VORRICHTUNG ZUR INNENDRUCKMESSUNG, SPANNUNGSKONDITIONIERUNG UND STROMKONDITIONIERUNG VON VAKUUMSCHALTRÖHREN UND VERFAHREN HIERFÜR

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Innendruckmessung, Spannungskonditionierung und Stromkonditionierung von Vakuumschaltröhren sowie Verfahren hierfür unter Einsatz der Vorrichtung.

Stand der Technik

[0002] Die Grundbedingung für das sichere Funktionieren von Vakuumschaltröhren, das heißt vor allem, Unterbrechung des Vakuumbogens beim Ausschalten sowie genügende innere dielektrische Festigkeit der Schaltstrecke, ist ein Innendruck von etwa 10^-7 bar oder kleiner. Dieser Druck darf während der gesamten Lebensdauer der Vakuumschaltröhre nicht überschritten werden. Für die Qualitätssicherung von Vakuumschaltröhren ist es daher erforderlich, den Innendruck von Vakuumschaltkammern zu messen, um eine lange Lebensdauer und hohe Qualität der Vakuumschaltröhren zu gewährleisten.

[0003] Die Messung des Innendruckes von Vakuumschaltkammern wird üblicherweise nach dem Magnetron-Prinzip durchgeführt, wie beispielsweise in CALOR- EMAG-Mitteilungen Heft I/1983, Seiten 19 bis 21 in dem Aufsatz "Messung des Innendruckes von Vakuum-Schaltkammern" von Siegbert Berger beschrieben oder in Siemens-Zeitschrift 51 (1977) Heft 5, Seite 427 bis Seite 430 "Messeinrichtung zum Bestimmen des Innendrucks von Vakuumschaltröhren" von Wilfried Kuhl und Klemens Wiehl beschrieben. Das Magnetronverfahren basiert auf der Ionisation von Restgasmolekülen nach dem Kaltkathodenmessprinzip (auch Penningprinzip genannt): beim Anlegen einer DC-Hochspannung von einigen kV werden die im Vakuumbehälter vor allem aufgrund von Feldemissionen und kosmischer Höhenstrahlung stets vorhandenen Elektronen zur Anode hin beschleunigt, wo sie durch Stoßprozesse weitere Restgasmoleküle ionisieren. Da die mittlere freie Weglänge eines im Hochvakuum befindlichen Elektrons einige Meter beträgt, wird die Stoßwahrscheinlichkeit durch Zuschalten eines Gleichstrommagnetfelds, das die Elektroden auf Spiralbahnen zwingt, entsprechend erhöht. Bei den für Vakuumschaltröhren typischen Drücken (10^-7 - 10^-4 mbar) ist der so erzeugte lonenstrom dem Restgasdruck angenähert proportional.

[0004] Für ein einwandfreies Schaltverhalten der Vakuumschaltröhren ist die Vorraussetzung ein möglichst reines Kontaktmaterial. In der Praxis hat sich zur Reinigung der Kontaktoberflächen von Vakuumschaltröhren als am erfolgreichsten die sogenannte Bogenformierung erwiesen, d.h. eine Reinigung der Elektroden durch die Vakuumlichtbögen. Bei dieser auch als Stromkonditionierung bezeichneten Methode werden die obersten Schichten der Kontakte durch ein intensives lonenbombardement aufgeheizt und abgetragen. Zum Stand der Technik wird beispielsweise auf den Aufsatz von B. Jüttner, P. Pech, K. H. Ibsch, E. Freund "Formierung von Kontakten in Vakuumlöschkammern mit Gleichstrombögen", publiziert in Wiss.-Techn. Mitteilungen des IPH, Heft 19/1978, Seite 9 - 14, verwiesen.

[0005] Für die vorliegende Erfindung wird bei der Stromkonditionierung gezielt die Eigenschaft der Vakuumlichtbögen vom Typ A genutzt, dass die Kathodenfußpunkte stochastisch mit hoher Geschwindigkeit auf der gesamten Kontaktoberfläche wandern; aufgrund der hohen Stromdichte bei sehr geringer Fußpunktfläche kommt es dabei auf der Kathodenoberfläche zu mikroskopisch kleinen Aufschmelzungen und Verdampfungen. Lässt man in der Vakuumschaltröhre einen DC-Lichtbogen über eine definierte Zeit brennen, erzielt man auf diese Weise eine gleichmäßigere Verteilung des Kontaktgefüges, weiterhin eine Reinigung der unmittelbaren Kontaktoberfläche und des oberflächennahen Bereiches von etwaigen Verunreinigungen, zum anderen werden bearbeitungsbedingte Inhomogenitäten wie z.B. Drehriefen geglättet. Durch Wiederholung des Konditionierungsvorgangs nach Umpolen werden beide Kontakte gleichmäßig belastet. Trotz einer sehr sorgfältigen Vorbehandlung aller Bauteile einer Vakuumschaltröhre verfügen diese nicht gleichmäßig und stets über eine definierte, erwünschte Spannungsfestigkeit. Zur Erhöhung der Spannungsfestigkeit und Ausgleich von Inhomogenitäten wird die Spannungskonditionierung angewandt. Zur Literatur wird hierzu verwiesen auf die Dissertation "Untersuchungen zum Emissionsstrom-, Konditionierungs- und Schweißverhalten von Vakuum-Schaltstrecken mit CuCr-Kontaktstücken" von Dr. Ing. Jörg Ballat vom 07. Dezember 1992, Darmstädter Dissertation D 17, beispielsweise Seiten 22 bis 28.

[0006] Beim Spannungskonditionieren wird ausgenutzt, dass sich Hochspannungsentladungen vorzugsweise an punktuellen Oberflächeninhomogenitäten ausbilden, wo es zu Erhöhungen der elektrischen Feldstärke kommt. Bei der Spannungskonditionierung werden diese Mikroinhomogenitäten bei geeignet gewählter Entladungsstromstärke effizient abgetragen, so dass die Isolationsfestigkeit der Vakuumstrecke dann gegenüber dem unkonditionierten Fall deutlich gestiegen ist. Um eine möglichst gleichmäßige Glättung beider Kontaktoberflächen in möglichst kurzer Zeit zu erzielen, konditioniert man zweckmäßigerweise mit AC-Durchschlägen, wobei die Hochspannung gezielt in Abhängigkeit vom Konditionierungsfortschritt (Anzahl der Überschläge pro Zeitintervall, bezogen auf den jeweiligen Hochspannungs(scheitel)wert) gesteigert wird.

[0007] Die verschiedenen Prüfverfahren und Konditionierungsverfahren bei der Herstellung und Qualitätssicherung von Vakuumschaltröhren oder Vakuumschaltkammern wurden bisher mit für die jeweils einzelnen Verfahren ausgebildeten Vorrichtungen durchgeführt. Eine solche Vorrichtung für die Innendruckmessung ist beispielsweise in der DE 3347176 A1 (nächstliegender Stand der Technik) oder der US 3575656 beschrieben.

Darstellung der Erfindung

[0008] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Durchführen der Messverfahren und Konditionierungsverfahren zur Qualitätssicherung von Vakuumschaltröhren und Vakuumschaltkammern wirtschaftlicher zu gestalten und kostengünstiger zu gestalten.

[0009] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gelöst, die als Kombinationsanlage aufgebaut ist und mit der sowohl eine Innendruckmessung als auch eine Stromkonditionierung und Spannungskonditionierung von Vakuumschaltröhren (Vakuumschaltkammern) durchgeführt werden kann.

