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Dokumentenidentifikation DE19525288C2 01.08.2002
Titel Mehrpoliger Vakuumschalter mit parallelen Polen
Anmelder Siemens AG, 80333 München, DE
Erfinder Fieberg, Klemens, Dipl.-Ing., 13509 Berlin, DE;
Kusserow, Jörg, Dipl.-Ing., 15366 Neuenhagen, DE;
Renz, Roman, Dr.rer.nat., 12355 Berlin, DE
DE-Anmeldedatum 03.07.1995
DE-Aktenzeichen 19525288
Offenlegungstag 09.01.1997
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 01.08.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 01.08.2002
IPC-Hauptklasse H01H 33/666

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen mehrpoligen Vakuumschalter mit etwa parallel angeordneten Polen und wenigstens einer Vakuumschaltröhre je Pol sowie mit einer Antriebsvorrichtung zum Schließen und Öffnen der Vakuumschaltröhren.

Vakuumschalter dieser Art sind beispielsweise durch die DE 42 10 716 A1 oder die DE 41 33 091 A1 bekannt geworden. Dabei ist die Bauform eines Vakuumschalters nach dem zuerst genannten Dokument für den Bereich der Niederspannung vorgesehen, während in dem weiteren Dokument ein Vakuumschalter für Mittelspannung beschrieben ist. In beiden Bauformen ermöglicht es der Einsatz hochwertiger Isolierstoffe, den Abstand zwischen den benachbarten Polen sehr gering zu bemessen. Bei einem Vakuum-Leistungsschalter für Niederspannung gelingt dies beispielsweise dadurch, daß die Vakuumschaltröhren in Kammern eines Isolierkörpers untergebracht werden und hierdurch trotz geringen Polmittenabstandes ausreichende Kriechwege eingehalten werden. Bei Schaltgeräten für Mittelspannung sind gleichfalls sehr geringe Polmittenabstände dadurch zu erreichen, daß das Schaltgerät in ein Gehäuse eingesetzt wird, das ein von Luft verschiedenes Isoliermedium mit hohem Isoliervermögen enthält. In der DE 42 11 154 A1 ist beispielsweise eine Mittelspannungs-Schaltanlage beschrieben, bei der ein nur wenig über dem Atmosphärendruck liegender Gasdruck sehr geringe Abmessungen ermöglicht.

In allen beschriebenen Anordnungen kann der eng benachbarte Verlauf der sich durch die Schaltstrecken der Pole erstreckenden Strombahnen das Schaltvermögen der Vakuumschalter beeinträchtigen. Diese unerwünschte Wirkung beruht auf der gegenseitigen elektromagnetischen Beeinflussung benachbarter Schaltstrecken, die mit abnehmendem Abstand der Schaltstrecken stark zunimmt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch einfach durchführbare Maßnahmen das Schaltvermögen von Vakuumschaltern kompakter Abmessungen, d. h. mit geringem Polmittenabstand, zu steigern.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Vakuumschaltröhre des räumlich mittig angeordneten Poles für ein gegenüber den Vakuumschaltröhren in den außenliegenden Polen erhöhtes Schaltvermögen bemessen ist.

Durch die vorgeschlagene Bemessung werden die auftretenden Schaltfälle besser als bisher beherrscht. Betrachtet man insbesondere den Vorgang, daß ein außenliegender Pol der erstlöschende Pol ist und demzufolge die verbleibenden Pole unmittelbar benachbart sind, so ermöglicht das höhere Schaltvermögen der Vakuumschaltröhre im mittleren Pol die Unterbrechung des Stromkreises, weil bei Netzen mit isoliertem Sternpunkt die letztlöschenden Pole in Reihe geschaltet sind. Ist andererseits der mittlere Pol, der die Vakuumschaltröhre mit erhöhten Schaltvermögen enthält, der erstlöschende Pol, so bewältigen die nun in Reihe liegenden äußeren Pole den Schaltvorgang auch mit der üblichen Bemessung der Vakuumschaltröhren, weil aufgrund des größeren Abstandes die gegenseitige elektromagnetische Beeinflussung gering ist.

Für die Zwecke der Erfindung erweist es sich als ausreichend, wenn das erhöhte Schaltvermögen etwa 5 bis 20% über dem Schaltvermögen der Vakuumschaltröhren in den außenliegenden Polen liegt.

Das erhöhte Schaltvermögen kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß Vakuumschaltröhren mit unterschiedlichem Kontaktsystem eingesetzt werden. Insbesondere kann die Vakuumschaltröhre des mittleren Poles ein Axialfeldkontaktsystem aufweisen, während die Vakuumschaltröhren der außenliegenden Pole ein Radialfeldkontaktsystem besitzen. Bei etwa gleichem Außendurchmesser der Vakuumschaltröhren ermöglicht das Axialfeldkontaktsystem das erwünschte erhöhte Schaltvermögen.

Auch mit Vakuumschaltröhren des gleichen Typs ist die Erfindung zu verwirklichen. Beispielsweise kann die Vakuumschaltröhre des mittleren Poles ein Kontaktsystem mit einem gegenüber den Vakuumschaltröhren in den außenliegenden Polen vergrößerten Durchmesser aufweisen. Hierzu kann aus einer bestehenden Baureihe von Vakuumschaltröhren für den mittleren Pol die nächstgrößere Baugröße ausgewählt werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Die Fig. 1 zeigt schematisch einen dreipoligen Vakuumschalter für Niederspannung mit geschnitten dargestellten Vakuumschaltröhren.

In der Fig. 2 ist bei gleicher Darstellungsweise wie in der Fig. 1 ein weiterer Vakuumschalter gezeigt, bei dem die mittlere Vakuumschaltröhre ein anderes Kontaktsystem als die Vakuumschaltröhren in den außenliegenden Polen besitzt.

