JP4137380B2 - 極部の収容区画内に極軸が配置された高電流強さの低電圧多極回路遮断器 - Google Patents

Description

【０００１】
発明の背景
本発明は高電流強さ（high electrodynamic strength）を有する高電流低電圧多極回路遮断器に関するものである。従来、大出力プラント内の受電盤および給電盤のベース・スイッチギヤ装置として作用する高電流回路遮断器（例えば、６３０Ａ乃至６３００Ａの間の回路遮断器）は金属フレーム上に組み立てられた複合要素として形成され、従って「開放型」電力回路遮断器という名称を与えられていた。しかしながら、この種の装置は徐々に「配線用」回路遮断器と呼ばれる低電力回路遮断器の技術の一部を継承するようになってきた。これは、これらの低電流回路遮断器が、消弧チャンバ付きの極部、作動機構および引外し装置を収容した、一般に強化ポリエステルで成形された絶縁保護ケーシングを特徴とするからである。この保護ケーシングは、回路遮断作用を閉じ込め、その外部作用を制限し、極部間の一体的仕切りを保証し、電力回路と補助装置との間の絶縁を改良するのに役立つことにより、これらのプラントの全体サイズを縮小させることができた。
【０００２】
文献ＥＰ−Ａ−０，３２２，３２１号に記載のこの型の回路遮断器は、そのケーシングが、中間ケーシングと、回路遮断器の前側パネルを成すカバーと、後側パネルとの組立体からなる。中間ケーシングの前側面はケーシングを前側区画と後側区画とに分割し、前側区画は前記前側面とカバーとによって画成され、後側区画は極部を収容するように設計されて前側区画から電気的に遮断されている。前側区画は、すべての極部に対して共通の横方向切り替え軸（極軸と呼ばれる）に作用する作動機構を収容する。この軸は、中間ケーシングの前側面に取り付けられた軸受によって支承される。後側区画は、その一部が、絶縁分離仕切りによってそれぞれの極部を収容する個別の区画に細分されている。さらに、中間ケーシングの前側壁体は、各極部について、対応する個別の区画の中にアクセスするためのアパチャを含む。各極部は、静止接点と可動接点とからなる分離可能な一対の接点と、消弧チャンバとを含む。各可動接点は、対応するアクセス用アパチャを通して中間ケーシングの前側壁体を通過する接続ロッドによって前記横方向軸に機械的に連結される。
【０００３】
各可動接点を横方向軸に接続する各ロッドは、接点の閉鎖位置において、また極軸の枢転軸線に対して垂直なまっすぐな断面において、接続ロッドの回転軸線を通る直線と軸の枢転軸線との間隔が小さくなるように配置される。言い換えれば、極軸に対して接点によって加えられる合成力のてこ作用が小さく、接続ロッドが大電流力を伝達する際に軸のレベルにおいて低トルクのみを発生するようにする。接点の閉鎖位置の静的平衡状態において、作動機構は接続ロッドによって伝達される電流力に対向するトルクを軸に対して加える。このトルクは作動機構のレベルにおいて低い力のみを生じる。さらに、軸の案内軸受のレベルにおける反力の合成力は大きく、接続ロッドと作動機構とによって伝達される力に対抗する。
【０００４】
この構造は、高電流強さを有する回路遮断器にとって特徴的である。これらの回路遮断器は、実際にその定義上、電気プラントの時間選択性を達成するため、接点を分離させる傾向のある大電流力を発生する障害電流の流れに耐えることができなければならない。極軸と、可動接点付きの接続ロッドと、接続ロッドの作動機構に対する相対配置は、これらの力が接点の分離、すなわち作動機構の開放を生じないものでなければならない。このために選択された構造は、作動機構が過度の力またはトルクを受けないように、これらの力を軸受によってケーシングに伝達させることができる。
【０００５】
