DE2009895A1

DE2009895A1 - Vacuum switch

Info

Publication number: DE2009895A1
Application number: DE19702009895
Authority: DE
Inventors: Karl Dr rer nat 1000 Berlin Zuckler
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1970-02-25
Filing date: 1970-02-25
Publication date: 1971-09-09

Description

Vakuums cha lt er Vakuumschalter werden zumeist mit zwei in der Einschaltstellung stumpf aneinanderstoßenden Schaltstücken versehen, damit ein nur kurzer Schalthub ausgeführt zu werden braucht.Vacuum cha lt er Vacuum switches are mostly in the on position with two butt butted contact pieces, so that only a short switching stroke needs to be executed.

Dabei ist üblicherweise an einem Ende eines Isolierstoffrohres das eine Schaltstück starr befestigt, während das andere als bewegliches Schaltstück z.B. mit Hilfe eines Faltenbalges am anderen Ende des Isolierstoffrohres verschiebbar angebracht ist. Das Isolierstoffrohr und die Befestigungsstellen der Schaltstücke bilden ein vakuumdichtes Gehäuse.This is usually at one end of an insulating tube one contact piece is rigidly attached, while the other is a movable contact piece e.g. with the help of a bellows at the other end of the insulating tube is appropriate. The insulating tube and the fastening points of the contact pieces form a vacuum-tight housing.

Zur Verringerung des Abbrandes an den Schaltstücken und zur Verbesserung der Löschfähigkeit hat man bei Vakuumschaltern den Strom mit Hilfe der Schaltstücke so geführt, daß ein den Ausschaltlichtbogen treibendes Magnetfeld entsteht. Z.B. hat man zu diesem Zweck zwei scheibenförmige, in parallelen Ebenen einander gegenüberstehenden Schaltstücken mit spiralig verlaufenden Schlitzen versehen. Hierfür ist ein beträchtlicher Fertigungsaufwand notwendig. Dennoch läßt die magnetische Blaswirkung zu wünschen übrig, vor allem bei kleinen Strömen.To reduce the burn-off on the contact pieces and to improve them the extinguishing ability one has the current with the help of the contact pieces with vacuum switches guided so that a magnetic field driving the breaking arc is created. E.g. for this purpose you have two disc-shaped, opposite one another in parallel planes Provide contact pieces with spirally running slots. This is a considerable one Manufacturing effort necessary. Nevertheless, the magnetic blowing effect leaves something to be desired left over, especially with small streams.

Ziel der Erfindung ist eine Intensivierung der magnetischen Beeinflussung des Äusschaltlichtbogens, die allein durch eine geeignete Ausbildung der Schaltstücke in möglichst einfacher Weise erreicht werden soll. Erfindungsgemäß ragt das eine Schaltstück in der Einschaltstellung durch das andere, als Ring ausgebildete Schaltstück hindurch und wird zum Ausschalten von dem Ende des Isolierstoffrohres, an dem es befestigt ist, zum anderen Ende des Isolierstoffrohres bewegt.The aim of the invention is to intensify the magnetic influence of the switch-off arc, which can only be achieved through a suitable design of the contact pieces should be achieved in the simplest possible way. According to the invention, one protrudes Switching piece in the switched-on position by the other switching piece designed as a ring through and turns off from the end of the insulating tube, to which it is attached, moved to the other end of the insulating tube.

Bei der Erfindung ist für die magnetische Feldstärke, die auf den Lichtbogen einwirkt, der gesamte Strom durch den Schalter maßgebend. Dies gilt auch für den Fall, daß bei höheren Stromstärken mehrere parallele Teillichtbögen entstehen. Deshalb wird der Lichtbogen durch die intensive magnetische Beblasung schnell in Bewegung gesetzt.In the invention, for the magnetic field strength that is on the Arc acts, the total current through the switch is decisive. this is also valid in the event that several parallel partial arcs occur at higher currents. Therefore, the arc is quickly in the intense magnetic blowing Movement set.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das eine Schaltstück glockenförmig ausgebildet ist, so daß der Strompfad zur Kontaktstelle eine Schleife bildet. Dabei sollte der magnetisch wirksame Durchmesser der Schleife mindestens das Dreifache des in der Ausschaltstellung zwischen den Kontakten vorhandenen Abstandes betragen.It is particularly advantageous if the one contact piece is bell-shaped is designed so that the current path to the contact point forms a loop. Included should be at least three times the magnetically effective diameter of the loop of the distance between the contacts in the switch-off position.

