SE517613C2

SE517613C2 - Electric coupler for alternating current

Info

Publication number: SE517613C2
Application number: SE9904164A
Authority: SE
Inventors: Falah Al-Hosini; Magnus Backman; Lars Jonsson; Per Larsson
Original assignee: Abb Ab
Priority date: 1999-11-18
Filing date: 1999-11-18
Publication date: 2002-06-25
Also published as: SE9904164L; SE9904164D0; EP1232505A1; AU1908001A; WO2001037300A1

Abstract

An electric switching device for alternating current comprises two contact members and a component (21, 22) having ability to block current in at least one direction and conduct current in at least one direction therethrough. It also comprises a unit (14) adapted to control the first contact member to open for transferring the current to the component when this is in or going into conducting state and then the second contact member to open when the component is in a state of blocking current therethrough for breaking the current through the switching device. It also comprises a movable part (4) and a unit (14) adapted to control this part to carry out one single mechanical movement for opening or closing the two contact members.

Description

:n;n| 10 15 20 25 30 35 517 613 2 en god kontakt, vilket konsumerar icke försumbar mängd energi. : n; n | 10 15 20 25 30 35 517 613 2 a good contact, which consumes non-negligible amount of energy.

Vid en kopplare enligt inledningen med Ijusbàgsfri brytning pà där angivet sätt kan istället motsvarande mängd energi användas till att göra brytningen snabbare för att på så vis bättre skydda olika typer av elektrisk utrustning anslutna till nämnda strömväg vid uppträdande av fel och minska materialslitage hos de kon- takter som ingår i det andra kontaktdonet.In the case of a coupler according to the introduction with arc-free refraction in the manner specified therein, the corresponding amount of energy can instead be used to make the refraction faster in order to better protect different types of electrical equipment connected to said current path in the event of faults and reduce material wear. beats included in the other connector.

Elementet är vanligtvis ett halvledarelement, men det skulle kunna vara av varje tänkbart slag med nämnda förmåga, såsom exempelvis en variabel elektrisk resistor enligt WO 98/49694.The element is usually a semiconductor element, but it could be of any conceivable kind with said capability, such as for example a variable electrical resistor according to WO 98/49694.

Uppfinningen är givetvis inte begränsad till något speciellt om- råde hos driftströmmen genom en dylik elektrisk kopplare i slutet tillstånd, och inte heller till några speciella spänningsnivåer före- kommande hos nämnda strömväg, men det kan ändå nämnas att den är speciellt användbar för mellanspänning, det vill säga mot- svarande 1-52 kV systemspänning, varvid driftströmmen ifråga typiskt sett kan vara 1 kA, men både lägre och högre spänningar och strömmar än dessa är tänkbara. l allmänhet används en dylik elektrisk kopplare för att åstad- komma brytning av en strömväg vid uppträdande av något fel, såsom en kortslutning, utmed strömvägen. Felet kan exempelvis vara förorsakat genom att en kabel hos ett växelspänningsdistri- butionsnät klipps av av en grävskopa. Det är då viktigt att snabbt bryta strömmen för att minimera personskador eller materialska- dor. Det är inte nödvändigt, men fullt möjligt, att det andra kon- taktdonet hos en sådan kopplare åstadkommer en för ögat synlig brytning, dvs fungerar som frånskiljare, vilket är nödvändigt då brytningen av strömmen görs för att någon typ av underhållsar- bete skall göras.The invention is of course not limited to any particular area of the operating current by such an electrical coupler in the closed state, nor to any particular voltage levels present in said current path, but it can still be mentioned that it is particularly useful for intermediate voltage, the ie corresponding to 1-52 kV system voltage, whereby the operating current in question can typically be 1 kA, but both lower and higher voltages and currents than these are conceivable. In general, such an electrical coupler is used to cause a break in a current path in the event of a fault, such as a short circuit, along the current path. The fault may, for example, be caused by a cable of an AC distribution network being cut off by an excavator. It is then important to quickly cut off the power to minimize personal injury or damage to property. It is not necessary, but quite possible, that the second connector of such a coupler produces a break visible to the eye, ie acts as a disconnector, which is necessary when the break of the current is done for any type of maintenance work to be done.

En kopplare av detta slag är speciellt väl lämpad att anordnas inom ställverk för elförsörjning inom industrier eller vid distribu- tions- eller transmissionsnät. Det kan även nämnas att den med fördel kan användas för att snabbt kunna bortkoppla en genera- :ozon 10 15 20 25 30 35 517 613 tor från ett växelspänningsnät för skyddande av generatorn mot olika typer av störningar eller fel på växelspänningsnätet.A coupler of this kind is particularly well suited to be arranged within switchgear for electricity supply in industries or at distribution or transmission networks. It can also be mentioned that it can be used to advantage to be able to quickly disconnect a generator from an alternating voltage network for protection of the generator against various types of disturbances or faults in the alternating voltage network.

Det påpekas att "|edande tillstånd” ovan är att ge en vid bety- delse, och det är inte nödvändigt att ett element på väg in i eller i det ledande tillståndet verkligen leder, utan detta avses även täcka in att det kan bringas att i det ögonblicket leda om så skulle önskas, vilket skulle kunna vara fallet för ett tändbart halvledarelement, som en tyristor, medan ett passivt halvledar- element i form av en diod istället alltid kommer att leda i det le- dande tillståndet sådant detta här definieras.It is pointed out that the "| leading state" above is to give a broad meaning, and it is not necessary that an element on its way into or into the leading state really leads, but this is also meant to cover that it can be brought to in the moment to conduct if desired, which could be the case for a flammable semiconductor element, such as a thyristor, while a passive semiconductor element in the form of a diode will instead always conduct in the conducting state as defined here.

Vidare påpekas att ”första kontaktdon" och ”andra kontaktdon” inbegriper alla typer av fysiska utseenden hos ett kontaktdon hos vilket en fysisk separering av tvâ delar under bildande av ett gap däremellan sker vid öppnande av kontaktdonet, och detta kan exempelvis ske genom att en rörlig kontakt som förbinder två på avstånd anordnade kontakter förflyttas så att dessa ej längre är i förbindelse med varandra eller att en rörlig kontakt är i anligg- ning mot en fast kontakt och förflyttas bort fràn denna. Två rör- liga kontakter är även tänkbara. "Gap" ska även ges en vid bety- delse. Det inbegriper även att en isolator förs in mellan kontak- terna och denna kan vara en fast kropp som anligger mot båda kontakterna. Således skulle även en kontaktyta kunna följas av en isolerande yta i samma kropp (som kan innefatta en rörlig el- ler fast kontakt) och i samma plan och "gapet" då bildas genom att två kroppar som i ett anliggningsläge bildar en kontakt för- skjuts realtivt varandra så att en sådan isolerande yta bildar an- liggningsytan hos den ena eller båda kropparna.It is further pointed out that "first connector" and "second connector" include all types of physical appearances of a connector in which a physical separation of two parts during the formation of a gap therebetween occurs upon opening of the connector, and this can be done, for example, by a movable contact that connects two remotely arranged contacts is moved so that they are no longer in contact with each other or that a movable contact is in contact with a fixed contact and is moved away from it. Two movable contacts are also conceivable. "Gap "should also be given a wide meaning. It also includes that an insulator is inserted between the contacts and this can be a solid body that abuts both contacts. Thus, a contact surface could also be followed by an insulating surface in the same body ( which may comprise a movable or fixed contact) and in the same plane and the "gap" is then formed by two bodies which in an abutment position form a contact being displaced relative to each other so that a such an insulating surface forms the abutment surface of one or both bodies.

Tidigare kända elektriska kopplare av det inledningsvis nämnda slaget, såsom exempelvis den känd genom US 4 459 629, uppvi- sar en förhållandevis kostsam styrelektronik för att åstadkomma öppnandet av de båda kontaktdonen vid önskemål om brytande av nämnda strömväg eller slutande av kontaktdonen vid återupp- rättande av strömvägen på ett väl definierat sätt med en krävd, precis samordning av manövreringen av de båda kontaktdonen. 1:11: 10 15 20 25 30 35 517 613 4 o | n ø nu SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Syftet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en elek- trisk kopplare av inledningsvis definierat slag, vilken är tillförlitlig och med hög precision manövrerbar med enkla och därigenom ur kostnadssynpunkt gynnsamma medel.Prior art electrical couplers of the type mentioned in the introduction, such as the one known from US 4,459,629, exhibit a relatively expensive control electronics for effecting the opening of the two connectors in the event of a desire to break said current path or close the connectors upon restoration. of the current path in a well-defined manner with a required, precise coordination of the operation of the two connectors. 1:11: 10 15 20 25 30 35 517 613 4 o | SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to provide an electric coupler of initially defined type, which is reliable and can be operated with high precision with simple and thereby cost-effective means.

Detta syfte uppnås enligt uppfinningen genom att en sådan kopplare förses med åtminstone en rörlig del och att enheten ut- formas att styra denna del att utföra en enda mekanisk rörelse för att öppna eller sluta de båda kontaktdonen.This object is achieved according to the invention in that such a coupler is provided with at least one movable part and that the unit is designed to control this part to perform a single mechanical movement to open or close the two connectors.

Genom att en enda rörlig del styrs att utföra en enda mekanisk rörelse vid öppnande av de båda kontaktdonen kan detta ske på ett perfekt synkroniserat sätt, utan att någon komplicerad styr- elektronik krävs för att samordna dessa öppningar med varandra.By controlling a single moving part to perform a single mechanical movement when opening the two connectors, this can be done in a perfectly synchronized manner, without any complicated control electronics being required to coordinate these openings with each other.

