WO1993011552A1 - Vakuumschalter - Google Patents

Vakuumschalter Download PDF

Info

Publication number
WO1993011552A1
WO1993011552A1 PCT/DE1992/000992 DE9200992W WO9311552A1 WO 1993011552 A1 WO1993011552 A1 WO 1993011552A1 DE 9200992 W DE9200992 W DE 9200992W WO 9311552 A1 WO9311552 A1 WO 9311552A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
contact
fixed contact
vacuum switch
radius
magnet system
Prior art date
Application number
PCT/DE1992/000992
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Günter LINS
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Priority to EP92923684A priority Critical patent/EP0615652B1/de
Priority to DE59202269T priority patent/DE59202269D1/de
Publication of WO1993011552A1 publication Critical patent/WO1993011552A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/664—Contacts; Arc-extinguishing means, e.g. arcing rings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/04—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H33/18—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts using blow-out magnet
    • H01H33/182—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts using blow-out magnet using permanent magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/664—Contacts; Arc-extinguishing means, e.g. arcing rings
    • H01H33/6641—Contacts; Arc-extinguishing means, e.g. arcing rings making use of a separate coil
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/664—Contacts; Arc-extinguishing means, e.g. arcing rings
    • H01H33/6644—Contacts; Arc-extinguishing means, e.g. arcing rings having coil-like electrical connections between contact rod and the proper contact
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/664—Contacts; Arc-extinguishing means, e.g. arcing rings
    • H01H33/6644—Contacts; Arc-extinguishing means, e.g. arcing rings having coil-like electrical connections between contact rod and the proper contact
    • H01H33/6645—Contacts; Arc-extinguishing means, e.g. arcing rings having coil-like electrical connections between contact rod and the proper contact in which the coil like electrical connections encircle at least once the contact rod

