DE628539C

DE628539C - AC vacuum interrupter

Info

Publication number: DE628539C
Application number: DE1930628539D
Authority: DE
Original assignee: FRITZ LANGE DR
Current assignee: FRITZ LANGE DR
Priority date: 1930-11-12
Filing date: 1930-11-12
Publication date: 1936-04-06
Also published as: US1931475A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wechselstrom-Vakuum-Unterbrecher, mit dem besonderen Zweck, auch bei sehr hohen Spannungen mit einem relativ mäßigen Vakuum auszukommen.The invention relates to an AC vacuum interrupter with which special purpose, even at very high voltages with a relatively moderate vacuum get along.

Zum Unterbrechen großer Leistungen werden in der Technik neben dem in letzter Zeit entwickelten Druckluftschalter in der Hauptsache ölschalter verwendet, um das Löschen der entstehenden Lichtbögen zu bewirken. Da diese Schalter außer den recht hohen Kosten auch noch gewisse Mängel aufweisen, wie die nie ganz zu beseitigende Explosionsgefahr, ist man bemüht, neue Konstruktionsprinzipien zum Löschen der Lichtbögen beim Schaltvorgang zu finden. Unter anderen wurden auch bereits Vakuumschalter vorgeschlagen, um kurze Schaltwege und kleine billige Anordnungen zu erzielen. Diese Schalter haben jedoch den Nachteil, nur mit einem ausgesprochenen Hochvakuum von etwa 10—* mm Hg betriebssicher zu arbeiten, und da beim Schaltprozeß immer kleine Dampfmengen auftreten, sind derartige Konstruktionen in der Praxis wegen der durch die Dampfmengen hervorgerufenen Verschlechterung des Vakuums kaum verwendbar. Dazu kommt noch, daß bei Spannungen oberhalb von 200 kV in einem einfachen Vakuumgefäß selbständige Entladungen nur mit großen Schwierigkeiten vermieden werden können. Es muß also angestrebt werden, einerseits die ungewollte Entladung in den hohen Spannungsbereichen zu unterdrücken und andererseits mit einem so geringen Vakuum auszukommen, daß die beim Schalten entstehenden kleinen Dampfmengen die Isolierfähigkeit des Vakuums nicht beeinträchtigen.To interrupt great achievements in technology besides that lately developed compressed air switch mainly used to extinguish the oil switch the resulting arcs. Since these switches except the quite high Costs also have certain deficiencies, such as the risk of explosion that can never be completely eliminated, Efforts are being made to find new design principles for extinguishing the arcs during the switching process. Among other Vacuum switches have also already been proposed for short and small switching paths to achieve cheap arrangements. However, these switches have the disadvantage of only having one to work reliably with a pronounced high vacuum of about 10- * mm Hg, and Since small amounts of steam always occur during the switching process, such constructions are hardly usable in practice because of the deterioration in the vacuum caused by the amounts of steam. In addition there is also the fact that at voltages above 200 kV in a simple vacuum vessel independent discharges can only be avoided with great difficulty. It must therefore be aimed at, on the one hand, the unwanted discharge in the high voltage ranges to suppress and on the other hand get by with such a low vacuum that the generated when switching small amounts of steam do not impair the insulating properties of the vacuum.

Der Gedanke der Erfindung ist es daher, das Unterbrechungsgehäuse und die Elektroden derart auszubilden und anzuordnen, daß die mittlere freie Weglänge der Ladungsträger bei dem im Unterbrechergefäß herrschenden Druck größer ist als der in Richtung der elektrischen Kraftlinien gegebene Abstand der spannungführenden Teile voneinander, wobei der Druck oberhalb von io~³ mm Hg liegt und gegebenenfalls bis zu 1 mm Hg betragen kann. Bei einem Druck von beispielsweise ¹Z₁₀₀ mm Hg betragen die freien Weglängen etwa 10 mm, so daß Kammern,- deren Abstände in der Feldrichtung unterhalb dieses Wertes liegen, praktisch entladungsfrei sein werden. Bei kleineren Abmessungen wird man also sogar mit noch schlechterem Vakuum, ■evtl. bis zu 1 mm Hg, arbeiten können.The idea of the invention is therefore to design and arrange the interruption housing and the electrodes in such a way that the mean free path of the charge carriers at the pressure prevailing in the interrupter vessel is greater than the distance between the live parts in the direction of the electrical lines of force, whereby the pressure is above 10 ~ ³ mm Hg and can optionally be up to 1 mm Hg. At a pressure of, for example, ¹ Z ₁₀₀ mm Hg, the free path lengths are about 10 mm, so that chambers - the distances between which in the field direction are below this value will be practically discharge-free. In the case of smaller dimensions, you will get even worse vacuum, ■ possibly. up to 1 mm Hg.