En_annan fördel är att en enda drivinrättning kan användas för att åstadkomma båda öppningarna genom att driva den rörliga delen att utföra en rörelse. Genom att öppnandet eller slutandet av den elektriska kopplaren sker genom en enda mekanisk rörelse upp- nås förbättrade möjligheter att göra manövreringen snabbare, då endast en acceleration av en rörlig del är nödvändig.Another advantage is that a single drive device can be used to make both openings by driving the moving part to perform a movement. By opening or closing the electrical coupler through a single mechanical movement, improved possibilities are achieved to make the operation faster, as only an acceleration of a moving part is necessary.

Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen innefattar kopplaren åtminstone två utmed den rörliga delens bana för nämnda mekaniska rörelse efter varandra anordnade kontakter, den rörliga delen är anordnad att i kopplarens slutna tillstånd bilda en galvanisk förbindelse mellan nämnda två kontakter, kopplaren är anordnad att via en av kontakterna och den rörliga delen av inkopplad i en genom kopplaren ledande strömväg, elementet förbinder de båda kontakterna med varandra, och styr- enheten är anordnad att styra öppning av nämnda strömväg ge- nom att styra den rörliga delen att röra sig utmed en sådan bana och en sådan riktning att först den galvaniska förbindelsen mel- lan den ena av nämnda två kontakter och den rörliga delen bryts för öppnande av det första kontaktdonet och sedan den galva- niska förbindelsen mellan den andra av nämnda båda kontakter 1 :inst n 10 15 20 25 30 35 517 613 u o o - a - no 5 och den rörliga delen bryts för öppnande av det andra kontaktdo- net. Detta utgör ett mycket enkelt och prisbilligt sätt att utforma den uppfinningsenliga kopplaren på, eftersom den endast har att innehålla två fasta kontakter,_en rörlig kontaktdel samt ett enda halvledarelement för att säkerställa ljusbågsfri brytning av ström- vagen.According to a preferred embodiment of the invention, the coupler comprises at least two contacts arranged successively along the path of the movable part for said mechanical movement, the movable part is arranged to form a galvanic connection between said two contacts in the closed state of the coupler, the coupler is arranged to the contacts and the movable part of connected in a current path leading through the coupler, the element connects the two contacts to each other, and the control unit is arranged to control the opening of said current path by guiding the movable part to move along such a path and such a direction that first the galvanic connection between one of said two contacts and the movable part is broken to open the first connector and then the galvanic connection between the other of said two contacts 1: inst n 10 15 20 25 30 35 517 613 uoo - a - no 5 and the movable part is broken to open the second connector. This constitutes a very simple and inexpensive way of designing the coupler according to the invention, since it has to contain only two fixed contacts, a movable contact part and a single semiconductor element to ensure arc-free breaking of the current path.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen inne- fattar kopplaren åtminstone tre utmed den rörliga delens bana för nämnda mekaniska rörelse efter varandra anordnade kontakter, elementet förbinder en första och andra intilliggande av dessa tre kontakter med varandra, den rörliga delen är anordnad att i kopplarens slutna tillstånd bilda en galvanisk förbindelse mellan nämnda tre kontakter, styrenheten är anordnad att för brytande av strömmen genom kopplaren styra den rörliga delen att röra sig utmed en sådan bana och i sådan riktning att först den galva- niska förbindelsen mellan den första kontakten mest avlägsen från den tredje av kontakterna och de båda övriga kontakterna bryts för öppnande av det första kontaktdonet och sedan den galvaniska förbindelsen mellan den andra och tredje kontakten bryts för öppnande av det andra kontaktdonet. Denna utförings- form kräver ävenledes endast ett nämnt element, vilket gör den prisvärd. Denna utföringsform är lämpad för det fall kopplaren är anordnad att via de båda utmed nämnda bana yttre kontakterna vara inkopplad i en genom kopplaren ledande strömväg.According to another preferred embodiment of the invention, the coupler comprises at least three contacts arranged successively along the path of the movable part for said mechanical movement, the element connects a first and second adjacent of these three contacts to each other, the movable part is arranged to condition forming a galvanic connection between said three contacts, the control unit is arranged to, for breaking the current through the coupler, direct the moving part to move along such a path and in such a direction that first the galvanic connection between the first contact is furthest from the third of the contacts and the other two contacts are broken to open the first connector and then the galvanic connection between the second and third contacts is broken to open the second connector. This embodiment also requires only one mentioned element, which makes it affordable. This embodiment is suitable in the case where the coupler is arranged to be connected via the two external contacts mentioned along the path in a current path leading through the coupler.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen inne- fattar kopplaren åtminstone två nämnda halvledarelement an- slutna mellan varsin med den rörliga delens rörelsebana yttre kontakt och en närmast den senare belägen kontakt, den rörliga delen är anordnad att i kopplarens slutna tillstånd bilda en galva- nisk förbindelse mellan samtliga kontakter mellan och inklusive nämnda yttre kontakter, kopplaren innefattar organ för avkän- nande av riktningen hos strömmen genom kopplaren i det slutna tillståndet, och styrenheten är anordnad att på grundval av infor- mation från nämnda avkännarorgan vid brytande av strömmen genom kopplaren styra den rörliga delen att röra sig i endera 1:11: 10 15 20 25 30 35 517 613 6 riktning utmed sin rörelsebana och genom brytande av den gal- vaniska förbindelsen mellan en första yttre kontakt och en första denna intilliggande kontakt öppna det första kontaktdonet och därefter genom fortsatt rörelse öppna det andra kontaktdonet.According to another preferred embodiment of the invention, the coupler comprises at least two said semiconductor elements connected between each external contact of the moving part of the moving part and a contact located closest to the latter, the moving part is arranged to form a galvanic in the closed state of the coupler. connection between all contacts between and including said external contacts, the coupler comprises means for sensing the direction of the current through the coupler in the closed state, and the control unit is arranged to control, on the basis of information from said sensor means, when breaking the current through the coupler the movable member to move in either direction along its path of movement and by breaking the galvanic connection between a first outer contact and a first adjacent contact therewith open the first connector and then open the other connector by continuing to move.

Genom att på detta sätt möjliggöra ett brytande av nämnda strömväg genom rörelse av den rörliga delen i två olika riktningar kan i princip momentant vid uppstående av önskemål om brytning den rörliga delen accelereras för öppnande av det första kontakt- donet, eftersom rörelseriktningen kan väljas så att det halvleda- relement som då avses överta strömmen är i ledande tillstånd.By enabling in this way a breaking of said current path by movement of the moving part in two different directions, in principle momentarily when the desire for breaking arises the moving part can be accelerated to open the first contact, since the direction of movement can be chosen so that the semiconductor element which is then intended to take over the current is in a conducting state.

Detta innebär att den skadliga inverkan som ett fel utmed ström- vägen kan förorsaka kan reduceras till ett minimum. Detta är en stor fördel i förhållande till den ovan först nämnda föredragna utföringsformen, hos vilken den rörliga delens rörelseriktning vid brytande av strömvägen är bestämd och rätt strömriktning måste inväntas innan manövrering kan ske, vilket kan förorsaka en för- drojning på upp till en halv period hos växelspänningen.This means that the harmful impact that a fault along the current path can cause can be reduced to a minimum. This is a great advantage in relation to the above-mentioned preferred embodiment, in which the direction of movement of the moving part when breaking the current path is determined and the correct current direction must be waited before operation can take place, which can cause a delay of up to half a period. at the AC voltage.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen är styrenheten anordnad att styra den rörliga delen utmed en vä- sentligen cirkelbågformad rörelsebana. Härigenom kan vid ett öppet tillstånd hos kopplaren denna bringas till det slutna till- ståndet via en rörelse åt det håll som önskas genom roterande av den rörliga delen, så att det slutna tillståndet kan uppnås på snabbast möjliga sätt, så att i fallet av öppning och slutning ge- nom rörelse i två olika riktningar enligt ovan den rotationsriktning som ger möjlighet till den snabbaste slutningen med hänsyn ta- gen till läget hos växelspänningen över kopplaren kan väljas. Det blir dessutom enklare att manövrera kopplaren med t ex en elek- trisk motor.According to another preferred embodiment of the invention, the control unit is arranged to guide the movable part along a substantially circular arc-shaped path of movement. In this case, in the case of an open state of the coupler, it can be brought to the closed state via a movement in the direction desired by rotating the movable part, so that the closed state can be achieved in the fastest possible way, so that in the case of opening and closure by movement in two different directions according to the above the direction of rotation which gives the possibility of the fastest closure taking into account the position of the alternating voltage across the coupler can be selected. It will also be easier to operate the coupler with, for example, an electric motor.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen är den rörliga delen stelt förbunden med en axel, och styrenheten är an- ordnad att styra en drivinrättning att vrida axeln för förflyttande av den rörliga delen utmed nämnda bana. Detta sätt att åstad- komma rörelsen av den rörliga delen på möjliggör en enkel ut- laun- 10 15 20 25 30 35 517 613 7 formning av drivinrättningen samt möjlighet till en rörelse med en hög acceleration.According to another preferred embodiment of the invention, the movable part is rigidly connected to a shaft, and the control unit is arranged to control a drive device to rotate the shaft for moving the movable part along said path. This way of achieving the movement of the moving part enables a simple shaping of the drive device and the possibility of a movement with a high acceleration.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen inne- fattar kopplaren ett första stycke roterbart mottaget i ett andra stycke, den rörliga delen är anordnad på ett av styckena och kontakterna utmed nämnda rörelsebana anordnade på ett annat av styckena, och de båda styckena bildar genom kontakterna helt eller delvis var sin cylinder med höjden och diametern hos denna avpassade efter driftströmmen genom kopplaren i slutet tillstånd respektive spänningen den har att hålla i det öppna tillståndet.According to another preferred embodiment of the invention, the coupler comprises a first piece rotatably received in a second piece, the movable part is arranged on one of the pieces and the contacts along said path of movement arranged on another of the pieces, and the two pieces form through the contacts completely or partly each cylinder with the height and diameter of this adapted to the operating current through the coupler in the closed state and the voltage it has to hold in the open state.

