JP4141585B2

JP4141585B2 - 遮断器

Info

Publication number: JP4141585B2
Application number: JP13187099A
Authority: JP
Inventors: ロベール、モレル; マルク、リバル
Original assignee: Schneider Electric Industries SAS
Current assignee: Schneider Electric Industries SAS
Priority date: 1998-05-12
Filing date: 1999-05-12
Publication date: 2008-08-27
Anticipated expiration: 2019-05-12
Also published as: ES2230821T3; DE69920796T2; CN1236466C; JPH11339582A; US6248971B1; EP0957500A1; CN1235364A; EP0957500B1; FR2778788A1; DE69920796D1; FR2778788B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は少なくともその１つの相が並列設置された数個の極によって形成される遮断器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
遮断器定格、すなわち、遮断器の定格電流は、遮断器のサイズが前以て決定されている場合には、極の選定により、すなわち、実質的には選定した極に関連した銅部品の寸法によって決定される。
【０００３】
１つの遮断器を構成する従来型の極の定格よりも一層高い定格の当該遮断器を、最小の追加コストによって入手するためにある特定数の標準極を有する複数の遮断器を結合することにより１つの遮断器のレンジを拡張できることは望ましいことである。この目的を達成するために、１つの標準遮断器の２つの隣接極を並列接続することが欧州特許出願公開第３２０，４１２号明細書において提案されている。
【０００４】
この提案によれば、前記遮断器の少なくとも１つの相は２つの極によって構成され、それぞれの極は、ケースから突出した主回路端子によって延長された静止接触子と、フレームから突き出た第２の主回路端子へフレキシブルな導体によって接続された可動接触子と、消弧室とを有する。一方の主回路端子は２つの極の静止接点の接触子に固定され、もう一方の主回路端子は可動接点の接触子に固定されて２つの極の対構成が達成される。
【０００５】
ただし、これらの条件の下で遮断が発生した場合、アーク電流は対構成された２つの極の間で均一に分配されないことが経験によって判明している。実際には、アーク電流は極めて迅速に２つの遮断室のうちの１つだけに継続的に流れる。当該遮断器に割り当てられた極限短絡遮断容量が元の標準遮断器の極限短絡遮断容量と同じ値に留まる場合には、この現象は何等不都合を生じない。
【０００６】
これとは対照的に、一層大きい遮断容量を得ようとする場合には、１つの単一遮断室に対するアークエネルギーは余りに大きくなり過ぎる。従って、１個の遮断器を構成する複数の個別遮断器の遮断容量よりも大きい遮断容量を持つ１個の遮断器を製造するためには、現行技術による対構成極の構造は適当でないことが判明している。これが、現行技術によって遮断容量の大きい遮断器を作成するために標準遮断室を並列設置して使用しない理由である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、複数の既存遮断器を使用し、最も少ない改造件数によって、これら個別の遮断器よりも定格および遮断容量の大きい１個の遮断器を形成するように遮断器レンジを拡張することにある。別の目的は、対構成された極を有する遮断器の遮断容量を増大させることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
これらの目的は、絶縁ケース内に並置され、かつ隔壁によって分離された少なくとも２つの隣接した極用の隔室を有する遮断器により本発明の第１の特徴に基づいて達成される。前記隔室の各々には１つの消弧室と１対の分離可能な接触子が配置され、前記一方の隔室の各接触子は他方の隔室の対応する接触子と電気的に並列接続されるかあるいは前記対応する接触子に接続可能である。前記遮断器はアークエネルギーを２つの隔室に分配するための手段を有し、この手段は前記隣接した２つの隔室の間には前記隔壁に設けられた少なくとも１つの導通した開口部を有する。換言すれば、開口部を有する場合と開口部の無い場合について並列接続された隔室の開極動作を比較すると、アークエネルギーを２つの隔室間に配分する動作は開口部が有る方が無い方よりもかなり平衡していることが分かる。