Die erfindungsgemäße Bauweise, bei der das eine Schaltstück durch das andere hindurchführt und zum Ausschalten weiter in Richtung des anderen Schaltstückes bewegt wird, bietet aber auch in anderer Hinsicht Vorteile. Z,B. kann das ringförmige Schaltstück das andere Schaltstück als Kondensationsschirm abschließen. Dadurch wird ein besonderer Kondensationsschirm überflüssig, der bekanntlich sonst in Vakuumschaltern die vom Lichtbogen herrührenden Metalldämpfe von Isolierstoffflächen fernhalten soll. Außerdem läßt sich bei der Erfindung eine günstige Verringerung des elektrischen Feldes im Lichtbogenbereich erhalten. Zur Erzielung eines homogenen elektrischen Feldes können die Schaltstücke abgerundet sein. Vorzugsweise ist die Feldstärke im Bereich der Kontaktstelle kleiner als an mindestens einer anderen Stelle, die von der Kontaktstelle weiter entfernt ist.The construction according to the invention, in which the one contact piece by the other passes through and to switch off further in the direction of the other contact piece is moved, but also offers advantages in other respects. Z, B. can be the ring-shaped Contact piece close off the other contact piece as a condensation screen. Through this a special condensation screen becomes superfluous, which is known otherwise in vacuum switches Keep metal vapors from the arc away from insulating surfaces target. In addition, the invention can be a favorable reduction in the electrical Field in the arc area. To achieve a homogeneous electrical The contact pieces can be rounded off in the field. Preferably the field strength is in the area of the contact point smaller than in at least one other point that is further away from the contact point.

Zur Verstärkung der magnetischen Wirkung kann mindestens das eine der Schaltstücke gut leitendes Elektrodenmaterial aufweisen, das in ferromagnetisches Material eingebettet ist.At least one can be used to increase the magnetic effect of the contact pieces have highly conductive electrode material, which is converted into ferromagnetic Material is embedded.

Das ferromagnetische material ergibt dabei eine Verstärkung des voM Strom herrührenden magnetischen Feldes. Außerdem läßt es sich ieicht in geeignete Formen bringen, die eine geringe Feldstärke an der Oberfläche der Schaltstücke ur Polge hatten. Die gut leitenden Teile führen dagegen den Strom, So daß nur geringe Verluste und entsprechend kleine Temperaturen an den Schaltstücken auftreten. Dabei ist es zweckmäßig, um die laufenden Bögen möglichst lange unter dem Einfluß :eines starken Magnetfeldes zu halten, das gut leitende Material (z.B. Cu + Zusätze) als spiralig geformte Leitschienen auszubilden.The ferromagnetic material reinforces the voM Current originating magnetic field. In addition, it can be easily converted into suitable Bring shapes that have a low field strength on the surface of the contact pieces Polge had. The highly conductive parts, on the other hand, carry the current, so that only a small amount Losses and correspondingly low temperatures occur at the contact pieces. Included it is useful to keep the running arcs under the influence for as long as possible: one strong magnetic field, the highly conductive material (e.g. Cu + additives) as to train spirally shaped guardrails.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden im folgenden an Hand der Figuren Ausführungsbeispiele beschrieben.For a more detailed explanation of the invention are in the following on hand of the figures, exemplary embodiments are described.

In Figur 1 ist in einem Längsschnitt ein Vakuumschalter dargestellt, dessen Vakuungehäuse 1 aus einem Isólierstoffrohr 2 und Metallteilen 3 und 4 an den Enden besteht. An Jedem Metallteil ist eines der beiden Schaltstücke 5, 6 befestigt. Das feststehende Schaltstück 5 ist ringförmig ausgebildet. Das bewegliche Schaltstück 6 ist eine Scheibe mit einem größeren Durchmesser als der der Öffnung 7 des ringförmigen Schaltstückes 5. Der Schaft 8 ragt durch die Öffnung 7 hindurch und ist am Metallteil 3 mit-Hilfe eines Faltenbalges 10 beweglich angebracht.In Figure 1, a vacuum switch is shown in a longitudinal section, its vacuum housing 1 made of an insulating tube 2 and metal parts 3 and 4 the ends. One of the two contact pieces 5, 6 is attached to each metal part. The stationary contact piece 5 is formed in a ring shape. The moving contact piece 6 is a disc with a larger diameter than that of the opening 7 of the annular Switching piece 5. The shaft 8 protrudes through the opening 7 and is on the metal part 3 movably attached with the aid of a bellows 10.

