WO2021083609A1 - Vakuumschaltvorrichtung für eine schaltung mit haupt- und nebenstrompfad - Google Patents

Vakuumschaltvorrichtung für eine schaltung mit haupt- und nebenstrompfad Download PDF

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WO2021083609A1
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housing body
switching device
vacuum switching
sliding bearing
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PCT/EP2020/077631
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Martin RATKA
Holger Schumann
Stefan Hohmann
Ulf SCHÜMANN
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Siemens Aktiengesellschaft
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Definitions

  • Vacuum switching device for a circuit with main and secondary current path
  • the present invention relates to a vacuum switching device, in particular a vacuum interrupter, and a circuit having a main current path and a secondary current path parallel thereto, a vacuum switching device being arranged in the secondary current path.
  • Fig. 9 shows a conventional vacuum switching device in the form of a vacuum interrupter.
  • the conventional vacuum switching device has a housing body which has an electrically insulating material such as a ceramic tube, a stationary electrical contact which is stationary with respect to the housing body and is arranged within the housing body, and a movable electrical contact which is movable with respect to the housing body and is arranged within the housing body in such a way that it makes electrical contact with the stationary electrical contact when it moves and interrupts the electrical contact when it moves away from the stationary electrical contact.
  • Vacuum interrupters must meet application-specific technical requirements during operation, in particular with regard to the external dielectric strength.
  • a metallization edge or solder edge due to the manufacturing process, which is considered to be a potential weak point for the external dielectric strength U.
  • different design features can be used on the tube (including the installation situation) or insulation options (gas, oil, silicone, etc.).
  • Sufficient dielectric strength can be generated through sufficient dimensioning of the ceramic length in air or through gaseous insulating media such as SF6 (or other technical gases with increased pressure compared to the atmosphere).
  • Other conventional measures include siliconizing entire tubes or partial isolation of the metallization edge, for example by means of pot tape.
  • Another requirement of the tube is a sufficient contact pressure force between the stationary electrical contact and the movable electrical contact.
  • the current-carrying contacts of the vacuum switching device are kept closed by external forces. These forces are made up of the closing force due to the pressure difference from the inside to the outside and additional closing forces introduced from the outside, which are often implemented by springs (figs + springs). The forces prevent the contacts from lifting off at high currents and reduce the internal resistance of the current path. Particularly in applications in which only small currents have to be controlled, only small contact pressure forces are required due to the quadratic dependence on the current. If the self-closing force of the tube itself is relatively small and also fluctuates due to component tolerances, defined conditions are created by additional external forces. The generation of the contact forces for vacuum interrupters is usually realized outside the tube in corresponding spring assemblies.
  • a vacuum switching device has a housing body which has an electrically insulating material, a stationary electrical contact which is arranged stationary with respect to the housing body and within the housing body, a movable electrical contact which is movable with respect to the housing body and is arranged within the housing body in such a way that, when it moves to the stationary electrical contact, it establishes an electrical contact therewith and when it moves away from the stationary electrical contact, it interrupts the electrical contact, and a sliding bearing which is connected to the housing body and the movable electrical contact for its movement to and from the stationary electrical contact slidably supports.
  • the plain bearing has an electrically conductive material and at least partially shields the housing body dielectrically.
  • the sliding bearing has a spring support on which a spring element is supported, which presses the movable electrical contact in the direction of the stationary electrical contact.
  • the plain bearing assumes a multitude of functions, namely not only the sliding bearing tion of the movable electrical contact, but also the function of dielectric control of the metallization edge as well as the counter support of the spring element (e.g. integrated in a bellows space) for the structure the contact force.
  • the spring element e.g. integrated in a bellows space
  • the housing body has a flange at one of its axial ends which has an electrically conductive material, the sliding bearing at least partially electrically shielding the flange.
  • the plain bearing made of electrically conductive material takes over due to its geometric design (possibly in interaction with the Flange) also has the function of dielectric control of the metallization edge, in that the electrical field in the area of the metallization edge is homogenized in such a way that the dielectric strength can be increased there.
  • the movable electrical cal contact has a contact portion and a related axial shaft portion, and the spring element is co-axially placed on the shaft portion and biased between the spring support of the sliding bearing and a further spring support of the movable electrical contact.
  • a particularly compact design is achieved in this way.
  • the sliding bearing has a tubular sliding section which is coaxially sliding on the shaft section of the movable electrical contact, and a screen section which extends radially outward from the sliding section and the flange of the housing body and the soldering edge at least partially electrically shields.
  • a particularly compact design is also achieved in this way.
  • the sliding bearing is attached to the housing body by a bayonet lock, a snap lock, an adhesive connection or a thread.
  • the bayonet lock, the snap lock, the adhesive connection or the thread is provided on the sliding section of the sliding bearing.
  • the shield section of the sliding bearing can have at least one slot extending in a spiral shape. This gives the umbrella section a resilient design, which also facilitates assembly and central ication of the plain bearing with respect to an external device is used.
  • the shield section of the sliding bearing is axially inclined towards the housing body.
  • the screen section is arranged at an axial end of the sliding section. This achieves a compact design and, at the same time, an effective dielectric cut-off.
  • the screen section of the slide bearing has a stop which is provided to center the slide bearing in its installed state and to support it axially. This means that another function is integrated in the sliding bearing, namely the reception and centering of the sliding bearing and / or the housing body in the vacuum switching device.
  • the screen section is elastically deformable in the axial direction (for example through the spiral-shaped slot).
  • the resilient design of the screen section enables installation in an undercut on the one hand and ensures that the outer screen section always rests against the solder edge and reliably shuts it off on the other.
  • the counter force of the spring element is passed on via the sliding bearing to the shield section of the sliding bearing and is transmitted from there to an external receiving body.
  • the vacuum switching device furthermore has a bellows which is arranged coaxially over the spring element and coaxially over the tubular sliding section of the sliding bearing and which is connected to the movable electrical contact on the one hand and the housing body on the other hand.
  • the vacuum switching device is a vacuum interrupter.
  • the shaft section of the movable electrical contact protrudes axially beyond the sliding bearing and has a coupling section at its axial end, to which an external actuating element such as a rocker can be coupled in order to connect the movable electrical contact to the stationary electrical contact to move towards or away from this.
  • a circuit is provided with a main current path and a secondary current path parallel thereto, a vacuum switching device being arranged in the secondary current path, which has the following: a housing body which has an electrically insulating material; a stationary electrical contact which is arranged stationary with respect to the housing body and within the housing body; a movable electrical contact which is movably arranged with respect to the housing body and within the housing body in such a way that it makes electrical contact with the stationary electrical contact when it moves and interrupts the electrical contact when it moves from the stationary electrical contact; and a spring element which presses the movable electrical contact in the direction of the stationary electrical contact.
  • the vacuum switching device has a bellows which is arranged coaxially around the spring element or which is formed by the spring element.
  • the vacuum switching device is preferably an embodiment of the first aspect of the invention described above.
  • a stroke of the movable electrical contact is 4 to 20 mm, preferably 6 to 10 mm; a load breaking current in the auxiliary current path is less than 1250 A, preferably 630 A ⁇ 30 A; a current flow duration during a switch-off process the vacuum switching device is 1 to 20 ms; the circuit is used in a voltage range which is greater than or equal to 1 kV, preferably in a range between 1 kV and 52 kV; a transfer current in the case of a switch-disconnector-fuse combination in the auxiliary current path is less than 2500 A; a spring constant of the spring element is in a range between 1 and 15 N / mm inclusive.
