EP3032557A1 - Gleichspannungsschalter für hochvolt-bordnetze - Google Patents
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- EP3032557A1 EP3032557A1 EP15189322.9A EP15189322A EP3032557A1 EP 3032557 A1 EP3032557 A1 EP 3032557A1 EP 15189322 A EP15189322 A EP 15189322A EP 3032557 A1 EP3032557 A1 EP 3032557A1
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Definitions
- the invention relates to a DC voltage switch for high-voltage vehicle electrical systems.
- DC switches are required to electrically isolate various parts of a high-voltage electrical system.
- DC currents unlike AC currents, have no natural current zero crossing, which is why the interruption of such currents is associated with particular challenges. Interruption of the currents and erosion of switching arcs occurring is usually accomplished by extending the length of the arc columns and / or increasing the power per unit length.
- the breaking capacity of hermetically encapsulated switching devices or DC voltage switches is limited in terms of current levels and ohmic-inductive time constants, the limiting factor being in particular the thermal capacity, since the electrical power in the arc must be thermally absorbed.
- a multi-pole low-voltage circuit breaker in a equipped with a double cooling device for the extinguishing gases insulating housing is known, which is divided by insulating intermediate walls in several internal compartments. These are each assigned to one of the poles and each comprise a separable pair of contacts, a splitter stack for deionization of the drawn during the separation of said contacts arc and equipped with a first gas cooling device outlet opening for the extinguishing gases. In this case, all the outlet openings open into a common chamber to the individual poles, which is connected via a gas outlet opening with the surrounding medium. A second cooling device is inserted in the flow path of the gases between the outlet openings and the gas outlet opening.
- a DC voltage switch comprising a housing with a switching chamber and a contact arrangement in the switching chamber, known.
- the housing is hermetically sealed and electrically insulated.
- Arranged in the housing is at least one fixed contact and at least one movable contact, wherein the respectively fixed and the respectively movable contact are arranged within the housing as a contact pair.
- a generic DC voltage switch for high-voltage vehicle electrical systems comprising a housing, at least two fixed contacts and a movable contact, wherein in each case a first contact region of the fixed contacts is led out of the housing and in each case a second contact region of the fixed contacts in a switching chamber of the housing the movable contact is arranged, wherein the housing is hermetically encapsulated.
- the extinction of the occurring partial arcs is achieved by their power output is increased beyond the driving power.
- the generated arc voltage is increased and maintained above the driving source voltage until the system current is forced to 0 A and the energy stored in the inductance of the electrical circuit is used up.
- the invention is based on the technical problem of providing a DC voltage switch for high-voltage vehicle electrical systems, which has an improved turn-off behavior.
- the DC voltage switch for high-voltage vehicle electrical systems comprises a housing, at least two fixed contacts and a movable contact, wherein in each case a first contact region of the fixed contacts is led out of the housing.
- a second contact region of the fixed contacts is arranged in a switching chamber of the housing with the movable contact.
- the housing is hermetically sealed.
- a cooling chamber is arranged, which is separated via a partition wall of the switching chamber, wherein the partition wall has at least one outlet opening and an inlet opening. This causes three positively influencing the switching behavior Results.
- the thermal capacity of the DC voltage switch is increased by the additional cooling chamber.
- the high-voltage vehicle electrical system for example, has DC voltages greater than 300 V.
- At least one heat sink which is thermally connected to at least one of the fixed contacts, is arranged in the cooling chamber.
- the heat sink may also be connected to two fixed contacts or else the heat sink is only connected to the housing, via which the heat is dissipated.
- both measures can be combined.
- a plurality of heat sinks are provided, for example, four heat sinks, in which case, for example, two half-shell-shaped heat sink are each associated with a fixed contact.
- the at least one outlet opening is arranged between the fixed contact and the housing inner wall.
- the DC voltage switch has more than one outlet opening.
- the DC voltage switch has four outlet openings, two of which are assigned to a fixed contact. Due to the application in the area of the inner wall of the housing, the outlet opening is located in the area where the hottest gases occur.
- the outlet opening may be conically shaped, wherein the diameter on the side of the switching chamber is larger than the diameter on the side of the expansion chamber.