【０００９】
これらの目的は、本発明の第２の特徴に基づき、絶縁ケース内に並置されて隔壁によって分離された少なくとも２つの隣接した極隔室を有する遮断器によって達成される。前記隔室の各々には１つの消弧室と１対の分離可能な接触子が配置される。前記遮断器は前記接触子が同時にあるいは殆ど同時に分離されるような方法において前記２つの隔室の分離可能な接触子に連結された作動機構をも有する。各隔室内の対応する前記接触子は、対応する所定の割り当て電圧Ｖ_cuおよび力率Ｋ_cuの場合において極限遮断容量Ｉ_cuを有する１つの単一極を形成するように電気的に並列接続される。ここに、前記隔壁は前記２つの隣接隔室の間に少なくとも１つの導通した開口部を備え、電圧Ｖ_cuおよび力率Ｋ_cuの場合における前記極の極限遮断容量Ｉ_cuの５０％に等しい電流が当該極全体を通って流れる場合において、アークエネルギー散逸が最小であることが望まれる一方の隔室におけるアークエネルギーと他方のアークエネルギーとの比率が１／６より大きくなるように前記開口部の寸法および設置位置が決定され、前記アークエネルギーは、各隔室に関して、次式に示す積分によって測定されるものとする。
【００１０】
【数２】

ここに、
ｖ（ｔ）は接触子の端子における電圧の瞬時値であり、
ｉ（ｔ）は接触子を流れる電流の瞬時値であり、
ｔ₀は接触子が分離を開始する時点であり、
ｔ₄は当該接触子を流れる電流が最終的に消失する時点であるものとする。
【００１１】
２つの隔室を分離する隔壁に設けられた開口部によって起きる物理現象は複雑である。前記開口部の存在による効果のうちの最も顕著なものは熱力学的態様を呈すると言うことである、すなわち、アークが大きい方の隔室で発生したイオン化された高温高圧気体がもう一方の隔室に入る。この粒子運動は種々の効果をもたらすが、そのうちの幾つかは明確であり、残りは明確でない。エネルギーの観点からは、移動した高温気体は隔室のセパレータを冷却用に利用可能であり、これは有益である。電気的観点からは、その中でアークが弱められるかあるいは消される方の隔室にイオン化気体が存在することは当該アークを活発化する傾向がある。
【００１２】
以上とは対照的に、空気力学的見地からは、一方の隔室から他方の隔室への気体運動、および、発生可能な圧力波はアーク根部の運動およびそれぞれの隔室におけるアークの伸長に影響を及ぼし、電気力学的な力の影響によって、消弧室に向かうアークの移動を妨げる危険性を伴うことがある。ただし、この電気力学的な現象は、磁気吹消しと称し、遮断の達成に最も重要であり、この効果が低下することは望ましくない。同様に、２つの隔室における圧力変動の見地からは、前記開口部も逆効果を生じるように推測される。実際には、アークの大きい方の隔室内の圧力が減少し、もう一方の隔室内の圧力は増加する。
【００１３】
しかし、理論的には、高圧力はアーク柱の垂直横断面の減少を強化し、ひいては、アークの電気抵抗およびアーク電圧の増加を促進する。これは、アークを制限することによってアークが存在する空間の圧力が著しく増加することを可能にする消弧室の主要な存在理由の１つである。従って、アークが大きい方の隔室内の圧力を減少させることは、そのアーク電圧を低下させ、アークの好ましい持続を妨げることを意味する。
【００１４】
驚異的かつ予想も出来難いことではあるが、遮断期間中に２つのアークの相互再点弧が起きないように開口部の位置決めおよび較正が可能であることが全面的に実証されている。前記アークの再発生は２つの隔室全体に亙ってアークエネルギーを重要な意味をもつ比率で配分し、一層大きい吸収容量を全面的に達成することを可能にする。当然のことであるが、エネルギー配分は完全には平衡しないが、各隔室において散逸されるエネルギーの大きさが同じオーダーであること、すなわち、比率が１対１０よりも平衡していることが重要である。実際には、前記比率は１／３から２／３までである。前記比率が前記範囲内であれば、アークの影響を余計に受ける方の極の影響を軽減し、１つの単一隔室に対する２つの隔室によって形成される組立て体の遮断容量を増大するために十分である。
