WO2009080453A1 - Vacuum switching tube - Google Patents

Vacuum switching tube Download PDF

Info

Publication number
WO2009080453A1
WO2009080453A1 PCT/EP2008/066686 EP2008066686W WO2009080453A1 WO 2009080453 A1 WO2009080453 A1 WO 2009080453A1 EP 2008066686 W EP2008066686 W EP 2008066686W WO 2009080453 A1 WO2009080453 A1 WO 2009080453A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
contact
vacuum interrupter
moving contact
bellows
interrupter according
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/066686
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Werner Hartmann
Roman Renz
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Publication of WO2009080453A1 publication Critical patent/WO2009080453A1/en

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H79/00—Protective switches in which excess current causes the closing of contacts, e.g. for short-circuiting the apparatus to be protected
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/46—Interlocking mechanisms
    • H01H33/50—Interlocking mechanisms for interlocking two or more parts of the mechanism for operating contacts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/666—Operating arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/662—Housings or protective screens
    • H01H33/66238—Specific bellows details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/666—Operating arrangements
    • H01H33/6662—Operating arrangements using bistable electromagnetic actuators, e.g. linear polarised electromagnetic actuators

Definitions

  • the invention relates to a vacuum interrupter with a con ⁇ tact system, which comprises a fixed contact and with respect to the fixed contact movably arranged moving contact.
  • Such a vacuum interrupter is known from the published patent application DE 2 202 924.
  • a drive device for example a magnetic drive or a spring ⁇ memory drive, is driven when switching.
  • ge ⁇ triggers by a vacuum interrupter with a contact system, which comprises a fixed contact and with respect to the fixed contact movably arranged moving contact, wherein the moving contact a mass m according to
  • M a constant selectable in the range between 20,000 kg and 90,000 kg constant
  • D is the wall thickness of a spring ⁇ belgs arranged on the moving contact, d a the outer diameter of the bellows and di. the inner diameter of the bellows is.
  • the vacuum interrupter can be designed so that the bellows in the open state of the contact ⁇ system applying a force acting in the direction of the fixed contact spring force on the moving contact. Through this (strained from the opened in the overall state of the contact system bellows forth ⁇ touching) Spring advantageously a particularly fast automatic switching of the vacuum interrupter is made possible.
  • the vacuum interrupter can be realized so that the Fe ⁇ derbalg has a maximum of three waves.
  • the vacuum interrupter can be configured such that the moving contact has a force introduction surface for a mechanical force generated outside the vacuum interrupter.
  • a force introduction surface for a mechanical force generated outside the vacuum interrupter.
  • Such a mechanical force can be obtained, for example, from a tensioning device arranged outside the vacuum interrupter. spring. As a result, a particularly fast-switching vacuum interrupter can be realized.
  • the vacuum interrupter can also be designed so that it has a arranged on the moving contact and substantially annular (and substantially flat) bellows.
  • a bellows has an especially wide to ⁇ handle surface for the outside of the vacuum interrupter mr ⁇ nant air pressure so that particularly large acceleration forces can be applied to the moving contact by means of such bellows.
  • the bellows can have at least one circular embossed shaft.
  • This circular shaft can be impressed adjacent to the outer diameter of the annular bellows in this case.
  • This shaft allows a particularly easy movement of the moving contact, which can be achieved by the external air pressure large accelerations of the moving contact in the direction of fixed contact.
  • the vacuum interrupter can also be configured such that the fixed contact and the moving contact consist of copper in the region of their contact points. Because of such vacuum interrupters no special high-strength and expensive contact ⁇ material is required to be such a vacuum switching tubes ⁇ very simply and economically. They are well suited for a few operations or for a single shift and can also be made very compact and with a small moving mass of the moving contact.
  • the vacuum interrupter may also be designed so that the moving contact has a of a soft magnetic material best ⁇ Hendes component which having to interact with an a magnet locking device is used, wherein the locking device locks the movable contact in position in the open state of the contact system. In this way, the Bewegkon ⁇ clock in the open state of the contact system can be particularly simple and secure lock.
  • FIG. 1 in a partial sectional view of a vacuum interrupter according to the invention, in
  • Figure 2 is a sectional view of a section of such a vacuum interrupter and in
  • FIG. 3 shows a sectional view of a further vacuum interrupter.
  • a vacuum interrupter 1 is shown in a partial sectional view. This has one of a non-conductive material (for example made of ceramic) best ⁇ ing insulating cylinder 3, which forms a substantial part of the housing of the vacuum interrupter 1.
  • a stirnsei ⁇ term end face of the insulating cylinder 3 is closed by a metal talldeckels 5, which is penetrated in a vacuum-tight manner by a fixed contact. 7
  • the fixed contact 7 has outside the housing of the vacuum interrupter 1 a connecting pin 9, which serves the power supply.
  • a metal ring 11 are arranged, the vacuum-tight with a bellows 13 is connected ⁇ ver. Such bellows are also referred to as bellows.
  • the bellows 13 made of thin elastic stainless steel sheet and has three waves (wrinkles).
  • the free end of the spring bellows is connected to a moving contact 17, which in the exemplary embodiment comprises a contact piece 19, a metal ring 21 and a connecting bolt 23.
  • the connecting pin 23 serves the power supply;
  • the bellows 13 is vacuum-tightly connected to the connecting bolt 23. Due to the axial mobility of the spring bellows 13, the Be ⁇ wegWallet 17 can move relative to the fixed contact 7 along the Rota ⁇ tion axis 18 axially.
  • the fixed contact 7 and the Be ⁇ wegmas 17 together form the contact system of the vacuum interrupter.
  • FIG. 1 clearly shows that the moving contact 17 has a relatively small size compared to the fixed contact 7 and therefore also has a comparatively low mass.
  • the mass of the moving contact corresponds to the follow ⁇ the formula:
  • M is an arbitrary constant which is in the range between twenty thousand and ninety thousand kg. The smaller this is con stant ⁇ selected, the less is the mass of the Move ⁇ contact and the faster the moving contact can perform a switching operation automatically.
  • D is the wall thickness of the attached to the moving contact bellows 13
  • d a is the outer diameter of the bellows
  • Cl 1 is the inner diameter of the bellows. The difference between outer diameter d a and inner diameter Cl 1 is also referred to as depth of penetration.
