JP2006510337A - 可動電極を有する電圧サージ保護装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、第１接続電極（１２）と、第２接続電極（１８）と、第１接続電極に接触する動作位置及び第２接続電極に近接する切替位置の間で動く可動切替電極（２２）とを備えた、電気ライン（５０）及びアース接続部（５２）の間に接続される電圧サージ保護装置に関する。例えば電圧に応じて抵抗値の変わる抵抗（４０）及びスパークアレスタ（３８）の少なくとも一方を備える電気双極子（３６）が可動電極（２２）を第２接続電極（１８）に接続する。可動電極（２２）は、電流の大きさが非常に大きくなった時、反発力を発生する機構、電気機械式リレー、及び磁気回路（４６）の少なくとも１つによって駆動されうる。両電極（１２，２２）の開離が双極子を流れる電流を制限するアークを発生させ、それを第２接続電極（１８）に移行させることによって双極子を切り離し、それによりその保護作用を全うする。

Description

本発明は、ラインの電圧が所定のしきい値を超えた時、電流をアースに逃がすように設計された装置に関する。

ドイツ国特許第３２２８４７１号明細書には、ラインに接続された入力端子とアースに接続された出力端子との間に配置された２つの並列分岐回路によって形成される上記の型の装置が記載されている。一方の分岐回路はスパークアレスタを備え、他方の分岐回路は可変抵抗を備えている。スパークアレスタが可変抵抗より高いレスポンスを持っているこが知られている。装置から遠く離れた所で生じた雷による小さな電圧サージが両端子間に生じた時は、スパークアレスタの点弧電圧に達しないので、スパークアレスタが動作状態になることなく、可変抵抗が数ナノ秒でターンオンし、それに電流が流れる。装置に近い場所で生じた雷による大きな電圧サージが両端子間に生じた時は、可変抵抗がまず反応するが、スパークアレスタの端子間電圧がスパークアレスタを点弧させるのに十分であり、続いて可変抵抗に流れる電流が制限されるようにする。しかしながら、可変抵抗を含む分岐回路は、スパークアレスタが動作状態にある時でもターンオンしたままである。従って可変抵抗は長い持続電流が流れる場合に効率的には保護されない。従って可変抵抗が損傷を受けるリスクがある。可変抵抗が損傷を受けると、漏れ電流が連続的に流れることになる。さらに加えて、もはやスパークアレスタの点弧電圧に到達しにくくなる。従って可変抵抗を含む分岐回路に可変抵抗の状態を監視する手段を設け、可変抵抗の特性が低下した時、可変抵抗が配置されている分岐回路の断路を、監視手段を介して実行することが望まれる。その場合、装置は機能低下モードで動作し続け、保護がスパークアレスタのみによって行われることになる。

さらに、装置の正常な動作は可変抵抗の動作領域とスパークアレスタのそれとの間の正確な重複範囲を保証するような両コンポーネントの正しいマッチングに依存する。事実、可変抵抗にとって、スパークアレスタの点弧電圧より高い電圧に耐えうることは必要条件であるが、スパークアレスタの点弧電圧に迅速に到達させることも必要条件である。このことは時間的に比較的安定した、電流／電圧の特性ばらつきの小さいコンポーネントの使用を強いることになるが、そのような特性というのは高コスト価格を招来する。

この第２の問題を解決するために、ドイツ国特許第３８１２０５８号明細書において、可変抵抗を含む分岐回路に直列にインピーダンスを接続することが提案されている。インピーダンスの特性は、スパークアレスタオフの時の動作モードとスパークアレスタオンの時の動作モードとの間の転移が可変抵抗及びスパークアレスタの特性の変化に比較的に無関係に行われるように適切に選択される。しかしながら、このやり方は可変抵抗の早期の経時劣化の問題を解決することができない。

