DE4447391C1

DE4447391C1 - Vacuum switch

Info

Publication number: DE4447391C1
Application number: DE19944447391
Authority: DE
Inventors: Ralf Reiner Dipl Ing Volkmar; Michael Gerhard Held
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1994-12-23
Filing date: 1994-12-23
Publication date: 1996-06-05
Anticipated expiration: 2014-12-24
Also published as: WO1996020491A1

Abstract

The invention concerns an electric switch comprising a vacuum switching chamber as the switching element for switching direct and/or alternating currents. In order to be able to switch direct currents also with an electric switch whose switching element consists of a vacuum switching chamber (10), a plurality of measures are provided. The contact material (17, 21) is a high-melting material with positive magnetic susceptibility. In order to generate both an axial and a radial magnetic field in the region of the breaker gap, the current path formed by the two contact members (15, 16, 17, 19, 20, 21) comprises radial sections whose axial distance from the breaker gap varies. In addition, a capacitor (8), whose capacity is 10<2> to 10<5> times the capacity of the open contact members, is disposed electrically parallel to the breaker gap. A vacuum switching chamber of this type is suitable for switching direct currents in low and medium-voltage ranges and can also be used for switching low and high-frequency alternating currents.

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der elektrischen Schalter und ist bei der konstruktiven Ausgestaltung von Hochstrom schaltern anzuwenden, deren Kontaktstücke in einer evakuier ten Schaltkammer angeordnet und auch zum Schalten von Gleichströmen geeignet sind.The invention is in the field of electrical switches and is in the design of high current switches to apply, whose contact pieces in an evacuator arranged and also for switching of direct currents are suitable.

Die beim Schalten von Gleich- und nieder- oder hochfrequenten Wechselströmen zwischen den geöffneten Kontaktstücken auftre tenden Lichtbögen müssen durch geeignete Maßnahmen zum Erlö schen gebracht werden. Im Niederspannungsbereich sind hierzu Lichtbogen-Löscheinrichtungen gebräuchlich, die aus einer seitlich der Schaltstrecke angeordneten Löschkammer bestehen, die aus sogenannten Löschblechen aufgebaut ist. In diese Löschkammer wird der sich zwischen den Kontaktstücken ausbil dende Lichtbogen z. B. mittels einer ein Magnetfeld erzeugen den Blasspule über die Lichtbogen-Löschbleche bzw. Leitbleche getrieben. Hierbei erfährt der Lichtbogen durch die Lösch bleche eine Aufteilung in mehrere kurze, in Reihe brennende Teillichtbögen, denen an den kalten Blech- und Wandoberflä chen der Löschkammer Energie entzogen wird; gleichzeitig wird durch die Reihenschaltung der Teillichtbögen die Lichtbogen brennspannung auf einen mehrfachen Wert angehoben. Der durch den intensiven Energieentzug entstehende hohe Lichtbogengra dient führt somit zum Erlöschen des Lichtbogens.The when switching DC and low or high frequency Alternating currents occur between the open contact pieces arcing must take appropriate measures to be brought. In the low voltage range are for this Arc quenchers in use that consist of a extinguishing chamber arranged to the side of the switching path, which is made up of so-called quenching plates. In these The extinguishing chamber will form between the contact pieces ending arc z. B. generate a magnetic field by means of a the blow coil over the arc quenching plates or baffles driven. Here, the arc experiences through the quenching sheet a division into several short, burning in a row Partial arcs, which on the cold sheet and wall surfaces energy is withdrawn from the quenching chamber; at the same time by connecting the partial arcs in series, the arcs Burning voltage raised to a multiple value. The through the high arcing caused by the intensive deprivation of energy serves to extinguish the arc.

Zum Schalten von Wechselströmen im Nieder- und Mittelspan nungsbereich sind darüber hinaus Schalter in Gebrauch, deren eigentliches Schaltelement von einer Vakuumschaltkammer gebildet wird, die im wesentlichen aus einem evakuierten Gehäuse mit zwei innerhalb des Gehäuse angeordneten Kontakten besteht; von diesen Kontakten ist der eine unter Verwendung eines Faltenbalges bewegbar angeordnet. Bei einem derartigen Schaltelement wird das Erlöschen des Schaltlichtbogens über wiegend durch den periodisch wiederkehrenden Stromnulldurch gang bewirkt, wobei die elektrische Isolierfestigkeit des Vakuums das Wiederzünden des Schaltlichtbogens über die Schaltstrecke bei wiederkehrender Spannung verhindert.For switching alternating currents in low and medium voltage range, switches are also in use actual switching element of a vacuum interrupter is formed, which essentially consists of an evacuated Housing with two contacts arranged inside the housing consists; one of these contacts is using a bellows movably arranged. With such a Switching element is about the extinction of the switching arc by the periodically recurring zero current gang causes, the electrical insulation strength of the Vacuum the re-ignition of the switching arc over the Switching distance prevented with recurring voltage.

Man hat bereits versucht, Vakuumschaltkammern bzw. -röhren auch zum Schalten von Gleichströmen einzusetzen. Hierbei wird der Vakuumschaltkammer als eigentlichem Schaltelement eine Reihenschaltung aus einem Kondensatorkreis und einem weiteren Schaltelement parallel geschaltet. Mit Hilfe des weiteren Schaltelementes wird beim Schaltvorgang über die geöffnete Schaltstrecke der Vakuumschaltkammer eine dem zu unterbre chenden Strom entgegengesetzt gerichtete Entladung des Kon densatorkreises eingeleitet, die über die Schaltstrecke der Vakuumschaltkammer einen synthetischen Stromnulldurchgang erzwingt (Zwangskommutierung).Attempts have already been made to use vacuum interrupters or tubes can also be used for switching direct currents. Here will the vacuum interrupter as the actual switching element Series connection from a capacitor circuit and another Switching element connected in parallel. With the help of the further Switching element is opened during the switching process Switching distance of the vacuum interrupter to be interrupted appropriate current opposite discharge of the con Densator circuit initiated over the switching path of the Vacuum interrupter a synthetic current zero crossing enforces (forced commutation).

Für die hierbei verwendeten Kondensatorkreise sind Kondensator-Batterien erforderlich, deren Kapazitäten in der Größenordnung von mehreren µF liegen (DE 26 08 264 A1, EP 0 178 733 A2, Aufsatz "DC Braking Tests up to 55 kgA in a single vacuum interrupter", IEEE Trans actions on power delivery, Vol. 3, No. 4, 1988, Seiten 1732 bis 1738, US 3 548 256).For the used here Capacitor circuits require capacitor batteries whose capacities are on the order of several µF (DE 26 08 264 A1, EP 0 178 733 A2, article "DC Braking Tests up to 55 kgA in a single vacuum interrupter ", IEEE Trans actions on power delivery, Vol. 3, No. 4, 1988, pages 1732 to 1738, U.S. 3,548,256).

Zum Schalten von Gleichströmen mit einer Stromstärke bis zu etwa 100 A mittels einer Vakuumschaltröhre ohne eine parallel zur Schaltstrecke angeordnete Kondensatorkreisbatterie ist weiterhin ein Schalter bekannt, der in üblicher Weise ein den Schaltantrieb für das eigentliche Schaltelement enthaltendes Gehäuse aufweist und bei dem die das Schaltelement bildende Vakuumschaltröhre in ebenfalls üblicher Weise eine Schalt strecke aufweist, die von einem feststehenden Kontaktstück und einem dazu axial bewegbaren Kontaktstück gebildet ist. Bei dieser Vakuumschaltröhre sind die Kontaktflächen der beiden Kontaktstücke in zwei zueinander parallelen Ebenen angeordnet. Die beiden Kontaktstücke sind darüber hinaus unterschiedlich ausgebildet, um den beim Schaltvorgang auf tretenden Lichtbogen zu beeinflussen. So ist das eine zylin drisch ausgebildete und als Kathode geschaltete Kontaktstück an seiner Stirnfläche mit einer zylindrischen Ausnehmung versehen, in deren Bodenbereich radial nach außen verlaufende Bohrungen oder eine flache Hinterdrehung angeordnet sind. Das andere, ebenfalls zylindrisch ausgebildete und als Anode geschaltete Kontaktstück ist an seiner Stirnseite mit einer zylindrischen Erhebung versehen, deren Durchmesser kleiner als der Durchmesser der zylindrischen Ausnehmung in dem als Kathode geschalteten Kontaktstück gewählt ist. Durch das vom Lichtbogen erzeugte Magnetfeld sollen die Lichtbogenpfade in die radial verlaufenden Bohrungen bzw. in die Hinterdrehung hineingetrieben werden, wobei die Lichtbogenfußpunkte zum Erlöschen kommen und somit der Lichtbogen-Entladungsstrom zu fließen aufhört. Zur Verstärkung der Wirkung des erzeugten Magnetfeldes können in den zylindrischen Kontaktstücken zentrisch angeordnete Permanentmagnete vorgesehen sein (US 3 131 276). - Diese theoretisch bekannte Ausgestaltung eines Vakuumschalters hat zu keiner allgemein praktizierten Anwendung geführt.For switching direct currents with a current up to about 100 A using a vacuum interrupter without a parallel to the switching path arranged capacitor circuit battery also known a switch, the one in the usual way Switching drive for the actual switching element containing Has housing and in which the forming the switching element Vacuum switching tube a switching in the usual way Track has a fixed contact piece and an axially movable contact piece is formed. With this vacuum interrupter, the contact surfaces are the two contact pieces in two parallel planes arranged. The two contact pieces are also beyond differently designed to the on during the switching process influencing arc. So that's a cylin drisch trained and connected as a cathode contact on its end face with a cylindrical recess provided, in the bottom area extending radially outwards Bores or a flat backward rotation are arranged. The other, also cylindrical and anode switched contact piece is on its face with a provided cylindrical elevation, the diameter of which is smaller than the diameter of the cylindrical recess in the as Cathode switched contact piece is selected. By the from Arc generated magnetic field are said to be in the arc paths the radial bores or in the backward rotation be driven in, the arc base points to Go out and thus the arc discharge current stops flowing. To enhance the effect of the generated Magnetic field can be in the cylindrical contact pieces Centrally arranged permanent magnets can be provided (US 3 131 276). - This theoretically known configuration a vacuum switch has not been widely used to any Application led.