[0010] Die Erfindung zeichnet sich durch eine Vorrichtung zur Innendruckmessung, Spannungskonditionierung und Stromkonditionierung von Vakuumschaltröhren aus, umfassend eine Spule zur Magnetfelderzeugung für die Innendruckmessung, einen Hochstromtransformator, der den Spulenstrom zum Aufbau des Magnetfeldes sowie den DC-Strom für die Stromkonditionierung liefert, einen Hochspannungsgenerator, der einerseits die für die Innendruckmessung benötigte DC-Hochspannung und andererseits eine variierbare AC-Hochspannung für die Spannungskonditionierung liefert, eine Halterungsvorrichtung für die Vakuum-Schaltröhre, die auf einer Seite eine Arretierungsvorrichtung für den Kontaktfußpunkt der Vakuumschaltröhre und auf der gegenüberliegenden Seite eine Einspann- und Fixiervorrichtung für die Vakuumschaltröhre aufweist, wobei die Einspann- und Fixiervorrichtung mit einer Linearantriebsvorrichtung zum Verfahren der Vakuumschaltröhre in Positionen zum Herstellen definierter Abstände zwischen den Kontakten der Vakuumschaltröhre für die Spannungskonditionierung, Stromkonditionierung bzw. Innendruckmessung und in eine Entnahmeposition verbunden ist, und wobei die Arretierungsvorrichtung mit einem pneumatischen Antrieb zum schnellen Auseinanderfahren der Kontakte aus der Schließposition auf einen definierten Abstand zum Zünden eines Gleichstromlichtbogens für die Stromkonditionierung ausgestattet ist. Bei der erfindungsgemäßen Anlage handelt es sich um eine Kombinationsvorrichtung, bei der die einzelnen Gerätekomponenten für mehrere Verfahren verwendet werden. Die Realisierung der Spannungskonditionierung, der Innendruckmessung und der Stromkonditionierung in einer Vorrichtung ermöglicht darüber hinaus in erfindungsgemäßer Weiterbildung einen automatisierten Ablauf sämtlicher Prozessschritte, angefangen von der individuellen Bauteilerkennung, über die Prozesssteuerung bis zur Auswertung und Protokollierung der Messergebnisse zu den einzelnen Prüflingen.

[0011] Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

[0012] Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Verfahren ist den Verfahrensansprüchen zu entnehmen.

[0013] Die Erfindung zeichnet sich insbesondere durch die Vereinigung alle drei Funktionen in einer einzigen Apparatur aus: ein einziger Hochstromtrafo liefert zum einen den Spulenstrom für das Magnetfeld der Innendruckprüfung, zum anderen den DC-Strom für die Stromkonditionierung; ein spezieller Hochspannungsgenerator liefert erstens die DC-Hochspannung für die Innendruckprüfung, zweitens eine variierbare AC-Hochspannung für die (Durchschlags-) Konditionierung sowie für die abschließende Spannungsfestigkeitsprüfung der Vakuumschaltröhren.

[0014] Nachfolgend werden die einzelnen Geräte und Komponenten der erfindungsgemäßen Vorrichtung näher erläutert. Mit dem Hochspannungsgenerator kann eine Wechselspannung von 0 - 30 kV und eine Gleichspannung von 0 - 20 kV erzeugt werden. Er kann sowohl für die Spannungskonditionierung als auch für die Innendruckmessung eingesetzt werden. Der Hochspannungsgenerator besteht im wesentlichen aus einer Steuer- und Überwachungseinheit, einem elektronisch geregelten Hochspannungsnetzgerät, mit dem die Gleichspannung einstellbar ist, und einer einstellbaren Wechselspannungsquelle. Die Gleichspannung leitet bei anliegendem Magnetfeld an der Spule die Innendruckmessung ein. Die Wechselspannung hingegen ist über einen Hochspannungstransformator mit vorgeschaltetem Motor betriebenen Stelltransformator einstellbar und dient der Spannungskonditionierung. Darüber hinaus kann der Hochspannungsgenerator mit einer mikroprozessor-gesteuerten Bedien- und Anzeigeeinheit ausgerüstet sein, die die Prüfparameter in einem Display darstellt. Alle Funktionen des Hochspannungsgenerators sind außerdem über ein isoliertes optisches Interface - optische Schnittstelle - steuerbar. Befehle und Meldungen werden über Lichtleiter zwischen Hochspannungsgenerator und Rechner (PC) Steuereinheit übertragen, der den Hochspannungsgenerator steuert.

[0015] Der in der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendete Hochstromtransformator hat zwei Aufgaben. Die erste besteht darin, die Spule zum Erzeugen des Magnetfeldes für die Innendruckmessung mit Gleichstrom zu versorgen, um so innerhalb der Vakuumröhre ein homogenes Magnetfeld zu erzeugen. Die zweite Aufgabe ist die Bereitstellung von Gleichstrom für die Stromkonditionierung .

[0016] Als Hochstromtransformator wird ein Transformator in Form eines Dreiphasen-Thyristor-gesteuerten Gleichrichters eingesetzt. Mittels einer sechspulsigen Gleichrichtung und einer Glättungsdrossel wird ein Gleichstrom geringer Restwelligkeit erhalten. Der Hochstromtransformator sollte in der Lage sein, einen einstellbaren Gleichstrom im Bereich von bis zu 600 A zu erzeugen. Zusätzlich kann noch ein Glättungskondensator parallel zur Spule geschaltet werden, um so auch noch die verbliebene Welligkeit des Gleichstromes zu glätten. Um die Spule vor zu großer Erwärmung zu schützen, kann sie mit einer Einrichtung zur Kühlung, beispielsweise einer Wasserkühlung ausgestattet sein. Für die erfindungsgemäße Vorrichtung einsetzbare Spulen sind in der Lage, kurzzeitig ein Magnetfeld von bis zu 0,5 Tesla zu erzeugen. Für die automatische Durchführung der Prozesse mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Hochstromtransformator zusätzlich mit einer Schnittstelle zur speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) ausgestattet. Über die Schnittstelle kann der Hochstromtransformator extern gesteuert werden und seine Meldungen in der SPS verarbeitet werden. Die Schnittstelle weist hierbei für die Steuerung Signale für Ein und Aus des Gleichstromkreises, Signale Vakuumbogen brennt oder brennt nicht, Signale für den Sollwert des Gleichstroms, Signale für den Ist-Wert des Gleichstroms, Signale für vorhandenen Kurzschluss, wenn die Kontakte der Vakuumschaltröhre bei eingeschaltetem Gleichstrom geschlossen sind, auf.

[0017] Das zur Innendruckmessung benötigte Magnetfeld wird mittels einer Hochstromspule erzeugt, die mit einem Kühlsystem ausgestattet ist. Bevorzugt wird die Spule mittels Wasser gekühlt, das durch den Hohlleiter der Spule fließt und mittels einer Hochdruckkühlmittelpumpe mit einem ausreichenden Druck bereitgestellt wird. Der infolge des Druckes erreichte Durchfluss, beispielsweise bei einem Druck von 50 bar, ist erforderlich, da das zur Innendruckmessung benötigte Magnetfeld nur durch große Stromstärken von mehreren 100 A erzielt werden kann, die wiederum eine starke Erwärmung der Spule nach sich ziehen. Das Kühlsystem der Magnetspule wird auch überwacht., beispielsweise mittels eines Durchflussmessers und eines Temperaturfühlers. Auch diese Messdaten werden der speicherprogrammierbaren Steuerung zugeführt und in dieser verarbeitet und für die Steuerung des Durchflusses insbesondere über die Kühlmittelpumpe verwendet.

[0018] Für die Realisierung der Spannungskonditionierung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein Hochspannungsgenerator vorgesehen, mit dem die Erzeugung einer ausreichend hohen Spannung von bis zu 30 kV (AC) möglich ist. Der für die Vorrichtung eingesetzte Hochspannungsgenerator ist in der Lage, sowohl Gleich- als auch Wechselspannung zu erzeugen Für die Spannungskonditionierung wird die Wechselspannung verwendet, um eine gleichmäßige Konditionierung beider Kontaktoberflächen der Vakuumschaltröhre zu erreichen.