  • the constant M is thus multiplied by the third power of the ratio between the bellows wall thickness D and the depth of curvature ((I a -Ci 1 ).)
  • FIG. 2 a section of the vacuum interrupter of FIG. 1 is shown schematically in a sectional view.
  • the connected to the metal rings 11 and 21 bellows 13 consists of a thin elastic stainless steel sheet having the wall thickness D.
  • This wall thickness can be, for example, 0.2 mm.
  • the outer diameter of the Federbalgs, ie the largest diameter of the individual waves (wrinkles) of the bellows is indicated by the size d a ;
  • the réelle penmes ⁇ ser of the bellows ie the smallest diameter of Wel ⁇ len of the bellows is indicated by the size Ci 1 .
  • the mass m of the moving contact is formed in the embodiment of Figure 2 by the sum of the masses of the contact piece 19, the metal ring 21 and the connecting bolt 23. These parts, which determine the mass of the moving contact, are hatched in the embodiment of Figure 2.
  • the bellows 13 has three waves whose sinusoidal curve-like shape can be clearly seen in FIG.
  • a locking device 25 which locks the moving contact in the open state of the contact system, ie the moving contact in the open position holds (In Fig. 1, the open state of the contact system is shown: Moving contact is electrically isolated from the fixed contact).
  • the locking device 25 consists of two pins, which in not shown recesses of the connecting bolt 23 engage and hold this terminal bolt against the force of acting on the entire moving contact 17 external air pressure in the illustrated position.
  • the bellows 13 In the open state of the contact system shown in FIG. 1, the bellows 13 is tensioned (pulled apart) so that in addition the spring force of the spring bellows 13 acting in the direction of the fixed contact acts on the moving contact 17.
  • This spring force adds to the force of the äuße ⁇ ren air pressure and causes a particularly strong acceleration ⁇ movement of the moving contact on the fixed contact 7.
  • the moving contact 17 has a force introduction surface 29 for a mechanical force generated outside the vacuum interrupter.
  • this force introduction surface is an end face of the connecting bolt 23.
  • On this force introduction surface 29 acts a tensioned outside the vacuum interrupter (here: depressed) spring 31, which is shown only schematically in Figure 1.
  • the spring force of this tensioned ⁇ th spring 31 adds to the spring force of the bellows 13 and the force of the air pressure and causes the strong acceleration of the moving contact 17 during the switching process.
  • the fixed contact 7 and the moving contact 17 consist in the exemplary embodiment ⁇ in the region of their contact points of copper, ie the usually used in vacuum interrupters in the area of contact points high-strength expensive contact materials are not necessary in the vacuum interrupter according to the invention. This allows such Va ⁇ kuumschaltrschreibe be produced particularly cost-effective, having a compact construction and in particular the movable contact can be realized with a very low mass.
  • the moving contact 17 may additionally have a soft magnetic component (such. As iron), (a permanent magnet, for example) is held in a locking device which by an outside of the vacuum interrupter is arrange ⁇ th magnet, whereby the moving contact is locked in its open position.
  • a soft magnetic component such. As iron
  • a permanent magnet for example
  • This lock can be canceled by an electromagnet which generates a magnetic field, which is directed opposite to the magnetic field of the permanent magnet, whereby the soft magnetic component is released.
  • 3 shows a further embodiment of a vacuum circuit ⁇ umschaltrschreibe 50 is shown for quick automatic switching.
  • This vacuum interrupter has a (eg from Kera ⁇ mik existing) insulating cylinder 53, whose one end face side is closed by a metal plate 55th This Me ⁇ tallplatte 55 forms part of a fixed contact 57.
  • the fixed contact 57 also includes a terminal pin 59 for supplying power.
  • the metal plate 55 forms a kind of a bottom of the insulating cylinder 53.
  • the second end face of the insulating cylinder 53 is vacuum-tight with a circular ring ⁇ shaped flange 61 is connected.
  • the central circular opening of this flange 61 is closed with a thin metal membrane 63, which is penetrated by a moving contact 65 vacuum-tight.
  • the diaphragm 63 forms a circular bellows (diaphragm bellows) and has a likewise annular or circular impressed shaft 67. In this case, this shaft 67 is impressed adjacent to the outer diameter of the annular bellows 63 in this.
  • the diaphragm 63 with the shaft 67 makes it possible to move the moving contact 65 in the axial direction (rotation axis 70) towards the fixed contact 57.
  • the movable contact 65 comprises a clock-Kon ⁇ piece 72 which is connected to a terminal bolt 74th
  • the moving contact 65 has a component 76 consisting of a soft magnetic material (eg iron), which in the exemplary embodiment is a soft-magnetic ring. This z. B. made of iron ring 76 may be directly frictionally connected to the contact piece 72, for example by means of a Hartverlotung.
  • a soft magnetic material eg iron
  • the ring 76 In the open state of the contact system shown in FIG. 3, the ring 76 is located in the center of a coil 78, which represents an electromagnet.
  • This coil 78 forms a locking device: With current flowing through the coil, the ring 76 by the magnetic field the coil 78 held in position, ie locked.
  • Characterized consisting of moving contact and fixed contact be ⁇ stationary contact system is locked in its open state and the moving contact is against the force of the externally on the diaphragm 63 and act to moving contact 65 ⁇ the air pressure in the embodiment shown in Figure 3 position, corresponding to the opened state of the contact system.
  • the moving contact 65 As soon as the current flowing through the coil 78 is switched off, the locking of the moving contact 65 is released. Then, by the force of the air pressure, the moving contact along the axis of rotation 70 on the fixed contact 57 zube ⁇ moves. Since the moving contact 65 has a low mass, it is very fast to the stationary contact 57 toward ACCEL ⁇ nigt, whereby the contact system includes within a few milliseconds in the exemplary embodiment within approximately 1 ms.
  • the flat design and the inside of the interrupter housing kom ⁇ pact designed moving contact 65 is advantageous.
  • the short extent of the contact piece 72 along the axis of rotation 70 makes it possible in particular to keep the mass of the moving contact low. This allows a strong acceleration of the moving contact 65.
  • the described vacuum interrupters can be used particularly advantageously for electrically bridging a circuit part of an electrical circuit (by means of a so-called bypass), if it is to be protected against overvoltage or overcurrent when an error occurs.
  • the advantage of this vacuum short-circuiting tube is the high dielectric strength due to the vacuum. As ⁇ through the vacuum interrupter can be made compact, the switching path be kept very short and the dimen ⁇ measurements of the vacuum interrupter be minimized. This allowed ⁇ light-fast switching of the contacts.