- the outlet opening may have the shape of a Laval nozzle.
- a Laval nozzle is a flow organ with a first convergent and subsequent divergent cross-section, the transition from one to the other part being gradual. The cross-sectional area is circular at each location.
- a valve may be disposed in the outlet port to assist in directed gas flow.
- the at least one inlet opening is arranged between the stationary contacts.
- the cooled gas is flowed into the arc, which supports its expansion in the direction of the housing walls.
- more than one, for example four, inlet openings may be provided.
- the inlet openings may be conical or in the form of a Laval nozzle and / or have a valve.
- the diameter on the side of the expansion chamber is preferably larger than the diameter on the side of the switching chamber.
- hydrogen or nitrogen is in the housing as a gas.
- Hydrogen offers the advantage of high energy absorption in the arc, but limits the choice of contact material and poses major challenges in terms of hermetic sealing. Nitrogen is easier to handle and allows greater freedom in material choice, such as silver for the contacts rather than copper.
- the housing is made of ceramic, for example of aluminum nitride.
- the housing may also consist only partially of ceramic, wherein preferably the housing consists of a uniform material.
- the advantage of ceramic over plastics is that ceramics are fire-robuster, so there is no burn-up due to the arcing.
- Another advantage is the generally better thermal conductivity compared to plastics.
- the housing but also made of plastic.
- the heat sink or the heat sink are made of copper, in which case preferably also the fixed contacts are made of copper. Heat sink and contact can be contacted thermally well by thermal paste.
- the heat sink or the heat sinks are formed of a thermally conductive ceramic, but which is not electrically conductive.
- the one or more heat sinks while being thermally connected to the housing, which may be connected either only to the housing or in addition to the fixed contacts, which increases the thermal heat dissipation.
- an insulating plate is disposed on the housing between the first contact areas of the fixed contacts to prevent flashover.
- a DC voltage switch 1 is shown in the assembled state, comprising a housing 2, protrude from the two first contact portions 4a of two fixed contacts 4.
- the housing 2 is formed in three parts and has a lower part 2a, a middle part 2b and an upper part 2c. Between the first contact areas 4a an insulation plate 3 is arranged, which is shown in dashed lines.
- the lower part 2a, middle part 2b and upper part 2c are screwed, for example, which is indicated by holes 5.
- the connection of the housing parts is designed such that the housing 2 is hermetically encapsulated.
- the DC voltage switch 1 in addition to the two fixed contacts 4 and a movable contact 6, which is arranged below the fixed contacts 4.
- the movable contact 6 can be moved by a spring, not shown, in the direction of the stationary contacts 4, so that the movable contact 6 contacts second contact areas 4b of the fixed contacts 4.
- the movement of the movable contact 6 is guided by guide elements 7, 8 in the lower part 2a and upper part 2c.
- a partition wall 9 is arranged above the second contact areas 4b.
- a switching chamber 10 is formed below the partition wall 9 and a cooling chamber 11 above the partition wall 9.
- the switching chamber 10 and the cooling chamber 11 are connected to each other via outlet openings 12 and inlet openings 13.
- the outlet openings 12 shown in dashed lines lie between the fixed contacts 4 and the housing inner wall 2d and are conical.
- the outlet opening 12 is formed frusto-conical and merges into a cylindrical opening, wherein the larger diameter is located on the side of the switching chamber 10.
- the inlet openings 13 are located between the fixed contacts 4, the exact location is particularly good in Fig. 4 is recognizable.
- the inlet openings 13 are conical, with their larger diameter on the side of the cooling chamber 11.
- the outlet openings 12 and / or the inlet openings 13 may have the shape of a Laval nozzle.
- cooling bodies 14 are arranged in the cooling chamber 11, which are thermally connected to the fixed contacts 4, for example by means of a thermal compound.
- the heat sink 14 are half-shell-shaped, which are slightly asymmetrical.
- In the switching chamber 10 and the expansion chamber 11 is a gas, for example hydrogen or nitrogen.
- the hot gas flows past the heat sinks 14 and gives off heat to then flow back through the inlet openings 13, since there the pressure is lower.
- the return flow of the gases presses the gases in the switching chamber 10 in addition to the magnetic field in the direction of the housing inner wall 2d.
