JP4395134B2 - Breaker - Google Patents
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Description
この発明は、遮断器の構造に関するものである。 The present invention relates to a circuit breaker structure.
遮断器の短絡電流発生時に接点間の通電能力を向上させるために各種の提案がなされている。例えば特開平6−89650号公報に示されたものは、固定接点を備える固定子と、可動接点を有する可動子と、この可動子と端子間に延びるシャント導体とからなる通電部を有し、上記シャント導体を流れる電流に起因して生起する磁束と当該電流による電磁力が上記可動接点を上記固定接点側へ向かわせるように作用する遮断器において、上記磁束の磁路中に高透磁率部材を配置してこの透磁率部材を通過した磁束が上記電流と鎖交するように構成している。 Various proposals have been made to improve the current-carrying capacity between contacts when a short-circuit current is generated in a circuit breaker. For example, what is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-89650 has a current-carrying portion including a stator having a fixed contact, a mover having a movable contact, and a shunt conductor extending between the mover and the terminal, In a circuit breaker in which a magnetic flux generated due to a current flowing through the shunt conductor and an electromagnetic force due to the current act to direct the movable contact toward the fixed contact, a high permeability member in the magnetic path of the magnetic flux And the magnetic flux that has passed through the magnetic permeability member is configured to interlink with the current.
これにより、高透磁率部材に磁束が集中し、短絡電流は、当該高透磁率部材に集中した磁束と鎖交するため、鎖交磁束量が増え、接点同士を押し付ける力が増して、通電能力が向上する。しかし、上記従来の構成によれば、接点間に加わる電磁力が増大し、可動および固定両接点間を押し付ける力を増強し通電能力を向上させる効果はあるが、部品点数が増すと同時に、高透磁率部材の設置によりある程度のスペースを要するという難点がある。 As a result, the magnetic flux concentrates on the high permeability member, and the short-circuit current is linked with the magnetic flux concentrated on the high permeability member. Will improve. However, according to the above-described conventional configuration, the electromagnetic force applied between the contacts is increased, and there is an effect of increasing the pressing force between the movable and fixed contacts and improving the current carrying capacity. There is a problem that a certain amount of space is required due to the installation of the magnetic permeability member.
この発明は上記の点に鑑みてなされたもので、部品点数を増すことなく、また、スペースを要することなく小形のままで可動および固定両接点間を押し付ける力を増強し、短絡電流発生時の遮断器の短時間通電容量の向上を図ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and without increasing the number of parts and without requiring space, increases the force for pressing between the movable and fixed contacts while maintaining a small size. The purpose is to improve the short-term energization capacity of the circuit breaker.
上記目的を達成するため、この発明に係る遮断器は、固定接点を備える固定子と、軸に支承されて傾動し、上記固定接点と接離する可動接点を有する可動子と、上記可動子の、上記軸に対して上記可動接点と反対方向の後端側に一端が固定され、他端が端子に接続されたシャント導体とを備え、上記シャント導体を流れる電流に起因して生起する磁束と当該電流とによる電磁力が上記可動接点を上記固定接点側へ向かわせるように上記可動子に作用するように構成した遮断器において、上記可動子の上記後端側の長さを、上記軸と上記可動接点間の水平方向の距離の2倍以上にすると共に、上記軸と上記接合ねじ間の距離を、上記軸と上記可動接点間の水平方向の距離の1.3倍以上にし、上記シャント導体の一端を上記可動子の後端側に沿って当接して固定したものである。 In order to achieve the above object, a circuit breaker according to the present invention includes a stator having a fixed contact, a mover having a movable contact that is supported by a shaft and tilts and contacts and separates from the fixed contact, and A shunt conductor having one end fixed to the rear end side opposite to the movable contact with respect to the shaft and the other end connected to a terminal, and a magnetic flux generated due to a current flowing through the shunt conductor; In the circuit breaker configured to act on the mover so that an electromagnetic force due to the current is directed to the movable contact side toward the fixed contact side, the length of the rear end side of the mover is defined as the shaft. The distance between the movable contacts in the horizontal direction is set to be twice or more, and the distance between the shaft and the joining screw is set to be 1.3 times or more in the horizontal direction between the axis and the movable contacts. One end of the conductor along the rear end of the mover Are fixed in contact with each other.