Definitions

  • the invention relates to a vacuum switch with switching contacts, which are arranged in the housing of an essentially cylindrical vacuum chamber and one of which is designed as a fixed contact and the other as a movable contact, and to which a magnet system is assigned which is outside the housing is arranged at the end of the power supply to the fixed contact.
  • This rotational movement can be increased by a magnet system which contains a plurality of permanent magnets which are arranged within the vacuum chamber in the switch contacts.
  • This magnet system has a relatively complicated structure and is relatively difficult to access (DE-PS 31 15 783).
  • a magnet system which serves to increase the arc movement and is arranged outside the housing at the end of a power supply for the fixed contact.
  • This vacuum switch contains flat pot contacts with ring-shaped arc running surfaces.
  • the cover or the bottom of the housing is provided with a recess into which the magnet is inserted.
  • One pole face of the magnet is on the floor below the fixed contact and the other pole face is relatively far away from the fixed contact.
  • the special design of the base or lid with the magnet system creates additional welding or soldering points which can give rise to problems with regard to the tightness of the vacuum chamber (US Pat. No. 3,082,307).
  • the object of the invention is to simplify and improve this known embodiment of a vacuum switch, in particular the effect of the magnetic field on the cathode spots of the arc is to be increased and the structure of the switch is to be simplified.
  • Magnet systems for moving the cathode spot of an arc 1 with an essentially cylindrical magnetic circuit are known, the central pole face of which is formed by an annular disk-shaped pole face of the
  • This magnet system forms a magnetic field which is concentrated in a central part running in the axial direction and the stray field of which acts in a ring-shaped part which acts as a concentrator and concentrically surrounds the central part.
  • the field lines form a toroidal vault whose axis of rotation lies in the cylinder axis and whose circular apex lines run coaxially to the cylinder axis.
  • the cathode spot of an arc takes on under the influence of a sufficiently strong magnetic field
  • the magnet system can be with a permanent magnet (US Pat. No. 4,673,477) or with an electromagnet (US Pat
  • Magnet system at the end of the power supply and at least indirectly, preferably directly at the fixed contact, the forms the bottom or cover of the housing and is formed at least in its central part as a flat or disc contact. It can optionally be provided with a slightly raised central contact area, which is then surrounded concentrically by a burn-off area.
  • the magnet system is thus in the immediate vicinity of the contact point and is preferably designed such that a central pole face is concentrically surrounded by an annular pole face of the other pole.
  • the magnet system can contain both a permanent magnet and an electromagnet. Furthermore, the power supply itself can be designed as a magnetic coil, which is then surrounded concentrically by a concentrator.
  • FIG. 1 schematically illustrates a vacuum switch according to the invention with a magnet system which contains a permanent magnet.
  • Figure 2 shows an embodiment with a magnetic coil, which is formed by the power supply, the section of which is shown in Figure 3.
  • a switch with an electromagnet is shown in Figure 4.
  • the fixed contact 2 forms the bottom or the cover in the illustrated embodiment of the housing 10, which consists of an essentially cylindrical metallic profile part 7 and a further metallic 1 see profile part 8, which are connected to one another by a hollow cylindrical insulator 9.
  • the fixed contact 2 forms the bottom or the cover in the illustrated embodiment of the housing 10, which consists of an essentially cylindrical metallic profile part 7 and a further metallic 1 see profile part 8, which are connected to one another by a hollow cylindrical insulator 9.
  • cycle 2 is positively connected to an essentially cup-shaped metallic intermediate piece 12, which as
  • ? 5 serves electrically conductive connection and is connected to a power supply 14.
  • the movable contact 4 is connected to the profile part 8 in a vacuum-tight manner with the aid of a bellows and is also fastened to a power supply line 18 which is in a central opening of the profile part 10 8 in the direction of the dash-dotted lines in the figure, but not closer designated axis of rotation of the vacuum switch is movably mounted.
  • the free end of the power supply 18 is non-positively connected to a drive (not shown in the figure) for the movable contact 4 of the vacuum switch.
  • the intermediate piece 12 serves to receive a magnet system 20 which contains a bar magnet 21 which is arranged in the axis of rotation of the switch and which is
  • concentrator 22 for the magnetic field 6 is concentrically surrounded, which is arranged on a substantially disc-shaped flux plate 23, which also forms part of the magnetic circuit and is used for radial guidance of the magnetic field 6.
  • This flow plate 23 forms with the
  • 25 trator 22 is a cup-shaped yoke that surrounds the bar magnet 21 in such a way that a magnet system 20 with an E-shaped cross section, a so-called E magnet, is created, which in this embodiment rests with its pole faces directly on the outside of the fixed contact 2.