In den Abbildungen sind Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung dargestellt.In the figures, exemplary embodiments according to the invention are shown.

Der Vakuum-Unterbrecher nach Abb. 1 besteht aus den beiden Schaltelektroden bzw. Schaltstücken 11, 12. Das Schaltstück 11 wird von einem elastischen Deckel 13 gehalten, welcher einen Druckraum 14 abschließt. In den Druckraum kann durch das Rohr 15 Druckluft oder ein anderes Druckmittel eingeführt werden. Das Druckgefäß selbst ist mit 16 bezeichnet. Die Schaltelektrode 12 ist an einem Teil 17 befestigt, an den die Vakuumleitung 18 angeschlossen ist. Zwischen dem Teil 17 und dem elastischen Deckel 13 be-The vacuum interrupter according to Fig. 1 consists of the two switching electrodes or Contact pieces 11, 12. The contact piece 11 is held by an elastic cover 13 which closes off a pressure chamber 14. In the Pressure chamber can be introduced through the pipe 15 compressed air or another pressure medium will. The pressure vessel itself is designated by 16. The switching electrode 12 is on attached to a part 17 to which the vacuum line 18 is connected. Between the Part 17 and the elastic cover 13

findet sich der Vakuumraum 19, der an den Seiten durch Isolierteile 20, gegebenenfalls mit Dichtungsmitteln, abgeschlossen wird. An den Teil 16 wird die Zuführungs- und an den Teil 17 die Abführungsleitung für den Schalter angeschlossen. Das Feld zwischen den beiden Elektroden 11 und 12 bzw. dem elastischen Deckel 13 und dem Teil 17 bildet sich dann in Pfeilrichtung im Vakuumraum 19 aus. Im Vakuumraum 19 bestehen für die verschiedenen Elektrizitätsträger verschieden freie Weglängen, die aber immer größer sein müssen als der maximale Abstand der sich gegenüberliegenden leitenden Teilen, 12 bzw. 13, 17..there is the vacuum space 19, which on the sides by insulating parts 20, if necessary with sealants. To the part 16 is the feed and to the Part 17 connected the discharge line for the switch. The field between the two electrodes 11 and 12 or the elastic Cover 13 and the part 17 is then formed in the direction of the arrow in the vacuum space 19 off. In the vacuum space 19 exist for different carriers of electricity have different free path lengths, but which are always greater must be considered as the maximum distance between the opposing conductive parts, 12 or 13, 17 ..

Um bei höheren- Spannungen infolge der geringen Abstände der Elektroden keine zu • großen Feldstärken zu erhalten, ist, wie Abb. 2 zeigt, vorgesehen, eine Anzahl solcher Kammern 22, 23, 24 hinter einanderzuschalten. Dieses Hintereinanderschalten hat auch noch den weiteren Vorteil, in den hohen Spannungsbereichen die ungewollten Entladungen zu unterbinden. Es ist festgestellt worden, daß Gleitungen an der Innenwand der Vakuumgefäße bei Spannungen oberhalb von 200 kV das Einsetzen einer selbständigen Entladung bedingen. Diese Gleitung kann beseitigt werden, wenn man die Innenwand der Gefäße sehr häufig durch leitende oder halbleitende Materialien unterteilt, rillt, riffelt oder lamelliert. Ein Rohr, welches abwechselnd aus leitenden und Isolierlagen aufgebaut war, nach Art eines Kondensators, konnte mit 2,4 Millionen Volt belastet werden. Besonders gute Wirkungen wurden erzielt, wenn die Gleitwege zwischen den einzelnen Stufen möglichst lang gehalten werden. Das kann dadurch erreicht werden, daß zwischen to den einzelnen Kammern bzw. Stufen zwei oder mehrere Isolierringe 25 bis 28 mit verschieden großen Innendurchmessern verwendet werden.In order to deal with higher tensions as a result of the As shown in Fig. 2, it is not possible to obtain excessive • field strengths at small distances between the electrodes shows, provided to connect a number of such chambers 22, 23, 24 one behind the other. This series connection also has the further advantage in the high voltage ranges to prevent the unwanted discharges. It has been found that slides on the inner wall of the vacuum vessels at voltages above 200 kV require the onset of an independent discharge. This slip can be eliminated if the inner wall of the vessels is very often divided, grooved, corrugated by conductive or semiconducting materials or laminated. A tube made up of alternating conductive and insulating layers was, like a capacitor, could be loaded with 2.4 million volts. Particularly good effects were achieved when the glide paths between the individual Levels are kept as long as possible. This can be achieved by between to the individual chambers or stages two or more insulating rings 25 to 28 with different large inner diameters can be used.