フランス国特許第１０５２７４１号明細書には、互いに間隔をおいて配置された２つの金属パワー電極と、一方のパワー金属電極に直列に接続された半導電性抵抗によって形成され、他方の金属電極に向かって突出する中間電極とを有するアーク転移型アレスタがさらに開示されている。電圧サージが発生した場合、まず抵抗電極の端部で放電アークが点弧し、次いでアークは２つの金属電極の間で発弧するように転移する。このようなアレスタの抵抗電極は小振幅で短期の放電に対しては直列に保たれ、大振幅又は長期の放電に対しては短絡される。このようにして抵抗電極の一定の保護が達成される。このことは少なくとも上記明細書中で強調されている事項である。事実、ある一定の使用条件下で、アークを倍増させることができ、又は抵抗電極とそれに接続されているパワー電極との間に振動挙動を生じさせることがある。さらに、装置の点弧電圧を高精度に特定することは困難である。というのは、装置の点弧電圧は抵抗電極及びそれに対向する金属電極の表面の状態や、抵抗電極の特性、及び電極が配置されている空間内のガス内におけるブレークダウン電圧のあらゆるパラメータ特性、すなわち、第一義的には抵抗電極とそれに対向する電極との間の間隔、及びガス圧に依存するのみならず、電極の形状及びガス媒体の特性、透磁率、湿度、温度又は圧力にも依存するからである。

従って本発明の目的は、上述の欠点を持たない、電圧サージに対する保護装置を提供することである。より詳細には、その目的は、非直線電気双極子を備えた、電圧サージに対する保護装置、特に装置の端子間に現れる電圧サージに迅速に応答するように設計された可変抵抗と、非常に大きな電流を、双極子を介して流すことなくアースに直接逃がす手段とを備えた保護装置を提供することである。

この目的を達成するために本発明は、
第１接続パッドに電気的に接続される第１接続電極と、
第２接続パッドに電気的に接続される第２接続電極と、
第２接続パッドに電気的に接続される第３可動アーク切替電極と、
第１及び第２接続電極間に配置されたアークシュートと、
第１接続電極に関して可動電極を動作位置から切替位置へと駆動することにより、可動電極を第１接続電極から離して第２接続電極の方へと駆動し、可動電極が動作位置から切替位置へと駆動された時、第１接続電極及び可動電極間に発生されたアークを第１接続電極と第２接続電極との間に移行させる可動電極駆動手段と、
可動電極が動作位置にある時、一端がアーク切替電極に接続され、他端が第１又は第２接続パッドに接続され、可動電極が切替位置にあり、アークが第１接続電極と第２接続電極との間に発生された時、回路から切り離されるように接続された電気双極子と、
を備え、電気双極子は印加される電圧に対して非直線に変化するオーム抵抗特性を持っており、そのオーム抵抗は電圧が点弧電圧より低い時は高抵抗値であり、電圧が点弧電圧を上まわる時は低抵抗値である、
電圧サージ保護装置を提供するものである。

切替電極を切替位置に駆動することによって、まず可動電極と第１接続電極との間にアークが発生される。そのアークは双極子を流れる電流を制限する直接効果を持っている。切替電極が切替位置に達した時、アークが両接続電極間に切り替わり、それによって電気双極子が回路から切り離される。かくして双極子の二重保護が達成される。

好ましくは、電気双極子は切替電極と第２接続パッドとの間に直列に接続される。それによって得られる装置は特に単純である。特に可動電極は動作位置にある時、第１接続電極に接触するようにすることができる。

変形実施例によれば、電気双極子は第１接続電極と第１接続電極から間隔をおいて位置する固定配置の第４電極との間に直列に接続され、可動電極が動作位置において固定配置の第４電極に電気的に接続される。

好ましくは、第１接続電極と可動電極との間に形成されるアークに電磁力を作用させ、アークをアークシュートに向けて駆動し、及び／又は、アークを第２接続電極に移行させる電磁誘導駆動手段をさらに備える。電磁誘導駆動手段はアークの引き延ばしを引き起こす機能を持っており、アークの持続電流の制限を助長したり、両接続電極間のアークの切替を助長したりする。もちろん、アークに作用する力はアーク電流の大きさが大きくなると共に増大し、そのことは電流を良好に制限するのに好都合である。