しかしながら、極軸の案内と、回路遮断器のケーシングに対する力の伝達とは完全に満足できるものではない。実際に、横方向軸は、その変形が制限されたり、またその動作が妨げられたりしないようなサイズを有し、またそのように配置および支承されなければならない。さらに、極軸の軸受については、これに加えられる大きな力によってその固着された中間ケーシングの前側面から引き離される傾向があるので、ケーシング内でによく固着される必要がある。組立体を剛性のあるものにするには、高価な大型の固定部品と軸受とを用い、またケーシング上に補助構造を備える必要がある。回路遮断器の組立体は多数の部品を必要とし、その結果、高いコストと面倒な取付け作業とを必要とする。さらに、この構造は回路遮断器の小型化を制限する。
【０００６】
さらに、極軸と各極部との間の接続ロッドを通すための多数の開口は消弧チャンバの密封にとって有害である。しかしながら、電弧と、消弧チャンバの二、三の要素のレベルでこの電弧によって発生される吸熱的蒸発は過熱とガス流とを生じさせ、これを適当なフィルタを備えた排出オリフィスに送るチャンネルを備える必要がある。消弧チャンバへの電弧の導入を妨げないようにするためには、これらの排出オリフィスを消弧チャンバの底部に備えることが有利である。従って、消弧チャンバの導入口において接点のすぐ上に接続ロッドの通過開口を配置することは排出オリフィスへのガスの流れを著しく妨害する。これは、なんらの保護フィルタなしで前側区画と前側面の開口とを通して直接に外部へ無制限なガス流を生じさせることとなる。
【０００７】
発明の概要
従って、本発明の目的は、上述した従来の技術の欠点を克服し、特に高い電流強さを有する回路遮断器の剛性のある機構を低コストで増大させることにある。
【０００８】
本発明によれば、絶縁材料から成るケーシングを有する高電流強さの低電圧回路遮断器において、前記回路遮断器は、前記ケーシングに固着された軸受によって支承される極軸に連結された作動機構と、複数の極部とを含み、前記各極部が少なくとも一対の分離可能接点部分を含み、可動接点部分と呼ばれる各対の接点部分の少なくとも一方が極軸に機械的に連結され、前記極軸、前記作動機構および前記可動接点部分が、各対の接点部分の分離状態に対応する開放位置と、各対の接点部分の接触状態に対応する閉鎖位置との間で移動することができるようになっており、前記回路遮断器の前記ケーシングが、前記作動機構を収容する前側区画と、前記前側区画から中間壁体によって分離されるとともに分離仕切りによって個別の区画に分割された後側区画とを含み、前記各個別の区画が前記回路遮断器のそれぞれ１つの極部を収容するように成され、ここに前記回路遮断器はその極軸の回転軸線が前記後側区画内に配置されるように成されている高電流強さの低電圧回路遮断器によって、上述した問題点が解決される。
【０００９】
極軸が前側区画内に配置された従来の装置においては、開放位置において極軸と可動接点部分との間に最小限の間隔を備えなければならなかった。可動接点部分と軸との間の連結は実際上、前側区画と後側区画との間の中間壁体を通して行われている。本発明による構造はこの間隔を著しく低減させ、ないしは除去することができる。もはや軸と接点部分との間に部品が存在しないからである。このようにして本発明の装置の全体サイズが低減される。
【００１０】
また、本発明の構造は、中間部分を大きく変形することなく、接点に加えられる電流力をケーシングによって吸収することが可能である。実際上、支承軸受を後部区画内に配置することが可能である。これらの軸受が少なくとも部分的にでも中間壁体に対して固着されるように設計されるなら、可動接点部分に加えられる電流力に対応して固着部材を引き裂く作用ではなく圧縮させる作用で作動させることが容易である。
【００１１】
さらに、極軸と各可動接点部分との間の接続ロッドを通すためのオリフィスを省略することができる。これによって前側区画の汚染が低減され、また消弧チャンバの底部の排出オリフィスへの遮断ガスの流れが改良される。
【００１２】
極軸と各接続ロッドとの間のリンクをもはや中間仕切りのオリフィスを通して嵌合させる必要がないので、組立てが容易になる。
【００１３】