【００１５】
接触子の分離段階においてアークが引き込まれる帯域の近くに開口部が位置することが好ましい。この配列構成は、接触子が損傷する危険性をできる限り制限するという利点を提供し、実際には接触子の開く段階の極めて初期においてアークエネルギーの配分が確実に実施される。
【００１６】
更に、遮断室内においてアークが膨張する場合には、消イオンプレートの主要平面に垂直な高い電磁応力が作用し、前記プレートを変形させる傾向があることに注意されたい。この現象は遮断室が広くなることを妨害する。実際に寸法の大きい遮断室に用いられる前記プレートは一層堅固であり、従って同じ材料であれば一層厚くなり、変形した場合の接触を防ぐために相互間隔を大きくして配列される。これは、遮断室の高さが増すと結果的にその幅も増すことになる。
【００１７】
ここに示す本発明の好ましい実施形態によれば、すなわち、分離隔壁がその支援機能を失わないように導通開口部の寸法を決定することにより、前記開口部の他の寸法を変更することなく当該隔室を広くすることが可能になる。
【００１８】
好ましい実施形態によれば、隣接隔室の各々に含まれる消弧室は接触子が位置する隔室の側部に開いた口を備え、前記口の縁のうちの１つは前記隔室へ入るアークの根部を受け取るように設計された下側アークホーンによって制限され、隣接隔室内の前記下側アークホーンが前記開口部のそれぞれの側部において相互に対面するように前記開口部の設置位置および寸法が決定される。この配列構成によれば、非常に満足な結果が得られる。
【００１９】
補足的配列構成によれば、各々の隣接隔室内において接触子が配置されている前記側部に開口している消弧室の口は、下側アークホーンと反対の縁において上側アークホーンによって制限され、各隔室の下側アークホーンと上側アークホーンとの間に位置する帯域が当該開口部の各側部において相互に直接対面するように前記開口部の配置および寸法が決定される。
【００２０】
同様に、各隔室内の当該開口部の開口が分離可能な接触子の接触帯域の近くに位置する場合には、前記配分は良好である。
【００２１】
好ましい実施形態によれば、接触子が分離される際にアークの頭部が位置している一方の隔室の可動接触子の当該部分がもう一方の隔室内の可動接触子の対応する部分に対面するように開口部の寸法が決定され、この場合において両方の隔室は閉極位置と開極位置とにあるものとする。
【００２２】
対構成された分離可能な接触子が１つの静止接触子を含む遮断器の場合、各隔室における当該開口部の開口が前記静止接触部の近くに位置することが有利である。
【００２３】
前記開口部の壁の部分が高度の絶縁耐力を有することは常に望ましいことである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１および２において、六極遮断器１０は、後部ベース１２の組立て体によって形成される絶縁ケース、前部および後部において開いた中間フレーム１４、および、前部パネル１６を含み、これらの部分は中間フレーム１４の前部区画部１８の各側部の後部隔室および前部隔室を形成する。
【００２５】
当該遮断器の全ての極に共通の切換えシャフト２２において作動する当該遮断器１０の作動機構２０は前記前部隔室内に収納される。本機構２０は中間フレーム１４の前記前部区画部１８にはめ合わされる。後部隔室は、中間フレーム１４の中間隔壁２４，２５（図４参照）によって基本隔室に細分割される。各基本隔室は当該遮断器の１つの極を収納する。各極は分離可能な接触装置と消弧室２６とを有する。
【００２６】
分離可能な接触装置は、当該遮断器の絶縁ケースのベース１２を貫通する第１の主回路端子３０によって直接支持される静止接触子２８および可動接触子３２を有する。前記可動接触子は、支持キャリヤ３８の第１の横断スピンドル３６に平行かつ旋回運動可能に取付けられた複数の接触フィンガ３４を備える。各フィンガの基底部は、導電材料製編組導体４２によってベース１２を貫通する第２の主回路端子４０に接続される。前記主回路端子３０，４０は、例えば母線を介して、電源側および負荷側に接続されるように設計されている。第２の主回路端子４０に近接して位置する前記キャリヤ３８の端部は、図２に例示される幾何学的な軸４４のまわりにおける前記極の開いた位置と閉じた位置との間で前記キャリヤ３８が旋回運動可能であるように前記絶縁ケースに堅固に取り付けられたベアリングに収納されたスピンドルを備える。接触圧力バネ４６は、キャリヤ３８のノッチ内に配置され、第１のスピンドル３６のまわりにおいて左回りに旋回運動するように接触フィンガ３４を押す。各接触フィンガ３４は、図２に示す位置において静止接触子２８上に配置された１つの単一パッド４９と接触する接触パッド４７を有する。前記キャリヤ３８は、シャフト２２の回転により軸４４のまわりにおけるキャリヤ３８の旋回運動を引き起こすそのような方法において、伝達ロッド４８により切換え軸シャフト２２に結合される。