切替電極の駆動には大振幅の必要性はなく、適当な手段によって達成可能である。好ましくは、駆動手段は、電流が流れている可動電極に電磁力を誘導し、その可動電極を切替位置に駆動する電磁誘導反発手段を備える。電磁誘導反発手段は純粋に機械的な駆動手段に比べて、動作が迅速であるという利点を持っている。電磁誘導反発手段と電磁誘導駆動手段は実用上同一である。両者の違いは、例えば第１接続電極に与えられるループの形状にある。

特に好ましい実施態様によれば、電磁誘導反発手段は、第１接続パッドから可動電極へと電流が流れた時、可動電極に電磁力が誘導されて可動電極を切替位置に駆動するように、第１接続パッドと第１接続電極との間を流れる電流によって発生された磁束を動作位置にある可動電極に向ける磁気駆動回路を備える。その場合、磁気回路はアーク駆動手段の機能、及び可動電極を駆動する機能を併せ持つことができる。

駆動手段は次の部材ないし手段を単独に備えるか、組み合わせて備えることができる。すなわち、
＊ 第１接続電極又は可動電極に流れる電流に感応する電気機械式リレー、
＊ 動作位置及び断路位置の間に可動操作手段を有すると共に操作手段及び可動電極の間に伝動リンクを有する操作機構を備え、操作手段が動作位置から断路位置へと動いた時、可動電極を断路位置に駆動する、
＊ 可動電極を動作位置に復帰させるための弾性復帰手段、
＊ 可動電極を動作位置から切替位置へと駆動する時に蓄積エネルギーを放出するエネルギー蓄積バネ。

電気双極子は可変抵抗を備えるのがよい。

代替的に、電気双極子のためにスパークアレスタを備えることができる。電気双極子のためにスパークアレスタを備え、又は、可変抵抗と第２接続パッド又は可動電極との間に直列に接続されたインピーダンスを備え、又はその両者を備えることもできる。

他の利点及び特徴は本発明の特定の実施例についての次の記載からより明瞭になるであろう。ただし、図示の実施例及びその説明はあくまでも本発明の一具体例を示すものであって、それに限定されるものでないことに留意されたい。

図１及び２には本発明の第１実施例による、電圧サージに対する保護装置が示されている。絶縁性の合成樹脂材料で作られたモールドケース１０内に、固定接点１４を有する、第１接続パッド１６に接続された第１接続電極１２と、第２接続パッド２０に接続された第２接続電極１８と、可動接点２４を有するアーク切替用可動電極２２と、が備えられている。可動電極２２は、図１に示された動作位置では２つの接点１４，２４間の接触を保証するように構成され、図示の動作位置から図２に示された切替位置へと固定軸２６を中心として回動可能である。可動電極２２は、切替位置では第２接続電極１８に接近する。２つの接続電極１２，１８はある一定の相対間隔をもって位置しており、消イオンフィン３２を備えたアークシュート３０の入口に近接している。

第２接続パッド２０は、直列に接続されたスパークアレスタ（避雷器、阻止器）３８及び可変抵抗４０によって形成される電気点弧双極子３６を含む分岐回路３４を介しても可動電極２２に接続されている。この双極子３６は、ある点弧電圧以下では双極子に流れる電流がゼロであり（無限オーム抵抗）、それを上回る電圧では低オーム抵抗をもって双極子がターンオンするという点弧電圧によって特徴づけられる。スパークアレスタ３８の存在は保証されるべき可変抵抗４０が経時劣化した時の漏れ電流を無くすことを可能にする。可変抵抗４０に関しては、電圧が高くなったとき、そのオーム抵抗が次第に減少するような適当な電圧対電流特性を有するものとする。