[0019] Da sich nicht in Schaltgeräte eingebaute Vakuumschaltröhren immer im geschlossenen Zustand befinden, das heißt die Kontakte liegen aufeinander, ist eine Vorrichtung erforderlich, mit der ein definierter Abstand zwischen den Kontakten möglichst genau eingestellt werden kann. Erfindungsgemäß wird in der Vorrichtung ein Linearantrieb vorgesehen. Um die Vakuumschaltröhre mit dem Linearantrieb bewegen zu können, muss sie in eine eigens hierfür angefertigte Haltevorrichtung eingespannt werden. Diese Haltevorrichtung kann dann mit dem Linearantrieb verbunden werden und ermöglicht so Öffnungsund Schließbewegungen der Vakuumschaltkontakte. Damit die Kontakte in der Vakuumschaltröhre auseinandergezogen werden bzw. zusammengefahren werden, ist es erforderlich, die Vakuumschaltröhre an beiden Seiten einzuspannen und zusätzlich in der Haltevorrichtung an einer Seite zu arretieren. Diese Arretierung erfolgt beispielsweise mittels einer pneumatischen Vorrichtung. Wird der Linearantrieb für die Vakuumschaltröhre nun in Bewegung gesetzt, so werden die beiden Schaltkontakte relativ zueinander bewegt. Der Linearantrieb ermöglicht, einen definierten Abstand zwischen den Kontaktstücken, der in die Vorrichtung eingespannten Vakuumschaltröhre herzustellen. Hierbei ist es erforderlich, für jede als Prüfling in die Vorrichtung eingespannte Vakuumschaltröhre zuerst mittels des Linearantriebes den Kontaktöffnungspunkt der Kontakte aufzufinden. Für die verschiedenen Funktionsprüfungen sind verschiedene Abstände der Kontakte erforderlich und in Abhängigkeit von dem aufgefundenen Kontaktöffnungspunkt einzustellen mit Hilfe des Linearantriebes. Mittels des Linearantriebs wird die eingespannte Vakuumschaltröhre zwischen der Prüfposition und der Entnahmeposition verfahren. Hierbei wird der Linearantrieb in einem automatischen Betrieb mittels der speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) oder im manuellen Betrieb über ein Handrad oder entsprechende Funktionstasten eines Bedienterminals gesteuert. Der Linearantrieb entwickelt nur eine relativ geringe Bewegungsgeschwindigkeit, auf der anderen Seite ermöglicht er eine Genauigkeit des Antriebes auf 1/100 mm. Der Antrieb selbst umfasst einen Gleichstrommotor, einen Servoverstärker, einen Lageregler und eine Positionssteuerung. Die Steuerung des Gleichstrommotors erfolgt im Automatikbetrieb durch die SPS. Die Drehbewegung des Motors des Antriebes wird mit Hilfe einer Linearachse in eine lineare Bewegung umgesetzt, wodurch es möglich ist, die Position des Prüflings - Vakuumschaltröhre - zu verändern. Bevorzugt besteht die Linearachse aus zwei Spindeln, die durch eine Abdeckplatte miteinander verbunden sind, wodurch ein Gleichlauf dieser Teile und eine hohe Kraftübertragung gewährleistet ist. Der Spindeltrieb und der Antriebsmotor sind beispielsweise über einen Zahnriemen miteinander verbunden, der einen schlupffreien Betrieb zur genauen Positionsregelung gestattet. Der Linearantrieb weist einen oberen und unteren mechanischen Anschlag auf, wobei ein Anschlag als Referenzpunkt für den Antrieb dient. Dazwischen sind die Entnahmeposition für den Röhrenwechsel und die Prüfpositionen, wobei die definierten Kontaktabstände - Kontakthübe - über die SPS angesteuert werden.

[0020] Wesentlich für die Durchführung der Verfahren mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Ausbildung der Halterung für die Vakuumschaltröhre als Prüfling, um nicht nur das Einfahren der Vakuumschaltröhre in eine Prüfposition zu ermöglichen, sondern darüber hinaus die für die verschiedenen Verfahren benötigten unterschiedlichen Zustände der Schaltkontakte bzw. deren Abstand zueinander herzustellen. Hierbei wird die Vakuumschaltröhre auf einer Seite mit einer Einspann- und Fixiervorrichtung festgelegt, die einen pneumatisch arbeitenden Zylinder zum Einspannen der Vakuumschaltröhre aufweist, der über die SPS angesteuert wird.

[0021] Des weiteren ist eine Arretierungsvorrichtung für den Röhrenfußpunkt - d.h. den Kontaktfußpunkt - der Vakuumschaltröhre vorgesehen, die bevorzugt als Drehhubzylinder ausgebildet ist und einerseits der Arretierung der Vakuumschaltröhre dient und zum anderen einen schnellen Kontakthub zum Zünden eines Vakuumbogens durch Trennen der Kontakte ermöglicht. Der Drehhubzylinder kann also sowohl eine lineare Bewegung parallel zur Bewegungsachse der Kontakte der Vakuumschaltröhre als auch eine Drehbewegung ausführen. Hierfür ist der Drehhubzylinder mit einem am Kolben angebrachten und senkrecht zur linearen Bewegungsachse verlaufenden Knebel oder dergleichen ausgerüstet, der die am Kontaktfußpunkt der Vakuumschaltröhre angebrachte Mechanik arretiert.

[0022] Zusätzlich ist ein pneumatischer Zylinder als Ausgleichszylinder vorgesehen, der die Aufgabe hat, das Gewicht der am Kontaktfußpunkt der Vakuumschaltröhre eingespannten Mechanik zu kompensieren, wobei die von ihm ausgehende und in Richtung der Bewegungsachse der Kontakte verlaufenden Kraft aber geringer ist als die von dem Linearantrieb ausgehende Kraft, wodurch eine spielfreie Linearbewegung von ausreichendem mechanischen Antriebsdruck ermöglich ist. Auf diese Weise kann erfindungsgemäß eine besonders genaue Abstandregelung der Kontakte und Einstellung derselben erreicht werden mit Hilfe des Linearantriebes.

[0023] Zur Trennung des Hochspannungskreises von dem Hochstromkreis ist ein pneumatisch betätigter Trenner vorgesehen, der bei der Spannungskonditionierung und der Innendruckmessung geöffnet ist, damit die Hochspannung nicht auf den Hochstromkreis überschlägt. Der Trenner ist dagegen während der Stromkonditionierung geschlossen, um den hohen Konditionierstrom sicher zum Kontakt der Vakuumschaltröhre zu leiten. Für die Innendruckmessung ist die Erfassung und Aufbereitung der Messwerte für den durch die Vakuumschaltröhre fließenden lonenstrom und die anliegende Hochspannung vorgesehen mittels eines Messwerteerfassungs- und Auswertesystems. Die Erfassung und Aufbereitung der Messdaten erfolgt mit Hilfe von Messverstärkern, die von den Messverstärkem bevorzugt in Gestalt von Lichtsignalen abgegebenen Signalen werden in einem Transientenrecorder in digitale Spannungssignale umgewandelt, um dann im PC - Steuereinheit - verarbeitet zu werden. Der PC kann zudem mit einer Software zur Archivierung der Daten ausgestattet sein, so dass alle Messdaten jedes Prüflings, d.h. jede Vakuumschaltröhre nicht nur erfasst sondern auch gespeichert werden können. Sofern die Prüflinge mit einem Erkennungscode zur individuellen Bauteilerkennung ausgestattet sind, können die Daten des bei der Innendruckmessung aufgetretenen Strom- und Spannungsverlauf auch zu einem späteren Zeitpunkt wieder betrachtet und ausgewertet werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0024] Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden, anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispiel. Es zeigen

Figur 1:

den Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in schematischer Darstellung;

Figur 2:

eine tabellarische Darstellung der wesentlichen Schaltzustände und damit auch der Prinzipschaltbilder zur Realisierung der drei Grundfunktionen Innendruckmessung, Spannungskonditionierung und Stromkonditionierung.

