JPH0453057B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、遮断器等において、遮断に際して回
路に抵抗を挿入して、短絡電流を限流する細隙形
限流装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、この種の回路へ抵抗を挿入する方式とし
ては、第３図に示す原理のものが用いられていた
（例えば特開昭49−14982号公報、特開昭50−8063
号公報、特開昭55−121230号公報記載のもの）。

即ち、第３図において、固定電極１００と可動
電極２００の各々に接続された抵抗性アークラン
ナー電極（以下ランナー電極という）４００と５
００を設けて、上記ランナー電極を互いに適当な
距離を隔てて相対させた構成としている。また３
００は可動電極から外部端子へ電流を集電する集
電装置である。

この装置において、可動電極２００が第３図の
破線で表示した位置に移動すると、固定電極１０
０と接触し、通電状態となる。回路が短絡し、短
絡電流が発生すると、図示しない外部機構によ
り、可動電極２００が「開」動作を行い、第３図
の実線表示位置まで移動する。このとき、電極間
にアークが発生し、アーク熱による対流作用で、
アークは第３図のａの位置に移行し、次に電流が
発生する磁界がアークに作用し、上方へ電磁力が
発生しアークは第３図のｂ→ｃ→ｄと急速に上方
へ移行する。

このとき、ランナー電極４００，５００は抵抗
性を持つているので、回路にアーク移行と共に抵
抗が挿入されていくというのが原理である。

この従来方式であると、大容量化、高い限流性
能化及び小形化を図るとき、ランナー電極の抵抗
値は高い程効果的であるが、次の抵抗式 Ｒ＝ρl／Ａ（Ｒ：抵抗、ρ：固有抵抗値、Ａ：面
積、ｌ：長さ）より、ρを大きくするか、ランナ
ー電極の面積Ａを小さくするかの方法を採る必要
がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ここで、面積Ａを小さくしていくと、次のよう
な問題点が発生する。

即ち、従来形では、第３図のアークｄの状態で
はアークの足がランナー電極４００と５００に、
アークが遮断され消滅するまで膠着している。こ
の膠着時間が存在するため、ランナー電極の面積
Ａが小さいと、ランナー電極の先端が異常に消耗
して、耐久度の点で問題があつた。また第３図の
アークｄ以後のアークの膠着はいたずらにアーク
近傍の消弧板（図示せず）等をアーク熱によつて
損傷させていた。

また、従来はランナー電極や消弧板によつて形
成された細隙空間内にアークが交流遮断電流の零
値になるまで長く膠着し、それらの材料の消耗や
損傷が激しかつたし、これらのダメージを少なく
するためにランナー電極の面積や細隙ギヤツプを
大きくすると、限流効果が期待できなかつた。

本発明は、セラミツク等からなる消弧板の細隙
にアークを挿入して、アーク抵抗値を高め、抵抗
性のアークランナー電極へ遮断電流を転流して限
流装置内からアークを消滅して、ランナー電極の
異常消耗をなくすと同時に消弧板のアーク熱によ
る損傷を少なくし、限流装置の耐久度と限流性能
を高めることを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の限流装置は、対向して配置された固定
電極１と可動電極２のそれぞれの上部に平行して
設けられた抵抗性アークランナー電極３および４
の中間に、Ｕ字形の抵抗性中間ランナー電極3U
を開放端が上部を向くように複数配設し、前記ア
ークランナー電極３，４間が前記中間ランナー電
極3Uにより短絡されるように前記アークランナ
ー電極３，４、中間ランナー電極３Ｕの各上端間
を抵抗性の短絡棒３Ｂで接続し、前記アークラン
ナー電極３，４のアーク通路の両側に、端部の放
出口９側に行くにつれて細〓が狭くなる状態に一
対の消弧板６を配置したものである。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説
明する。

第１図は本発明の実施例の構成を示す縦断面
図、第２図は第１図の−線より見た側断面図
である。図において、固定電極１と可動電極２の
それぞれの上部にアークランナー電極（以下単に
ランナー電極という）３および４を平行して設
け、これらのランナー電極３，４の中間に複数個
のＵ字形の中間ランナー電極3Uを配設して、こ
れらの中間ランナー電極3Uやランナー電極３，
４を短絡棒３Ｂで接続している。

