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DE6945884U - Vakuumlastschalter - Google Patents

Vakuumlastschalter

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Publication number
DE6945884U
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DE
Germany
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arc
arch
load switch
elements
housing
Prior art date
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Expired
Application number
DE19696945884
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English (en)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to GB5617769A priority Critical patent/GB1258015A/en
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to DE19691959385 priority patent/DE1959385A1/de
Priority to DE19696945884 priority patent/DE6945884U/de
Priority to FR6940908A priority patent/FR2030707A5/fr
Publication of DE6945884U publication Critical patent/DE6945884U/de
Expired legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66Vacuum switches
    • H01H33/664Contacts; Arc-extinguishing means, e.g. arcing rings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66Vacuum switches
    • H01H33/664Contacts; Arc-extinguishing means, e.g. arcing rings
    • H01H33/6641Contacts; Arc-extinguishing means, e.g. arcing rings making use of a separate coil
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66Vacuum switches
    • H01H33/664Contacts; Arc-extinguishing means, e.g. arcing rings
    • H01H33/6644Contacts; Arc-extinguishing means, e.g. arcing rings having coil-like electrical connections between contact rod and the proper contact

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  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)
  • High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Description

Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha, Tokyo / Japan Vakuumlastschalter
D^e Erfindung betrifft einen Vakuumlastschalter für Wechsel strom, der zur Unterbrechung von Bogenströmen geeignet ist und aus einem hochevakuierten Gehäuse und einem Paar relativ zueinander bewegbaren Bogenelementen, insbesondere Kontakten, in dem Gehäuse besteht, welche zur Bildung eines Spaltes, über den ein Lichtbogen entstehen kann, auseinanderbewegt werden können. Es sind Vakuumlastschalter bekannt, bei denen verschiedene Einrichtungen verwendet werden, um eine Ausdehnung des entstandenen Lichtbogens außerhalb des Spaltbereiches zwischen den Elektroden zu bewirken. Ein magne-
cisches Feld oder andere Mittel sind bewusst dazu benutzt worden, um eine Verlängerung des entstandenen Bogens zu bewirken. Dies hat dazu geführt, dass der Bogen auch aux" den Raum ausserhalb dea Umfangs der Elektroden oder Kontakte ausgedehnt und gleichzeitig eine hohe Bogenspannung erzeugt wurde.
Ziel der Erfindung iat es, die Schaltleistungen von Vaicuumlaatachaltern zu verbessern. Dabei soll auch die örtliche Kondensation von metallischem Dampf, der in Vakuumlastschaltern entsteht, verbessert werden. Die Erzeugung von derartigen metallischen Dämpfen soll weitgehend verringert und ihre Kondensation an vorbestimmten Stellen unterstützt werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass Einrichtungen zur Erzeugung eines axialen magnetischen Feldes über den Spalt zwischen den Bogenelementen, dessen Kraftlinien allgemein parallel zur Achse des Brgens verlaufen, vorgesehen sind.
Eine zweukmässxge Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass eine Spule aussen um das evakuierte Gehäuse angeordnet ist und zur Erzeugung des axialen Magnetfeldes mit Energie versorgt werden kann.
Der erfindungsgeraässe Lastschalter kann vorteilhaft auch Sv auegeführt sein, dass ein oder mehrere stabförmige Permanentmagnete längs der Achse des Schalters ausserhalb des evakuierten Gehäuses zur Erzeugung des axialen magnetischen Feldes angeordnet sind.