【００２７】
消弧室２６の構造を更に詳細に図３に示す。前記消弧室は２個の側部頬部材５２を有する絶縁支持物上に組み立てられた金属製アーク消イオンプレート５０の積重ね体を有する。各頬部材５２の内面は、前記プレートを位置決めするための前記プレート用相補凹凸部と共に作動するノッチを備える。上側アークホーン５４の位置決めは同様の方法において実施される。合成外壁５６は、側部頬部材および消イオンプレートにほぼ垂直に位置する。この壁部分は、前記側部頬部材を組立てるためのフレームを構成する。前記壁部分は、遮断ガスを除去するための出口開口部および外部の環境汚染を規制するように設計された中間フィルタ５８の積重ね体を有する。
【００２８】
消弧室２６が当該遮断器の基本隔室の１つに挿入されている状態を図４に示す。この場合、横方向の隔室は、中間隔壁２４および前記中間枠１４の外側隔壁６０の１つによって制限される。この構造は、遮断器の極の状態のチェックを可能にし、消弧室２６の交換手順を簡易化する。
【００２９】
消弧装置は、ベース１２に固定され、かつ前記極の静止接触子２８に電気的に接続された下側アーク案内ホーン６２によって完成する。この場合、前記静止接触子は消弧室２６の入り口を下方に向ける。可動接触子３２のフィンガ３４の前端部に直接対面する帯域内における静止接触子２８の縁６４の輪郭はフィンガ３４の輪郭に対してほぼ相補的であり、フィンガ３４の前記輪郭は前記下側ホーン６２の突出部に向かって上方に延伸し、前記突出部と共に全体的になだらかな勾配をもって顕著な折点の無い輪郭を構成する。静止接触部の前記帯域は、スパークアレスタと称し、接触パッド４７と４９の損傷危険性を無くすることができる。実際に接触子が開く場合、キャリヤ３８がその軸４４のまわりにおいて図２における右回りの初期旋回運動することによって、可動フィンガ３４をそれらのスピンドル３６のまわりに反対方向に旋回運動させる。この初段階において、この共役運動の結果として、フィンガ３４の前部とスパークアレスタが相互に接近する方向に動き、接触パッド４７と４９が分離する以前に接触する。
【００３０】
パッド４７と４９とが離れる際におけるフィンガ３４は、下側ホーン６２と可動接触子３２のフィンガ３４との間の距離の増大よりも速くパッド４７と４９との間の距離が増大するような位置に存在する。従って、アークは、最初、スパークアレスタとフィンガ３４の前部との間に引き込まれ、その直後に、ホーン６２の突出部とフィンガ３４の前部との間に吹き込まれるように移動し、アークがパッド４７，４９に向かって位置を変えるか、あるいは、前記フィンガ前部の低い位置をアークが直撃することを防止する。開く動作が継続すると、アークは消弧室の前面で延伸し、通常の方法によって消弧室内に入る。
【００３１】
遮断器１０は隣接する２つの極を１対とする３つのグループを形成するように２極対構成される。対構造とすることにより、一方では２個の極で構成される静止接触子２８、他方では２個の極で構成される可動接触子３２の電気的並列接続を意味する。実際には、この対構成は、接続されるべき接点の主回路端子３０、４０の自由端の高さ（水準位置）において、１つの極に関して図４に示すような２個の接続導体６６を介在させることによりケース外において実施される。この場合、これら２個の導体は、両端部を介して、当該ケースの外部において延伸する各主回路端子３０，４０の対応する部分に固定される。
【００３２】
対構成された２つの隔室を分離する３つの中間隔壁２４は、図２，４，５に示すように概略矩形断面の導通開口６８を有するという点で他の２つの中間隔壁２５とは異なる。この開口部は、接触帯域に近接して消弧室の入り口の高さ（水準位置）に位置する。前記開口部は、２つの対構成極の下側アークホーン６２が、当該開口部の各々の側において相互に対面するように配置される。ベース１２に垂直な軸に沿って測定した高さ方向において、開口部６８は概略上側ホーン５４の高さまで伸延する。前記軸に垂直な軸および前記可動接触子３２の旋回運動軸４４に沿って測定した長さ方向において、開口部は、当該消弧室２６の入り口の各々の側において延伸する。実際には２つの消弧室２６の入口は実質的に中間隔壁２４によって分離されているわけではない。