Genom detta kan en kopplare anpassad till de elektriska förhål- landen som råder där den skall användas realiseras på ett enkelt sätt.Through this, a coupler adapted to the electrical conditions prevailing where it is to be used can be realized in a simple manner.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen inne- fatt_ar kopplaren organ anordnade att väsentligen kontinuerligt känna av riktningen och storleken hos strömmen genom koppla- ren och sända ut informationer om detta till styrenheten, vilket gör det möjligt för styrenheten att momentant reagera på oregel- bundenheter hos strömmen, vilka skulle kunna motivera ett bry- tande av ifrågavarande strömväg.According to another preferred embodiment of the invention, the coupler comprises means arranged to substantially continuously sense the direction and magnitude of the current through the coupler and send information about this to the control unit, which enables the control unit to momentarily react to irregularities of the coupler. the current, which could justify a break in the current path in question.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen inne- fattar kopplaren en spänningsbegränsande anordning parallell- kopplad med halvledarelementet, och anordningen är anordnad att börja leda vid en spänning däröver i närheten av elementets maximala spänningstålighet. Det är möjligt genom att i koppla- rens slutna och öppna tillstånd ingen spänning kommer att ligga över elementet och därigenom inte heller över anordningen, så att denna inte kommer att värmas upp av några läckströmmar därigenom. Genom anordningen, som kan vara en varistor, kan den första spänningstoppen som uppstår över elementet genom den återvändande spänningen efter öppnandet av det första kontaktdonet begränsas, vilket i fallet av ett enda element gör att detta kan dimensioneras för att kunna klara av att hålla en lägre återvändande spänning i sin spärriktning och därmed blir billigare :ipaq 10 15 20 25 30 35 517 615 8 än eljest. I fallet av flera seriekopplade element kan, genom ett anordnande av en sådan anordning parallellt med varje element, antalet sådana seriekopplade element med en given spän- ningstålighet reduceras. Därigenom undviks att något enskilt element får en högre spänning över sig än vad det tål, medan andra element får en lägre spänning över sig.According to another preferred embodiment of the invention, the coupler comprises a voltage limiting device connected in parallel with the semiconductor element, and the device is arranged to start conducting at a voltage above it in the vicinity of the maximum voltage resistance of the element. This is possible because in the closed and open state of the coupler no voltage will be over the element and thereby also over the device, so that this will not be heated by any leakage currents thereby. By means of the device, which can be a varistor, the first voltage peak which arises across the element through the return voltage after the opening of the first connector can be limited, which in the case of a single element means that it can be dimensioned to be able to hold a lower return voltage in its blocking direction and thus becomes cheaper: ipaq 10 15 20 25 30 35 517 615 8 than otherwise. In the case of several series-connected elements, by arranging such a device parallel to each element, the number of such series-connected elements with a given voltage resistance can be reduced. This avoids that an individual element receives a higher voltage than it can withstand, while other elements receive a lower voltage.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen inne- fattar kopplaren medel anordnade att inverka höjande på spän- ningen vid separerande av två kontakter i samband med öppnan- det av det första kontaktdonet. Spänningen vid kontaktseparatio- nen är normalt i storleksordningen 12-15 V, och driver på överfö- rande av strömmen till, det parallellkopplade elementet. Ju högre denna spänning är desto snabbare kan strömmen matas in i ele- mentet. Genom anordnandet av nämnda medel uppnås ett mindre materialslitage och kontaktstället kommer även att hålla bättre isolationsmässigt.According to another preferred embodiment of the invention, the coupler comprises means arranged to act to increase the voltage when separating two contacts in connection with the opening of the first connector. The voltage at the contact separation is normally in the order of 12-15 V, and drives the transfer of the current to the element connected in parallel. The higher this voltage, the faster the current can be fed into the element. By arranging said means a smaller material wear is achieved and the contact point will also hold better in terms of insulation.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen inne- fattar nämnda medel flera seriekopplade första kontaktdon an- ordnade att väsentligen samtidigt öppnas för överförande av strömmen till elementet. Genom en sådan seriekoppling av flera kontaktdon kommer den spänning som kommer att driva på led- ningen av elementet att ökas, då denna kommer att bildas genom en addition av spänningarna hos de seriekopplade kontaktdonen med just nämnda fördelaktiga resultat som följd.According to another preferred embodiment of the invention, said means comprise several series-connected first connectors arranged to be opened substantially simultaneously for transmitting the current to the element. Through such a series connection of several connectors, the voltage which will drive on the line of the element will be increased, as this will be formed by an addition of the voltages of the series-connected connectors with the aforementioned advantageous results as a result.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen är nämnda medel bildade av att i det första kontaktdonet ingående kontakter har åtminstone en del av ablaterande material anordnat att hettas upp och förångas till gaser för gasblåsning på ljusbå- gen vid separerande av två kontakter vid öppnande av det första kontaktdonet, vilket även det åstadkommer en högre ljusbågs- spänning och snabbare kommutering av strömmen till elementet.According to another preferred embodiment of the invention, said means are formed by contacts included in the first connector having at least a part of ablating material arranged to be heated and evaporated into gases for gas blowing on the arc by separating two contacts when opening the first the connector, which also provides a higher arc voltage and faster commutation of the current to the element.

Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen är halvledar- elemetet en diod, vilket ofta torde vara att föredraga, då en så- :vann 10 15 20 25 30 35 517 613 9 dan lösning blir billig i förhållande till andra styrbara halvledar- element och även mycket tillförlitlig. Det är dock även tänkbart att halvledarelementet är styrbart, såsom en tyristor, och det skulle även kunna vara släckbart, såsom en GTO eller en IGBT, för att möjliggöra ett snabbare brytningsförlopp. Det skulle även i vissa situationer kunna vara fördelaktigt att anordna ett bidirek- tionellt halvledarelement, det vill säga ett halvledarelement som kan spärra och leda i båda riktningarna, såsom en BCT (bidirek- tionellt styrd tyristor).According to a preferred embodiment of the invention, the semiconductor element is a diode, which would often be preferable, as such a solution becomes cheap in relation to other controllable semiconductor elements and also very reliable. However, it is also conceivable that the semiconductor element is controllable, such as a thyristor, and it could also be extinguished, such as a GTO or an IGBT, to enable a faster refraction process. It could also be advantageous in some situations to arrange a bi-directional semiconductor element, ie a semiconductor element that can block and lead in both directions, such as a BCT (bi-directionally controlled thyristor).

Används ett halvledarelement av material med ett brett energigap mellan valensband och ledningsband, det vill säga ett energigap överstigande 2,5 eV, såsom SiC och diamant, kan förhållandevis höga spänningar hanteras av kopplaren under användande av ett litet antal halvledarelement.If a semiconductor element of material with a wide energy gap between valence band and conduction band is used, i.e. an energy gap exceeding 2.5 eV, such as SiC and diamond, relatively high voltages can be handled by the coupler using a small number of semiconductor elements.

Uppfinningen avser även fördelaktiga användningar av en kopp- lare enligt ovan i enlighet med bifogade patentkrav, och förde- larna med dessa framgår med all önskvärd tydlighet av diskus- sionen ovan.The invention also relates to advantageous uses of a coupler according to the above in accordance with the appended claims, and the advantages of these appear with all the desired clarity from the discussion above.

Likaså avser uppfinningen ett ställverk för elförsörjning inom in- dustri eller vid distributions- och transmissionsnät försett med en elektrisk kopplare enligt uppfinningen.The invention also relates to a switchgear for electricity supply in industry or in distribution and transmission networks provided with an electrical coupler according to the invention.