Landscapes

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

Abstract

The invention relates to a vacuum switching tube with a contact system comprising a stationary contact (7, 57) and a moving contact (17, 65) that is moveably disposed relative to the stationary contact. The moving contact (17, 65) can be locked in the open state and is configured such that it performs a rapid, automatic switching operation when the lock is removed.

Description

Beschreibungdescription
VakuumsehaltröhreVakuumsehaltröhre
Die Erfindung betrifft eine Vakuumschaltröhre mit einem Kon¬ taktsystem, welches einen Festkontakt und einen bezüglich des Festkontakts beweglich angeordneten Bewegkontakt umfasst.The invention relates to a vacuum interrupter with a con ¬ tact system, which comprises a fixed contact and with respect to the fixed contact movably arranged moving contact.
Eine solche Vakuumschaltröhre ist aus der Offenlegungsschrift DE 2 202 924 bekannt. Bei derartigen Vakuumschaltröhren wird beim Schalten der Bewegkontakt mittels einer Antriebsvorrichtung, beispielsweise eines Magnetantriebs oder eines Feder¬ speicherantriebs, angetrieben.Such a vacuum interrupter is known from the published patent application DE 2 202 924. In such vacuum interrupters, the moving contact by means of a drive device, for example a magnetic drive or a spring ¬ memory drive, is driven when switching.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vakuumschalt¬ röhre anzugeben, für die keine Antriebsvorrichtung benötigt wird.It is an object of the present invention to provide a vacuum switch ¬ tube, for which no drive device is needed.
Diese Aufgabe wird bei einer Vakuumschaltröhre der oben ange- gebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Beweg¬ kontakt im geöffneten Zustand des Kontaktsystems arretierbar und so ausgestaltet ist, dass er auf ein Aufheben der Arre¬ tierung hin einen selbsttätigen Schaltvorgang ausführt. Der selbsttätige Schaltvorgang wird hierbei dadurch ausgeführt, dass der Luftdruck, welcher im geöffneten Zustand des Kontaktsystems auf den Bewegkontakt einwirkt, diesen Bewegkon¬ takt nach Aufheben der Arretierung zum Festkontakt hin bewegt und dadurch den Schaltvorgang ausführt. Dazu ist vorteilhaft¬ erweise keine zusätzliche Antriebsvorrichtung notwendig, son- dern der (stets vorhandene) Luftdruck führt (im Zusammenwirken mit dem im Inneren der Vakuumschaltröhre vorhandenen Unterdruck bzw. Vakuum) selbsttätig den Schaltvorgang aus. Es wird dabei ein schneller selbsttätiger Schaltvorgang ausführt. Unter einem schnellen Schaltvorgang wird im Bereich der Vakuumschalttechnik ein Schaltvorgang im einstelligen Millisekundenbereich verstanden, also ein Schaltvorgang, der in weniger als 10 ms abgeschlossen ist.This object is achieved according to the invention in a vacuum interrupter of the type indicated above, that the moving ¬ contact in the open state of the contact system is lockable and designed so that it carries out an automatic switching operation on a repeal of Arre ¬ tion. The automatic switching operation is in this case carried out by the fact that the air pressure, which acts on the moving contact in the open state of the contact system, moves this Bewegkon ¬ tact after canceling the lock to the fixed contact and thereby performs the switching operation. No additional drive device is necessary advantageous ¬ legally, special countries of (always present) of air pressure results (in cooperation with the existing inside the vacuum switch tube negative pressure or vacuum) automatically controls the switching operation. It is doing a faster automatic switching operation. Under a fast switching operation is in the range The vacuum switching technology understood a switching operation in the single-digit millisecond range, ie a switching operation that is completed in less than 10 ms.
Die oben genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß ebenfalls ge¬ löst durch eine Vakuumschaltröhre mit einem Kontaktsystem, welches einen Festkontakt und einen bezüglich des Festkontakts beweglich angeordneten Bewegkontakt umfasst, bei der der Bewegkontakt eine Masse m gemäß
Figure imgf000004_0001
The above object is also according to the invention ge ¬ triggers by a vacuum interrupter with a contact system, which comprises a fixed contact and with respect to the fixed contact movably arranged moving contact, wherein the moving contact a mass m according to
Figure imgf000004_0001
aufweist, wobeihaving,
M eine im Bereich zwischen 20.000 kg und 90.000 kg frei wählbare Konstante,M a constant selectable in the range between 20,000 kg and 90,000 kg constant,
D die Wanddicke eines am Bewegkontakt angeordneten Feder¬ balgs, da der Außendurchmesser des Federbalgs und di. der Innendurchmesser des Federbalgs ist. Mit einer derart ausgestalteten Vakuumschaltröhre wird vorteilhafterweise er¬ reicht, dass die Masse des Bewegkontaktes derart auf die Aus¬ gestaltung des Federbalgs abgestimmt ist, dass die Vakuum¬ schaltröhre innerhalb einer Zeitspanne zwischen 0,5 ms und <= 10 ms nach Aufheben der Arretierung schließt, dass also innerhalb von maximal 10 ms ein Schaltvorgang selbsttätig ausgeführt wird. Der Schließvorgang erfolgt dabei durch den Luftdruck, welcher auf den Bewegkontakt einwirkt und diesen Bewegkontakt nach Aufheben der Arretierung zum Festkontakt hin bewegt. Dazu ist vorteilhafterweise keine zusätzliche Antriebsvorrichtung not- wendig, sondern der Luftdruck führt im Zusammenwirken mit dem im Inneren der Vakuumschaltröhre vorhandenen Unterdruck bzw. Vakuum den Schaltvorgang aus. Vorteilhafterweise kann die Vakuumschaltröhre so ausgestaltet sein, dass der Federbalg im geöffneten Zustand des Kontakt¬ systems eine in Richtung des Festkontakts wirkende Federkraft auf den Bewegkontakt aufbringt. Durch diese (von dem im ge- öffneten Zustand des Kontaktsystems gespannten Federbalg her¬ rührende) Federkraft wird vorteilhafterweise ein besonders schneller selbsttätiger Schaltvorgang der Vakuumschaltröhre ermöglicht .D is the wall thickness of a spring ¬ belgs arranged on the moving contact, d a the outer diameter of the bellows and di. the inner diameter of the bellows is. With such a designed vacuum interrupter is advantageously he ¬ ranges that the mass of the moving contact is matched to the off ¬ design of the Federbalgs that closes the vacuum ¬ interrupter within a time period between 0.5 ms and <= 10 ms after canceling the lock in that, within a maximum of 10 ms, a switching operation is carried out automatically. The closing process is carried out by the air pressure, which acts on the moving contact and moves this moving contact after canceling the lock to the fixed contact. For this purpose, advantageously no additional drive device is necessary, but the air pressure, in cooperation with the negative pressure or vacuum present in the interior of the vacuum interrupter, performs the switching operation. Advantageously, the vacuum interrupter can be designed so that the bellows in the open state of the contact ¬ system applying a force acting in the direction of the fixed contact spring force on the moving contact. Through this (strained from the opened in the overall state of the contact system bellows forth ¬ touching) Spring advantageously a particularly fast automatic switching of the vacuum interrupter is made possible.
Die Vakuumschaltröhre kann so realisiert sein, dass der Fe¬ derbalg maximal drei Wellen aufweist. Eine Vakuumschaltröhre mit einem Bewegkontakt der oben angegebenen Masse und mit einem Federbalg, welcher nur ein, zwei oder drei Wellen (Balg-Windungen) aufweist, ermöglicht ein besonders schnelles selbsttätiges Schalten.The vacuum interrupter can be realized so that the Fe ¬ derbalg has a maximum of three waves. A vacuum interrupter with a moving contact of the above-mentioned mass and with a bellows, which has only one, two or three waves (bellows turns), allows a particularly fast automatic switching.