Bester Weg zur Ausführung der Erfindung

[0025] Der Prüfling, eine Vakuumschaltröhre 1, ist in dem Hohlraum der Hochstromspule 4 angeordnet und in einer Halterung H befestigt. Die Arretierungseinrichtung für den Kontaktfußpunkt der Vakuumschaltröhre 1 wird von einem Drehhubzylinder 5, 5A gebildet, dessen Pneumatikzylinder 5 in Pfeilrichtung P1, P2 verfahrbar sind. Am Kolben sind Knebel 5A angebracht, die durch eine Drehbewegung des Drehhubzylinders eine Arretierung des Kontaktfußpunktes der Vakuumschaltröhre in der Haltevorrichtung bewirken. Erfolgt nach absolvierter Prüfung die Anweisung, die Vakuumschaltröhre in die Entnahmeposition zu fahren, so bewegen sich die Drehhubzylinder nach oben und die Knebel 5A drehen sich von der Vakuumschaltröhre weg, so dass die Ausfahrstrecke für die Vakuumschaltröhre freigegeben ist. Auf der anderen Seite ist eine Einspann- und Fixiervorrichtung für die in die Prüfposition eingelegte Vakuumschaltröhre 1 vorgesehen, die in Gestalt eines Pneumatikzylinders 7 ausgeführt ist. Die Einspann- und Fixiervorrichtung 7 ist mit dem Linearantrieb 2,3 verbunden, wobei 2 die Linearachse, und 3 das Antriebsmodul mit dem Gleichstrommotor umfasst. Die Spule 4 wird von dem Hochstromtransformator 13 gespeist und ist des weiteren an eine Kühlmittelpumpe 12 für Kühlwasser angeschlossen. Der Hochspannungsgenerator ist mit 11 bezeichnet. Der Umschalter S3 dient dem Zuschalten des Spulenstromes bei der Innendruckmessung. Der Messverstärker 9 dient zur Aufnahme der bei der Innendruckmessung anliegenden Spannung. Der Messverstärker 8 zur Aufnahme des Innendruck-Stromsignals wird über den Schalter S1 zugeschaltet. Der Schalter S2 dient zum Zuschalten des Konditionsstromes bei der Stromkonditionierung und Spannungskonditionierung.

[0026] Des weiteren ist schematisch die Kühleinrichtung für die Vakuumschaltröhre bei der Stromkonditionierung in Gestalt von Druckluftdüsen 10 schematisch angedeutet. Des weiteren ist der Trenner T, der mittels eines Pneumatikzylinders 6 betätigbar ist zur Trennung des Hochstrom- von dem Hochspannungskreis sowie ein Sicherheitserdungsschalter S4 vorgesehen. Die Messverstärker sind an eine Messdatenerfassung- und Auswertevorrichtung 14 mit PC Steuereinheit verbunden, die auch die Spannung von dem Hochspannungsgenerator 11 erfasst.

[0027] Die Innendruckmessung, Spannungskonditionierung und Stromkonditionierung einer Vakuumschaltröhre mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß dessen in Figur 1 dargestellten prinzipiellen Aufbaus erfolgt in Teilprozessen nacheinander. Der Ablauf dieser Teilprozesse in bezug auf die Schaltzustände der Schalter S1, S2, S3, S4 und des Trenners T gemäß Prinzipschaltbild nach Figur 1 sind in der beigefügten Tabelle Figur 2 aufgeführt.

[0028] Mit Hilfe des Linearantriebs wird die eingespannte Vakuumschaltröhre zwischen den Prüfpositionen und der Entnahmeposition, in Pfeilrichtung P, verfahren. Die Bewegung zum Trennen der Kontakte für die Prüfung - Stromkonditionierung - erfolgt hingegen mittels der pneumatischen Vorrichtung 5, 5A.

[0029] Für die Spannungskonditionierung ist es erforderlich, den Abstand zwischen den Kontakten der Vakuumschaltröhre möglichst genau einzustellen. Hierfür wird der Linearantrieb verwendet. Das Auseinanderziehen der Kontakte kann jedoch nur erfolgen, wenn die Vakuumschaltröhre an einer Seite arretiert wird. Wird der Linearantrieb in Bewegung gesetzt, so zieht er in Abhängigkeit von der Einbaulage der Vakuumschaltröhre ein Kontaktstück mit sich. Zum Durchführen der Spannungskonditionierung wird zuerst der Kontaktabstand mit dem Linearantrieb eingestellt. Danach wird die Hochspannung, die mit der oberen Halterung der Schaltröhre verbunden ist, zugeschaltet. Im einzelnen wird durch Verfahren des Linearantriebs der Kontaktöffnungspunkt gefunden und danach der Linearantrieb auf den der Spannungskonditionierung zugeordneten Kontakthub II verfahren, d.h. der gewünschte definierte Kontaktabstand wird erreicht, danach wird der pneumatische Trenner T geöffnet, Kontaktfußpunkt der Vakuumschaltröhre und der Trenner geerdet, danach die Anweisung über den PC "Spannung EIN zur Spannungskonditionierung" gegeben und nach Beendigung die Hochspannungsfreigabe zurückgenommen, die Erdung des Trenners und des Kontaktfußpunktes der Vakuumschaltröhre aufgehoben und der Linearantrieb in eine Warteposition verfahren für die Durchführung eines weiteren Teilprozesses.

[0030] Die Realisierung der Innendruckmessung erfolgt mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach dem Penning- bzw. Magnetronverfahren. Grundvoraussetzung hierfür ist eine Gleichspannungsquelle zur Erzeugung eines elektrischen Hochspannungsfeldes sowie eines Magnetfeldes. Die Gleichspannung wird durch den Hochspannungsgenerator 11 zur Verfügung gestellt, der mit dem oberen Teil der Halterung H von der Vakuumschaltröhre verbunden ist. Das Magnetfeld wird durch die wassergekühlte von einem Gleichstrom durchflossene Spule 4 erzeugt. Die Zündung eines Entladungsstromes innerhalb der Vakuumschaltröhre 1 erfordert, das die Kontakte wieder auf Abstand durch den definierten Kontakthub I gebracht werden müssen, so dass die elektrischen und magnetischen Feldlinien zwischen dem oberen Kontakt und dem Metalldampfschirm der Vakuumschaltröhre zum Teil senkrecht zueinander stehen. Die Abstandseinstellung erfolgt mit dem Linearantrieb wie vorangehend erläutert. Die Innendruckmessung der Vakuumschaltröhre erfolgt, in dem zuerst der gewünschte Kontaktabstand, beispielsweise 2 mm, eingestellt wird. Daraufhin wird das Magnetfeld und als letztes die Hochspannung zugeschaltet. Der dabei gezündete Ladungsstrom wird gemessen. Somit werden die folgenden Behandlungsschritte für die Innendruckmessung durchgeführt. Der Linearantrieb wird zum Erreichen und Auffinden des Kontaktöffnungspunktes verfahren und anschließend der Linearantrieb auf den gewünschten eingestellten Kontakthub I verfahren und nach erreichter Position zurückgesetzt, wodurch die beiden Kontakte der Vakuumschaltröhre auf eine definierte Strecke geöffnet sind. Danach wird der Trenner T geöffnet, und aus Sicherheitsgründen geerdet, ebenso der fixierte Kontaktfußpunkt der Vakuumschaltröhre, damit bei der Spannungsvorkonditionierung die gesamte Spannung über den geöffneten Kontakten abfällt. Danach wir die Hochspannung freigegeben und der PC angewiesen, die Spannungsvorkonditionierung durchzuführen. Die Spannungsvorkonditionierung verhindert, dass es beim schlagartigen Einschalten der DC-Hochspannung zu Durchschlägen kommt, die das Innendruck-Messsignal beeinträchtigen. Nach deren Beendigung wird die Freigabe der Hochspannung und die Erdung des Kontaktfußpunkte und des Trenners zurückgenommen und nun der Messverstärker zur Aufnahme des Innendruckstromsignals zugeschaltet. Zugleich wird die Kühlmittelpumpe 12 eingeschaltet, wodurch die Hochstromspule 4 mit Kühlwasser durchströmt wird. Danach wird die galvanische Verbindung zwischen Spule 4 und dem Hochstromtransformator 13 hergestellt und die Netzversorgung eingeschaltet und dann der Trafostrom eingeschaltet. Nach erfolgter Innendruckmessung wird anschließend der Stromfluss des Trafos 13 unterbrochen und die Freigabe der Hochspannung sowie die Erdung des Trenners aufgehoben, ebenso die Ansteuerung des Netzschützes des Trafos und danach die galvanische Verbindung zwischen Spule und Trafo getrennt, anschließend der Messverstärker weggeschaltet, die Kühlmittelpumpe abgeschaltet. Zum Abschluss hin wird der Linearantrieb wiederum in Bewegung gesetzt und die Vakuumschaltröhre in eine Warteposition oder Entnahmeposition verbracht. Für den Teilprozess der Stromkonditionierung ist es erforderlich, einen Vakuumbogen zu zünden, der die Kontaktoberflächen konditioniert. Dieser Gleichstrombogen lässt sich zünden, indem bei geschlossenen Kontakten der Vakuumschaltröhre ein Strom zugeschaltet wird. Durch Trennen der Kontakte auf einen gewünschten definierten Abstand -Kontakthub III - entsteht dann der Gleichstrombogen, der sich je nach Stromstärke auch in mehrere Teillichtbögen aufspalten kann.