各分離仕切りがそれぞれ１つの軸受を支承し、また極軸が軸受の１つのレベルにおいて各仕切りを通る。この構造は、軸受を倍増させ、また軸受を極軸に沿って規則的に分布させることとなるが、組立体の全体サイズを増大させない。あるいはまた、軸受を、各チャンバの分離仕切りの間に、自律的な支持体として配置することもできる。望ましくは、各分離仕切りは中間壁体と一体的に成形された仕切り要素を含み、この仕切り要素の末端に、対応する軸受の一部を成す半円筒形セクタが形成される。このようにして、組立てを容易にするとともにコストを低減させる多機能部材が得られる。
【００１４】
望ましくは、中間壁体は、極軸と作動機構との間の機械的リンク部分を通すための窓部を含む。
【００１５】
好ましくは、極軸の外面は、電気的絶縁性物質、特に熱硬化性ポリエステル樹脂から成る。この構造は、極部間の、また作動機構との間の電気的絶縁を生じさせる。熱硬化性物質は遮断後の優れた誘電強さの利点を与える。実際上、軸は、全体的に熱硬化性物質で形成することができる。あるいはまた、軸は、絶縁性物質で被覆された金属製本体を有することができる。
【００１６】
回路遮断器は、望ましくは、極軸と各可動接点部分との間に少なくとも１つの接続ロッドを含み、接続ロッドは、組立て位置と呼ばれる軸とロッドとの一定の相対位置において、接続ロッドがピボットの軸線に平行な方向に自由に移動するように、また接続ロッドが取り付けられてその取付け位置から移動したときに、接続ロッドのピボットの軸線に平行な方向への並進運動を防止する確動的リンクが達成されるように、極軸に対してピボットを介して連結され、組立て位置は、極軸とロッドとが作動状態においてとることのないものと成っている。
【００１７】
本発明の他の特徴および効果は、非限定的な一例のみが示された図面を参照してなされる、以下の本発明の実施の形態についての説明からより明瞭になるであろう。
【００１８】
好ましい実施の形態の詳細な説明
図１乃至図３に示すように、高電流強さを有する低電圧回路遮断器１０は、前側区画１２と後側区画１４とを有する成形ケーシング内に配置される。前側区画１２は、正面パネル１６と、この正面パネルとともに成形された側面パネル１８と、前側区画を後側区画から分離する中間壁体２０とによって画成されている。前側区画１２は、回路遮断器の作動機構のリセットを成すための枢転ハンドル２２、開放押しボタンおよび閉鎖押しボタンを通すための開口を正面パネル上に備えている。作動機構２４は前側区画１２内に収容されている。
【００１９】
後側区画１４は、中間壁体２０と、後側パネルを成す後側プレート２６と、側面パネル２８とによって画成されており、側面パネル２８の一部は後側プレートと一体的に成形され、また他の部分は中間パネルと一体的に成形されている。後側プレート２６は、回路遮断器１０を外部回路に接続するための接続ストリップ３０を支承している。後側プレート２６と中間壁体２０とは、高い剪断力に耐えることのできるような大きさの固定ネジ３２によって相互に固着されている。特に図２において見られる窓部３４が中間壁体２０内に配置されており、前側区画１２と後側区画１４との間を貫通している。後側区画１４は分離仕切り３８によって個別の区画３６に分割されている。各仕切り３８はその中央部分の両側に配置された２つの側面部分から成る。各側面部分は、後側プレートと一体的に成形された仕切り要素４０と、中間壁体と一体的に成形された仕切り要素４２とを含み、これらの仕切り要素４０，４２は組立てユニット上で接合される。中央部分は、隣接する側面要素４０より高い、後側プレートと一体的に成形された仕切り要素４４を含む。この仕切り要素４４はリブ４６を含み、このリブ４６は、組立てに際して、中間壁体２０に固着された側面仕切り要素４２の補形のグルーブ４８と協働する。後側プレートの中央仕切り要素４４は平滑な半円同形面５０を備えている。中間壁体２０はこれより低い補形の中央仕切り要素５２を有し、この仕切り要素も平滑な半円筒形面５４を備え、この面５４が後側プレートに固着された仕切り要素の面に対向する。
【００２０】
