JPH06101291B2 - 回路しや断器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明は、回路しゃ断器に関するものである。

〔背景技術〕

異常電流たとえば短絡時に可動接点と固定接点との間
に、消弧用の遮へい板を挿入することによりアークをし
ゃ断して消弧する従来例（特開昭57-196440号）を第８
図に示すが、つぎのような欠点があった。すなわち、開
閉・トリップ手段104のリンク機構部の動作による可動
接触子100の開離動作に連動して、遮へい板101が固定接
点102と可動接点103との間に移動するため、短絡発生か
ら可動接点103が開離を始めるまで開閉・トリップ手段1
04のリンク機構部の動作による遅れ時間が約２〜4msあ
り、しかも可動接点103が開離を始めてから開離が完了
するまで約３〜6msあるため、短絡発生から遮へい板101
が動作を完了するまで約５〜10ms必要となる。第７図は
開極ばねのばね力を大きく設定して、遮へい板101が約5
msで動作完了したときのアーク波形を示している。Q₁は
接点アーク電圧、Q₂はしゃ断電流、Q₃は推定短絡電流で
ある。

このように、開極ばねのばね力を大きく設定して遮へい
板101を動作するようにしても、約5msの遅れがあるため
短絡電流のピーク値を迎えており、そのためアークによ
る接点損傷や接点周辺の成形品および遮へい板101の損
傷が大きい。また開極ばねのばね力を大きくすると、ハ
ンドル操作の荷重が大きくなるため操作負担になる。

その結果、遮へい板101が動作完了するまでの時間を短
縮できず、大きなしゃ断容量を得ることができないとい
う欠点があった。

〔発明の目的〕

この発明の目的は、ハンドルの操作荷重を大きくするこ
となく、短絡発生から遮へい板の動作完了までの時間を
短縮することにより、しゃ断容量を増大することができ
る回路しゃ断器を提供することである。

〔発明の開示〕

この発明の回路しゃ断器は、固定接点を有する固定接触
子と、前記固定接点に対して開閉する可動接点を有し前
記固定接触子に対して電磁反発力が生じるように対向配
置された可動接触子と、負荷の異常電流を検出する電磁
石と、前記異常電流による電磁反発力により前記可動接
触子が開離可能となるように前記可動接触子と前記可動
接触子を開閉操作するハンドルとを連係するとともに前
記電磁石の可動部の動作に連動して前記可動接触子をト
リップ開極させる開閉・トリップ手段と、前記電磁石の
可動部に連結されて前記電磁反発力により開離した前記
固定接点と可動接点との間に前記可動部の動作により挿
入される消弧用の遮へい板とを備えたものである。

この発明の構成によれば、異常電流たとえば短絡電流が
流れると、開閉・トリップ手段がトリップ動作する前に
可動接触子は電磁反発力により開離動作する。同時に電
磁石の可動部の動作に連動して開閉・トリップ手段の動
作によることなく、遮へい板を固定接点と可動接点との
間に挿入させる。この結果、開閉・トリップ手段の動作
による遅れ時間の影響がないため、異常電流が発生して
から遮へい板が動作完了するまでの時間を短縮でき、ア
ークしゃ断時間を短縮できるため大きなしゃ断容量を実
現することができる。しかも開閉・トリップ手段の開極
ばねを大きくする必要がないため、ハンドルの操作荷重
を増大することがない。

実施例 この発明の一実施例を第１図ないし第６図に基づいて説
明する。すなわち、この回路しゃ断器は、固定接点１を
有する固定接触子２と、前記固定接点１に対して開閉す
る可動接点３を有し前記固定接触子２に対して電磁反発
力が生じるように対向配置された可動接触子４と、負荷
の異常電流を検出する電磁石５と、前記異常電流による
電磁反発力により前記可動接触子４が開離可能となるよ
うに前記可動接触子４と前記可動接触子４を開閉操作す
るハンドル６とを連係するとともに前記電磁石５の可動
部７の動作に連動して前記可動接触子４をトリップ開極
させる開閉・トリップ手段８と、前記電磁石５の可動部
７に連結されて前記電磁反発力により開離した前記固定
接点１と可動接点３との間に前記可動部７の動作により
挿入される消弧用の遮へい板９とを備えている。