  • the present invention uses a vacuum switching device for use in a bypass flow path.
  • the spring element used serves as mechanical support. It is comparatively weak and compact. The spring element can therefore be arranged within a bellows for use in a vacuum interrupter.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a vacuum switching device according to an embodiment of the present invention
  • Fig. 2 shows a perspective view of an assembly consisting of a sliding bearing and a Federele element according to the embodiment
  • Fig. 3 shows a perspective view of an assembly consisting of the sliding bearing, the spring element, egg Nes movable electrical contact and a shield from according to the embodiment;
  • FIG. 4 shows a perspective view of an assembly consisting of a ceramic tube, a flange and the movable electrical contact
  • Fig. 5 shows a perspective view of an assembly consisting of the flange, the movable electrical rule's contact and the slide bearing;
  • Fig. 6 shows a perspective longitudinal section through the vacuum switching device according to thewhosbei game of the present invention
  • Fig. 7 shows a longitudinal section through the vacuum switching device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 shows an equivalent circuit diagram of a circuit with a main current path and a secondary current path parallel thereto, a vacuum switching device being arranged in the secondary current path;
  • FIG. Shows a conventional vacuum switching device.
  • Fig. 1 shows a longitudinal section through a vacuum switching device 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the vacuum switching device 1 is a vacuum interrupter and has a cylindrical housing body 2 which has an electrically insulating material or is formed from an electrically insulating material.
  • the electrically insulating material can be a ceramic.
  • the electrically insulating material can be formed by a tube, as in the illustrated embodiment in particular by a cylindrical ceramic tube 19.
  • Inside the housing body 2 are a stationary electrical contact 3, which is arranged stationary with respect to the housing body 2, and a movable electrical contact 4 arranged, which is movably arranged with respect to the housing body 2 so that it establishes an electrical contact with the stationary electrical contact 3 when it moves and interrupts the electrical contact when it moves from the stationary electrical contact 3.
  • the vacuum switching device 1 also has a sliding bearing 5 which is connected to the housing body 2 and which slidably supports the movable electrical contact 4 for its movement to and from the stationary electrical contact 3.
  • the sliding bearing 5 has an electrically conductive material or it is formed from an electrically conductive material, and it shields the housing body 2 at least partially electrically.
  • a spring support 6 is provided on the slide bearing 5, on which a spring element 7 is supported in the form of a compression spring which presses the movable electrical contact 4 in the direction of the stationary electrical contact 3.
  • the Federele element 7 is placed coaxially on the shaft portion 10 and between the spring support 6 of the sliding bearing 5 and a wide Ren spring support 11 of the movable electrical contact 4 is biased.
  • the movable electrical contact 4 has a contact section 9 and an axial shaft section 10 connected thereto.
  • the housing body 2 has at one of its axial ends (at the right end in FIG. 1) a flange 8 which has an electrically conductive material or which is formed from an electrically conductive material, the slide bearing 5 at least partially electrically at the flange 8 shields.
  • the housing body 2 also has at its ande Ren axial end (at the left end in FIG. 1) a wide Ren flange 18 which has an electrically conductive material or which is made of an electrically conductive material.
  • the Ge housing body 2 is accordingly formed by the cylindrical ceramic tube 19, the flange 8 and the further flange 18.
  • the shaft section 10 of the movable electrical contact 4 protrudes axially beyond the sliding bearing 5 and has at its axial end a coupling section 16 to which an external actuating element such as a rocker can be coupled to connect the movable electrical contact 4 to the stationary electrical Contact 3 to move towards or away from it.
  • the sliding bearing 5 has a tubular sliding portion 12, which is placed coaxially sliding on the shaft portion 10 of the movable electrical contact 4, and a screen portion 13 which extends radially outward from the sliding portion 12 and the flange 8 of the housing body 2 at least partially electrically shields.
  • a solder edge or a metallization edge of the housing body 2 is present, which is usually considered a weak point with regard to the dielectric strength or the external dielectric strength.
  • the slide bearing 5 and in particular its shield section 5 in the present invention provide for a dielectric control or for a smoothing of the electric field in the area of the metallization edge, so that the dielectric strength can be significantly improved there.
  • the vacuum switching device 1 also has a bellows 15, which is arranged coaxially over the spring element 7 and coaxially over the tube-shaped sliding section 12 of the sliding bearing 5 and is connected to the movable electrical contact 4 on the one hand and the housing body 2 (i.e. the flange 8) on the other hand .
  • the bellows 15 is protected by a cup-shaped shield 17 arranged on the movable electrical contact 4.
  • the spring element 7 does not necessarily have to be designed as a separate compression spring.
  • the bellows 15 can also assume the function and property of the spring element 7.
  • the spring element 7 and the sliding bearing 5 can be constructed in one piece, the spring support 6 being realized, for example, by a material, positive or non-positive coupling between the spring element 7 and the sliding bearing 5.
  • the screen portion 13 of the sliding bearing 5 is arranged at one axial end of the sliding portion 12, and it is axially inclined towards the housings body 2.
  • a plurality of spirally extending slots 14 is formed, so that the shield section 13 is elastically deformable in the axial and radial directions.
  • FIG. 2 shows a perspective view of an assembly consisting of the plain bearing 5 and the spring element 7 according to the exemplary embodiment.
  • Fig. 2 shows in particular the Federstüt ze 6 for the spring element 7, the sliding portion 12, the Screen section 13 and the plurality of slots 14 in screen section 13 of slide bearing 5.
  • FIG. 2 also shows a bayonet lock 20 through which slide bearing 5 is attached to housing body 2.
  • the bayonet lock 20 is formed on an outer jacket surface of the sliding section 12 and comes into engagement with a complementary inner contour of the flange 8.
  • the sliding section 12 of the sliding bearing 5 is inserted into a central through-opening in the flange 8, and by rotating the sliding bearing 5, the bayonet lock 20 engages or closes the bayonet lock 20.
  • Fig. 3 shows a perspective view of an assembly consisting of the sliding bearing 5, the spring element 7, the movable electrical contact 4, which has the contact section 9 and the shaft section 10, and the shield 17 according to the exemplary embodiment.
  • the slots 14 in the Schirmab section 13 of the plain bearing 5 are also shown.
  • Fig. 4 shows a perspective view of an assembly consisting of the ceramic tube 19, the flange 8 and the movable electrical contact 4.
  • the shaft section 10 of the movable electrical contact 4 is axially above the slide bearing 5 located behind the flange 8 (not in FIG Fig. 4) and has at its axial end the coupling portion 16, on which the external Actuate supply element such as the rocker can be coupled to the movable electrical contact 4 to the stationary electrical contact 3's or away from it to move.
  • Fig. 5 shows a perspective view of an assembly consisting of the flange 8 located behind the slide bearing 5, the movable electrical contact 4 and the slide bearing 5. In comparison with FIG is arranged over the flange 8 to.
  • Figures 6 and 7 each show perspective longitudinal sections through the vacuum switching device 1 according to the exemplary embodiment of the present invention. The various compo th and functions of the plain bearing 5 are given again.