また、各極が、固定接点を備える固定子と、軸に支承されて傾動し、上記固定接点と接離する可動接点を有する3本以上並設された可動子と、上記可動子の、上記軸に対して上記可動接点と反対方向の後端側に一端が固定され、他端が端子に接続されたシャント導体とを備え、上記シャント導体を流れる電流に起因して生起する磁束と当該電流による電磁力が上記可動接点を上記固定接点側へ向かわせるように上記可動子に作用するように構成した遮断器において、他極に隣接する側の可動子の平面方向から見た幅を、それ以外の可動子の幅よりも狭くしたものである。 Each of the poles is provided with a fixed contact, a movable member that is supported by a shaft, tilts and has three or more movable contacts that contact and separate from the fixed contact, and the movable member. A shunt conductor having one end fixed to the rear end side in the direction opposite to the movable contact with respect to the shaft and the other end connected to a terminal, and a magnetic flux generated due to a current flowing through the shunt conductor and the current In the circuit breaker configured to act on the movable element so that the electromagnetic force by the magnetic force moves the movable contact toward the fixed contact side, the width viewed from the plane direction of the movable element adjacent to the other pole is It is made narrower than the width of the other mover.
また、各極が、固定接点を備える固定子と、軸に支承されて傾動し、上記固定接点と接離する可動接点を有する3本以上並設された可動子と、上記可動子の、上記軸に対して上記可動接点と反対方向の後端側に一端が固定され、他端が端子に接続されたシャント導体とを備え、上記シャント導体を流れる電流に起因して生起する磁束と当該電流による電磁力が上記可動接点を上記固定接点側へ向かわせるように上記可動子に作用するように構成した遮断器において、他極と隣接する側の可動子を、この可動子の可動接点に対応する固定接点に対して可動子群の中心方向にずらせて設置したものである。 Each of the poles is provided with a fixed contact, a movable member that is supported by a shaft, tilts and has three or more movable contacts that contact and separate from the fixed contact, and the movable member. A shunt conductor having one end fixed to the rear end side in the direction opposite to the movable contact with respect to the shaft and the other end connected to a terminal, and a magnetic flux generated due to a current flowing through the shunt conductor and the current In the circuit breaker configured to act on the mover so that the electromagnetic force by the magnetic head moves the movable contact toward the fixed contact, the mover on the side adjacent to the other pole corresponds to the movable contact of the mover. The fixed contact to be installed is shifted from the center of the movable element group.
可動接点が固定接点を押し付ける力を強めるため、小形でかつ短時間通電容量の大きな遮断器を実現できる。 Since the movable contact strengthens the force that presses the fixed contact, it is possible to realize a small circuit breaker with a large current carrying capacity for a short time.
実施の形態1.
以下この発明の実施の形態を図に基づいて説明する。第1図はこの発明に係る遮断器の側断面図、第2図はその固定子と可動子部分を概念的に示す図、第3図はさらに第2図の要部を拡大して示す図である。この発明に係る遮断器は函体1を備えている。函体1内には、固定接点2を有する固定子(導体)3、固定接点2に接離する可動接点4を有する可動子5、軸8に支持されたコンタクトアーム6、可動子5を支承する可動軸7、端子9、端子9と可動軸7とを電気的に接続するシャント導体10、可動子5と函体1との間に架設されて、可動子5に対して接点閉成方向への付勢力を加える接圧用ばね11、開閉機構部12、軸13、引きはずしリレー部14、消弧室15を備えている。
Embodiment 1 FIG.