  • Magnet system 20 provides a magnetic field 6, the field lines of which are indicated by dash-dotted lines in the figure and between the fixed contact 2 and the movable one
  • Contact 4 form a toroidal vault.
  • a vacuum Switches for a mains voltage of, for example, 1000 V and a nominal current of, for example, 630 A the contacts 2 and 4 are opened up to a contact spacing d, which is shown enlarged in the figure only for clarification.
  • the radial component of the magnetic field 6 produces a magnetic force between the contacts on the cathode spots of an arc, not shown in the figure, which causes these cathode spots to rotate on the fixed contact 2 and thus causes a correspondingly low erosion of the contacts.
  • a central bar magnet 21 is arranged on the circular disk-shaped flow plate and is concentrically surrounded by the hollow-cylindrical concentrator 22.
  • the bar magnet 21 can also be surrounded concentrically by a cup-shaped yoke.
  • the E-magnet can also consist of a single magnet, which is agnetized in such a way that a pole arises at the upper end of the central rod, which pole is surrounded concentrically by the other pole with an annular disk-shaped pole face.
  • a central bar magnet 21 can be concentrically surrounded by a larger number of further bar magnets, the direction of magnetization of which is opposite to that of the central magnet 21.
  • the magnet system 20 is dimensioned such that the radius r of the apex lines of the magnetic field 6 is at most as large as the radius r, of the smaller contact, that is the movable contact 4 in the embodiment shown.
  • the contact distance d is when the contacts are fully open dimensioned so that the magnetic field 6 on the surface before the moving contact 4 is not significantly smaller than on the surface of the fixed contact 2.
  • the fixed contact 2 and the movable contact 4 are each provided with a central contact area 24 or 25, each of which is concentrically surrounded by an erosion area 26 or 27.
  • the magnet system 20 in this embodiment of the switch consists of a magnet coil with a single turn 28, the course of which can be seen from the section in FIG. One end of this turn 28 is connected via a branch 29 to the current supply 14 and the other via a radial connection 30 to the fixed contact 2.
  • This winding 28 is arranged at a short distance, which is shown enlarged in the figure for clarification, below the fixed contact 2. To concentrate the magnetic field, the winding 28 is surrounded concentrically by a pole ring made of magnetically permeable material.
  • the magnetic field runs such that the radius of the apex line of the magnetic field is not smaller than the radius r 2 of the contact areas 24 and 25 and is not larger than the radius r, of the movable contact 4.
  • the rotation of the The arc then takes place between the erosion areas 26 and 27.
  • the magnet system 20 lies indirectly on the fixed contact 2.
  • the fixed contact 2 and the soft contact 4 are assigned a magnet system 20, which is connected to a coil body.
  • a magnet coil 32 with a larger number of turns a magnet coil 32 with a larger number of turns, a correspondingly increased magnetic force is obtained on an arc that arises between the opened contacts.
  • a central contact area is formed by a corresponding thickening of the movable contact 4.
  • contact areas 24 and 25 and in FIG. 4 appear at a generally unpredictable point or at a switch in which at least one of the contacts is provided with a contact area contact region 25, in this contact region, a metal vapor arc whose cathode spots functions under "the influence of the magnetic field 6 radial Posi ⁇ r. in the vicinity of the radial position r taking the Schei ⁇ means of the magnetic field 6. at the same time, the cathode spots move on a circular path around the center of the cathode and the erosion of contacts 2 and 4 is accordingly reduced accordingly.
  • the radius of the orbit of the cathode spots is dependent on the instantaneous current strength because the underta 'agnetfeld of the arc to the external magnetic field 6 generated by the magnetic system 20 superimposed. Furthermore, a statistical radial movement is superimposed on the circular movement of the cathode spots, the amplitude of which depends on the strength of the magnetic field 6. Both effects cause the cathode spots stress a circular region of the cathode during a sinusoidal current half-wave, so that the contact erosion is evenly distributed. The size of this circular erosion surface depends on the maximum value of the arc current and on the field strength of the magnetic field 6.
  • the effect of the magnetic field 6 is not limited to the fixed contact 2; it also occurs when the movable contact 4 acts as a cathode, provided that the contact distance d is so small that the magnetic field does not change significantly over this contact distance d. This is the case as long as the contact distance d does not significantly exceed a few millimeters.
  • At least the contact areas 24 and 25 of the two contacts 2 and 4 will generally be provided with a support, not shown in the figure, made of so-called contact material, which for example essentially consists of chrome-copper, can optionally exist with additives.