- the heat absorbed by the heat sinks 14 is then removed via the fixed contacts 4 from the housing 2. The arc is thus deprived of energy and this goes out.
- the DC voltage switch 1 is shown without central part 2b and upper part 2c, wherein additionally two heat sinks 14 have been removed so that the front outlet openings 12 and inlet openings 13 can be seen, wherein the rear outlet openings 12 and inlet openings 13 are covered by the rear heat sink 14.
- a slot 15 for the guide element 8 can be seen.
- the Outlet openings 12 and inlet openings 13 a little offset (or for the invisible postponed) to the fixed contacts 4.
- the heat sink 14 in the 4 and 5 in their training different from the heat sinks 14 in the Figures 2 and 3 are.
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- Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)
Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft einen Gleichspannungsschalter für Hochvolt-Bordnetze.
- Beispielsweise in Elektro- oder Hybridfahrzeugen werden Gleichspannungsschalter benötigt, um verschiedene Teile eines Hochvolt-Bordnetzes galvanisch zu trennen.
- Gleichströme weisen im Gegensatz zu Wechselströmen keinen natürlichen Stromnulldurchgang auf, weshalb die Unterbrechung solcher Ströme mit besonderen Herausforderungen verbunden ist. Eine Unterbrechung der Ströme und Löschung auftretender Schaltlichtbögen wird üblicherweise durch Verlängerung der Länge der Lichtbogensäulen und/oder einer Erhöhung der Leistungsumsätze je Längeneinheit erreicht. Allerdings ist das Ausschaltvermögen hermetisch gekapselter Schaltgeräte oder Gleichspannungsschalter bezüglich Stromhöhen und ohmsch-induktiven Zeitkonstanten begrenzt, wobei der limitierende Faktor insbesondere die thermische Kapazität ist, da die elektrische Leistung im Lichtbogen thermisch aufgenommen werden muss.
- Im Niederspannungsbereich wird dieses Problem häufig dadurch gelöst, dass die Gleichspannungsschalter nicht hermetisch gekapselt sind. Dadurch können die heißen Gase abgeführt werden. Eine solche Lösung ist beispielsweise in der
DE 35 41 514 C2 offenbart. - Aus der
DE 690 18 432 T2 ist ein mehrpoliger Niederspannungs-Leistungsschalter in einem mit einer doppelten Kühlvorrichtung für die Löschgase ausgerüsteten Isolierstoffgehäuse bekannt, der durch Isolierstoff-Zwischenwände in mehrere interne Abteile unterteilt ist. Diese sind jeweils einem der Pole zugeordnet und umfassen jeweils ein trennbares Kontaktpaar, ein Löschblechpaket zur Entionisierung des bei der Trennung der genannten Kontakte gezogenen Lichtbogens sowie eine mit einer ersten Gaskühlvorrichtung bestückte Austrittsöffnung für die Löschgase. Dabei münden sämtliche Austrittsöffnungen in eine den einzelnen Polen gemeinsame Kammer, die über eine Gasabzugsöffnung mit dem Umgebungsmedium verbunden ist. Eine zweite Kühlvorrichtung ist in die Strömungsbahn der Gase zwischen die Austrittsöffnungen und die Gasabzugsöffnung eingesetzt. - Aus der
DE 10 2012 112 202 A1 ist ein Gleichspannungsschalter, umfassend ein Gehäuse mit einer Schaltkammer und einer Kontaktanordnung in der Schaltkammer, bekannt. Wobei das Gehäuse hermetisch gekapselt und elektrisch isoliert ist. In dem Gehäuse angeordnet ist mindestens ein fester Kontakt und mindestens ein beweglicher Kontakt, wobei der jeweils feste und der jeweils bewegliche Kontakt innerhalb des Gehäuses als ein Kontaktpaar angeordnet sind. - Aus dem Arbeitspapier "Schaltgeräte für das Schalten von hohen Gleichspannungen in Energiesystemen und elektrisch angetriebenen Fahrzeugen", VDE Diskussionsveranstaltung: Gleichspannung-Kontaktverhalten und Schalten bei U > 300 VDC, Dr. Matthias Kroeker et al., Tyco Electronics, September 7, 2010 ist ein gattungsgemäßer Gleichspannungsschalter für Hochvolt-Bordnetze bekannt, umfassend ein Gehäuse, mindestens zwei feststehende Kontakte und einen beweglichen Kontakt, wobei jeweils ein erster Kontaktbereich der feststehenden Kontakte aus dem Gehäuse herausgeführt ist und jeweils ein zweiter Kontaktbereich der feststehenden Kontakte in einer Schaltkammer des Gehäuses mit dem beweglichen Kontakt angeordnet ist, wobei das Gehäuse hermetisch gekapselt ist. Die Löschung der auftretenden Teillichtbögen wird erreicht, indem ihr Leistungsumsatz über die treibende Leistung hinaus gesteigert wird. Zu diesem Zweck wird die generierte Lichtbogenspannung über die treibende Quellspannung erhöht und aufrechterhalten, bis der Systemstrom zu 0 A gezwungen und die in der Induktivität des elektrischen Kreises gespeicherte Energie aufgebraucht ist.
- Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, einen Gleichspannungsschalter für Hochvolt-Bordnetze zu schaffen, der ein verbessertes Ausschaltverhalten aufweist.
- Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch einen Gleichspannungsschalter mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
- Der Gleichspannungsschalter für Hochvolt-Bordnetze umfasst ein Gehäuse, mindestens zwei feststehende Kontakte und einen beweglichen Kontakt, wobei jeweils ein erster Kontaktbereich der feststehenden Kontakte aus dem Gehäuse herausgeführt ist. Jeweils ein zweiter Kontaktbereich der feststehenden Kontakte ist in einer Schaltkammer des Gehäuses mit dem beweglichen Kontakt angeordnet. Das Gehäuse ist dabei hermetisch gekapselt. Oberhalb der Schaltkammer ist eine Kühlkammer angeordnet, die über eine Trennwand von der Schaltkammer getrennt ist, wobei die Trennwand mindestens eine Auslassöffnung und eine Einlassöffnung aufweist. Dies bewirkt drei das Schaltverhalten positiv beeinflussende Ergebnisse. Einerseits wird durch die zusätzliche Kühlkammer die thermische Kapazität des Gleichspannungsschalters erhöht. Zusätzlich erfolgt eine erhöhte thermische Energieabfuhr aus der Schaltkammer und schließlich kann durch geeignete Wahl der Auslass- und Einlassöffnungen eine selbsterregte Gasströmung innerhalb der Schaltkammer erzeugt werden, der den Lichtbogen in Richtung Gehäusewände drückt. Dies bewirkt ein verbessertes Schaltverhalten des Gleichspannungsschalteers. Das Hochvolt-Bordnetz weist dabei beispielsweise Gleichspannungen größer 300 V auf.
- In einer Ausführungsform ist in der Kühlkammer mindestens ein Kühlkörper angeordnet, der thermisch mit mindestens einem der feststehenden Kontakte verbunden ist. Hierdurch wird dem heißen Gas noch mehr Wärme entzogen und über den feststehenden Kontakt aus dem Gehäuse abgeführt. Dabei kann der Kühlkörper auch mit beiden feststehenden Kontakten verbunden sein oder aber der Kühlkörper ist nur mit dem Gehäuse verbunden, über das dann die Wärme abgeführt wird. Ebenso können beide Maßnahmen kombiniert werden. Vorzugsweise sind mehrere Kühlkörper vorgesehen, beispielsweise vier Kühlkörper, wobei dann beispielsweise zwei halbschalenförmige Kühlkörper jeweils einem feststehenden Kontakt zugeordnet sind.
