DE4130230A1

DE4130230A1 - Vakuumschalter-kontaktanordnung

Info

Publication number: DE4130230A1
Application number: DE19914130230
Authority: DE
Inventors: Ernst Prof Dr Techn Slamecka
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-09-09
Filing date: 1991-09-09
Publication date: 1993-03-11

Description

Die Erfindung betrifft eine Kontaktanordnung für Vakuum schalter mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 an gegebenen Gattungsmerkmalen. Vakuumschalter mit Kontakt anordnungen dieser Gattung werden zum Öffnen und Schließen von Stromkreisen in Hochspannungsnetzen verwendet.

Stand der Technik

Eine Kontaktanordnung für Vakuumschalter nach dem Oberbe griff des Patentanspruchs 1 ist z. B. durch die DE 32 27 482 A1 bekannt. Bei dem zugehörigen Erfindungsgegenstand sind die Wände eines Paares hohlzylindrischer Stromführungs körper mit zu den Hohlzylinderachsen dieselbe Neigung auf weisenden Schlitzen versehen, so daß Windungsabschnitte mit demselben Windungssinn entstehen; im stromdurchflossenen Zu stand erzeugen diese Windungsabschnitte ein axiales Magnet feld. Weisen dagegen die Windungsabschnitte nicht denselben Windungssinn auf, was durch die DE-PS 11 96 751 bekannt ist, erzeugen diese im stromdurchflossenen Zustand an ihren Stirn bereichen radiale Magnetfelder.

Solche Stromführungskörper müssen sowohl Ströme längerer Zeit dauer als auch den nur während ein bis zwei Wechselstrom halbschwingungen fließenden Kurzschlußausschaltstrom führen. Außerdem haben die geschlitzten Hohlzylinderwände die Kraft zur Erzeugung des Kontaktdruckes zu übertragen. Die Bemes sung hat diese verschiedenartigen Funktionen ein und dessel ben Bauteils mit den sich daraus ergebenden Beanspruchungen zu berücksichtigen, was sich insbesondere bei großen Betriebs- und Kurzschlußströmen nachteilig auswirkt.

Es sind desweiteren kreisringsektorförmige, sich zu einem nicht völlig geschlossenen Ring ergänzende Windungsabschnitte zur Erzeugung von radialen und axialen Magnetfeldern bekannt: DE-OS 22 35 359 bzw. DE 24 43 141 A1. Weil auch hier die gesamte Stromführung und die Magnetfelderzeugung sowie die Kraftübertragung in einem Bauteil vereinigt sind, bestehen die vorstehend beschriebenen Probleme prinzipiell unverän dert fort.

Aufgabe der Erfindung

Zur Verbesserung der gattungsgemäßen Kontaktanordnung für Vakuumschalter soll der elektrische Widerstand der Einrich tung zum Erzeugen eines Magnetfeldes während der Führung des Dauerstroms durch den geschlossenen Vakuumschalter eliminiert werden.

Lösung der Aufgabe und damit verbundene Vorteile

Die vorstehend gestellte Aufgabe wird bei der gattungsge mäßen Kontaktanordnung für Vakuumschalter durch die kenn zeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße erhebliche Verkleinerung der Stromwärmeverluste im Dauerbetrieb des Vakuumschalters ermöglicht es, entweder zusätzliche konstruktive Maßnahmen zur Verstärkung der Schalterkühlung einzusparen, oder bei deren weiteren Verwendung, den Vakuumschalter mit einem größeren Dauerstrom zu belasten.

Merkmale vorteilhafter Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Ausführungsbeispiel

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungs beispiels erläutert; es zeigen:

Fig. 1 Schaltstückpaar mit Einrichtungen zum Erzeugen eines axialen Magnetfeldes in Ansicht und Längsschnitt.

Fig. 2 Draufsicht auf das untere Schaltstück nach Fig. 1.