Weitere zweckmässige Ausführungsformen ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den Patentansprüchen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 eine vertikale Teilansicht im Schnitt eines Vakuumlaataohalters entsprechend dem Stand der Technik, bei welchem der sich nach auaaen auadehnende erzeugte Lichtbogen gezeigt ist;
Pig. 2 eine vertikale Schnittansicht eines erfindungsgemäsaen Vakuumlastaehaltera, bei dem der Kontaktaufbau in teilweiae offener Lage gezeigt ist;
Pig. 3 eine vertikale Teilansicht im Schnitt durch eine modifizierte Aueführungsform eines erfindungsgemäasen Vakuumlastschalters, bei welcher eine andere innere Magnetapulenanordnung zum Erzeugen eines axialen magnetischen Feldes verwendet wird, wobei der Kontaktaufbau wieder in teilweise offener Lage gezeigt ist;
Pig. 4 eine vertikale Teilanaicht im Schnitt einer modifizierten Auaführungsform dea erfindungagemässen Vakuumlastachaltera, welche die Verwendung von in die auaeinanderführbaren Kontakte eingebetteten Permanentmagneten zur !Urzeugung einea axialen magnetischen Feldes zeigt;
Fig. 5 eine Teilanaicht, einer weiteren modifizierten Auaführungaform des erfindungsgemässen Vakuumlaatachalters, bei welcher aussen angebrachte Stabmagnete zur Erzeugung einea axialen magnetischen Feldes im Inneren des Gehäuses verwendet werden, wobei der Kontaktaufbau in teilweise geöffneter Lage gezeigt ist;
Fig. 6a Laratellungen zur Veranschaulichung der Bogenbewegung und 6b Ehrend des Arbeitens der erfindungsgemässen Vakuumlastschalter;
Fig. 7 eine Replik einer Fotografie des Aufbaus und der Bewegung von Metalldampf und den Bogenbedingungen bei bekannten Vakuumlagtschaltern;
Fig. 8 eine Replik einer Fotografie eines entsprechend der Erfindung arbeitenden Vakuumlastsohalters;
Fig. 9 eine Kurvendarstellung des Boger».si.romee über der Zeit für einen erfindungsgemässen Vakuumlastschalter;
Fig. 1o eine Kurvendarstellung der Bogenspannung bei einem bekannten Vakuumlastschalter, bei welchem die Ausdehnung des Bogens unterstützt wird;
Fig. 11 eine Kurvendarstellung der Bogenspannung, welche bei der Erfindung auftritt;
Fig. 12 eine Kurvendarstellung der Unterbreehungsfähigkeit in Abhängigkeit von der Stärke des Hagnetfeldes bei einem erfindungsgemässen Vakuumlastsohalter.
Es ist bislang vorgeschlagen worden, die Unterbreehungsfähigkeit eines Vakuumlastschalters duroh magnetisches Treiben des Bogens zu verbessern. Verschiedene magnetische Treibverfahren wurde» angewendet. Bei allen diesen Verfahren wurde jedoch der vorhandene Bogen in einen neuen Raum bewegt, um hierdurch den Bogen auszudehnen und dabei die Kühlwirkung zu vergröesern oder den Bogen auf andere Weiae instabil zu machen. Serartige Ver» fahren der bekannten Technik haben jedoch mit den evakuierten Gehäusen von Vakuumschaltern, die im allgemeinen kleine aussere Abmessungen aufweisen, keine guten Ergebnisse gezeigt.
Die Unterbreehungsfähigkeit wurde daher in verschiedener Hinsicht untersucht, und zwar im Hinblick auf das Material und den Aufbau der Kontakte, auf das innere Volumen des evakuierten
69458^12.8.71
6 ;iuse35 auf die L^nge de i jsJiea zwischen .. ^n Kontaktens auf die Entfernung \ on den Kont :cten zu den äussereii Wänden dee evakuierten Gehäuses ' :ad im Hinblick auf Ie-" Zustand des Lichtbogens, Als Ergebnis wurden ^eue wichtige '.. dachen gefunden, die vorher von can Fachleuten auf diesem C-ebiet nicht erkannt worden wä"rc;n„ Im einzelnen nahm man früher an, dass die fol.geviO.an Tatsachen die Γ-Tt. ^brechung vor, Sta^kstrombögen ungünstig beeiijflusaer
O) Ein hool/oewegn ichor Boger ic Vakuum klebt ükar de:i be nachb^rten Kontakt oder den "'"οη-όοίζΐρη und ird einem von den Kontakten ve:..3oni Jenen metallischen Teil des Schalters üb ertrage::.!
