SE440162B - Hogspenningsvakuumstromstellare - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 7812011-0 2 sas den ena mot den andra och under öppnandet av strömställaren kommer de återigen att dragas loss från varandra. skärmelektroden uppnås, att efter påbörjande av stängningsopera- tionen av strömställaren, kommer respektive strömställarkontakter att fortfarande kvarbliva någon tid utanför det elektriska fältet som kommer från den andra strömställarkontakten och kommer att vara tillräckligt stark för att alstra en bågurladdning, så att strömställaren håller en tillräcklig hög spänningshållfasthet oberoende av det faktum, att kontaktytorna blir ojämnare.

I avsikt att förhindra uppträdandet av en bågurladdning mellan själva skärmelektroderna eller för att undvika, att under bågur- laddningen från en strömställarkontakt, respektive skärmelektrod träffas av metallpartiklar bortslitna från kontakten, varigenom slätheten för dess yta kan påverkas och risken ökar återigen för en bâgurladdning mellan de båda skärmelektroderna, är det emeller- tid nödvändigt att vid kända vakuumströmställare montera skärm- elektroderna relativt långt bort från kontaktytorna för ström- Genom att använda ställarkontakterna.

Detta har den nackdelen, att ställaren blir större, och att omställningsslaglängden, utövas av strömställarens drivmekanism blir längre och att de massor som skall förflyttas blir större. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att eliminera dessa nackdelar och åstadkomma en högspänningsvakuumströmställare av från anordnandet av en skärmelektrod ytterdimensionen av vakuumström- som skall beskriven typ, där effekten fullständigt realiseras utan att nödvändigtvis den ej önskade förstoringen av dimensionerna för strömställaren och drivmekanis- men uppträder. ' I detta ändamål föreslås i enlighet med uppfinningstanken att vid en högspänningsvakuumströmställare av ovan nämnt slag, åtmin- stone en av skärmelektroderna är kapacitivt kopplad med dess res- pektive strömställarkontakt medelst ett skikt av isolerande mate- rial, som är förlagt radiellt mellan skärmelektroden och ström- ställarkontaktens kontaktstång.

Ett sådant isolerande skikt alstrar enbart en liten potential- skillnad mellan strömställarkontakten och respektive skärmelektrod, så att den dielektriska laddningen för det isolerande skiktet blir liten. Som ett resultat av det faktum, att en sådan kondensator har ett relativt litet värde, uppnåsattströmmenhosbågurladdningen 10 l5 20 25 30 35 UD 7812017-0 3 genom skärmelektroden kommer att bli så liten, att det undvikes att skärmelektroderna brännes. Beroende härav kommer skärmeloktro- dens yta att förbli relativt slät, så att spänninnshållfastheton för strömställaren i enlighet med uppfinningen förblir stor.

Enligt uppfinningen kan det vara fördelaktínt att ro :riktat av det isolerande materialet formen av en hylsa, som tjänar Hndo- målet att uppbära åtminstone en del av skärmelektroden. fall medför uppfinningen en mycket enkel konstruktion, när konden- satorn som är nödvändig för den elektriska kopnlinnen mellan en strömställarkontakt_och respektive skärmelektroden har cyllndrínr form bestående åtminstone av en del av skärmelektroden som bildar den yttre plattan, varvid hylsisolerande materialet som limrer mot insidan därav och bildar dielektrikumet och en metallcylindor som ligger mot insidan av hylsan, är galvaniskt förenade med respektive strömställarkontakt och bildar innerplattan. En sådan konstruktion tillåter att skärmelektroden formas såsom en vävd kronp som är bildad av metalltrådar eller metalliserade trådar. Emvdan denna kropp har ett stort antal öppningar kommer de flesta metallpartik- larna som under bågurladdningen slites bort från respektive stväm~ ställarkontakt att avgå genom öppningarna, medan enbart ett mycket litet antal av dessa partiklar kommer att träffa skärmolektroden.