An sich ist weiterhin eine Vakuumschaltröhre bekannt, deren Kontaktstücke jeweils aus einem Kontaktträger aus einem gut stromleitenden Material und aus einem aufgesetzten Kontaktelement bestehen, wobei die Kontaktflächen der Kontaktelemente in zwei zueinander parallelen Ebenen angeordnet sind und die beiden Kontaktelemente zusätzlich mit zwei konzentrisch zueinander angeordneten, käfigartigen Stromführungselementen versehen sind, zwischen denen ein Lichtbogen geführt werden kann (JP 56-63 723).A vacuum interrupter is also known per se, the Contact pieces each from a contact carrier from a good current-conducting material and from a patch Contact element exist, the contact surfaces of the Contact elements in two mutually parallel planes are arranged and the two contact elements in addition two cage-like arranged concentrically to each other Current supply elements are provided, between which a Arc can be conducted (JP 56-63 723).

Ausgehend von einem elektrischen Schalter mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Vakuumschaltkammer so auszubilden, daß mit ihr ebenfalls Gleichströme auch oberhalb von 100 A ohne Einsatz einer Zwangskommutierung sicher unterbrochen werden können.Starting from an electrical switch with the features of the preamble of claim 1 lies the invention based on the task of designing the vacuum interrupter in such a way that with it also direct currents also above 100 A. safely interrupted without the use of a forced commutation can be.

Zur Lösung der genannten Aufgabe sind gemäß der Erfindung folgende Maßnahmen vorgesehen: Die Kontaktelemente bestehen aus einem Material mit einem Schmelzpunkt oberhalb 1200°C und mit positiver magnetischer Suszeptibilität; weiterhin weist der von den Kontaktträgern und den Kontaktelementen gebildete Strompfad zur Erzeugung eines sowohl axial als auch radial als auch in Umfangsrichtung ausgerichteten Magnetfel des im Bereich der Schaltstrecke zwei radial verlaufende Abschnitte auf, deren axiale Entfernung von der zwischen den Kontaktelementen befindlichen Lichtbogenbrennstrecke unterschiedlich ist; schließlich sind elektrisch parallel zur Schaltstrecke ein oder mehrere Kondensatoren angeordnet, deren Gesamtkapazität wenigstens das 10²-Fache und höchstens das 10⁵-Fache der Kapazität der beiden im Abstand des Schalthubes zueinander befindlichen Kontaktelemente beträgt.To achieve the stated object are according to the invention The following measures are provided: The contact elements exist made of a material with a melting point above 1200 ° C and with positive magnetic susceptibility; Farther points that of the contact carriers and the contact elements formed current path to generate a both axially and radial as well as circumferential magnetic field of two radially running in the area of the switching distance Sections whose axial distance from that between the Contact arc arc path located is different; after all, are electrically parallel to Switching path one or more capacitors arranged, whose total capacity is at least 10² times and at most 10⁵ times the capacity of the two at a distance of Switching stroke to each other contact elements.

Zum Auffinden dieser Lösung wurde zunächst ein theoretisches Erklärungsmodell erstellt, das die bislang bestehenden Hinde rungen und Schwierigkeiten beim Schalten von Gleichströmen mittels Vakuumschaltkammern erklären kann. Danach führen die beim Öffnen der Kontaktstelle auftretenden plötzlichen Ände rungen der Strom- und Spannungsverhältnisse zu hochfrequenten elektrischen Schwingvorgängen (Ausgleichsschwingungen). Frequenzen und Amplituden dieser Ausgleichsschwingungen werden von den elektrischen Kenngrößen aller einzelnen Ele mente des gesamten Schaltkreises bzw. aller am Ausschaltvor gang beteiligten Stromkreise bestimmt, wobei sich die einzel nen Ausgleichsvorgänge zu einem Gesamtausgleichsvorgang überlagern. Von den einzelnen Ausgleichsvorgängen sind die des Schaltelementes mit geöffneten Kontakten und die des sich zwischen den Kontaktelementen ausbildenden Lichtbogens von besonderer Bedeutung. Beide Ausgleichsvorgänge liegen in einem relativ hohen Frequenzbereich (MHz-Bereich), überlagern sich resonanzartig und führen zu lokalen Wiederzündungen von Lichtbögen. Die gemäß der Erfindung vorgesehenen Maßnahmen zielen daher darauf ab, diese beiden verschiedenen, jedoch elektrisch gekoppelten Schwingungsvorgänge frequenzmäßig zu entkoppeln, ihre Einzel-Amplituden zu dämpfen und damit insgesamt die zwischen den beiden Kontakten anstehende Ge samtamplitude zu verringern.To find this solution, first a theoretical one Explanation model created that the previously existing Hinde problems and difficulties in switching direct currents can explain by means of vacuum interrupters. After that the lead sudden changes occurring when opening the contact point current and voltage ratios to high-frequency electrical vibrations (balancing vibrations). Frequencies and amplitudes of these compensatory vibrations are determined by the electrical parameters of all individual el elements of the entire circuit or all at the switch-off involved circuits determined, the individual Compensations for an overall compensation process overlay. Of the individual balancing transactions are the of the switching element with open contacts and that of the between the contact elements forming arc of special meaning. Both compensation processes are in a relatively high frequency range (MHz range) become resonant and lead to local reignitions of Electric arc. The measures provided according to the invention therefore aim to do these two different, however electrically coupled vibration processes in terms of frequency decouple, dampen their individual amplitudes and thus overall the Ge pending between the two contacts to reduce velvet amplitude.

Bei einer gemäß der Erfindung ausgestalteten Vakuumschaltkam mer wird somit einerseits durch die Verwendung von hoch schmelzendem und damit abbrandfestem Kontaktmaterial mit positiver magnetischer Suszeptibilität und durch die Erzeu gung von den Lichtbogen beeinflussenden Magnetfeldern die Frequenz der durch den Lichtbogen bedingten Schwingvorgänge herabgesetzt und deren Amplitude verringert; andererseits werden durch die Parallelschaltung eines oder mehrerer Kon densatoren zur Schaltstrecke die Frequenz und die Amplitude des schaltkreisbedingten Schwingvorganges derart reduziert, daß sich die Frequenzen der beiden Schwingvorgänge um eine oder mehrere Größenordnungen voneinander unterscheiden. Auf diese Weise werden die Möglichkeit zur Ausbildung hoher Schwingungsamplituden, die eine lokale Wiederzündung von Lichtbogenpfaden herbeiführen können, erheblich reduziert und damit die energetischen Bedingungen herbeigeführt, welche ein sicheres Erlöschen des Lichtbogens innerhalb von wenigen ms (kleiner 30 ms) ermöglichen.In a vacuum switch designed according to the invention mer is thus on the one hand through the use of high melting and therefore erosion-proof contact material positive magnetic susceptibility and through the produc the magnetic fields influencing the arc Frequency of the oscillations caused by the arc reduced and their amplitude reduced; on the other hand through the parallel connection of one or more Kon capacitors to the switching path the frequency and the amplitude of the circuit-related oscillation process is reduced in such a way that the frequencies of the two vibrations are one or different orders of magnitude. On this way the opportunity to train higher Vibration amplitudes that cause local re-ignition Arc paths can be significantly reduced and so that the energetic conditions are brought about, which a safe extinguishing of the arc within a few ms (less than 30 ms).

Mit Versuchsanordnungen, die nur eine begrenzte Belastung zuließen, wurden bereits Gleichströme von 1600 A bei 50 V, von 340 A bei 370 V und von 300 A bei 440 V zuverlässig geschaltet. Bei entsprechender Dimensionierung der Vakuum schaltkammer können auch größere Ströme bei ebenfalls größe ren Spannungen geschaltet werden. - Da sich beim Schalten von Standard-Wechselströmen periodisch ein Nulldurchgang ergibt, der das Erlöschen des Lichtbogens begünstigt bzw. herbeifüh ren kann, können mit der neuen Vakuumschaltkammer auch Wech selströme geschaltet werden. Weiterhin können auch hochfre quente Wechsel- oder Impulsströme mit Frequenzen bis in den 100 kHz-Bereich geschaltet werden. With experimental setups that have only a limited load direct currents of 1600 A at 50 V were already permitted, reliable from 340 A at 370 V and from 300 A at 440 V. switched. With appropriate dimensioning of the vacuum Switching chamber can also handle larger currents with the same size Ren voltages are switched. - Because when switching from Standard alternating currents periodically result in a zero crossing, which favors or causes the arc to extinguish can change with the new vacuum interrupter sel currents are switched. Furthermore, highly fre quent alternating or impulse currents with frequencies up to the 100 kHz range can be switched.

Die im Rahmen der Erfindung vorgesehene Ausgestaltung des Strompfades im Bereich der Kontaktstücke führt mit der Erzeu gung sowohl eines axialen als auch radialen als auch in Umfangsrichtung gerichteten Magnetfeldes im Bereich der Schaltstrecke einerseits zu einer möglichst diffusen Ausbil dung des Lichtbogens und andererseits zu einer Verdrängung des diffusen Lichtbogens auf den Randbereich,der Kontaktele mente. Dort kann durch weitere konstruktive Maßnahmen eine Blaswirkung auf den Lichtbogen ausgeübt werden und demzufolge der Lichtbogengradient erhöht und damit eine weitere Erhöhung der Schaltleistung erreicht werden. Eine solche konstruktive Maßnahme besteht darin, konzentrisch zu den beiden Kontakt stücken einen hohlzylindrischen Dampfschirm anzuordnen, dessen radialer Abstand von den Kontaktstücken etwa dem axialen Abstand der Kontaktelemente bei geöffneter Schalt strecke entspricht und der elektrisch fest mit dem - beim Schalten von Gleichströmen - als Kathode geschalteten Kon taktstück verbunden ist. Durch diese Maßnahme stellt sich im Umfeld des als Anode geschalteten Kontaktstückes eine gleich mäßige elektrische Feldstärke ein, die beim radialen Auswan dern des Schaltlichtbogens aus dem Schaltspalt aufgrund des erzeugten Magnetfeldes eine Ausblasung des Lichtbogens be wirkt. Im übrigen bildet dieser Dampfschirm zusammen mit dem als Anode geschalteten Kontaktstück einen Kondensator, dessen Kapazität die Grundkapazität der Schaltstrecke erhöht. - Der Dampfschirm besteht zweckmäßig - im Sinne der Werkstoffaus wahl für die Kontaktelemente - ebenfalls aus einem Werkstoff, dessen Schmelzpunkt oberhalb von 1200°C liegt und der eine positive magnetische Suszeptibilität aufweist. Weiterhin empfiehlt es sich, bei Verwendung eines Dampfschirmes die gut stromleitenden Kontaktträger aus beispielsweise Kupfer wenig stens im Bereich des Schaltspaltes am äußeren Umfang mit Werkstoffen positiver magnetischer Suszeptibilität abzu decken. Dies kann - insbesondere bei Ausgestaltung der Kon taktelemente als Kontaktplatten - mit einer sich in Achsrich tung erstreckenden am äußeren Kontaktelement umlaufenden Schürze realisiert werden. Dadurch wird ein Verdampfen von Kupferwerkstoff des Kontaktträgers sowie ein Verdampfen von silber- und /oder kupferhaltigem Lötmaterial, mit welchem das jeweilige Kontaktelement und der Kontaktträger verlötet sind, verhindert und ein entsprechender Niederschlag auf den Kon taktelementen unterbunden.The design of the Current paths in the area of the contact pieces lead with the generator supply both an axial and a radial as well as in Directional magnetic field in the area of Switching distance on the one hand to a diffuse training as possible arcing and on the other hand to a displacement of the diffuse arc on the edge area, the contact ment. There can be a further constructional measures Blow effect are exerted on the arc and consequently the arc gradient increases and thus a further increase the switching capacity can be achieved. Such a constructive Measure is concentric to the two contact to arrange a hollow cylindrical steam screen, whose radial distance from the contact pieces about that axial distance of the contact elements when the switch is open distance corresponds and the electrically fixed with the - at Switching direct currents - Kon switched as cathode is connected. This measure turns into Environment of the contact piece connected as an anode is the same moderate electric field strength, which in the radial fluctuation those of the switching arc from the switching gap due to the generated magnetic field a blowout of the arc be works. Otherwise, this steam screen forms together with the as an anode connected contact piece a capacitor, the Capacity increases the basic capacity of the switching path. - Of the Steam screen is useful - in the sense of the material choice for the contact elements - also from one material, whose melting point is above 1200 ° C and one has positive magnetic susceptibility. Farther it is recommended that when using a steam screen the good Electrically conductive contact carrier made of copper, for example, little at least in the area of the switching gap on the outer circumference Materials of positive magnetic susceptibility cover. This can - especially when con clock elements as contact plates - with one in axis alignment tion extending around the outer contact element Apron can be realized. This will vaporize Copper material of the contact carrier and an evaporation of silver and / or copper-containing solder material with which the the respective contact element and the contact carrier are soldered, prevented and a corresponding precipitation on the Kon clock elements prevented.