(2) Ein ständiges Gar, r-i;er Ga^e und bin^ ancOr-, 17O ui pe·--it.-.αν· oder ^oikponenten , welche e~:u Gas oder Gare bil e~ können; werden in: erhalb der Koj '"akte erzeugt.
(3) Andere dem Bogen au .,3aet?,te Teile köirnen Gase ■>. ^"':--kej
Bisher wurde aijgenonniien, das; die Jrv7eiteri,ng e-i.xjoa i :>''c-^. den Bogen 3, z.o. dui -h magnetise "le Troeibvoi^..-ortung on, lx; ;-ide wirkss-.m ist9 um die Unterbrechungsfliiiigkeit ■-m ε" uumse ~' tern zu verbe3sex", Mit anderen Weiten wurc. C.ie Aue .eani. von Bögen auf der Grundlage der Tlisoris refu. Tert df·· aas Auftreten eires Bogeii von ^r Ujintwioklung "on M^tal".-^- :- aus den Boge.jelementen (Kontaktei. und Böge ihr :nern) j^i-i^ei ist, wobei derartige ',.ic ■■ te.1 Ί dämpf & :".n den evakuie. ten ι γ ι diffundieren und hier kondeneiert werden.
Aus den oben genannten itersuchungen hat aich jedoch ergeben, dass die Löschung eines Bogerjss ^r si cn gerade :' ΰ äU8 3aren Raum zwiscv3n d^n beiden Bogenelemeuten ausdehnen will, dazu führt, dass die Unoerbrechungsfähigkeit sehr veroes^rt wird. I^ies steht im Gegensatz zu der bisherigen A ffass-nf?
-s-
dass ein Bogen dazu gebracht werden sollte, sich in Richtung· des äusaeren des Raumes zwischen den beiden Bogenelementen auszudehnen. I der konvent„üijellen Anordnung, wie sie in Fig. 1 gezeigt iat, wurde ein zwischen zwei Bogenelementen 2 und 5 erzeugter Bogen mit fortschreitender Zeit zur Bewegung durch die Stadien entsprechend Aq, A,, Ap5 A,, A. gezwungen. Ea iat daher in Betracht zi ziehen, dass trotz guter Kühlwirkung metallischer Dampf oder Dämpfe iaich auf verschiedenen Teilen, z.B. den Bogenelementen 2 und 5, einer Watiu 141 des bei -.ch"'3'-'ten V kuuiugef äs^es 3 us-.. mit °iner Zeitverzögerung rri.de geh].?.., η \ ert en« weil der ..ie'"allische -[ 'ampf oder die Dumpfe ι ώ ö.dT jv, nbarsehaf t von :,^ und A. ..luten. So ist iij E-Vrächt zu ziehen, dciss selbst nacl dem Nvilldi ,hgang des ent3preensηαen Stromea de-- metalt r;che JJampf ο e"" ι. ie Da. pf e .TP f'ipt enden Zust 'd iiii .Tkv erten -:k. im bleibe:.] varden, ohne i ' r\ abz' ag' ..υ, wc im· '" * eleldn.-isiche Fe-j cig]- !?t ι-;ο ; jilt .r e: iergestel" "1^v 1^ eine ''!'ed·- 1^Un' un' "e.c "^'-··■■ >s r 0. - ^j.n k Im c :nsats hi ev-.su ·. i:·.-1" :; η el--.1" E:, xin/L^g
in. j ss^, aen T, .1 des B> :c,,.. zu ,. ,3rhGi!; do:, -ici,.
: I -{ nach aa,^.:' iru Raum ^jisv-hen d., . oe d,:n Bo ■ η . c-
niu.-it i ■■; "'si _pin ■■ t: ft.ei. Der Bo --en b - -,·.. lit .;f' ■■ t^i v.;nr ''ϋΐ- ^'' ·' .'.ι: θϊ'· R-?. τ.-... r..v/ifa. ien ien beide"' E .. gene J. ■■■:".. n'öon 1V· :
ntsjr . jb. 'G. rc' der ^.e"' 'i/x^ . ^ l! ~ m" ο jr ^:' "■ "ni^ii. ent v,e "''.C inriF ^ b es F ,ULt,;. jwj^ehe. <Ί .η b(-:;: " e 1OgP^eJ. il,^...j oöei in i:e; ·.?:■ ίτ^ 't _ ■., . . kc .,c/ii 1I" v/erd^· I-■ s.