Abstract

Zwischen den geöffneten Kontakten ist eine Bewegung des Lichtbogens durch Magnetkräfte eines Magnetsystems (20) vorgesehen, das außerhalb des Gehäuses (10) am Ende der Stromzuführung (14) zum Festkontakt (2) angeordnet ist. Erfindungsgemäß bildet ein im wesentlichen scheibenförmiger Festkontakt (2) den Boden oder Deckel des hohlzylindrischen Gehäuses (10). Das Magnetsystem (20) erzeugt ein Magnetfeld (6), das den Festkontakt (2) durchsetzt und dessen Feldlinien ein toroidales Gewölbe bilden, dessen kreisförmige Scheitellinie einen Radius rs hat, der höchstens so groß ist wie der Radius r1 des kleineren der beiden Kontakte (2, 4). Durch die Bewegung des Kathodenflecks im Magnetfeld (6) wird der Kontaktabbrand entsprechend vermindert.

Description

Vakuumschalter
Die Erfindung bezieht sich auf einen Vakuumschalter mit Schaltkontakten, die im Gehäuse einer im wesentlichen zylindrischen Vakuumkammer angeordnet sind und von denen einer als Festkontakt und der andere als beweglicher Kon¬ takt ausgebildet ist, und denen ein Magnetsystem zugeord¬ net ist, das außerhalb des Gehäuses am Ende der Stromzu¬ führung zum Festkontakt angeordnet ist.
Bei Vakuumschaltern mit sogenannten Flach- oder Scheiben¬ kontakten, die vorzugsweise im Niederspannungsbereich und für verhältnismäßig geringe Stromstärken verwendet werden, kann bekanntlich der Kontaktabbrand dadurch vermindert werden, daß bei einem Ausschaltvorgang nach dem Öffnen der Kontakte die Kathodenflecken des Lichtbogens in einem Ma¬ gnetfeld bewegt werden. Zwischen der Kontaktauflagefläche und der Stromzuführung kann beispielsweise eine metalli¬ sche Einlage mit verhältnismäßig hohem Widerstand vorge- sehen sein, die aus Eisen oder Nickel bestehen kann. Diese Einlage bewirkt Stromkomponenten in radialer Richtung, die den Lichtbogen vom zentralen Kontaktbereich radial nach außen zu einem die Kontaktfläche konzentrisch umgebenden Abbrandbereich treiben. In dieser Ausführungsform werden jedoch nur verhältnismäßig schwache Magnetkräfte gebildet (DE-OS 22 07 242).
In einer weiteren bekannten Ausführungsform eines Vakuum¬ schalters mit Topfkontakten erhält man nach dem Öffnen der Kontakte zwischen den ringförmigen Kontaktauflageflächen eine Lichtbogenrotation durch ein radiales Magnetfeld.
Diese Rotationsbewegung kann durch ein Magnetsystem erhöht werden, das mehrere Permanentmagnete enthält, die inner¬ halb der Vakuumkammer in den Schaltkontakten angeordnet sind. Dieses Magnetsystem hat einen verhältnismäßig kom¬ plizierten Aufbau und ist verhältnismäßig schwer zugäng¬ lich (DE-PS 31 15 783).
Ebenfalls verhältnismäßig schwer zugänglich ist in einer bekannten Ausführungsform eines Vakuumschalters mit einem im wesentlichen zylindrischen Gehäuse ein Magnetsystem, das zur Erhöhung der Lichtbogenbewegung dient und am Ende einer Stromzuführung für den Festkontakt außerhalb des Gehäuses angeordnet ist. Dieser Vakuumschalter enthält flache Topfkontakte mit ringförmigen Bogenlaufflächen. Der Deckel oder der Boden des Gehäuses ist mit einer Ausneh¬ mung versehen, in die der Magnet eingesetzt ist. Eine Polfläche des Magneten befindet sich am Boden unterhalb des Festkontaktes und die andere Polfläche liegt vom Fest- ontakt verhältnismäßig weit entfernt. Durch die besondere Gestaltungsform des Bodens oder Deckels mit dem Magnet¬ system entstehen zusätzliche Schweiß- oder Lötstellen, die Probleme hinsichtlich der Dichtheit der Vakuumkammer er¬ geben können (US-PS 3 082 307).
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, diese be¬ kannte Ausführungsform eines Vakuumschalters zu verein¬ fachen und zu verbessern, insbesondere soll die Wirkung des Magnetfeldes auf die Kathodenflecken des Lichtbogens erhöht und der Aufbau des Schalters vereinfacht werden.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch die kenn¬ zeichnenden Merkmale des Anspruches 1. Durch eine Anord- 1 nung des Festkontakts in Verbindung mit der angegebenen Feldverteilung erhält man einen Vakuumschalter mit beson¬ ders einfachem Aufbau, hohem Schaltvermögen und langer Lebensdauer. 5
Es sind zwar bereits Magnetsysteme zur Bewegung des Katho¬ denflecks eines Lichtbogens1 mit einem im wesentlichen zylindrischen Magnetkreis bekannt, dessen eine zentrale Polfläche von einer ringscheibenförmigen Polfläche des
10 anderen Pols konzentrisch umgeben ist. Dieses Magnetsystem bildet ein Magnetfeld, das in einem zentralen, in axialer Richtung verlaufenden Teil konzentriert ist und dessen Streufeld in einem als Konzentrator wirkenden, ringförmi¬ gen, den zentralen Teil konzentrisch umgebenden Teil ge-
15 führt wird. Die Feldlinien bilden ein toroidales Gewölbe, dessen Rotationsachse in der Zylinderachse liegt und des¬ sen kreisförmige Scheitellinien koaxial zur Zylinderachse verlaufen. Unter dem Einfluß eines ausreichend starken Magnetfeldes nimmt der Kathodenfleck eines Lichtbogens
20 eine Position unterhalb der Scheitellinie dieses Gewölbes ein. Die radiale Feldkomponente bewirkt ferner, daß die Kathodenflecken auf kreisförmigen Bahnen bewegt werden. Das Magnetsystem kann mit einem Permanentmagneten (US-PS 4 673 477) oder auch mit einem Elektromagneten (US-PS