第１接続パッド１６と接続電極１２との間に直列にインダクタンスコイル４２（ハーフターン又はフルターン）が接続されている。このインダクタンスコイル４２はＵ字状磁気回路４６のベースを形成するコア４４に巻かれている。磁気回路４６の後方回路部分は電磁結合を保証するように可動電極２２を取り囲んでいる。バネ定数の小さい復帰バネ４８が可動電極２２に、図１において時計方向に固定電極１２に向かうバイアス力を与えている。

一具体例として、第１接続パッド１６は電気ライン５０に接続され、第２接続パッド２０はアース５２に接続されるように示されているが、その逆の配置も可能であり、又、電圧サージに対する保護装置における当業者にとっては他のより複雑なレイアウトとすることも可能である。

この装置は次のように動作する。

ラインに電圧サージが存在しない場合、２つの接続パッド１６，２０間の電位差は点弧双極子３６によって特定される点弧電圧より低く、装置はターンオンしない。

点弧電圧を超える電圧サージが生じた時、点弧双極子３６がターンオンし、ライン５０から第１パッド１６、インダクタンスコイル４２、固定接点１４、可動接点２４、可動電極２２、点弧双極子３６、及び第２パッド２０を介して、アース５２へと電流が流れ始める。保護シーケンスの次の段階は接点を介して流れる電流の大きさに依存する。

電流の大きさが非常に大きくはない場合、誘導される磁界は、復帰バネ４８によって特定される接点圧力を補償し、可動接点２４を閉成し続けるのに十分である。サージ電圧による電流が流れるや否や、点弧双極子３６の端子間の電位差が点弧電圧を下まわる値に低下し、点弧双極子は再びターンオフする。従って持続電流は点弧双極子３６によって遮断される。

電流の大きさが大きい場合、インダクタンスコイル４２を流れる電流によって誘導される磁界は復帰バネ４８によって与えられる接点圧力を相殺し、可動電極２２を図２に示されている切替位置にまで駆動するのに十分なものとなる。可動接点２４が開離するや否や両接点１４，２４間にアーク（図２に鎖線で示されている）が形成され、遮断アークの足は第１電極１２へと高速に移行する。電流の大きさはアークをシュートに駆動するのに十分な大きさではないが、この場合、可動電極が引き戻される事態を電磁反発力が少なくとも阻止する。電流は接点間に生ずるアークに直列の点弧双極子によって遮断される。電流が非常に大きければ、ループ効果によって誘導される磁界は第１電極の形状に依存し、又、可動電極２２に近いインダクタンスコイル４２によって誘導される磁界を集中させる磁気回路によって急速に非常に大きくなり、アークはシュート３０に向かって推進駆動される。可動電極２２は、その開離位置から動く時、第２電極１８に向かって動き、それによりアークを第２電極１８へと切り替えることを可能にする。その時、点弧双極子３６を含む分岐回路３４を介して流れていた電流も、第１電極１２、アーク、第２電極１８、及び第２接続パッド２０によって形成される分岐回路に切り替わる。この切替は点弧双極子３６を回路から切り離し、その保護を可能にする。

装置が持続電流に続いて直接アレスタ電流型のより大きな電流にさらされた時、第１アークがほとんど瞬間的に接点１４，２４間に形成され、可動電極２２がその開離位置に達する前であっても、電磁ループ効果によって第２電極１８に近いアークシュート３０の後方に急速に駆動される。第２段階で持続電流が第２アークに対応して生じ、その挙動は前記段落で説明したものに同等である。この第２アークは既述の段落で述べた条件下で消滅させられる。

電流が可動電極２２を開離させるのに十分に大きい場合には全て、電流が可動電極内で相殺されるまで可動電極２２が開離されるのを電磁反発力が阻止する。可動電極２２の重量及び復帰バネ４８のバネ定数は、電気双極子３６の電流を制限するために望まれる下限しきい値に従って選定されるが、接続電極間のアークが消滅される前に可動電極が第１接続電極に接触しないようにも保証されなければならない。従って、事実上、非常に小さい慣性の小さい電極２２とバネ定数の小さいバネが選択される。