In der links der Mittellinie gezeichneten Einschaltstellung berühren sich die Schaltstücke 5 und 6 im Kontaktbereich 12 auf der dem Isolierstoffrohr 2 abgekehrten Seite des feststehenden Schaltstückes 5. Zum Ausschalten wird die Stange 8 des beweglichen Schaltstückes 6, die außerhalb des Gehäuses 1 mit einer Führung 13 ersehen ist, in Richtung des Schaltstückes 5 geschoben. Dadurch bewegt sich das Schaltstück 6 im Gegensatz zu üblichen Vakaums chaltern von dem Ende des Isolierstoffrohres 2, wo es am Metallteil 3 befestigt ist, zum anderen Ende, wo das feststehende Schaltstück am Metallteil 4 sitzt. Dadurch entsteht die rechts der Mittellinie gezeichnete Trennstrecke 14, an der ein Lichtbogen 15 durch das Magnetfeld des gesamten über die Schaltstücke fließenden Stromes bewegt wird. Diese setzt den Lichtbogen im wesentlichen in radialer Richtung in Bewegung, wie durch den Pfeil 17 angedeutet ist. Die dabei entstehenden Metalldämpfe werden von der als Teil des Vakuumgehäuses 1 und als Kondensationsschirm wirkenden Metallhaube 18 aufgefangen, die die leitende Verbindung zwischen dem Schaltstück 5 und dem Anschlußstück 19 bildet. Ebenfalls als Kondensationsschirm, vor allem aber als Elektrode zur Beeinflussung des elektrischen Feldes, wirkt ein in das Rohr 2 ragender, trompetenförmig abgerundeter Fortsatz 20 des Schaltstückes 5, der an seinem freien Ende in eine Ringwulst 21 ausläuft.Touch the switch-on position drawn to the left of the center line the contact pieces 5 and 6 in the contact area 12 on the insulating tube 2 opposite side of the stationary contact piece 5. To switch off, the Rod 8 of the movable contact piece 6, the outside of the housing 1 with a Guide 13 can be seen, pushed in the direction of the contact piece 5. Moved by it the switching piece 6, in contrast to the usual vacuum switch from the end of the Isolierstoffrohres 2, where it is attached to the metal part 3, to the other end, where the fixed contact on the metal part 4 sits. This creates the separating distance 14 drawn to the right of the center line, at which an arc 15 moved by the magnetic field of the entire current flowing through the contact pieces will. This sets the arc in motion essentially in the radial direction, as indicated by arrow 17. The resulting metal fumes are from the metal hood acting as part of the vacuum housing 1 and as a condensation screen 18 captured, which is the conductive connection between the contact piece 5 and the connector 19 forms. Also as a condensation screen, but above all as an electrode for influencing of the electric field, a trumpet-shaped rounded protruding into the tube 2 acts Extension 20 of the contact piece 5, which at its free end into an annular bead 21 expires.

In Figur 2 ist in größerem maßstab ein Teil der Schaltstücke 5, 6 gezeichnet. Man erkennt das Isolierstoffrohr 2 und die sich daran anschließende Metallhaube 18 sowie das am Rande des Isolierstoffrohres 2 angebrachte feststehende Schaltstück 5, dessen erhöhter ringförmiger Rand 22 die Kontaktstelle definiert. Der durch die Öffnung 7 des feststehenden Schaltstückes 5 hindurchgeführte Schaft 8 des beweglichen Schaltstückes 6 des beweglichen Schaltstückes trägt eine Scheibe 24 mit einem glockenförmig zurückgebogenen Rand 25 und einer Verlängerung 26. Scheibe 24, Rand 25 und Verlängerung 26 können aus ferromagnetischem Material bestehen, in das die gestrichelt angedeuteten Streifen 27 aus gut leitendem Material eingebettrj sind. Diese Streifen (Leitschienen) werden, um die Bögen möglichst lang im Bereich großer magnetischer Feldstärken ou halten, spinali ausgebildet, wie es in abb. 2a in Aufsicht dargestellt ist In Figuz @rt die Apsschaltskellung da@ tellt, in de@ zwische@ @n @ lt tüet, im Rereie entaktetelfe die Trep@ er G ernunder is @ @' d mung, die durch den Rand 25 bildet wird, ist dreimal so greß wie die Trennstrecke 30. Deshalb durchfließt der Strom im beweglichen Schaltstück 6 eine Leiterschleife, deren magnetisch wirksame Abmessung das mehrfache des Kontakthubes 30 ausmacht. Die auf den Ausschaltlichtbogen wirkende magnetische Kraft ist als Ingetral über diese Abmessung entsprechend groß.In FIG. 2, a part of the contact pieces 5, 6 is shown on a larger scale drawn. One recognizes the insulating tube 2 and the adjoining one Metal hood 18 as well as the stationary one attached to the edge of the insulating tube 2 Switching piece 5, the raised annular edge 22 of which defines the contact point. The shaft passed through the opening 7 of the stationary contact piece 5 8 of the movable contact piece 6 of the movable contact piece carries a disc 24 with a bell-shaped edge 25 bent back and an extension 26. Disc 24, edge 25 and extension 26 can be made of ferromagnetic material, in which the dashed lines 27 made of highly conductive material are embedded are. These strips (guardrails) are used to keep the arches as long as possible in the area large magnetic field strengths ou hold, spinali formed, as in Fig. 2a In Figuz @rt the Apsschaltskilt is shown in top view, in de @ between @ @n @ lt tüet, in the Rereie unaktetelfe the Trep @ er G ernunder is @ @ 'd mung, which is formed by the edge 25 is three times the size of the separating distance 30. The current therefore flows through a conductor loop in the movable contact piece 6, whose magnetically effective dimension is a multiple of the contact stroke 30. The magnetic force acting on the breaking arc is called inetral over this dimension is correspondingly large.