Das Schaltstückpaar 1′, 1 in der Fig. 1 befindet sich in einem nicht dargestellten Schaltgehäuse und ist in der Aus schaltstellung gezeichnet; zwischen den Schaltstücken liegt die Schaltstrecke S. An den Stromleiterstäben 2 sind jeweils ein Stromleit- und Kontaktkörper 3 und eine Einrichtung 4 zum Erzeugen eines axialen Magnetfeldes befestigt. Der Strom leit- und Kontaktkörper 3 besteht aus einem bolzenförmigen Grundkörper 5, der an der schaltstreckenseitigen Stirnseite einen kreisringförmigen Kontaktansatz 6 aufweist, dessen Kon taktfläche leicht gewölbt sein kann. Dieser Ansatz hat einen größeren Durchmesser als der Stromleitbolzen. Dadurch wird bereits im nicht dargestellten eingeschalteten, stromdurch flossenen Zustand der Schaltstücke eine sich radial auswei tende Stromschleife gebildet. Wenn sich dann die Kontaktkör per bei einer Ausschaltung trennen, erfährt der dabei ent stehende Lichtbogen eine radial nach außen gerichtete Kraft einwirkung.

Die Einrichtung 4 zum Erzeugen eines axialen Magnetfeldes besteht aus einem Grundkörper 7, an den sich ein hohlzylin drischer Körper 8 anschließt; die Hohlzylinderwand 8 ist mit 2,5 mm engen Spalten 9 gleicher Neigung gegenüber den Schaltstückachsen versehen; diese Spalte sind durch ihre Mittellinien angedeutet. Zwischen den Spalten verläuft je weils ein Windungsabschnitt 10 als Teil einer koaxialen Erregerspule.

An die Windungsabschnitte 10 schließt stirnseitig ein ring scheibenförmiger Elektrodenkörper 11 an. Diese Kreisring scheibe bedeckt die Stirnseiten der Windungsabschnitte vollständig; mit ihrer Innenseite hält sie Abstand zu dem koaxialen Kontaktansatz; dazwischen befindet sich der Ring spalt 12. Gegenüber den Stirnseiten der Kontaktansätze sind die Kreisringscheiben leicht zurückgesetzt angeordnet, so daß sie sich im eingeschalteten Zustand der Schaltstücke nicht berühren. Die Lichtbogenschleife zwischen den beiden sich während des Ausschalten voneinander axial entfernenden Kontaktansätzen weitet sich radial aus, bis der Lichtbogen Fußpunkte an den Kreisringscheiben bildet und nur noch zwi schen diesen existiert. Die stromdurchflossenen Windungs abschnitte erzeugen das axiale Magnetfeld unter dessen Ein wirkung sich der Lichtbogen in diffuser Form über die Ober flächen der Kreisringscheiben ausbreitet. Das die Kreisring scheiben durchsetzende axiale Magnetfeld kann durch magne tische Leitkörper innerhalb der Einrichtung 4 konzentriert werde und damit verstärkt werden.

Die Ausbreitungsfläche für den diffusen Lichtbogen ist hier natürlich kleiner als bei einer Kreisscheibe, was zunächst einen Verlust an Ausschaltvermögen vermuten ließe; dieser wird jedoch durch folgende Begleiterscheinungen weitgehend kompensiert:

a) die Wandstärken der Windungs-Hohlzylinder 8 können hier relativ kleiner bemessen werden, was die vom axialen Magnetfeld tatsächlich durchsetzte Fläche vergrößert;
b) die Abhängigkeit des Ausschaltstroms von der Elektroden fläche folgt bei einer diffusen Entladung einer Exponen tialfunktion mit gebrochenem Exponenten; daher ist bei großen Ausschaltströmen der Einfluß der Elektrodenfläche weniger stark ausgeprägt.

Zur Dämpfung von Wirbelströmen sind in den Kreisring- Elektrodenscheiben radiale Spalte 13, angebracht, was in Fig. 2 zu sehen ist. Dabei erstrecken sich drei rotations symmetrisch angeordnete Radialspalte 14 vom Außenrand ein wärts und dazwischen drei weitere Radialspalte 15 vom Scheibeninnenrand auswärts; die Längen der beiden Spalt gruppen sind verschieden.