Li...' τ -..-irc" d.ev D 'Ρλ -J.;1:..- die jjair .-,.Ve sehne t -"? ; ii og'^
La..' .ι..·ΐ'. ■■. licht -, i.ch dei >"' lldi'.-";-hgang ■'" .ti om> . ■ :)■■■ ': ι Lj.ei-ι , "> '-.''id Vc -r ke η ε .tv .:ζ id ι... ; Γ/ Λυ.ί\. "öen ■ .:cd
In Lip ' je ":" -ie·.· ": Ve .'°EUg8 :; .'."■' '■" 1 j.cne '- 't-' ^^i-I-11ν'--;-.""-jt^ηr "ι c in L^geny.-.,. "^t.. v:-\lc. >..-.3 i.u i.clg^n^. 1 1^n Kontakt genannt wenden ""ird und aus einem Kupferdrai t besteht,, welcher am e:.nen Ende der Leiterstange 3 befestigt ists 3 ej.ne lille ir1 äuaseren Umfang des Bogenelementes 2 und 4
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eine bewegliche Leiterstange die durch einen nicht gezeigten Antriebsmechanismus angetrieben werden kann. Die Bezugsziffer 5 bezeichnet ein Bogenelement oder eir.en Kontakt, der aus einem Kupferkontakt besteht und an dem äusseren Ende der Leiteratange 4 befestigt ist. Mit der Bezugsziffer ό ist eine Rille im Umfang dieses Kontaktes bezeichnet, und die Bezugsziffern 7 und 8 bezeichnen Vorsprünge, wobei der Vorsprung 7 integral auf dem Kontakt 2 und der Vorsprung 8 entsprechend auf dem Kontakt 5 sitzt. Die Bezugsziffern 9 und Io bezeichnen Schirme, welche auf den Leiterstangen 1 bzw. 4 sitzen Mit den Eazugaziffern 11 und 12 sind isolierende Geiässhülsen bezeichnet. Das Element 13 ist ein οohnunjsfähiges Teil aus einem Metallbalg oder der.^1. und di' Bezugssif:1' r 14 bezeichne j ein evakuiertes metallisches Gehäuse- dessen Innenraum unter einem Druck von 1o bis 4 mm Hg c <er W'-.Ji ,er gehalten wird.
Das evakuierte Gehäuse H ist zuszi,l.c ngesetzö aus einem Gehäuseteil MI und einem Gehäuseteil 142 mit £ ringerein Dt/.chmesser. D:; > Bezugszi"f< r 15 bezeichnet einen Raum, der
;7i Teller! dp'·! be.'den Bogenr; Ί nten 2 und r> gebildet wird. und ο ie Be'sugsziff ev· 16 ε --Yr-- f':r ηί ■ P'X'ie, die um ias G-ohäUüeteil 1-; 1 mi ι; dem :?össeru!i Durc^r.usse sewic·:--1.! i^t 1Hr) dazi' ''ient, ^-η Te .1 '/nc ^ B;.· i.s ■- . "s 'irr Rc,...!.hi 1 r us'Lixt. "Hie Be2.ngS':±T±n~'~->. ' ■■;; i ' ■■ 2;Ule:i";;i \rr- \ 0 welche el i ■ Spu_e Ίο i· ■'. r "■oll, '.tc.'v vf binden- A stellt ■ >·.- ro? j . e.u,· he-' \qy) "of*" elementen 2 uiia ; ■■-■· '·'·:.-
'· :\ Fjg ^) XY](J P .len 161 ^:n< i 62 "i-zei, t-, r'- u:h yiie b ide.·.] I-ei sere -":,.-. ■ .gen 1 r.nd 4 gewickelt e ; nd , r j:· iptische Fluss 0 , welcher in der üpule 161 erzeugt wird, soll dabei die gj.jiche Richtung haben wie der ir., der Spule 162 erzeugte magnetische FIusj 0o.