Dié erfindungsgemäße Ausbildung kann zur Vergrößerung der Kontaktfläche auch mit parallel geschalteten Schaltstücken verwirklicht werden, wie Figur 3 zeigt. Na-n erkennt dort, daß dem Isolierstoffrohr 2 außer dem feststehenden Schaltstück 5, das mit dem beweglichen Schaltstück 6 zusammenwirkt, ein weiteres feststehendes Schaltstück 5' zugeordnet ist. An diesem liegt in der Einschaltstellung ein bewegliches Schaltstück 6' an, das über ein Schaftstück 8' an den gleichen Schaltstückschaft 8 wie das Schaltstück 6 befestigt ist* Bei genügend genauer Anpassung der Schalt-Stücke 5', 6 an die Schaltstücke , 6 gelingt es, bei gleichem Durchmesser des Gehäuses 1 wie bein Ausführungsbeispiel nach der figur 1 und nur verhältnismäßig geringer Verlängerung der Haube 18 durch einen Teii 18' die Kontaktfläche und damit die Stromtragfähigkeit annähernd zu verdoppeln. Außerdem kann auch die Löschfähigkeit erhöht Wer den, wenn es gelingt, an beiden Schaltstückpaaren parallel brennende Lichtbogen zu erhalten. Wesentlich für ein günstiges Arbeiten bei allen Betriebstemperaturen ist lediglich, daß der innere bewegliche Kontakt 6, 62 und der dazwischenliegende Schaltstückschaft 8' aus Material mit dem gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten wie die Haube 18 gefertigt wird, 3 Figuren 6 AnsprücheThe training according to the invention can be used to enlarge the contact area can also be implemented with contact pieces connected in parallel, as FIG. 3 shows. Na-n recognizes there that the insulating tube 2 apart from the stationary contact piece 5, which cooperates with the movable contact piece 6, another fixed one Switching piece 5 'is assigned. In the switched-on position, there is a movable one on this Switching piece 6 'on, which via a shaft piece 8' to the same switching piece shaft 8 how the contact piece 6 is attached * If the contact pieces are adjusted sufficiently precisely 5 ', 6 on the contact pieces, 6 succeed with the same diameter of the housing 1 as in the embodiment according to FIG. 1 and only relatively less Extension of the hood 18 by a part 18 ', the contact surface and thus the current-carrying capacity to approximately double. In addition, the ability to delete can also be increased it is possible to obtain arcs burning in parallel on both pairs of contact pieces. The only thing that is essential for efficient work at all operating temperatures is that the inner movable contact 6, 62 and the intermediate contact piece shaft 8 'made of material with the same coefficient of thermal expansion as the hood 18 is manufactured, 3 figures 6 claims

Claims

Claims 1. vacuum switch with two in the on position butt non-abutting contact pieces, which at the opposite ends of a Isolierstoffrohres are attached, and with a breaking arc driving Magnetic field caused by the conduct of the current with the help of the contact pieces is, characterized in that the one contact piece (6) is in the switched-on position through the other, designed as a ring contact piece (5) protrudes and for switching off ron the end (3) of the insulating tube (2) to which it is attached to the other The end (4) of the insulating tube (2) is moved.

2. Vacuum switch according to claim 1, characterized in that at least a switching piece (6) is bell-shaped so that the current path to the contact point (12) forms a loop.

9. Vacuum switch according to claim 2, characterized in that the Magnetically effective diameter (31) of the loop at least three times the in the switch-off position between the contact pieces (5, 6) the existing distance (30) amounts to.

4. Yakuum switch according to claim 1, 2 or 3, characterized in that that the annular contact piece (5) the other contact piece (6) as a condensation screen encloses.

5. Yakuum switch according to claim 1 or one of the following, characterized characterized in that at least one of the contact pieces is a highly conductive electrode material (27), which is embedded in ferromagnetic material and as a spiral guide rail is trained.

6. Vacuum switch according to claim 1 or one of the following, characterized characterized in that the contact pieces to achieve an electrical as homogeneous as possible Field are rounded, - whereby the field strength in the area of the contact point is smaller than in at least one other place that is further away from the contact point is.

L e r s e i t e