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 is a side sectional view of a circuit breaker according to the present invention, FIG. 2 is a diagram conceptually showing a stator and a mover portion thereof, and FIG. 3 is a diagram showing an enlarged main part of FIG. It is. The circuit breaker according to the present invention includes a box 1. In the box 1, a stator (conductor) 3 having a
固定子3および可動子5部分を取り出して概念的に示したのが第2図であり、第2図の要部を拡大して示したのが第3図である。これらの図は、可動接点4が固定接点2と接している状態を示している。端子9と可動子5とを接続するシャント導体10は、薄い銅板を多数積層した可撓性の導体である。シャント導体10の一端は端子9にねじ等により固定され、他端は固定部Aで可動子5に固定されている。この固定部Aは後述するように、通常は固定ねじ20を用いる。可動子5は軸7を支点として傾動するほぼ棒状の部材であり、軸7より先端側(第2図で右側)に固定接点4が設けられ、軸7より後端側(第2図で左側)はシャント導体10に接続して固定されている。
FIG. 2 conceptually shows the
シャント導体10と可動子5との接続・固定部分について詳細に説明する。積層導体からなるシャント導体10の先端部分は、可動子5の後端側下面つまり可動接点4が設けられている側の面に沿って当接され、当て金16を下側から当ててねじ20を可動子5に螺着することにより固定される。シャント導体10の先端部分は当て金16と可動子5の軸7より後端側との間にしっかりと固定され、また、電気的にも可動子5と緊密な接触を保つ。当て金16は、シャント導体10の先端部が可動子5と接触している長さにほぼ等しい長さを有している。
The connection / fixed portion between the
実施の形態1で説明する本発明の特徴は、上記構成において、可動子5の後端と軸7間の距離を、軸7と可動接点4間の距離よりも大きく設定したものである。具体的には、軸7の中心と可動接点4との水平方向の距離をD1、軸7の中心と可動子5の後端との距離をD2としたとき、D2をD1の2倍以上にしている。
The feature of the present invention described in the first embodiment is that, in the above configuration, the distance between the rear end of the
端子9からシャント導体10、可動子5、可動接点4、固定接点2を通して固定子3に短絡電流が流れると、この電流によって磁束が生起し、この磁束と上記電流によりシャント導体10と端子9との間に電磁反発力が発生するが、この電磁反発力は軸7を回転中心として可動接点4を固定接点2に押し付けるように可動子5に作用する。一方、可動接点4と固定接点2との間には電磁力による反発力(以下、端子9とシャント導体10との間に働く電磁反発力と区別するため接点反発力と呼ぶ)が作用し、可動接点4と固定接点2との圧接を弱める力が加わる。しかし、D2をD1の2倍以上に設定することにより、D2による軸7の周りのモーメントがD1による軸7の周りのモーメントを大きく上回ることにより、可動接点4と固定接点2との接圧力が接点反発力を大きく超えて、短時間通電容量が向上する。
When a short-circuit current flows from the
この状況を実験の結果得られたグラフで説明する。図4(a)は短絡電流発生時での、3相の遮断器のA相、B相の2相の電流波形の代表例を示している。図4は横軸を時間、縦軸を電流値にとり、A相の電流をS、B極の電流をTとして、短絡電流の初めの半波長分を示している。この際、接点部に発生する可動子の浮き力R(上記接点反発力による)と押さえ力P(上記電磁反発力および接圧ばね力等による)は、有限要素法等による電磁力解析から、図4(b)(c)(横軸に時間、縦軸に力をとる)のようになる。D2がD1の2倍に達しない従来の構成では、(b)に示すように、浮き力と抑え力とが均衡する箇所が生じ、これにより接点同士を押さえきれず、短時間通電性能を満足することができない場合があった。これに対して、可動子5の寸法のD2をD1の2倍とした場合、図4の(c)に示すように抑え力Pが浮き力Rを上回り、押さえ力が向上した。
This situation will be described with a graph obtained as a result of the experiment. FIG. 4A shows a representative example of the two-phase current waveforms of the A-phase and B-phase of the three-phase circuit breaker when a short-circuit current is generated. FIG. 4 shows the first half wavelength of the short-circuit current, where time is plotted on the horizontal axis, current value is plotted on the vertical axis, A-phase current is S, and B-pole current is T. At this time, the floating force R (due to the contact repulsive force) and the pressing force P (due to the electromagnetic repulsive force and the contact pressure spring force) of the mover generated at the contact portion are calculated from electromagnetic force analysis by a finite element method or the like. 4B and 4C (time is plotted on the horizontal axis and force is plotted on the vertical axis). In the conventional configuration in which D2 does not reach twice that of D1, as shown in (b), there is a place where the buoyant force and the holding force are balanced, which prevents the contacts from being pressed together and satisfies the current-carrying performance for a short time. There was a case that could not be done. On the other hand, when the dimension D2 of the
実施の形態2.
