CN1015412B

CN1015412B - 真空断路器用的风车状电极

Info

Publication number: CN1015412B
Application number: CN88106455A
Authority: CN
Inventors: 寄田光政
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1987-11-07
Filing date: 1988-08-31
Publication date: 1992-02-05
Also published as: EP0316118A3; DE3885060T3; EP0316118B2; DE3885060T2; EP0316118B1; DE3885060D1; US5103069A; KR910005075B1; EP0316118A2; KR890008878A; CN1034451A

Abstract

本发明涉及具备一对由具有接触功能的中央平面部和具有切断电流功能的外围倾斜部构成的圆弧状切槽真空断路器用的使槽宽从其外围端随着朝向中心而慢慢变窄状，直到终端部为最小值，其最大值L_MAX＝0.0608×I×1.2mm，I为真空断路器额定断电电流×(1+直流分量含有率)KA，从而克服即使增大风车电极直径，断路容量也不呈线性增大，从而给断路器小形化带来障碍的问题。

Description

本发明有关真空断路器用的风车状电极，特别有关具备其上分别形成多条具有电弧磁驱动功能的圆弧槽的真空断路器用的一对风车状电极。

为了以下叙述方便，现对附图作简单叙述。

对附图的简单说明。

图1（a），（b）是为对本发明的一实施例的真空断路器的电极构造进行说明的图，图2是表示风车电极的圆弧槽的槽宽和最大断路电流的关系的图，图3是表示相对风车电极的槽宽的最佳值的偏离和断路性能的关系的图，图4至图7是为分别对根据本发明的其它实施例的真空断路器的电极构造进行说明的图，图8是为对传统的真空断路器的电极构造进行说明的图。

附图8（a）、（b）就是例如在日本专利特开昭55-30174号公报上揭示的以往真空断路器的俯视图和侧视图。

图中，30是真空断路器的风车状电极，40是电极棒，1是具有接触功能的风车电极的平面部分（中央平坦部分），2是具有断开电流功能的风车形状的倾斜部分（周围倾斜部分）。12为在此平面部分1和倾斜部分2上形成的从上述风车电极30的外周边缘直到中心，相对半径方向倾斜、成圆弧状切入的圆弧状切槽（以下称圆弧槽）。此外，L₁，L₂分别表示此圆弧槽12的终端和顶端的槽宽。

美国专利U.S.P4，324，960揭示了和上述类似的真空断路器用风车状电极，包含由中央平坦部分和外围倾斜部分一体形成的并具有旋转轴线的板状体，在此板状体上形成多条从其外周边缘向内弯曲切入形成的圆弧状切槽，构成切槽的每条圆弧具有单一的弯曲半径。

以下对其动作进行说明。

当要把处在接触状态的一对上述风车电极拉开时，使在作为接触部的平面部分上发生电弧。此电弧会因由电极棒40和风车电极30形成的电流通路而沿电极的外径方向（即半径方向）被驱动。由于当向半径方向被驱动的电弧到达圆弧槽12时，就沿圆弧槽运动，由于电弧受到圆周方向和半径方向相混合后的驱动力作用，使风车电极表面回转。由于此时的电弧使风车电极回转，从而能防止电极的局部加热，其结果能使真空断路器的分断容量增大。

此外，可考虑把圆弧槽12沿圆周方向或半径方向的长度，以及槽的宽度等作为和此分断流容量有关的风车电极的形状因素，但在上述特开昭55-30174号公报上叙述了对于额定分断能力为8KA以上的真空断路器，有必要使圆弧槽的槽宽至少为1.5mm以上。

然而对这样的风车电极的直径和分断容量关系的研究结果表明，即使增大电极直径，分断容量也不会成线性增大，这就成了促进真空断路器小形化的一大障碍。

本发明就是为消除上述这样的问题而提出，其目的在于提供对同一直径的风车电极也能进一步提高分断特性的同时，且能在分断电流的全范围内达到分断特性稳定的真空断路器的电极构造。

有关本发明的真空断路器用的风车状电路，包含具有电接触功能的中央平面部分和具有切断电流功能的外围倾斜部分的圆板状体，使从此圆板状体外周边缘起形成相对半径方向倾斜和向内弯曲切入、具有电弧磁驱动功能的圆弧状切槽，使此风车电极的圆弧状切槽具有如下的形状，即在其外周上具有最大宽度L_MAX，然后随着朝向中心而使其慢慢变窄，在其终端具有最小宽度L_MIN，且使此最小宽度L_MIN≥0.5mm，或L_MIN≥0.0608×I₁×0.8mm使上述最大宽度 L_MAX＝0.0608×I×1.2mm，这里令I＝真空断路器的额定分断电流X（1+直流分量含有率）KA，I₁≤10KA（作为必要的分断电流最小值）。