[0031] Beim Trennen der Kontaktstrecke spielt die Geschwindigkeit, mit der die Kontakte auseinandergezogen werden, eine wesentliche Rolle. Werden die Kontakte zu langsam voneinander getrennt, kann es aufgrund der sehr starken Erwärmung der Kontaktoberflächen zu einer Verschweißung kommen. Um dies zu vermeiden, muss ein ausreichend schneller Antrieb zum Auseinanderziehen der Kontakte auf einen: definierten Abstand von z.B. 2,5 mm zur Verfügung stehen. Der elektromotorische Linearantrieb ist für diese Aufgabe nicht geeignet. Seine Bewegungsgeschwindigkeit ist zu langsam. Zum Trennen der Kontakte wird deshalb eine pneumatische Vorrichtung eingesetzt, mit der der vorher festgelegte Kontaktabstand - Kontakthub III - eingestellt werden kann in Gestalt vorzugsweise des Drehhubzylinders 5, 5A. Bevor die pneumatische Vorrichtung 5, 5A zur Anwendung kommt, muss die Vakuumschaltröhre, wie vorangehend beschrieben, arretiert werden. Beim Betätigen der pneumatischen Arretierungsvorrichtung 5, 5A wird der eine Kontakt ruckartig auf den mittels des Linearantriebes eingestellten Kontaktabstand gezogen und der Gleichstrombogen kann so gezündet werden. Die Öffnung der Kontakte zum Zwecke des Zündens des Gleichstrombogens erfolgt bei arretiertem Kontaktfußpunkt der Vakuumschaltröhre. Diese werden, wie bereits beschrieben, mittels der Knebel 5A des Drehhubzylinders arretiert. Danach wird der Drehhubzylinder 5 achsparallel zur Bewegungsachse der Kontakte nach oben gefahren, wodurch sich die Kontakte schließen. Danach wird der Bogenzündstrom eingeschaltet und die Drehhubzylinder schlagartig wieder nach unten gefahren, woraufhin ein Vakuumbogen entsteht und die definierte Kontaktöffnungsstrecke - Kontaktabstand - wieder hergestellt wird. Die Endlagen des Drehhubzylinders können beispielsweise mittels Magnetschaltem überwacht werden. Durch diesen Vorgang erfolgt die Stromkonditionierung nur jeweils eines der beiden Kontakte. Die Konditionierung des anderen Kontaktes erfolgt anschließend in gleicher Weise nach Umpolung der Stromzufuhr.

[0032] Die einzelnen Schritte, Schalthandlungen zum Durchführen der Teilprozesse der Spannungskonditionierung, Innendruckmessung bzw. Stromkonditionierung können mittels einer speicherprogrammierbaren Steuerung SPS automatisch ablaufen, entsprechend werden die einzelnen Geräte und Schalter angesteuert. Beim Auftreten einer Störung, sowie bei einem Abbruch durch den Bediener werden die Geräteteile in ihren Grundzustand zurückversetzt, gegebenenfalls wird auch die Vakuumschaltröhre in eine entsprechende Ausgangsposition mittels des Linearantriebes verbracht.

[0033] Für die Innendruckmessung nach dem Penning-Verfahren ist es gegebenenfalls zweckmäßig, einen hier nicht dargestellten Aktor zur Erzeugung und Übertragung eines mechanischen Stoßimpulses auf die zu prüfende Vakuumschaltröhre zur Zündung des Entladungsstromes vorzusehen, da die Penning-Entladung bei Innendrücken im Bereich • 10^-7 mbar nicht immer prompt zündet, sie lässt sich aber durch Stoßimpuls - initiierte Desorption lose gebundener Restgasmoleküle auslösen. Die Stoßübertragung kann dabei rein mechanisch, z. B. über eine Klinken-/Nockenscheibe- vorzugsweise aber elektromechanisch über Schaltanker, Schutzantrieb oder Piezostapelaktor erzeugen. Dieser mechanische Impulsgeber einschließlich einer Ansteuerung kann ebenfalls in die speicherprogrammierbare Steuerung der Vorrichtung für die Durchführung der drei Funktionsprüfungen integriert werden.

