DE3215020A1

DE3215020A1 - Vakuumschalter

Info

Publication number: DE3215020A1
Application number: DE19823215020
Authority: DE
Inventors: Fred Dipl.-Phys. 4030 Ratingen Bestel; Hans Dr.-Ing. Petry
Original assignee: Calor Emag AG
Current assignee: Calor Emag AG
Priority date: 1982-04-22
Filing date: 1982-04-22
Publication date: 1983-10-27
Also published as: DE3215020C2

Description

Vakuumschalter
Die Erfindung betrifft einen Vakuumschalter gemäß Oberbegriff des Anspruches 1.
Ein solcher Schalter geht aus der Deutschen Patentschrift 24 43 141 als bekannt hervor, Dessen Kontakte sind mehrteilig aufgebaut und enthalten zur Erzeugung eines axialen Magnetfeldes einen Spulenteil mit ausgeprägten Spulenleitern.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Schaltkontakte eines Vakuumschalters so zu gestalten, daß deren Herstellung vereinfacht ist.
Erfindungsgemäß gelingt dies mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.
Der neue Schalter zeichnet sich besonders durch einen konzentrierten Aufbau seiner Kontakte aus, zu deren Herstellung lediglich in einem scheibenförmigen Grundkörper Ausnehmungen sowie Schlitze einzuarbeiten sind. Es sind einfache Ausnehmungen, z.B. Bohrungen, möglich, wobei durch eine besondere Stellung der Kontakte zueinander eine gewünschte Stromführung in den Kontakten zur Erzeugung des den Abschaltlichtbogen günstig beeinflussenden axialen Magnetfeldes erreicht ist. Insbesondere wird durch das axiale Magnetfeld der Vakuumlichtbogen auch bei großen Stromaugenblickswerten in einem diffusen Zustand gehalten.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprühen zu entnehmen.
Im nachfolgenden wird der Erfindungsgegenstand an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch die im Inneren des Vakuumgehäuses sich befindliche Kontaktanordnung des Schalters, Fig. 2 die Ansicht gemäß Schnittlinie der Fig. 1.
Die in das Vakuumgehäuse hineinragenden Anschlußbolzen 1, 2, von denen einer zur Ausführung von Schalthandlungen beweglich ausgeführt ist, tragen die Kontakte 3, 4. Letztere sind aus einem scheibenförmigen, kreisrunden, gut leitenden Material, z.B.
Kupfer, gebildet. In sie sind jeweils eine zentrale Vertiefung 5 sowie auf einem Durchmesser angeordnete Ausnehmungen 6 bzw. 7 in Form von das Kontaktmaterial durchsetzenden Bohrungen eingearbeitet. Zwischen den jeweils vier Bohrungen verbleiben in radialer Richtung verlaufende Stege 8, 8a.
Die Kontakte sind in der geöffneten Stellung gezeigt und derart einander gegenüberstehend eingebaut, daß ihre Ausnehmungen sich nicht decken, sondern um ca. 450 aus einer Deckungslage heraus um die Längsachse verdreht sind. Wesentlich hierbei ist, daß eine Ausnehmung 6 bzw. 7 des einen Kontaktes den jeweils gegenüberliegenden Steg 8 bzw. 8a des anderen Kontaktes überdeckt und demzufolge eine Stromübertragung an dieser Stelle bei geschlossenen Kontakten nicht stattfinden kann.
Hingegen sind die Schlitze 9, die von einer jeden Ausnehmung der Kontakte 3, 4 zu deren Rand hingeführt sind, so angesetzt, daß sie sich in der gezeichneten Einbaustellung der Kontakte deckungsgleich gegenüberstehen. Von jeder Ausnehmung ist ein solcher Schlitz weggeführt. Er ist jeweils dort angesetzt, wo sich die Ausnehmungen überschneiden.
In Einschaltstellung des Schalters kann ein Stromübergang zwischen den Kontakten 3 und 4 lediglich in einem äußeren Bereich, der zwischen den Ausnehmungen 6 bzw. 7 sowie der Kontaktperipherie liegt, stattfinden. Nur in diesem Bereich berühren sich die Kontakte. Eine Berührung im zentralen Bereich ist wegen der dortigen Vertiefung 5, in die die Ausnehmungen 6 bzw. 7 hineinreichen (siehe Fig. i), nicht möglich.
Ein beim Trennen der Kontakte entstehender diffuser Schaltlichtbogen wird weitgehend auch auf den Berührungsbereich der Kontakte beschränkt bleiben und nicht in den Zentralbereich hineinwandern. Dafür sorgt unter anderem ein Ring 10 aus weichmagnetischem Eisen, der den Kontakten 3, 4 hinterlegt ist.
Dieser bewirkt eine Stromeinschnürung an der Eintrittsstelle zwischen Kontakt und Anschlußbolzen und produziert peripher gerichtete Stromkräfte.
Ein weiterer Vorteil der in den Anschlußbolzen eingelassenen Eisenringe ist eine mechanische Stützwirkung für die Kontakte in Einschaltrichtung, insbesondere wenn die Ringe 10 mit einem, die Anschlußbolzen übergreifenden Außendurchmesser ausgeführt sind.
In Fig. 2 ist beispielhaft der Verlauf eines Teilstromes eingezeichnet. Es sei angenommen, der Teilstrom trete bei A, vom Anschlußbolzen 1 kommend, in den zentralen Bereich des Kontaktes 3 ein, so gelangt er über den Steg 8 in den äußeren Kontaktbereich. Dort möge er bei B in den Kontakt 4 übertreten.
Wegen der Überschneidung der Ausnehmungen und die bei jeder zweiten Überschneidung durch die Schlitze 9 nach außen geöffneten Kontakte entstehen konzentrische Leiterabschnitte, aus denen der Strom nicht austreten kann. Dieser wird daher zwangsläufig in Pfeilrichtung über den Steg 8a des Kontaktes 4 dessen Zentralbereich zufließen und von dort in den Anschlußbolzen 2 gelangen.
Der Strom wird somit - legt man bei geschlossenen Kontakten vier Teilströme zugrunde - in Umfangsrichtung um etwa 4 x 450 geführt. Dies entspricht ungefähr der Wirkung einer halben Windung mit dem vollen Ausschaltstrom. Während des Stromflusses wird sich ein dementsprechendes axiales Magnetfeld ausbilden.
Die zueinander gerichteten Kontaktflächen werden zweckmäßig mit einem für vakuumschalter geeigneten Kontaktmaterial versehen. Dieses kann zum Beispiel in Form einer dünnen Scheibe (mit oder ohne Ausnehmungen und Schlitzen gemäß Kontaktunterlage) aufgebracht sein. Es sind selbstverständlich auch andere Aufbringungsarten, z.B. Beschichtungen mittels Plasmaspritzen mit ca. 0,5 mm Auftragungsstärke, möglich. In der Regel hat das lichtbogenbeständige Material eine schlechtere Leitfähigkeit als das Kontaktmaterial. Bewährt hat sich für Vakuum-Leistungsschalter ein Verbundwerkstoff aus Kupfer und Chrom. Leerseite

