JP2507382B2

JP2507382B2 - 回路しや断器

Info

Publication number: JP2507382B2
Application number: JP2295187A
Authority: JP
Inventors: 芳武荒木; 茂杉山
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-02-03
Filing date: 1987-02-03
Publication date: 1996-06-12
Anticipated expiration: 2011-06-12
Also published as: JPS63193428A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は事故電流に基く電磁反発力を利用して可動接
触子を離反動作させる構成の回路しや断器に関する。

（従来の技術）回路しや断器は、基本的には過電流検出時に引外し装
置により可動接触子を閉路位置から開路位置に変位させ
て主回路を開路する構成であるが、近年、事故電流に基
く電磁反発力を利用して可動接触子を固定接触子からい
ち速く離反させることにより限流・遮断性能の向上を図
ったものが供されている。その具体構造の一例として第
12図に示すものがあり、これについて述べる。

１は図示しないケースに固定した固定接触子で、これ
の一端側は主回路に接続される端子を構成し、他端側は
Ｕ字状に折返されて先端に固定接点２を有する。３はク
ロスバー４に支持したフレームで、これの先方部には可
動接触子５が前記固定接触子１に並行して延びる状態で
回動可動に設けられ、その可動接触子５の先端に設けた
可動接点６は固定接触子１の固定接点２に圧接するよう
に図示しないばねにより常時付勢されている。上記フレ
ーム３は主回路に過電流が流れたときに図示しない引外
し装置により矢印方向に引上げられて可動接触子５を閉
路位置から開路位置に変位させる。また、固定接触子１
と可動接触子５とは並行して延び、且つ電流は対向部分
において互いに逆方向に流れるから、大きな事故電流が
流れるときには、可動接触子５と固定接触子１との間に
電磁反発力が作用し、これにて引外し装置の動作を待た
ずに可動接触子５が固定接触子１から離反回動して事故
電流が速やかに限流されると共に、可動接触子５と固定
接触子１間に発生するアークが両接触子1,5間の磁界に
より消弧装置側に磁気駆動される。ここで、可動接触子
５の離反速度及びアークの磁気駆動力を高めてより速や
かな限流・遮断を図るには、可動接触子５と固定接触子
１との間における事故電流による磁束密度をできるだけ
高めることが望ましいから、従来は、第13図に示すよう
なＵ字状の磁気駆動鉄心７をその側辺部7aが両接触子1,
5を側方から挟むような状態で設けるようにしていた。

（発明が解決しようとする問題点）ところで、両接触子1,5間に作用する電磁反発力は、
電磁気学が教える通り、両接触子1,5間の磁束密度の２
乗に比例し、その磁束密度は各接触子1,5に流れる電流
を一定とすれば、その電流を包囲する空間の磁気抵抗に
反比例する。従って、両接触子1,5間の電磁反発力及び
アークの磁気駆動力はその磁気抵抗に反比例することに
なる。

しかるに、上記従来構成では、磁気駆動鉄心７は絶縁
上の配慮によりその側辺部7aが各接触子1,5を両側から
離れて挟むように位置するに過ぎないから、電流を包囲
する空間の磁気抵抗が大きく、従って両接触子1,5間の
磁束密度は未だ十分に高いレベルに達してはいなかっ
た。このため、両接触子間に作用する電磁反発力は未だ
不十分であり、可動接触子の離反動作の即応性について
は最高レベルに達しているとは言えないのが実情であっ
た。

そこで、本発明の目的は、可動接触子の離反動作の即
応性を高めて事故電流をより速やかに限流・遮断できる
回路しや断器を提供するにある。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明の回路しや断器は、過電流検出時に引外し装置
により可動接触子をこれと並行する並行導体から引外す
ように変位させると共に、可動接触子を事故電流に基く
電磁反発力により並行導体から離反回動させるようにし
たものにおいて、前記可動接触子と並行導体との各々
に、夫々略Ｕ字状をなす第１及び第２の反発用磁性体を
各々の開放端側が互いに対向する状態で固着したところ
に特徴を有するものである。