Für die gemäß der Erfindung vorgesehene Werkstoffauswahl für die auf die Kontaktstücke gesetzten Kontaktelemente sind die hohe Schmelz- und Siedetemperatur, das Vorliegen einer posi tiven magnetischen Suszeptibilität und das diesen Werkstoffen eigene hohe Atomgewicht charakteristisch. Geeignete derartige Werkstoffe, die allein oder in Kombination mit anderen geeig neten Werkstoffen verwendet werden können, sind insbesondere Wolfram und Molybdän, deren Schmelztemperatur über 2500°C und deren Siedetemperatur über 5500°C liegt, wobei deren spezifische Suszeptibilität bei etwa +3 bzw. etwa +9 g×cm^-3×10^-6 liegt. Die Werkstoffe müssen dabei einen möglichst geringen Gehalt an gasförmigen Materialien bzw. an Materia lien mit geringerem Siedepunkt als 1200°C aufweisen, da solche Materalien das Schaltvermögen auch aufgrund ihrer negativen magnetischen Suszeptibilität und ihres geringen Atomgewichtes negativ beeinflussen. Die genannten Werkstoffe können in Form eines gesinterten Verbundwerkstoffes oder in Form einer Legierung mit Werkstoffen wie Kobalt, Eisen, Nickel, Chrom, Rhenium oder Vanadium kombiniert werden, deren magnetische Suszeptibilität höher als die von Wolfram und Molybdän ist, so daß die spezifische Suszeptibilität des Verbundwerkstoffes bzw. der Legierung gegenüber der des Grundwerkstoffes Wolfram bzw. Molybdän erhöht ist. Als Kombi nationswerkstoffe kommen auch Tantal, Niob, Platin, Rhodium und Palladium sowie gegebenenfalls Zirkon, Titan und Mangan in Betracht. Weiterhin kann der Werkstoff des Kontaktelemen tes Beimengungen von Lantanoiden oder Aktinoiden aufweisen, deren spezifische magnetische Suszeptibilität noch höher liegt. For the selection of materials according to the invention for the contact elements placed on the contact elements, the high melting and boiling temperature, the presence of a positive magnetic susceptibility and the high atomic weight inherent in these materials are characteristic. Suitable materials of this type, which can be used alone or in combination with other suitable materials, are in particular tungsten and molybdenum, the melting temperature of which is above 2500 ° C. and the boiling point of which is above 5500 ° C., the specific susceptibility of which is approximately +3 or approximately +9 g × cm ^-3 × 10 ^-6 lies. The materials must have the lowest possible content of gaseous materials or materials with a boiling point lower than 1200 ° C, since such materials also negatively influence the switching capacity due to their negative magnetic susceptibility and their low atomic weight. The materials mentioned can be combined in the form of a sintered composite or in the form of an alloy with materials such as cobalt, iron, nickel, chromium, rhenium or vanadium, the magnetic susceptibility of which is higher than that of tungsten and molybdenum, so that the specific susceptibility of the composite or the alloy is increased compared to that of the base material tungsten or molybdenum. Tantalum, niobium, platinum, rhodium and palladium as well as zirconium, titanium and manganese may also be considered as combination materials. Furthermore, the material of the Kontaktelemen tes admixtures of lantanoids or actinides, the specific magnetic susceptibility is even higher.

Die Verwendung von Werkstoffen mit einem Schmelzpunkt ober halb 1200°C zur Herstellung von Kontaktelementen für Vakuum schaltkammern ist an sich bekannt. So hat man beispielsweise bei einem Vakuumrelais das Kontaktelement des beweglichen Schaltstückes aus Tantal oder einer Tantallegierung und das Kontaktelement des feststehenden Schaltstückes aus Molybdän oder einer Molybdänlegierung gefertigt (DE 10 25 042 A). Weiterhin ist als Kontaktwerkstoff für Vakuumschalter eine gesinterte Metallmatrix bekannt, deren Hauptkomponente aus Wolfram, Molybdän, Chrom, Nickel oder Eisen besteht und als Versprödungszusatz Aluminium oder Zinn enthält. Diese Metall matrix wird anschließend mit einer Tränksubstanz aus Kupfer, Silber oder Legierungen dieser Metalle getränkt (DE 23 57 333 A1). Es ist weiterhin bekannt, für Vakuum-Leistungsschalter ein Kontaktmaterial einzusetzen, das als abbrandfeste Be standteile Molybdän und Wolfram und als elektrisch leitfähige Komponente Kupfer enthält (DE 35 05 303 A1). Darüber hinaus ist es bekannt, die Elektroden einer Vakuumschaltröhre aus einem Eisenwerkstoff herzustellen, dessen Härte, Streck grenze, Duktilität und gasförmige bzw. gasbildende Verunrei nigungen gewissen Randbedingungen genügen. Beispielsweise kann es sich bei dem Eisenwerkstoff um einen temperaturgehär teten Kohlenstofflegierungsstahl handeln, der neben etwa 0,4% Kohlenstoff 5% Chrom, 3% Molybdän und 0,5% Vanadium enthält (DE 24 31 058 A1). Bei allen diesen bekannten Kon taktstücken bzw. Kontaktelementen werden als Kontaktmaterial wenigstens teilweise Werkstoffe verwendet, deren Schmelztem peratur über 1200°C liegt und die eine positive magnetische Suszeptibilität aufweisen. Dabei ist jedoch unbekannt geblie ben, daß das Vorliegen einer ausschließlich positiven magne tischen Suszeptibilität - Kupfer und Silber weisen beispiels weise eine negative magnetische Suszeptibilität auf - für die erfolgreiche Konstruktion von Vakuumschaltkammern zum Schal ten von Gleichströmen eine wesentliche Voraussetzung ist. The use of materials with a melting point above half 1200 ° C for the production of contact elements for vacuum control chambers is known per se. So you have, for example in the case of a vacuum relay, the contact element of the movable one Contact piece made of tantalum or a tantalum alloy and that Contact element of the fixed contact made of molybdenum or a molybdenum alloy (DE 10 25 042 A). Furthermore, is a contact material for vacuum switches sintered metal matrix known, the main component of which Tungsten, molybdenum, chromium, nickel or iron and as Embrittlement additive contains aluminum or tin. This metal matrix is then coated with an impregnation substance made of copper, Silver or alloys of these metals soaked (DE 23 57 333 A1). It is also known for vacuum circuit breakers to use a contact material that can be used as a wear-resistant components molybdenum and tungsten and as electrically conductive Component contains copper (DE 35 05 303 A1). Furthermore it is known to make the electrodes of a vacuum interrupter to manufacture an iron material, the hardness, stretch limit, ductility and gaseous or gas-forming impurities certain basic conditions. For example the iron material may have a temperature acted carbon alloy steel, which in addition to about 0.4% Carbon 5% chromium, 3% molybdenum and 0.5% vanadium contains (DE 24 31 058 A1). With all these known Kon beats or contact elements are used as contact material at least partially used materials, their melting point temperature is above 1200 ° C and a positive magnetic Exhibit susceptibility. However, it remains unknown ben that the existence of an exclusively positive magne table susceptibility - copper and silver, for example have a negative magnetic susceptibility - for that successful construction of vacuum interrupters for scarf DC currents is an essential prerequisite.

Es ist im übrigen weiterhin allgemein bekannt, hochschmel zende Werkstoffe wie Platin, Wolfram, Molybdän, Rhodium und Rhenium für Kontaktzwecke zu verwenden ("Werkstoffe für elek trische Kontakte" A. Keil, Springerverlag, 1960, Seiten 170 bis 177; "Elektrische Kontakte und ihre Werkstoffe", A. Keil u. a., Springerverlag, 1984, Seiten 166 bis 186), für die Elektroden von Glühkatodenröhren eine Eisenlegierung mit Nickel, Chrom oder Kobalt als Legierungskomponenten auf der (DE-PS 3 31 414), für Vakuumschalterkontakte Legierungen Basis von Lanthan oder Cer oder Mangan mit Aluminium, Kupfer, Zinn oder Wismut, als Kontaktwerkstoff für Vakuumschaltröhren zusätzliche zu Kupfer und Tellur, Wismut oder Blei als Hilfsmetall Cer, Lanthan, Titan und Zirkon (DE-AS 21 24 707) oder einen reinen Chrom-Nickel-Stahl (DE 38 32 493 A1) zu verwenden.It is also generally known to melt away materials such as platinum, tungsten, molybdenum, rhodium and To use rhenium for contact purposes ("Materials for elec trical contacts "A. Keil, Springerverlag, 1960, pages 170 to 177; "Electrical contacts and their materials", A. Keil u. a., Springerverlag, 1984, pages 166 to 186), for the Electrodes from hot cathode tubes with an iron alloy Nickel, chrome or cobalt as alloy components on the (DE-PS 3 31 414), for vacuum switch contacts alloys Base of lanthanum or cerium or manganese with aluminum, copper, Tin or bismuth, as a contact material for vacuum interrupters additional to copper and tellurium, bismuth or lead as Auxiliary metal cerium, lanthanum, titanium and zircon (DE-AS 21 24 707) or a pure chrome-nickel steel (DE 38 32 493 A1) use.