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In Fig. 4 sind beide Leiterstangen 1 und 4 an den entsprechend η Enden mit Vertiefungen 19 und 2o ausgebildet, in welchen Permanentmagnete 261 und 262 befestigt sind. Die Permanentmagnete 261 urd 262 sind so angeordnet, daas ungleiche Pole einander gegenüberstehen.
In Fig. 5 ist eine Vielzahl von Permanentmagneten 2(5 auf den äusseren Umfang des Gehäuseteils 141 mit dem grösseren Durchmesser angeordnet, wobei der magnetische Fluss dieser Magnete eine gemeinsame Richtung aufweist.
In Fig. 6a und 6b ist ein Bogen A dargestellt, welcher sich aus dem Raum 15 herausbewegt hat, und dessen Enden IA und 2A sich auf dem äusseren Umfang der Bogeneleniente 2 und 5 befinden. Ein BogensOrom i an jedem der beiden Enden 1A und 2A fliesst im wesentlichen rechtwinkelig zum magnetischen Fluss 0. Das Bezugszeichen 1F deutet die Richtung ans in welcher das Ende 1A bewegt wird und das Bezugszeichen 2F zeigt die Richtung an, in welcher das Ende 2A be sgt wird. Fig. 6b zeigt d:η ioogen A, wie er von der Seite zu sehen ist, während Fig; 6a den Bogen von der Vorderseite gesehen zeig
F'Mgo ist eine Replik einer Fotografie, welche einen Bogen-"ustar.d zeigt wie er bei den üblichen Typen von Vakuumschaltern iuftritt, wobei a einen Kathodenpunk+ darstellt.
Fig. 8 ist eine Replik einer Ό ografie, welche einen Bogenzustand zeifft, wi ^ er in dem erfindungrgemässen Vakuumschalter auftritt, WO1Ie! a einen Kathodenpunkt darstellt.
Fig. 9 zeigt eine Wellenform des Unterbrechungsotromes wobei längs der Abszissenachse die Zeit und längs der Ordinatenaohse der Unterbrechungsstrom aufgetragen ist.
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Fig. 1o und 11 zeigen Wellenformen der Bogenspannung. Figur 1o zeigt die Wellenform bei einem üblichen Vakuumschalter und Fig. 11 bei einem Vakuumschalter, wie er in Fig. 2 gezeigt ist. In Fig. 1o und 11 ist längs der Abszissenachae die Zeit und längs der Ordinatenachse die Bogenspannung aufgetragen.
Fig. 12 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Unterbrechungsstrom und der Dichte des magnetischen Flusees, wie er bei dem Vakuumschalter entsprechend Fig. 2 gemessen wurde. Längs der Abszissenachse ist der Unterbrechungsstrom (kA Spitzenwert) und längs der Ordinatenachse die Dichte des magnetischen Flusses (Gauß) aufgetragen.