De senare metallpartiklarna kommer emellertid inte allvarligt att påverka spänningshållfastheten för skärmelektroden, emedan dessa partiklar kommer att deformenas av materialet i trådarna hos skärm~ elektroden, varigenom en stark förbindning med detta material fis«ad~ kommes och en relativt slät yta hos skärmelektroden bíbehâlles. En annan fördel med denna åtgärd är att en skärmelektrod utformad ni detta sätt kan befinna sig på relativt litet avstånd från rnssaktive strömställarkontakt. Följaktligen kommer användandet av en sådan skärmelektrod inte att leda till en ökning av dimensionen för vakuumströmställaren. Vidare medför nämnda konstruktion av skärm» elektroderna möjligheten att ge de två skärmelektroderna så olika diametrar, att det tillförsäkras, att den ena passar koncentrískt inuti den andra. Härigenom uppnås en mycket enkel konstruktion när en strömställarkontakt utformas såsom en fast kontakt och rnrn~s med åtminstone en också stationär skärmelektrod medan den andra strömställarkontakten utformas såsom en rörlig kontakt försedd med en skärmelektrod monterad att röra sig med denna kontakt.

Sedan behöver drivmekanismen för strömställaren enbart driva den senare rörliga kontakten så att häriaenom mekanismen kan bli av enkel utformning.

T Råda r: 1; 7812011-0 10 15 20 25 30 35 HD M Uppfinningen kommer nu i det följande att beskrivas med hän- visning till bifogade ritningsfigurer i några utföringsformer.

Uppfinningen är emellertid inte begränsad till vad som nu beskrivas och visas.

Fíg. l visar därvid schematiskt ett axiellt snitt nenom en do] av en första utformning av en högvakuumströmställare och vilken del är den mest viktiga för uppfinningen. a Fig. 2 visar en liknande sektion av en andra utföringsform av uppfinningen.

Fig.'l visar av höljet för högspänninmsvakuumströmstäl1aren enbart den cylindriska metalldelen l, inom vilken strömställar- kammaren evakuerad på ej visat sätt är skild medelst två kroppar 3 och H av isolerande material, vilka också har ändamålet att uppbära och styra kontaktstängerna 5 och 6 som sträcker sig båda i längsgående axeln för metalldelen 1 och uppbär vid sina ändar, som är riktade mot varandra var sin strömställarkontakt Y den u, med vilka skärmelektroderna 9 och 10 utformade enlirt unnfïnningen är förenade. De senare kommer att nedan beskrivas mer dotnljflvat.

Ovan nämnda delar l-8 för högspänningsvakuumströmställaren visad i fig. l utgör varken beträffande konstruktionen eller funktionen en del av uppfinningen och kan vara av vilken som helst lämplig typ, varför en kortfattad beskrivning av unsnw delar och deras funktion är tillräcklig.

Redan ovan nämnda kontaktstänger 5 och 6, som är monterade för glidning i kropparna 3 och H medelst hylsor ll, 12 av väl ledande material, såsom metall, är, vid sina ändar vända från varandra, isolerande kopplade på ej visat sätt med respektive kolvstängevf 13, lü för kolv-cylindersystemen 15, 16 för att driva stänqerna 5 och 6. Konstruktionen och funktionen för dessa två system 15 och 15, som under funktionen kan drivas synkront medelst ett trycksatt fluidum för manövrering av strömställaren kommer ej att beskrivas i detalj. Beträffande den elektriska förbindelsen för strömställarkontakterna 7 och 8 hänvisas enbart till ingångr- ledarna 17 och 18, som sträcker sig ut från hylsorna 1] och 12.

Samma förhållande som för delarna 1-8 gäller för delarna ll-18. Alla lämpliga konstruktioner och funktioner härav är mhjlír.

Såsom redan har observerats, är med strömställarkontakterna 7 och 8 skärmelektroderna 9 och 10 förenade, vilka måste för upn- nående av det önskade resu1tatet,(skydd mot för stor bånurladd- ning mellan strömställarkontakterna 7 och 8) ha åtminstone väsent- 10 15 20 25 30 35 H0 7812017-0 5 lísen samma potential såsom deras respektive strömställarkontakter 7 och 8, när strömställaren är i öppet läge.