Die zur Erzeugung des erwähnten Magnetfeldes vorgesehene unterschiedliche Ausgestaltung der beiden Kontaktstücke, die darin besteht, daß der von den Kontaktstücken gebildete Strompfad zwei radial verlaufende Abschnitte aufweist, deren axiale Entfernung von der Entladungs- bzw. Schaltstrecke unterschiedlich ist, gewährleistet, daß die in radialer Richtung nach außen verlaufenden Abschnitte und die in radialer Richtung nach innen verlaufenden Abschnitte des Strompfades sich infolge der entgegengesetzten Stromrichtung in ihrer Wirkung, nämlich im Bereich der Schaltstrecke bzw. des Schaltspaltes auch ein axiales Magnetfeld zu erzeugen, nicht gegenseitig aufheben.The one intended to generate the aforementioned magnetic field different design of the two contact pieces is that the one formed by the contact pieces Current path has two radially extending sections, the axial distance from the discharge or switching path is different, ensures that the radial Direction outward sections and the in radial direction inward sections of the Current paths due to the opposite current direction in their effect, namely in the area of the switching path or to generate an axial magnetic field of the switching gap, do not cancel each other out.

Für die konstruktive Ausgestaltung der Kontaktstücke erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Kontaktelemente als Kon taktplatten - vorzugsweise als Kontaktplatten gleichen Durch messers - ausgebildet sind; in diesem Fall lassen sich radial verlaufende Abschnitte des Strompfades dadurch ausbilden, daß man der einen Kontaktplatte einen topfartigen Kontaktträger zuordnet, der etwa den gleichen Außendurchmesser wie die zugehörige Kontaktplatte aufweist, und daß man den Kontakt träger der anderen Kontaktplatte im wesentlichen als Vollzy linder ausbildet, dessen Durchmesser wesentlich kleiner als der Durchmesser der Kontaktplatte ist. Bei einer derartigen Ausgestaltung wird ein radial verlaufender Abschnitt des Strompfades vom Boden des topfartigen Kontaktträgers und ein anderer radial verlaufender Abschnitt des Strompfades von einer oder beiden Kontaktplatten gebildet. Da die Stromrich tung in den beiden radial verlaufenden Abschnitten des Strom pfades entgegengesetzt ist, sollte der Abstand des Bodens des topfartigen Kontaktträgers von der zugehörigen Kontaktplatte so groß wie konstruktiv möglich gewählt werden, um die durch die gegenläufigen Stromrichtungen bedingte Minderung des erwünschten axialen Magnetfeldes zwischen den geöffneten Kontaktplatten so gering wie möglich zu halten. - Die Aus bildung des radial verlaufenden Abschnittes des Strompfades im Bereich der Kontaktplatten wird begünstigt, wenn der vollzylindrische Kontaktträger unmittelbar unterhalb der Kontaktplatte mit einer zentrischen, zylindrischen Ausnehmung versehen ist. - Der Durchmesser des als Vollzylinder ausge bildeten Kontaktträgers sollte vorzugsweise etwa 25 bis 60% des Durchmessers der zugehörigen Kontaktplatte betragen.For the constructive design of the contact pieces proves it is advantageous if the contact elements as Kon tact plates - preferably as contact plates with the same diameter knives - are trained; in this case it can be radial Form running sections of the current path in that one a contact plate a pot-like contact carrier assigns about the same outer diameter as that has associated contact plate, and that the contact Carrier of the other contact plate essentially as Vollzy forms linder, whose diameter is significantly smaller than is the diameter of the contact plate. With such a Design is a radially extending portion of the Current paths from the bottom of the pot-like contact carrier and a other radial portion of the current path from one or both contact plates are formed. Since the Stromrich tion in the two radial sections of the stream path is opposite, the distance of the bottom of the pot-like contact carrier from the associated contact plate as large as possible to be chosen by the design the contradictory current directional reduction of the desired axial magnetic field between the open Keep contact plates as low as possible. - The out Formation of the radial section of the current path in the area of the contact plates is favored if the fully cylindrical contact carrier immediately below the Contact plate with a central, cylindrical recess is provided. - The diameter of the solid cylinder formed contact carrier should preferably about 25 to 60% of the diameter of the associated contact plate.

Bei einer derartigen Ausgestaltung der Schaltstücke können weiterhin der topfartige Kontaktträger mit einem vom Rand radial nach innen ragenden Stützflansch und der vollzylin drische Kontaktträger mit einem radial nach außen ragenden Stützflansch für die jeweilige Kontaktplatte versehen sein. Dies erhöht die mechanische Stabilität der Kontaktanordnung Bei einer solchen Ausgestaltung sind die Stützflansche gleichzeitig Bestandteil der radial verlaufenden Abschnitte des Strompfades.With such a configuration of the switching pieces can further the pot-like contact carrier with one from the edge radially inward protruding support flange and the full cylinder Drical contact carrier with a radially protruding outward Support flange for the respective contact plate. This increases the mechanical stability of the contact arrangement In such an embodiment, the support flanges are at the same time part of the radial sections of the current path.

Zur Erzeugung und/oder Verstärkung des erwünschten axialen Magnetfeldes kann im übrigen auch wenigstens einer der beiden Kontaktträger geschlitzt sein und/oder der Stromzuführungs bolzen eines Kontaktstückes mit einer wendelförmig verlaufen den Nut und im Bereich der Nut mit einer mittigen axialen Bohrung versehen sein, wie es für sogenannte Axial-Magnet feldkontakte an sich bekannt ist.To generate and / or reinforce the desired axial Magnetic field can also at least one of the two Contact carrier be slotted and / or the power supply bolt of a contact piece with a helical the groove and in the area of the groove with a central axial Be provided bore, as it is for so-called axial magnet field contacts are known per se.

Die bereits erwähnt, ist im Rahmen der Erfindung auch die Anordnung eines oder mehrerer Kondensatoren vorgesehen, die elektrisch parallel zur Schaltstrecke geschaltet sind. Hier bei kann es sich um einen getrennt zur Schaltstrecke angeord neten Kondensator handeln, dessen Anschlüsse direkt mit den beiden Anschlüssen der Vakuumschaltkammer verbunden sind, oder um einen vollständig in die Vakuumschaltkammer inte grierten Kondensator oder um eine Kombination von beiden. Die vollständige oder teilweise Integration des Kondensators in die Vakuumschaltkammer kann dadurch erreicht werden, daß man die Ladungsflächen konzentrisch zu den Kontaktstücken anord net. Hierzu kann der Kondensator beispielsweise aus wenig stens zwei innerhalb der Vakuumschaltkammer mit möglichst geringem Abstand konzentrisch zueinander angeordneten metal lenen Hohlzylindern bestehen, die abwechselnd mit dem einen und dem anderen Kontaktstück elektrisch verbunden sind. Hierbei besteht auch die Möglichkeit, daß die metallenen Hohlzylinder von Metallisierungen gebildet werden, die auf die Mantelflächen eines keramischen Hohlzylinders aufgebracht sind. Der Kondensator kann aber auch von einem hohlzylindri schen, außen und innen mit einer teilweisen Metallisierung versehenen Isolierkörper der Vakuumschaltkammer gebildet sein. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, konzentrisch zu den Kontaktstücken mehrere kreisringförmige Plattenkondensa toren in Achsrichtung gestaffelt und elektrisch parallel geschaltet anzuordnen. - Die Gesamtkapazität der parallel geschalteten Kondensatoren hängt von der Kapazität der Kon taktelemente bei geöffneter Schaltstrecke ab. Wenn die Kapa zität der geöffneten Schaltstrecke bei etwa 1 bis 5 pF liegt und die Kapazität der Vakuumschaltkammer etwa 15 bis 40 pF beträgt, sollte die Kapazität der zusätzlich angeordneten Kondensatoren wenigstens 200 bis 500 pF, zweckmäßig etwa 1 bis 20×10³ pF betragen.That already mentioned is also within the scope of the invention Arrangement of one or more capacitors provided are electrically connected in parallel to the switching path. Here at it can be arranged separately from the switching path act neten capacitor, the connections directly with the both connections of the vacuum interrupter are connected, or to completely integrate into the vacuum interrupter capacitor or a combination of both. The full or partial integration of the capacitor in the vacuum interrupter can be achieved by arrange the charge surfaces concentrically to the contact pieces net. For this purpose, the capacitor can, for example, have little At least two within the vacuum interrupter, if possible small distance concentrically arranged metal lenen hollow cylinders, which alternate with one and the other contact piece are electrically connected. There is also the possibility that the metal Hollow cylinders are formed by metallizations the outer surfaces of a ceramic hollow cylinder applied are. The capacitor can also be a hollow cylinder with a partial metallization on the outside and inside provided insulating body of the vacuum interrupter his. There is also the option of concentric the contact pieces several circular plate condensers Gates staggered in the axial direction and electrically parallel to arrange switched. - The total capacity of the parallel switched capacitors depends on the capacitance of the con clock elements when the switching path is open. If the Kapa zity of the open switching distance is about 1 to 5 pF and the capacitance of the vacuum interrupter is about 15 to 40 pF is the capacity of the additionally arranged Capacitors at least 200 to 500 pF, suitably about 1 up to 20 × 10³ pF.

Zur kapazitiven Steuerung der Spannungsverteilung innerhalb einer Vakuumschalt röhre ist es an sich bekannt, zwischen dem auf Hochspannungspotential liegenden Kontaktstück und dem geerdeten Metallgehäuse einen zylindrischen Schirmkörper anzuordnen, der auf floatendem Potential liegt (DE 41 29 008, DE 41 39 227, DE 42 19 428).For capacitive control of the voltage distribution within a vacuum switch It is known per se between the tube at high voltage potential lying contact piece and the grounded metal housing a cylindrical Arrange shield body that is at floating potential (DE 41 29 008, DE 41 39 227, DE 42 19 428).