【００３３】
従って、２つの消弧室２６に共通した入り口を形成することが可能であり、この場合の前記入り口は、長さ方向の軸に垂直な直立横断面における概略矩形の共通開口部によって実現され、前記開口部の縁は、当該極の１つの上側ホーン５４の縁と、当該対構成極の上側ホーン５４の縁と、対構成極の下側ホーン６２の突出した上側縁と、第１の極の下側ホーン６２の対応する縁と、第１の極の開口部を持たない中間隔壁２５又は当該ケースに応じて外側隔壁６０の壁の一部とによって形成される。
【００３４】
図２から図４までに詳細に示すように、消弧室２６の側部頬部材５２は、対構成された極を分離する中間隔壁２４の開口部６８に対応する切り欠き部７０を有する。隣接する中間隔壁２４，２５に対面する各消弧室２６の側部頬部材５２の面は、当該隔壁の全表面に亘って隣接する。
【００３５】
遮断器の動作を次に示す。故障電流の発生がトリップ装置によって検出された場合、操作機構２０は、可動接触子３２の全てのキャリヤ３８をそれらの開極位置まで移動させる切換えシャフト２２の旋回運動によって遮断器の開極動作を起こさせる。キャリヤ３８の初期旋回運動によって接触フィンガ３４の反対方向への揺動を引き起こす。接触パッド４７，４９が分離する以前にフィンガ３４の正面とスパークアレスタとの間に瞬間接触が確立される。この瞬間接触は、パッド４７と４９が分離した後において、接触フィンガ３４とスパークアレスタとの間に電流が確立されるために充分に長い期間に亙って継続する。キャリヤ３８の動きが継続する結果として、接触フィンガ３４の分離およびスパークアレスタの分離が行われる。一方ではスパークアレスタにアーク柱が起き、このアーク根部が電流力の効果によって急速に下側ホーン６２に移動するが、他方ではアーク頭部がフィンガ３４の前部に確立される。
【００３６】
可動接触子３２の開極行程の終端部において、アークは可動接触子のフィンガ３４から上側ホーン５４に切り替わり、この瞬間、アークは下側ホーン６２と上側ホーン５４との間でラッチされる。同じ現象がこれと同時に対構成極には発生することはない。すなわち、事実上、第１の極の場合と同様のアークが即座には確立されない。２つの隔室のうちの一方のアークのみに全電流が流れる。ただし、２つの隔室の間に導通開口部６８が存在するので、アークは、故障に際して閃光を発生し、僅かに遅れて電流が流れ難い隔室内に現れる。従って、電流とアークエネルギーは２つの隔室の間に配分される。
【００３７】
図６および７に示すように、比較テストは、本発明に基づく装置の効率を示すことを可能にした。極限遮断容量が１００ｋＡであって定格３２００Ａの並列設置された２つの極に、実効値が１３０ｋＡの予想電流（すなわち、力率０．２の非対称型の閉極の場合における約２７０ｋＡのピーク電流）が供給された。図６に示すように、各極を流れる電流の瞬時値は電流計７２，７４によって測定され、極の端子における電圧は電圧計７６によって測定された。測定された瞬時値は、各分岐回路に特有のエネルギー積分値を算定するために処理ユニット７８へ送信された。
【００３８】
図７は、時間ｔに対する遮断要因、すなわち、２つの分岐回路ＡとＢを流れる全電流ｉ_a＋ｉ_b、２つの対構成極の共通端子における電圧ｖ、２つの分岐回路の各々における電流、および、可動接触子と静止接触子との間の距離ｄの特性曲線を表す。時刻ｔ₀以前において極は閉じていた。電流は、実質的に各極に半分ずつ、すなわち、１極当たりピーク値１３５ｋＡが配分された。時刻ｔ₀において開極が開始された。第１の極Ａにおいては、アークがｔ₀から発生し、電流が０レベルを通過した時刻ｔ₁の後も継続した。第２の極Ｂにおいては、アークが時刻ｔ₀において発生したが、電流が０レベルを通過した時刻において消失した。時刻ｔ₁からｔ₂までの間において、電流は極Ａのみを流れた。時刻ｔ₂は、Ｂ分岐回路に電流が再現することによって実証されたように、極Ｂにおけるアークの再発弧を示す。時刻ｔ₂からｔ₃までの間において、電流が流れ続けている両方の極にアークが同時に存在する。時刻ｔ₂において、アーク電圧が僅かに低下し、その後において絶対値が再び増加を開始した。極Ｂにおける電流の絶対値は、常に、極Ａの電流の絶対値よりも低い値に留まった。極Ｂの電流が時刻ｔ₃において消失したことは、当該隔室においてアークが消失したことを実証する。時刻ｔ₄においては、隔室Ａにおける電流も消失し、当該アークが消失していることを実証する。電流は再び現れないが、アーク電圧の絶対値は増大し続けた。遮断は半周期未満で完了した。