在此发明中，由于使风车电极的具有电弧磁驱动功能的圆弧状切槽具有适应必要的分断电流的最佳形状，从而使电弧的旋转速度提高，即使是原来的电极直径，也能使风车电极的分断性能更进一步提高。

实施例：

以下参照附图对本发明的一实施例进行说明。

图1（a）、（b）是分别表示根据本发明一实施例的真空断路器的风车电极的顶视图和剖面图，图中20为风车电极、40为电极棒，1是电极20的具有接触机能的平面部份（中央平坦部分），在其中心部分具有凹入部分4。2是具有切断电流功能的风车电极的倾斜部分（外围倾斜部分）。并且，在此平面部分1和倾斜部分2上形成从风车电极外周端直到其中心，相对半径方向倾斜和向内弯曲切入的圆弧状切槽12（以下称圆弧槽）。即在平面部分1和倾斜部分2间形成沿半径方向、同时沿圆周方向延伸的多条圆弧槽12，此圆弧槽12的槽宽在其外围部分为最宽，随着向中心部靠近而慢慢变窄，在终端部位变窄，但比0.5mm大。

以下对其作用和效果进行说明。

即使在这样的本实施例的风车电极中，也象在图8中说明过的那样，当要使处在接触状态的一对风车电极20分开时，在作为接触部的平面部分1上将产生电弧，此电弧通过在平面部分1和倾斜部分2上所设置的圆弧槽12而使风车电极表面旋转。用高速照相机等光学观测手段对这个电弧放转速度进行确认的结果表明电弧旋转速度和风车电极的圆弧槽12的槽宽存在密切的关系。

也说是，在槽宽过份狭窄时，由于电弧要越过槽而使朝圆周方向旋转的力难以发生，反之在槽宽度过份宽时，使电弧越过槽的时间变长，无论是那一种场合都使旋转速度变慢。而且，此旋转速度的大小和分断电流性能有关，并了解到存在适应分断电流的圆弧槽的槽宽的最佳值。

图2表示各种槽宽和最大分断性能的关系。从这个图得知相对分断电流的风车电极的槽宽最佳值L＝0.0608×I。这里I是真空断路器的额定分断电流值乘以规定值（1+直流分量含有率）所得的值。具体说，当额定分断电流为25KA，直流分量含有率为50%，I成为25×（1+0.5）＝37.5KA。

此外，使槽宽L变化，求出相对此变化的分断性能关系时，求出相对最大分断性能（即具有最大分断电流）的最佳槽宽，当对此相对变动±10%时，分断性能没发生变化，而当发生±40%程度的变化时，分断性能明显下降。通过在这个条件下的电弧光学观测，仍然是旋转速度变慢，并说明是它使得分断性能下降的。

此外，为了求出相对槽宽变化的分断性能的变化，例如，把图2中的对应最大分断电流40KA的最佳槽宽2.5mm作为基准值，分别制造具有相对此基准值变化±10%、-35%以及+40%的槽宽的风车电极，分别求出对应的最大分断性能，即最大分断电流。图3表示其结果，从这个图知道，当与作为槽宽基准的最佳槽宽相差在±10%以内，对分断性能没有影响，但它为-35%或+40%的情况时，要使分断性能下降。

因此，对风车电极来说，只要设置具有能适应在使用时得到最佳分断性能或分断电流的尺寸形状的圆弧槽就可以了，如果使从此时的最佳值发生偏离，对此，只要获得的分断性能在理想分断性能的90%左右的范围内是可以允许的。从图3求得的能获得此理想分断性能的90%程度的槽宽的范围的下限为最佳槽宽的80%，上限为120%。