  • the reference symbol A denotes the bearing function for the sliding bearing of the movable electrical contact 4 by the sliding section 12 of the sliding bearing 5.
  • the reference symbol B denotes the function of the sliding bearing 5 for dielectric control or for smoothing the electrical field by means of the screen section 13, which the metallization edge or Shields the solder edge of the housing body 2.
  • the reference symbol C denotes the function for centering the plain bearing 5, which has already been mentioned above.
  • the centering is effected by a stop 22.
  • the stop 22 is formed by a raised, annular contour of the screen portion 13 and engages in a complementary recess of an external receiving body 21 according to the tongue and groove principle.
  • FIG. 7 shows the force flow of the spring force of the spring element 7 between the stop 22 and the further spring support 11 formed on the movable electrical contact 4.
  • the arrow labeled with the reference symbol E shows the force flow of a force between the flange 8 and the contact section 9. This force is made up of a bellows force applied by the bellows 15 and an externally applied gas pressure differential force.
  • FIG. 8 shows an equivalent circuit diagram of a circuit 100 with a main current path 30 and a secondary current path 40 parallel thereto, a vacuum switching device 1 being arranged in the secondary current path 40.
  • the main current path 30 and the secondary current path 40 each have a common node P at one end, which is connected to a first line 60.
  • the other ends of the main current path 30 and the Ne- Current paths 40 can optionally be connected to a second line 70 via a switching device 50.
  • the vacuum switching device 1 shown in FIG. 1 can be arranged in the bypass flow path.
  • a vacuum switching device 1 has a housing body 2 which has an electrically insulating mate rial, a stationary electrical contact 3 which is arranged stationary with respect to the housing body 2 and within the housing body 2, a movable electrical contact 4 which is movable with respect to the housing body 2 and is arranged within the housing body 2 in such a way that, when it moves to the stationary electrical contact 3, it establishes an electrical contact with the latter and when it moves from the stationary electrical contact 3, it interrupts the electrical contact, and a spring element 7, which connects the movable electrical contact 4 in the direction of the stationary electrical contact 3 pushes.
  • the spring element 7 is preferably carried out as a compression spring.
  • the vacuum switching device 1 can have a bellows 15 which is arranged coaxially around the spring element 7.
  • the bellows can be formed by the spring element 7 itself.
  • a stroke of the movable electrical contact 4 be 4 to 20 mm, preferably 6 to 10 mm; a load disconnection current in the auxiliary current path 40 is less than 1250 A, preferably 630 A ⁇ 30 A; a current flow duration during a switching-off process of the vacuum switching device 1 is 1 to 20 ms; the circuit 100 is used in a voltage range which is greater than or equal to 1 kV, preferably in a range between 1 kV and 52 kV inclusive; a spring constant of the spring element is in a range between 1 and 15 N / mm inclusive; a transfer current with a switch-disconnector-fuse combination in bypass path 40 is less than 2500 A.
  • a fuse such as a fuse, for example, can be arranged in series with the vacuum switching device 1 in the second line 70.
  • the fuse can be arranged at the output of the vacuum switching device 1.
  • the fuse in turn, can be connected to a transformer connected to the output of the second line 70, for example.

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  • High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vakuumschaltvorrichtung (1) mit einem Gehäusekörper (2), einem ortsfesten elektrischen Kontakt (3) und einem beweglichen elektrischen Kontakt (4), der beweglich bezüglich des Gehäusekörpers (2) und innerhalb des Gehäusekörpers (2) derart angeordnet ist, dass er bei seiner Bewegung zu dem ortsfesten elektrischen Kontakt (3) mit diesem einen elektrischen Kontakt herstellt und bei seiner Bewegung von dem ortsfesten elektrischen Kontakt (3) den elektrischen Kontakt unterbricht. Ein Gleitlager (5) sorgt für eine Gleitlägerung des beweglichen elektrischen Kontaktes (4) für dessen Bewegung zu und von dem ortsfesten elektrischen Kontakt (3). Das Gleitlager (5) weist ein elektrisch leitendes Material auf und schirmt den Gehäusekörper (2) zumindest teilweise elektrisch ab. Die Vakuumschaltvorrichtung (1) weist ferner eine Federstütze (6) auf, an der ein Federelement (7) gestützt ist, die den beweglichen elektrischen Kontakt (4) in Richtung zum ortsfesten elektrischen Kontakt (3) drückt. Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Schaltung (100) mit einem Hauptstrompfad (30) und einem dazu parallelen Nebenstrompfad (40), wobei in dem Nebenstrompfad (40) eine Vakuumschaltvorrichtung (1) angeordnet ist.

Description

Vakuumschaltvorrichtung für eine Schaltung mit Haupt- und Ne benstrompfad
Beschreibung
Technisches Gebiet der vorliegenden Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vakuumschaltvorrich tung, insbesondere eine Vakuumschaltröhre, und eine Schaltung mit einem Hauptstrompfad und einem dazu parallelen Nebens trompfad, wobei in dem Nebenstrompfad eine Vakuumschaltvor richtung angeordnet ist.
Fig . 9 zeigt eine konventionelle Vakuumschaltvorrichtung in Gestalt einer Vakuumschaltröhre. Die konventionelle Vakuum- schaltvorrichtung hat einen Gehäusekörper, der ein elektrisch isolierendes Material wie zum Beispiel eine Keramikröhre auf weist, einen ortsfesten elektrischen Kontakt, der ortsfest bezüglich des Gehäusekörpers und innerhalb des Gehäusekörpers angeordnet ist, und einen beweglichen elektrischen Kontakt, der beweglich bezüglich des Gehäusekörpers und innerhalb des Gehäusekörpers derart angeordnet ist, dass er bei seiner Be wegung zu dem ortsfesten elektrischen Kontakt mit diesem ei nen elektrischen Kontakt herstellt und bei seiner Bewegung von dem ortsfesten elektrischen Kontakt den elektrischen Kon takt unterbricht.
Vakuumschaltröhren müssen im Betrieb anwendungsspezifischen technischen Anforderungen genügen, insbesondere auch hin sichtlich der äußeren Spannungsfestigkeit. Am axialen Ende der Keramikröhre ist herstellungsbedingt eine Metallisie rungskante bzw. Lotkante vorhanden, die als eine potentielle Schwachstelle für die äußere Spannungsfestigkeit U gilt. Um der Anforderung der äußeren Spannungsfestigkeit in der Ein satzumgebung zu genügen, können unterschiedliche Designmerk male an der Röhre (inkl. Einbausituation) oder Isoliermög lichkeiten (Gas, Öl, Silikon, etc.) verwendet werden. Zum ei- nem kann durch eine ausreichende Dimensionierung der Keramik länge in Luft oder durch gasförmige Isoliermedien wie SF6 (o- der andere technische Gase auch mit erhöhtem Druck gegenüber der Atmosphäre) eine ausreichende Spannungsfestigkeit gene riert werden. Andere konventionelle Maßnahmen umfassen ein Silikonisieren von ganzen Röhren oder ein partielles Isolie ren der Metallisierungskante z.B. durch Pottband.