回路遮断器の極部５６が各区画３６内に収容されている。各極部５６は、消弧チャンバ５８と、分離可能な接触装置とを含む。この接触装置は、絶縁ケーシングの後側プレート２６を貫通する回路遮断器の接続ストリップ３０に対して電気的に接続された静止接点部分６０と、可動接点部分６１とを含む。この可動接点部分は、相互に平行な複数の接点フィンガー６２を備え、これらのフィンガーは支承トンネル６６によって支承された第１横方向軸６４回りに枢転自在に取り付けられている。各フィンガーのヒール部分は、金属編成ストリップからなる可撓性導線６８によって、回路遮断器の第２の接続ストリップ３０に対して接続されている。各フィンガー６２は接触パッド７０を含み、このパッド７０は図３の閉鎖位置において静止接点部分６０のパッド７２と協働する。トンネル６６はＵ型である（図５参照）。第２の接続ストリップ３０の近くに配置されたその末端は、絶縁ケーシングに固着された軸受内に収容される軸７４を備え、トンネル６６を、図３に示す極部５６の閉鎖位置と、図４に示す開放位置との間を枢転させることができる。接点圧縮バネ装置７６がトンネル６６の切欠き内に配置され、接触フィンガー６２を第１軸線６４回りに反時計方向に枢転するように付勢している。
【００２１】
消弧チャンバ５８は、極部の分離時に生じる電弧用の多数の脱イオンプレートと、電弧ガスの排出オリフィスとを含む。極部５６の構造の詳細はフランス特許第ＦＲ−Ａ−２，６５０，４３４号に記載されており、その記載を本明細書中に引用する。
【００２２】
極軸７８が半円筒形セクタ５０，５４の間に配置され、これらのセクタ５０，５４は組立てられたときに軸７８をその軸線７９回りに回転するように支承する強固な軸受を成す。軸７８は熱可塑性ポリエステルから成形される。各トンネル６６が一対の平行伝動ロッド８０によって極軸７８に対して連結され。これらのロッド８０は軸線６４と同一の幾何学的軸線回りに枢転する。各ロッド８０はそれぞれのピボット８１によって極軸７８に連結される。
【００２３】
作動機構２４はエネルギー貯蔵閉鎖装置と開放装置とを成す。この機構そのものは知られており、さらに詳細にはフランス特許第２，５８９，６２６号を参照されたく、これを本明細書中に引用する。ここでは、開放装置はトグル装置を含み、このトグル装置は枢転軸８６によって相互に枢着された２本のロッド８２，８４を含み、下方の伝動ロッド８２は枢転軸８８によって極軸７８に機械的に連結され、この軸８８は軸７８に固着されたクランク９０内に備えられた軸受と協働するものとする。開放バネ９２は、軸８８と、固着されたスピゴットとの間に固着される。図３は、閉鎖位置において、中間壁体２０内に備えられた窓部３４が下方伝動ロッド８２と開放バネ９２を通過させる目的に役立つことを示す。閉鎖位置において、ロッド８０の極軸７８に対するてこ作用は伝動ロッド８２のてこ作用よりも著しく低い。言い換えれば、極軸７８の軸線７９とロッド８０の枢転軸線６４，８１を含む面との間の距離は、極軸７８の軸線７９と下方伝動ロッド８２の枢転軸線８６，８８を含む面との間の距離よりも小さい。実際にこれらの２つの距離の比率は０．３以下である。
【００２４】
図３に示す閉鎖位置において、各極部５６において接点フィンガー６２の接点パッド７０が静止接点部分６０のパッド７２を押圧している様子が見られる。この接点圧はバネ装置７６によって与えられ、このバネにより、接点機構の可能な遊隙とパッド７０，７２の摩耗とを補正することができる。接点フィンガー６２に加えられる電流力はトンネル６６のレベルにおいてバネ７６の支承面と軸６４とによって吸収され、トンネル６６の枢転軸線７４回りのモーメントを発生してトンネル６６を接点の分離方向に枢転させる。このモーメントは、トンネル６６の相対枢転軸線６４のレベルにおいてこのトンネル６６に対してロッド８０によって加えられる反対方向のモーメントによって補正される。従って、動的平衡状態において、ロッド８０は、これらのロッドをトンネル６６に接続するそのリンクピボット６４のレベルにおいて、そのリンクピボット８１の方に向かう力を受け、これらのロッドを極軸７８と接続させる。