Der Aufbau der Kammern kann auch so gedacht erfolgen, daß in an sich bei Entladungsgefäßen bekannter Weise abwechselnd MietaUscheihen und Isolierringe, etwa aus Glimmer, Hartpapier oder ähnlichem, aufeinandergeschichtet und die Begrenzungsflächen mit einem möglichst durchschlagsicheren Material vergossen werden. The construction of the chambers can also take place in such a way that in itself in the case of discharge vessels as is known, alternating rental sheets and insulating rings, for example made of mica, hard paper or the like, layered on top of one another and the boundary surfaces encapsulated with a material that is as puncture-proof as possible.

Die hohl ausgebdldetein Elektroden 29,30,31 haben versetzt angeordnete Bohrungen 32, 33, damit kein durchgehender Entladungskanal entsteht, aber die Kammern 22,23,24 in ihrer Gesamtheit über das Rohr 18 evakuiert werden können. Es ist auch möglich, anstatt die Begrenzungsflächen zu vergießen, das ganze System passend in einen besonderen Hüllzylinder aus Isoliermaterial, etwa Glas, Porzellan, Hartpapier, zu setzen und zu verschmelzen oder entsprechend zu dichten.The hollow electrodes 29,30,31 have offset bores 32, 33 so that there is no continuous discharge channel arises, but the chambers 22, 23, 24 are evacuated in their entirety via the pipe 18 can. It is also possible, instead of casting the boundary surfaces, to do the whole thing System fits into a special envelope cylinder made of insulating material, such as glass, porcelain, Hard paper, to put and merge or to seal accordingly.

Der Schaltmechanismus kann in verschiedener Art bewerkstelligt werden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel nach Abb. 1 und 2 sind die Elektroden 16 bzw. 29, 30, 31 hohl ausgebildet, und die Deckel 13 bestehen aus einem elastischen Werkstoff, so daß durch einen entsprechenden Druck in den Hohlräumen 14 bzw. 34, 35, 36 die Schaltelektroden 11, 12 so weit genähert werden, daß sie miteinander in Kontakt kommen. Die Hohlräume 34, 35, 36 nach Abb. 2 werden alle von der gemeinsamen Druckleitung 37 aus gespeist.The switching mechanism can be accomplished in various ways. In the illustrated The exemplary embodiment according to FIGS. 1 and 2 are the electrodes 16 and 29, 30, 31, respectively hollow, and the cover 13 are made of an elastic material so that through a corresponding pressure in the cavities 14 and 34, 35, 36 the switching electrodes 11, 12 are approached so far that they come into contact with one another. the Cavities 34, 35, 36 according to FIG. 2 are all shared by the common pressure line 37 fed from.

Claims

Patent claims:

ι. AC vacuum interrupter, characterized in that its housing and the electrodes are designed and arranged in such a way that the mean free path of the charge carriers at the pressure prevailing in the interrupter vessel is greater than the distance between the live parts in the direction of the electrical lines of force wherein the pressure is above 10- ³ mm Hg and, optionally, be up to 1 mm Hg can.

2. Interrupter according to claim 1, characterized in that a plurality similar interrupter chambers are connected in series in such a way that no impermissible ones in the individual chambers Tensions occur.

3. Interrupter according to claim 1 and 2, characterized in that the inner surface of the isolator delimiting the interrupter space is designed in such a way that annular depressions or elevations arise that make the sliding path for charge carriers on the insulator surface larger than the free one between the electrodes measured distance.

4. Interrupter according to claims 1 to 3, characterized in that the electrodes are hollow and some of them are made of an elastic material exists, so that the switching electrodes no can be approached to such an extent that they come into contact with one another.

5. Interrupter according to claim 1 to 4, characterized in that the vacuum spaces the mutually separated interrupter by mutually offset Openings in the electrodes are in communication with one another.

1 sheet of drawings