Ein derart ausgestalteter Bewegkontakt hat vorteilhafterweise eine derart geringe Masse, dass die durch den Luftdruck und/oder den Federbalg auf den Bewegkontakt ausgeübte Beschleunigungskraft die- sen so stark beschleunigt, dass das Kontaktsystem der Vakuumschaltröhre innerhalb der genannten Zeitspanne von 0,5 bis < = 10 ms einen selbsttätigen Schaltvorgang ausführt.Such a moving contact designed in this way advantageously has such a low mass that the acceleration force exerted on the moving contact by the air pressure and / or the bellows accelerates it so strongly that the contact system of the vacuum interrupter within the stated period of time is from 0.5 to <= 10 ms performs an automatic switching operation.
Weiterhin kann die Vakuumschaltröhre so ausgestaltet sein, dass der Bewegkontakt eine Krafteinleitungsfläche für eine außerhalb der Vakuumschaltröhre erzeugte mechanische Kraft aufweist. Über diese Krafteinleitungsfläche kann vorteil¬ hafterweise zusätzlich eine weitere mechanische Kraft in den Bewegkontakt eingeleitet werden, um einen noch schnelleren Schaltvorgang zu ermöglichen.Furthermore, the vacuum interrupter can be configured such that the moving contact has a force introduction surface for a mechanical force generated outside the vacuum interrupter. About this force introduction surface beneficial ¬ way legally, another mechanical force are introduced into the moving contact to enable a faster switching process further.
Eine derartige mechanische Kraft kann beispielsweise von einer außerhalb der Vakuumschaltröhre angeordneten gespann- ten Feder herrühren. Dadurch kann eine besonders schnell schaltende Vakuumschaltröhre realisiert werden.Such a mechanical force can be obtained, for example, from a tensioning device arranged outside the vacuum interrupter. spring. As a result, a particularly fast-switching vacuum interrupter can be realized.
Die Vakuumschaltröhre kann auch so ausgestaltet sein, dass sie einen am Bewegkontakt angeordneten und im Wesentlichen kreisringförmigen (und im Wesentlichen ebenen) Balg aufweist. Ein derartiger Balg bietet eine besonders große An¬ griffsfläche für den außerhalb der Vakuumschaltröhre herr¬ schenden Luftdruck, so dass mittels eines derartigen Balgs besonders große Beschleunigungskräfte auf den Bewegkontakt aufgebracht werden können.The vacuum interrupter can also be designed so that it has a arranged on the moving contact and substantially annular (and substantially flat) bellows. Such a bellows has an especially wide to ¬ handle surface for the outside of the vacuum interrupter mr ¬ nant air pressure so that particularly large acceleration forces can be applied to the moving contact by means of such bellows.
Der Balg kann dabei mindestens eine kreisförmige eingeprägte Welle aufweisen.The bellows can have at least one circular embossed shaft.
Diese kreisförmige Welle kann dabei benachbart zum äußeren Durchmesser des kreisringförmigen Balgs in diesen eingeprägt sein. Diese Welle ermöglicht eine besonders leichte Bewegung des Bewegkontakts, wodurch durch den äußeren Luftdruck große Beschleunigungen des Bewegkontakts in Richtung Festkontakt erreicht werden können.This circular shaft can be impressed adjacent to the outer diameter of the annular bellows in this case. This shaft allows a particularly easy movement of the moving contact, which can be achieved by the external air pressure large accelerations of the moving contact in the direction of fixed contact.
Die Vakuumschaltröhre kann auch so ausgestaltet sein, dass der Festkontakt und der Bewegkontakt im Bereich ihrer Berüh- rungsstellen aus Kupfer bestehen. Da für derartige Vakuumschaltröhren kein spezielles hochfestes und teures Kontakt¬ material benötigt wird, lassen sich derartige Vakuumschalt¬ röhren sehr einfach und kostengünstig herstellen. Sie sind für wenige Schaltspiele bzw. für ein einmaliges Schalten gut geeignet und lassen sich darüber hinaus sehr kompakt und mit einer geringen zu bewegenden Masse des Bewegkontakts herstellen . Die Vakuumschaltröhre kann auch so gestaltet sein, dass der Bewegkontakt ein aus einem weichmagnetischen Material beste¬ hendes Bauteil aufweist, welches zum Zusammenwirken mit einer einen Magneten aufweisenden Arretierungsvorrichtung dient, wobei die Arretierungsvorrichtung im geöffneten Zustand des Kontaktsystems den Bewegkontakt in seiner Stellung arretiert. Auf diese Art und Weise lässt sich der Bewegkon¬ takt im geöffneten Zustand des Kontaktssystems besonders einfach und sicher arretieren.The vacuum interrupter can also be configured such that the fixed contact and the moving contact consist of copper in the region of their contact points. Because of such vacuum interrupters no special high-strength and expensive contact ¬ material is required to be such a vacuum switching tubes ¬ very simply and economically. They are well suited for a few operations or for a single shift and can also be made very compact and with a small moving mass of the moving contact. The vacuum interrupter may also be designed so that the moving contact has a of a soft magnetic material best ¬ Hendes component which having to interact with an a magnet locking device is used, wherein the locking device locks the movable contact in position in the open state of the contact system. In this way, the Bewegkon ¬ clock in the open state of the contact system can be particularly simple and secure lock.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird diese im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dazu ist inTo further explain the invention, this will be described in more detail below with reference to exemplary embodiments. This is in
Figur 1 in einer teilweisen Schnittdarstellung eine erfindungsgemäße Vakuumschaltröhre, inFigure 1 in a partial sectional view of a vacuum interrupter according to the invention, in
Figur 2 in einer Schnittdarstellung ein Ausschnitt aus einer solchen Vakuumschaltröhre und inFigure 2 is a sectional view of a section of such a vacuum interrupter and in
Figur 3 in einer Schnittdarstellung eine weitere Vakuumschaltröhre dargestellt.FIG. 3 shows a sectional view of a further vacuum interrupter.
In Figur 1 ist in einer teilweisen Schnittdarstellung eine Vakuumschaltröhre 1 dargestellt. Diese weist einen aus einem nicht leitenden Material (beispielsweise aus Keramik) beste¬ henden Isolierzylinder 3 auf, der einen wesentlichen Teil des Gehäuses der Vakuumschaltröhre 1 bildet. Eine stirnsei¬ tige Endfläche des Isolierzylinders 3 ist mittels eines Me- talldeckels 5 verschlossen, der in vakuumdichter Weise von einem Festkontakt 7 durchgriffen wird. Der Festkontakt 7 weist außerhalb des Gehäuses der Vakuumschaltröhre 1 einen Anschlussbolzen 9 auf, der der Stromzuführung dient. An der anderen Stirnseite des Isolierzylinders 3 ist ein Metallring 11 angeordnet, der mit einem Federbalg 13 vakuumdicht ver¬ bunden ist. Derartige Federbälge werden auch als Faltenbälge bezeichnet. Im Ausführungsbeispiel besteht der Federbalg 13 aus dünnem elastischem Edelstahlblech und weist drei Wellen (Falten) auf. Das freie Ende des Federbalgs ist mit einem Bewegkontakt 17 verbunden, der im Ausführungsbeispiel ein Kontaktstück 19, einen Metallring 21 und einen Anschlussbolzen 23 umfasst. Der Anschlussbolzen 23 dient der Stromzuführung; mittels des Metallringes 21 ist der Faltenbalg 13 va- kuumdicht mit dem Anschlussbolzen 23 verbunden. Aufgrund der axialen Beweglichkeit des Federbalgs 13 lässt sich der Be¬ wegkontakt 17 relativ zu dem Festkontakt 7 entlang der Rota¬ tionsachse 18 axial bewegen. Der Festkontakt 7 und der Be¬ wegkontakt 17 bilden zusammen das Kontaktsystem der Vakuum- schaltröhre.In Figure 1, a vacuum interrupter 1 is shown in a partial sectional view. This has one of a non-conductive material (for example made of ceramic) best ¬ ing insulating cylinder 3, which forms a substantial part of the housing of the vacuum interrupter 1. A stirnsei ¬ term end face of the insulating cylinder 3 is closed by a metal talldeckels 5, which is penetrated in a vacuum-tight manner by a fixed contact. 