Eine weitere Anforderung an die Röhre ist eine ausreichende Kontaktandruckkraft zwischen dem ortsfesten elektrischen Kon takt und dem bewegbaren elektrischen Kontakt. Die stromfüh renden Kontakte der Vakuumschaltvorrichtung werden durch äu ßere Kräfte geschlossen gehalten. Diese Kräfte setzen sich aus der Schließkraft durch die Druckdifferenz von innen nach außen und zusätzlichen, von außen eingeleiteten schließenden Kräften zusammen, die oft durch Federn realisiert werden (Feigen + Feder). Die Kräfte verhindern ein Abheben der Kon takte bei hohen Strömen und reduzieren den Innenwiderstand der Strombahn. Insbesondere bei Anwendungen, in denen nur kleine Ströme beherrscht werden müssen, werden aufgrund der quadratischen Abhängigkeit zum Strom nur kleine Kontaktan druckkräfte benötigt. Wenn die Eigenschließkraft der Röhre selbst relativ klein ist und zudem durch Bauteiltoleranzen schwankt, werden durch zusätzlich von außen aufgebrachten Kräften definierte Verhältnisse geschaffen. Die Erzeugung der Kontaktkräfte für Vakuumschaltröhren wird üblicherweise au ßerhalb der Röhre in entsprechenden Federbaugruppen verwirk licht.
Kurzfassung der Erfindung
Es besteht ein Bedarf an einer Vakuumschaltvorrichtung, die die vorstehend genannten Anforderungen einer ausreichenden äußeren Spannungsfestigkeit sowie einer ausreichenden Kon taktandruckkraft durch einen vereinfachten Aufbau verwirk licht, und die in einem Nebenstrompfad integriert werden kann. Dieser Bedarf kann durch die Gegenstände der unabhängi- gen Ansprüche erfüllt werden. Die vorliegende Erfindung ist entsprechend den abhängigen Ansprüchen weitergebildet.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung hat eine Vakuum- schaltvorrichtung einen Gehäusekörper, der ein elektrisch isolierendes Material aufweist, einen ortsfesten elektrischen Kontakt, der ortsfest bezüglich des Gehäusekörpers und inner halb des Gehäusekörpers angeordnet ist, einen beweglichen elektrischen Kontakt, der beweglich bezüglich des Gehäusekör pers und innerhalb des Gehäusekörpers derart angeordnet ist, dass er bei seiner Bewegung zu dem ortsfesten elektrischen Kontakt mit diesem einen elektrischen Kontakt herstellt und bei seiner Bewegung von dem ortsfesten elektrischen Kontakt den elektrischen Kontakt unterbricht, und ein Gleitlager, das mit dem Gehäusekörper verbunden ist und den beweglichen elektrischen Kontakt für dessen Bewegung zu und von dem orts festen elektrischen Kontakt gleitend stützt. Das Gleitlager weist ein elektrisch leitendes Material auf und schirmt den Gehäusekörper zumindest teilweise dielektrisch ab. Das Gleit lager weist eine Federstütze auf, an der ein Federelement ge stützt ist, das den beweglichen elektrischen Kontakt in Rich tung zum ortsfesten elektrischen Kontakt drückt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung übernimmt das Gleitlager ei ne Vielzahl von Funktionen, nämlich nicht nur die Gleitlage rung des beweglichen elektrischen Kontakts, sondern auch die Funktion der dielektrischen Absteuerung der Metallisierungs kante sowie die Gegenlagerung des (zum Beispiel in einem Balgraum integrierten) Federelements für den Aufbau der Kon taktkraft. Damit sind bereits viele Funktion in der Baugruppe bestehend aus dem Gleitlager und dem Federelement integriert.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist der Gehäusekörper an einem seiner axialen Enden einen Flansch auf, der ein elektrisch leitendes Material aufweist, wobei das Gleitlager den Flansch zumindest teilweise elektrisch abschirmt. Das Gleitlager aus elektrisch leitendem Material übernimmt durch seine geometrische Gestaltung (ggf. im Zusammenspiel mit dem Flansch) zusätzlich die Funktion der dielektrischen Absteue rung der Metallisierungskante, indem das elektrische Feld im Bereich der Metallisierungskante derart homogenisiert wird, dass die dielektrische Festigkeit dort erhöht werden kann.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist der bewegliche elektri sche Kontakt einen Kontaktabschnitt und einen damit verbunde nen axialen Schaftabschnitt auf, und das Federelement ist ko axial auf dem Schaftabschnitt aufgesetzt und zwischen der Fe derstütze des Gleitlagers und einer weiteren Federstütze des beweglichen elektrischen Kontakts vorgespannt. Damit wird ei ne besonders kompakte Bauform erzielt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Gleitlager einen tubusförmigen Gleitabschnitt, der koaxial gleitend auf dem Schaftabschnitt des beweglichen elektrisches Kontakts aufge setzt ist, und einen Schirmabschnitt auf, der sich von dem Gleitabschnitt radial nach außen erstreckt und den Flansch des Gehäusekörpers wie auch die Lotkante zumindest teilweise elektrisch abschirmt. Damit wird ebenfalls eine besonders kompakte Bauform erzielt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Gleitlager durch ei nen Bajonettverschluss, einen Schnappverschluss, eine Klebe verbindung oder ein Gewinde an dem Gehäusekörper angebracht. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Bajonettverschluss, der Schnappverschluss, die Klebeverbindung oder das Gewinde am Gleitabschnitt des Gleitlagers vorgesehen. Die Montage und Fixierung des Gleitlagers an/in dem Gehäusekörper werden durch das integriertes Bajonettprinzip bzw./oder durch den Schnappverschluss, eine Klebeverbindung, bzw./oder das Gewin de vereinfacht.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Schirmabschnitt des Gleitlagers mindestens einen sich spiralförmig erstreckenden Schlitz aufweisen. Dadurch erhält der Schirmabschnitt eine federnde Gestaltung, welche zusätzlich der Montage und Zent- rierung des Gleitlagers bezüglich einer externen Vorrichtung dient.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Schirmabschnitt des Gleitlagers zum Gehäusekörper hin axial geneigt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Schirmabschnitt an einem axialen Ende des Gleitabschnitts angeordnet. Damit werden eine kom pakte Bauform und gleichzeitig eine wirksame dielektrische Absteuerung erzielt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist der Schirmabschnitt des Gleitlagers einen Anschlag auf, der dazu vorgesehen ist, das Gleitlager in seinem eingebauten Zustand zu zentrieren und axial abzustützen. Damit ist eine weitere Funktion im Gleit lager integriert, nämlich die Aufnahme und Zentrierung des Gleitlagers bzw./oder des Gehäusekörpers in der Vakuumschalt vorrichtung .