前記のランナー電極３，４や複数個の中間ラン
ナー電極３Ｕおよび複数個の短絡棒３Ｂは固定電
極１と可動電極２を電気的に短絡するように接続
され、またその材質は抵抗性で、例えば固有抵抗
値ρが1000μΩ−cm以上のカーボン等を使用する
ことができる。

消弧板６は、ランナー電極３，４の突出部３
ａ，４ａを双方の両面より挟むように取り付けら
れ、一方の消弧板６にはＵ字形の中間ランナー電
極３Ｕを納めることができるような、やや広めの
Ｕ字形の溝を有している。この双方の消弧板６を
挟むことによつて形成される空間を細隙部とし
て、この細隙部は電極近傍では幅が広く、ランナ
ー電極３，４や中間ランナー電極３Ｕの先端部で
は狭く形成されている。この狭い細隙の開口部が
放出口９となつている。

以上の構成で、放出口９以外の固定電極１，可
動電極２，ランナー電極３，４、中間ランナー電
極３Ｕおよび消弧板６を絶縁性の容器７で覆うこ
とにより、固定電極１と可動電極２間の空間や前
記細隙部空間を昇圧室１０として形成されてい
る。この昇圧室１０からの流体通路は放出口９を
経て大気１１に排出される。

なお、可動側の可動電極２とランナー電極４は
電気的に集電子５と導電性の集電子ハウジング５
Ａにより接続されると共に、昇圧室１０と大気１
１中の間のシール効果も果たしている。

次に動作を説明する。

通常の通電状態では、第１図の破線で示すよう
に固定電極１と可動電極２は接触状態にある。ま
た、開極状態は実線で示している。

過電流が発生すると、図には示さないが外部機
構により可動電極２が開極し、固定電極１と可動
電極２の間にアークが発生する。

このアークは可動電極２の開極動作と共に引き
伸ばされ、弧状となり、遂にはランナー電極３と
４に移行する。このときの電流通路は、外部端子
→固定電極１→固定側ランナー電極３→ランナー
電極突出部３ａ→アーク８ａ→ランナー電極突出
部４ａ→可動側ランナー電極４→集電子ハウジン
グ５Ａ→外部端子となる。この、通路が凸字状
で、ランナー電極３，４を流れる電流によつて発
生する磁界が、アーク電流に直角方向に作用し、
フレミングの左手の法則により、アーク８ａは第
１図において上方へ移行しようとする。

このアークが抵抗性のランナー電極３と４上を
移行することで、従来形と同じように、等価的に
回路に直列抵抗が挿入されたことになる。

次に、前記の電磁力により、アーク８ａは細隙
空間をより狭い細隙に向かつて移行する。このア
ーク発生からアーク８ａが細隙空間を走るまでの
間に、アーク熱（５千〜１万℃）により昇圧室１
０の気体は熱せられ、圧力が上昇する。

また同じくアーク８ａと消弧板６が触れ合うこ
とにより、消弧室を形成する消弧板６の壁の一部
は溶かされると共に気化する。この気化され熱的
に解離された分子は圧力上昇に寄与される。

この期間の圧力上昇は大気１１より密閉された
昇圧室１０を形成することにより可能となつてお
り、従来の気中開閉器では昇圧室が形成されてい
ないので、圧力上昇は期待できない。

この圧力上昇は、前記電流通路からの発生磁界
による電磁力と共にアーク８ａを第１図上方のよ
り狭い細隙へ移行させる力ともなる。

次に、第１図上方へ移行するアーク８ａは、中
間ランナー電極３Ｕと接触し、分断されて、アー
ク８ｂ，８ｃ，８ｄとなる。なお、中間ランナー
電極３Ｕの数は本実施例では２個であるが、多数
個を設定した場合は、前記分断アークの数も増え
る。

次に前記各々に分断されたアーク８ｂ，８ｃ，
８ｄが細隙の狭い方へ移行するにつれて、アーク
の直径が細隙ギヤツプ長と同一になるか、あるい
はその細隙ギヤツプ長より狭いギヤツプに各々の
分断アークが移行すると、各々の分断アークが昇
圧室１０と放出口９間を閉じるような閉塞が起こ
る。この分断アークによる閉塞で昇圧室１０は完
全に密閉され、昇圧室１０の圧力はますます上昇
する。この圧力上昇で各々の分断アークはより狭
い細隙中に入り込もうとする。

