DE547270C

DE547270C - Verfahren zum Ein- und Ausschalten, insbesondere von Hochleistungsstromkreisen, vermittels Schalter mit im Vakuum liegenden Schaltkontakten

Info

Publication number: DE547270C
Application number: DES80716D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing E H Reinhold Rue Dr-Ing
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1927-07-14
Filing date: 1927-07-15
Publication date: 1932-03-22

Description

Verfahren zum Ein- und Ausschalten, insbesondere von Hochleistungsstromkreisen, vermittels Schalter mit im Vakuum liegenden Schaltkontakten Es sind in letzter Zeit Vakuumschalter entwickelt worden, bei denen das Schließen und Öffnen der Kontakte im Hochvakuum erfolgt, und es zeigt sich, daß gewaltige Leistungen von diesen Schaltern ohne Schwierigkeit und ohne länger dauernde Lichtbogenbildung bewältigt werden können, wenn die Kontaktmaterialien außerordentlich gasfrei sind. Als Kontaktmaterial kann dabei Kupfer, Silber, Tantal, Wolfram oder auch Quecksilber oder ein ähnliches Material benutzt werden. Die Schalter eignen sich in hervorragendem Maße zum Einschalten und Ausschalten großer Leistungen, jedoch läßt sich ein dauernder Stromdurchtritt nur schwer ermöglichen, weil hierbei erhebliche Wärmemengen entstehen, die abgeführt werden müssen. Dieses ist einerseits schwierig wegen des erforderlichen Hochvakuums im Schalter, bei dem zur Wärmeabfuhr der inneren Teile nur die Wärmestrahlung zur Verfügung steht, die zur Abfuhr erheblicher Leistungen hohe Temperaturen erfordert, und weil andererseits die Durchführungen oder Einschmelzungen des Hochvakuums für starke Ströme leicht zum Springen des Glases durch Wärmespannungen führen, wenn man nicht etwa künstliche Kühlung anwenden will.
Gemäß der Erfindung soll der Hochvakuumschalter lediglich für den eigentlichen Schaltprozeß des Schließens und des Unterbrechens der Ströme benutzt werden. Erfindungsgemäß wird der zu schaltende Strom kurzzeitig mittels eines zum Vakuumschalter parallel liegenden zweiten Schalters auf den Vakuumschalter übergeleitet, in dem sich die Ein- und Ausschaltung vollzieht, während der Strom im Normalzustand über den parallel liegenden zweiten Schalter geleitet ist. Der Vakuumschalter ist also durch den parallel liegenden Schalter von der dauernden Stromführung entlastet. Er hat die starken Ströme nur während des kurzdauernden Schaltprozesses zu führen und kann die entstehende Wärmemenge im wesentlichen durch seine Wärmekapazität aufnehmen und dann in längerer Zeit langsam abstrahlen. Der parallel liegende Schalter ist hingegen für die starken Ströme bemessen, hat aber seinerseits keinen eigentlichen Schaltprozeß vorzunehmen.
An sich ist bereits eine Anordnung bekannt, bei der zu einem Vakuumschalter ein gewöhnlicher Schalter mit in Luft liegenden Schaltkontakten parallel geschaltet ist. Der Vakuumschalter ist dabei als Glühkathodenröhre ausgebildet, in der der Strom durch Verminderung der Kathodenheizung unterbrochen wird. Der gewöhnliche Schalter stellt dabei den Hauptschalter dar, während die Glühkathodenröhre nur dazu dient, um die Schaltkontakte des Hauptschalters vor einer zu großen Stromstärke beim Öffnen der Kontakte zu entlasten, da diese Stromstärke die Kontakte verschmoren würde. Demgegenüber bezieht sich die Erfindung auf einen Vakuumschalter, bei dem die Unterbrechung des Stromes durch die Aufhebung des Kontaktes zweier im Vakuum aneinander liegender Schaltstücke herbeigeführt wird. Außerdem stellt dabei der Vakuumschalter den Hauptschalter dar, da er im Gegensatz zu einer Glühkathodenröhre die volle Stromstärke des zu unterbrechenden Stromes hindurchläßt. Auch der durch das Verfahren nach der Erfindung erzielte Vorteil (Vermeidung einer zu starken Erwärmung der Stromdurchführungen und der Schaltkontakte am Vakuumschalter durch den vollen Betriebsstrom) ist bei der bekannten Anordnung nicht vorhanden, einerseits weil die als Vakuumschalter dienende Glühkathodenröhre überhaupt nicht den vollen Betriebsstrom führt, anderseits weil es sich dabei nur um Schaltleistungen handelt, die mit den der Erfindung zugrunde liegenden Schaltleistungen in der Größe überhaupt nicht zu vergleichen sind.