- In einer weiteren Ausführungsform ist die mindestens eine Auslassöffnung zwischen feststehendem Kontakt und Gehäuseinnenwand angeordnet. Vorzugsweise weist dabei der Gleichspannungsschalter mehr als ein Auslassöffnung auf. Beispielsweise weist der Gleichspannungsschalter vier Auslassöffnungen auf, wobei jeweils zwei einem feststehenden Kontakt zugeordnet sind. Durch die Anwendung im Bereich der Gehäuseinnenwand liegt die Auslassöffnung im Bereich, wo die heißesten Gase auftreten. Dabei kann die Auslassöffnung konisch geformt sein, wobei der Durchmesser auf der Seite der Schaltkammer größer ist als der Durchmesser auf der Seite der Ausdehnungskammer. Beispielsweise kann die Auslassöffnung die Form einer Lavaldüse aufweisen. Eine Lavaldüse ist ein Strömungsorgan mit einem zunächst konvergenten und anschließenden divergenten Querschnitt, wobei der Übergang von einem zum anderen Teil allmählich erfolgt. Die Querschnittsfläche ist dabei an jeder Stelle kreisförmig Auch kann ein Ventil in der Auslassöffnung angeordnet sein, um einen gerichteten Gasfluss zu unterstützen.
- In einer weiteren Ausführungsform ist die mindestens eine Einlassöffnung zwischen den feststehenden Kontakten angeordnet. Dadurch wird das abgekühlte Gas in den Lichtbogen geströmt, was dessen Ausdehnung in Richtung der Gehäusewände unterstützt. Entsprechend können auch mehr als eine, beispielsweise vier, Einlassöffnungen vorgesehen sein. Auch können die Einlassöffnungen konisch oder in Form einer Lavaldüse ausgebildet sein und/oder ein Ventil aufweisen. Bei der konischen Ausbildung ist dabei vorzugsweise der Durchmesser auf der Seite der Ausdehnungskammer größer als der Durchmesser auf der Seite der Schaltkammer.
- In einer weiteren Ausführungsform ist in dem Gehäuse Wasserstoff oder Stickstoff als Gas. Wasserstoff bietet den Vorteil einer hohen Energieaufnahme im Lichtbogen, schränkt jedoch die Wahl der Kontaktmaterialein ein und stellt größere Herausforderungen hinsichtlich der hermetischen Abdichtung. Stickstoff ist einfacher in der Handhabung und ermöglicht größere Freiheitsgrade bei der Materialwahl, beispielsweise Silber statt Kupfer für die Kontakte.
- In einer weiteren Ausführungsform ist das Gehäuse aus Keramik, beispielsweise aus Aluminiumnitrid. Dabei kann das Gehäuse auch nur teilweise aus Keramik bestehen, wobei vorzugsweise das Gehäuse aus einem einheitlichen Material besteht. Der Vorteil von Keramik gegenüber Kunststoffen ist, dass Keramiken feuerrobuster sind, es also zu keinem Abbrand aufgrund der Lichtbögen kommt. Ein weiterer Vorteil ist die im Regelfall bessere Wärmeleitfähigkeit gegenüber Kunststoffen. Prinzipiell kann das Gehäuse aber auch aus Kunststoff bestehen.
- In einer weiteren Ausführungsform ist der Kühlkörper oder sind die Kühlkörper aus Kupfer, wobei dann vorzugsweise auch die feststehenden Kontakte aus Kupfer sind. Kühlkörper und Kontakt können dabei durch Wärmeleitpasten gut thermisch kontaktiert werden.
- Alternativ ist der Kühlkörper oder sind die Kühlkörper aus einer wärmeleitfähigen Keramik ausgebildet, die jedoch elektrisch nicht leitend ist.
- Der oder die Kühlkörper können, wie bereits ausgeführt, dabei mit dem Gehäuse thermisch verbunden sein, wobei diese entweder nur mit dem Gehäuse oder auch zusätzlich mit den feststehenden Kontakten verbunden sein können, was die thermische Wärmeabfuhr erhöht.
- In einer weiteren Ausführungsform ist auf dem Gehäuse zwischen den ersten Kontaktbereichen der feststehenden Kontakte eine Isolationsplatte angeordnet, um einen Überschlag zu verhindern.
- Prinzipiell ist es auch möglich, an den Gehäuseaußenwänden Permanentmagnete anzuordnen, die ein unterstützendes magnetisches Feld erzeugen.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Figuren zeigen:
- Fig. 1
- eine perspektivische Darstellung eines Gleichspannungsschalters,
- Fig. 2
- eine Querschnittsdarstellung des Gleichspannungsschalters, wobei die Schnittlinie durch die beiden feststehenden Kontakte verläuft,
- Fig. 3
- eine Schnittdarstellung, wobei der Schnitt vor einem feststehenden Kontakt verläuft,
- Fig. 4
- eine perspektivische Schrägdarstellung des Gleichspannungsschalters und
- Fig. 5
- eine perspektivische Vorderansicht des Gleichspannungsschalters.