このときの電流通路に、抵抗性のランナー電極
３，４と複数個の中間ランナー電極３Ｕの一部が
回路に挿入されたことになり、遮断電流はアーク
の移行とともに限流する。ここで、本発明のよう
に、複数個の中間ランナー電極を設定し、しかも
Ｕ字形としているので、遮断電流の限流効果は著
しいものがある。

一般に、アークの直径は電流値と比例関係にあ
り、電流値が小さい程小さくなる。よつて、前記
限流効果により、アークの直径も小さくなり、よ
り狭い細隙に挿入されやすくなつているのと、前
記昇圧室でのアーク熱による気体圧力上昇による
アークの細隙挿入効果があることで、この２つの
効果の相乗効果で、アークはますますより狭い細
隙に挿入され、アーク電圧は急激に高まる。

それとは逆に、遮断電流は前記限流効果により
減少しているので、アーク抵抗r_aはオームの法則
により急上昇する。

このとき、抵抗性のランナー電極３，４や複数
の中間ランナー電極３Ｕの抵抗値の総和r_pよりア
ーク抵抗r_aが高まると、それまでアークに注入さ
れていた電流は、すべてのランナー電極に転流す
る。

この転流条件はr_a＞r_pが満足されると、細隙部
の各々の分断アークは消滅する。

このときの電流通路は、外部端子→ランナー電
極３→短絡棒３Ｂ→中間ランナー電極3U→ラン
ナー電極４→集電子ハウジング５Ａ→外部端子と
なり、回路に抵抗性のランナー電極、複数個の中
間ランナー電極と短絡棒が挿入されて、遮断電流
は著しく限流すると共に、消弧板６で形成された
細隙部より、アークが消滅するので、従来形のよ
うに消弧板が損傷されることがなくなつた。

また、複数個の短絡棒や中間ランナー電極の数
により、限流させたい値へ任意に設定することが
可能となつた。

〔発明の効果〕

上述したように本発明によれば、下記のような
効果を奏する。

アークが細隙空間より消滅して、抵抗性のラ
ンナー電極や複数の中間ランナー電極や短絡棒
に転流するので、従来のようなランナー電極や
消弧板の損傷を著しく低減すると共に、複数個
の中間ランナー電極や短絡棒の数を任意に設定
することにより、高い限流効果を得ることがで
きる。

前記の回路への抵抗性の各種電極による抵抗
挿入効果と昇圧室での圧力上昇によるアークの
細隙挿入効果の相乗効果により、ランナー電極
や短絡棒の断面積Ａを縮小しても、より狭い細
隙にアークが挿入されて、で述べた効果も相
合わせて、従来形よりも小型でしかも実用化レ
ベルでの限流性能を確保できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す縦断面図、第２
図は第１図の−線における側断面図、第３図
は従来装置の構成を示す断面図である。 １：固定電極、２：可動電極、３，４：ランナ
ー電極、３ａ，４ａ：突出部、３Ｕ：中間ランナ
ー電極、５：集電子、５Ａ：集電子ハウジング、
６：消弧板、７：絶縁性容器、８：アーク、９：
放出口、１０：昇圧室、１１：大気。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 対向して配置された固定電極１と可動電極２
   のそれぞれの上部に平行して設けられた抵抗性ア
   ークランナー電極３および４の中間に、Ｕ字形の
   抵抗性中間ランナー電極３Ｕを開放端が上部を向
   くように複数配設し、前記アークランナー電極
   ３，４間が前記中間ランナー電極３Ｕにより短絡
   されるように前記アークランナー電極３，４、中
   間ランナー電極３Ｕの各上端間を抵抗性の短絡棒
   ３Ｂで接続し、前記アークランナー電極３，４の
   アーク通路の両側に、端部の放出口９側に行くに
   つれて細〓が狭くなる状態に一対の消弧板６を配
   置したことを特徴とする限流装置。 ２ 消弧板端部の放出口９以外の部分の固定電極
   １，可動電極２，アークランナー電極３，４、中
   間電極３Ｕ、短絡棒３Ｂおよび消弧板６を絶縁性
   容器７で密閉した特許請求の範囲第１項記載の限
   流装置。