25 4 724 058) versehen sein. Allerdings werden derartige
Magnetsysteme beim Stand der Technik bei Lichtbogen-Ver¬ dampfungsanlagen zur Erzeugung und Abscheidung von Metall¬ dämpfen, nicht aber im Zusammenhang mit Schaltern verwen¬ det.
30
Beim erfindungsgemäßen Vakuumschalter befindet sich das
'-** Magnetsystem am Ende der Stromzuführungen und wenigstens mittelbar, vorzugsweise unmittelbar am Festkontakt, der den Boden oder Deckel des Gehäuses bildet und wenigstens in seinem zentralen Teil als Flach- oder Scheibenkontakt ausgebildet ist» Er kann gegebenenfalls mit einem etwas erhöhten zentralen Kontaktbereich versehen sein kann, der dann von einem Abbrandbereich konzentrisch umgeben ist. Das Magnetsystem befindet sich somit in unmittelbarer Nähe der Kontaktstelle und ist vorzugsweise so gestaltet, daß eine zentrale Polfläche von einer kreisringförmigen Pol- fläche des anderen Pols konzentrisch umgeben ist.
Das Magnetsystem kann sowohl einen Permanentmagneten als auch einen Elektromagneten enthalten. Ferner kann die Stromzuführung selbst als Magnetspule ausgebildet sein, die dann von einem Konzentrator konzentrisch umgeben ist.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeich¬ nung Bezug genommen, in deren Figur 1 ein Vakuumschalter gemäß der Erfindung mit einem Magnetsystem, das einen Per¬ manentmagneten enthält, schematisch veranschaulicht ist. Figur 2 zeigt eine Ausführungsform mit einer Magnetspule, welche durch die Stromzuführung gebildet wird, deren Schnitt in Figur 3 dargestellt ist. Ein Schalter mit einem Elektromagneten ist in Figur 4 dargestellt.
In der Ausführungsform eines Vakuumschalters gemäß Figur 1 für eine Nennspannung von beispielsweise U = 1000 V und einen Nennstrom von beisp rielsweise In" = 630 A sind ein
Festkontakt mit 2, ein beweglicher Kontakt mit 4, ein Magnetfeld mit 6 und ein Gehäuse mit 10 bezeichnet. Der Festkontakt 2 bildet den Boden oder den Deckel in der dargestellten Ausführungsform des Gehäuses 10, das aus einem im wesentlichen zylindrischen metallischen Profil¬ teil 7 und einem als Deckel dienenden, weiteren etalli- 1 sehen Profilteil 8 besteht, die durch einen hohlzylindri¬ schen Isolator 9 miteinander verbunden sind. Der Festkon-
* takt 2 ist mit einem im wesentlichen topfförmigen metalli¬ schen Zwischenstück 12 formschlüssig verbunden, das als
?. 5 elektrisch leitende Verbindung dient und mit einer Strom¬ zuführung 14 verbunden ist. Der bewegliche Kontakt 4 ist mit Hilfe eines Faltenbalges mit dem Profilteil 8 vakuum¬ dicht verbunden und ferner an einer Stromzuführung 18 be¬ festigt, die in einer zentralen Öffnung des Profilteiles 10 8 in Richtung der in der Figur strichpunktiert angedeute¬ ten, aber nicht näher bezeichneten Rotationsachse des Va¬ kuumschalters beweglich gelagert ist. Das freie Ende der Stromzuführung 18 ist mit einem in der Figur nicht dar¬ gestellten Antrieb für den beweglichen Kontakt 4 des 15 Vakuumschalters kraftschlüssig verbunden.
Das Zwischenstück 12 dient zur Aufnahme eines Magnet¬ systems 20, das einen in der Rotationsachse des Schalters angeordneten Stabmagneten 21 enthält, der von einem Kon-
20 zentrator 22 für das Magnetfeld 6 konzentrisch umgeben ist, der auf einer im wesentlichen scheibenförmigen Flu߬ platte 23 angeordnet ist, die ebenfalls einen Teil des Magnetkreises bildet und zur radialen Führung des Magnet¬ feldes 6 dient. Diese Flußplatte 23 bildet mit dem Konzen-
25 trator 22 ein topfförmiges Joch, das den Stabmagneten 21 derart umgibt, daß ein Magnetsystem 20 mit E-förmigem Querschnitt, ein sogenannter E-Magnet entsteht, der in dieser Ausführungsform mit seinen Polflächen unmittelbar an der Außenseite des Festkontaktes 2 anliegt. Dieses
30 Magnetsystem 20 liefert ein magnetisches Feld 6, dessen Feldlinien in der Figur strichpunktiert angedeutet sind ^ und die zwischen dem Festkontakt 2 und dem beweglichen
Kontakt 4 ein toroidales Gewölbe bilden. Bei einem Vakuum- Schalter für eine Netzspannung von beispielsweise 1000 V und einen Nennstrom von beispielsweise 630 A werden die Kontakte 2 und 4 geöffnet bis zu einem Kontaktabstand d, der in der Figur nur zur Verdeutlichung vergrößert darge- stellt ist. Durch die radiale Komponente des Magnetfeldes 6 entsteht zwischen den Kontakten eine Magnetkraft auf die Kathodenflecken eines in der Figur nicht dargestellten Lichtbogens, die diese Kathodenflecken auf dem Festkontakt 2 rotieren läßt und damit eine entsprechend geringe Ero- sion der Kontakte bewirkt.
In der dargestellten, besonders einfachen Bauform des Ma¬ gnetsystems 20 in der Ausführungsform eines sogenannten E-Magneten ist ein zentraler Stabmagnet 21 auf der kreis- scheibenförmigen Flußplatte angeordnet und von dem hohl¬ zylindrischen Konzentrator 22 konzentrisch umgeben. Es kann jedoch auch der Stabmagnet 21 von einem topfförmigen Joch konzentrisch umgeben sein. Der E-Magnet kann auch aus einem einzigen Magneten bestehen, der derart agnetisiert ist, daß am oberen Ende des zentralen Stabes ein Pol ent¬ steht, der von dem anderen Pol mit ringscheibenförmiger Polfläche konzentrisch umgeben ist. Ferner kann ein zen¬ traler Stabmagnet 21 von einer größeren Anzahl weiterer Stabmagneten konzentrisch umgeben sein, deren Magnetisie- rungsrichtung derjenigen des zentralen Magneten 21 ent¬ gegengerichtet ist.