（作用）事故電流が流れると、可動接触子と並行導体との間に
発生する電磁反発力により可動接触子が引外し装置の動
作を待たずに並行導体から離反回動して事故電流が限流
される。

ところで、この際の可動接触子の離反速度は、上記電
磁反発力が大になる程大きいが、その電磁反発力Ｆは次
式により表わされる。

Ｆ＝２×（1/2）B² S/μ_０ ……（１）ここで、μ_０は真空透磁率、Ｓは磁気回路の断面積、
Ｂは可動接触子と並行導体との間の磁束密度であり、そ
のＢは次式により表わされる。

Ｂ＝Φ/S＝NI/RS ……（２） NI:起磁力R:磁気回路の磁気抵抗従って、一定の起磁力NIに関しては、可動接触子と並
行導体との間の磁束密度が大きい程、換言すれば、磁気
回路の磁気抵抗Ｒが小さい程、電磁反発力が二次曲線的
に増大することが明らかである。

この点、本発明の回路しや断器では、可動接触子及び
並行導体に各々略Ｕ字状の反発用磁性体が各々の開放端
側を互いに対向させる状態で固着されているから、可動
接触子及び並行導体を囲む空間の磁気抵抗Ｒが小さく、
ひいては可動接触子及び並行導体間の磁束密度Ｂが大き
くなって電磁反発力Ｆが十分に大きくなる。この結果、
可動接触子の並行導体からの離反速度が飛躍的に高まる
から、事故電流が最大値に達する前に限流効果が生ずる
と共に、アーク抵抗の増大により小さな尖頭値に抑えら
れる。

（実施例）以下本発明の第１実施例につき第１図ないし第３図を
参照して説明する。

11はケース、12はケース11内に固定した並行導体であ
る。並行導体12の一端側はケース11から突出して主回路
に接続される端子部13を構成し、他端側はＵ字状に折返
されて先端に固定接点14を有する。15はクロスバー16に
設けたフレームで、この先方部には可動接触子17が前記
並行導体12に並行して延びる形態で設けられ、その可動
接触子17の先端部には可動接点18が固着されている。こ
の可動接触子17はフレーム15に対して回動可能であり、
図示しないばねによりその可動接点18が固定接点14に圧
接するように付勢されている。19は引外し装置であり、
これは主回路に過電流が流れると、フレーム15を矢印Ａ
方向に引き上げることにより可動接触子17を可動接点18
と固定接点14とが接触する閉路位置から両接点14,18が
離反する開路位置に変位させるようになっている。20は
可動接触子17の先端寄りに設けた第１の反発用磁性体
で、これは略Ｕ字状をなしていて開放端を並行導体12側
（図中下側）に向けて可動接触子17に密着するように固
着されている。一方、21は並行導体12に設けた第２の反
発用磁性体で、これもやはり断面が略Ｕ字状をなして開
放端を可動接触子17側（図中上側）に向けて前記第１の
反発用磁性体20に対向して固着され、特にこの第２の反
発用磁性体21には、開放端に互いに近接する延長部21a,
21aを形成してその延長部21a.21a間のギャップが並行導
体12の幅寸法よりも狭くなるように設定している。尚、
22は多数の磁性グリッド板から構成した周知のデアイオ
ン形の消弧装置である。

次に上記構成につき説明する。主回路に過電流が流れ
ると、引外し装置19が作動するが、可動接触子17が開路
位置にまで変位するには約５〜10msecの時間遅れがあ
る。しかし、事故電流は例えば第３図に示すように閉路
位置にある可動接触子17と並行導体12とを互いに逆向き
に流れるため、引外し装置19による開離動作を待たず、
両者間に作用する電磁反発力により可動接触子17が並行
導体12から離反する方向に回動してアークを生じさせな
がら可動接点18が固定接点14から離れる。この離反回動
は電磁反発力が大きいほど迅速に行われることになる
が、既に説明したように、その電磁反発力は可動接触子
17と並行導体12との間に事故電流により生ずる磁束密度
の２乗に比例する。ここで、本実施例では可動接触子17
及び並行導体12に各々第１及び第２の反発用磁性体20,2
1が設けられていて電流を包囲する空間の磁気抵抗は小
さいから、その磁束密度は相当に大きくなる。このた
め、電磁反発力は極めて大きく、可動接触子17の離反動
作は事故電流が流れ始めてから早期に且つ迅速に行わ
れ、事故電流は直ちに限流される。また、両接点14,18
間に発生するアークにも大きな磁気駆動力が作用するか
ら、アークは速やかに消弧装置22側に押しやられて冷却
・分断され、事故電流が早期に遮断されることになる。