第5図、第6図はこの発明の実施の形態2に係る遮断器の可動子と固定子部分を示すものである。この実施の形態では、図において、可動子5の後端側に沿って圧接しているシャント導体10の端部を可動子5に固定する固定部Aを、可動子5の後端近くに設けたことを特徴としている。固定部Aは、実施の形態1と同様の構造であり、通常は、可動子5の後端側に当接しているシャント導体10の端部を当て金16で挟み、固定ねじ20を可動子5に螺着して固定している。この場合、軸7と可動接点4との水平方向の距離をD1、軸7と固定ねじ20との距離をD3とするとき、D3をD1の1.3倍以上とする。その他の構成は実施の形態1と同様である。
5 and 6 show a mover and a stator part of a circuit breaker according to
上記実施の形態1で説明したように、可動子5の後端と軸7との距離D2を、可動接点4と軸7との距離D1の2倍以上にすれば、シャント導体10と端子9との間で生じる電磁反発力の作用により、軸7を回転中心として可動接点4を固定接点2に押し付ける力が強化される。しかし、可動子5とシャント導体10の固定ねじ20による固定位置が軸7に近く、D3がD1の1.2以下の場合、可動子5へ作用する電磁反発力の合力は、シャント導体10の弾性等に起因するあそびや伝達の時間遅れにより減殺される場合がある。ところが本実施の形態のように、シャント導体10の端部を可動子5の後端側に沿わせたうえ、固定ねじ20により固定子5の後端近くで、D3をD1の1.3倍以上の位置に固定すれば、シャント導体10と固定子5とのあそび幅が抑制され、可動接点4の固定接点2側へ向かうように作用する力は、時間遅れやあそび幅無しで発生し、短時間通電容量が向上する結果が得られた。
As described in the first embodiment, if the distance D2 between the rear end of the
実施の形態3.
第7図はこの発明の実施の形態3に係る遮断器の可動子群を示す平面図(a)および側面図(b)で、図は例えば3相の一極を、並列する6本の可動子で構成した例を示している。可動子の数は遮断器の容量等により増減するもので、6本に限られるものではない。可動子51〜56の各々は軸7に支承され、シャント導体10に固定ねじ20で固定されている。各可動子51〜56にはそれぞれ可動接点4が設けられている。一方可動接点4と接触する固定接点は、隣接する3本の可動子51〜53の可動接点4が、共通して横長の固定接点2aに対向し、他の3本の可動子54〜56の可動接点4が、共通して横長の固定接点2bに対向している。固定接点の形態はこの例に限らず、一つの可動接点に対して一つの固定接点が対向するものや、6個の可動接点に対して共通する一つの固定接点が対向するものでもよい。この場合は、一例として、固定接点幅1.5に対して可動接点幅1.0程度に設定される。
FIG. 7 is a plan view (a) and a side view (b) showing a group of movers of a circuit breaker according to
本実施の形態3の特徴は、並列して設けられた同一形状、同一寸法の各可動子51〜56の隣接間隔に関するもので(図7は3相のA極とC極に挟まれて配置されたB極を示している)、他極と隣接する可動子51と56とこれらに隣接する可動子52と55との間隔をn1とし、他の可動子52と53、53と54、54と55の間隔をn2とするとき、間隔n1が間隔n2よりも小さくなされていることである。つまり、固定接点2の位置はすべての可動子が等間隔に設けられている場合を想定して設けられているのに対して、両側の可動子51と56が可動子群の中心寄りに配置されていることである。固定接点(幅1.5)が可動接点4(幅1.0)に対して一つずつ独立して設けられている場合では、可動子52〜55の可動接点4は固定接点と中心同士で対向して設けられているのに対して、可動子51と56の可動接点4は中心線が固定接点の中心線より0.5ずつ可動子群の中心方向にずれるように可動子51と56を配置する。
The feature of the third embodiment relates to the distance between adjacent
第8図は例えばA極、B極、C極からなる3相のB極における第1〜第6可動子の表面電流分布を示すグラフである。第8図のように、両端に位置する第1可動子と第6可動子に大きな表面電流が集中する。これは、隣合う可動子や、隣極の影響で起こる渦電流によるものである。従って、上記電流により各極の可動子群で他極に隣接する可動子に作用する接点反発力および他極方向(外側横方向)への電磁力は他のそれらに比べ顕著となる。各可動子には、それに流れる電流の大きさに応じていろいろな電磁力が作用するが、特に、他極と隣り合う側の可動子には外側に向かう横方向の電磁力と、固定接点と可動接点間の反発力である接点反発力の合力が加わり、可動接点が固定接点と本来の接触面で接触しない、いわゆる踏み外しが起こり、短時間通電容量を低減させる。ところが本実施の形態のように、他極に隣接する側の可動子51と56の位置を間隔n2からn1へと内寄りに配置することで、踏み外しを起こすまでの可動接点4が固定接点2上を移動出来るマージンを確保し、踏み外しを防止して十分な短時間通電容量を確保することが可能である。
FIG. 8 is a graph showing the surface current distribution of the first to sixth movers in a three-phase B pole composed of, for example, an A pole, a B pole, and a C pole. As shown in FIG. 8, a large surface current concentrates on the first and sixth movers located at both ends. This is due to the eddy current that occurs due to the influence of the adjacent mover and the adjacent pole. Accordingly, the contact repulsive force acting on the mover adjacent to the other pole in the mover group of each pole due to the current and the electromagnetic force in the other pole direction (outside lateral direction) become conspicuous as compared with the other. Various electromagnetic forces act on each mover depending on the magnitude of the current flowing through it, and in particular, the mover on the side adjacent to the other pole has a lateral electromagnetic force toward the outside, a fixed contact, The resultant force of the contact repulsion force, which is the repulsion force between the movable contacts, is applied, so that the movable contact does not come into contact with the fixed contact on the original contact surface, so-called stepping off occurs, and the current carrying capacity is reduced for a short time. However, as in this embodiment, the
実施の形態4.