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Innendruckmessung, Spannungskonditionierung und Stromkonditionierung von Vakuumschaltröhren, umfassend eine Spule (4) zur Magnetfelderzeugung für die Innendruckmessung, einen Hochstromtransformator (13), der den Spulenstrom zum Aufbau des Magnetfeldes sowie den DC-Strom für die Stromkonditionierung liefert, einen Hochspannungsgenerator (11), der einerseits die für die Innendruckmessung benötigte DC-Hochspannung und andererseits eine variierbare AC-Hochspannung für die Spannungskonditionierung liefert, eine Halterungsvorrichtung für die Vakuumschaltröhre (1), die auf einer Seite eine Arretierungsvorrichtung (5, 5A) für den Kontaktfußpunkt der Vakuumschaltröhre und auf der gegenüberliegenden Seite eine Einspann- und Fixiervorrichtung (7) für die Vakuumschaltröhre aufweist, wobei die Einspann- und Fixiervorrichtung (7) mit einer Linearantriebsvorrichtung (2, 3) zum Verfahren der Vakuumschaltröhre in Positionen zum Herstellen definierter Abstände zwischen den Kontakten der Vakuumschaltröhre für die Spannungskonditionierung, Stromkonditionierung und Innendruckmessung und in eine Entnahmeposition verbunden ist, und wobei die Arretierungsvorrichtung mit einem pneumatischen Antrieb zum schnellen Auseinanderfahren der Kontakte aus der Schließposition auf einen definierten Abstand zum Zünden eines Gleichstromvakuumbogens für die Stromkonditionierung ausgestattet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) zum nacheinander Durchführen der einzelnen Schalthandlungen für die Spannungskonditionierung, Innendruckmessung und Stromkonditionierung vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hochstromtransformator (13) mit Dreiphasen-Thyristor-gesteuerter Gleichrichter vorgesehen ist, dem ein Wandler und eine Schnittstelle zur speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) zugeordnet ist, um die Messsignale an die SPS zu übermitteln und den Gleichrichter extern zu steuern.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochstromgenerator (11) mit einer mikroprozessorgesteuerten Bedien- und Anzeigeeinheit ausgestattet ist und über ein isoliertes optisches Interface fernsteuerbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Spule (4) eine mit einer Wasserkühlung mit Kühlmittelpumpe ausgestattete Hochstromspule vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Linearantriebsvorrichtung eine Linearachse (2) mit mindestens einer Spindel und einem Antriebsmodul mit Gleichstrommotor (3) zur Positionierung der Vakuumschaltröhre bzw. der Kontakte der Vakuumschaltröhre zueinander umfasst, wobei die Steuerung des Antriebsmoduls durch die SPS über eine Schnittstelle erfolgt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Trennung des Hochstromkreises von dem Hochspannungskreis ein pneumatisch betätigter Trenner (T) vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einspannen und Fixieren der Vakuumschaltröhre bzw. zum Arretieren des Kontaktfußpunktes der Vakuumschaltröhre jeweils Pneumatikzylinder (7, 5, 5A) vorgesehen sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Arretierungsvorrichtung ein Dreh-Hubzylinder (5, 5A) vorgesehen ist, der eine schnelle lineare Bewegung längs einer Zylinder-Kolbenachse zwecks Schließung und Auseinanderfahren der Kontakte zum Erreichen eines definierten Abstandes ausführt und eine Drehbewegung zwecks Arretierung mittels senkrecht zur linearen Zylinder-Kolbenachse am Kolben angebrachter Knebel ausführt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kühleinrichtung (10) zur Kühlung der Vakuumschaltröhre vorgesehen ist, die gegebenenfalls mittels einer SPS während der Stromkonditionierung zuschaltbar ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Messung des Innendruckes ein Messverstärker (8) zur Aufnahme des Innendruckstromsignals während der Innendruckmessung und ein Messverstärker (9) zur Aufnahme der bei der Innendruckmessung anliegenden Spannung vorgesehen ist, die an eine Messdatenerfassung- und Auswertevorrichtung (PC) angeschlossen sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schalter (S1) zum Zuschalten des Messverstärkers (8) für das Innendruck-Stromsignal bei der Innendruckmessung zwischen Messverstärker (8) und Kontaktfußpunkt der Vakuumschaltröhre vorgesehen ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schalter (S2) zum Zuschalten des Stromes des Hochstromtransformators bei der Spannungskonditionierung bzw. Stromkonditionierung zwischen dem Kontaktfußpunkt der Vakuumschaltröhre und dem Hochstromtransformator angeordnet ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schalter (S3) zum Zuschalten des Stromes des Hochstromtransformators zur Spule (4) für die Innendruckmessung zwischen Hochstromtransformator und Spule vorgesehen ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sicherheitserdungsschalter (S4) dem Trenner (T) zugeordnet ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aktor zur Erzeugung und Übertragung eines mechanischen Stoßimpulses bei der Innendruckmessung auf die zu prüfende Vakuumschaltröhre vorgesehen ist.

17. Verfahren zur Innendruckmessung für Vakuumschaltröhren mit einer Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei dem eine Spannungsvorkonditionierung mit anschließender Innendruckmessung mit automatisch ablaufenden Schalthandlungen durchgeführt wird, wobei die zu prüfende Vakuumschaltröhre mittels der Linearantriebsvorrichtung (2, 3) in eine Position des Kontaktöffnungspunktes verfahren wird und danach mittels der Linearantriebsvorrichtung (2, 3) ein definierter Abstand in Form des Kontakthubes I in Bezug auf den aufgefundenen Kontaktöffnungspunkt unter Öffnung der Kontakte durchgeführt wird, der Hochstromkreis von dem Hochspannungskreis durch Öffnen eines Trenners (T) getrennt wird, ein dem Trenner (T) zugeordneter Sicherheitserdungsschalter (S4) geöffnet wird, ebenso ein Schalter (S2), der zum Zuschalten des Stromes des Hochstromtransformators bei der Spannungskonditionierung bzw. Stromkonditionierung zwischen dem Kontaktfußpunkt der Vakuumschaltröhre und dem Hochstromtransformator angeordnet ist, und nach Hochspannungsfreigabe zur Spannungsvorkonditionierung und Zuschalten eines Messverstärkers (8), der zur Aufnahme des Innendruckstromsignals während der Innendruckmessung vorgesehen ist, durch Schließen eines Schalters (S1), der zum Zuschalten des Messverstärkers (8) für das Innendruck-Stromsignal bei der Innendruckmessung zwischen Messverstärker (8) und Kontaktfußpunkt der Vakuumschaltröhre vorgesehen ist, anschließend unter Beaufschlagung mit Hochspannung die Innendruckmessung bei einem geschlossene Schalter (S3), der zum Zuschalten des Stromes des Hochstromtransformators zur Spule (4) für die Innendruckmessung zwischen Hochstromtransformator und Spule vorgesehen ist, durchgeführt wird.

18. Verfahren zur Spannungskonditionierung einer Vakuumschaltröhre nach Anspruch 17, das mit automatisch ablaufenden Schalthandlungen durchgeführt wird, wobei die zu prüfende Vakuumschaltröhre mittels der Linearantriebsvorrichtung (2, 3) in eine Position des Kontaktöffnungspunktes verfahren wird und danach mittels der Linearantriebsvorrichtung (2, 3) der Abstand mittels des Kontakthubes II in Bezug auf den aufgefundenen Kontaktöffnungspunkt unter Öffnung der Kontakte durchgeführt wird, der Hochstromkreis von dem Hochspannungskreis durch Öffnen des Trenners (T) getrennt wird und der Sicherheitserdungsschalter (S4) geöffnet wird, sowie die Schalter (S1) und (S2) geöffnet sind, und danach die Hochspannungsfreigabe für die Spannungskonditionierung der Vakuumschaltröhre bei geschlossenem Schalter (S2) durchgeführt wird.

19. Verfahren zur Stromkonditionierung einer Vakuumschaltröhre nach Anspruch 17, das mit automatisch ablaufenden Schalthandlungen durchgeführt wird, wobei die zu prüfende Vakuumschaltröhre mittels der Linearantriebsvorrichtung (2, 3) in eine Position des Kontaktöffnungspunktes verfahren wird und danach mittels der Linearantriebsvorrichtung (2, 3) der Abstand in Form des Kontakthubes III in Bezug auf den aufgefundenen Kontaktöffnungspunkt und der Öffnung der Kontakte durchgeführt wird, der Hochstromkreis und der Hochspannungskreis durch Schließen des Trenners (T) verbunden sind, die Schalter (S1, S3, S4) geöffnet sind und die Vakuumschaltröhre mit Strom zur Konditionierung durch Schließen des Schalters (S2) beaufschlagt wird.

20. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilprozesse der Innendruckmessung, Spannungskonditionierung und Stromkonditionierung aufeinanderfolgend an einer Vakuumschaltröhre durchgeführt werden, wobei die Teilprozesse jederzeit abbrechbar sind und die angesteuerten Geräte einschließlich der zu prüfenden Vakuumschaltröhre in ihren Grundzustand zurückversetzt werden.