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Schirmabschnitt in axialer Richtung (zum Beispiel durch den sich spiralförmig erstreckenden Schlitz) elastisch verformbar. Durch die fe dernde Gestaltung des Schirmabschnitts wird zum einen eine Montage in einen Hinterschnitt ermöglicht und zum anderen si chergestellt, dass der äußere Schirmabschnitt immer an der Lotkante anliegt und diese zuverlässig absteuert. Die Gegen kraft des Federelements wird über das Gleitlager an den Schirmabschnitt des Gleitlagers weitergeleitet und von dort auf einen externen Aufnahmekörper übertragen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel hat die Vakuumschaltvorrich tung des Weiteren einen Balg, der koaxial über dem Federele ment und koaxial über dem tubusförmigen Gleitabschnitt des Gleitlagers angeordnet und mit dem beweglichen elektrischen Kontakt einerseits und dem Gehäusekörper andererseits verbun den ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Vakuumschaltvorrich tung eine Vakuumschaltröhre. Gemäß einem Ausführungsbeispiel steht der Schaftabschnitt des beweglichen elektrischen Kontakts axial über das Gleitlager hinaus vor und weist an seinem axialen Ende einen Kopplungs abschnitt auf, an dem ein externes Betätigungselement wie zum Beispiel eine Wippe koppelbar ist, um den beweglichen elektrischen Kontakt zu dem ortsfesten elektrischen Kontakt hin oder von diesem weg zu bewegen.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist eine Schaltung mit einem Hauptstrompfad und einem dazu parallelen Nebens trompfad vorgesehen, wobei in dem Nebenstrompfad eine Vakuum- schaltvorrichtung angeordnet ist, die folgendes aufweist: ei nen Gehäusekörper, der ein elektrisch isolierendes Material aufweist; einen ortsfesten elektrischen Kontakt, der ortsfest bezüglich des Gehäusekörpers und innerhalb des Gehäusekörpers angeordnet ist; einen beweglichen elektrischen Kontakt, der beweglich bezüglich des Gehäusekörpers und innerhalb des Ge häusekörpers derart angeordnet ist, dass er bei seiner Bewe gung zu dem ortsfesten elektrischen Kontakt mit diesem einen elektrischen Kontakt herstellt und bei seiner Bewegung von dem ortsfesten elektrischen Kontakt den elektrischen Kontakt unterbricht; und ein Federelement, das den beweglichen elektrischen Kontakt in Richtung zum ortsfesten elektrischen Kontakt drückt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel hat die Vaku- umschaltvorrichtung einen Balg, der koaxial um das Federele ment herum angeordnet ist oder der durch das Federelement ge bildet ist.
Vorzugsweise ist die Vakuumschaltvorrichtung eine Ausfüh rungsform des vorstehend beschriebenen erstens Aspektes der Erfindung.
Vorzugsweise ist mindestens eines der folgenden Merkmale er füllt: ein Hub des beweglichen elektrischen Kontakts beträgt 4 bis 20 mm, vorzugsweise 6 bis 10 mm; ein Lastausschaltstrom im Nebenstrompfad ist kleiner als 1250 A, vorzugsweise 630 A ± 30 A; eine Stromflussdauer während eines Ausschaltvorgangs der Vakuumschaltvorrichtung beträgt 1 bis 20 ms; die Schal tung wird in einem Spannungsbereich verwendet, der größer als oder gleich 1 kV ist, vorzugsweise in einem Bereich zwischen einschließlich 1 kV und 52 kV; ein Übernahmestrom bei einer Lasttrennschalter-Sicherungs-Kombination im Nebenstrompfad ist kleiner als 2500 A; eine Federkonstante des Federelements ist in einem Bereich zwischen einschließlich 1 und 15 N/mm.
Die bisher in Schaltanlagen eingesetzten konventionellen Va kuumröhren kamen immer in Leistungsschaltern im Hauptstrom pfad zum Einsatz. Eine wichtige und anspruchsvolle Anforde rung für Vakuumröhren in diesem konventionellen Anwendungs fall war die Tragfähigkeit von Kurzschlussströmen. Hierbei wirken verhältnismäßig sehr hohe Kräfte, welche entsprechend große und starke Federn erforderlich machen. Aufgrund der Größe der Feder hat sich eine Positionierung der Feder im Balg nicht angeboten.
Die vorliegende Erfindung verwendet eine Vakuumschaltvorrich tung für den Einsatz in einem Nebenstrompfad bzw. Bypass.
Hier entfällt die Anforderung an die Tragfähigkeit von Kurz schlussströmen. Das verwendete Federelement dient als mecha nische Unterstützung. Sie ist vergleichsweise schwach und kompakt. Daher kann das Federelement für eine Verwendung in einer Vakuumschaltröhre innerhalb eines Balgs angeordnet sein.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die vorstehend definierten Aspekte und weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend be schriebenen Ausführungsbeispielen. Die Erfindung wird für ih re Ausführbarkeit im Folgenden anhand der Ausführungsbeispie len näher beschrieben, auf die die Erfindung jedoch nicht be schränkt ist. Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Vakuumschalt vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Baugruppe bestehend aus einem Gleitlager und einem Federele ment gemäß dem Ausführungsbeispiel;
Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Baugruppe bestehend aus dem Gleitlager, dem Federelement, ei nes beweglichen elektrischen Kontakts und einer Ab schirmung gemäß dem Ausführungsbeispiel;
Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Baugruppe bestehend aus einer Keramikröhre, einem Flansch und dem beweglichen elektrischen Kontakt;
Fig. 5 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Baugruppe bestehend aus dem Flansch, dem beweglichen elektri schen Kontakt und dem Gleitlager;
Fig. 6 zeigt einen perspektivischen Längsschnitt durch die Vakuumschaltvorrichtung gemäß dem Ausführungsbei spiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7 zeigt einen Längsschnitt durch die Vakuumschaltvor richtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorlie genden Erfindung;
Fig. 8 zeigt ein Ersatzschaltbild einer Schaltung mit ei nem Hauptstrompfad und einem dazu parallelen Neben strompfad, wobei in dem Nebenstrompfad eine Vakuum- schaltvorrichtung angeordnet ist; und
Fig. zeigt eine konventionelle Vakuumschaltvorrichtung. Figurenbeschreibung
Die Zeichnungen sind schematisch dargestellt. Es wird darauf hingewiesen, dass in verschiedenen Figuren ähnliche oder identische Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen sind.
Fig . 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Vakuumschaltvor richtung 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Vakuumschaltvorrichtung 1 ist eine Vakuum schaltröhre und hat einen zylindrischen Gehäusekörper 2, der ein elektrisch isolierendes Material aufweist bzw. aus einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet ist. Das elektrisch isolierende Material kann eine Keramik sein. Das elektrisch isolierende Material kann durch eine Röhre gebil det sein, wie im dargestellten Ausführungsbeispiel insbeson dere durch eine zylindrische Keramikröhre 19. Innerhalb des Gehäusekörpers 2 sind ein ortsfester elektrischer Kontakt 3, der ortsfest bezüglich des Gehäusekörpers 2 angeordnet ist, und ein beweglicher elektrischer Kontakt 4 angeordnet, der beweglich bezüglich des Gehäusekörpers 2 so angeordnet ist, dass er bei seiner Bewegung zu dem ortsfesten elektrischen Kontakt 3 mit diesem einen elektrischen Kontakt herstellt und bei seiner Bewegung von dem ortsfesten elektrischen Kontakt 3 den elektrischen Kontakt unterbricht.
