NO142465B - Anordning ved vakuumbrytere. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en anordning ved en vakuumbryter som omfatter en evakuert omhylning hvori det finnes to kontaktelementer som er adskilt med et isolerende gap, og en elektromagnetisk vikling som skal sette opp et magnetfelt i området ved gapet mellom kontaktelementene, med magnetfeltet stort sett tvers over gapet. En vakuumbryter av denne art er beskrevet i britisk patent nr. 1.258.015.

Den kjente vakuumbryter er utstyrt med en elektromagnetisk vikling som omgir vakuumbryterens omhylning og har den ene av sine klemmer koplet til et bevegelig kontaktele-

ment i vakuumbryteren, slik at det annet stasjonære element i bryteren og den annen klemme for viklingen kan benyttes til innkopling av vakuumbryteren i en strømkrets som skal be-

skyttes. Viklingen er koplet i serie med to kontaktelementer,

og når elektrisk strøm flyter gjennom vakuumbryteren og dermed også gjennom viklingen, setter viklingen opp et aksialt magnetfelt, det vil si et magnetfelt som ved strømbrytning er paral-

let med bredden av gapet mellom kontaktelementene og parallelt med den lysbue som skal brytes mellom kontaktelementene. Magnetfeltet øker vakuumbryterens strømbrytende evne. I den kjente vakuumbryter er viklingen kontinuerlig magnetisert, det vil si selv når bryteren er i en sluttet tilstand da magnetfeltet ikke er nødvendig. Dette fører til ekstra Joule-tap i viklingen

og dermed til en i og for seg unødig temperaturstigning for vakuumbryteren, hvorved bryterens strømførende evne vil være lavere enn det det er behov for.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å komme frem

til en vakuumbryter der viklingen bare tilføres energi under

bryteforløpet, det vil si med åpne kontaktelementer, og med en elektrisk lysbue stående mellom disse.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved at klemmene for viklingen er forbundet med hver sin av to metallskiver som er adskilt fra hverandre ved hjelp av en elektrisk isolerende skive, idet en anordning som omfatter den isolerende skive og de to metallskiver på hver sin side, er montert i gapet på sådan måte at skivene befinner seg etter hverandre sett i feltets retning i gapet, brokoplet av et tredje bevegelig U-formet kontaktelement i bryteren.

I en første foretrukken utførelsesform er viklingene montert på utsiden av omhylningen mens viklingens klemmer stikker inn i omhylningen gjennom en tettende isolator som utgjør en del av omhylningens vegg.

I en andre foretrukken utførelsesform for oppfinnelsen omfatter omhylningen en metallsylinder med en isolerende strimmel innfelt i sylinderveggen som virker som en elektromagnetisk vikling, og dekker omtrent 360° ved sentrum av sylinderen med en klemme for viklingene dannet av en elektrisk leder som forbinder den ene av metallskivene og et område av metallsylinderen like ved en side av den isolerende strimmel, og den annen klemme ef dannet av en ytterligere elektrisk leder som forbinder den annen metallskive og et område av sylinderen like ved den annen side av den isolerende strimmel.

Denne andre utførelsesform for oppfinnelsen har den fordel at man kan unnlate en egen vikling da dennes funksjon overtas av en del av omhylningen, det vil si av metallsylinderen .

En ytterligere fordel ved å anbringe anordningen med

de to metallskiver og den isolerende skive inne i gapet mellom de to kontaktelementer er at den maksimale lysbuespenning avtar under bryteoperasjonen, og som et resultat av dette vil vakuumbryterens bryteevne økes, noe som er forklart i artikler av Mitchell, med tittelen "High Current Vacuum Are", part I, og "An Experimental Study", Proceedings I.E.E., vol. 117, nr. 12,

desember 1970, sidene 2315 til og med 2326.

Oppfinnelsen er kjennetegnet ved de i kravene gjen-gitte trekk og vil i det følgende bli forklart nærmere under henvisning til tegningene der: '

Fig. 1 viser et snitt gjennom en første utførelsesform

for en vakuumbryter i henhold til oppfinnelsen,

fig. 2 viser et snitt tatt etter linjen II-II på

fig. 1,

fig.'3 viser et snitt gjennom en andre utførelsesform

for en vakuumbryter i henhold til oppfinnelsen og

fig. 4 viser et snitt tatt etter linjen IV-IV på

fig. 3.