- In der
Fig. 1 ist ein Gleichspannungsschalter 1 im zusammengebauten Zustand dargestellt, umfassend ein Gehäuse 2, aus dem zwei erste Kontaktbereiche 4a zweier feststehender Kontakte 4 herausragen. Das Gehäuse 2 ist dreiteilig ausgebildet und weist ein Unterteil 2a, ein Mittelteil 2b und ein Oberteil 2c auf. Zwischen den ersten Kontaktbereichen 4a ist eine Isolationsplatte 3 angeordnet, die gestrichelt dargestellt ist. Das Unterteil 2a, Mittelteil 2b sowie Oberteil 2c werden beispielsweise verschraubt, was durch Bohrungen 5 angedeutet ist. Die Verbindung der Gehäuseteile ist dabei derart ausgebildet, dass das Gehäuse 2 hermetisch gekapselt ist. - Wie in den
Fig. 2 und3 dargestellt, weist der Gleichspannungsschalter 1 neben den beiden feststehenden Kontakten 4 auch einen beweglichen Kontakt 6 auf, der unterhalb der feststehenden Kontakte 4 angeordnet ist. Der bewegliche Kontakt 6 kann durch eine nicht dargestellte Feder in Richtung der feststehenden Kontakte 4 bewegt werden, sodass der bewegliche Kontakt 6 zweite Kontaktbereiche 4b der feststehenden Kontakte 4 kontaktiert. Dabei wird die Bewegung des beweglichen Kontaktes 6 durch Führungselemente 7, 8 im Unterteil 2a und Oberteil 2c geführt. Oberhalb der zweiten Kontaktbereiche 4b ist eine Trennwand 9 angeordnet. Dabei bildet sich unterhalb der Trennwand 9 eine Schaltkammer 10 und oberhalb der Trennwand 9 eine Kühlkammer 11 aus. Die Schaltkammer 10 und die Kühlkammer 11 sind über Auslassöffnungen 12 und Einlassöffnungen 13 miteinander verbunden. Dabei liegen die gestrichelt dargestellten Auslassöffnungen 12 zwischen den feststehenden Kontakten 4 und der Gehäuseinnenwand 2d und sind konisch ausgebildet. Dabei ist die Auslassöffnung 12 kegelstumpfförmig ausgebildet und geht in eine zylindrische Öffnung über, wobei der größere Durchmesser auf der Seite der Schaltkammer 10 liegt. Die Einlassöffnungen 13 liegen zwischen den feststehenden Kontakten 4, wobei die genaue Lage besonders gut inFig. 4 erkennbar ist. Auch die Einlassöffnungen 13 sind konisch ausgebildet, wobei deren größerer Durchmesser auf der Seite der Kühlkammer 11 ist. Alternativ können die Auslassöffnungen 12 und/oder die Einlassöffnungen 13 die Form einer Lavaldüse aufweisen. Des Weiteren sind in der Kühlkammer 11 Kühlkörper 14 angeordnet, die thermisch mit den feststehenden Kontakten 4 verbunden sind, beispielsweise mittels einer Wärmeleitpaste. Dabei sind die Kühlkörper 14 halbschalenförmig ausgebildet, wobei diese leicht unsymmetrisch sind. In der Schaltkammer 10 und der Ausdehnungskammer 11 ist ein Gas, beispielsweise Wasserstoff oder Stickstoff. - Wird nun ein bestehender Kontakt zwischen dem beweglichen Kontakt 6 und den zweiten Kontaktbereichen 4b der feststehenden Kontakte 4 geöffnet, so entsteht ein Lichtbogen. Dieser Lichtbogen muss dabei die in einer induktiven Last gespeicherte Energie aufnehmen. Aufgrund der Ionisation der Gase kommt es zu einem Stromfluss, der ein Magnetfeld erzeugt. Dieses Magnetfeld ist in Richtung der Gehäuseinnenwand 2d gerichtet, was gestrichelt in
Fig. 2 dargestellt ist. Die erwärmten und ionisierten Gasmoleküle werden also in Richtung Gehäuseinnenwand 2d bewegt, wo sich ein Überdruck aufbaut, der durch Abfluss aus den Auslassöffnungen 12 abgebaut wird. Dabei trennt das Führungselement 8 in der Schaltkammer 10 die Strömungen zur linken und zur rechten Gehäuseinnenwand 2a, so dass sich diese nicht gegenseitig störend beeinflussen. - In der Kühlkammer 11 strömt das heiße Gas an den Kühlkörpern 14 vorbei und gibt an diese Wärme ab, um dann durch die Einlassöffnungen 13 zurückzuströmen, da dort der Druck niedriger ist. Das Rückströmen der Gase drückt dabei die Gase in der Schaltkammer 10 zusätzlich zum Magnetfeld in Richtung Gehäuseinnenwand 2d. Die von den Kühlkörpern 14 aufgenommene Wärme wird dann über die feststehenden Kontakte 4 aus dem Gehäuse 2 abgeführt. Dem Lichtbogen wird somit die Energie entzogen und dieser erlischt.