Unter Bezugnahme auf Pig. 2 entsteht zwischen den beiden Pogenelementen 2 und 5 ein Bogen, wenn die bewegliche Leiterstange 4 durch eine nichtgezeigte Antriebsvorrichtung nach u-ten bewegt wird. Der Bogen A weicht etwas ab und kann einen Winkel zur gemeinsamen Achse der Leiterstangen 1 und aufweise i. Andererseits fliesst der Strom durch die in Reihe geschaltete Spule 16, wodurch ein magnetischer Fluss 4 erzeugt wird, der parallel zur gemeinsamen Achse der Leiterstangen 1 und 4 ist. Wenn der Bogen A gegenüber dem magnetischen Flusa geneigt ist, wird der Bogen A von den Mittelteiler der Bogenelemente 2 und 5 durch eine nach aussen wirkende Kraft zu den Umfangen der Bogt !elemente 2 und 5 t.-wegt. Wenn jedoch der Bogen A. in Richtung der äusseren Umfange der Bogenelemente 2 und 5 bewegt wird, werden die Bogenenden 1A und 2A in entgegengesetzter Richtung in der Art bewegt, dass das Ende IA in Richtung des Pfeiles 1F und das Ende 2A in Richtung 2F bewegt wird. Der Grund hierfür ist, wie in Fig. 6 gezeigt, dass der Bogenstrom durch das Bogenende 1A die umgekehrte Richtung wie der durch das Bogenende 2A aufweist, wobei beide Bogenströme im wesentlichen rechtwinklig zum magnetischen Fluss fHessen. Als
* a ti
- ΊΟ -
Ergebnis dehnt sich der ^oger, A nicht ausserhalb des Raumes 15 wie bei der üblichen Anordnung nach Fig. 1 aus, sondern wird innerhalb der ausseren Grenzen der Kontakte 3 und 5 gehalten, bis er gelöscht ist. Sobald viele aufeinanderfolgende Ströme das Äussere des Raumes 15 erreicht haben, werden sie gelöscht. Auf diese Weise werden die Bogen wiederholt bewegt und gelöscht. Dies ist also der Tatsache äquivalent, dess der Bogen A in den Grenzen gehalten wird, welche der Raum 15 zwischen den Bogenelementen 2 und 5 vorschreibt. In Pig. 8, in der eine Kopie einer Fotografie gezeigt ist, welche den Bogenzustand darstellt, ist dies deutlich gezeigt. In Fig. 8 tritt der Bogen A überwiegend zwischen den Vorsprüngen 7 und 8 auf. Unter den in Fig. 8 dargestellt η Umständen, wenn der Bogen A die Vorsprünge 7 und 8 erreicht hat, dehnt er sich in Richtung des ausseren Umfangs aus und der Teil des BogenSj der sich auf den ausseren Umfang jedes Vorsprungs 7 oder 8 befindet, wird gelöscht. Der Bogen wird daher nur im "Bereich der Vors^rünge der Bogenele .onte 2 und 5 bewegt. Dies trifft zu im Falle von Fig. 2 und wig. 5. Da metallischer Dampf durch die Bildung eines Bogens entwickelt wird, wird kein Dampf an den Teilen entwickelt, die vom Bogen A nicht getroffen sind. Wenn doch vorhanden, ist der Dampf in der Menge verglicher, mit den Dämpfen im Bogenteil äusserst beschränkt und daher vernachlässigbar. Entsprechend wird der im flutenden Zustand befindliche metallische Dampf schnell auf den Bogenelementen 2 und 5 nahe dem Zeitpunkt, an welchem der Strom durch Null geht, niederschlagen.
Dies führt natürlich zu einer schnellen Wiederherstellung der dielektrischen Festigkeit und verhindert eine Wiederzündung nach dem Nulldurchgang des Stromes. Der Abstand zwischen jedem der Bogenelemente 2 und 5 und dem Gehäuseteil 141 des evakuierten Gehäuses ist im allgemeinen viermal so gross wie der Abstand zwischen den Bogenelementen 2 und Wenn der Teil des Bogens, der aus dem ausseren Umfang jedes