Zur Verbesserung der Spannungsfestigkeit von Vakuumschaltröh ren ist es an sich bekannt, innerhalb einer Vakuumschaltröhre wenigstens zwei Kontaktpaare elektrisch in Reihe zu schalten (DE 33 44 376 A1, US 3 178 541, US 3 283 101). Bei einer derartigen Anordnung sind im einfachsten Fall zwei ortsfest angeordnete Kontaktstücke und ein diesen beiden Kontakt stücken zugeordnet es bewegliches isoliert angeordnet es Kon taktstück vorgesehen. Die beiden fest angeordneten Kontakt stücke können dabei radial symmetrisch zur Achse der Vakuum schaltröhre angeordnet sein, während für das bewegliche Kontaktstück eine kreis- oder kreisringförmige Ausgestaltung in Betracht kommt. - Eine solche Maßnahme, die im wesent lichen zu zwei elektrisch hintereinander angeordneten Schalt strecken führt, kann auch bei einem gemäß der Erfindung ausgebildeten elektrischen Schalter vorgesehen werden. Dies führt dann in Weiterbildung der Erfindung zu einer Ausgestal tung, bei der die weitere, ebenfalls aus je einem feststehen den und einem dazu axial bewegbaren Kontaktstück bestehende Schaltstrecke konzentrisch oder axial symmetrisch zu der aus den beiden an sich vorhandenen Kontaktstücken bestehenden Schaltstrecke angeordnet und mit dieser elektrisch in Reihe geschaltet ist, wobei die axial bewegbaren Kontaktstücke der beiden Schaltstrecken zu einem einzigen bewegbaren Kontakt stück vereinigt sind. Bei konzentrischer Anordnung der weite ren Schaltstrecke empfiehlt es sich dabei, die Kontaktelemen te der ersten Schaltstrecke als Kontaktplatten gleichen Durchmessers und die Kontaktelemente der weiteren Schalt strecke als Kreisringe gleicher Durchmesser auszubilden, wo bei das Stromzuführungselement für den Kontaktträger des feststehenden Schaltelementes der weiteren Schaltstrecke im wesentlichen aus einer zylindrischen Wandung besteht. Um bei einer solchen Ausgestaltung die gewünschte Kondensatorkapazi tät zur Verfügung zu stellen, kann auch elektrisch parallel zur weiteren Schaltstrecke und koaxial zu deren Kontakt stücken ein weiterer Kondensator angeordnet sein. Weiterhin kann man elektrisch parallel zur Reihenschaltung der beiden Schaltstrecken zusätzlich einen Kondensator anordnen, der aus zwei axial versetzt zu den kreisringförmigen Kontaktelementen der weiteren Schaltstrecke angeordneten Kreisringplatten besteht.To improve the dielectric strength of vacuum interrupters ren it is known per se, within a vacuum interrupter to connect at least two pairs of contacts electrically in series (DE 33 44 376 A1, US 3 178 541, US 3 283 101). At a Such an arrangement is two fixed in the simplest case arranged contact pieces and one of these two contacts assigned to it movable movable arranged it Kon beat provided. The two fixed contacts Pieces can be radial symmetrical to the axis of the vacuum switching tube can be arranged while for the movable Contact piece a circular or annular configuration comes into consideration. - Such a measure, which is essentially Lichen to two electrically arranged switching stretch leads, can also in one according to the invention trained electrical switches are provided. This then leads in a development of the invention to a Ausgestal tion in which the others are also determined from one the existing and an axially movable contact piece Switching distance concentric or axially symmetrical to that the two existing contact pieces Switching distance arranged and with this electrically in series is switched, the axially movable contact pieces of the two switching paths to a single movable contact pieces are united. With a concentric arrangement of the width Ren switching distance, it is recommended that the contact elements te of the first switching path as contact plates Diameter and the contact elements of the other switching stretch as circular rings of the same diameter, where at the power supply element for the contact carrier of the fixed switching element of the further switching distance in consists essentially of a cylindrical wall. To at such a configuration, the desired capacitor capacitance It can also be provided electrically in parallel to the further switching path and coaxially to their contact pieces another capacitor may be arranged. Furthermore can one electrically parallel to the series connection of the two Switching paths additionally arrange a capacitor that from two axially offset to the annular contact elements the further switching path arranged circular ring plates consists.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Fig. 1 bis 12 dargestellt. Dabei zeigtEmbodiments of the invention are shown in FIGS. 1 to 12. It shows

Fig. 1 eine Ansicht eines Vakuumschalters mit Gehäuse, Schaltantrieb und dem aus einer Vakuumschaltröhre bestehenden Schaltelement sowie einem elektrisch parallel zum Schaltelement angeordneten Kondensator, Fig. 1 is a view of a vacuum switch with a housing, and the switching drive consisting of a vacuum interrupter and a switching element electrically disposed in parallel to the switching element capacitor,

Fig. 2 und 3 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vakuumschaltröhre mit einer alternativen Ausführungsform der Kontaktstücke, Fig. 2 and 3 a first embodiment of a vacuum interrupter with an alternative embodiment of the contact pieces,

Fig. 4 bis 7 mehrere Varianten für die Integration eines Kondensators in die Vakuumschalt röhre und Fig. 4 to 7 several variants for the integration of a capacitor in the vacuum switching tube and

Fig. 8 bis 12 mehrere Ausführungsbeispiele für eine Vakuumschaltkammer mit jeweils zwei innerhalb der Kammer elektrisch hinter einander angeordneten Schaltstrecken. Fig. 8 to 12 several embodiments for a vacuum interrupter, each with two switching sections arranged electrically one behind the other within the chamber.

Der Vakuumschalter gemäß Fig. 1 weist ein aus einem Isolierstoff hergestelltes Gehäuse 1 auf, das mit Rippen und Kammern zur Aufnahme der elektrischen Bauelemente versehen ist. Im linken Teil des Gehäuses ist der Schaltantrieb 2 angeordnet, der aus dem Antriebsmagneten 3, dem als zweiarmi ger Hebel ausgebildeten Anker 4 mit dem auf das Schaltelement einwirkenden Hebelarm 5 und aus dem Antriebsbolzen 6 zur Ankopplung des Schaltantriebes an das Schaltelement 10 be steht. Im rechten Teil des Gehäuses ist das als Vakuumschalt röhre ausgebildete Schaltelement 10 angeordnet. Unter der Kammer für das Schaltelement 10 befindet sich eine Kammer 7, die einen Kondensator 8 aufnimmt, der über Zuleitungen 9 elektrisch parallel zum Schaltelement 10 geschaltet ist. Die Kapazität dieses keramischen Scheibenkondensators beträgt 10⁴ pF.The vacuum switch according to FIG. 1 has a housing 1 made of an insulating material, which is provided with ribs and chambers for receiving the electrical components. In the left part of the housing, the switching drive 2 is arranged, which consists of the drive magnet 3 , the arm 4 designed as a two-arm lever 4 with the lever arm acting on the switching element 5 and the drive bolt 6 for coupling the switching drive to the switching element 10 . In the right part of the housing, the switching element 10 designed as a vacuum switching tube is arranged. Under the chamber for the switching element 10 there is a chamber 7 which receives a capacitor 8 which is electrically connected in parallel to the switching element 10 via feed lines 9 . The capacitance of this ceramic disc capacitor is 10⁴ pF.

Gemäß Fig. 2 ist das Schaltelement 10 als Vakuumschaltröhre ausgebildet, deren Gehäuse aus den beiden kappenartigen Metallteilen 11 und 12 und dem dazwischen angeordneten ring förmigen Isolator 13 besteht. In das kappenartige Metallteil 11 ist das feststehende Kontaktstück 14 eingelötet, das beim Schalten von Gleichstrom als Kathode geschaltet ist und das aus dem Stromzuführungsbolzen 15 mit dem Kontaktträger 16 und dem als ebene Scheibe bzw. Platte ausgebildeten Kontaktele ment 17 besteht. - Das kappenartige Metallteil 12 ist mit einem Lager 27 für das bewegbare Kontaktstück 18 versehen, das aus dem Stromzuführungsbolzen 19, dem topfförmigen Kon taktträger 20 und dem ebenfalls dem als ebene Scheibe bzw. Platte ausgebildeten Kontaktelement 21 besteht. Zwischen dem bewegbaren Kontaktstück und dem kappenartigen Metallteil 12 ist der Faltenbalg 22 angeordnet, der mittels einer Abschir mung 23 geschützt ist. - Konzentrisch zu den beiden Kontakt stücken 14 und 18 ist ein als Hohlzylinder ausgebildeter Dampfschirm 24 angeordnet, der mechanisch mit dem kappenarti gen Metallteil 11 und damit elektrisch mit dem feststehenden Kontaktstück 14 verbunden ist. Dieser Dampfschirm umgibt die beiden Kontaktstücke mit einem radialen Abstand r, der etwa dem Kontakthub des bewegbaren Kontaktstückes 18 entspricht. - Im geöffneten Zustand der von den Kontaktstücken 14 und 18 gebildeten Schaltstrecke bilden die beiden Kontaktelemente 17 und 21 einen Kondensator, dessen Kapazität etwa 2,5 pF be trägt.Referring to FIG. 2, the switching element 10 is constructed as a vacuum switch tube, the housing of which consists of the two cap-like metal parts 11 and 12 and the ring-shaped insulator disposed therebetween. 13 In the cap-like metal part 11 , the fixed contact piece 14 is soldered, which is switched as a cathode when switching direct current and which consists of the power supply pin 15 with the contact carrier 16 and the element 17 formed as a flat disc or plate. - the cap-like metal member 12 is provided with a bearing 27 for the movable contact piece 18, the balance carrier from the current supply bolts 19, the cup-shaped Kon 20 and also the contact element 21 constructed as a flat disk or plate is made. Between the movable contact piece and the cap-like metal part 12 , the bellows 22 is arranged, which is protected by means of a shield 23 . - Concentric to the two contact pieces 14 and 18 is a steam cylinder 24 formed as a hollow cylinder, which is mechanically connected to the kappenarti gene metal part 11 and thus electrically connected to the fixed contact piece 14 . This vapor shield surrounds the two contact pieces with a radial distance r, which corresponds approximately to the contact stroke of the movable contact piece 18 . - In the open state of the switching path formed by the contact pieces 14 and 18 , the two contact elements 17 and 21 form a capacitor, the capacitance of which is about 2.5 pF.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel bestehen die beiden Stromzuführungsbolzen 15 und 19 sowie die Kontaktträger 16 und 20 aus einem gut stromleitenden Material wie insbesondere Kupfer. Die beiden als ebene Platten bzw. Scheiben ausgebil deten Kontaktelemente 17 und 21 bestehen aus reinem Molybdän oder auch aus einer handelsüblichen Mo5Re- oder Mo41Re-Legie rung und sind jeweils mit einer am Rand umlaufenden Schürze 25 bzw. 26 versehen und haben insgesamt einen Durchmesser D. Den gleichen Durchmesser weist der topfförmige Kontaktträger 20 des bewegbaren Kontaktstückes 18 auf. Der als Vollzylinder ausgebildete Kontaktträger 16 des feststehenden Kontakt stückes 14 weist dagegen nur einen Durchmesser d auf, der etwa 40% des Durchmessers des Kontaktelementes 17 beträgt. Weiterhin ist der Kontaktträger 16 zentrisch mit einer zylin drischen Ausnehmung 28 versehen. Dadurch ist gewährleistet, daß beim Betrieb der Vakuumschaltröhre der durch das festste hende Kontaktstück 14 fließende Strom direkt axial durch den Kontaktträger 16 in das Kontaktelement 17 fließt.In the illustrated embodiment, the two power supply bolts 15 and 19 and the contact carriers 16 and 20 are made of a material that conducts electricity, such as copper in particular. The two contact plates 17 and 21 formed as flat plates or disks consist of pure molybdenum or also of a commercially available Mo5Re or Mo41Re alloy and are each provided with an apron 25 and 26 encircling the edge and have a total diameter D The pot-shaped contact carrier 20 of the movable contact piece 18 has the same diameter. The contact carrier 16 designed as a solid cylinder of the fixed contact piece 14 , on the other hand, has only a diameter d, which is approximately 40% of the diameter of the contact element 17 . Furthermore, the contact carrier 16 is provided centrally with a cylindrical recess 28 . This ensures that, during operation of the vacuum interrupter, the current flowing through the fixed contact 14 flows directly axially through the contact carrier 16 into the contact element 17 .