Claims

1. Apparatus for internal pressure measurement, voltage conditioning and current conditioning for the vacuum interrupters, comprising a coil (4) for magnetic field production for the internal pressure measurement, a heavy-current transformer (13) which supplies the coil current for forming the magnetic field as well as the DC current for current conditioning, a high-voltage generator (11) which firstly supplies the DC high voltage which is required for the internal pressure measurement and secondly supplies a variable AC high voltage for voltage conditioning, a holding apparatus for the vacuum interrupter (1), which on one side has a locking apparatus (5, 5A) for the contact foot point of the vacuum interrupter and on the opposite side has a clamping-in and fixing apparatus (7) for the vacuum interrupter, with the clamping-in and fixing apparatus (7) being connected to a linear drive apparatus (2, 3) for moving the vacuum interrupter to positions in order to produce defined distances between the contacts of the vacuum interrupter for voltage conditioning, current conditioning and internal pressure measurement and into a removal position, and with the locking apparatus being equipped with a pneumatic drive for rapidly moving the contacts apart from one another from the closed position to a defined separation in order to strike a direct-current vacuum arc for current conditioning.

2. Apparatus according to Claim 1, characterized in that a programmable logic controller (PLC) is provided for successively carrying out the individual switching operations for voltage conditioning, internal pressure measurement and current conditioning.

3. Apparatus according to Claim 2, characterized in that a heavy-current transformer (13) is provided with a three-phase, thyristor-controlled rectifier, which is associated with a transformer and an interface to the programmable logic controller (PLC), in order to transmit the measurement signals to the PLC, and to control the rectifier externally.

4. Apparatus according to Claim 1, characterized in that the heavy-current generator (11) is equipped with a microprocessor-controlled control and display unit, and can be controlled remotely via an isolated optical interface.

5. Apparatus according to Claim 1, characterized in that a heavy-current coil which is equipped with water cooling with a coolant pump is provided as the coil (4).

6. Apparatus according to Claim 2, characterized in that the linear drive apparatus has a linear shaft (2) with at least one spindle and a drive module with direct-current motor (3) for positioning the vacuum interrupter and the contacts of the vacuum interrupter with respect to one another, with the drive module being controlled by the PLC via an interface.

7. Apparatus according to Claim 1, characterized in that a pneumatically operated isolator (T) is provided for isolating the heavy-current circuit from the high-voltage circuit.

8. Apparatus according to Claim 1, characterized in that pneumatic cylinders (7, 5, 5A) are in each case provided for clamping in and fixing the vacuum interrupter and for locking the contact foot point of the vacuum interrupter.

9. Apparatus according to Claim 1, characterized in that a rotary linear-movement cylinder (5, 5A) is provided as the locking apparatus and carries out a fast linear movement along a cylinder piston axis in order to close the contacts and to move the contacts apart in order to produce a defined separation, and carries out a rotary movement for locking by means of toggles which are fitted to the piston at right angles to the linear cylinder piston axis.

10. Apparatus according to Claim 1, characterized in that a cooling device (10) is provided for cooling the vacuum interrupter and can be connected if required by means of a PLC during the current conditioning.

11. Apparatus according to Claim 1, characterized in that a measurement amplifier (8) for recording the internal pressure current signal during the internal pressure measurement and a measurement amplifier (9) for recording the voltage which is present during the internal pressure measurement are provided for measuring the internal pressure, and are connected to a measurement data recording and evaluation apparatus (PC).

12. Apparatus according to Claim 11, characterized in that a switch (S1) is provided between the measurement amplifier (8) and the contact foot point of the vacuum interrupter, in order to connect the measurement amplifier (8) for the internal pressure current signal during the internal pressure measurement.

13. Apparatus according to Claim 1, characterized in that a switch (S2) is arranged between the contact foot point of the vacuum interrupter and the heavy-current transformer in order to connect the current of the heavy-current transformer during the voltage conditioning or current conditioning.

14. Apparatus according to Claim 1, characterized in that a switch (S3) is provided between the heavy-current transformer and the coil in order to connect the current of the heavy-current transformer to the coil (4) for the internal pressure measurement.

15. Apparatus according to Claim 7, characterized in that the isolator (T) has an associated safety earthing switch (S4).

16. Apparatus according to Claim 1, characterized in that an actuator is provided for producing and transmitting a mechanical surge impulse, during the internal pressure measurement, to the vacuum interrupter that is to be tested.

17. Method for internal pressure measurement for vacuum interrupters having an apparatus according to Claim 1, in which voltage preconditioning is carried out with subsequent internal pressure measurement, with switching operations being carried out automatically, in which the vacuum interrupter to be tested is moved by means of the linear drive apparatus (2, 3) to a position of the contact opening point and, after this, the linear drive apparatus (2, 3) is used to produce a defined separation in the form of the contact travel I with respect to the contact opening point that has been found, with the contacts being opened, with the heavy-current circuit being isolated from the high-voltage circuit by opening an isolator (T), with a safety earthing switch (S4) which is associated with the isolator (T) being opened, likewise a switch (S2) which is arranged between the contact foot point of the vacuum interrupter and the heavy-current transformer in order to connect the current of the heavy-current transformer during the voltage conditioning or current conditioning, and, after high-voltage enabling for voltage preconditioning and for connection of a measurement amplifier (8) which is provided for recording the internal pressure current signal during the internal pressure measurement, by closing of a switch (S1) which is provided between the measurement amplifier (8) and the contact foot point of the contact interrupter for connection of the measurement amplifier (8) for the internal pressure current signal during the internal pressure measurement, subsequently, and with high voltage being applied, with the internal pressure measurement being carried out with a closed switch (S3), which is provided between the heavy-current transformer and the coil, in order to connect the current of the heavy-current transformer to the coil (4) for the internal pressure measurement.

18. Method for voltage conditioning of a vacuum interrupter according to Claim 17, which is carried out with switching operations which take place automatically, with the vacuum interrupter to be tested being moved by means of the linear drive apparatus (2, 3) to a position of the contact opening point, after which the linear drive apparatus (2, 3) is used to produce the separation distance, by means of the contact travel II, with respect to the contact opening point that has been found, with the contacts being opened, the heavy-current circuit being isolated from the high-voltage circuit by opening the isolator (T) and the safety earthing switch (S4) being opened, as well as the switches (S1) and (S2) being opened, after which the high-voltage enabling is carried out for the voltage conditioning of the vacuum interrupter with the switch (S2) closed.

19. Method for current conditioning of a vacuum interrupter according to Claim 17, which is carried out with switching operations which take place automatically, with the vacuum interrupter to be tested being moved by means of the linear drive apparatus (2, 3) to a position of the contact opening point, after which the linear drive apparatus (2, 3) is used to produce the separation distance in the form of the contact travel III with respect to the contact opening point which has been found, and with the contacts being opened, the heavy-current circuit and the high-voltage circuit being connected by closing the isolator (T), the switches (S1, S3, S4) being opened and current being applied to the vacuum interrupter for conditioning, by closing the switch (S2).

20. Method according to Claim 17, characterized in that the process elements of internal pressure measurement, voltage conditioning and current conditioning are carried out successively on a vacuum interrupter, in which case the process elements can be interrupted at any time and the devices being driven, including the vacuum interrupter to be tested, are reset to their basic state.