Såsom stipuleras medelst uppfinningstanken och som därtill klart framgår av fig. 1 mötes ovan nämnda notentialkrav medelst en Vann- citiv koppling mellan strömställarkontakten å ena sidan och rkärm~ elektroden förenad därmed å andra sidan. Således kan övre delen av skärmelektroden 9 i fig. l betraktas såsom yttre plattan av en cylinderkondensator av vilken dielektrikumet bildas av en hvïen 19 av isolerande material liggande mot insidan av nämnda elektrodoel och varvid innerplattan är bildad av en metallcylinder 2] liggande mot insidan av hylsan 19 och galvaniskt förenad med kontnktrtfingen S, och följaktligen också med strömställarkontakten 7 genom en fjädrande kontakt 23. På liknande sätt är en cylíndrisk kondensator förlagd i nedre halvan av fig. l, vilken kondensator består av en undre del av skärmelektroden 10 bildande ytterplattan, en hylsa 20 av isolerande material som ligger mot insidan härav och bildande dielektrikumet och en metallcylinder 22 som linner mot insidan av denna hylsa och bildar innerplattan, vilken senare är gnlvaniskt förenad med kontaktstången 6 och strömställarkontakten 8 via en fjädrande kontakt 24.

Kondensatorerna bestående av just nämnda element 9, 19 och 21 och 10, 20 och 22 har ettrelativt litet kapacitivt vdrdc, ~â att den ström från en bågurladdning om sådan sker, som skulle strömma genom skärmelektroderna 9 och 10 också skulle ha så litet värde, att bränning av skärmelektroderna ej skulle ske.

Såsom redan har observerats, måste undvikas att skñrmeïevtroderna 9 och 10 under det att en bågurladdning sker mellan deras resoektive strömställarkontakter 7 och 8, är så träffade av metallnartiklar bortslitna därifrån att ytjämnheten minskas hos elektrodernn nå, att därigenom ökas risken för att det uppträder en bñvurlnddning mellan själva elektroderna. Vid konstruktionen av en högsnännings~ vakuumströmställare enligt det amerikanska patentet där det füre~ finnes solida skärmelektroder som är förenade med strHmsLä11av~ kontakterna leder också detta betraktande till nödvändínheten att montera skärmelektroderna relativt långt från kontaktvtorna för strömställarkontakterna 7 och 8, vars kontaktytor visas med streckade linjer i fin. 1.

Den ovan beskrivna cylindriska kondensatorkonstruktionen nv skärmelektroderna 9 och 10, där de senare upnbäres över en väsent- lig del av sin axiella dimension medelst delarna 19, 21 respektive 20, 22 gör det också möjligt att utforma yttre plattan för cylinder- 10 15 20 25 30 35 H0 78"l2Û'i1-.-O 6 kondensatorn, dvs. själva skärmelektroden i form av en vävd kropp av metalltrâdar eller metalliserade trådar och följaktligen före- finnes mellan metalltrådarna eller trådarna en månad öppninrar.

Detta ger resultatet, att metallpartíklar som flyner från en bår- urladdning mellan strömställarkontakterna 7 och 8 till största delen bortgår genom dessa öppningar, medan ett mycket mindre nntal metallpartiklar som träffar trådarna kommer att påverka profilen för skärmelektroden enbart i liten grad emedan partiklarna defor- meras av trådarna.

Effekten av ovan beskrivna åtgärder som innebär knpacitiv konn- líng av en skärmelektrod med dess respektive strömställarkontnkt och därtill utformningen av skärmelektroden såsom en kropp vdvd av trådar gör det möjligt att erhålla en konstruktion som har relativt små axiella dimensioner trots användandet av skärmelektro- der tillsammans med strömställarkontakter.

Fig. 2 visar på ett liknande sätt som i fia. 1 en andra nlföríngs- form av en högspänningsvakuumströmställare utformad i enlighet med uppfinningen. Däri användes det faktum, att de två skävmalektro- derna 109 och ll0 kan utformas såsom en kropp vävd av metnlltwädav eller metalliserade trådar samt har såsom visas i fin. l öppningar mellan tråddelarna. I denna utföringsform har emellertid de två skärmelektroderna olika diametrar på så sätt, att det införande av den undre skärmelektroden 110 koncentriskt i skärmelektroden 109. Konstruktionen är sådan, att den undre ström»- ställarkontakten 108 är en fast kontakt som är försedd med en fast skårmelektrod 110, medan övre strömställarkontakten 7 Nr ntfuvmnd såsom en rörlig kontakt och är i detta fall försedd med en ntfirm~ elektrod 109, som rör sig tillsammans därmed.