【００３９】
２つの分岐回路の各々における電流ｉ（ｔ）と電圧ｖ（ｔ）の積の時刻ｔ₀からｔ₄までの積分値Ｗによって評価されるアークエネルギーによって、当該エネルギーの約２／３が隔室Ａにおいて散逸し、１／３が隔室Ｂにおいて散逸することが示される。この結果は、図７の曲線から直接読み取ることも出来る。すなわち、アーク電圧は両分岐回路に共通であって、ほぼ一定であるので、分岐回路ＡとＢの電流曲線によって囲まれる面積が各分岐回路におけるアークエネルギーの概略値を表す。
【００４０】
中間隔壁に開口部の無いことだけが記述の遮断器と異なる遮断器を同様の条件下においた場合、アークは両方の隔室において発生したが、前記２つのアークのうちの一方は電流が最初に０レベルを通過した時刻において消失した。これに続いて、アークは２つの隔室の一方に限って成長した。前記アークは、電流が０レベルを通過した第２の時刻において消失したが、殆ど瞬間的に再点弧が発生した。遮断は成功せず、テストの結果として、アークが成長した極が破壊された。これは、供給された電流が各隔室の極限遮断容量より大きかったこと、および、２つの隔室の間のエネルギー配分が非常に凡庸であって実際には１対１０未満であったという事実に起因する。
【００４１】
導通開口部を備えない遮断器の極限容量未満の電流を用いたテスト条件の下でテストした場合には、実質的に異なった作動結果が再度得られるはずである。次のテストが実施された。すなわち、全体的に１つの単一極を構成するように並列接続された２つの極隔室によって形成された組立て体を基準として採用し、導通開口部を施し、当該極の極限遮断容量Ｉ_cuの５０％に等しい電流Ｉを用いたテスト条件の下において、極限遮断容量Ｉ_cuを規定するために用いた電圧Ｖ_cuおよび力率Ｋ_cuに関してテストを実施した結果として、開極が始まる時点ｔ₀から最後の隔室において最終的に電流が消失する時点ｔ₄までの期間における、散逸エネルギーを多くしようとする分岐回路におけるアークエネルギーＷ_Aに対する散逸エネルギーを少なくしようとする分岐回路におけるアークエネルギーＷ_B（Ｗ_B≦Ｗ_A）の比率Ｗ_B／Ｗ_Aを測定した。
【００４２】
本発明に基づく極の場合、テストによって得られた比率は常に１／６より大きかった。並列設置された導通開口部を備えない同様の隔室によって構成された極の場合、測定された比率は最大約０．１であった。これは、実際にはアークが両方の隔室に発生するが、遅くとも電流が最初に０レベルを通過する時点において一方の隔室におけるアークが消失し、もう一方の隔室においてのみアークが持続することを意味する。好ましい実験条件を用いる場合、すなわち、単一隔室の極限遮断容量よりも小さい電流を供給する場合、遮断は実施されるが、散逸エネルギーを多くしようとする隔室における遮断は非常に困難である。
【００４３】
寸法と配置場所の異なる開口部を用いた比較テストが実施された。力率約０．１５の５０８Ｖ交流電圧を印加して、単相短絡値が１３０，１５０および１８０ｋＡの場合に測定が行われた。
【００４４】
開極の開始時点ｔ₀から電流が最後の隔室において最終的に消失した時点ｔ₄までの間に２つの隔室の各々において生成されるアークエネルギー値の比率を次に示す。
【００４５】
【数３】

上記の比率は２つの隔室の間におけるアークエネルギーの配分および当該装置の効率の指標として保持された。上記指標の理想的な値は１である。
【００４６】
当該装置の効率が前記隔室における開口部の配置場所に依存することが経験的に証明されている。前記開口部が接触帯域から離れた場所に位置している場合には効率が低下する。接点の開極段階において、すなわち、可動接点が静止接点から離れる時点から前記可動接点がその上方位置に達する時点までの期間中、少なくともアークの一部、好ましくは前記静止接点側に所在するアークの根部が当該開口部の開極過程に対面するように当該開口部が配置された場合に最良の結果が得られた。もう一方の隔室内に伝播する傾向が最も強いのは、アークによってこの時点に生成された圧力および気体流であることは事実である。隔室の内部に向かって開口部が移動した場合には、アークは遅れて当該開口部に到達し、この時点において当該アークは既に冷却されているので、対構成された隔室において故障の発生する可能性は低下している。更に、この構成は消弧室の剛性に悪影響を及ぼす。これとは対照的に開口部をパッドに向かって移動した場合には、対構成された隔室内のパッドの高さ（水準位置）において故障が起き易く、前記パッドを損傷し易くする。