Das Magnetsystem 20 ist so dimensioniert, daß der Radius r der Scheitellinien des Magnetfeldes 6 höchstens so groß ist wie der Radius r, des kleineren Kontaktes, das ist in der dargestellten Ausführungsform der bewegliche Kontakt 4. Der Kontaktabstand d bei vollständig geöffneten Kontak¬ ten ist so bemessen, daß das Magnetfeld 6 an der Oberflä- ehe des bewegten Kontaktes 4 nicht wesentlich kleiner ist als an der Oberfläche des Festkontaktes 2.
In der Ausführungsform eines Vakuumschalters gemäß Figur 2 sind der Festkontakt 2 und der bewegliche Kontakt 4 je¬ weils mit einem zentralen Kontaktbereich 24 bzw. 25 ver¬ sehen, die jeweils von einem Abbrandbereich 26 bzw. 27 konzentrisch umgeben sind. Das Magnetsystem 20 besteht in dieser Ausführungsform des Schalters aus einer Magnetspule mit einer einzigen Windung 28, deren Verlauf aus dem Schnitt der Figur 3 zu entnehmen ist. Ein Ende dieser Windung 28 ist über eine Abzweigung 29 mit der Stromzu¬ führung 14 und das andere über eine radiale Verbindung 30 mit dem Festkontakt 2 verbunden. Diese Windung 28 ist in geringem Abstand, welcher in der Figur zur Verdeutlichung vergrößert dargestellt ist, unterhalb des Festkontaktes 2 angeordnet. Zur Konzentration des Magnetfeldes ist die Windung 28 von einem Polring aus magnetisch permeablem Material konzentrisch umgeben. Das in der Figur nicht näher dargestellte Magnetfeld verläuft derart, daß der Radius der Scheitellinie des Magnetfeldes nicht kleiner ist als der Radius r2 der Kontaktbereiche 24 und 25 und nicht größer ist als der Radius r, des beweglichen Kon¬ taktes 4. Die Rotation des Lichtbogens findet dann zwi- sehen den Abbrandbereichen 26 und 27 statt.
Mit einer elektrischen Isolierung 31 zwischen der Windung 28 und dem Festkontakt 2 liegt das Magnetsystem 20 mittel¬ bar am Festkontakt 2.
In der Ausführungsform eines Vakuumschalters gemäß Figur 4 ist dem Festkontakt 2 und dem bewe ichen K.ntakt 4 ein Magnetsystem 20 zugeordnet, das eine auf einen Spulenkör- per 33 gewickelte Magnetspule 32 enthält, die konzentrisch zum Ende der Stromzuführung 14 unmittelbar an der Unter¬ seite des Festkontaktes 2 angeordnet und von dem Konzen- trator 22 umgeben ist und an eine externe Stromquelle 34 angeschlossen ist. In dieser Ausführungsform mit einer Magnetspule 32 mit einer größeren Anzahl von Windungen erhält man eine entsprechend erhöhte Magnetkraft auf einen zwischen den geöffneten Kontakten entstehenden Lichtbogen. In dieser Ausführungsform wird ein zentraler Kontaktbe- reich durch eine entsprechende Verdickung des beweglichen Kontaktes 4 gebildet.
Wenn der Vakuumschalter während einer sinusförmigen Strom¬ halbwelle geöffnet wird, entsteht an einer im allgemeinen nicht vorhersehbaren Stelle oder bei einem Schalter, bei dem wenigstens einer der Kontakte mit einem Kontaktbereich versehen ist, beispielsweise in Figur 2 Kontaktbereiche 24 und 25 und in Figur 4 ein Kontaktbereich 25, in diesem Kontaktbereich ein Metalldampflichtbogen, dessen Kathoden- flecken unter" dem Einfluß des Magnetfeldes 6 radiale Posi¬ tionen r. in der Nähe der radialen Position r des Schei¬ tels des Magnetfeldes 6 einnehmen. Zugleich bewegen sich die Kathodenflecken auf einer Kreisbahn um den Mittelpunkt der Kathode, und die Erosion der Kontakte 2 und 4 wird so- mit entsprechend vermindert.
Der Radius der Umlaufbahn der Kathodenflecken hängt ab von der momentanen Stromstärke, weil sich das Eigenm'agnetfeld des Lichtbogens dem vom Magnetsystem 20 erzeugten äußeren Magnetfeld 6 überlagert. Ferner ist der Kreisbewegung der Kathodenflecken eine statistische radiale Bewegung über¬ lagert, deren Amplitude von der Stärke des Magnetfeldes 6 abhängt. Beide Effekte bewirken, daß die Kathodenflecken während einer sinusförmigen Stromhalbwelle einen kreis¬ ringförmigen Bereich der Kathode beanspruchen, so daß die Kontakterosion gleichmäßig verteilt wird. Die Größe dieser kreisringförmigen Erosionsfläche hängt vom Maximalwert des Lichtbogenstromes und von der Feldstärke des Magnetfeldes 6 ab.
Die Wirkung des Magnetfeldes 6 ist nicht auf den Festkon¬ takt 2 beschränkt; sie tritt auch ein, wenn der bewegliche Kontakt 4 als Kathode wirkt, vorausgesetzt, der Kontaktab¬ stand d ist so klein, daß sich das Magnetfeld über diesen Kontaktabstand d nicht wesentlich ändert. Dies ist der Fall, solange der Kontaktabstand d wenige Millimeter nicht wesentlich überschreitet.
In der praktischen Ausführungsform des Vakuumschalters gemäß der Erfindung werden im allgemeinen wenigstens die Kontaktbereiche 24 und 25 der beiden Kontakte 2 bzw. 4 mit einer in der Figur nicht dargestellten Auflage aus soge- nanntem Kontaktmaterial versehen sein, die beispielsweise im wesentlichen aus Chrom-Kupfer, gegebenenfalls mit Zu¬ sätzen bestehen kann.