Ytterligare fördelar med samt fördelaktiga särdrag hos uppfin- ningen kommer att framgå av den efterföljande beskrivningen och övriga osjälvständiga patentkrav.Additional advantages and advantageous features of the invention will become apparent from the following description and other dependent claims.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Här nedan beskrivs såsom exempel anförda föredragna utfö- ringsformer av uppfinningen under hänvisning till bifogade rit- ningar, på vilka: ßßnø: 10 15 20 25 30 35 517 613 10 fig 1-3 är förenklade vyer illustrerande en elektrisk kopplare en- ligt en första föredragen utföringsform av uppfinningen i slutet, temporärt slutet respektive öppet läge, fig 4 är en förenklad vy av en elektrisk kopplare enligt en andra föredragen utföringsform av uppfinningen i slutet läge, fig 5 är ett förenklat kopplingsschema illustrerande principen för funktionen hos kopplaren enligt fig 4, fig 6-8 illustrerar kopplaren enligt fig 4 i ett annat slutet, ett tem- porärt slutet respektive ett öppet läge, fig 9 är en förenklad vy av en elektrisk kopplare enligt en tredje föredragen utföringsform av uppfinningen i ett slutet läge, fig _10 är ett förenklat kopplingsschema illustrerande principen för funktionen hos kopplaren enligt fig 9, fig 11 och 12 är vyer som illustrerar kopplaren enligt fig 9 i tem- porärt slutet respektive öppet läge, fig 13 illustrerar schematiskt ytterligare utföringsformer av upp- finningen, fig 14-16 illustrerar schematiskt ännu ytterligare föredragna utfö- ringsformer av uppfinningen, fig 17 illustrerar hur strömmen l genom och spänningen U över halvledarelementen hos utföringsformen enligt fig 16 utvecklas över tiden ijämförelse med utföringsformen enligt fig 14, fig 18 och 19 är schematiska kopplingsscheman illustrerande två möjliga sätt att anordna elektriska kopplare enligt uppfinningen för start av en elektrisk motor, och Inßna 10 15 20 25 30 35 517 613 11 fig 20 och 21 illustrerar en del av en kopplare i två olika lägen vid brytning av strömmen därigenom.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Preferred embodiments of the invention are described below by way of example with reference to the accompanying drawings, in which: Figure 15 are simplified views illustrating an electrical coupler; Fig. 4 is a simplified view of an electrical coupler according to a second preferred embodiment of the invention in the closed position, Fig. 5 is a simplified wiring diagram illustrating the principle of operation of the coupler. according to Fig. 4, Figs. 6-8 illustrate the coupler according to Fig. 4 in another end, a temporary end and an open position, respectively; Fig. 9 is a simplified view of an electrical coupler according to a third preferred embodiment of the invention in a closed position, Figs. 10 is a simplified circuit diagram illustrating the principle of operation of the coupler of Fig. 9; Figs. 11 and 12 are views illustrating coupling. Fig. 9 in a temporarily closed and open position, respectively, Fig. 13 schematically illustrates further embodiments of the invention, Figs. 14-16 schematically illustrate still further preferred embodiments of the invention, Fig. 17 illustrates how the current 1 through and the voltage U across the semiconductor elements of the embodiment according to Fig. 16 develop over time in comparison with the embodiment according to Fig. 14, Figs. 18 and 19 are schematic circuit diagrams illustrating two possible ways of arranging electrical couplers according to the invention for starting an electric motor, and Inßna 10 15 20 25 30 35 517 613 Figs. 20 and 21 illustrate a part of a coupler in two different positions when breaking the current therethrough.

DETALJERAD BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGS- FORMER AV UPPFINNINGEN I fig 1 illustreras schematiskt en elektrisk kopplare för växelström enligt en första föredragen utföringsform av uppfinningen, vilken är inkopplad i en strömväg 1 för att snabbt kunna öppna eller sluta denna. Därvid är en sådan kopplare anordnad per fas, så att ett trefasnät uppvisar tre sådana kopplare på en och samma ort. Kopplaren uppvisar en inre cylinder 2, som är roterbart an- ordnad kring en axel 3 och uppvisar en rörlig kontaktdel 4. En andra cylinder 5 är anordnad utvändigt om cylindern 2 och uppvi- sar fyra utmed den rörliga delens 4 rörelsebana anordnade kon- takter 6-9 anordnade att i anliggning mot den rörliga delen 4 bilda goda elektriska kontakter. Kopplaren är inkopplad i nämnda strömväg via de båda yttre kontakterna 6 respektive 9.DETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS OF THE INVENTION Fig. 1 schematically illustrates an electrical switch for alternating current according to a first preferred embodiment of the invention, which is connected in a current path 1 in order to be able to open or close it quickly. In this case, such a coupler is arranged per phase, so that a three-phase network has three such couplers in one and the same place. The coupler has an inner cylinder 2, which is rotatably arranged about an axis 3 and has a movable contact part 4. A second cylinder 5 is arranged outside the cylinder 2 and has four contacts 6 arranged along the path of movement of the movable part 4. -9 arranged to form good electrical contacts in abutment against the movable part 4. The coupler is connected in said current path via the two external contacts 6 and 9, respectively.

Mellan de båda yttre kontakterna och den närmast intilliggande inre kontakten är ett halvledarelement i form av en diod 10, 11 inkopplat med ledningsriktningen från den yttre till den intillig- gande kontakten. Dioderna skulle lika gärna kunna vara båda två riktade med ledningsriktningen mot den yttre kontakten.Between the two outer contacts and the nearest inner contact, a semiconductor element in the form of a diode 10, 11 is connected with the conduction direction from the outer to the adjacent contact. The diodes could just as easily be both directed with the conduction direction towards the external contact.

Kopplaren uppvisar dessutom en drivinrättning anordnad att driva den inre cylindern 2 till rotation för rörelse av den rörliga kon- taktdelen 4 relativt de andra kontakterna 6-9. l detta fall utgörs drivinrättningen av en schematiskt antydd integrerad elektrisk motor 12, vilken kan vara av en mängd olika typer, såsom exem- pelvis PM-motor, reluktansmotor, stegmotor, DC-motor. Motorn behöver inte ligga i samma plan som kontakterna och kommer därmed inte att påverka spänningshållfastheten. Det påpekas emellertid att drivningen mycket väl kan ske på annat sätt, såsom genom en motor som är anordnad att verka direkt på axeln 3. :fran 10 15 20 25 30 35 517 613 12 Kopplaren är vidare försedd med ett schematiskt antytt avkän- narorgan 13 anordnat att känna av riktningen och storleken på strömmen i strömvägen och sända informationer om detta till en enhet 14 anordnad att styra motorn 12 och därigenom den rörliga kontaktdelens 4 rörelse på grundval av dessa informationer. På detta sätt kommer styrenheten att hela tiden veta hur strömmen momentant ser ut för att ögonblickligen kunna styra den rörliga kontaktdelen på önskat sätt.The coupler also has a drive device arranged to drive the inner cylinder 2 into rotation for movement of the movable contact part 4 relative to the other contacts 6-9. In this case, the drive device consists of a schematically indicated integrated electric motor 12, which may be of a variety of types, such as, for example, PM motor, reluctance motor, stepper motor, DC motor. The motor does not have to be in the same plane as the contacts and will thus not affect the voltage resistance. It is pointed out, however, that the drive may very well take place in another way, such as by a motor which is arranged to act directly on the shaft 3.: from 10 15 20 25 30 35 517 613 12 The coupler is further provided with a schematically indicated sensor means 13. arranged to sense the direction and magnitude of the current in the current path and send information thereon to a unit 14 arranged to control the motor 12 and thereby the movement of the movable contact part 4 on the basis of this information. In this way, the control unit will always know what the current momentarily looks like in order to be able to instantly control the moving contact part in the desired way.

Höjden på de båda cylindrarna 2, 5 och därmed längden på kon- takterna vinkelrätt mot ritningsplanet är proportionell till den driftström som kopplaren har att vara dimensionerad för, det vill säga den ström som kontinuerligt kan tillåtas i strömvägen 1 un- der normala förhållanden. Diametern hos cylindrarna är i sin tur proportionell till storleken pä växelspänningen hos strömvägen.The height of the two cylinders 2, 5 and thus the length of the contacts perpendicular to the drawing plane is proportional to the operating current for which the coupler has to be dimensioned, ie the current that can be continuously allowed in current path 1 under normal conditions. The diameter of the cylinders is in turn proportional to the magnitude of the alternating voltage of the current path.