【００４７】
開口部の横断面の寸法によっても効率は変化する。開口部の適切な高さは、開極段階の終了時点におけるアークの根部と頭部との間の距離の約半分、すなわち、当該実験に用いた極構造の場合においては、下側ホーンと上側ホーンとの間の距離の半分であるものと推測される。ただし、この配列構成は、比較的低速で開極し、かつ電流が比較的小さい（１５０ｋＡ未満）遮断器にのみ適切である。比較的高速で開極し、かつ電流が比較的大きい遮断器の場合には、可動接点がその上方位置に到達する時点においてアークの根部と頭部が当該開口部に対面するように、当該開口部は適当に高い位置に配置されなければならない。換言すれば、可動接点におけるアークの頭部が存在する部分が、当該可動接点の開極上昇運動期間を通じて対構成隔室の可動接触部の対応する部分に対面する場合に一層良好な結果が得られる。
【００４８】
対構成された隔室内においてアークを発生させるような故障が起きる可能性が有るのは、アークによって発生したエネルギーが十分に大きく、かつ温度と圧力も相応に高い場合に限られることは事実である。ただし、極端な試験特性、特に非常に高い開極速度を用いた場合、可動接点の上昇運動の終了以前には上述したこれらの条件は存在しない。開口部の高さがアークの最大高さを越える場合には所要の軽減効果が得られないことに注意されたい。実際には、横方向に固定することの必要な上側ホーンの存在によって開口部の高さが制限される。
【００４９】
開口部の幅に関しては、電気力学的吹き付け効果のためにアークが消弧室に向かって移動する傾向のあることに配慮しなければならない。従って、開口部の幅が、開極段階を通じてアーク全体が当該開口部に対面するに充分な広さである場合に、一層良好な結果が得られる。目安として、当該開口部の幅は高さの３分の１未満であってはならない。幅が高さの約半分であった場合に満足な結果が得られる。幅を更に広くしたとしても、広くすること自体は、所要の効果を低下させない。ただし、既に述べた構造の極を用いる場合における前記開口部の幅は、一方では、横方向支持物として頬部材を必要とする消弧室の存在によって制限され、もう一方では、アーク再発生の危険に対して防護されなければならない接触パッドの存在によって制限される。
【００５０】
当然のことながら、極の配置構成が異なると、その結果として、前記開口部の位置も僅かに異なる。特に、アークが消弧室に向かって吹き付けられる以前に接触パッドの高さ（水準位置）において当該アークが発生するように極の寸法が決定されている場合には、当該開口部を通して相互に対面するように静止接触パッドを配置すると有利である。
【００５１】
当然のことながら、アークエネルギーの配分を更に改良するために種々の改造が可能である。例えば、対構成された各極の可動接点を別の対構成された極の静止接点に接続することも想到可能である。前記開口部にチェック弁を装備して、ある程度の圧力差を超過した場合に限り隔室間の導通を可能にしても差し支えない。この場合の開口部は、気体流を促進するために端部において朝顔形に開いた首部として成形することも可能である。アークの発展を妨害しないように、絶縁耐力の大きい被覆材を用いて開口部の縁を被覆することも可能である。規定された寸法上の基準を無視しなければ、既述の一例に用いられた開口部の矩形横断面を別の形にしても差し支えない。例えば、開口部の横断面を長方形または長円形とし、これらの形状の軸のうちの一方の軸の寸法が上記の例の幅に対応し、もう一方の軸の寸法が前述の例の高さに対応させることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る遮断器の分解組立斜視図。
【図２】図１の遮断器の対構成された極の中央平面に従った当該遮断器の縦断面図。
【図３】本発明に係る遮断器の極の消弧室の分解組立図。
【図４】図１の遮断器の後部隔室の部分的分解組立斜視図であり、本発明に係る２つの対構成された極の間の導通開口の詳細を示す図。
【図５】２つの対構成された極を示す横断面図。
【図６】対構成された極の開極に際してアークエネルギーの評価を可能にする実験装置を表す図。
【図７】異なる遮断特性曲線を表す図。
【符号の説明】
１０遮断器
２４，２５中間隔壁
２６消弧室