本発明の第２実施例による保護装置が図３及び４に示されている。この装置は第１実施例と類似の構造を持っており、同一若しくは類似の部材には同一符号が用いられている。この装置は、絶縁材料で作られたケース１０の中に収納された状態で、第１接続パッド１６に接続された第１接続電極１２と、第２接続パッド２０に接続された第２接続電極１８と、固定軸２６を中心として回動する可動電極２２とのほかに、第１接続電極１２に対向する固定電極（図４）を構成する面６２、及び可動電極を支持し接点電極を構成する反対側の面６４を提供する固定導電スタッド６０を備えている。両接続電極１２，１８は冷却フィン３２を備えたアークシュート３０に対向するように配置されている。２つの接続電極１２，１８はアークシュート３０の入口で互いに対向している。

第１接続電極１２とスタッド６０との間に点弧電極６６が配置されている。点弧電極６６は第１接続パッド１６とスタッド６０との間の電位差を検出する点弧回路６８によって制御される。回動アームに対向して電気機械式リレー７０が配置されている。リレー７０は、接続パッド１６及び固定電極１２の間に直列に接続されたコイル７２と、磁気回路を形成するヨーク７４と、突き棒７８によって延長された可動接極子７６と、可動接極子７６を図３及び４の左側の休止位置に復帰させる復帰バネ８０とを備えている。

可動電極２２は第２接続パッド２２に電気的に接続されると共に、可変抵抗４０によって形成される電気双極子３６を備えた分岐回路３４によって第２接続電極１８に電気的に接続されている。

動作時には、両接続パッドの一方が電気ライン５０に接続され、他方がアース５２に接続される。動作中、第１接続電極１２がスタッド６０の電極６２からある間隔をもって位置しているので、装置はオンしない。固定電極とパッドとの間の電位差が点弧回路６８によって設定されたしきい値を超え、かつ可変抵抗４０の点弧電圧より高くなると、点弧電極６６の電圧が点弧回路６８によって、点弧電極６６と電極１２，６２の一方との間でアークがトリガされるレベルにまで上昇させられる。このアークは接続電極１２とスタッド６０との間に即座に発生され、その電流は接続パッド１６，２０間の通路を見つけ、接続電極１２、アーク、スタッド６０、休止位置での可動電極２２、及びターンオンされた可変抵抗３６を介して流れる。電極１２のループ形状はアークに対しこれをアークシュート３０に向けて駆動する電磁力を誘導する。それによってアークは第２接続電極に直接切り替わってアークシュート内を貫流し、そこで電流終期に消滅される。アークの消滅は回路を開放し、ラインがアースから絶縁される。数十マイクロ秒（μｓ）というアークの全寿命時間は、リレーにとってその慣性により動作させないために十分小さい。

しかし、ある一定の状況下では、持続電流により、又は電極オーバ時間の低下により、アークが第１接続電極１２とスタッド６０との間で持続しうる。そのような場合、図４に示されているように可動アセンブリ７６の先端７８が可動電極２２に突き当たり、それを切替位置に切り替えるように可動電極２２を駆動するのに十分な長い時間のために電気機械式リレー７０が作動させられる。それによりアークは接続電極１２と可動電極２２との間に移行し、次いで２つの接続電極１２，１８の移行し、アークシュート３０に入り込むまで引き延ばされる。アークが２つの接続電極１２，１８間に移行した時から、可変抵抗４０を含む分岐回路が回路から切り離され、可変抵抗４０の保護を全うする。次いでアークはアークシュート３０内に完全に入り込み、そこで消イオンフィン３２に出会って冷却され、消滅させられる。可動電極２２の誤復帰を回避するためにラッチを備えることができる。又、可動電極２２及びリレー７０の少なくとも一方を動作位置に復帰させるリセット機構を設けることができる。