ピボット８１に伝達されたこの力は極軸７８の軸線７９回りのモーメントを発生する。各極部についてこれと同一の現象が生じる。開放装置のトグルの下方伝動ロッド８２によって発生するモーメントが、ロッド８０と開放バネ９２とによって軸７８に加えられる力のモーメントの合計によって対抗される。ロッド８０、伝動ロッド８２および極軸７８の相対位置により、すなわち伝動ロッド８２のてこ作用に対するロッド８０のてこ作用の弱さのために、伝動ロッド８２のレベルにおける合成力は中庸にとどまる。従って、接点部分に対する電流力は作動機構がこれに対抗することのできる限られた応力を発生するので、高電流強さの回路遮断器の特性がここに見られる。平衡状態において、極軸７８は支承軸受のレベルにおいて圧力を加え、この圧力の合計値はロッド８０と伝動ロッド８２とによって加えられる力の合計に対抗する反力である。これらの比較的高い圧力は主として中間壁体２０の中に形成された半円筒形セクタ５４に対して加えられる。
【００２５】
回路遮断器の開放が生じるとき、ロッド８２が、極軸の対向する反時計方向への回転を停止する。この回転は、ロッド８０および軸７８のリンクピボット８１のレベルにおける開放バネ９２と電流力の合計値とによって発生され、すべてのトンネル６６を図４に示す開放位置まで駆動する。この位置において、極軸７８のクランク９０は窓部３４から少し出る。
【００２６】
図５乃至図８は、極軸７８と、トンネル６６をそれぞれ有する接続ロッド８０との間のピボットリンクの組立て法を示す。極軸７８は各極部につき１つずつのアーム９４を含み、このアーム９４がそれぞれ極軸７８の枢転軸線７９に対して偏心的な２つの同軸ピボット８１を担持する。これらのピボット８１はそれぞれアームの２つの側面１００の切欠き９８上に配置される。切欠き９８の上におおいかぶさるタブ１０２がグルーブ１０４を形成する。
【００２７】
各ロッド８０は軸７８と協働するように設計された側面に、それぞれ１つのピボット８１の軸受を成すように設計された円筒形孔１０８と、平坦部分１１０とを備える。組立てに際して、図６に示すように、ロッド８０はその平坦部分１１０がタブ１０２の下側縁部と平行になるように提供される。そこで、ピボット８１を孔１０８内に挿入することができる。組立てが終了すると、ロッド８０と極軸７８とからなる組立体がケーシングの中に配置され、このケーシング内において、組立体は、２つの両端位置、すなわち、図７に示された接点の開放状態に対応する位置と、図８に示された接点の閉鎖状態に対応する位置との間を揺動する。これらの両方の位置において、またその中間の位置において、ロッド８０は極軸７８の対応するグルーブ１０４と協働し、これらのグルーブ１０４はロッド８０が枢転軸線８１に平行方向に移動することを防止するガイドを成す。このようにして、追加的な中間部分を用いる必要のない簡単でかつ確実なリンクが得られる。
【００２８】
もちろん、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではない。トンネル６６上のロッド８０の枢転軸線は必ずしもフィンガー６２の枢転軸線と同一である必要はない。さらに、極部ごとに１つのロッド８０のみを用いることができる。さらに、仕切りを通る軸受のレベルにおける密封性を増大する構造とすることができる。従って、ジグザグの輪郭を有し、中央環状グルーブが軸の補形の凹凸部分と協働するような軸受を備えることができる。また、ケーシングの外壁のレベルにおいて追加的な軸受を備えることができる。実施の形態に示されていない回路遮断器はエネルギー貯蔵メカニズムを含む。しかしながら、本発明の範囲内において、極軸の作動機構は任意の型とすることができる。従って、上述した機構の代わりに、手動リセット式機構でもモータ駆動式機構でも、任意の他の知られた機構を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による回路遮断器の極部のレベルで切断された状態を示す斜視図。