Funktionen hos denna elektriska kopplare är följande: när öns- kemål om brytning av strömvägen 1 uppstår, exempelvis genom att avkännarorganet 13 känner av en mycket hög ström i ström- vägen 1, vilken kan vara förorsakad av en kortslutning utmed denna, då fattar styrenheten 14 först beslut om i vilken riktning den rörliga kontaktdelen 4 skall förflyttas för att brytning skall kunna ske så snabbt som möjligt. Detta beslut är beroende av i vilket läge strömmen i strömvägen just då befinner sig. l det slutna läget enligt fig 1 går nämligen hela strömmen genom kopplaren mellan de båda yttre kontakterna 6, 9 via den rörliga delen 4 som förbinder de förra galvaniskt med varandra. När nu brytning skall ske skall strömmen så fort som möjligt föras över till att gå via en av dioderna istället. Strömmen kan kopplas in till en diod under den del av en växelströmsperiod som ligger mellan tidpunkten strax innan dioden blir framspänd till och med dioden blir backspänd nästa gång. Detta innebär viden helperiod av 20 ms i praktiken att ett öppnande av ledningsvägen parallellt med dioden ifråga kan ske exempelvis ca 2 ms före nollgenomgång mot framspänningsriktningen till och med nästa nollgenomgång. ciao: 10 15 20 25 30 35 517 613 13 Vi antar nu att strömmen i strömvägen 1 vid önskemål om bryt- ning har den riktning som indikeras genom pilarna 15 i fig 1 och är inom det intervall som tillåter överförande av strömmen till di- oden 10. Styrenheten 14 styr_ då via motorn 12 den rörliga kon- takten 4 att rotera medsols för att öppna ett parallellt med dioden 10 liggande första kontaktdon, vilket här utgörs av kontakterna 6, 7 och den rörliga delen 4. Då uppnås det i fig 2 visade temporärt slutna läget. När detta sker bildas en liten gnista i gapet 16 mel- lan den rörliga delen 4 och kontakten 6, vilket resulterar i en spänning av vanligtvis 12-15 V, vilken kommer att driva på över- föringen av strömmen genom dioden 10, så att strömmen nu istället kommer att gå via dioden 10, kontakten 7, den rörliga delen 4 och kontakten 9. Längre fram kommer med hänvisning till fig 20 och 21 ett möjligt sätt att snabba på överföringen av strömmen att beskrivas.The function of this electrical coupler is as follows: when a request for breaking of the current path 1 arises, for example by the sensor means 13 sensing a very high current in the current path 1, which may be caused by a short circuit along it, then the control unit 14 first decide on the direction in which the movable contact part 4 is to be moved so that breaking can take place as quickly as possible. This decision depends on the position of the current in the current path at that time. Namely, in the closed position according to Fig. 1, the entire current passes through the coupler between the two outer contacts 6, 9 via the movable part 4 which connects the former galvanically to each other. When the break is to take place, the current must be transferred as soon as possible to go via one of the diodes instead. The current can be connected to a diode during the part of an alternating current period that lies between the time just before the diode is biased until the diode is reverse voltage next time. This means a wide full period of 20 ms in practice that an opening of the line path parallel to the diode in question can take place, for example, about 2 ms before the zero crossing towards the forward voltage direction until the next zero crossing. ciao: 10 15 20 25 30 35 517 613 13 We now assume that the current in the current path 1, if desired, is broken, has the direction indicated by the arrows 15 in Fig. 1 and is within the range that allows the current to be transferred to the diode. 10. The control unit 14 then controls via the motor 12 the movable contact 4 to rotate clockwise to open a first connector lying parallel to the diode 10, which here consists of the contacts 6, 7 and the movable part 4. This is achieved in Fig. 2. showed the temporarily closed mode. When this happens, a small spark is formed in the gap 16 between the movable part 4 and the contact 6, which results in a voltage of usually 12-15 V, which will drive the transmission of the current through the diode 10, so that the current now instead will go via the diode 10, the contact 7, the movable part 4 and the contact 9. Further on, with reference to Figs. 20 and 21, a possible way of speeding up the transmission of the current will be described.

När sedan spänningen över kopplaren byter riktning kommer inte någon ström att flyta igenom denna, utan en spänning kommer att byggas upp över den då backspända dioden 10 och nu fort- sättes rotationsrörelsen av den rörliga kontaktdelen 4 åt samma håll som tidigare, så att den galvaniska förbindelsen mellan kontakten 7 och kontakten 9 brytes, varvid denna brytning kan ske ljusbågsfritt, då inte någon ström går igenom kontaktstället vid brytningstillfället. Därigenom uppnås det i fig 3 visade helt öppna läget. Det är vid denna brytning viktigt att den sker så pass snabbt att spänningen över dioden 10 inte hinner byta rikt- ning igen och denna börjar leda. Skulle spänningen över koppla- ren befinna sig under den andra halvperioden vid detekterandet av behovet av brytning av strömvägen 1 skulle styrenheten istäl- let styra den rörliga kontaktdelen 4 att rotera i figurerna sett mot- sols för utnyttjande av dioden 11 vid brytningen istället. På detta sätt uppnås en möjlighet till en mycket snabb brytning av ström- vägen, och till och med vid det mest ogynnsamma läget hos väx- elspänningen vid detekterande av brytningsbehov kan kopplaren bringas mellan det slutna läget och det helt öppna läget enligt fig 3 inom väsentligt kortare tid än en period, vanligtvis alltid inom 15 ms vid en frekvens av 50 Hz hos våxelspänningen. n Iwnro 10 15 20 25 30 35 517 615 14 o v u ø nu Genom att i kopplarens slutna läge strömmen aldrig gàr igenom dioderna måste endast kontakterna 4, 6 och 9 dimensioneras för driftströmmen, som exempelvis kan vara 1000 A, medan dioderna 10, 11 dimensioneras för en möjlig kortslutningsström, vilken skulle i ett sådant fall kunna vara 25 kA. Denna skall de dock en- dast tåla under en mycket kort tid, och dimensioneringen av dio- den kan göras utan något hänsynstagande till någon ständig driftström genom kopplaren. Vidare måste dioderna vara dimen- sionerade för en återvändande spänning som under en kort tids- period appliceras över dessa efter öppnandet av nämnda första kontaktdon. Denna kan i fallet av en nätspänning av 12 kV ex- empelvis vara ca 20 kV. Själva kontaktdonen hos kopplaren måste dock i det öppna läget enligt fig 3 kunna tåla en betydligt högre så kallad impulsspänning, vilken i detta fall skulle kunna vara 75 kV.When then the voltage across the coupler changes direction, no current will flow through it, but a voltage will build up over the then reverse voltage diode 10 and now the rotational movement of the movable contact part 4 continues in the same direction as before, so that the galvanic the connection between the contact 7 and the contact 9 is broken, whereby this breaking can take place arc-free, as no current passes through the contact point at the time of breaking. As a result, the fully open position shown in Fig. 3 is achieved. It is important in this break that it takes place so fast that the voltage across the diode 10 does not have time to change direction again and this begins to conduct. Should the voltage across the coupler be during the second half period when detecting the need to break the current path 1, the control unit would instead control the movable contact part 4 to rotate in the figures seen counterclockwise to use the diode 11 in the break instead. In this way a possibility is achieved for a very fast breaking of the current path, and even at the most unfavorable position of the alternating voltage when detecting breaking demand can be brought the coupler between the closed position and the completely open position according to Fig. 3 within substantially shorter time than a period, usually always within 15 ms at a frequency of 50 Hz of the AC voltage. n Iwnro 10 15 20 25 30 35 517 615 14 ovu ø nu Because in the closed position of the coupler the current never passes through the diodes, only the contacts 4, 6 and 9 must be dimensioned for the operating current, which can for example be 1000 A, while the diodes 10, 11 are dimensioned for a possible short-circuit current, which in such a case could be 25 kA. However, they must only withstand this for a very short time, and the dimensioning of the diode can be done without any consideration of any constant operating current through the coupler. Furthermore, the diodes must be dimensioned for a return voltage which is applied across them for a short period of time after the opening of said first connector. This can in the case of a mains voltage of 12 kV, for example, be about 20 kV. However, in the open position according to Fig. 3, the actual connectors of the coupler must be able to withstand a much higher so-called pulse voltage, which in this case could be 75 kV.

Kopplaren kan med fördel anordnas på sådant sätt att brytstället 17 i läget enligt fig 3 är synligt, dvs som frånskiljare, så att ar- beten kan utföras utmed strömvägen i detta läge. Öppnandet och slutandet av kopplaren genom en enda mekanisk rörelse av en enda rörlig del medför de fördelar som finns angivna längre upp.The coupler can advantageously be arranged in such a way that the switching point 17 in the position according to Fig. 3 is visible, ie as a disconnector, so that the work can be carried out along the current path in this position. The opening and closing of the coupler by a single mechanical movement of a single moving part entails the advantages stated further up.

I fig 4-8 illustreras en elektrisk kopplare för växelström enligt en andra föredragen utföringsform av uppfinningen, och denna skall nu beskrivas i något kortare ordalag än den enligt fig 1-3 under koncentrerande på de skillnader dessa utföringsformer uppvisar.Figs. 4-8 illustrate an electric coupler for alternating current according to a second preferred embodiment of the invention, and this will now be described in a slightly shorter wording than that according to Figs. 1-3, concentrating on the differences these embodiments show.

Huvudskillnaden mellan dessa består i att här är den rörliga de- len 4 direkt ansluten till nämnda strömväg på ena sidan om kopplaren. l övrigt skulle den rörliga delen och de tre kontakter 18-20 som här är anordnade utmed dennas rörelsebana kunna vara anordnade på cylindrar på liknande sätt som hos den ovan beskrivna utföringsformen och den rörliga delen kunna drivas i rotation på samma sätt som där.The main difference between these is that here the movable part 4 is directly connected to said current path on one side of the coupler. otherwise, the movable part and the three contacts 18-20 arranged here along its path of movement could be arranged on cylinders in a similar manner as in the embodiment described above and the movable part could be driven in rotation in the same way as there.

Här förbinder ett halvledarelement i form av en diod 21, 22 var- dera i rörelsebanan sett yttre kontakt 18, 20 med den mellersta onan- 10 15 20 25 30 35 517 613 n o o o o: 15 kontakten 19, varvid den ena dioden har sin ledriktning mot den mellersta kontakten och den andra sin ledriktning ifrån den se- nare. I fig 5 visas det ekvivalenta kopplingsschemat till kopplaren enligt fig 4, varvid det är visat hur en last 23 kan vara ansluten till den rörliga kontakten 4.Here, a semiconductor element in the form of a diode 21, 22 connects each external contact 18, 20 seen in the path of movement with the middle mast member 15, the contact 19, the one diode having its conduction direction towards the middle contact and the other its direction from the latter. Fig. 5 shows the equivalent wiring diagram of the coupler according to Fig. 4, showing how a load 23 can be connected to the movable contact 4.