Durch die Ausgestaltung des Kontaktträgers 20 des bewegbaren Kontaktstückes 18 als Topf wird erreicht, daß der durch das bewegbare Kontaktstück fließende Strom eine Stromschleife bildet, die durch radial verlaufende Abschnitte im Bereich des Bodens des topfförmigen Kontaktträgers 20 sowie im Be reich der Kontaktelemente 17 und 21 charakterisiert ist. Da die beiden Stromrichtungen dieser radialen Strombahnabschnit te einander entgegengesetzt gerichtet sind, ist es zweckmä ßig, die Höhe H des topfförmigen Kontaktträgers 20 möglichst groß zu wählen, um die Auswirkungen des Strompfades im Boden des Kontaktträgers 20 auf das im Bereich der Schaltstrecke sich ausbildende axiale Magnetfeld so gering wie möglich zu halten.The configuration of the contact carrier 20 of the movable contact piece 18 as a pot ensures that the current flowing through the movable contact piece forms a current loop which is characterized by radially running sections in the region of the bottom of the pot-shaped contact carrier 20 and in the area of the contact elements 17 and 21 is. Since the two current directions of these radial current sections are directed opposite one another, it is expedient to choose the height H of the cup-shaped contact carrier 20 as large as possible in order to have the effects of the current path in the bottom of the contact carrier 20 on the axial magnetic field that is formed in the region of the switching path to keep it as low as possible.

Gemäß Fig. 3 kann sowohl der topfartige Kontaktträger 30 als auch der vollzylindrische Kontaktträger 32 mit einem radial nach innen ragenden Stützflansch 31 bzw. mit einem radial nach außen ragenden Stützflansch 33 versehen sein, um eine mechanisch sicherere Auflagefläche für das jeweilige Kontakt element 17 bzw. 21 zu bilden.According to Fig. 3, both of the cup-like contact support 30 and the solid-cylindrical contact carrier 32 may be provided with a radially inwardly extending support flange 31 and having a radially outwardly extending supporting flange 33, element to a mechanically more secure support surface for the respective contact 17 or 21 to form.

Gemäß der Darstellung in Fig. 4 sind konzentrisch zu dem Dampfschirm 36 mit geringem radialen Abstand zwei weitere hohlzylindrische Metallteile 37 und 38 angeordnet, die je weils abwechselnd mit dem kappenartigen Metallteilen 34 bzw. 35 des Gehäuses der Vakuumschaltröhre mechanisch und elek trisch verbunden sind. Der hohlzylindrische Dampfschirm 36 und die beiden weiteren Hohlzylinder 37 und 38 bilden einen Kondensator, dessen Kapazität in bekannter Weise vom Abstand der Zylinderflächen, der Länge der gegenseitigen Überlappung und der Dielektrizitätskonstante des in der Vakuumschaltröhre erzeugten Vakuums bestimmt wird. Bei entsprechender Dimensio nierung der hohlzylindrischen Metallteile kann die Kapazität der Vakuumschaltröhre wenigstens das 10²fache der Kapazität der geöffneten Kontaktelemente betragen, also beispielsweise 250 pF bei einer Kapazität der geöffneten Schaltelemente von 2,5 pF.As shown in Fig. 4 are disposed concentrically with the vapor shield 36 with a small radial distance two other hollow cylindrical metal parts 37 and 38, 34 and 35 respectively of the housing of the vacuum interrupter are mechanically and elec connected trisch depending weils alternately with the cap-like metal parts. The hollow cylindrical vapor shield 36 and the two further hollow cylinders 37 and 38 form a capacitor, the capacitance of which is determined in a known manner from the distance between the cylinder surfaces, the length of the mutual overlap and the dielectric constant of the vacuum generated in the vacuum interrupter. With appropriate dimensioning of the hollow cylindrical metal parts, the capacitance of the vacuum interrupter can be at least 10² times the capacitance of the opened contact elements, for example 250 pF with a capacitance of the opened switching elements of 2.5 pF.

Gemäß Fig. 5 kann der in die Vakuumschaltröhre integrierte Kondensator auch von einem keramischen Hohlzylinder 40 gebil det sein, der auf seiner Innenseite und seiner Außenseite mit einer Metallisierung 41 bzw. 42 versehen ist und der sich jeweils über Stützringe 43 und 44 an den kappenartigen Me tallteilen des Gehäuses der Vakuumschaltröhre abstützt und über diese Stützringe zugleich elektrisch kontaktiert wird. Dieser Kondensator kann auch so angeordnet werden, daß die innere Metallisierung 41 zugleich den Dampfschirm für die Kontaktstücke bildet. Mit einer solchen Anordnung können - je nach verwendetem Keramikwerkstoff - Kapazitäten realisiert werden, die das 10³- bis 10⁴fache der Kapazität der geöffne ten Kontaktelemente betragen.According to Fig. 5 which is integrated into the vacuum switching tube condenser may be det gebil also of a ceramic hollow cylinder 40 which is provided on its inner side and its outer side with a metallization 41 and 42 and extending over the support rings 43 respectively and 44 cap-like on the Me tallteile of the housing of the vacuum interrupter is supported and at the same time electrically contacted via these support rings. This capacitor can also be arranged so that the inner metallization 41 also forms the steam shield for the contact pieces. With such an arrangement - depending on the ceramic material used - capacities can be realized which are 10³ to 10⁴ times the capacity of the opened contact elements.

Gemäß Fig. 6 wird der in die Vakuumschaltröhre integrierte Kondensator von einem hohlzylindrischen Keramikisolator 45 gebildet, der zugleich die beiden kappenartigen Metallteile des Gehäuses der Vakuumschaltröhre gegeneinander isoliert.According to Fig. 6 the integrated in the vacuum interrupter capacitor is formed by a hollow cylindrical ceramic insulator 45 which at the same time the housing of the vacuum interrupter insulated from each other, the two cap-like metal parts.

Hierzu ist der Keramikisolator 45 jeweils nur auf einem Teil seiner axialen Länge außen und innen mit einer Metallisierung 46 bzw. 47 versehen, während der übrige Teil der Länge zusam men mit einer radialen Nut die innere bzw. äußere Isolier festigkeit der Vakuumschaltröhre bildet. Die beiden Metalli sierungen 46 und 47 werden dabei durch die Lötverbindung mit den kappenartigen Metallteilen 48 und 49 elektrisch kontak tiert.For this purpose, the ceramic insulator 45 is only provided on a part of its axial length outside and inside with a metallization 46 and 47 , while the rest of the length together with a radial groove forms the inner and outer insulating strength of the vacuum interrupter. The two metallizations 46 and 47 are electrically contacted by the solder connection with the cap-like metal parts 48 and 49 .

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 sind konzentrisch zu den nicht näher dargestellten Kontaktstücken zwei metal lene Hohlzylinder 50 und 51 angeordnet, von denen der eine mit der oberen Kappe 52 und der andere mit der unteren Kappe 53 des Gehäuse der Vakuumschaltröhre verbunden ist. Mit jedem Hohlzylinder sind mehrere Ringscheiben 54 bzw. 55 verbunden, die radial in den zwischen den beiden Hohlzylindern 50 und 51 bestehenden Spalt hineinragen und abwechselnd ineinander greifen, wobei die Ringscheiben der beiden Hohlzylinder mittels keramischer, ringförmiger Abstandhalter 56 gegenein ander isoliert angeordnet sind.In the embodiment shown in FIG. 7, two metal len hollow cylinders 50 and 51 are arranged concentrically with the contact pieces, not shown, one of which is connected to the upper cap 52 and the other to the lower cap 53 of the housing of the vacuum interrupter. With each hollow cylinder, a plurality of washers 54 and 55 are connected, which protrude radially into the gap between the two hollow cylinders 50 and 51 and engage alternately, the washers of the two hollow cylinders being arranged insulated from one another by means of ceramic, annular spacers 56 .

Die Vakuumschaltkammer gemäß Fig. 8 weist ein Gehäuse auf, das aus der unteren Platte 60, der oberen Platte 61, der unteren zylindrischen Seitenwand 62, der oberen zylindrischen Seitenwand 63 und dem die beiden Ober- und Unterteile gegen einander isolierenden ringförmigen Keramikisolator 64 be steht. In die obere Platte 61 ist mittels des Haltebleches 75 ein Lager 74 eingelassen, durch das ein Stößel 73 geführt ist, der das bewegliche Kontaktstück 72 trägt. Zwischen das bewegliche Kontaktstück 72 und das aus Keramik bestehende Lager 74 ist der Faltenbalg 76 eingelötet.Vacuum switching chamber according to FIG. 8 has a housing which projects from the lower plate 60, the upper plate 61, the lower cylindrical side wall 62 of the upper cylindrical side wall 63 and the two top and bottom parts be played insulating annular ceramic insulator 64 . A bearing 74 is inserted into the upper plate 61 by means of the holding plate 75 , through which a plunger 73 is guided, which carries the movable contact piece 72 . The bellows 76 is soldered between the movable contact piece 72 and the ceramic bearing 74 .