Som det fremgår av fig. 1 og 2 er vakuumbryteren utstyrt med en evakuert, hermetisk' lukket omhylning som består av en metallsylinder 6 og to isolerende skiver 7,8. To stasjonære kontaktelementer 1, 2 er .anbrakt i omhylningen, og elementene 1, 2 er festet ved hjelp av støtter eller kontakt-

staver 3 og 4. Støttene 3, 4 stikker vakuumtett gjennom de isolerende skiver 7 og 8 og til utsiden. Vakuumbryteren har en elektromagnetisk vikling bestående av to vindinger 18, 19 som er koplet til hverandre ved hjelp av en leder 24, mens to viklingsklemmer 14, 15 stikker gjennom en isolator 17 og inn i omhylningene, hvilke isolator 17 er montert i metallsylind-

eren 6. Klemmene 14 og 15 er koplet til metallskiver 12 og 13,

og en isolerende skive 20 ligger mellom skivene 12 og 13. Anordningen som består av skivene 12, 13 og 20 er montert i

sentrum av det isolerende gap mellom kontaktelementene 1 og 2

og holdes av klemmene 14 og 15, såvel som av metallstaver 15", hvilke staver 15' er festet-til innsiden av metallsylinderen ved hjelp av isolatorer 16.

De to stasjonære kontaktelementer 1, 2 kan brokoples

med et U-formet bevegelig kontaktelement 5 som er anbrakt ved enden av en kontaktstav 5a, og denne stav stikker på en vakuumtett måte gjennom omhylningene ved hjelp av en fleksibel belg 11. Kontaktstaven 5a kan beveges opp og ned (med tilhørende

bevegelse av den fleksible belg), slik at de stasjonære kontaktelementer 1 og 2 kan brokoples eller koples fra hverandre.

Den fleksible belg 11 er anbrakt i et kammer 9 som står i forbindelse med det indre av metallsylinderen 6, og kammeret er lukket av en ringformet plate 10 som kontaktstaven 5 da pas-serer gjennom.

Fig. 1 og 2 viser vakuumbryteren i koplingsstilling. Når vakuumbryteren skal bryte, trekkes kontaktstaven 5a nedad

av en betjeningsmekanisme (ikke vist), og et resultat av dette

er at to lysbuer først oppstår, det vil si mellom kontaktstaven 3 og kontaktelementet 5 og mellom kontaktstaven 4 og kontaktelementet 5.

På grunn av U-formen på kontaktelementet 5 vil begge lysbuer bevege seg oppad (se fig. l)og komme inn i rommet mellom kontaktelementet 1 og metallskiven 13 og mellom kontaktelementet 2 og metallskiven 12. Strømmen vil nu flyte gjennom kontaktstaven 3, kontaktelementet 1 via lysbuen mellom kontaktelementet 1 og metallskiven 13, gjennom metallskiven 13, klemmen 15, viklingen 18, lederen 24, viklingen 19, klemmen 14, metallskiven 12, via lysbuen mellom skiven 12 og kontaktelementet 2 og gjennom kontaktelementet 2 og kontaktstaven 4. De to viklinger 18 og 19 er viklet i samme retning og frembringer et magnetfelt på tvers av gapet, det vil si perpendikulært på kontaktelementene 1, 2 og parallelt med lysbuene i gapene mellom kontaktelementet 1 og metallskiven 13 og kontaktelementet 2 og metallskiven 12. På denne måte vil lysbuespenningen bli vesentlig redusert.

Når vakuumbryteren er innkoplet (se fig. 1), blir de to viklinger 18 og 19 ikke tilført energi, og det utvikles

. ikke noen varme i disse.