7 The fixed contact 7 has outside the housing of the vacuum interrupter 1 a connecting pin 9, which serves the power supply. At the other end of the insulating cylinder 3 is a metal ring 11 are arranged, the vacuum-tight with a bellows 13 is connected ¬ ver. Such bellows are also referred to as bellows. In the exemplary embodiment, the bellows 13 made of thin elastic stainless steel sheet and has three waves (wrinkles). The free end of the spring bellows is connected to a moving contact 17, which in the exemplary embodiment comprises a contact piece 19, a metal ring 21 and a connecting bolt 23. The connecting pin 23 serves the power supply; By means of the metal ring 21, the bellows 13 is vacuum-tightly connected to the connecting bolt 23. Due to the axial mobility of the spring bellows 13, the Be ¬ wegkontakt 17 can move relative to the fixed contact 7 along the Rota ¬ tion axis 18 axially. The fixed contact 7 and the Be ¬ wegkontakt 17 together form the contact system of the vacuum interrupter.
In der Figur 1 ist gut zu erkennen, dass der Bewegkontakt 17 im Vergleich zu dem Festkontakt 7 eine relativ geringe Größe aufweist und daher auch eine vergleichsweise geringe Masse aufweist. Die Masse des Bewegkontakts entspricht der folgen¬ den Formel :
Figure imgf000008_0001
FIG. 1 clearly shows that the moving contact 17 has a relatively small size compared to the fixed contact 7 and therefore also has a comparatively low mass. The mass of the moving contact corresponds to the follow ¬ the formula:
Figure imgf000008_0001
Dabei ist m die Masse des Bewegkontakts, worunter die ge¬ samte zu bewegende Masse verstanden wird, im Ausführungsbei¬ spiel also die Summe der Massen des Kontaktstücks 19, des Metallrings 21 und des Anschlussbolzens 23. M ist eine frei wählbare Konstante, welche im Bereich zwischen zwanzigtau- send kg und neunzigtausend kg liegt. Je kleiner diese Kon¬ stante gewählt wird, desto geringer ist die Masse des Beweg¬ kontakts und desto schneller kann der Bewegkontakt einen Schaltvorgang selbsttätig ausführen. D ist die Wanddicke des am Bewegkontakt angebrachten Faltenbalgs 13, da ist der äußere Durchmesser des Faltenbalgs und Cl1 ist der innere Durchmesser des Faltenbalgs. Die Differenz zwischen Außendurchmesser da und Innendurchmesser Cl1 wird auch als WeI- lungstiefe bezeichnet. Die Konstante M wird also mit der dritten Potenz des Verhältnisses zwischen Balg-Wanddicke D und Wellungstiefe ((Ia-Ci1) multipliziert. Diese Größen sind in der Figur 2 nochmals figürlich dargestellt.Where m is the mass of the moving contact, by which the ge ¬ entire mass to be moved is understood in Ausführungsbei ¬ game that is the sum of the masses of the contact piece 19, the metal ring 21 and the connecting pin 23, M is an arbitrary constant which is in the range between twenty thousand and ninety thousand kg. The smaller this is con stant ¬ selected, the less is the mass of the Move ¬ contact and the faster the moving contact can perform a switching operation automatically. D is the wall thickness of the attached to the moving contact bellows 13, d a is the outer diameter of the bellows and Cl 1 is the inner diameter of the bellows. The difference between outer diameter d a and inner diameter Cl 1 is also referred to as depth of penetration. The constant M is thus multiplied by the third power of the ratio between the bellows wall thickness D and the depth of curvature ((I a -Ci 1 ).) These variables are again shown in FIG.
In Figur 2 ist in einer Schnittdarstellung ein Ausschnitt der Vakuumschaltröhre aus Figur 1 schematisch dargestellt. Der mit den Metallringen 11 und 21 verbundene Faltenbalg 13 besteht aus einem dünnen elastischen Edelstahlblech, das die Wanddicke D aufweist. Diese Wanddicke kann beispielsweise 0,2 mm betragen. Der Außendurchmesser des Federbalgs, d. h. der größte Durchmesser der einzelnen Wellen (Falten) des Federbalgs ist durch die Größe da angegeben; der Innendurchmes¬ ser des Federbalgs, d. h. der kleinste Durchmesser der Wel¬ len des Federbalgs ist durch die Größe Ci1 angegeben. Die Masse m des Bewegkontakts wird im Ausführungsbeispiel der Figur 2 durch die Summe der Massen des Kontaktstücks 19, des Metallrings 21 und des Anschlussbolzens 23 gebildet. Diese Teile, die die Masse des Bewegkontakts bestimmen, sind im Ausführungsbeispiel der Figur 2 schraffiert dargestellt. Der Federbalg 13 weist drei Wellen auf, deren sinuskurvenähnli- che Gestalt gut in der Figur 2 zu erkennen ist.In FIG. 2, a section of the vacuum interrupter of FIG. 1 is shown schematically in a sectional view. The connected to the metal rings 11 and 21 bellows 13 consists of a thin elastic stainless steel sheet having the wall thickness D. This wall thickness can be, for example, 0.2 mm. The outer diameter of the Federbalgs, ie the largest diameter of the individual waves (wrinkles) of the bellows is indicated by the size d a ; the Innendurchmes ¬ ser of the bellows, ie the smallest diameter of Wel ¬ len of the bellows is indicated by the size Ci 1 . The mass m of the moving contact is formed in the embodiment of Figure 2 by the sum of the masses of the contact piece 19, the metal ring 21 and the connecting bolt 23. These parts, which determine the mass of the moving contact, are hatched in the embodiment of Figure 2. The bellows 13 has three waves whose sinusoidal curve-like shape can be clearly seen in FIG.
In Figur 1 ist im unteren Teil mit gestrichelten Linien schematisch eine Arretierungsvorrichtung 25 dargestellt, welche den Bewegkontakt im geöffneten Zustand des Kontakt- Systems arretiert, d. h. den Bewegkontakt in der geöffneten Stellung festhält (In Fig. 1 ist der geöffnete Zustand des Kontaktsystems dargestellt: der Bewegkontakt ist elektrisch vom Festkontakt getrennt) . Im Ausführungsbeispiel besteht die Arretierungsvorrichtung 25 aus zwei Stiften, welche in nicht weiter dargestellte Ausnehmungen des Anschlussbolzens 23 eingreifen und diesen Anschlussbolzen entgegen der Kraft des auf den gesamten Bewegkontakt 17 wirkenden äußeren Luftdrucks in der dargestellten Stellung festhalten. Sobald die Stifte 25 in Pfeilrichtung aus den Ausnehmungen des Anschlussbolzens 23 herausgezogen werden, wird die Arretierung des Bewegkontakts 17 aufgehoben und der Bewegkontakt wird durch die Kraft des auf den Bewegkontakt 17 wirkenden äuße¬ ren Luftdrucks axial in Richtung des Festkontakts beschleu- nigt, woraufhin sich der Bewegkontakt 17 innerhalb einer sehr kurzen Zeitspanne, die im einstelligen Millisekundenbe¬ reich liegt, auf den Festkontakt 7 zubewegt und auf diesen aufschlägt. Damit wird ein Schaltvorgang ausgeführt, der im dargestellten Ausführungsbeispiel nur ca. 1 ms dauert.In Figure 1, in the lower part with dashed lines schematically a locking device 25 is shown, which locks the moving contact in the open state of the contact system, ie the moving contact in the open position holds (In Fig. 1, the open state of the contact system is shown: Moving contact is electrically isolated from the fixed contact). In the exemplary embodiment, the locking device 25 consists of two pins, which in not shown recesses of the connecting bolt 23 engage and hold this terminal bolt against the force of acting on the entire moving contact 17 external air pressure in the illustrated position. Once the pins are pulled out 25 in the arrow direction from the recesses of the connecting bolt 23, the locking of the moving contact 17 is released and the moving contact is moved axially in the direction of the fixed contact nigt by the force of the force acting on the moving contact 17 äuße ¬ ren air pressure accelerated, whereupon the moving contact 17 within a very short period of time, which lies in the single-digit milliseconds ¬ rich, moved toward the fixed contact 7 and aufschlägt on this. For a switching operation is performed, which lasts only about 1 ms in the illustrated embodiment.