In die untere Stromzuführungsplatte 60 ist ein erstes fest stehendes Kontaktstück 65 eingelötet, dessen Kontaktträger 66 als Vollzylinder ausgebildet ist und das ein scheibenförmi ges, mit einer umlaufenden Schürze versehenes Kontaktelement 67 trägt.In the lower power supply plate 60 , a first fixed contact piece 65 is soldered in, the contact carrier 66 is formed as a solid cylinder and which carries a disk-shaped, provided with a circumferential apron contact element 67 .

Ein zweites feststehendes Kontaktstück 68 ist elektrisch mit der oberen Stromzuführungsplatte 61 verbunden und wird von der hohlzylindrischen Stromzuführung 69 getragen. Auf dem als Ringscheibe ausgebildeten Kontaktträger 70 ist das Kontakt element 71 angeordnet, das ebenfalls kreisringförmig ausge bildet ist und im Querschnitt ein flaches U-Profil aufweist.A second fixed contact piece 68 is electrically connected to the upper power supply plate 61 and is carried by the hollow cylindrical power supply 69 . On the contact carrier 70 designed as an annular disc, the contact element 71 is arranged, which is also formed in a ring shape and has a flat U-profile in cross section.

Das bewegliche Kontaktstück 72 ist topfförmig gestaltet und mit zwei Kontaktträgern versehen, von denen das eine von der inneren hohlzylindrischen Wandung 78 und das andere von der konzentrisch dazu angeordneten äußeren hohlzylindrischen Wandung 79 gebildet wird. Auf der inneren Wandung 78 sitzt das innere Kontaktelement 80 auf, das scheibenförmig mit einer umlaufenden Schürze ausgebildet ist, während auf der äußeren hohlzylindrischen Wandung 79 ein kreisringförmiges Kontaktelement 81 aufsitzt, das ebenfalls wie das Kontaktele ment 71 als flaches U-Profil ausgebildet ist. Gegebenenfalls kann das Kontaktstück 72 im Bereich der Wandung 79 und des zugehörigen Bodenteiles in Achsrichtung federnd ausgebildet sein. Die Kontaktelemente können hierbei z. B. aus einer handelsüblichen W3Fe6,5Ni-Legierung oder einer W4, 85Ni2, 4FeO, 25Co-Legierung bestehen.The movable contact piece 72 is pot-shaped and provided with two contact carriers, one of which is formed by the inner hollow cylindrical wall 78 and the other by the outer hollow cylindrical wall 79 arranged concentrically thereto. On the inner wall 78 sits the inner contact element 80 , which is disc-shaped with a circumferential apron, while on the outer hollow cylindrical wall 79, an annular contact element 81 is seated, which is also formed as the Kontaktele element 71 as a flat U-profile. If necessary, the contact piece 72 can be designed to be resilient in the region of the wall 79 and the associated base part in the axial direction. The contact elements can z. B. consist of a commercially available W3Fe6.5Ni alloy or a W4, 85Ni2, 4FeO, 25Co alloy.

Konzentrisch zu den beiden von den Kontaktelementen 67 und 80 bzw. 71 und 81 gebildeten und elektrisch in Reihe geschalte ten Schaltstrecken sind metallische Hohlzylinder 82, 83, 84 und 85 angeordnet, die als Dampfschirme und/oder als Leit bleche zum Ausblasen der beim Schaltvorgang entstehenden Lichtbögen dienen und jeweils mit einem der feststehenden Kontaktstücke bzw. dem beweglichen Kontaktstück verbunden sind.Metallic hollow cylinders 82 , 83 , 84 and 85 are arranged concentrically to the two switching elements formed by the contact elements 67 and 80 or 71 and 81 and electrically connected in series, which act as steam shields and / or as guide plates for blowing out the switching process Arcs are used and are each connected to one of the fixed contact pieces or the movable contact piece.

Weiterhin konzentrisch zum feststehenden Kontaktträger 66 ist ein Kondensator angeordnet, der aus den beiden ringscheibenförmi gen Platten 86 und 87 besteht, von denen die eine an die untere Stromzuführungsplatte 60 und die andere über die hohlzylindrische Stromzuführung 69 an die obere Stromzufüh rungsplatte 61 elektrisch angebunden ist.Furthermore, concentrically to the fixed contact carrier 66 , a capacitor is arranged, which consists of the two ring discs-shaped plates 86 and 87 , one of which is electrically connected to the lower power supply plate 60 and the other via the hollow cylindrical power supply 69 to the upper power supply plate 61 .

Fig. 9 zeigt ein Vakuumrelais, das als Ein-/Ausschalter aufgebaut ist. Das Vakuumrelais besteht aus zwei feststehen den Kontaktstücken 101 und 102, die mittels eines hohlzylin drischen Isolators 103 gegeneinander isoliert sind. Ein zweiter, mit dem feststehenden Kontaktstück 102 verlöteter hohlzylindrischer Isolator 104 trägt das Antriebssystem 105, dessen Gehäuse 106 vakuumdicht mit dem Isolator 104 verbunden ist und u. a. eine Kammer 107 zur Aufnahme einer Magnetisie rungsspule aufweist, wobei Teil des magnetischen Pfades der Anker 108 ist, auf dem sich über einen Isolierring 109 der Schaltstab 110 abstützt. Der Schaltstab trägt an seinem freien Ende eine mehrarmige Kontaktbrücke 111, deren Arme radial angeordnet, U-förmig und federnd ausgebildet sind und an ihren freien Enden Kontaktelemente 112 tragen. Fig. 9 shows a vacuum relay, which is constructed as an on / off switch. The vacuum relay consists of two fixed contact pieces 101 and 102 , which are insulated from each other by means of a hollow cylindrical insulator 103 . A second, with the fixed contact piece 102 soldered hollow cylindrical insulator 104 carries the drive system 105 , the housing 106 is vacuum-tightly connected to the insulator 104 and, inter alia, has a chamber 107 for receiving a magnetizing coil, part of the magnetic path being the armature 108 which the switching rod 110 is supported by an insulating ring 109 . The switching rod carries at its free end a multi-arm contact bridge 111 , the arms of which are arranged radially, are U-shaped and resilient and carry contact elements 112 at their free ends.

Jedes der beiden in gewisser Weise axial symmetrisch angeord neten Kontaktstücke 101 und 102 besteht aus einem kreisring förmigen Stromzuführungsteil 121, einem hohlzylindrischen Wandteil 122 mit einem anschließenden kreisringförmigen Bodenteil 123 und einem auf das Bodenteil aufgesetzten eben falls kreisringförmigen Kontaktelement 124, wobei das hohlzy lindrische Wandteil, das kreisringförmige Bodenteil und das Kontaktelement sich jeweils über einen Umfangswinkel von etwa 120° erstrecken. - Konzentrisch zu der Kontaktanordnung sind zwei hohlzylindrische Schirme 125 und 126 angeordnet, die abwechselnd mit den beiden Kontaktstücken 101 und 102 elek trisch verbunden sind und einen Kondensator bilden.Each of the two in a way axially symmetrically arranged contact pieces 101 and 102 consists of an annular current supply part 121 , a hollow cylindrical wall part 122 with a subsequent annular bottom part 123 and a ring-shaped contact element 124 placed on the bottom part, wherein the hollow cylindrical wall part, the annular base part and the contact element each extend over a circumferential angle of approximately 120 °. - Concentric to the contact arrangement, two hollow cylindrical shields 125 and 126 are arranged, which are alternately electrically connected to the two contact pieces 101 and 102 and form a capacitor.

Auf das kreisringförmige Tragteil 121 ist im übrigen der kappenförmige Deckel 127 aufgelötet, der die Vakuumschaltkam mer nach oben hin abschließt.In the rest of the annular support member 121 , the cap-shaped cover 127 is soldered, which closes the vacuum switch chamber mer upwards.

Fig. 10 zeigt eine Vakuumschaltkammer ohne integriertes Antriebssystem für das bewegliche Schaltglied. Das Gehäuse der Schaltkammer wird von einer unteren flachen Kappe 140, einer oberen hutartigen Kappe 141, dem dazwischen angeordne ten oberen Kontaktring 131, dem unteren Kontaktring 134, den sich jeweils anschließenden Stützringen 137 und 138 und dem hohlzylindrischen Isolator 139 gebildet. Der obere festste hende Kontaktring 131 geht in einen kreisringförmigen Kon taktträger 132 über, der sich über einen Umfangswinkel von etwa 120° erstreckt. Auf diesem Kontaktträger 132 ist das ebenfalls kreisringförmige Kontaktelement 133 angeordnet. - Mit dem unteren feststehenden Kontaktring 134 ist der hohlzy lindrische Kontaktträger 135 verbunden, der sich ebenfalls über einen Umfangswinkel von etwa 120° erstreckt und axial gegenüberliegend zum Kontaktträger 132 angeordnet ist. Der Kontaktträger 135 trägt das kreisringförmige Kontaktelement 136. Fig. 10 shows a vacuum interrupter without an integrated drive system for the movable switching member. The housing of the switching chamber is formed by a lower flat cap 140 , an upper hat-like cap 141 , the upper contact ring 131 arranged therebetween, the lower contact ring 134 , the adjoining support rings 137 and 138 and the hollow cylindrical insulator 139 . The upper fixed contact ring 131 merges into an annular contact carrier 132 , which extends over a circumferential angle of approximately 120 °. The likewise annular contact element 133 is arranged on this contact carrier 132 . - With the lower fixed contact ring 134 , the hollow cylindrical contact carrier 135 is connected, which also extends over a circumferential angle of approximately 120 ° and is arranged axially opposite to the contact carrier 132 . The contact carrier 135 carries the annular contact element 136 .

Den beiden feststehenden Kontaktelementen 133 und 136 ist das bewegliche Kontaktstück 142 zugeordnet, das einen topfförmi gen Kontaktträger 143 mit radial nach innen ragendem Rand aufweist, auf den das kreisringförmige Kontaktelement 144 aufgelötet ist. Am beweglichen Kontaktstück ist weiterhin der Führungsbolzen 146 befestigt, der aus einem isolierenden Werkstoff besteht und durch die obere Kappe 141 nach außen geführt ist. Zwischen dem Kontaktträger 143 und der oberen Kappe 141 ist der Faltenbalg 145 angeordnet. -The two fixed contact elements 133 and 136 are assigned to the movable contact piece 142 , which has a cup-shaped contact carrier 143 with a radially inwardly projecting edge onto which the annular contact element 144 is soldered. The guide pin 146 , which is made of an insulating material and is guided through the upper cap 141 to the outside, is also attached to the movable contact piece. The bellows 145 is arranged between the contact carrier 143 and the upper cap 141 . -

Auch bei diesem Ausführungsbeispiel weist der von dem oberen feststehenden Kontaktring 133 zum unteren feststehenden Kontaktring 134 verlaufende Strompfad sowohl in Achsrichtung als auch in radialer Richtung verlaufende Abschnitte auf, wobei die in radial er Richtung verlaufenden Abschnitte des Strompfades von der zwischen dem Kontaktelement 144 und den Kontaktelementen 133 und 135 gebildeten Schaltstrecke in Achsrichtung unterschiedlich weit entfernt sind.In this exemplary embodiment as well, the current path running from the upper fixed contact ring 133 to the lower fixed contact ring 134 has sections running both in the axial direction and in the radial direction, the sections running in the radial direction extending from that between the contact element 144 and the contact elements 133 and 135 formed switching distance are different distances in the axial direction.