次に本発明の第２実施例につき第４図ないし第７図を
参照して説明する。前記第１実施例と相違するところ
は、消弧装置22の上方に固定導体23を設け、この固定導
体23側に可動接触子17を吸引するようにしたものであ
る。その他の点は第１実施例と同一であるので、同一部
分には同一符号を付して説明を省略する。固定導体23は
消弧装置22の上方から可動接触子17の基端側を横切るよ
うに配置された２本の導体23a（第７図参照）を備えて
構成され、その一端側はケース11から突出して主回路に
接続される端子部24が形成され、他端側は並行導体12の
基端部に接続されている。従って、この固定導体23のう
ち可動接触子17に対応する部分には可動接触子17と同一
方向の電流が流れるようになっている。そして、この固
定導体23には、第７図に示すように、可動接触子17に対
応する部分に略Ｕ字状をなす吸引用磁性体25がその開放
端を可動接触子17側（下側）に向けるようにして固定さ
れている。一方、可動接触子17に設けた第１の反発用磁
性体20の上面（固定導体23側の面）には、非磁性板26を
介して磁性板27が固着され、並行導体12から可動接触子
17が離反回動するときにその磁性板27が固定導体12の吸
引用磁性体25に吸着され得るようになっている。

上記構成によれば、事故電流が可動接触子17及び並行
導体12に流れると、前記実施例と同様に、可動接触子17
が迅速に並行導体12から離反回動して事故電流を限流す
る。これと共に固定導体23には可動接触子17と同方向の
電流が流れるから、両者間に電磁吸引力が作用し、しか
も固定導体23には吸引用磁性体25が開放端を可動接触子
17側に向けるように取付けられているから、その電磁吸
引力は十分に大きい。このため、可動接触子17は並行導
体12との間の電磁反発力に加え固定導体23側への吸引力
により離反動作を行うことになる。従って、可動接触子
17と並行導体12との間の電磁反発力は両者が離反するに
従い減少するという事情があっても、電磁反発力の減少
を固定導体23間の電磁吸引力が補うことになるから、可
動接触子17の離反速度はほとんど低下することなく高速
離反動作が維持され、もってより迅速な限流・遮断が可
能になる。

次に本発明の第３実施例につき第８図を参照して説明
する。前記第１実施例との相違は、並行導体12も電磁反
発力により回動し得るようにしたところにある。このた
めに、並行導体12を支軸28を中心に可動接触子17から離
反する方向に回動可能に設けており、その他の点は第１
実施例と同様に構成されている。これによれば、可動接
触子17と並行導体12との間の電磁反発力により可動接触
子17のみならず並行導体12も離反回動するから、両者の
離反速度及び離反距離が増大して限流・遮断速度が向上
する。

次に本発明の第４実施例につき第９図ないし第11図を
参照して説明する。本実施例では、引外し装置29は例え
ば第11図に実線で示すような短限時特性を有し且つ固定
接点14及び可動接点18間に並列に限流用抵抗30が接続さ
れており、その他の点は前記第２実施例と同様に構成さ
れている。また、上記限流抵抗30の抵抗値は、主回路が
短絡状態になったときの電流値が短限時動作し得る最小
値となる値に設定されている。斯かる構成の回路しや断
器は主回路しや断器31として第10図に示すように変圧器
32の二次側に直結した主回路に挿入され、この主回路か
ら分岐した複数の分岐路には夫々副回路しや断器33が設
置されている。