図５に本発明の第３実施例による保護装置が示されている。この実施例は、第２実施例との比較において、第１接続電極１２及びスタッド６０との間における双極子３６の特定の接続態様という点においてのみ異なっている。第２実施例では点弧電圧がスパークアレスタに直列の双極子によって特定されていたのに対して、この実施例の場合、点弧電圧が双極子３６のみによって制御されるように、双極子３６の可変抵抗４０が第１接続電極１２、固定スタッド６０、及び点弧電極６６によって形成されるスパークアレスタに並列に接続されている。この実施例では双極子３６も同様に、接続電極１２，１８間でアークが切り替わった時に回路から切り離される。

本発明の第４実施例による保護装置が図６ないし９に示されている。この装置は第１実施例のそれに類似する構成を持っており、そのため同一又は類似する部材には同一符号が付されている。第１実施例による装置と同様に、この実施例による保護装置は、固定接点１４を有し第１接続パッド１６に接続された第１接続電極１２と、第２接続パッド２０に接続された第２接続電極１８と、可動電極２２とを備えている。第１接続電極１２は可動電極２２への電磁反発力を助長するためにＵ字形状をしている。一具体例として、第１接続パッド１６はライン５０に接続され、第２接続パッド２０はアース５２に接続されている。可動電極２２は、図６に示されている動作位置では、固定接点１４と関連して動作する接点２４（可動接点）を備えている。２つの接続電極１２，１８は互いにある間隔をもって位置しており、消イオンフィン３２を有するアークシュート３０の入口に近接している。第２接続パッド２０は分岐回路３４を介して可動電極２２にも接続されている。それに、直列に接続された可変抵抗４０及びスパークアレスタ３８を有する点弧双極子３６が直列に接続されている。

第４実施例による保護装置は、通常は回路遮断器内に配置される型の開放機構９０を備えている点において既に述べた実施例とは実質的に異なっている。この開放機構９０は、可動電極２２を接点圧力バネ１０２によって支持する電極サポートバー（電極サポート）１００にキャッチ９８を接続するトグルジョイント９６を形成する上部ロッド９２及び下部ロッド９４を備えている。キャッチ９８は固定軸１０４を中心として回動し、ラッチ１０６によってラッチング位置に保持される。固定軸１１０を中心として回動するハンドル１０８がエネルギー蓄積バネ１１４によってトグル９６の揺動ピン１１２に接続されている。電気双極子３６に流れる電流の大きさのような電気パラメータに応じて電気機械式リレー１１６がラッチ１０６の位置を時間の関数として制御する。開放機構の閉成位置では、図６に示されているように、キャッチ９８がラッチ位置にあり、可動電極２２が動作位置にあって第１接続電極１２に接触している。この装置はハンドル１０８を図の右側に揺動させることによって開放させることができる。ハンドル１０８は折りたたまれたトグル９６を介して電極サポートバー１００を駆動する。この機構の開放位置（図７）では、可動電極２２が第２接続電極１８の近くに位置している。逆に、ハンドル１０８の逆向きの揺動を再び実行することにより機構を再閉成させることができる。その場合、ハンドル１０８は折りたたまれたトグル９６を拡げて電極サポートバー１００及び可動電極２２を動作位置に動かす。ハンドル１０８を操作することなく、ラッチ１０６を操作してキャッチ９８を解放することによって電極サポートバー１００を閉成位置に高速に駆動することも可能である。その場合、閉成位置におけるエネルギー蓄積バネ１１４の残留エネルギー量は電極サポートバー１００及び可動電極２２を、第２接続電極１８に近い、図９に示す切替位置に駆動するのには十分である。その時、機構は引外し位置にある。