Claims

Ansprüche Vakuumschalter, insbesondere Leistungsschalter, mit einer im Inneren eines Vakuumgehäuses angeordneten Schaltkontaktanordnung, bestehend aus zwei sich gegenüberstehenden kreisförmigen, relativ zueinander beweglichen Kontakten, welche Leiterabschnitte enthalten, in denen - zur Erzeugung eines zwischen den geöffneten Kontakten verlaufenden axialen Magnetfeldes - Teilströme in radialer sowie in Umfangsrichtung geführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte (3, 4) in Umfangsrichtung aneinander gereihte querschnittsvermindernde Ausnehmungen (6, 7) enthalten und die zwischen den Ausnehmungen verbleibenden Stege (8, 8a) radial verlaufende Leiterabschnitte bilden, wobei die gleich ausgebildeten Kontakte derart um die Längsachse verdreht eingebaut sind, daß jeweils eine Ausnehmung (6, 7) des einen Kontaktes einem Steg (8, 8a) des anderen Kontaktes gegenübersteht und diesen überdeckt, womit Kontaktflächen zwischen den Ausnehoungen sowie der Peripherie der Kontakte bildbar sind, daß von jeder Ausnehmung von den Stellen ihrer Überschneidungen aus ein querschnittsvermindernder Schlitz (9) zur Peripherie des Kontaktes geführt ist und die Schlitzansätze so gewählt sind, daß sich die Schlitze (9) der Kontakte (3, 4) deckungsgleich gegenüberstehen.
2. Vakuumschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Kontakt (3, 4) an der einander zugewanten Seite eine zentrale Vertiefung (5) aufweist und die von der gleichen Seite aus vorgenommenen Ausnehmungen (6, 7) in diese Vertiefung hineinreichen.
3. Vakuumschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (6, 7) durch vollständiges Wegarbeiten bzw. Weglassen des Materials (Durchbrechungen) gebildet sind.
4. Vakuumschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (6, 7) gleichartig ausgebildet und auf einem Durchmesser angeordnet sind.
5. Vakuumschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (6, 7) kreisförmig ausgebildet sind.
6. Vakuumschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch ellipsen- bzw. nierenförmige Ausnehmungen (6, 7).
7. Vakuumschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (9) radial verlaufen.
8. Vakuumschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß den Kontakten (3, 4) jeweils ein Ring (10) aus weichmagnetischem Eisen hinterlegt ist.
9. Vakuumschalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (10) im Anschlußbolzen (i, 2) der Kontakte eingelassen ist.
10. Vakuumschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte (3, 4) an der kontaktgebenden Seite ein lichtbogenbeständiges Material schlechterer Leitfähigkeit tragen.
11. Vakuumschalter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtbogenbeständige Material in Form einer geschlossenen Scheibe verwendet ist.
12. Vakuumschalter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtbogenbeständige Material als Schichtauftrag vorhanden und durch Plasmaspritzen aufgebracht ist.