Claims

Patentansprüche
1. Vakuumschalter mit Schaltkontakten, die im Gehäuse einer im wesentlichen hohlzylindrischen Vakuumkammer angeordnet sind und von denen einer als Festkontakt und der andere als beweglicher Kontakt ausgebildet ist, und denen ein Magnetsystem zugeordnet ist, das außerhalb des Gehäuses am Ende der Stromzuführung zum Festkontakt ange- ordnet ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h - n e t , daß der als Flach- oder Scheibenkontakt ausge¬ bildete Festkontakt (2) den Boden oder den Deckel des Gehäuses (10) bildet und vom Magnetfeld (6) durchsetzt wird, dessen Feldlinien ein toroidales Gewölbe bilden, . dessen Rotationsachse in der Zylinderachse der Vakuumkam- er liegt und dessen kreisförmige Scheitellinien einen
Radius r haben, der höchstens so groß ist wie der Radius r, des kleineren der beiden Kontakte (2, 4).
2. Vakuumschalter nach Anspruch 1, d a d u r c h g e - k e n n z e i c h n e t , daß ein Magnetsystem (20) vor¬ gesehen ist, bei dem eine zentrale Polfläche von einer ringscheibenförmigen anderen Polfläche konzentrisch um¬ geben ist und daß diese Polflächen wenigstens mittelbar an der Außenseite des Festkontakts (2) anliegen (Figur 1).
3. Vakuumschalter nach Anspruch 2, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t , daß ein Magnetsystem (20) mit einem Magnetkreis vorgesehen ist, der einen zentralen, in axialer Richtung verlaufenden Teil enthält, der von einem ringförmigen Konzentrator (22) konzentrisch umgeben ist (Figuren 2 bis 4).
4. Vakuumschalter nach Anspruch 1 mit Schaltkontakten, von denen wenigstens einer mit einem zentralen Kontaktbereich (24, 25) versehen ist, der von einem Abbrandbereich (26 bzw. 27) umgeben ist, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t , ' daß der Radius rs der Scheitellinie mindestens so groß ist wie der Radius r2 des Kontaktbe¬ reiches (24, 25).
5. Vakuumschalter nach Anspruch 3, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t , daß das Magnetsystem (20) wenigstens eine Windung (28) der Stromzuführung (14) zum Festkontakt (2) enthält, die vom Konzentrator (22) konzen¬ trisch umgeben ist (Figuren 2 und 3).
6. Vakuumschalter nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Stromzuführung (14) zum Festkontakt (2) von einer Magnetspule (32) und einem ringförmigen Konzentrator (22) konzentrisch umgeben ist (Figur 4).
PCT/DE1992/000992 1991-12-03 1992-11-27 Vakuumschalter WO1993011552A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP92923684A EP0615652B1 (de) 1991-12-03 1992-11-27 Vakuumschalter
DE59202269T DE59202269D1 (de) 1991-12-03 1992-11-27 Vakuumschalter.

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DEP4139834.3 1991-12-03
DE4139834A DE4139834A1 (de) 1991-12-03 1991-12-03 Vakuumschalter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO1993011552A1 true WO1993011552A1 (de) 1993-06-10

Family

ID=6446169

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE1992/000992 WO1993011552A1 (de) 1991-12-03 1992-11-27 Vakuumschalter

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP0615652B1 (de)
DE (2) DE4139834A1 (de)
WO (1) WO1993011552A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3493235A1 (de) * 2017-12-04 2019-06-05 Schneider Electric Industries SAS Vakuumlampe für elektrisches stromunterbrechungsgerät

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19841771C1 (de) * 1998-09-11 2000-04-20 Siemens Ag Vorrichtung zur Stabilisierung eines Plasmas
JP4818530B2 (ja) † 2001-04-19 2011-11-16 三菱電機株式会社 真空バルブ
CN113097006A (zh) * 2021-03-14 2021-07-09 郑州大学 一种基于径向多极取向磁场调控的真空灭弧室结构