【図２】 本発明による回路遮断器の極軸とケーシングの一部とを示す分解斜視図。
【図３】 閉鎖位置における図１の回路遮断器の断面図。
【図４】 開放位置における図１の回路遮断器の断面図。
【図５】 極軸と１つの極部に対する接続ロッドとの、組立て前の斜視図。
【図６】 極軸と１つの極部に対する接続ロッドとの、組立て位置と呼ばれる位置における斜視図。
【図７】 回路遮断器が開放されたときの、極軸とその上に取り付けられた接続ロッドとの相対位置を示す斜視図。
【図８】 回路遮断器が閉鎖されたときの、極軸とその上に取り付けられた接続ロッドとの相対位置を示す斜視図。

Claims (6)

1. 絶縁材料から成るケーシングを有する高電流強さの低電圧回路遮断器（１０）において、前記回路遮断器は、前記ケーシングに固着された軸受によって支承される極軸（７８）に連結された作動機構（２４）と、複数の極部（５６）とを含み、前記各極部（５６）が少なくとも一対の分離可能接点部分（６０，６１）を含み、可動接点部分（６１）と呼ばれる各対の接点部分の少なくとも一方が極軸（７８）に機械的に連結され、前記極軸（７８）、前記作動機構（２４）および前記可動接点部分（６１）が、各対の接点部分（６０，６１）の分離状態に対応する開放位置と、各対の接点部分（６０，６１）の接触状態に対応する閉鎖位置との間で移動することができるようになっており、前記回路遮断器の前記ケーシングが、前記作動機構（２４）を収容する前側区画（１２）と、前記前側区画（１２）から中間壁体（２０）によって分離されるとともに分離仕切り（３８）によって個別の区画（３６）に分割された後側区画（１４）とを含み、前記各個別の区画（３６）が前記回路遮断器（１０）のそれぞれ１つの極部（５６）を収容するように成され、ここに前記回路遮断器（１０）はその極軸（７８）の回転軸線（７９）が前記後側区画（１４）内に配置されるように成されていることを特徴とする、高電流強さの低電圧回路遮断器。
2. 前記各分離仕切り（３８）がそれぞれ１つの前記軸受を支承し、また前記極軸（７８）が前記軸受の１つのレベルにおいて前記各仕切り（３８）を通ることを特徴とする請求項１に記載の回路遮断器。
3. 前記各分離仕切り（３８）が前記中間壁体（２０）と一体的に成形された仕切り要素（５２）を含み、前記中間壁体の縁部に、対応する軸受の一部を成す半円筒形セクタ（５４）が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の回路遮断器。
4. 前記中間壁体（２０）が、前記極軸（７８）と前記作動機構（２４）との間の機械的リンク部分（８２）を通すための窓部（３４）を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の回路遮断器。
5. 前記極軸（７８）の外面が、電気的絶縁性物質、特に熱硬化性ポリエステル樹脂から成ることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の回路遮断器。
6. 前記極軸（７８）と前記各可動接点部分（６１）との間に少なくとも１つの接続ロッド（８０）を含み、前記接続ロッド（８０）は、組立て位置と呼ばれる前記軸（７８）と前記接続ロッド（８０）との一定の相対位置において、前記接続ロッド（８０）がピボット（８１）の軸線に平行な方向に自由に移動するように、また、前記接続ロッド（８０）が取り付けられてその取付け位置から移動したときに、前記接続ロッド（８０）の前記ピボット（８１）の軸線に平行な方向への並進運動を防止する確動的リンクが達成されるように、前記極軸（７８）に対してピボット（８１）を介して連結され、前記組立て位置は、前記極軸（７８）と前記ロッド（８０）とが作動状態においてとることのないものと成っていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の回路遮断器。

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