Funktionen hos denna kopplare är följande. När önskemål om ett öppnande av strömvägen 1 uppstår görs val av rotationsriktning hos den rörliga delen 4 enligt samma premisser i beroende av informationer från avkännarorganet 13 som hos utföringsformen enligt fig 1-3. Vi tänker oss nu att strömmen igenom kopplaren har den riktning som visas genom pilen 15 i fig 4 och då således denna går genom kopplaren via den rörliga delen 4 och den mellersta kontakten 19. Brytning sker nu genom att den rörliga delen 4 bringas att rotera medsols i figurerna först förbi läget en- ligt fig 6 och sedan vidare till det enligt fig 7, varvid vid brytandet av _den galvaniska förbindningen mellan kontakterna 19 och 20 strömmen förs över till dioden 22 på samma sätt som ovan be- skrivet. Sedan fortsättes rotationen till det helt öppna läget enligt fig 8.The function of this coupler is as follows. When a desire arises for an opening of the current path 1, the direction of rotation of the movable part 4 is selected according to the same premises in dependence on information from the sensor means 13 as in the embodiment according to Figs. 1-3. We now imagine that the current through the coupler has the direction shown by the arrow 15 in Fig. 4 and thus this passes through the coupler via the movable part 4 and the middle contact 19. Breaking now takes place by causing the movable part 4 to rotate clockwise in the figures first past the position according to Fig. 6 and then on to that according to Fig. 7, whereby at the breaking of the galvanic connection between the contacts 19 and 20 the current is transferred to the diode 22 in the same way as described above. Then the rotation is continued to the fully open position according to Fig. 8.

I fig 9 illustreras en elektrisk kopplare för växelström enligt en tredje föredragen utföringsform av uppfinningen, vilken fungerar enligt samma principer som de båda ovan nämnda, men här är istället den rörliga kontaktdelen 4 förflyttbar utmed en rätlinjig rörelsebana. I övrigt fungerar den på samma sätt som om en diod och en av de mellersta kontakterna, exempelvis dioden 11 och kontakten 8, skulle tas bort från utföringsformen enligt fig 1.Fig. 9 illustrates an electric coupler for alternating current according to a third preferred embodiment of the invention, which operates according to the same principles as the two mentioned above, but here instead the movable contact part 4 is movable along a rectilinear path of movement. Otherwise it functions in the same way as if a diode and one of the middle contacts, for example the diode 11 and the contact 8, were to be removed from the embodiment according to Fig. 1.

Detta medför följaktligen att öppnandet av strömvägen skulle kunna ta längre tid, därest strömmen vid uppstående av behov av brytning därav inte har en sådan riktning att brytningsförloppet kan påbörjas omedelbart. Istället sparas kostnader genom att antalet krävda halvledarelement halveras. Den ekvivalenta kret- sen är här visad i fig 10, där det finns antytt att en last 23 är an- sluten till den ena yttre 26 av kontakterna 24-26. Det visas i fig 11 och 12 hur först den rörliga delen 4 förflyttas utmed en rätlin- jig rörelsebana för uppnående av det temporärt öppna läget, i vil- -naøa 10 15 20 25 30 35 517 613 16 ket strömmen är överförd till halvledarelementet 27, till det helt öppna läget enligt fig 12. Tillförlitligheten hos denna kopplare blir mycket hög tack vare ett minimalt antal komponenter, och den blir även billig att producera. _ I fig 13 illustreras schematiskt en ytterligare föredragen utfö- ringsform av uppfinningen, vilken är baserad på idén att försöka höja spänningen hos åtminstone en gnista som uppstår vid se- parerande av två kontakter i samband med öppnande av det första kontaktdonet hos en kopplare enligt uppfinningen, det vill säga den spänning som då kommer att uppstå över halvledar- elementet och driver på överföringen av strömmen genom detta. I det visade exemplet åstadkommes detta genom en seriekoppling av flera sådana första kontaktdon 28, 29 parallellt med halvledar- elementet 30. För varje sådant seriekopplat kontaktdon kommer spänningen att vara exempelvis ca 12-15 V, så att den spänning sorn kommer att driva strömmen genom dioden 30 i det visade exemplet kommer att vara dubbelt så hög som vid anordnandet av endast ett kontaktdon parallellt därmed. Fördelar med detta har diskuterats längre upp. Vid tre seriekopplade kontaktdon blir spänningen tre gånger så hög och så vidare. Seriekopplingen av kontaktdonen kan exempelvis åstadkommas genom ett anord- nande av flera kontaktskivor, en för varje kontaktdon, med olika diametrar, på en axel med den största skivans kontakter anslu- tande till strömvägen på ömse sidor om seriekopplingen. Det vore även möjligt att utforma de kontakter som ingår i ett sådant första kontaktdon med åtminstone en del av ablaterande material anordnat att hettas upp och förångas till gaser för gasblåsning på ljusbågen vid separerande av två kontakter vid öppnande av det första kontaktdonet, vilket skulle innebära en högre ljusbågs- spänning. Ett sådant ablaterande material är ett material som kan förångas till gaser. l fig 14 illustreras schematiskt hur flera halvledarelement 31-33 kan seriekopplas med varandra för att tillsammans kunna klara av en given återvändande spänning efter brytning av strömvä- gen. Således kan hos alla ovan visade utföringsformer varje annan 10 15 20 25 30 35 517 613 17 diodsymbol ersättas med ett antal på detta sätt seriekopplade dioder. Här är det även möjligt att genom väljande av ett material med ett stort bandgap mellan valensbandet och ledningsbandet, såsom SiC eller diamant, uppnå att antalet krävda halvledarele- ment för en given spänning blir lågt. l fig 15 visas vidare hur det är möjligt att parallellkoppla halvle- darelement 31, 31' för att klara en viss kortslutningsström eller helt enkelt av redundansskäl, så att kopplaren kan fungera på önskat sätt även om någon diod i det ena så kallade paketet av seriekopplade dioder går sönder. l fig 16 illustreras vidare hur en varistor 34, företrädesvis av ZnO, kan parallellkopplas med respektive halvledarelement 35, varvid varistorn är anordnad att börja leda vid en spänning där- över i närheten av halvledarelementets maximala spänningstålig- het_. Detta kan åstadkommas genom att varistorerna normalt inte leder någon ström alls, då inte någon spänning kommer att vara applicerad över dessa, utan de kommer endast att erhålla en spänning över sig i samband med övergången mellan det tempo- rärt slutna och det helt öppna läget. I fig 17 illustreras hur spän- ningen U över halvledarelementen 35 i dessas backriktning ut- vecklas över tiden t när spänningen stiger över dessa i det tem- porärt slutna läget vid tidpunkten noll. Därvid visar den streckade linjen hur spänningen över dioderna utvecklas vid frånvaro av va- ristorer och den heldragna med varistorer. Det framgår sålunda att varistorerna kapar av den första spänningstoppen. Detta skulle i ett system med en nätspänning av 12 kV och en normal återvändande spänning av 22 kV kunna innebära att det normalt krävda antalet av fem 5 kV-dioder kan genom anordnandet av varistorerna reduceras till fyra, eftersom den första spännings- toppen då skulle kunna fås ned till 18 kV. Till vänster om (före) tiden O illustreras förändringen av strömmen l. Genom att på detta sätt parallellkoppla en separat varistor med varje halvle- darelement undviks att något enskilt halvledarelement får en högre spänning över sig än vad det tål, medan andra halvle- darelement får en lägre spänning över sig. Det är även möjligt att sn-ns 10 15 20 25 30 35 517 613 18 anordna med halvledarelementen parallellkopplade resistanser eller kapacitanser för att fördela spänningen väsentligen lika över halvledarelementen. l fig 18 och 19 illustreras en möjlig tillämpning av en brytare enligt uppfinningen för motorstarter. Det visas här hur två kopplare enligt fig 4 anordnats, varvid dessa kan ha en rörlig del 4 gemensam, vilket skulle kunna uppnås genom att i fig 4 tre kontakter och två halvledarelement skulle anordnas på samma sätt nedtill som upptill. Därvid är då den ena kopplaren ansluten till motorn 36 via en reaktor 37, medan den andra är direkt an- sluten till motorn. De flesta kraftnät är inte tillräckligt styva för att tillåta en start av stora motorer direkt anslutna därtill, då dessa drar så mycket effekt att spänningen på nätet skulle gå ned all- deles för mycket. Detta problem kan lösas genom att starta mo- torn enligt olika startmetoder, såsom reaktorstart, kondensa- torstart eller transformatorstart, varvid reaktorstart är illustrerad här. Når motorn skall startas bringas den i fig 18 visade vänstra kopplaren i ett slutet läge, som motsvarar läget enligt fig 4, så att motorn 36 erhåller sin matning via reaktorn 37. Skulle man nu av någon anledning vilja avbryta starten kan kontakterna 39-41 hos denna kopplare öppnas enligt sekvensen 41, 40, 39. När motorn sedan uppnått synkront varvtal kan reaktorn 37 frikopplas genom att kopplaren 38 bringas i öppet läge, medan kopplaren 42 bringas i slutet läge.Consequently, this means that the opening of the current path could take longer, insofar as the current arises in the event of a need for breakage thereof, such a direction that the breaking process can begin immediately. Instead, costs are saved by halving the number of semiconductor elements required. The equivalent circuit is shown here in Fig. 10, where it is indicated that a load 23 is connected to one outer 26 of the contacts 24-26. It is shown in Figs. 11 and 12 how first the movable part 4 is moved along a rectilinear path of movement to reach the temporarily open position, in which case the current is transmitted to the semiconductor element 27, to the fully open position according to Fig. 12. The reliability of this coupler becomes very high thanks to a minimal number of components, and it also becomes cheap to produce. Fig. 13 schematically illustrates a further preferred embodiment of the invention, which is based on the idea of trying to increase the voltage of at least one spark which arises when separating two contacts in connection with opening the first connector of a coupler according to the invention. , that is, the voltage which will then arise across the semiconductor element and drive the transmission of current through it. In the example shown, this is accomplished by a series connection of several such first connectors 28, 29 in parallel with the semiconductor element 30. For each such series connected connector, the voltage will be, for example, about 12-15 V, so that the voltage will drive the current through the diode 30 in the example shown will be twice as high as when arranging only one connector parallel thereto. Benefits of this have been discussed further up. With three series-connected connectors, the voltage becomes three times as high and so on. The series connection of the connectors can be effected, for example, by arranging several contact discs, one for each connector, with different diameters, on a shaft with the contacts of the largest disc connecting to the current path on both sides of the series connection. It would also be possible to design the contacts included in such a first connector with at least a part of ablating material arranged to be heated and evaporated to gases for gas blowing on the arc by separating two contacts when opening the first connector, which would mean a higher arc voltage. Such an ablating material is a material which can be evaporated to gases. Fig. 14 schematically illustrates how several semiconductor elements 31-33 can be connected in series with each other in order to be able to cope together with a given return voltage after breaking the current path. Thus, in all the embodiments shown above, every other diode symbol can be replaced by a number of diodes connected in this way in series. Here it is also possible, by choosing a material with a large band gap between the valence band and the lead band, such as SiC or diamond, to achieve that the number of semiconductor elements required for a given voltage becomes low. Fig. 15 further shows how it is possible to connect semiconductor elements 31, 31 'in parallel to cope with a certain short-circuit current or simply for redundancy reasons, so that the coupler can function in the desired manner even if some diode in one so-called package of series-connected diodes break. Fig. 16 further illustrates how a varistor 34, preferably of ZnO, can be connected in parallel with the respective semiconductor element 35, the varistor being arranged to start conducting at a voltage above it in the vicinity of the maximum voltage resistance of the semiconductor element. This can be achieved by the varistors not normally conducting any current at all, as no voltage will be applied across them, but they will only receive a voltage across them in connection with the transition between the temporarily closed and the fully open position. Fig. 17 illustrates how the voltage U across the semiconductor elements 35 in their reverse direction develops over time t when the voltage rises above them in the temporarily closed position at time zero. The dashed line shows how the voltage across the diodes develops in the absence of varistors and the solid line with varistors. It thus appears that the varistors cut off the first voltage peak. In a system with a mains voltage of 12 kV and a normal return voltage of 22 kV, this could mean that the normally required number of five 5 kV diodes can be reduced to four by arranging the varistors, since the first voltage peak could then available down to 18 kV. To the left of (before) time O, the change of current 1 is illustrated. By connecting a separate varistor in parallel with each semiconductor element in this way, it is avoided that any individual semiconductor element has a higher voltage than it can withstand, while other semiconductor elements may a lower voltage across. It is also possible to arrange resistors or capacitances connected in parallel with the semiconductor elements in order to distribute the voltage substantially evenly over the semiconductor elements. Figures 18 and 19 illustrate a possible application of a switch according to the invention for motor starters. It is shown here how two couplers according to Fig. 4 are arranged, whereby these can have a movable part 4 in common, which could be achieved by in Fig. 4 three contacts and two semiconductor elements would be arranged in the same way at the bottom as at the top. In this case, one coupler is then connected to the motor 36 via a reactor 37, while the other is directly connected to the motor. Most power grids are not rigid enough to allow the start of large motors directly connected to them, as these draw so much power that the voltage on the grid would go down far too much. This problem can be solved by starting the engine according to different starting methods, such as reactor start, capacitor start or transformer start, whereby reactor start is illustrated here. When the engine is to be started, the left clutch shown in Fig. 18 is brought into a closed position, which corresponds to the position according to Fig. 4, so that the motor 36 receives its supply via the reactor 37. Should one now for some reason want to interrupt the start, the contacts 39-41 of this coupler is opened according to the sequence 41, 40, 39. When the motor has then reached synchronous speed, the reactor 37 can be disengaged by bringing the coupler 38 into the open position, while the coupler 42 is brought into the closed position.