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3082307A (en) * 1959-04-30 1963-03-19 Gen Electric Vacuum type circuit interrupter
FR1484018A (fr) * 1965-05-28 1967-06-09 Gen Electric Interrupteur électrique sous vide
FR2030707A5 (de) * 1969-11-17 1970-11-13 Mitsubishi Electric Corp
DE3115783A1 (de) * 1981-04-18 1982-11-11 Calor-Emag Elektrizitäts-Aktiengesellschaft, 4030 Ratingen Kontaktanordnung fuer vakuumschalter
DE3215020A1 (de) * 1982-04-22 1983-10-27 Calor-Emag Elektrizitäts-Aktiengesellschaft, 4030 Ratingen Vakuumschalter

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3082307A (en) * 1959-04-30 1963-03-19 Gen Electric Vacuum type circuit interrupter
FR1484018A (fr) * 1965-05-28 1967-06-09 Gen Electric Interrupteur électrique sous vide
FR2030707A5 (de) * 1969-11-17 1970-11-13 Mitsubishi Electric Corp
DE3115783A1 (de) * 1981-04-18 1982-11-11 Calor-Emag Elektrizitäts-Aktiengesellschaft, 4030 Ratingen Kontaktanordnung fuer vakuumschalter
DE3215020A1 (de) * 1982-04-22 1983-10-27 Calor-Emag Elektrizitäts-Aktiengesellschaft, 4030 Ratingen Vakuumschalter

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 13, no. 106 (E-726)(3454) 14. März 1989 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3493235A1 (de) * 2017-12-04 2019-06-05 Schneider Electric Industries SAS Vakuumlampe für elektrisches stromunterbrechungsgerät
FR3074607A1 (fr) * 2017-12-04 2019-06-07 Schneider Electric Industries Sas Ampoule a vide pour appareil electrique de coupure
CN109920691A (zh) * 2017-12-04 2019-06-21 施耐德电器工业公司 用于电气开关装置的真空瓶
US10614980B2 (en) 2017-12-04 2020-04-07 Schneider Electric Industries Sas Vacuum bottle for electrical switching device

Also Published As

Publication number Publication date
EP0615652B1 (de) 1995-05-17
DE4139834A1 (de) 1993-06-09
EP0615652A1 (de) 1994-09-21
DE59202269D1 (de) 1995-06-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2947090C2 (de)
DE4002933C2 (de)
DE3227482A1 (de) Vakuumschalter-kontaktanordnung mit vorrichtung zur erzeugung eines achsialen magnetfeldes
DE2262757B2 (de) Röntgenröhrendrehanodenlagerung
EP0167479B1 (de) Vakuumschaltröhre mit einer Spule zum Erzeugen eines Magnetfeldes
EP0073925A1 (de) Kontaktanordnung für Vakuumschalter
EP0150389B1 (de) Vorrichtung zum Messen des Innendrucks eines betriebsmässig eingebauten Vakuumschalters
EP0615652B1 (de) Vakuumschalter
EP1155429A1 (de) Vakuumschaltkammer mit ringförmigem isolator
DE3402768C2 (de) Bistabiles magnetisches Stellglied
DE19913236C2 (de) Verfahren zur Strombegrenzung in Niederspannungsnetzen und zugehörige Anordnung
DE3507317C2 (de) Kontaktanordnung für Vakuumschalter
EP0088040A1 (de) Vakuumschaltröhre mit einem als Feldwicklung dienenden Ring
EP1050058A1 (de) Vakuumschaltkammer mit ringförmigem isolator
DE3915519C2 (de)
DE3334493A1 (de) Kontaktanordnung fuer vakuumschalter
DE2902489A1 (de) Kontaktanordnung fuer vakuumschalter
DE1238120B (de) Ioneneinspritzvorrichtung fuer Geraete zur Erzeugung eines Hochtemperatur-Plasmas
WO1996020491A1 (de) Vakuumschalter
DE2224082A1 (de) Verfahren zur loeschung eines lichtbogens und anordnung zur durchfuehrung des verfahrens
DE3416368C2 (de) Vakuumschalter-Kontaktanordnung
DE4011194A1 (de) Vakuumschaltkammer
DE3535066A1 (de) Erregerkontaktstueckanordnung fuer vakuumschalter
DE19855413A1 (de) Axialmagnetfeld-Kontaktanordnung für Vakuumschalter
DE1282185B (de) Elektromagnetisches Relais mit zungenfoermigem Ankerkontakt

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): JP US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH DE DK ES FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE

DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1992923684

Country of ref document: EP

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 1992923684

Country of ref document: EP

WWG Wipo information: grant in national office

Ref document number: 1992923684

Country of ref document: EP