Die Vakuumschaltvorrichtung 1 hat ferner ein Gleitlager 5, das mit dem Gehäusekörper 2 verbunden ist und den beweglichen elektrischen Kontakt 4 für dessen Bewegung zu und von dem ortsfesten elektrischen Kontakt 3 gleitend stützt. Das Gleit lager 5 weist ein elektrisch leitendes Material auf bzw. es ist aus einem elektrisch leitenden Material ausgebildet, und es schirmt den Gehäusekörper 2 zumindest teilweise elektrisch ab. An dem Gleitlager 5 ist eine Federstütze 6 vorgesehen, an der ein Federelement 7 in Gestalt einer Druckfeder gestützt ist, die den beweglichen elektrischen Kontakt 4 in Richtung zum ortsfesten elektrischen Kontakt 3 drückt. Das Federele ment 7 ist koaxial auf dem Schaftabschnitt 10 aufgesetzt und zwischen der Federstütze 6 des Gleitlagers 5 und einer weite ren Federstütze 11 des beweglichen elektrischen Kontakts 4 vorgespannt.
Der bewegliche elektrische Kontakt 4 hat einen Kontaktab schnitt 9 und einen damit verbundenen axialen Schaftabschnitt 10.
Der Gehäusekörper 2 hat an einem seiner axialen Enden (am rechten Ende in der Fig. 1) einen Flansch 8, der ein elektrisch leitendes Material aufweist bzw. der aus einem elektrisch leitenden Material ausgebildet ist, wobei das Gleitlager 5 den Flansch 8 zumindest teilweise elektrisch ab schirmt. Der Gehäusekörper 2 hat des Weiteren an seinem ande ren axialen Ende (am linken Ende in der Fig. 1) einen weite ren Flansch 18, der ein elektrisch leitendes Material auf weist bzw. der aus einem elektrisch leitenden Material ausge bildet ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Ge häusekörper 2 demnach durch die zylindrische Keramikröhre 19, den Flansch 8 und den weiteren Flansch 18 gebildet.
Der Schaftabschnitt 10 des beweglichen elektrischen Kontakts 4 steht axial über das Gleitlager 5 hinaus vor und weist an seinem axialen Ende einen Kopplungsabschnitt 16 auf, an dem ein externes Betätigungselement wie zum Beispiel eine Wippe koppelbar ist, um den beweglichen elektrischen Kontakt 4 zu dem ortsfesten elektrischen Kontakt 3 hin oder von diesem weg zu bewegen.
Das Gleitlager 5 hat einen tubusförmigen Gleitabschnitt 12, der koaxial gleitend auf dem Schaftabschnitt 10 des bewegli chen elektrisches Kontakts 4 aufgesetzt ist, und einen Schirmabschnitt 13, der sich von dem Gleitabschnitt 12 radial nach außen erstreckt und den Flansch 8 des Gehäusekörpers 2 zumindest teilweise elektrisch abschirmt.
In der Schnittstelle zwischen der Keramikröhre 19 und dem Flansch 8 ist eine Lotkante bzw. eine Metallisierungskante des Gehäusekörper 2 vorhanden, die üblicherweise als eine Schwachstelle bezüglich der dielektrischen Festigkeit bzw. der äußeren Durchschlagsfestigkeit gilt. Das Gleitlager 5 und insbesondere dessen Schirmabschnitt 5 sorgen bei der vorlie genden Erfindung jedoch für eine dielektrische Absteuerung bzw. für eine Glättung des elektrischen Feldes im Bereich der Metallisierungskante, so dass die dielektrische Festigkeit dort signifikant verbessert werden kann.
Die Vakuumschaltvorrichtung 1 hat des Weiteren einen Balg 15, der koaxial über dem Federelement 7 und koaxial über dem tu busförmigen Gleitabschnitt 12 des Gleitlagers 5 angeordnet und mit dem beweglichen elektrischen Kontakt 4 einerseits und dem Gehäusekörper 2 (d.h. dem Flansch 8) andererseits verbun den ist. Damit wird eine besonders kompakte Bauform erzielt. Der Balg 15 ist durch eine am beweglichen elektrischen Kon takt 4 angeordnete, topfförmige Abschirmung 17 geschützt.
Das Federelement 7 muss nicht notwendigerweise als separate Druckfeder ausgeführt sein. In einer Ausführungsform kann der Balg 15 zusätzlich die Funktion und Eigenschaft des Federele ments 7 übernehmen. In einer anderen Ausführungsform können das Federelement 7 und das Gleitlager 5 einstückig ausgebil det sein, wobei die Federstütze 6 beispielsweise durch eine stoff-, form- oder kraftschlüssige Kopplung zwischen dem Fe derelement 7 und dem Gleitlager 5 verwirklicht werden kann.
Der Schirmabschnitt 13 des Gleitlagers 5 ist an einem axialen Ende des Gleitabschnitts 12 angeordnet, und er ist zum Gehäu sekörper 2 hin axial geneigt. In dem Schirmabschnitt 13 des Gleitlagers 5 ist eine Mehrzahl von sich spiralförmig erstre ckenden Schlitzen 14 ausgebildet, so dass der Schirmabschnitt 13 in axialer und radialer Richtung elastisch verformbar ist.
Fig . 2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Baugruppe be stehend aus dem Gleitlager 5 und dem Federelement 7 gemäß dem Ausführungsbeispiel. Fig. 2 zeigt insbesondere die Federstüt ze 6 für das Federelement 7, den Gleitabschnitt 12, den Schirmabschnitt 13 und die Mehrzahl der Schlitze 14 im Schirmabschnitt 13 des Gleitlagers 5. Die Fig. 2 zeigt außer dem einen Bajonettverschluss 20, durch den das Gleitlager 5 an dem Gehäusekörper 2 angebracht ist. Der Bajonettverschluss 20 ist an einer äußeren Mantelfläche des Gleitabschnitts 12 ausgebildet und gelangt mit einer komplementär ausgebildeten Innenkontur des Flansches 8 in Eingriff. Dabei wird der Gleitabschnitt 12 des Gleitlagers 5 in eine zentrale Durch gangsöffnung im Flansch 8 eingeführt, und durch eine Drehung des Gleitlagers 5 gelangt der Bajonettverschluss 20 in Ein griff bzw. schließt der Bajonettverschluss 20.
Fig . 3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Baugruppe be stehend aus dem Gleitlager 5, dem Federelement 7, des beweg lichen elektrischen Kontakts 4, der den Kontaktabschnitt 9 und den Schaftabschnitt 10 aufweist, und der Abschirmung 17 gemäß dem Ausführungsbeispiel. Die Schlitze 14 im Schirmab schnitt 13 des Gleitlagers 5 sind ebenso gezeigt.
Fig . 4 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Baugruppe be stehend aus der Keramikröhre 19, dem Flansch 8 und dem beweg lichen elektrischen Kontakt 4. Der Schaftabschnitt 10 des be weglichen elektrischen Kontakts 4 steht axial über das sich hinter dem Flansch 8 befindlichen Gleitlager 5 (nicht in der Fig. 4 gezeigt) hinaus vor und weist an seinem axialen Ende den Kopplungsabschnitt 16 auf, an dem das externe Betäti gungselement wie zum Beispiel die Wippe koppelbar ist, um den beweglichen elektrischen Kontakt 4 zu dem ortsfesten elektri schen Kontakt 3 hin oder von diesem weg zu bewegen.