Skulle en kortslutning uppstå i någon utrustning ansluten till strömvägen 1, då kommer motorn 36 att börja gå som generator och bidra med effekt till felstället innan felet blivit bortkopplat.Should a short circuit occur in any equipment connected to the current path 1, then the motor 36 will start running as a generator and contribute power to the fault point before the fault has been disconnected.

Här finns en möjlighet att begränsa effekten av detta genom att i ett sådant fall kopplaren 38 slutes och kopplaren 42 öppnas, så att kortslutningsbidraget från motorn till felstället begränsas och samtidigt inbromsningen av motorn reduceras. Skulle en kortslut- ning uppstå i motorn eller ett planerat stopp göras, då öppnas kopplaren 42. s-pvo 10 15 20 25 30 35 517 613 ø ø o Q nu 19 l fig 19 är de båda kopplarna 38 och 42 sammanfattade genom en ruta 43, och det visas här att kopplarna lika väl kan anordnas direkt i anslutning till motorn med reaktorn anordnad mellan _ kopplarna och växelspänningsnätet 1.Here there is a possibility to limit the effect of this by in such a case the clutch 38 is closed and the clutch 42 is opened, so that the short-circuit contribution from the motor to the fault point is limited and at the same time the braking of the motor is reduced. Should a short circuit occur in the motor or a planned stop is made, then the coupler 42 is opened. S-pvo 10 15 20 25 30 35 517 613 ø ø o Q now 19 l Fig. 19, the two couplers 38 and 42 are summarized by a box 43, and it is shown here that the couplers can just as well be arranged directly in connection with the motor with the reactor arranged between the couplers and the alternating voltage network 1.

I fig 20 illustreras hur medel anordnade att inverka höjande på spänningen vid separerande av två kontakter i samband med öppnande av det första kontaktdonet skulle kunna se ut. Här tän- ker vi oss att det första kontaktdonet uppvisar två fasta kontakter 44, 45, vilka är anordnade att i det slutna tillståndet vara galva- niskt förbundna genom en rörlig del 46. Den rörliga delen 46 är vid sin ena ände försedd med ett parti 47 av ett material med en förhållandevis hög resistivitet, så att resistansen mellan den rör- liga delen 46 och kontakten 44 och därmed mellan de båda kon- takterna 44 och 45 höjs i begynnelsen av nämnda separation (lä- get enligt fig 21) under tillåtande av en ström mellan dessa kon- takter därigenom, så att en spänning som kommer att driva på överföringen av strömmen igenom halvledarelementet kommer att ökas. Partiet 46 kan exempelvis vara gjort av grafit.Fig. 20 illustrates what means arranged to increase the voltage when separating two contacts in connection with the opening of the first connector could look like. Here we imagine that the first connector has two fixed contacts 44, 45, which in the closed state are arranged to be galvanically connected by a movable part 46. The movable part 46 is provided at one end with a portion 47 of a material with a relatively high resistivity, so that the resistance between the movable part 46 and the contact 44 and thus between the two contacts 44 and 45 is increased at the beginning of said separation (the position according to Fig. 21) during permitting of a current between these contacts thereby, so that a voltage which will drive the transmission of the current through the semiconductor element will be increased. The portion 46 may, for example, be made of graphite.

En annan fördel med en elektrisk kopplare enligt uppfinningen uppnås tack vare att i fallet av en trefasspänning, vilket är det vanligaste, de tre elektriska kopplarna för varje fas är anordnade styrbara helt oberoende av varandra, vilket inte är fallet hos tidi- gare kända sådana kopplare, vilka är mekaniskt hopkopplade med varandra, så att de alla måste öppnas eller slutas samtidigt.Another advantage of an electrical coupler according to the invention is achieved thanks to the fact that in the case of a three-phase voltage, which is the most common, the three electrical couplers for each phase are arranged controllably completely independently of each other, which is not the case with previously known such couplers. , which are mechanically interconnected, so that they must all be opened or closed at the same time.

Vid uppstående av ett fel nära en till ett växelströmsnät ansluten 'generator är det möjligt att en asymmetri hos spänningen kan fö- rekomma hos någon av faserna och att det dröjer flera perioder innan den blir noll, varför man hos tidigare kända elektriska kopplare måste vänta med brytningen tills man är säker på att en nollgenomgång har nåtts hos samtliga faser, vilket kan innebära en fördröjning i storleksordningen 100 ms. Genom den uppfin- ningsenliga anordningen av oberoende av varandra styrda elek- triska kopplare kan brytningen hos de faser där symmetri förelig- ger ske betydligt tidigare än för en fas med nämnda asymmetri, 11,1; 10 15 20 25 517 613 20 så att de skadliga konsekvenserna av av felet framkallade strömmar kan reduceras avsevärt.In the event of a fault near a generator connected to an AC mains, it is possible that an asymmetry of the voltage may occur in one of the phases and that it takes several periods before it becomes zero, so in the case of previously known electrical couplers one must wait with the refraction until it is certain that a zero crossing has been reached in all phases, which may mean a delay of the order of 100 ms. By means of the invention according to the invention of independently connected electrical couplers, the breaking of the phases where symmetry exists can take place considerably earlier than for a phase with said asymmetry, 11.1; 10 15 20 25 517 613 20 so that the harmful consequences of currents caused by the fault can be considerably reduced.