２８静止接触子
３２可動接触子
３４接触フィンガ
５０消イオンプレート
６８導通開口部

Claims

絶縁ケース内に並置され、かつ隔壁（２４）によって分離された少なくとも２つの隣接した極用の隔室を有し、前記隔室の各々には１つの消弧室（２６）と１対の分離可能な接触子（２８，３２）が配置され、一方の前記隔室の各接触子は他方の前記隔室の対応する接触子と電気的に並列接続されるかあるいは前記対応する接触子に接続可能である遮断器（１０）において、アークエネルギーを２つの隔室に分配するための手段を有し、前記手段は隣接した２つの隔室の間の前記隔壁（２４）に設けられた少なくとも１つの導通した開口部（６８）を有することを特徴とする遮断器。
絶縁ケース内に並置され、かつ隔壁（２４）によって分離された少なくとも２つの隣接した極用の隔室を有し、前記隔室の各々には１つの消弧室（２６）と１対の分離可能な接触子（２８，３２）が配置され、前記接触子が同時にあるいは殆ど同時に分離されるような方法において前記２つの隔室の分離可能な接触子に連結された作動機構を有し、各隔室内の対応する前記接触子が対応する所定の割り当て電圧Ｖ_cuおよび力率Ｋ_cuの場合において極限遮断容量Ｉ_cuを有する１つの単一極を形成するように電気的に並列接続される遮断器（１０）において、前記隔壁（２４）は前記２つの隣接隔室の間に少なくとも１つの導通した開口部（６８）を備え、電圧Ｖ_cuおよび力率Ｋ_cuの場合における前記極の極限遮断容量Ｉ_cuの５０％に等しい電流が当該極全体を通って流れる場合において、アークエネルギー散逸が最小であることが望まれる一方の隔室におけるアークエネルギーと他方のアークエネルギーとの比率が１／６より大きくなるように前記開口部の寸法および設置位置が決定され、前記アークエネルギーは、各隔室に関して、次式に示す積分によって測定され、

ここに、
ｖ（ｔ）は接触子の端子における電圧の瞬時値であり、
ｉ（ｔ）は接触子を流れる電流の瞬時値であり、
ｔ₀は接触子が分離を開始する時点であり、
ｔ₄は当該接触子を流れる電流が最終的に消失する時点である、
ことを特徴とする遮断器。
接触子（２８，３２）の分離段階においてアークが引き込まれる帯域の近くに開口部（６８）が位置することを特徴とする請求項１または２に記載の遮断器。
各々の隣接する隔室内において消弧室（２６）が前記接触子が位置する側部に開口する口を備え、消弧室（２６）へ入るアークの脚部を受け取るように設計された下側アークホーン（６２）によって前記口の縁の１つが制限され、前記隣接する隔室内の前記下側アークホーン（６２）が開口部（６８）の各側部において相互に直接対面するように開口部（６８）の位置および寸法が決定されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の遮断器。
前記各々の隣接隔室内において前記接触子が位置する側部に開口する消弧室（２６）の口が前記下側アークホーンと反対の縁において上側アークホーン（５４）によって制限され、各隔室の下側アークホーン（６２）と上側アークホーン（５４）との間に位置する帯域が前記開口部（６８）の各側部において相互に直接対面するように前記開口部（６８）の位置および寸法が決定されることを特徴とする請求項４記載の遮断器。
各隔室内における開口部（６８）の開口が対を構成する分離可能な接触子（２８，３２）の接触帯域の近くに位置することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の遮断器。
閉じた位置および開いた位置の両方の位置において接触子（２８，３２）が分離する際にアークの頭部が位置する各隔室の可動接触子（３２）の一方の部分がもう一方の隔室における可動接触子（３２）の対応する部分に対面するように前記開口部（６８）の位置および寸法が決定されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１つに記載の遮断器。
対構成された分離可能な接触子（２８，３２）が静止接触子（２８）を有し、各隔室内における前記開口部（６８）の開口が静止接触子（２８）の近くに位置することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１つに記載の遮断器。
前記開口部（６８）の壁が高度の絶縁耐力を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１つに記載の遮断器。