Fig . 5 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Baugruppe be stehend aus dem sich hinter dem Gleitlager 5 befindlichen Flansch 8, dem beweglichen elektrischen Kontakt 4 und dem Gleitlager 5. Die Fig. 5 zeigt im Vergleich mit der Fig. 4 den Zustand, bei dem das Gleitlager 5 über dem Flansch 8 an geordnet ist. Figuren 6 und 7 zeigen jeweils perspektivische Längsschnitte durch die Vakuumschaltvorrichtung 1 gemäß dem Ausführungsbei spiel der vorliegenden Erfindung. Die verschiedenen Komponen ten und Funktionen des Gleitlagers 5 sind nochmals angegeben. Das Bezugszeichen A bezeichnet die Lagerfunktion für die Gleitlagerung des beweglichen elektrischen Kontakts 4 durch den Gleitabschnitt 12 des Gleitlagers 5. Das Bezugszeichen B bezeichnet die Funktion des Gleitlagers 5 zur dielektrischen Absteuerung bzw. zur Glättung des elektrischen Felds mittels des Schirmabschnitts 13, der die Metallisierungskante oder Lotkante des Gehäusekörpers 2 abschirmt.
Das Bezugszeichen C bezeichnet die vorstehend bereits ange sprochene Funktion zum Zentrieren des Gleitlagers 5. Die Zentrierung wird durch einen Anschlag 22 bewirkt. Der An schlag 22 ist durch eine erhabene, ringförmige Kontur des Schirmabschnitts 13 gebildet und greift in eine komplementäre Ausnehmung eines externen Aufnahmekörpers 21 entsprechend dem Feder-Nut-Prinzip ein.
In der Fig. 7 sind des Weiteren Kraftflüsse dargestellt. Der mit dem Bezugszeichen D bezeichnete Pfeil zeigt den Kraft fluss der Federkraft des Federelements 7 zwischen dem An schlag 22 und der am beweglichen elektrischen Kontakt 4 aus gebildeten weiteren Federstütze 11. Der mit dem Bezugszeichen E bezeichnete Pfeil zeigt den Kraftfluss einer Kraft zwischen dem Flansch 8 und dem Kontaktabschnitt 9. Diese Kraft setzt sich aus einer durch den Balg 15 aufgebrachten Balgkraft und einer von außen aufgebrachten Gasdruckdifferenzkraft zusam men.
Fig. 8 zeigt ein Ersatzschaltbild einer Schaltung 100 mit ei nem Hauptstrompfad 30 und einem dazu parallelen Nebenstrom pfad 40, wobei in dem Nebenstrompfad 40 eine Vakuumschaltvor richtung 1 angeordnet ist. Der Hauptstrompfad 30 und der Ne benstrompfad 40 haben jeweils an einem Ende einen gemeinsamen Knotenpunkt P, der mit einer ersten Leitung 60 verbunden ist. Die jeweils anderen Enden des Hauptstrompfads 30 und des Ne- benstrompfads 40 sind über eine Schaltvorrichtung 50 wahlwei se mit einer zweiten Leitung 70 verbindbar.
Vorzugsweise aber nicht notwendigerweise kann die in der Fig. 1 gezeigte Vakuumschaltvorrichtung 1 in dem Nebenstrompfad angeordnet sein. Eine solche Vakuumschaltvorrichtung 1 hat einen Gehäusekörper 2, der ein elektrisch isolierendes Mate rial aufweist, einen ortsfesten elektrischen Kontakt 3, der ortsfest bezüglich des Gehäusekörpers 2 und innerhalb des Ge häusekörpers 2 angeordnet ist, einen beweglichen elektrischen Kontakt 4, der beweglich bezüglich des Gehäusekörpers 2 und innerhalb des Gehäusekörpers 2 derart angeordnet ist, dass er bei seiner Bewegung zu dem ortsfesten elektrischen Kontakt 3 mit diesem einen elektrischen Kontakt herstellt und bei sei ner Bewegung von dem ortsfesten elektrischen Kontakt 3 den elektrischen Kontakt unterbricht, und ein Federelement 7, das den beweglichen elektrischen Kontakt 4 in Richtung zum orts festen elektrischen Kontakt 3 drückt.
Das Federelement 7 ist vorzugsweise als Druckfeder ausge führt. Die Vakuumschaltvorrichtung 1 kann einen Balg 15 auf weisen, der koaxial um das Federelement 7 herum angeordnet ist. Alternativ kann der Balg durch das Federelement 7 selbst gebildet sein.
Vorzugsweise ist mindestens eines der folgenden Merkmale er füllt: ein Hub des beweglichen elektrischen Kontakts 4 be trägt 4 bis 20 mm, vorzugsweise 6 bis 10 mm; ein Lastaus- schaltstrom im Nebenstrompfad 40 ist kleiner als 1250 A, vor zugsweise 630 A ± 30 A; eine Stromflussdauer während eines Ausschaltvorgangs der Vakuumschaltvorrichtung 1 beträgt 1 bis 20 ms; die Schaltung 100 wird in einem Spannungsbereich ver wendet, der größer als oder gleich 1 kV ist, vorzugsweise in einem Bereich zwischen einschließlich 1 kV und 52 kV; eine Federkonstante des Federelements ist in einem Bereich zwi schen einschließlich 1 und 15 N/mm; ein Übernahmestrom bei einer Lasttrennschalter-Sicherungs-Kombination im Nebenstrom pfad 40 ist kleiner als 2500 A. Bei der Lasttrennschalter- Sicherungs-Kombination kann eine Sicherung (nicht gezeigt) wie zum Beispiel eine Schmelzsicherung in Reihe mit der Vaku- umschaltvorrichtung 1 in der zweiten Leitung 70 angeordnet sein. Die Sicherung kann am Ausgang der Vakuumschaltvorrich- tung 1 angeordnet sein. Die Sicherung wiederum kann zum Bei spiel mit einem Transformator verbunden sein, der am Ausgang der zweiten Leitung 70 angeschlossen ist.
Es ist zu beachten, dass der Begriff "aufweisen" andere Ele- mente oder Schritte nicht ausschließt. Auch Elemente, die in Verbindung mit verschiedenen Ausführungsformen beschrieben werden, können kombiniert werden. Es sei auch darauf hinge wiesen, dass Bezugszeichen in den Ansprüchen nicht so ausge legt werden sollten, dass sie den Umfang der Ansprüche wider- spiegeln.
Bezugszeichenliste
1 Vakuumschaltvorrichtung
2 Gehäusekörper
3 ortsfester elektrischer Kontakt
4 beweglicher elektrischer Kontakt
5 Gleitlager
6 Federstütze
7 Federelement
8 Flansch
9 Kontaktabschnitt
10 Schaftabschnitt
11 weitere Federstütze
12 Gleitabschnitt
13 Schirmabschnitt
14 Schlitz
15 Balg
16 Kopplungsabschnitt
17 Abschirmung
18 weiterer Flansch
19 Keramikröhre
20 Bajonettverschluss
21 externer Aufnahmekörper
22 Anschlag
30 Hauptstrompfad
40 Nebenstrompfad
50 Schaltvorrichtung
60 erste Leitung
70 zweite Leitung
100 Schaltung

Claims

Patentansprüche
1. Vakuumschaltvorrichtung (1) mit: einem Gehäusekörper (2), der ein elektrisch isolierendes Material aufweist; einem ortsfesten elektrischen Kontakt (3), der ortsfest bezüglich des Gehäusekörpers (2) und innerhalb des Gehäuse körpers (2) angeordnet ist; und einem beweglichen elektrischen Kontakt (4), der beweg lich bezüglich des Gehäusekörpers (2) und innerhalb des Ge häusekörpers (2) derart angeordnet ist, dass er bei seiner Bewegung zu dem ortsfesten elektrischen Kontakt (3) mit die sem einen elektrischen Kontakt herstellt und bei seiner Bewe gung von dem ortsfesten elektrischen Kontakt (3) den elektri schen Kontakt unterbricht; g e k e n n z e i c h n e t durch ein Gleitlager (5), das mit dem Gehäusekörper (2) ver bunden ist und den beweglichen elektrischen Kontakt (4) für dessen Bewegung zu und von dem ortsfesten elektrischen Kon takt (3) gleitend stützt; wobei das Gleitlager (5) ein elektrisch leitendes Material aufweist und den Gehäusekörper (2) zumindest teilweise elektrisch ab schirmt; und eine Federstütze (6) aufweist, an der ein Federele ment (7) gestützt ist, das den beweglichen elektrischen Kontakt (4) in Richtung zum ortsfesten elektrischen Kon takt (3) drückt.