Im in Fig. 1 dargestellten geöffneten Zustand des Kontaktsystems ist der Federbalg 13 gespannt (auseinander gezogen) , so dass zusätzlich die in Richtung des Festkontakts wirkende Federkraft des Federbalgs 13 auf den Bewegkontakt 17 ein- wirkt. Diese Federkraft addiert sich zu der Kraft des äuße¬ ren Luftdrucks und bewirkt eine besonders starke Beschleuni¬ gung des Bewegkontakts auf den Festkontakt 7 zu.In the open state of the contact system shown in FIG. 1, the bellows 13 is tensioned (pulled apart) so that in addition the spring force of the spring bellows 13 acting in the direction of the fixed contact acts on the moving contact 17. This spring force adds to the force of the äuße ¬ ren air pressure and causes a particularly strong acceleration ¬ movement of the moving contact on the fixed contact 7.
Weiterhin weist der Bewegkontakt 17 eine Krafteinleitungs- fläche 29 für eine außerhalb der Vakuumschaltröhre erzeugte mechanische Kraft auf. Im Ausführungsbeispiel ist diese Krafteinleitungsfläche eine Stirnfläche des Anschlussbolzens 23. Auf diese Krafteinleitungsfläche 29 wirkt eine außerhalb der Vakuumschaltröhre angeordnete gespannte (hier: zusammen- gedrückte) Feder 31 ein, welche in der Figur 1 lediglich schematisch dargestellt ist. Die Federkraft dieser gespann¬ ten Feder 31 addiert sich zu der Federkraft des Federbalgs 13 und zu der Kraft des Luftdrucks und bewirkt die starke Beschleunigung des Bewegkontakts 17 beim Schaltvorgang. Der Festkontakt 7 und der Bewegkontakt 17 bestehen im Aus¬ führungsbeispiel im Bereich ihrer Berührungsstellen aus Kupfer, d. h. die üblicherweise bei Vakuumschaltröhren im Be- reich der Berührungsstellen verwendeten hochfesten teuren Kontaktwerkstoffe sind bei der erfindungsgemäßen Vakuumschaltröhre nicht notwendig. Dadurch kann eine derartige Va¬ kuumschaltröhre besonders kostengünstig hergestellt werden, einen kompakten Aufbau aufweisen und insbesondere der Beweg- kontakt mit einer sehr geringen Masse realisiert werden.Furthermore, the moving contact 17 has a force introduction surface 29 for a mechanical force generated outside the vacuum interrupter. In the exemplary embodiment, this force introduction surface is an end face of the connecting bolt 23. On this force introduction surface 29 acts a tensioned outside the vacuum interrupter (here: depressed) spring 31, which is shown only schematically in Figure 1. The spring force of this tensioned ¬ th spring 31 adds to the spring force of the bellows 13 and the force of the air pressure and causes the strong acceleration of the moving contact 17 during the switching process. The fixed contact 7 and the moving contact 17 consist in the exemplary embodiment ¬ in the region of their contact points of copper, ie the usually used in vacuum interrupters in the area of contact points high-strength expensive contact materials are not necessary in the vacuum interrupter according to the invention. This allows such Va ¬ kuumschaltröhre be produced particularly cost-effective, having a compact construction and in particular the movable contact can be realized with a very low mass.
Zwar können beim Schalten von hohen Strömen die Berührungsstellen von Festkontakt und Bewegkontakt beschädigt werden, dies ist jedoch bei einer vorgesehenen geringen Schaltspielzahl der Vakuumschaltröhre oder bei einer lediglich für ein- maliges Schließen vorgesehenen Vakuumschaltröhre nicht nachteilig. Bei einmalig schließenden Vakuumschaltröhren ist es sogar vorteilhaft, wenn Festkontakt und Bewegkontakt beim Schließen miteinander verschweißen, da dann ein dauerhafter und sicherer elektrischer Kontakt zwischen ihnen hergestellt wird.Although the contact points of fixed contact and moving contact can be damaged when switching high currents, this is not disadvantageous given a small switching cycle number of the vacuum interrupter or with a vacuum interrupter provided only for a single closure. In the case of one-off closing vacuum interrupters, it is even advantageous if solid contact and moving contact weld together when closing, since then a permanent and secure electrical contact is established between them.
Die Arretierungsvorrichtung kann bei der erfindungsgemäßen Vakuumschaltröhre selbstverständlich auch anders ausgeführt werden. Beispielsweise kann der Bewegkontakt 17 zusätzlich ein weichmagnetisches Bauteil (z. B. aus Eisen) aufweisen, welches von einem außerhalb der Vakuumschaltröhre angeordne¬ ten Magneten (z.B. einem Permanentmagneten) einer Arretierungsvorrichtung festgehalten wird, wodurch der Bewegkontakt in seiner offenen Stellung arretiert ist. Diese Arretierung kann aufgehoben werden durch einen Elektromagneten, der ein magnetisches Feld erzeugt, welches entgegengesetzt gerichtet ist zu dem magnetischen Feld des Permanentmagneten, wodurch das weichmagnetische Bauteil freigegeben wird. In Figur 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vaku¬ umschaltröhre 50 zum schnellen selbsttätigen Schalten dargestellt. Diese Vakuumschaltröhre weist einen (z.B. aus Kera¬ mik bestehenden) Isolierzylinder 53 auf, dessen eine Stirn- seite von einer Metallplatte 55 verschlossen ist. Diese Me¬ tallplatte 55 bildet einen Teil eines Festkontaktes 57. Der Festkontakt 57 umfasst außerdem einen Anschlussbolzen 59 zur Stromzuführung. Die Metallplatte 55 bildet gewissermaßen einen Boden des Isolierzylinders 53. Die zweite Stirnfläche des Isolierzylinders 53 ist vakuumdicht mit einem kreisring¬ förmigen Flansch 61 verbunden. Die zentrale kreisförmige Öffnung dieses Flansches 61 ist mit einer dünnen Metallmembran 63 verschlossen, die von einem Bewegkontakt 65 vakuumdicht durchgriffen wird. Die Membran 63 bildet einen kreis- ringförmigen Balg (Membranbalg) und weist eine ebenfalls kreisringförmige bzw. kreisförmige eingeprägte Welle 67 auf. Dabei ist diese Welle 67 benachbart zum äußeren Durchmesser des kreisringförmigen Balgs 63 in diesen eingeprägt. Die Membran 63 mit der Welle 67 ermöglicht eine Bewegung des Be- wegkontakts 65 in axialer Richtung (Rotationsachse 70) auf den Festkontakt 57 zu. Der Bewegkontakt 65 umfasst ein Kon¬ taktstück 72, welches mit einem Anschlussbolzen 74 verbunden ist. Weiterhin weist der Bewegkontakt 65 ein aus einem weichmagnetischen Material (z. B. Eisen) bestehendes Bauteil 76 auf, welches im Ausführungsbeispiel ein weichmagnetischer Ring ist. Dieser z. B. aus Eisen bestehende Ring 76 kann unmittelbar kraftschlüssig mit dem Kontaktstück 72 verbunden sein, beispielsweise mittels einer Hartverlötung.The locking device can of course be carried out differently in the vacuum interrupter according to the invention. For example, the moving contact 17 may additionally have a soft magnetic component (such. As iron), (a permanent magnet, for example) is held in a locking device which by an outside of the vacuum interrupter is arrange ¬ th magnet, whereby the moving contact is locked in its open position. This lock can be canceled by an electromagnet which generates a magnetic field, which is directed opposite to the magnetic field of the permanent magnet, whereby the soft magnetic component is released. 