CN1034451A

CN1034451A - 真空断路器

Info

Publication number: CN1034451A
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: 1989-08-02
Also published as: KR890008878A; EP0316118B1; CN1015412B; US5103069A; DE3885060T2; EP0316118B2; EP0316118A3; DE3885060T3; EP0316118A2; KR910005075B1; DE3885060D1

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风车电极的真空断路器，使槽宽从其外围端随着朝向中心而慢慢变窄，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，特别有关具备形成具有磁驱动电弧功能的多条圆弧槽的一对风车形电极的真空断路器。

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）。在此平面部分1和倾斜部分2上形成从上述风车电极30的外周边缘直到中心，相对半径方向为倾斜方面的圆弧状切槽（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。

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，就在作为接触部的平面部分上发生电弧。此电弧会因在电极棒40和风车电极30间形成的电流通路而向电极的外径方向（即半径方向）被驱动。由于被驱动向半径方向的电弧到达圆弧槽12，就沿圆弧槽开始移动，故电弧等于受到圆周方向和半径方向的力相混合后的驱动力，而在风车电极表面回转。此时由于此电弧在电极全面上回转，从而能防止电极的局部加热，其结果能使真空断路器的断流容量增大。

此外，作为和此断流容量有关的风车电极的形状因素，可考虑圆弧槽12的圆周方向或半径方向的长度，以及其槽的宽度等，但在上述特开昭55-30174号公报上叙述了对于额定断流能力为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。

然而经研究这样的风车电极的直径和断流容量的关系的结果表明即使增大电极直径，断流容量也不会线性增大，这个成了使真空断路器达到小形化时的一大障碍。

本发明就是为消除上述这样的问题而提出，其目的在于获得具有在风车电极为同一直径时能使断流性进一步提高的同时，在断流电流全范围内能达到断流特性稳定的电极构造的真空断路器。

有关本发明的真空断路器，使其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_MlN，且使此最小宽度L_MlN≥0.5mm，使上述最大宽度L_MAX＝0.0608 X I X1.2mm，这里令I＝真空断路器的额定断流电流X（1′直流分量含有率）KA。

在此发明中，由于使具有风车电极的电弧磁驱动机能的圆弧状切槽具有适应必要的断流电流的最佳形状，从而使电弧的旋转速度提高，只要是原来的电极直径，也能使风车电极的断流性能更进一步提高。

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份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围端直到其中心，相对半径方向为倾斜的圆弧状切槽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，以及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，在终端部位变窄比0.5mm强的程度。

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6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旋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的槽宽存在很大的关系。

也就是，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断流性能有关，并了解到圆弧槽的槽宽存在适应断流电流的最佳值。

图2表示各种槽宽和最大断路性能的关系。从这个图得知相对断电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断电电流值乘以规定值（1′直流分量含有率）所得的值。具体说，当额定断电电流为25KA，直流分量含有率为50%，I成为25×（1+0.5）＝37.5KA。

此外，当使槽宽L变化，而求出相对此变化的断路性能关系时，得知相对成为最大断路性能的最佳槽宽，变动±10%时，断路性能没发生变化，而当发生±40%程度的变化时，断路性能明显下降。通过在这个条件下的电弧的光学观测，仍然是旋转速度变慢，并说明是它使得断路性能下降的。

此外，为了求出相对槽宽变化的断路性能的变化，例如，把图2中的对应最大断路电流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断路性能，即最大断路电流。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的相差在±10%以内，对断路性能没有影响，但它为-35%或′40%的情况时，要使断路性能下降。

因此，对风车电极来说，只要设置具有这种尺寸形状，即能适应在使用了该风车电极就能得到最佳断路性能那样的断路电流的尺寸形状的圆弧槽就可以了，如果使此时的槽宽的最佳值发生偏离，只要获得的断路性能能在理想断路性能的90%左右的范围内是可以允许的。当从图3来求能获得为此理想断路性能的90%程度的断路性能的槽宽的范围时，求出的结果是，其下限为最佳槽宽的80%，上限为其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_MlN＝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_MlN＝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%。

又，能够求出适应断路电流的圆弧槽槽宽，然而真空断路器具备的断路性能不能是仅对于一个电流值来说。也就是只要额定电流为25KA的断路器，则对于25KA以下的电流值也必需能切断，即有必要在断路电流的全范围内具有稳定的断路特性，为此，风车电极的圆弧槽并不是具有一定的槽宽，而要能对断路电流的全范围适应，即希望其槽宽是慢慢变化的，具体地说，断路电流的最低值就成为风车电极有效作用范围的10KA以上，

槽宽的最小值为

L_MlN＝0.0608×10×0.8＝0.5（mm）。

因此，当使圆弧槽具有在风车电极中心部的槽宽L₁为L_MlN＝（0.5mm），使槽宽随着向外而扩大，而在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，就能得到具有断路性能在断路电流全范围稳定的风车电极。

若根据这样的本实施例，由于设置了多个其槽宽从0.5mm以上的值一直到适应断电电流的最佳槽宽为止的连续变化的圆弧槽，故能提高电弧的旋转速度，从而使风车电极的断路性能进一步提高，而且能使断路性能在断路电流的全范围达到稳定化。

此外，在上述实施例中，为了对应断路电流的全范围，令风车电极的圆弧槽的槽宽的最小值为0.5mm，而根据断路电流来决定圆弧槽槽宽这一本发明的基本原理，如图4（a）、（b）所示那样，对仅在特定的断路电流范围内能稳定断路的风车电极也能适用，在此场合，对应最小电流值的槽宽的最小值，只要按L_MlN＝0.0608×I×0.8计算即能求得的值就可以了。该图中L₁＜L₂，L₁＝0.0608×I×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，即使平面部分由高耐电压用或低浪涌用电极材料A，倾斜部由高断路性能材料B制成也可以，在此场合也同样具有上述效果。

此年，如图6（a），（b）所示，即使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，若根据此发明那样真空断路器，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所需断路电流的最佳形状，能达到使其断路性能提高的同时，在断路电流的全范围内使断路性能稳定的效果。

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。

20为风车电极，1为平面部分（中间平坦部分），2为倾斜部分（外围倾斜部分），4为凹部，12，12a为圆弧槽（圆弧状切槽）。

此外，图中同一符号表示同一或相当的部分。

Claims

1、一种真空断路器，包括一对形成具有电弧磁驱动功能的圆弧状切槽的风车电极，该切槽是在由具有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组成的圆板上从其圆周端起相对半径方向倾斜地切入后形成的，

其特征在于上述圆弧状切槽具有其槽宽在外周上具有最大值L_MAX，随着朝向中心而慢慢变狭小，在终端部位上具有最小值L_M1N的形状，

上述最小槽宽L_M1N≥0.5mm，

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

2、根据权利要求1所述的真空断路器，其特征在于上述圆弧状切槽的最小槽宽

L_MlN≥0.0608×I×0.8mm。

3、根据权利要求1或2所述的真空断路器，其特征在于上述圆弧状切槽的形状为单纯的圆弧形状。

4、根据权利要求1至3中任一项权利要求的真空断路器，其特征在于上述圆弧状切槽仅在上述外围倾斜部分上形成?

5、根据权利要求1至4项中任一项权利要求的真空断路器，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构成。

6、根据权利要坟1至4项中任一项权利要求的真空断路器，其特征在于上述中央平面部分和外围倾斜部分是由不同的材料制成。