第４実施例による装置の動作は第１実施例のそれに類似する。２つの接続電極間に双極子３６の点弧電圧を超える大きな電位差が生じた場合、双極子３６がターンオンしてアースに電流を流すことが可能になる。電流の大きさが大きいときは、可動電極２２に誘導される電磁反発力が接点圧力バネ１０２を圧縮することによって電極２２を開離させるのに十分であり、図８に示されているように電極サポートバー１００は動くことができない状態を維持する。接点開離が行われるや否やアークが発生し、そのアークは双極子３６を流れる電流を制限するように作用する。接続電極１２のＵ字形状はアークシュート３０の方向にアークの引き延ばしを助長するように作用する。機構は動かないままであるが、可動電極２２及び第２接続電極１８がアークシュート３０の入口における強力な磁界との組合せで互いに近づく方向にわずかに動くことにより、アークをアークシュート内に曲線を描いて引き延ばし、次いで第２接続電極１８をスイッチオンさせるのには十分である。従って、可動電極２２の反発位置が切替位置であると考えることができる。

しかし、十分長時間にわたって大電流が継続すれば、電気機械式リレー１１６がラッチ１０６を操作し、キャッチ９８を解放させる。機構が図９に示す引外し位置に動かされることにより、電極サポートバー１００及び可動電極２２が回動させられ、可動電極２２が第２接続電極１８の方へと駆動される。そのため第２接続電極１８へのアークの移行が生じ、双極子３６が回路から引き離される。アークが引き延ばされ、アークシュート３０内で消滅される。従って機構の引外し位置は可動電極２２の第２切替位置に対応する。

この機構は付加的な利点を提供する。第一に、ラインとアースとの間で行われる断路を、ハンドル１０８を開放位置（図７）に操作することによって可能とする。さらにハンドル１０８の開放位置でのラッチングを可能とすることができ、装置からのアップライン又はダウンラインの動作を可能とする。

さらに、可変抵抗を含む分岐回路３４で漏れ電流が検出された時、機構を引外すことができる。このようにして双極子を引き外す寿命の終期、及び適当な視覚表示がハンドル１０８の特徴的な位置決めによって得られる。

もちろん種々の変形が可能である。

双極子は、可変抵抗のみによって、又はスパークアレスタ若しくはインピーダンスを直列に接続した可変抵抗によって、又は同様の効果を有する他の部品によって構成することができる。あらゆる場合に、点弧双極子は特定の点弧電圧を定義しうる電圧対電流点弧特性を持っており、点弧電圧を下まわる時は双極子を流れる電流がゼロであるか非常に小さく（極めて高オーム抵抗）、点弧電圧を上まわる時は双極子が低オーム抵抗をもってターンオンする。しかし、双極子がオンであり、大きな電流が流れた時、双極子の端子間電圧は接続電極間に発生されたアークの電圧より高い状態にあるか、高くならなければならない。

本発明の第４実施例の機構は数ある中での１つの可能性にすぎないものであり、当業者は回路遮断器のために普通に用いられる機構ならいかなるものでも選択し、引外し機能を実行させることができる。

切替位置における可動電極は第２接続電極に隣接させることができる。第２接続電極は可動電極の運動面に幾何学的に垂直な平面内でＵ字形状を形成するようにして設けることもできる。その場合、可動電極は幾何学的平面の一側に位置する動作位置から幾何学的平面の他側に位置する切替位置へと運動し、第２接続電極によって形成される２つのＵ字状分岐間の幾何学的平面を通って通過し、アークの切替を遂行する。

ここで強調しておかなければならないのは、図には可動電極の、動作位置から相対的に離れた切替位置が模式図で示されていることである。しかしながら実際は小さな振幅の動きを有するアーク切替を達成することができる。

本発明の第１実施例による保護装置を動作位置で示す側面配置図である。 本発明の第１実施例による保護装置を切替位置で示す側面配置図である。 本発明の第２実施例による保護装置を動作位置で示す側面配置図である。 本発明の第２実施例による保護装置を切替位置で示す側面配置図である 本発明の第３実施例による保護装置を動作位置で示す側面配置図である。 本発明の第４実施例による保護装置を動作位置で示す説明図である。 本発明の第４実施例による保護装置を断路位置で示す説明図である。 本発明の第４実施例による保護装置を第１切替位置で示す説明図である。 本発明の第４実施例による保護装置を第２切替位置で示す説明図である。

Claims (12)