Konzentrisch zur Schaltstrecke ist noch der Abschirmzylinder 147 angeordnet, während die koaxial zur Schaltstrecke ange ordneten und abwechselnd mit dem oberen feststehenden Kon taktring 131 und dem unteren feststehenden Kontaktring 134 mechanisch und elektrisch verbundenen Hohlzylinder 148 und 149 einen Kondensator bilden.Concentric to the switching path, the shielding cylinder 147 is still arranged, while the coaxial to the switching path is arranged and alternating with the upper fixed contact ring 131 and the lower fixed contact ring 134 mechanically and electrically connected hollow cylinders 148 and 149 form a capacitor.

Die Vakuumschaltkammer gemäß Fig. 11 unterscheidet sich von der Vakuumschaltkammer gemäß Fig. 10 im wesentlichen da durch, daß für die Ausgestaltung der beiden feststehenden Kontakte gleichartige Bauteile verwendet sind, so daß die Kontaktanordnung im wesentlichen axial symmetrisch aufgebaut ist. Jedes feststehende Kontaktstück besteht hierzu aus einer kreisringförmigen Stromzuführung 151, an die sich ein hohlzy lindrisches Teil 152 und ein kreisringförmiges Teil 153 des Kontaktträgers anschließt. Auf dem kreisringförmigen Teil des Kontaktträgers ist das ebenfalls kreisringförmige Kontaktele ment 154 angeordnet, wobei sich Kontaktträger und Kontaktele ment jeweils über einen Umfangswinkel von 120° erstrecken. Die konzentrisch zur Kontaktanordnung angeordneten Hohlzylin der 155 und 156 bilden einen Kondensator. - Sowohl die hohlzylindrischen Teile 152 der Kontaktträger als auch der topfförmige Kontaktträger des beweglichen Kontaktstückes können mit Schlitzen 157 bzw. 158 versehen sein, um im Be reich des Kontaktträgers eine bestimmte Stromrichtung und damit die Ausgestaltung eines gewünschten Magnetfeldes zu erzwingen.The vacuum interrupter according to FIG. 11 differs from the vacuum interrupter according to FIG. 10 essentially in that similar components are used for the configuration of the two fixed contacts, so that the contact arrangement is constructed essentially axially symmetrically. For this purpose, each fixed contact piece consists of an annular current lead 151 , to which a hollow cylindrical part 152 and an annular part 153 of the contact carrier are connected. On the annular part of the contact carrier, the likewise annular Kontaktele element 154 is arranged, wherein the contact carrier and Kontaktele element each extend over a circumferential angle of 120 °. The Hohlzylin 155 and 156 arranged concentrically to the contact arrangement form a capacitor. - Both the hollow cylindrical parts 152 of the contact carrier and the cup-shaped contact carrier of the movable contact piece can be provided with slots 157 and 158 , respectively, in order to force a certain current direction and thus the configuration of a desired magnetic field in the region of the contact carrier.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 12 sind in ähnlicher Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 die beiden elektrisch hintereinander geschalteten Schaltstrecken konzentrisch zueinander angeordnet. Weiterhin ist für dieses Ausführungsbeispiel charakteristisch, daß sowohl die beiden Kontaktelemente 161 und 162 der äußeren Schaltstrecke als auch die beiden Kontaktelemente 163 und 164 der inneren Schaltstrecke kreisringförmig ausgebildet sind; weiterhin ist der Kontaktträger 165 des feststehenden Kontaktstückes der inneren Schaltstrecke, der an sich als zylindrischer Bolzen ausgebildet ist, mit einer wendelförmigen Nut 166 und einer zentrischen Bohrung 167 versehen, um im Bereich des Kontakt trägers eine bestimmte Stromzuführungsbahn zu erzwingen.In the exemplary embodiment according to FIG. 12, in a manner similar to the exemplary embodiment according to FIG. 8, the two switching paths which are electrically connected in series are arranged concentrically to one another. Furthermore, it is characteristic of this exemplary embodiment that both the two contact elements 161 and 162 of the outer switching path and the two contact elements 163 and 164 of the inner switching path are of circular design; furthermore, the contact carrier 165 of the fixed contact piece of the inner switching path, which is designed as a cylindrical bolt, is provided with a helical groove 166 and a central bore 167 in order to force a specific current supply path in the region of the contact carrier.

Claims

1. vacuum switch with a cylindrical vacuum switching chamber and a housing housing the vacuum switching chamber ( 10 ) and the switching drive,
in which the vacuum interrupter ( 10 ) has a switching path, which is formed by a fixed contact piece ( 14 ) and egg nem axially movable contact piece ( 18 ), in which the contact surfaces of the two contact pieces ( 14 , 18 ) in two mutually parallel planes are arranged and the two contact pieces ( 14 , 18 ) are formed differently to influence the arc occurring during the switching process,
and in which each contact piece ( 14 , 18 ) consists of a contact carrier ( 16 , 20 ) with an attached contact element ( 17 , 21 ), the contact carrier ( 16 , 20 ) made of a highly current-conducting material, characterized in that
that the contact elements ( 17 , 21 ) consist of a material with a melting point above 1200 ° C and with positive magnetic susceptibility,
that the current path formed by the contact carriers ( 16, 20 ) and the Kontaktelemen th ( 17 , 21 ) for generating an axially and radially as well as circumferentially aligned magnetic field in the region of the switching path has two radially extending sections whose axial distance from the arc burning path located between the contact elements ( 17 , 21 ) is different,
and that one or more capacitors ( 8 ; 36 , 37 , 38 ) are arranged electrically parallel to the switching path, the total capacitance of which is at least 10² times and at most 10 der times the capacity of the two contact elements located at a distance from the switching stroke ( 17 , 21 ) is.

2. Vacuum switch according to claim 1, characterized in that the contact elements ( 17 , 21 ) consist of a composite or an alloy of at least two metals, each with positive magnetic susceptibility.

3. Vacuum switch according to claim 2, characterized in that the contact elements ( 17 , 21 ) made of tungsten and / or molybdenum in combination with one or more of the materials cobalt, iron, nickel, chromium, vanadium, palladium, platinum, rhenium, rhodium, Niobium or tantalum exist.

4. Vacuum switch according to claim 2 or 3, characterized, that the contact material with lantanoids or Actinoids is doped.

5. Vacuum switch according to claim 4, characterized in
that the contact elements are designed as contact plates ( 17, 21 ),
that the one radially extending section of the current path is formed from the bottom of a pot-like contact carrier ( 20 ) which has approximately the same outer diameter (D) as the associated contact plate ( 21 ),
and that the other radially extending portion of the current flow is formed by one or both contact plates ( 17 , 21 ), the other contact carrier ( 16 ) being designed as a solid cylinder, the diameter (d) of which is substantially smaller than the diameter (D) of the contact plate ( 17 ) is.

6. Vacuum switch according to claim 5, characterized in that the contact elements are designed as contact plates ( 17 , 21 ) of the same diameter (D).

7. Vacuum switch according to claim 5 or 6, characterized in that the fully cylindrical contact carrier ( 16 ) is provided directly below the contact plate with a central, cylindri's recess ( 28 ).

8. Vacuum switch according to claim 5, characterized in that the pot-like contact carrier ( 30 ) with a support flange projecting inwardly from the edge ra dial ( 31 ) and the fully cylindrical contact carrier ( 32 ) with a support flange projecting radially outward at the end of the cylinder ( 33 ) is provided.

9. Vacuum switch according to claim 1, characterized in
that concentrically to the two contact pieces, a hollow cylin drical vapor screen ( 24 ) is arranged, the radial distance from which (r) from the contact pieces approximately corresponds to the axial distance of the contact pieces ( 14 , 18 ) when the switching path (contact stroke) is open and which is electrically connected to the Switching direct current connected as a cathode contact piece ( 14 ) is connected
wherein the steam screen ( 24 ) consists of a material whose melting point is above 1200 ° C and has a positive magnetic susceptibility.

10. Vacuum switch according to claim 1, characterized in that one or more of the capacitors ( 8 ) outside the vacuum switch tube are arranged in the switch housing ( 1 ).

11. Vacuum switch according to claim 1, characterized in that one or more of the capacitors arranged electrically parallel to the switching path ( 36 , 37 , 38 ; 40 , 41 , 42 ) are arranged con centrically to the contact pieces.

12. Vacuum switch according to claim 11, characterized in that the capacitor consists of at least two inside the vacuum interrupter concentrically spaced metal hollow cylinders ( 36 , 37 , 38 ) which are alternately verbun with the one and the other contact piece electrically.

13. Vacuum switch according to claim 12, characterized in that the metal hollow cylinders consist of metallizations ( 41 , 42 ) which are applied to the lateral surfaces of a ceramic Hohlzy cylinder ( 40 ).

14. Vacuum switch according to claim 11, characterized in that the capacitor is formed by the hollow cylindrical, outside and in NEN with a metallization ( 46 , 47 ) provided insulating body ( 45 ) of the vacuum interrupter.

15. Vacuum switch according to claim 1, characterized in
that concentric or axially symmetrical to the switching path consisting of the two contact pieces, a further, if in each case arranged from a fixed and an axially movable contact piece existing switching path and is electrically connected in series with the first-mentioned switching path,
wherein the axially movable contact pieces ( 78 , 80 ; 79 , 81 ) of the two switching sections are combined into a single movable switching piece ( 72 ).

16. Vacuum switch according to claim 15 with axially symmetrical on an ordered further switching path, characterized in that the contact elements of the two fixed contact pieces as semicircular contact rings ( 133 ; 136 ) and the contact element of the movable contact piece are designed as a circular contact ring ( 144 ).

17. Vacuum switch according to claim 15 with a concentrically arranged further switching path, characterized in that
that the contact elements of the first switching path are designed as contact plates ( 67, 80 ) of the same diameter and the contact elements of the further switching path are designed as circular rings ( 71 , 81 ) of the same diameter,
wherein the current supply element for the contact carrier of the fixed switching element ( 81 ) of the further switching path essentially consists of a cylindrical wall ( 69 ) ( Fig. 8).