- In den
Fig. 4 und 5 ist der Gleichspannungsschalter 1 ohne Mittelteil 2b und Oberteil 2c dargestellt, wobei zusätzlich zwei Kühlkörper 14 entfernt wurden, sodass die vorderen Auslassöffnungen 12 und Eintrittsöffnungen 13 zu erkennen sind, wobei die hinteren Auslassöffnungen 12 und Eintrittsöffnungen 13 durch die hinteren Kühlkörper 14 verdeckt sind. Weiter ist ein Schlitz 15 für das Führungselement 8 zu erkennen. Dabei liegen die Auslassöffnungen 12 und Einlassöffnungen 13 etwas vorversetzt (bzw. für die nicht sichtbaren nachversetzt) zu den feststehenden Kontakten 4. Dabei sei angemerkt, dass die Kühlkörper 14 in denFig. 4 und 5 in ihrer Ausbildung unterschiedlich zu den Kühlkörpern 14 in denFiguren 2 und3 sind.
Claims (9)
- Gleichspannungsschalter (1) für Hochvolt-Bordnetze, umfassend ein Gehäuse (2), mindestens zwei feststehende Kontakte (4) und einen beweglichen Kontakt (6), wobei jeweils ein erster Kontaktbereich (4a) der feststehenden Kontakte (4) aus dem Gehäuse (2) herausgeführt ist und jeweils ein zweiter Kontaktbereich (4b) der feststehenden Kontakte (4) in einer Schaltkammer (10) des Gehäuses (2) mit dem beweglichen Kontakt (6) angeordnet ist, wobei das Gehäuse (2) hermetisch gekapselt ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
oberhalb der Schaltkammer (10) eine Kühlkammer (11) angeordnet ist, die über eine Trennwand (9) von der Schaltkammer (10) getrennt ist, wobei die Trennwand (9) mindestens eine Auslassöffnung (12) und mindestens eine Einlassöffnung (13) aufweist. - Gleichspannungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kühlkammer (11) mindestens ein Kühlkörper (14) angeordnet ist, der thermisch mit mindestens einem der feststehenden Kontakte (4) und/oder dem Gehäuse (2) verbunden ist.
- Gleichspannungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Auslassöffnung (12) zwischen feststehendem Kontakt (4) und Gehäuseinnenwand (2d) angeordnet ist.
- Gleichspannungsschalter nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Einlassöffnung (13) zwischen den feststehenden Kontakten (4) angeordnet ist.
- Gleichspannungsschalter nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (2) Wasserstoff oder Stickstoff ist.
- Gleichspannungsschalter nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) aus Keramik ist.
- Gleichspannungsschalter nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (14) aus Kupfer ist.
- Gleichspannungsschalter nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (14) aus einer wärmeleitfähigen Keramik besteht.
- Gleichspannungsschalter nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Gehäuse (2) zwischen den ersten Kontaktbereichen (4a) der feststehenden Kontakte (4) eine Isolationsplatte (3) angeordnet ist.
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