JP6786483B2 - 改良型固定接触子を備えた中間又は高電圧回路遮断器又は断路器及びその使用方法 - Google Patents
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Description
本発明は、改良型固定接触子を備えた中間又は高電圧開閉装置又は回路遮断器を提供し、また前記回路遮断器を使用する方法を提供する。
係る開閉装置では、閉状態と開状態の切り替えは、可動接触子をストロークに沿って動かすことによって行なわれる。固定接触子は、可動接触子の摺動接触面に接触し、電気は、固定接触子の１つが摺動面の破断部に達して離れるまで、１つの固定接触子から可動接触子を介して別の固定接触子に流れる。
このとき、可動接触子と絶縁固定接触子の間に電気アークが生成されることが知られている。この電気アークは、特に導電性粒子を剥離し、したがってその間にアークが延びて接触子を腐食させ、また周囲大気を劣化させる破壊作用を有する。このため、アーク接触子と呼ばれる他の接触子が、前述の固定接触子（永久接触子とも呼ばれる）と頻繁に連動され、このアーク接触子は、開状態に向かうストロークの最初で互いに接触し、永久接触子が離れた後で初めて離れる。次に、電流は、永久接触子が離れている間にアーク接触子を通され、アークが、アーク接触子の間の受ける破損を少なくするように選択できる装置内の位置に生じ、次に、アークは、既知の方式で、可動接触子のストロークによってチャンバ内に圧縮され次に弁を開くことによって放出されたガス流によって吹き消されうる。
アーク接触子の追加は有益であるが、永久接触子の間の電気アークが完全にはなくならず、そこにスイッチングアークとして知られる短寿命のアークが残り、電流がアーク接触子だけを流れるまで残る。また、前記スイッチングアークは、その温度が数百℃又は数千℃まで上昇する可能性があるので、開閉装置を破損させ、それにより接点材料の局所的溶融と浸食が起こり、粒子が周囲に霧散する可能性がある。その結果、固体要素又は周囲ガスによって開閉装置の絶縁強度が弱まり、絶縁破壊と火花連絡又はフラッシュオーバーの危険が生じる。そのため、特許文献１は、絶縁体によって離された２つの部分で可動接触子を構成し、固定接触子のうちの１つを主部分と補助部分として構成することを想定している。電流は、通常使用中に固定接触子の主部分に流れるが、スイッチングアークは、補助部分から延びる。この装置の利点は、スイッチングアークが生じる場所を、アークによって生じる破損を少なくするがアーク自体を少なくすることなく十分に離しうることである。
また、アーク吹き飛ばし技術をスイッチングアークに適用可能であるが、必ずしも好都合とは限らずまた全ての種類の開閉装置で可能とは限らず、したがって、開閉装置を密閉することを含む絶縁性アーク消去ガスの使用が必要なことが多い。
本発明は、別の概念から生まれ、スイッチングアークを２つに分割し、固定接触子の両方で同時又はほぼ同時にスイッチングアークを発生させることによって、スイッチングアークとその影響を軽減する。
一般的な形態において、本発明は、開閉装置の閉状態から開状態に切り替わるスイッチングストロークと摺動面とを備えた可動接触子と、摺動面と接触する第一の固定接触子及び第二の固定接触子と、スイッチングストローク中に第一の固定接触子が交差する摺動面の第一の破断部とを有する切り替え又は回路遮断開閉装置を提供し、開閉装置は、摺動面が、スイッチングストローク中に、第一の固定接触子が第一の破断部と交差するのと実質的に同時に第二の固定接触子が交差する第二の破断部を有することを特徴とする。
換言すると、固定接触子は、摺動面の破断部を一緒に（同時に）、又は開閉装置が電流を遮断することを可能にするように選択された小さいタイムラグで交差し、この場合、閉状態から開状態にストロークする際の可動接触子の適切な速度の関数として、スイッチング部分と可動接触子の摺動面の破断部との間で同時スイッチングアークが生成される。