3 shows a further embodiment of a vacuum circuit ¬ umschaltröhre 50 is shown for quick automatic switching. This vacuum interrupter has a (eg from Kera ¬ mik existing) insulating cylinder 53, whose one end face side is closed by a metal plate 55th This Me ¬ tallplatte 55 forms part of a fixed contact 57. The fixed contact 57 also includes a terminal pin 59 for supplying power. The metal plate 55 forms a kind of a bottom of the insulating cylinder 53. The second end face of the insulating cylinder 53 is vacuum-tight with a circular ring ¬ shaped flange 61 is connected. The central circular opening of this flange 61 is closed with a thin metal membrane 63, which is penetrated by a moving contact 65 vacuum-tight. The diaphragm 63 forms a circular bellows (diaphragm bellows) and has a likewise annular or circular impressed shaft 67. In this case, this shaft 67 is impressed adjacent to the outer diameter of the annular bellows 63 in this. The diaphragm 63 with the shaft 67 makes it possible to move the moving contact 65 in the axial direction (rotation axis 70) towards the fixed contact 57. The movable contact 65 comprises a clock-Kon ¬ piece 72 which is connected to a terminal bolt 74th Furthermore, the moving contact 65 has a component 76 consisting of a soft magnetic material (eg iron), which in the exemplary embodiment is a soft-magnetic ring. This z. B. made of iron ring 76 may be directly frictionally connected to the contact piece 72, for example by means of a Hartverlotung.
Im - in der Figur 3 dargestellten - geöffneten Zustand des Kontaktsystems befindet sich der Ring 76 im Zentrum einer Spule 78, welche einen Elektromagneten darstellt. Diese Spule 78 bildet eine Arretierungsvorrichtung: Bei strom- durchflossener Spule wird der Ring 76 durch das Magnetfeld der Spule 78 in seiner Stellung festgehalten, d.h. arretiert. Dadurch wird das aus Bewegkontakt und Festkontakt be¬ stehende Kontaktsystem in seinem geöffneten Zustand arretiert und der Bewegkontakt wird entgegen der Kraft des von außen auf die Membran 63 und den Bewegkontakt 65 einwirken¬ den Luftdrucks in der in Figur 3 dargestellten Stellung, welche dem geöffneten Zustand des Kontaktsystems entspricht, festgehalten .In the open state of the contact system shown in FIG. 3, the ring 76 is located in the center of a coil 78, which represents an electromagnet. This coil 78 forms a locking device: With current flowing through the coil, the ring 76 by the magnetic field the coil 78 held in position, ie locked. Characterized consisting of moving contact and fixed contact be ¬ stationary contact system is locked in its open state and the moving contact is against the force of the externally on the diaphragm 63 and act to moving contact 65 ¬ the air pressure in the embodiment shown in Figure 3 position, corresponding to the opened state of the contact system.
Sobald der die Spule 78 durchfließende Strom abgeschaltet wird, wird die Arretierung des Bewegkontaktes 65 aufgehoben. Dann wird durch die Kraft des Luftdrucks der Bewegkontakt entlang der Rotationsachse 70 auf den Festkontakt 57 zube¬ wegt. Da der Bewegkontakt 65 eine geringe Masse aufweist, wird dieser sehr schnell zum Festkontakt 57 hin beschleu¬ nigt, wodurch das Kontaktsystem innerhalb weniger Millisekunden, im Ausführungsbeispiel innerhalb ca. 1 ms schließt.As soon as the current flowing through the coil 78 is switched off, the locking of the moving contact 65 is released. Then, by the force of the air pressure, the moving contact along the axis of rotation 70 on the fixed contact 57 zube ¬ moves. Since the moving contact 65 has a low mass, it is very fast to the stationary contact 57 toward ACCEL ¬ nigt, whereby the contact system includes within a few milliseconds in the exemplary embodiment within approximately 1 ms.
Bei dieser Vakuumschaltröhre ist insbesondere die flache Bauform sowie der im Inneren des Schaltröhrengehäuses kom¬ pakt ausgestaltete Bewegkontakt 65 vorteilhaft. Die kurze Erstreckung des Kontaktstücks 72 entlang der Rotationsachse 70 ermöglicht es insbesondere, die Masse des Bewegkontaktes gering zu halten. Damit wird eine starke Beschleunigung des Bewegkontaktes 65 ermöglicht.In this vacuum interrupter, in particular the flat design and the inside of the interrupter housing kom ¬ pact designed moving contact 65 is advantageous. The short extent of the contact piece 72 along the axis of rotation 70 makes it possible in particular to keep the mass of the moving contact low. This allows a strong acceleration of the moving contact 65.
Die beschriebenen Vakuumschaltröhren können insbesondere mit Vorteil eingesetzt werden zum elektrischen Überbrücken eines Schaltungsteils einer elektrischen Schaltung (mittels eines sogenannten Bypasses) , wenn dieser bei Auftreten eines Fehlers vor Überspannung oder Überstrom geschützt werden soll. Vorteilhaft ist bei dieser Vakuum-Kurzschließer-Schaltröhre die aufgrund des Vakuums hohe dielektrische Festigkeit. Da¬ durch kann die Vakuumschaltröhre kompakt ausgestaltet sein, die Schaltstrecke sehr kurz gehalten werden und die Abmes¬ sungen der Vakuumschaltröhre minimiert werden. Dies ermög¬ licht ein schnelles Schalten der Kontakte.The described vacuum interrupters can be used particularly advantageously for electrically bridging a circuit part of an electrical circuit (by means of a so-called bypass), if it is to be protected against overvoltage or overcurrent when an error occurs. The advantage of this vacuum short-circuiting tube is the high dielectric strength due to the vacuum. As ¬ through the vacuum interrupter can be made compact, the switching path be kept very short and the dimen ¬ measurements of the vacuum interrupter be minimized. This allowed ¬ light-fast switching of the contacts.
Es wurde eine Vakuumschaltröhre beschrieben, bei der das aus Bewegkontakt und Festkontakt bestehende Kontaktsystem im ge¬ öffneten Zustand arretierbar ist und bei der der Bewegkontakt eine sehr geringe Masse aufweist. Sobald die Arretie¬ rung aufgehoben wird, beschleunigt die von außen auf den Be- wegkontakt wirkende Kraft des Luftdrucks den Bewegkontakt zum Festkontakt hin, wodurch das Kontaktsystem selbsttätig innerhalb einer im einstelligen Millisekundenbereich liegenden Zeitspanne geschlossen wird. Unterstützend können zu¬ sätzlich eine Federkraft eines Federbalges und/oder eine ex- terne mechanische Kraft auf den Bewegkontakt einwirken, um diesen noch schneller zum Festkontakt hin zu bewegen. Der Festkontakt sowie der Bewegkontakt kann im Bereich deren Be¬ rührungsstellen jeweils aus Kupfer bestehen. Dadurch ist diese Vakuumschaltröhre kostengünstig herstellbar. There has been described a vacuum interrupter, wherein the moving contact and fixed contact made of contact system in ge ¬ opened condition can be locked and in which the moving contact has a very low mass. Once the Arretie ¬ tion is released, the force acting from outside on the moving contact force of the air pressure accelerates the moving contact towards the fixed contact, whereby the contact system is closed automatically within a lying in the millisecond range digit period of time. Supportive ¬ can additionally act to move it more quickly to the stationary contact toward a spring force of a bellows and / or ex- ternal mechanical force on the moving contact. The fixed contact and the moving contact can each consist of copper in the area of their Be ¬ contact points. As a result, this vacuum interrupter is inexpensive to produce.

