 7) nach außen ver­ laufen, und
   einer an dem festen Stab (5) angebrachten, die bewegbare Elektrode (8) umgebenden Elektrodenspule (10), dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenspule (10) eine auf die äußere Umfangsfläche eines becherförmigen, elektrisch isolierenden Bauteils (10B) aufgebrachte Wicklung (10A) auf­ weist, die mit ihrem einen Ende an den festen Stab (5) und mit ihrem anderen Ende an einen an der Innenfläche des offenen Endes des Bauteils (10B) ausgebildeten Stromweg angeschlossen ist.