Eine andere, hier nicht angewendete Maßnahme zur Wirbel stromdämpfung besteht, nur hier praktisch möglich, darin, die Elektrodenscheibe aus einem Material mit relativ zu Kupfer deutlich kleinerer elektrischer Leitfähigkeit herzustellen.

Claims

1. Vakuumschalter-Kontaktanordnung mit

a) einem an relativ zueinander axial bewegbaren Strom leiterstäben (2) angeordneten Paar von Schaltstücken (1′, 1);
b) Einrichtungen (4) an den Schaltstücken zum Erzeugen eines Magnetfeldes, bestehend aus einem von den Schaltstücken getragenen Grundkörper (7) mit anschließenden koaxialen Windungsabschnitten (10) und einem an die Windungsabschnit te anschließenden, zumindest als Elektrode dienenden scheibenförmigen Körper (11); gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
c) der Elektrodenkörper ist als ringscheibenförmiger Körper (11) ausgebildet und stellt gemeinsam mit den an den Grundkörper (7) anschließenden Windungsabschnitten (10) einen ersten Stromführungskörper (4) dar;
d) an den Grundkörper (7) schließt zentral ein zumindest teilweise zylindrischer, stirnseitig einen Kontaktansatz (6) aufweisenden und im eingeschalteten Zustand den Dauer strom führender zweiter Stromführungskörper (3) an;
e) der Kontaktansatz des zweiten Stromführungskörpers ist von dem Elektrodenkörper an dem ersten Stromführungskörper im Abstand eines Ringspaltes (12) umgeben, wobei im ein geschalteten Zustand sich die Elektrodenkörper an den ersten Stromführungskörpern nicht berühren;
f) die Kontaktansätze (6) an den zweiten Stromführungskörpern (3) sind derart ausgebildet, daß ein bei einer Kontakt trennung entstehender Ausschaltstrom-Lichtbogen in Richtung auf den ersten Stromführungskörper (4) ausgelenkt wird.

2. Kontaktanordnung nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
die Einrichtungen an den ersten Stromführungskörpern zum Erzeugen eines Magnetfeldes werden durch kreisring sektorförmige, koaxiale Windungsabschnitte gebildet, die jeweils an einem Endbereich schaltstreckenseitig Ansätze zum Anschließen der Elektrodenkörper (11) aufweisen, wäh rend an dem anderen Endbereich stromleiterstabseitig An sätze angebracht sind zum Anschließen an den Grundkörper (7).

3. Kontaktanordnung nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
die Einrichtungen an den ersten Stromführungskörpern zum Erzeugen eines Magnetfeldes werden durch Windungs abschnitte (10) zwischen Spalten (9) in der Wand von Hohl zylindern (8) gebildet, die zur Hohlzylinderachse geneigt sind, wobei schaltstreckenseitig Elektrodenkörper (11) anschließen und stromleiterstabseitig die Windungsab schnitte an den Grundkörper (7) anschließen.

4. Kontaktanordnung nach Patentanspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
die Windungsabschnitte an den Schaltstücken (1′, 1) haben zueinander den entgegengesetzten Windungssinn.

5. Kontaktanordnung nach Patentanspruch 4, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
der kreisringscheibenförmige Elektrodenkörper (11) bedeckt mindestens teilweise die Stirnseiten der Windungs abschnitte , wobei der Innendurchmesser gleich oder kleiner ist als der Innendurchmesser der koaxialen Windungsabschnitte.

6. Kontaktanordnung nach Patentanspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
die Windungsabschnitte an Schaltstücken (1′, 1) haben zueinander denselben Windungssinn.

7. Kontaktanordnung nach Patentanspruch 6, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
der kreisscheibenförmige Elektrodenkörper (11) bedeckt mindestens teilweise die Stirnseiten der Windungsabschnitte, wobei der Innendurchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser der koaxialen Windungs abschnitte.