I detta fall uppnås den kapacitiva kopplingen mellan övre rkärm~ elektroden 109 och övre strömställarkontakten T medelst en cylínd~ risk kondensator, vars yttre platta är utformad av övre delen av skärmelektroden 109, dielektrikumet uppnås medelst en hylsa llg av isolerande material och innerplattan bildas av en metnllnylinder 121, som är förenad med.denövre kontaktstånden 5 medelst en inre fläns 123. Den undre strömställarkontakten 108 är anordnad vid övre änden av en fast kontaktstång 106, som vid sin undre ände är förenad med eller utgör en del av en också fast metallkropp 112 som ingår i stödkroppen Ä av isolerande material på samma sätt som hylsan 12 i utföríngsformen enligt fia. l. Undre skärmelektrnden 110, passar såsom redan nämnts koaxiellt inuti övre skärmelektroden NiF-j 'l íggöreíï den övre 7812011-0 7 109 när strömställaren i sitt slutna läge visat med streckade linjer i fig. 2 är kapacitivt kopplad med den stationära kontaktstånren 106 via en hylsa 120 av isolerande material. Såsom framnår före- finnes i detta fall ingen kolvstång eller kolv-cylindermntnr i drivande ändamål på så sätt som i fig. 1 beskrives med knlvurången lü och som således är förenat med undre strömställarkontakten 108 och dess tillhörande kontaktstång 106. Emedan övrira delar av utföringsformen enligt fig. 2 principiellt fullständint motsvarar dessa enligt utföríngsformen i fig. 1, så har dessa delar givits samma hänvisningssiffor.

Fig. 2 visar klart att vid ifrågavarande utförinmsform man kan uppnå icke enbart en konstruktion som har mindre axiell dimension än utföringsformen enligt fig. l utan också så kan elimineras driv- mekanismen för den undre strömställarkontakten, så att hfirírenom de axiella dimensionerna för högspänningsvakuumströmstñ3laven ytterligare minskas och drivmekanismen väsentlinen blir Fflvenrlad.

Detta beror särskilt på, att under det att en bårurladdninç Före» finnes mellan strömställarkontakten 107 och 108 kommer de flygande metallpartiklarna att till största delen avgå genom öppningar f de båda skärmelektroderna 110 och 109, varigenom lämnas npävrvkadc de relativt släta profilerna hos dessa skärmelektroder.

Claims (6)

1. 7s12o11fq P A T E N T K'R A V 1.1 Högspänningsvakuumströmställare innefattande två relativt axiellt rörliga strömställarkontakter, vilka var och en uppbä- res av en kontaktstång och omslutes av en ringformig skärmelek- trod, som sträcker sig akiellt något förbi strömställarkontak- tens kontaktyta mot den andra strömställarkontakten åtminstone när kontakten är öppen, k ä n_n e t e c k n a d a v att åtminstone en av skärmelektroderna (9,10;109,110) är kapacitivt kopplad med dess respektive strömställarkontakt medelst ett skikt av isolerande material (19,20;119,120), som är förlagt radiellt mellan skärmelektroden (9,10;109,110) och strömställar- kontaktens kontaktstång (5,6;5,106).

2. Högspänningsvakuumsträmställare enligt krav 1, k ä n n e - t e c k n a d a v att skiktet av isolerande material utgörs av ett tubstycke (19,20;119,120), som sträcker sig över åtmin- stone en del av skärmelektrodens (9,10;109,110) insida. 5.

Högspänningsvakuumströmställare enligt krav 2, k ä n n e - t e c k n a d a v att tubstycket (19,20;119,120) är insatt mellan insidan av skärmelektroden (9,10;109,110) och en cylind- risk elektrod (21,22;121,122), som är elektriskt ledande förenad med respektive kontaktstång (5,6;5,106), varigenom bildas en _cylindrisk kondensator. Ä.

Högspänningsvakuumströmställare enligt krav 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a d a v att skärmelektroden är en kropp (9,10;109,110) av vävd metalltråd eller metalliserade trådar.

5. Högspänningsvakuumströmställare enligt krav 4, k ä n n e - t e c k n a d a v att de två skärmelektroderna (109,110) är så utformade och av sådana dimensioner, att i strömställarens slutna läge, en elektrod (109) omsluter den andra (110) med spel. 781201?-0

6. Högspänningsvakuumströmställare enligt krav 5, k ä n n e - t e c k n a d a v t att en av strömställarkontakterna (108) utgöres av en fast kontakt och är angiven av en fast skärmelek- trod (110) och att den andra strömställarkontakten är en rör-lig kontakt och vars skärmelektrod (109) är anordnad att röra sig med kontakten.