いま、第10図に示す回路にあって例えば点Ａにおいて
短絡が生じたとする。すると、短絡電流が主回路しや断
器31の可動接触子17及び並行導体12を流れる際における
電磁反発力により可動接触子17が直ちに離反動作して事
故電流が限流用抵抗30に転流される。しかし、引外し装
置29は短限時特性を有しているから、引外し動作は直ち
には行われず、その間に事故点Ａに連なる分岐路の副回
路しや断器33が遮断を完了する。そして、このように遮
断が行われると、主回路しや断器31には事故電流が流れ
なくなるから、電磁反発力が消失して可動接触子17が閉
路位置に戻り、正常な分岐路には今まで通り通電を継続
することができる。一方、仮に第10図の点Ｂにおいて短
絡が生じたとすると、同様に事故電流による電磁反発力
により主回路しや断器31の可動接触子17が直ちに離反動
作して限流用抵抗30に転流されるが、この場合には事故
電流は副回路しや断器33群とは無関係であるから流れ続
ける。このため、主回路しや断器31の引外し装置29によ
りその短限時特性に応じて例えば0.06〜0.1sec後に引外
し動作が行われて事故電流が完全に遮断される。

本実施例によれば、主回路しや断器31は反発用磁性体
20.21を備えて事故電流の迅速な限流が可能であるか
ら、その分、副回路しや断器33における遮断容量を小さ
く済ませることができ、全体として経済的なシステムを
構成することができる。しかも、分岐路の選択的遮断が
可能になるから、短絡事故の影響が全体に波及すること
を未然に防止することができる。

［発明の効果］本発明は以上述べたように、可動接触子及び並行導体
の双方に反発用磁性体を設ける構成としたところに特徴
を有し、これにて可動接触子の離反速度を大幅に高める
ことができて事故電流の迅速な限流・遮断が可能になる
という優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の第１実施例を示し、第１
図は縦断面図、第２図は第１図中II−II線に沿って示す
反発用磁性体の断面図、第３図は可動接触子の離反動作
開始時における電流・磁束の分布例を示す第２図相当
図、第４図ないし第７図は本発明の第２実施例を示し、
第４図は第１図相当図、第５図は第４図中Ｖ−Ｖ線に沿
って示す断面図、第６図は可動接触子の離反状態を示す
断面図、第７図は第６図中VII−VII線に沿って示す断面
図、第８図は本発明の第３実施例を示す第１図相当図、
第９図ないし第11図は本発明の第４実施例を示し、第９
図は第１図相当図、第10図は低圧回路に応用した回路
図、第11図は引外し装置の特性図、第12図及び第13図は
従来例を示す要部の側面図及び磁気駆動鉄心の斜視図で
ある。図面中、12は並行導体、17は可動接触子、19,29は引外
し装置、20,21は第１及び第２の反発用磁性体、23は固
定導体、25は吸引用磁性体である。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】可動接触子をこれと並行する並行導体に対
し接離可能に設け、過電流検出時に引外し装置により前
記可動接触子を閉路位置から開路位置に変位させると共
に、前記可動接触子を回動可能に枢支して事故電流に基
く電磁反発力により前記並行導体から離反回動可能にし
たものにおいて、前記可動接触子及び並行導体の各々
に、夫々略Ｕ字状をなす第１及び第２の反発用磁性体を
各々の開放端側が互いに対向する状態で固着したことを
特徴とする回路しや断器。
【請求項２】並行導体も、事故電流に基く可動接触子と
の間の電磁反発力により可動接触子から離反する方向に
回動可能に設けられていることを特徴とする特許請求の
範囲第１項に記載の回路しや断器。
【請求項３】可動接触子の並行導体からの離反方向側に
は可動接触子と同方向の電流が流れる固定導体が設けら
れ、この固定導体に前記並行導体から離反した可動接触
子を吸引するための吸引用磁性体が設けられていること
を特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の
回路しや断器。