1. 第１接続パッド（１６）に電気的に接続される第１接続電極（１２）と、
   第２接続パッド（２０）に電気的に接続される第２接続電極（１８）と、
   前記第２接続パッド（２０）に電気的に接続される第３可動アーク切替電極（２２）と、
   前記第１（１２）及び第２（１８）接続電極間に配置されたアークシュート（３０）と、
   前記第１接続電極（１２）に関して前記可動電極（２２）を動作位置から切替位置へと駆動することにより、前記可動電極を前記第１接続電極（１２）から離して前記第２接続電極（１８）の方へと駆動し、前記可動電極（２２）が動作位置から切替位置へと駆動された時、前記第１接続電極及び可動電極（２２）間に発生されたアークを前記第１接続電極（１２）と第２接続電極（１８）との間に移行させる可動電極駆動手段と、
   前記可動電極（２２）が動作位置にある時、一端が前記可動アーク切替電極（２２）に接続され、他端が前記第１又は第２接続パッドに接続され、前記可動電極（２２）が切替位置にあって、アークが前記第１接続電極（１２）と第２接続電極（１８）との間に発生された時、回路から切り離されるように接続された電気双極子（３６）と、
   を備え、前記電気双極子は印加される電圧に対して非直線に変化するオーム抵抗特性を持っており、そのオーム抵抗は電圧が点弧電圧より低い時は高抵抗値であり、電圧が点弧電圧を上まわる時は低抵抗値である、
   電圧サージ保護装置。
2. 前記電気双極子（３６）が前記切替電極と第２接続パッドとの間に直列に接続されている、請求項１に記載の装置。
3. 前記可動電極（２２）は動作位置にある時、前記第１接続電極（１２）に接触している請求項２に記載の装置。
4. 前記電気双極子（３６）が前記第１接続電極（１２）と前記第１接続電極（１２）から間隔をおいて位置する固定配置の第４電極（６２）との間に直列に接続され、前記可動電極（２２）が動作位置において前記固定配置の第４電極（６２）に電気的に接続される、請求項１に記載の装置。
5. 前記第１接続電極（１２）と可動電極（２２）との間に形成されるアークに電磁力を作用させ、アークを前記アークシュートに向けて駆動し、及び／又は、アークを前記第２接続電極（１８）に移行させる電磁誘導駆動手段をさらに備えた、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の装置。
6. 前記駆動手段は、電流が流れている可動電極（２２）に電磁力を誘導し、その可動電極（２２）を切替位置に駆動する電磁誘導反発手段を備えている、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の装置。
7. 前記電磁誘導反発手段は、前記第１接続パッド（１６）から前記可動電極（２２）へと電流が流れた時、前記可動電極（２２）に電磁力が誘導されて可動電極（２２）を切替位置に駆動するように、前記第１接続パッド（１６）と前記第１接続電極（１２）との間を流れる電流によって発生された磁束を動作位置にある可動電極に向ける磁気駆動回路（４６）を備えている、請求項６に記載の装置。
8. 前記駆動手段が前記第１接続電極（１２）又は可動電極（２２）に流れる電流に感応する電気機械式リレー（７０）を備えている、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の装置。
9. 前記駆動手段が、動作位置及び断路位置の間に可動操作手段（１０８）を有すると共に前記操作手段及び可動電極の間に伝動リンクを有する操作機構（９０）を備え、前記操作手段が前記動作位置から断路位置へと動いた時、前記可動電極（２２）を断路位置に駆動する、請求項１ないし８のいずれか１項に記載の装置。
10. 前記駆動手段が前記可動電極を動作位置に復帰させるための弾性復帰手段（４８，１０２）を備えている、請求項１ないし９のいずれか１項に記載の装置。
11. 前記駆動手段が、前記可動電極（２２）を動作位置から切替位置へと駆動する時に蓄積エネルギーを放出するエネルギー蓄積バネ（１１４）を備えている、請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の装置。
12. 前記電気双極子（３６）が可変抵抗（４０）を備えている、請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の装置。

Images