In der Zeichnung ist eine für die Durchführung des neuen Verfahrens geeignete Anordnung an einem Beispiel veranschaulicht. Es handelt sich um die Ein- und Ausschaltung des in der Leitung i fließenden Stromes mittels eines in einem evakuierten Gefäß 9,liegenden Schalters 3. Zur Betätigung des im Hochvakuum liegenden Schaltkontaktes 3 ist dieser mit einem Eisenkern q. gekuppelt, der in einen rohrförmigen Ansatz 5 der Gefäßwandung gleitet. Mittels Erregung der das Rohr 5 außen umgebenden Spulen 6 und 7 kann in bekannter Weise durch Verschiebung des Eisenkernes q. der Schalter ,3 geöffnet und geschlossen werden. Bei Erregung der Spule 6 wird der Schalter durch Hineinziehen des Eisenkernes in diese Spule geschlossen, bei Erregung der Spule 7 geöffnet. Parallel zum Vakuumschalter liegt der für die dauernde Stromführung dienende Schalter 8, der entgegen der Kraft einer Feder g bei Erregung der Spule 1o durch Anziehen eines mit dem Schalter gekuppelten Eisenkernes in geschlossenem Zustand erhalten wird. Die Erregerspulen 6, 7 und 1o werden in Parallelschaltung von einer Batterie i1 gespeist.
Die Durchführung der Schaltvorgänge vollzieht sich nach dem Diagramm der Abb. z, deren Abszisse die Zeit darstellt. Der obere stark ausgezogene Linienzug v in diesem Diagramm gibt den Schaltzustand des Vakuumschalters, der untere Linienzug s gibt den Schaltzustand des parallel liegenden Stromschalters an. Die tiefer liegenden Teile der beiden Linienzüge bringen zum Ausdruck, daß die betreffenden Schalter ausgeschaltet sind, die höher liegenden Teile, daß sie eingeschaltet sind. Der linke Teil des Diagramms veranschaulicht die Ausschaltung des Stromkreises i. Wie ersichtlich, ist im normalen Zustande der Stromschalter 8 eingeschaltet, während der Vakuumschalter ausgeschaltet ist. ZurAbschaltung des Stromkreises wird nun der Vakuumschalter mittels Erregung der Spule 6 geschlossen; anschließend wird der Stromschalter durch Unterbrechung der Erregung an der Spule 1o geöffnet, und anschließend wird nunmehr der Hochvakuumschalter durch Unterbrechung der Erregung an der Spule 6 und Einschaltung der Erregung an der Spule 7 geöffnet. Bei der Einschaltung, die im rechten Teil des Diagramms veranschaulicht ist, vollzieht sich der Vorgang umgekehrt. Es wird der Vakuumschalter zuerst eingeschaltet, hierauf der Stromschalter $, und hierauf wird der Hochvakuumschalter ausgeschaltet. In beiden Fällen ist der Hochvakuumschalter nur kurze Zeit beansprucht, während andererseits der Stromschalter vom eigentlichen Schaltvorgang entlastet ist.
Damit die einzelnen Schaltvorgänge in der geschilderten Weise zwangläufig hintereinander ausgeführt werden können, ist in Abb. x noch ein Hebelschalter 16 mit den Kontakten 12, 13, 1q. und 15 vorgesehen, die derart angeordnet sind, daß bei der Drehung des Hebelschalters 16 die einzelnen Erregerspulen zwangläufig in der geschilderten Reihenfolge ein- und ausgeschaltet werden.
Die Abhängigkeit der Schaltbewegungen des Vakuumschalters kann auch durch beliebige bekannte Schaltmittel oder durch kinematische Getriebe erreicht werden, und zwar sowohl auf elektrischem wie auf mechanischem Wege. Derartige Mittel brauchen, da sie allgemein bekannt sind, hier nicht näher erläutert zu werden. Der gesamte Schaltvorgang kann in der beschriebenen Reihenfolge entweder von Hand aus durchgeführt werden oder auch selbsttätig. Es kann sowohl der Strom.- als auch der Vakuumschalter in Luft oder Öl oder in einer anderen Kühl- oder Isolierflüssigkeit eingebettet sein, um die zu unterbrechenden Spannungen und Ströme zu vergrößern.

Claims

1JATCNTANSP1tÜCIIN: i. Verfahren zum Ein- und Ausschalten, insbesondere von Hochleistungsstromkreisen, vermittels Schalter mit im Vakuum liegenden Schaltkontakten, dadurch gekennzeichnet, daß der zu schaltende Strom kurzzeitig mittels eines zum Vakuumschalter parallel liegenden zweiten Schalters -auf den Vakuumschalter übergeleitet wird, in dem sich die Ein- und Ausschaltung vollzieht, während der Strom im Normalzustand über den parallel liegenden zweiten Schalter geleitet ist.

2. Anordnung zur Durchführung des Ver- Fahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daB der Vakuumschalter und der parallel liegende zweite Schalter derart miteinander gekuppelt sind, daß beim Ausschalten zuerst der Vakuumschalter eingeschaltet, hierauf der zweite Schalter ausgeschaltet und hierauf der Vakuumschalter ausgeschaltet wird, während beim Einschalten der Vorgang sich in umgekehrter Reihenfolge vollzieht.