Uppfinningen är givetvis inte på något sätt begränsad till de ovan beskrivna föredragna utföringsformerna, utan en mängd möjlig- heter till modifikationer därav torde vara uppenbara för en fack- man på området, utan att denne för den skull avviker från uppfin- ningens grundtanke sådan denna definieras i patentkraven.The invention is of course not in any way limited to the preferred embodiments described above, but a number of possibilities for modifications thereof should be obvious to a person skilled in the art, without this departing from the basic idea of the invention as defined. in the claims.

Exempelvis vore det fullt möjligt att hos utföringsformen enligt fig 4 ta bort den ena kontakten och det därtill anslutna halvledar- elementet, men då skulle öppning endast kunna ske genom rö- relse i en enda riktning och brytningstiden bli längre. Likaså skulle hos utföringsformen enligt fig 1 en av de inre kontakterna och det därmed förbundna halvledarelementet kunna tas bort med samma resultat som följd.For example, in the embodiment according to Fig. 4, it would be quite possible to remove one contact and the semiconductor element connected thereto, but then opening could only take place by movement in a single direction and the breaking time would be longer. Similarly, in the embodiment according to Fig. 1, one of the internal contacts and the semiconductor element connected thereto could be removed with the same result as a result.

De utföringsformer som ovan uppvisar en rotationsrörelse skulle kunna modifieras till en rätlinjig rörelse av den rörliga delen istället, medan hos utföringsformen enligt fig 9 en förändring i den andra riktningen skulle kunna ske.The embodiments which above show a rotational movement could be modified to a rectilinear movement of the moving part instead, while in the embodiment according to Fig. 9 a change in the other direction could take place.

Det vore även möjligt att byta ut de ovan visade dioderna mot andra halvledarelement som har förmåga att spärra i åtminstone en riktning i enlighet med vad som tidigare sagts.It would also be possible to replace the diodes shown above with other semiconductor elements which are capable of blocking in at least one direction in accordance with what has been said previously.

Claims

10 15 20 25 30 35 517 613 21 Patent claims

An electrical coupler for alternating current comprising two branches connected in parallel in a current path, a first of them comprising a first connector with two relative to each other for opening and closing movable contacts (4, 6, 7) and the second comprising an element (10 ) capable of blocking current through it in at least one first blocking direction and conducting current through it in at least one direction, a second connector having two relative to each other for opening and closing movable contacts (4, 7, 8) is connected in series with the element, the coupler also comprising a unit (14) arranged to control the opening of said current path by controlling the first connector to open for transmitting the current to the element when it is in or on its way into a conductive state. and then the second connector to open when the element is in a state of blocking current therethrough for breaking the current through the coupler, the coupler comprising at least one movable part (4) and h that the unit is arranged to control this part to perform a single mechanical movement to open or close the two connectors, the coupler comprising at least three (6-9, 18-20, 24-26) along the movable part (4 path for said mechanical movement successively arranged contacts, wherein the element (10, 11, 21, 22, 27) connects a first and second adjacent of these three contacts to each other and is a semiconductor element (10), and wherein the unit ( 14) is arranged to control the first connector to open when the semiconductor element is in or on its way into a conductive state, thereby comprising at least two said semiconductor elements (10, 11, 21, 22) connected between each along the path of movement of the movable part external contact and a contact closest to the latter, that the movable part (4) is arranged to form in the closed state of the coupler a galvanic connection between all contacts between and including said external contacts, that the coupler includes means (13) for sensing the direction of the current through the coupler in the closed state, and that the control unit (14) is arranged to, on the basis of information from said sensing means, in the event of a break of the current through the coupler. 613 22 control the moving part to move in either direction along its path of movement in order to open the first connector and then by continued movement by breaking the galvanic connection between a first external contact and a first adjacent contact therewith. open the other connector.

Coupler according to claim 1, characterized in that it comprises at least two (19, 20) contacts arranged successively along the path of the movable part (4) for said mechanical movement, that the movable part is arranged to form a closed position in the closed state of the coupler. galvanic connection between said two contacts, that the coupler is arranged to be connected via one (19) of the contacts and the movable part in a current path leading through the coupler, that the semiconductor element (22) connects the two contacts to each other, and that the control unit ( 14) is arranged to control the opening of said current path by controlling the movable part to move along such a path and in such a direction that first the galvanic connection between one (19) of said two contacts and the movable part is broken to open the the first connector and then the galvanic connection between the second (20) of said two contacts and the movable part is broken to open the second connector.

Coupler according to claim 1, in that the movable part (4) is arranged to form a galvanic connection between said three contacts (6-9, 24-26) in the closed state of the coupler, that the control unit is arranged to break the current through the coupler directing the movable part to move along such a path and in such a direction that first the galvanic connection between the first contact (6; 9, 24) most distant from the third of the contacts and the two other contacts is broken to open the the first connector and then the galvanic connection between the second (7; 8, 25) and the third contact (8; 7, 26) is broken to open the second connector. 10 15 20 25 30 35 517 615 23

Coupler according to claim 1 or 3, in that it is arranged to be connected via said two external contacts (6, 9) in a current path leading through the coupler, that the contacts (6-9) along the path of the movable part for the mechanical movement is four in number, that the semiconductor elements (11, 12) are arranged to block against current thereby either both to or both from the respective external contact, and that the control unit (14) is arranged to control the movable part (4) so that after opening the first connector, the galvanic connection between said first adjacent contact and the contact adjacent to the second outer contact is broken to open the second connector.

Coupler according to claim 1, 2 or 4, in that the contacts (18-20) arranged along the path of movement of the movable part are three in number, that the coupler is arranged to via the middle contact (19) and the movable part (4 ) be connected in a current path conducting through the coupler, that one semiconductor element (21) is arranged to block current therethrough to the middle contact and the other (22) to block current therethrough from the middle contact, and that the control unit ( 14) is arranged to control the movable part so that after the opening of the first connector the galvanic connection between the first outer contact (18, 20) and the movable part (4) is broken to open the second connector.

Coupler according to one of Claims 1 to 5, in that the control unit is arranged to guide the movable part (4) along a substantially rectilinear path of movement.

Coupler according to one of Claims 1 to 6, in that the control unit is arranged to guide the movable part (4) along a substantially circular arc-shaped path of movement.

Coupler according to claim 7, wherein the movable part is rigidly connected to a shaft (3), and that the control unit is arranged to control a drive device to rotate the shaft for moving the movable part along said path. 10 15 20 25 30 35 517 613 24

Coupler according to claim 7 or 8, wherein it comprises a first piece (2) rotatably received in a second piece (5), and that the movable part (4) is arranged on one of the pieces and contacts (6-9 ) along said path of movement are arranged on another of the pieces.

Coupler according to claim 9, in that the two pieces through the contacts each form in whole or in part a cylinder (2, 5) with the height and diameter thereof adapted to the operating current through the coupler in the closed state and the voltage it has to hold. in the open state.

Coupler according to claim 9 or 10, characterized in that the movable part (4) is arranged on the first piece, and that a motor (12) is integrated in the pieces to drive them to rotate relative to each other.

A coupler according to any one of the preceding claims, in that it comprises means (13) arranged to substantially continuously sense the direction and magnitude of the current through the coupler and to send information about this to the control unit (14).

Coupler according to any one of the preceding claims, in that it comprises several series-connected said elements (31-33) arranged to together hold a voltage across the coupler in the locking state.

Coupler according to any one of the preceding claims, in that it comprises several elements (31, 31 ') connected in parallel, arranged to take care together of the current through the coupler after the opening of the first connector.

A coupler according to any one of the preceding claims, characterized in that a voltage limiting device (34) is connected in parallel with the element (35), and that said device is arranged to start conducting at a voltage above it in the vicinity of the element's maximum voltage resistance.

Coupler according to claims 13 and 15, characterized in that each element has its own said voltage limiting device (34) connected in parallel with it for substantially even distribution of the voltage over the series connection of elements on the individual elements.

Coupler according to Claim 15 or 16, characterized in that the voltage limiting device is a varistor.

Coupler according to any one of the preceding claims, in that it comprises means arranged to act on raising the voltage when separating two contacts in connection with opening of the first connector.

A coupler according to claim 18, characterized in that said means comprises several series-connected first connectors arranged to be opened substantially simultaneously for transmitting the current to the element.

A coupler according to claim 18 or 19, wherein said means comprises an element (47) arranged to increase the resistance between said two contacts (44, 46) at the beginning of said separating them while allowing a current between said contacts thereby.

Coupler according to claim 18 or 19, characterized in that said means are formed by contacts included in the first connector having at least a part of ablating material arranged to be heated and evaporated to gases for gas blowing on an arc when separating two contacts when opening the first connector.

Coupler according to one of the preceding claims, in that the semiconductor element is a diode. 10 15 20 25 517 613 26

Coupler according to one of Claims 1 to 21, in that the semiconductor element is controllable.

Coupler according to one of Claims 1 to 21, in that the semiconductor element is extinguishable.

A coupler according to claim 23, wherein the semiconductor element is a thyristor.

Coupler according to claim 24, characterized in that the semiconductor element is bidirectional, ie can block and lead in both directions.

Coupler according to one of the preceding claims, in that the semiconductor element is made of a material with an energy gap between the valence band and the lead band exceeding 2.5 eV, such as SiC and diamond.

Coupler according to one of the preceding claims, in that the system voltage it is designed to operate at is between 1-52 kV.

Coupler according to one of the preceding claims, in that it is arranged to withstand in the closed state at least one operating current of 1 kA, preferably at least 2 kA.