Fig. 3 og 4 viser en alternativ utførelsesform for oppfinnelsen. Omhylningen for vakuumbryteren består også her av en metallsylinder 6 som nu gir plass for en aksialt rettet isolerende strimmel 23. Anordningen med sylinderen 6 og den isolerende strimmel 23 er forseglet ved hver ende ved hjelp av to isolerende skiver 7,8. To kontaktelementer 1,2 er anbrakt inne i omhylningen, og elementene 1, 2 bæres av kontaktstaver 3 og 4. Kontaktstavene 3,4 stikker ut på en vakuumtett måte

gjennom skivene 7 og 8. De to kontaktelementer 1,2 kan brokoples med et U-formet bevegelig kontaktelement 5 som sitter på en betjeningsstav 5a, og denne stikker ut på en vakuumtett

måte ved hjelp av en fleksibel belg 11. Belgen 11 står i et kammer 9 som er i forbindelse med det indre av metallstrimmelen 6, og kammeret 9 er lukket av en ringformet plate 10 som kontaktstaven 5a er ført gjennom.

Ved denne utførelsesform er den elektromagnetiske vikling dannet av metallsylinderen 6 idet sylinderen 6 er elektrisk brutt av den isolerende strimmel 23. Viklingen består således av nesten én hel vinding. Klemmene 21, 22 for viklingen er festet tir metallsylinderen 6 på hver sin side av den isolerende strimmel 23, og er koplet til metallskivene 12 og 13. Skivene 12 og 13 er anbrakt på hver side av en isolerende skive 20. Anordningen med metallskivene 12, 13 og den isolerende

skive 20 er opphengt i gapet mellom de stasjonære kontaktelementer 1,'2 og holdes av to viklingsklemmer 21, 22 og to bærere 15' av metall. Bærerne 15' er festet til innsiden av metallsylinderen 6 ved hjelp av isolatorer 16.

Virkemåten for vakuumbryteren på fig. 3 og 4 er iden-tisk med virkemåten for vakuumbryteren på fig. 1 og 2. Under brytning da den bevegelige kontakt 5 trekkes nedad over en viss avstand, vil strømmen som flyter under bryteoperasjonen følge denne bane: Kontaktstaven 3, kontaktelementet 1, via en lysbue mot metallskiven 13, gjennom klemmen 22, metallsylinderen 6 (i urviserretningen på fig. 4) mot den annen klemme 21,

gjennom metallskiven 12, via en andre lysbue mot det annet kontaktelement 2 og til slutt gjennom den annen kontaktstav 4.

I vakuumbryteren på fig. 3, 4 flyter det ingen strøm

. gjennom viklingen, det vil si gjennom metallsylinderen 6, når bryteren er i innkoplet tilstand.

Claims (3)

1. • " Vakuumbryter, omfattende en evakuert omhylning hvori det finnes to stasjonære kontaktelementer som mellom seg har et elektrisk isolerende gap, og en elektromagnetisk vikling som er beregnet på å sette opp et magnetfelt i området ved gapet mellom kontaktelementene, hvilket magnetfelt forløper stort sett tvers over gapet, karakterisert ved at klemmene (14,15) for viklingen (18,19) er forbundet med hver sin av to metallskiver (12,13) som er adskilt fra hverandre ved hjelp av en elektrisk isolerende skive (20), idet en anordning som omfatter den isolerende skive og de to metallskiver på hver sin side, er montert i gapet på sådan måte at skivene befinner seg etter hverandre sett i feltets retning i gapet, brokoplet av et tredje bevegelig U-formet kontaktelement (5) i bryteren.

2. Vakuumbryter som angitt i krav 1, karakterisert ved at viklingene (18,19) er montert på utsiden av omhylningen (6,7,8), mens viklingens klemmer (14,15) stikker inn i denne gjennom en forseglende isolator (17) som utgjør en del av omhylningens vegg.

3. Vakuumbryter som angitt i krav 1, karakterisert ved at omhylningen omfatter en metallsylinder (6) med en isolerende strimmel (23) innfelt i veggen av sylinderen som virker som den elektromagnetiske vikling og omslutter nesten 360° ved sentrum av sylinderen, der en klemme (21) av viklingen er dannet av en elektrisk leder som forbinder den ene av metallskivene (12) og et område av metallsylinderen like overfor en side av den isolerende strimmel, og den annen klemme (22) er dannet av en ytterligere elektrisk leder som forbinder den annen metallskive (13) og et område av sylinderen like ved den tilstøtende annen side av den isolerende strimmel.