第9図はこの発明の実施の形態4に係る遮断器の可動子を示す平面図で、図は例えば3相の各相を並列する6本の可動子で構成した例を示している。可動子の数は、遮断器の容量等により増減するもので、6本に限られるものではない。各可動子51〜56は軸7に支承され、シャント導体10に固定ねじ20で固定されている。固定接点の構造は実施の形態3のものと同じである。
FIG. 9 is a plan view showing a mover of a circuit breaker according to
本実施の形態4の特徴は、可動子群51〜56における各可動子の内、他極と隣接する可動子51と56の平面方向から見た幅を、他の可動子52〜55の幅より狭くしたことである。第9図において、可動子52〜55の可動子の幅をt1とするとき、他極と隣接する可動子51と56の幅をt1より小さいt2にしてこの部分の電流通路断面積を小さくしインピーダンスを増している。第9図では加工上の理由で、可動子51と56の、シャント導体10との接続部から先端までの幅をt1より小さいt2にしているが、原理的にはシャント導体10との接続部から少なくとも可動接点4までの幅を狭くすればよい。
The feature of the fourth embodiment is that the widths of the
可動子51〜56の幅を全て同じにした場合の各可動子の電流分布は第8図に示した通りである。その電流分布に起因して、実施の形態3で説明したように、他極に隣接する可動子には大きな表面電流が流れ大きな電磁力が作用する傾向があり、電磁力による固定接点と可動接点間の接点反発力と他極側への横方向の電磁力が両側の可動子51と56には顕著に加わる。その結果、可動接点が固定接点に押し付けられる力が弱まると同時に可動接点が固定接点と本来の接触面で接触しない、いわゆる踏み外しが起こり、短時間通電容量を低減させる。
The current distribution of each mover when the widths of the
ところが、本実施の形態のように、他極に隣接する可動子51および56の幅を他の可動子52〜55より狭くすることにより、可動子51および56の通電断面積が小さくなってインピーダンスが増大し、第8図に示す電流分布の偏流を打消す方向に働く。これによって他極に隣接する可動子51および56に流れる表面電流が低減され、これら可動子が受ける顕著な横方向の電磁力が低減され、接点踏み外しが防止できるとともに、接点反発力も低減され、その結果、短時間通電容量が向上する。
However, by making the widths of the
第1図はこの発明に係る遮断器を示す側面図である。
第2図はこの発明の実施の形態1に係る遮断器の固定子と可動子部分を示す概念図である。
第3図はこの発明の実施の形態1に係る遮断器の固定子と可動子部分の要部を拡大して示す図である。
第4図は実施の形態1の動作を説明するためのグラフである。
第5図はこの発明の実施の形態2に係る遮断器の固定子と可動子部分を示す概念図である。
第6図はこの発明の実施の形態2に係る遮断器の固定子と可動子部分の要部を拡大して示す図である。
第7図はこの発明の実施の形態3に係る遮断器の固定子部分を示す平面図(a)、および側面図(b)である。
第8図は実施の形態3の動作を説明するためのグラフである。
第9図はこの発明の実施の形態4に係る遮断器の可動子部分を示す平面図(a)、および側面図(b)である。
FIG. 1 is a side view showing a circuit breaker according to the present invention.
FIG. 2 is a conceptual diagram showing a stator and a mover part of the circuit breaker according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 3 is an enlarged view showing the main parts of the stator and mover part of the circuit breaker according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 4 is a graph for explaining the operation of the first embodiment.
FIG. 5 is a conceptual diagram showing a stator and a movable part of a circuit breaker according to
FIG. 6 is an enlarged view showing the main parts of the stator and mover part of the circuit breaker according to
FIG. 7 is a plan view (a) and a side view (b) showing a stator portion of a circuit breaker according to
FIG. 8 is a graph for explaining the operation of the third embodiment.
FIG. 9 is a plan view (a) and a side view (b) showing a mover portion of a circuit breaker according to
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