Revendications

1. Dispositif de mesure de pression interne, de conditionnement de tension et de conditionnement de courant de tubes commutateurs à vide, comprenant une bobine (4) servant à la création de champs magnétiques pour la mesure de pression interne, un transformateur courant à haute intensité (13) qui fournit le courant de la bobine pour la création du champ magnétique ainsi que le courant DC pour le conditionnement du courant, un générateur de haute tension (11) qui fournit d'une part la haute tension DC nécessaire à la mesure de la pression interne et d'autre part une haute tension AC variable pour le conditionnement de tension, un dispositif de support pour le tube commutateur à vide (1), qui présente, sur un côté, un dispositif de blocage (5, 5A) pour le point de base de contact du tube commutateur à vide et, sur le côté opposé, un dispositif de serrage et de fixation (7) pour le tube commutateur à vide, le dispositif de serrage et de fixation (7) étant relié à un dispositif de propulsion linéaire (2, 3) servant à déplacer le tube commutateur à vide vers des positions destinées à créer des distances définies entre les contacts du tube commutateur à vide pour le conditionnement de tension, le conditionnement de courant et la mesure de pression interne et vers une position d'enlèvement, et le dispositif de blocage étant équipé d'une propulsion pneumatique pour éloigner rapidement les uns des autres les contacts en partant de la position de fermeture jusqu'à une distance définie afin d'allumer un arc à vide à courant continu pour le conditionnement du courant.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une commande à mémoire programmable (CMP) est prévue pour la réalisation successive des différentes manoeuvres de commutation pour le conditionnement de tension, la mesure de pression interne et le conditionnement de courant.

3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un transformateur de courant à haute intensité (13) comportant un redresseur commandé par thyristor triphasé est prévu, auquel sont associés un transducteur et une interface pour la commande à mémoire programmable (CMP) afin de transmettre les signaux de mesure à la CMP et de commander le redresseur en externe.

4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le générateur de courant à haute intensité (11) est équipé d'une unité d'utilisation et d'affichage commandée par microprocesseur et peut être télécommandé par l'intermédiaire d'une interface optique isolée.

5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'est prévue comme bobine (4) une bobine de courant à haute intensité équipée d'un refroidissement par eau comprenant une pompe à substance de refroidissement.

6. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif de propulsion linéaire comprend un axe linéaire (2) comprenant au moins une broche et un module de propulsion avec un moteur à courant continu (3) pour le positionnement du tube commutateur à vide ou des contacts du tube commutateur à vide les uns avec les autres, la commande du module de propulsion étant assurée par la CMP par l'intermédiaire d'une interface.

7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un sectionneur (T) activé pneumatiquement est prévu afin de séparer le circuit de courant à haute intensité du circuit à haute tension.

8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que des vérins hydrauliques (7, 5, 5A) sont respectivement prévus pour le serrage et la fixation du tube commutateur à vide ou pour le blocage du point de base de contact du tube commutateur à vide.

9. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu comme dispositif de blocage un vérin élévateur rotatif (5, 5A) qui décrit un mouvement linéaire rapide le long d'un axe de piston cylindrique entraînant la fermeture et l'éloignement des contacts les uns des autres pour atteindre une distance définie et un mouvement de rotation entraînant le blocage au moyen de cabillots disposés à la verticale de l'axe de piston cylindrique linéaire sur le piston.

10. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu un dispositif de refroidissement (10) qui sert au refroidissement du tube commutateur à vide et est activable le cas échéant au moyen d'une CMP pendant le conditionnement de courant.

11. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu, aux fins de mesurer la pression interne, un amplificateur de mesures (8) destiné à capter le signal de courant de pression interne pendant la mesure de pression interne et un amplificateur de mesures (9) destiné à capter la tension existante lors de la mesure de pression interne, qui sont raccordés à un dispositif de détection et d'exploitation de données de mesure (PC).

12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'est prévu un interrupteur (S1) pour l'activation de l'amplificateur de mesures (8) pour le signal de courant de pression interne lors de la mesure de pression interne entre l'amplificateur de mesures (8) et le point de base de contact du tube commutateur à vide.

13. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'est installé un interrupteur (S2) pour l'activation du courant du transformateur de courant à haute intensité lors du conditionnement de tension ou du conditionnement de courant entre le point de base de contact du tube commutateur à vide et le transformateur de courant à haute intensité.

14. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'est prévu un interrupteur (33) pour le raccordement du courant du transformateur de courant à haute intensité à la bobine (4) pour la mesure de pression interne entre le transformateur de courant à haute intensité et la bobine.

15. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'un commutateur de mise à la terre de sécurité (S4) est associé au sectionneur (T).

16. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un acteur servant à créer et à transmettre une impulsion de choc mécanique au tube commutateur à vide à tester lors de la mesure de pression interne est prévu.

17. Procédé de mesure de la pression interne pour tubes commutateurs à vide à l'aide d'un dispositif selon la revendication 1, par lequel un préconditionnement de tension suivi d'une mesure de pression interne est réalisé au moyen de manoeuvres de commutation se déroulant automatiquement, le tube commutateur à vide à tester étant déplacé au moyen du dispositif de propulsion linéaire (2, 3) vers une position du point d'ouverture de contact et une distance définie sous forme de la course de contact I par rapport au point d'ouverture de contact détecté étant ensuite créée au moyen du dispositif de propulsion linéaire (2, 3) en ouvrant les contacts, le circuit de courant à haute intensité étant séparé du circuit à haute tension par l'ouverture d'un sectionneur (T), un commutateur de mise à la terre de sécurité (S4) associé au sectionneur (T) étant ouvert, étant prévu également un interrupteur (S2), qui est installé afin d'activer le courant du transformateur de courant à haute intensité lors du conditionnement de tension ou du conditionnement de courant entre le point de base de contact du tube commutateur à vide et le transformateur de courant à haute intensité et, après déclenchement de la haute tension pour le préconditionnement de tension et l'activation d'un amplificateur de mesures (8), qui est prévu pour capter le signal de courant de pression interne pendant la mesure de pression interne, par fermeture d'un interrupteur (S1), qui est prévu pour activer l'amplificateur de mesures (8) pour le signal de courant de pression interne lors de la mesure de pression interne entre l'amplificateur de mesures (8) et le point de base de contact du tube commutateur à vide, la mesure de pression interne étant ensuite réalisée en envoyant de la haute tension en état de fermeture d'un interrupteur (S3) qui est prévu pour raccorder le courant du transformateur de courant à haute intensité à la bobine (4) pour la mesure de pression interne entre le transformateur de courant à haute intensité et la bobine.

18. Procédé de conditionnement de tension d'un tube commutateur à vide selon la revendication 17, qui est réalisé au moyen de manoeuvres de commutation se déroulant automatiquement, le tube commutateur à vide à tester étant déplacé au moyen du dispositif de propulsion linéaire (2, 3) vers une position du point d'ouverture de contact et la distance étant ensuite créée grâce au dispositif de propulsion linéaire (2, 3) sous forme de la course de contact II par rapport au point d'ouverture de contact détecté en ouvrant les contacts, le circuit de courant à haute intensité étant séparé du circuit à haute tension par ouverture du sectionneur (T) et l'interrupteur de mise à la terre de sécurité (S4) étant ouvert, les interrupteurs (S1) et (S2) étant de même ouverts, et le déclenchement de la haute tension pour le conditionnement de tension du tube commutateur à vide ayant ensuite lieu en état de fermeture de l'interrupteur (S2).

19. Procédé de conditionnement de courant d'un tube commutateur à vide selon la revendication 17, qui est réalisé au moyen de manoeuvres de commutation se déroulant automatiquement, le tube commutateur à vide à tester étant déplacé au moyen du dispositif de propulsion linéaire (2, 3) vers une position du point d'ouverture de contact et la distance étant ensuite créée au moyen du dispositif de propulsion linéaire (2, 3) sous forme de la course de contact III par rapport au point d'ouverture de contact détecté en ouvrant les contacts, le circuit de courant à haute intensité et le circuit à haute tension étant reliés par fermeture du sectionneur (T), les interrupteurs (S1, S3, S4) étant ouverts et le tube commutateur à vide recevant du courant pour le conditionnement par fermeture de l'interrupteur (S2).

20. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que les processus partiels de mesure de pression interne, conditionnement de tension et conditionnement de courant sont réalisés successivement sur un tube commutateur à vide, les processus partiels pouvant être interrompus à tout moment et les appareils commandés, y compris le tube commutateur à vide à tester, étant remis dans leur état de base.

Zeichnung