Claims

Patentansprüche claims
1. Vakuumschaltröhre mit einem Kontaktsystem, welches einen Festkontakt (7, 57) und einen bezüglich des Festkontakts be- weglich angeordneten Bewegkontakt (17, 65) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegkontakt (17, 65) im geöffneten Zustand arretierbar und so ausgestaltet ist, dass er auf ein Aufheben der Arre¬ tierung hin einen schnellen selbsttätigen Schaltvorgang aus- führt.1. vacuum interrupter with a contact system, which comprises a fixed contact (7, 57) and with respect to the fixed contact movably arranged moving contact (17, 65), characterized in that the moving contact (17, 65) in the open state lockable and configured is that he executes a quick automatic switching operation towards a cancellation of Arre ¬ tion.
2. Vakuumschaltröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegkontakt (17) eine Masse m gemäß
Figure imgf000015_0001
aufweist, wobei2. vacuum interrupter according to claim 1, characterized in that the moving contact (17) according to a mass m
Figure imgf000015_0001
having,
M eine im Bereich zwischen 20.000 kg und 90.000 kg frei wählbare Konstante,M a constant selectable in the range between 20,000 kg and 90,000 kg constant,
D die Wanddicke eines am Bewegkontakt angeordneten Feder- balgs (13), da der Außendurchmesser des Federbalgs (13) und di. der Innendurchmesser des Federbalgs (13) ist.D is the wall thickness of a spring bellows arranged on the moving contact (13), d a is the outer diameter of the spring bellows (13) and di. the inner diameter of the spring bellows (13).
3. Vakuumschaltröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Federbalg (13) im geöffneten Zustand des Kontaktsystems eine in Richtung des Festkontakts (7) wirkende Federkraft auf den Bewegkontakt (17) aufbringt.3. vacuum interrupter according to claim 2, characterized in that the bellows (13) in the open state of the contact system in the direction of the fixed contact (7) acting spring force on the moving contact (17) applies.
4. Vakuumschaltröhre nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Federbalg (13) maximal drei Wellen aufweist. 4. vacuum interrupter according to claim 2 or 3, characterized in that the bellows (13) has a maximum of three waves.
5. Vakuumschaltröhre nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegkontakt (17) eine Krafteinleitungsfläche (29) für eine außerhalb der Vakuumschaltröhre erzeugte mechanische Kraft aufweist.5. vacuum interrupter according to one of the preceding Ansprü ¬ che, characterized in that the moving contact (17) has a force introduction surface (29) for a mechanical force generated outside the vacuum interrupter.
6. Vakuumschaltröhre nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegkontakt (17) eine Krafteinleitungsfläche (29) für eine außerhalb der Vakuumschaltröhre erzeugte Federkraft aufweist .6. vacuum interrupter according to one of the preceding Ansprü ¬ che, characterized in that the moving contact (17) has a force introduction surface (29) for a spring force generated outside the vacuum interrupter.
7. Vakuumschaltröhre nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen am Bewegkontakt (57) angeordneten, im Wesentlichen kreisringförmigen Balg (63) .7. vacuum interrupter according to claim 1, characterized by a on the moving contact (57) arranged, substantially annular bellows (63).
8. Vakuumschaltröhre nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Balg (63) mindestens eine kreisförmige eingeprägte Welle (67) aufweist.8. vacuum interrupter according to claim 7, characterized in that the bellows (63) has at least one circular embossed shaft (67).
9. Vakuumschaltröhre nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine kreisförmige Welle (67) benachbart zum äußeren Durchmesser des kreisringförmigen Balgs (63) in diesen eingeprägt ist.9. vacuum interrupter according to claim 8, characterized in that the at least one circular shaft (67) adjacent to the outer diameter of the annular bellows (63) is impressed in these.
10. Vakuumschaltröhre nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, dass der Festkontakt (7, 57) und der Bewegkontakt (17, 65) im Be¬ reich ihrer Berührungsstellen aus Kupfer bestehen.10. vacuum interrupter according to one of the preceding Ansprü ¬ che, characterized in that the fixed contact (7, 57) and the moving contact (17, 65) in Be ¬ rich their contact points made of copper.
11. Vakuumschaltröhre nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zusammenwirken mit einer einen Magneten aufweisenden Arretierungsvorrichtung, die im geöffneten Zustand des Kontaktsystems den Bewegkontakt in seiner Stellung arretiert, der Bewegkontakt (65) ein aus einem weichmagnetischen Material bestehendes Bauteil (76) aufweist. 11. Vacuum interrupter according to one of the preceding claims, characterized in that in cooperation with a magnet having a locking device, which locks the moving contact in its open position of the contact system in its position, the moving contact (65) consists of a soft magnetic material component ( 76).
PCT/EP2008/066686 2007-12-21 2008-12-03 Vacuum switching tube WO2009080453A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007063447.3 2007-12-21
DE200710063447 DE102007063447B3 (en) 2007-12-21 2007-12-21 Vacuum interrupter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2009080453A1 true WO2009080453A1 (en) 2009-07-02

Family

ID=40361594

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2008/066686 WO2009080453A1 (en) 2007-12-21 2008-12-03 Vacuum switching tube

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102007063447B3 (en)
WO (1) WO2009080453A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118073129A (en) * 2024-04-08 2024-05-24 博方电气有限公司 Voltage fluctuation resistant quick response vacuum switch

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2955983A1 (en) * 2010-02-01 2011-08-05 Mining Res & Dev DEVICE FOR PROTECTING AN ELECTRIC ARC
US8324521B2 (en) * 2010-11-15 2012-12-04 Eaton Corporation Bellows for use in vacuum interrupters

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE9205493U1 (en) * 1992-04-16 1993-08-19 Siemens AG, 80333 München Vacuum interrupter with elastic flange
DE19808083C1 (en) * 1998-02-20 1999-04-29 Siemens Ag Vacuum switch arrangement
DE19921173A1 (en) * 1999-05-07 2000-11-09 Abb Patent Gmbh Spurious arc extinguishing device for electrical switching apparatus has contacts in vacuum chamber which close and commutate current of spurious arc
WO2008125494A1 (en) * 2007-04-16 2008-10-23 Siemens Aktiengesellschaft Device for protecting converter modules

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2202924C3 (en) * 1972-01-21 1979-04-19 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen Vacuum switch
DE3148142A1 (en) * 1981-12-04 1983-06-09 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Vacuum switch

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE9205493U1 (en) * 1992-04-16 1993-08-19 Siemens AG, 80333 München Vacuum interrupter with elastic flange
DE19808083C1 (en) * 1998-02-20 1999-04-29 Siemens Ag Vacuum switch arrangement
DE19921173A1 (en) * 1999-05-07 2000-11-09 Abb Patent Gmbh Spurious arc extinguishing device for electrical switching apparatus has contacts in vacuum chamber which close and commutate current of spurious arc
WO2008125494A1 (en) * 2007-04-16 2008-10-23 Siemens Aktiengesellschaft Device for protecting converter modules

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118073129A (en) * 2024-04-08 2024-05-24 博方电气有限公司 Voltage fluctuation resistant quick response vacuum switch

Also Published As

Publication number Publication date
DE102007063447B3 (en) 2009-04-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3408859B1 (en) Relay
EP3692581B1 (en) Actuator comprising solid state actuator and hydraulic unit and method of switching
EP3175466A2 (en) Electric switch, in particular for high voltages and/or high currents
EP0898780B1 (en) Magnetically driven electric switch
DE4304921C1 (en) Bistable magnetic drive for an electrical switch
EP2059938A1 (en) Vacuum circuit breaker
DE112011101118T5 (en) Electromagnetic mechanism and manual switchgear of an electromagnetic mechanism
EP3284097A1 (en) Quickly closing switch element
WO2009080453A1 (en) Vacuum switching tube
DE3750514T2 (en) Switching device.
DE2048506C3 (en) Vacuum switch
WO2009138394A1 (en) Vacuum circuit interrupter
DE102018205563A1 (en) Electrical switching arrangement
DE19808083C1 (en) Vacuum switch arrangement
DE3028938C2 (en)
DE102006023372A1 (en) breakers
DE2043744C3 (en) Electric compression switch
DE102014219535A1 (en) Kinematic chain for an electrical switching device and method for setting a relative distance of switching contact pieces
DE102008048828A1 (en) Method for determining stroke of two actuating elements driven by drive element, involves determining position of drive element, when actuating element is arranged in predetermined position
DE102010041728B4 (en) Magneto-mechanical actuator, switching arrangement and method for operating a magneto-mechanical actuator
DE2206120A1 (en) High voltage electrical switch
DE102007046512A1 (en) Switching unit for mechanical connection with actuator in emergency stop-control unit, has switching mechanism for opening and closing of current circuit in housing, and locking mechanism arranged in inner side of housing
DE102007063446B3 (en) Vacuum interrupter
EP0824027A1 (en) Explosion protection device with electric triggering
DE2417236A1 (en) Large stroke drive for earthing cct. breaker - has electromagnetically actuated switching plunger forming part of linear motor

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 08865310

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 08865310

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1