Bogenteiles 2 und 5 herausgeht, in Richtung des äusseren Umfangs bewegt wird, um gelöscht zu werden, tritt in dem Raum 15 zwischen den Kontakten ein Druck auf, der im wesentlichen gleich dem Druck ist, wie er bei den bekannten Arten von Vakuumschaltern auftritt, wenn der Bogen nach aussen bewegt wird. Auch die Bogenspannung, welche ir. dem erfindungsgemässen Schalter auftritt, bleibt wie in Fig. 11 gezeigt, im wesentlichen unverändert, wahrend sich die in den bekannten Schaltern erzeugte Bogenspannung, wie in Fig. io gezeigt, weitgehend ändert. Hieraus ist zu erkennen, dass sich entsprechend der Erfindung die Bogenlänge während eines Zeitintervalls, welches mit der Zündung beginnt und mit der Löschung endet, nicht ändert. In anderen Worten tritt der Bogen nur in dem Raum 15 zwischen den Bogenelementen auf, und der Teil des Bcgens, der sich aus dem Raum 15 nach aussen ausbreitet, wird sofort gelöscht. Es ist zu erkennen, dass sich im Gegensatz hierzu nach dem bekannten Stand der Technik Teile des Bogens mit hoher Bogenspannung ausdehnen, wodurc^ der Bogen verhältnnismässig lang wird. Als Ergebnis der Studien ist weiter klargeworden, dass ein Stromfluss, der ausserhalb der Unterbrechungsgrenze liegt, in dem vorliegenden Schalter eine Wiederzündung nur in dem Raum 15 zwischen den Bogenelementen 2 und 5 auftreten lässt, und dass im Gegensatz zu den bekannten Anordnungen jede Ausbreitung des wiedergezündeten Bogens nach ausserhalb des Raumes 15 vermieden wird. In dieser Hinsicht, wird es auch klar, dass kein metallischer Dampf ausserhalb des Raumes 15 nach dem Wiederzünden auftritt. In anderen Worten tritt eine Wiederzündung nicht auf, wenn die elektrische Festigkeit schneller wiederhergestellt wird als die Wiederzündungsspannung in dem entsprechenden Kreis ansteigt. Weiter hat sich als Ergebnis der Studien gezeigt, dass das Verhältnis zwischen der magnetischen Flussdichte und dem Unterbrechungsstrom, wie es in Fig. 12 gezeigt ist5 durch Aufbau eines magnetischen Feldes gehalten werden kann, welches im wesentlichen parallel zum Bogen verläuft. In der
Anordnung der Fig. 4 oder 5 sind ein Permanentmagnet 26 oder Permanentmagnete 261 und 262 erforderlich, die ein magnetisches Feld aufbauen, das eine magnetische Flimssdichte entsprechend dem erwarteten Maximum des Unterbrechungsstromes aufweist.
Da jedoch die in Pig. 2 oder 3 gezeigte Anordnung eine Spule 16 oder Spulen 161 und 162 enthält, durch die der Kreisstrom fliesst, müssen die Spule 16 oder die Spulen 161 und 162 nur die in Fig. 12 gezeigten Eigenschaften aufweisen. Aus den Untersuchungen hat sich weiter ergeben, dass in der Anordnung nach Fig. 2 eine Spule mit zwei Windungen die in Fig. 12 gezeigten Eigenschaften ergibt. Die Tatsache, dass die Spule wie oben beschrieben, nur wenige Windungen aufweisen muss, kommt allgemein von der grossen Höhe des Unterbrechungsstromes her.
Versuche, bei denen die Erfindung auf konventionelle Vakuumschalter angewendet wurde, zeigten, dass die Unterbrechungsfähigkeit von 5o MVA auf 100 MVA bei 7,2 kV und bei einigen anderen Vakuumschaltern von 150 MVA auf 25C MVA bei 7,2 kV vergrössert werden konnten.
In der obigen Beschreibung der Wirkungsweise tmrde im Zusammenhang mit Fig. 6 erläutert, dass beim Trennen des Bogens der am Ende 1A oder 2A des Bogens fliessende Strom im wesentlichen senkrecht zum magnetischen Fluss fliesst, so dass das Ende 1A in RAchtung 1F und das Ende 2A in Richtung 2P bewegt wird. Diese Erklärung dient nur dem Zweck der Darstellung. Tatsächlich ist der Bogen A im Raum 15 in einer Richtung durchgebogen, welche von der Mittelachse der Bogenelemente 2 und 5 entfernt ist, und entsprechend fliesst durch die Bogenenden 1A und 2A ein Teilstrom unter einem Winkel zum magxietischen Fluss 0 im Raum 15. So werden die Enden 1A und 2A in den gleichen Richtungen 1F und 2P wie in Pig. 6b
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gezeigt, bewegt. 'TeLi si·- den ^-.aseren Umfang erreichen, nähern sich ihre Y'inkel eJ .r- rechten Winkel md ihre Bewegungsgtachwindigkeit nimmt stark i.