両方の固定接触子間のスイッチングアークのこの共有は、高速の消弧を促進し、したがって、アークが生成する熱の量と永久接触子に対する損傷が小さくなる。これは、特に、本発明の特に好ましい実施形態に見ることができ、各固定接触子が、主部分とスイッチング部分を有し、主部分とスイッチング部分は、電気的に接続され、両方とも摺動面と接触しているが、固定接触子と可動接触子の間に主部分を介して優先的に電気が通るように構成され、固定接触子ごとに、主部分が、スイッチング部分の前に摺動面の破断部に到達する。この例でもまた、固定接触子が、中の後退部分と交差することによって可動接触子から同時又はほとんど同時に一緒に離れるという条件が満たされる。
本発明は、以下の図面と関連して以下に詳細に説明される。
図１は、先行技術の回路遮断器を示す図であり、管の形の可動接触子１が制御機構の動作により左方に摺動して回路遮断器を開く。可動接触子１は、２つの固定接触子３及び４に接触する摺動面を有する（この例では同一摺動面２を介するが、必ずしもそうでなくてもよい）。また、回路遮断器は、可動接触子１と第一の固定接触子３にそれぞれ電気的に接続された互いに摺動するアーク接触子５を備える。摺動面２は、可動接触子１の一端６で止まる。回路遮断器によって制御された電気回路が開くとき、第一の固定接触子３が、可動接触子１から解放され、アーク接触子５を介して電流が流れるまで短時間スイッチングアークが生じる。また、前記接触子が、可動接触子１の追加ストロークの後に離れて、回路遮断器を適切に開き、同時に、アーク接触子５間にアークが生じ、このアークは、従来通り吹き消される。
本発明の固定接触子は、図２に示された外観を有してもよい。各固定接触子は、導電線８に直接接続された主部分７と、やはり前記線８に、電流が通り難くなるように接続された補助部分であるスイッチング部分９とを有する。したがって、スイッチング部分９は、末端部１０によって線８に溶接されてもよく、導電性が主部分７より良好でない材料で作成されてもよい。部分７及び９は、回路遮断器が閉じられたときにそれらの部分が両方とも一緒に摺動面２に接触するが、短い距離離れるように設計される。本発明は、図１に示された接触子３，４などの単一片の固定接触子によって実現されてもよいが、恐らくあまり有効でない。
図３を参照すると、図３は、固定接触子３及び４が、図２にしたがって構成された固定接触子１１及び１２と置き換えられた本発明の一実施形態を示す。示されたスイッチング状態は、開こうとしている状態であり、第一の固定接触子１１の主部分７が、端６の近くにあり、スイッチング部分９は、それより少し遠くにある。ここで１３で示された可動接触子は、摺動トラック２の別の破断部を構成する端面２０を有する中間後退部分１９を有し、第二の固定接触子１２の主部分７は、後退部分に近い。
回路遮断器が開ストロークを続ける間、この構成によって、端６又は中間後退部分１９の端面２０と交差することにより固定接触子１１及び１２の部分７及び９が摺動面２から離れる。離れる順序は、後述されうる。
離れる最初の部分は、第二の固定接触子１２の主部分７であり（図４）、次が第一の固定接触子１１の主部分７（図５）、次が第二の固定接触子１２のスイッチング部分９（図６）、最後が第一の静止接触子１１のスイッチング部分９（図７）である。しかしながら、動作の幾つかの変形を許容できる。例えば、主部分７は、指定されない順序で離れてもよく、スイッチング部分９もまた指定されない順序で離れてもよく、これらは同時に離れてもよく、図５と図６に示された状態が、逆の順序で起こってもよい。