根据图2和图3，其结果为

圆弧槽的槽宽的下限，即最小值

L_MIN＝0.0608×I×0.8（mm）

其上限，即最大值

L_MAX＝0.06080×I×1.2（mm）。

当要对一个具体的真空断路器的额定值算出圆弧槽的槽宽时，若额定断路电流为25KA，直流分量含有率为50%，则成为

圆弧槽的槽宽的最小值

L_MIN＝0.0608×25×（1+0.5）×0.8＝1.824（mm）

其最大值

L_MAX＝0.0608×25（1+0.5）×1.2＝2.742（mm）。

此外，直流分量含有率为0-100%。

这样，能够求出适应分断电流的圆弧槽槽宽，然而使真空断路器具备的分断性能不能是仅对于一个电流值来说。例如对于额定电流为25KA的断路器，对于25KA以下的电流值也必需能分断，即有必要使其在分断电流的全范围内具有稳定的分断特性，为此，不能使风车电极的圆弧槽具有不变的槽宽，而要能适应分断电流的全范围，即希望其槽宽是慢慢变化的，具体地说，把风车电极的有效作用范围在10KA以上定为分断电流的最低值，

槽宽的最小值为

L_MIN＝0.0608×10×0.8＝0.5（mm）。

因此，当构成将圆弧槽处于风车电极中心部的槽宽L₁为L_MIN（＝0.5mm），且使槽宽随着向外而扩大，使处于该电极终端部位的槽宽L₂为L_MAX（＝2.7mm（为上述25KA级的断路器））的形状的话，就能得到分断性能在分断电流全范围内稳定的风车电极。

若根据本实施例，由于设置了多个连续变化的圆弧槽，使其槽宽从0.5mm以上的值变化，一直到适应分断电流的最佳槽宽为止，故能提高电弧的旋转速度，从而使风车电极的分断性能进一步提高，而且能使分断性能在分断电流的全范围内达到稳定。

此外，在上述实施例中，为了对应分断电流的全范围，令风车电极的圆弧槽的槽宽的最小值为0.5mm，根据分断电流来决定圆弧槽最大槽宽这一本发明的基本原理，如图4（a）、（b）所示那样，对于能在特定的分断电流范围内能稳定分断电路的风车电极，在此场合，对应最小电流值的槽宽的最小值，可以按L_MIN＝0.0608×I×0.8计算求得。L₁＜L₂，L₁＝0.0608×I₁×0.8，L₂≤0.0608×I×1.2（I₁：作为必要的最小电流值）。

此外，在上述实施例中，是对平面部分和倾斜部由相同材料制成的真空断路器的电极构造进行说明的，然而，即使平面部和倾斜部的材料为不同也可以，也就是如图5（a）（b）所示那样，即使平面部分由耐高电压或低浪涌用电极材料A，倾斜部由具有高断路性能材料B制成也可以，在此场合也同样具有上述效果。

此外，如图6（a），（b）所示，在平面部分和倾斜部分由同一材料构成的风车电极中，仅在倾斜部分设圆弧槽，或如图7（a），（b）所示，在平面部分和倾斜部分由不同材料构成的风车电极中，仅在倾斜部分上设圆弧槽也可以，无论是在上述那一种场合，都能具有和上述实施例同样的效果。

如上所述，若根据本发明真空断路器用的风车状电极，由于使风车状电极的具有电弧磁驱动功能的圆弧状切槽具有适应所需分断电流的最佳形状，从而使断路性能提高的同时，还具有使分断性能在分断电流的全范围内稳定的效果。

Claims

1、真空断路器用的风车状电极，包括由具有电接触功能的中央平面部分1和具有切断电流功能的外围倾斜部分2组成的圆板状体20，使从此圆板状体20的外周边缘起形成相对半径方向倾斜和向内弯曲切入、具有电弧磁驱动功能的圆弧状切槽，其特征在于使上述圆弧状切槽的槽宽在其外周端上具有最大值L_MAX，随着朝向中心而慢慢变狭小，在槽的终端上具有最小值L_MIN

上述最小槽宽L_MIN≥0.0608×I₁×0.8mm

上述最大槽宽L_MAX=0.0608×I×1.2mm，

其中，I=真空断路器的额定断路电流×(1+直流分量含有率)KA，I₁≤10KA(作为必要的分断电流值最小值)。

2、根据权利要求1所述的风车状电极，其特征在于使上述圆弧状切槽仅在上述外围倾斜部分上形成。

3、根据权利要求1或2所述的风车状电极，其特征在于上述中央平面部分和外围倾斜部分是由相同材料即高断路性材料构成。

4、根据权利要求1或2所述的风车状电极，其特征在于上述中央平面部分由耐高电压或低浪涌电极材料制成，外围倾斜部分由高断电性材料制成。