ihrend die co en erwähnten Ausfüh.'ungsfor^ei. riiit Hinblick auf Yir,ia>r als Boger.elemc. d ■ t ^sei riebe:·- wurden- soll der AuscirucK Bogene. omente ■ usätzli :h zu Kontakten f .ch al λ. Elemente 'Ms^ser, ai-f '^en ^as Ende eine1 Fogenri Qtehp'^ \rr-.-nr\ wie z.B., 3oge"!hörner u1"··'! ö^rgl. -
In Pig. 2 f rhäj./;" ..au niit ii^eir Stromiluas duroh de bv^xe ί. '< av3 einer gc ^ronnt ;·η Stromquelle ciinlic'1 "- Ergebr _dsn vd^ durch die A :ordnu: :o;i v.' ■?. Io. A71Ig. 5 gezeigt i,.
Aus den ο'be < heschricboneij Aus führcungs formen der Er:; Ir ;ng wire, klar j das ε ein verbtsse.· tor Va'^umlastschaltei 'y^./'J 'fe< worden ists "iei v/e..ohem ein l._.. lies magnetische;; J1 el entweder durch iij Reino gow":1· Otete c pulen ode:-" ai/roh ?" uian" :t~ magneten hervorgerufen v/ird5 um eine Begrenzung oder - 1 Ai Beschränkung des Lu^. nbereiche auf den Saum :,avxsc' ^u 1^'1 t>:;. .... sammenwirkenden Elolr^rodcn zu erre.ohen.
Obwohl besondere Ausführungsbeispiele gezei,: ' -n '} h-j, h,i. wurden, versteht e.. sich, dass diero ledi^li d-.s ^.woo1- u^-r Erläuterung de±- Erf:. ic!iing ai ien sol.c... , und da a . ..id . und Modif ik—t i oüen Ie^ Ght vor/i ?ac^nia2nn -.^-iy^i :.--: : ilhvjt - ;*dr:v; können, ohne vom Gecan^nn und Bereich 0.Q1. 'F.:ci..:~d.i- τ. ab. v/eichen .

Claims (1)

  1. ■ 13
    I · I I
    -H-Schutzansprtiche
    1. Vakuumlastschalter für Wechselstrom, der zur Unterbrechung von Bogenströmen geeignet ist und aus einem hochevakuierten Gehäuse und einem Paar relativ zueinander bewegbaren Bogenelenienten, insbesondere Kontakten, in dem Gehäuse besteht, welche zur Bildung eines Spaltes, über den ein Lichtbogen entstehen kann, auseinanderbewegt werden können, daduich g : k :.■ η η ζ e i c h η c t , dass Uiü- ichtungen (16,26) zur Erzeugung eines axialen magnetischen Feldes übc-r den Spalt zwischen den Bogenjlemoijten (2,5), dessen Kraftlinien allgemein parallel zur AcIi ■ des Bogens veilaufen, vorgesehen sind.
    ."?. Las :.scha" .er nach Anspruch 1, dadurch g ο k e η η ζ e i c h η ti t , aasG ine Spule \'\6) aussen um des evakuierte·
    Gehäuse- (14) angeordnet ist κ..: zur Erzeugung des ax alen
    MaTiκ· tfeld-'S mit Γ.ηο:."2"; ο versorgt werden "rann.
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    694588A12J.71
    5. Lastschalter nach Anspruch 2, dadurch g e k e η n-
    z · i c h η e t , dass die Spule (16) in Reihe mit den Bogeneleinenten (2,5) geschalte-1 .ist und den Schaltatrom führt.
    6. Lastschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass um das Paar relativ zueinander bewegbarer Bogenelemente (2,5) bzw. um deren Leiterstangen (1,4) als ein Teil derselben Spulen (161, 162) zur Erzeugung des magnetischen Feldes angeordnet aind.
    7. Lastschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , dass die Oberflächen der Spulen und die inneren stangoni'önigen Bogenolemsnte für die Bogenbildung in (Kr gleichen ""bene liegen.
    89A588A-.2.8.71
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