接触子１１及び１２の部分７及び９が離れると、電流が、主部分７が可動接触子１から離れたときにスイッチング部分９を介して流れ、スイッチング部分９が可動接触子１から離れたときにスイッチングアーク１４及び１５が生じる。本発明によれば、スイッチングアーク１４及び１５は、最後の図に関して後述される理由で、図７に示されたようにほんのわずかな間同時に存在する。これは、可動接触子１が適切な速度で動かされることによって、端６と終端面２０を横切る固定接触子１１及び１２が、同時又はほぼ同時、有利には交流電流の２分の１周期より短い期間で離れることによるものである。
図８の曲線１６は、回路遮断器の端子に生成された電流を示す。瞬間ｔ０で図６の状態に達したとき、第二のアーク１５がない場合、スイッチングアーク１４は、その大きさが、線分１７に沿って実質的に線形で減少し、瞬間ｔ＋Δｔ１で止まり、電流が、アーク接触子５によって取り出される。しかし、本発明により、他のスイッチングアーク１５が、ｔ０で始まるか、瞬間ｔ０＋Δｔ２（図９）のすぐ後で始まる場合、線分１７（ここでは、１７’で示される）が中断され、同時アーク１４及び１５が、その後の線分１８に沿って、より速く弱まり、したがって、アーク１４及び１５は、瞬間ｔ０＋Δｔ３で消滅するとが分かる。ここで、Δｔ３はΔｔ１より小さい。この場合、アークの持続時間と平均大きさ、及び接触子に生じる破損が、大幅に減少する。同じ利点は、前述した操作選択肢でも存在し、また従来の固定接触子３及び４などの単一片接触子の場合にも存在する。
１、１３ 可動接触子
２ 摺動面
３，４， 固定接触子
５ アーク接触子
６、２０ 破断部
７ 主部分
８ 導電線
９ スイッチング部分
１０ 末端部
１１ 第一の固定接触子
１２ 第二の固定接触子
２ 摺動面
３，４， 固定接触子
５ アーク接触子
６、２０ 破断部
７ 主部分
８ 導電線
９ スイッチング部分
１０ 末端部
１１ 第一の固定接触子
１２ 第二の固定接触子
Claims (2)
- 開閉装置を閉状態から開状態に切り替えるスイッチングストロークと摺動面（２）とを備えた可動接触子（１３）と、
前記摺動面と接触する第一の固定接触子（１１）と第二の固定接触子（１２）と、
前記スイッチングストロークの際に前記第一の固定接触子（１１）が交差する前記摺動面内の第一の破断部（６）、を有する中間又は高電圧切り替え又は回路遮断開閉装置であって、
前記摺動面が、前記スイッチングストロークの際に、前記第一の固定接触子が前記第一の破断部と交差するのと実質的に同時に前記第二の固定接触子（１２）が交差する第二の破断部（２０）を有し、
前記固定接触子がそれぞれ、前記可動接触子（１３）の移動方向に沿って延びる導電線（８）に接続された主部分（７）と前記移動方向に沿って延びる末端部（１０）に接続されたスイッチング部分（９）とを有し、前記末端部（１０）が前記導電線（８）に接続され、前記主部分（７）と前記スイッチング部分（９）との間に前記移動方向に沿って延びる間隙が形成され、前記主部分と前記スイッチング部分が、電気的に接続され、これらが両方とも前記摺動面（２）に接触しているが、前記固定接触子と前記可動接触子の間で前記主部分を介して優先的に電気が通るように構成され、前記固定接触子ごとに、前記主部分が、前記スイッチング部分より前に前記摺動面内の前記破断部に達する、中間又は高電圧切り替え又は回路遮断開閉装置。 - 前記第一の固定接触子（１１）と前記可動接触子（１３）とに電気的に接続され、前記第一の固定接触子（１１）と前記可動接触子（１３）とに配置された互いに摺動するアーク接触子（５）を備え、前記開閉装置を閉状態から開状態に切り替える際に前記スイッチング部分（９）と前記可動接触子（１３）とが離れた後に前記アーク接触子（５）は互いに離れる、請求項１に記載の中間又は高電圧切り替え又は回路遮断開閉装置。
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