Der in der Fig. 1 gezeigte Vakuum-Leistungsschalter 1 ist dreipolig ausgebildet und besitzt ein aus Isolierstoff bestehendes Tragwerk 2. Die parallel zueinander angeordneten Pole 3, 4 und 5 sind durch angedeutete Phasentrennwände 6 des Tragwerkes 2 voneinander getrennt. Es können auch durchgehende Phasentrennwände vorgesehen sein, durch die das Tragwerk 2 in Kammern unterteilt wird.

Zu jedem der Pole 3, 4 und 5 des Vakuum-Leistungsschalters 1 gehört eine Vakuumschaltröhre 7, 8 und 9, die in nichtgezeigter Weise mit einem geeigneten Antriebsmechanismus in Verbindung stehen. Durch den Antriebsmechanismus werden die oberen Anschlußbolzen 10 der Vakuumschaltröhren 7, 8 und 9 zum Öffnen und Schließen der Schaltkontakte betätigt.

Die in der Fig. 1 gezeigten Vakuumschaltröhren 7, 8 und 9 weisen je ein Kontaktsystem 11 bzw. 12 auf, das nach dem Prinzip des radialen Magnetfeldes arbeitet. In der Fig. 1 ist dies dadurch angedeutet, daß die Schaltkontakte der Kontaktsysteme 11 und 12 Schlitze 13 besitzen, die in den jeweils zusammenwirkenden Schaltstücken entgegengesetzt geneigt sind. Die sich hieraus ergebende Beeinflussung eines Schaltlichtbogens ist an sich bekannt und wird daher im vorliegenden Zusammenhang nicht näher erörtert. Wesentlich für die Erfindung ist die unterschiedliche Bemessung der Vakuumschaltröhren 7 und 9 in den außenliegenden Polen 3 und 5 im Vergleich zu der Vakuumschaltröhre 8 im mittleren Pol 4. Diese gehört einer anderen Baugröße an, die einen größeren Durchmesser des Kontaktsystems 12 aufweist. Auch ist der Außendurchmesser der mittleren Vakuumschaltröhre 8 etwas größer als der Außendurchmesser der Vakuumschaltröhren 7 und 8. Diese Bemessung führt zu einem beispielsweise um 10% erhöhten Schaltvermögen. Obwohl diese Maßnahme offensichtlich mit geringerem Aufwand zu verwirklichen ist, als ein insgesamt erhöhtes Schaltvermögen des Vakuum-Leistungsschalters 1, werden die eingangs beschriebenen Schaltvorgänge zuverlässig beherrscht.

In dem weiteren Beispiel gemäß der Fig. 2 weist ein Vakuum- Leistungsschalter 15 gleichfalls drei benachbarte Pole 16, 17 und 18 auf, deren zugehörige Vakuumschaltröhren 20, 21 und 22 nach unterschiedlichen Prinzipien arbeitende Kontaktsysteme 23 bzw. 24 aufweisen.

In der Fig. 2 ist wiederum anhand von Schlitzen 25 der Kontaktsysteme 23 erkennbar, daß ein radiales Magnetfeld benutzt wird. Demgegenüber sind die Schlitze in den zusammenwirkenden Schaltstücken des Kontaktsystems 24 gleichsinnig angeordnet, wodurch in bekannter Weise ein axiales Magnetfeld beim Schalten besteht. Dies ermöglicht bei unverändertem Außendurchmesser der mittleren Vakuumschaltröhre 21 gleichfalls ein in der erwünschten Weise erhöhtes Schaltvermögen.

Auf die Anwendung radialer und axialer Magnetfelder und die Anordnung von Schlitzen in den Schaltstücken der Kontaktsysteme wird vorstehend nur beispielhaft eingegangen. Im Prinzip ist die für die Erfindung wesentliche Erhöhung des Schaltvermögens der Vakuumschaltröhre 8 bzw. 21 des mittleren Poles 4 bzw. 17 auch auf der Basis abweichender Kontaktsysteme, beispielsweise mit Spiralkontakten möglich.


Anspruch[de]
  1. 1. Mehrpoliger Vakuumschalter (1, 15) mit etwa parallel angeordneten Polen (3, 4, 5; 16, 17, 18) und wenigstens einer Vakuumschaltröhre (7, 8, 9; 20, 21, 22) je Pol (3, 4, 5; 16, 17, 18) sowie mit einer Antriebsvorrichtung zum Schließen und Öffnen der Vakuumschaltröhren (7, 8, 9; 20, 21, 22), dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuumschaltröhre (8, 21) des räumlich mittig angeordneten Poles (4, 17) für ein gegenüber den Vakuumschaltröhren (7, 9; 20, 22) in den außenliegenden Polen (3, 5; 16, 18) erhöhtes Schaltvermögen bemessen ist.
  2. 2. Vakuumschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erhöhte Schaltvermögen etwa 5 bis 20% über dem Schaltvermögen der Vakuumschaltröhren (7, 9; 20, 22) in den außenliegenden Polen (3, 5; 16, 18) liegt.
  3. 3. Vakuumschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuumschaltröhre (21) des mittigen Poles (17) ein Axialfeld- Kontaktsystem (24) aufweist daß die Vakuumschaltröhren (20, 22) der außenliegenden Pole (16, 18) ein Radialfeld- Kontaktsystem (23) besitzen.
  4. 4. Vakuumschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuumschaltröhre (8) des mittleren Poles (4) ein Kontaktsystem (12) mit einem gegenüber den Vakuumschaltröhren (7, 9) in den außenliegenden Polen (3, 5) vergrößerten Durchmesser besitzt.






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