2. Vakuumschaltvorrichtung (1) gemäß dem vorherigen An spruch, wobei der Gehäusekörper (2) an einem seiner axialen Enden ei nen Flansch (8) aufweist, der ein elektrisch leitendes Mate rial aufweist, wobei das Gleitlager (5) den Flansch (8) zu mindest teilweise elektrisch abschirmt.
3. Vakuumschaltvorrichtung (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der bewegliche elektrische Kontakt (4) einen Kontaktab schnitt (9) und einen damit verbundenen axialen Schaftab schnitt (10) aufweist, und das Federelement (7) koaxial auf dem Schaftabschnitt (10) aufgesetzt ist und zwischen der Federstütze (6) des Gleitlagers (5) und einer weiteren Federstütze (11) des be weglichen elektrischen Kontakts (4) vorgespannt ist.
4. Vakuumschaltvorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 2 und 3, wobei das Gleitlager (5) einen tubusförmigen Gleitabschnitt (12), der koaxial gleitend auf dem Schaftabschnitt (10) des beweglichen elektrisches Kontakts (4) aufgesetzt ist, und ei nen Schirmabschnitt (13) aufweist, der sich von dem Gleitab schnitt (12) radial nach außen erstreckt und den Flansch (8) des Gehäusekörpers (2) zumindest teilweise elektrisch ab schirmt.
5. Vakuumschaltvorrichtung (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Gleitlager (5) durch einen Bajonettverschluss (20), ein Schnappverschluss, eine Klebeverbindung oder ein Gewinde an dem Gehäusekörper (2) angebracht ist.
6. Vakuumschaltvorrichtung (1) gemäß den beiden vorherigen Ansprüchen, wobei der Bajonettverschluss (20) oder der Schnappverschluss oder die Klebeverbindung oder das Gewinde am Gleitabschnitt (12) des Gleitlagers (5) vorgesehen ist.
7. Vakuumschaltvorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei der Schirmabschnitt (13) des Gleitlagers (5) mindestens einen sich spiralförmig erstreckenden Schlitz (14) aufweist.
8. Vakuumschaltvorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei der Schirmabschnitt (13) des Gleitlagers (5) zum Gehäu sekörper (2) hin axial geneigt ist.
9. Vakuumschaltvorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei der Schirmabschnitt (13) an einem axialen Ende des Gleitabschnitts (12) angeordnet ist.
10. Vakuumschaltvorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 9, wobei: der Schirmabschnitt (13) des Gleitlagers (5) einen An schlag (22) aufweist, der dazu konfiguriert ist, das Gleitla ger (5) in seinem eingebauten Zustand zu zentrieren.
11. Vakuumschaltvorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 10, wobei der Schirmabschnitt (13) in axialer Richtung elastisch verformbar ist.
12. Vakuumschaltvorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 11, des Weiteren mit: einem Balg (15), der koaxial über dem Federelement (7) und koaxial um den tubusförmigen Gleitabschnitt (12) des Gleitlagers (5) angeordnet und mit dem beweglichen elektri schen Kontakt (4) einerseits und dem Gehäusekörper (2) ande rerseits verbunden ist.
13. Vakuumschaltvorrichtung (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Vakuumschaltvorrichtung (1) eine Vakuumschaltröhre ist.
14. Vakuumschaltvorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 13, wobei der Schaftabschnitt (10) des beweglichen elektrischen Kontakts (4) axial über das Gleitlager (5) hinaus vorsteht und an seinem axialen Ende einen Kopplungsabschnitt (16) auf weist, an dem ein externes Betätigungselement koppelbar ist, um den beweglichen elektrischen Kontakt (4) zu dem ortsfesten elektrischen Kontakt (3) hin oder von diesem weg zu bewegen.
15. Schaltung (100) mit einem Hauptstrompfad (30) und einem dazu parallelen Nebenstrompfad (40), wobei in dem Nebenstrom pfad (40) eine Vakuumschaltvorrichtung (1) angeordnet ist, die folgendes aufweist: einen Gehäusekörper (2), der ein elektrisch isolierendes Material aufweist; einen ortsfesten elektrischen Kontakt (3), der ortsfest bezüglich des Gehäusekörpers (2) und innerhalb des Gehäuse körpers (2) angeordnet ist; einen beweglichen elektrischen Kontakt (4), der beweg lich bezüglich des Gehäusekörpers (2) und innerhalb des Ge häusekörpers (2) derart angeordnet ist, dass er bei seiner Bewegung zu dem ortsfesten elektrischen Kontakt (3) mit die sem einen elektrischen Kontakt herstellt und bei seiner Bewe gung von dem ortsfesten elektrischen Kontakt (3) den elektri schen Kontakt unterbricht; und ein Federelement (7), das den beweglichen elektrischen Kontakt (4) in Richtung zum ortsfesten elektrischen Kontakt (3) drückt.
16. Schaltung (100) gemäß dem vorherigen Anspruch, des Wei teren mit: einem Balg (15), der koaxial um das Federelement (7) herum angeordnet ist oder der durch das Federelement (7) ge bildet ist.
17. Schaltung (100) gemäß einem der Ansprüche 15 und 16, wo bei mindestens eines der folgenden Merkmale erfüllt ist: ein Hub des beweglichen elektrischen Kontakts (4) be trägt 4 bis 20 mm, vorzugsweise 6 bis 10 mm; ein Lastausschaltstrom im Nebenstrompfad (40) ist klei ner als 1250 A, vorzugsweise 630 A ± 30 A; eine Stromflussdauer während eines Ausschaltvorgangs der Vakuumschaltvorrichtung (1) beträgt 1 bis 20 ms; die Schaltung (100) wird in einem Spannungsbereich ver wendet, der größer als oder gleich 1 kV ist, vorzugsweise in einem Bereich zwischen einschließlich 1 kV und 52 kV; ein Übernahmestrom bei einer Lasttrennschalter- Sicherungs-Kombination im Nebenstrompfad (40) ist kleiner als 2500 A; eine Federkonstante des Federelements (7) ist in einem Bereich zwischen einschließlich 1 und 15 N/mm.
18. Schaltung (100) gemäß einem der Ansprüche 15 bis 17, wo bei die Vakuumschaltvorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14 ausgeführt ist.
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