第１図において、10は側面（第１図の紙面に直角な方
向）に部品組み込み用の開口（図示せず）を有しかつ１
極分の構成を有するケースであり、複数極の回路しゃ断
器を構成する場合は、ケース10が並列に並べられて連結
孔13にかしめピン（図示せず）を通すことにより連結さ
れる。11はケース10の一端部に設けられた負荷側端子、
12はケース10の他端部に設けられた電源側端子、14はケ
ース取付用溝である。

前記開閉・トリップ手段８は、ハンドル６と、フレーム
15と、操作リンク19と、作動軸20と、可動枠30と、ラッ
チリンク23と、トリップリンク24と、開極ばね42とで構
成されている。前記フレーム15はケース10内に保持され
る。前記ハンドル６はフレーム15の第１図の上端部に固
定軸16により回動自在に設けられ、ケース10の上面のハ
ンドル穴17より一部が露出し、ケース10の内側にリセッ
ト突起68を形成している。このハンドル６の内端部に可
動軸18を設け、可動軸18に操作リンク19の一端が連結さ
れ、他端に作動軸20が連結されている。また可動軸18と
フレーム15のハンドル６の下方の位置に設けられたばね
受け21との間に引張り作用を有するハンドル復帰ばね22
が懸架され、ハンドル６を第５図の中立姿勢となるよう
に付勢している。前記固定軸16にラッチリンク23の上端
部が回動自在に連結され、ラッチリンク23の下端部の一
側面に前記作動軸20が摺動できるように当接する。前記
ラッチリンク23の前記作動軸20と反対側の位置のフレー
ム15にトリップリンク24が固定軸25により回動自在に設
けられる。

このトリップリンク24は、先端のラッチ部24aと、中間
部の短絡応答部27と、固定軸25より上方に延出する過電
流応答部26と、復帰ばね28とを有する。復帰ばね28は固
定軸25に巻部が支持され一端部が過電流応答部26に係合
し他端部がフレーム15に係合して、トリップリンク24を
第１図で時計方向に回動付勢しており、かつ第１図の位
置でフレーム15に設けられた図示しないストッパにより
位置決めされている。またこの状態はラッチ部24aがラ
ッチリンク23の下端部に当接係止するラッチ状態であ
り、ラッチリンク23が固定軸16を中心に反時計方向に回
動しないように規制する。

前記操作リンク19の下方でケース10の側壁に一対のガイ
ド29が設けられ、ガイド29間に可動枠30が第１図で上下
方向に摺動自在に案内されている。可動枠30は上端部に
軸受け凹部31（第５図参照）を形成しており、この軸受
け凹部31に作動軸20が下方に移動するのを阻止する状態
に係合できるようにしている。前記開極ばね42は可動接
触子４とともに後述する。

前記電磁石５はプランジャ型を実施例とし、そのプラン
ジャである可動部７と、可動部７を内部に有するコイル
筒33と、コイル筒33の両端にまたがるヨーク40と、ヨー
ク40の内側でコイル筒33に巻装されたコイル32と、コイ
ル筒33内で可動部７に対向する固定鉄心41と、可動部７
と固定鉄心41との間に介在される図示しない復帰ばね
と、作動リンク35とで構成されている。前記ヨーク40が
フレーム15のトリップリンク24の下方に固定されてい
る。前記可動部７は固定鉄心41を貫通する可動棒7aを一
体または別体に設け、また可動部７の上端部につば状の
係合部34を有し、係合部34が電磁石５の動作により前記
トリップリンク24の短絡応答部27に係合するように対向
している。作動リンク35は可動棒7aの下方に固定軸36に
よりケース10に回動自在に保持されている。この作動リ
ンク35はＬ字形をなしその屈曲部に固定軸36を有し、固
定軸36に復帰ばね37の巻部を掛け、復帰ばね37の一端を
ケース10の底面に係止し、他端を作動リンク35に係止し
て、作動リンク35を時計方向に付勢し、そのばね作用に
より作動リンク35の一端35aで可動棒7aの下端を上方に
押圧し、可動部７の段部がコイル筒33の上端の内側段部
に係止することにより位置決めされている。なお、電磁
石５の前記図示しない復帰ばねは復帰ばね28,37に兼用
させることができる。

電磁石５は図示しない復帰ばねのばね力の設定により短
絡電流を検出するものであるが、過電流を検出するため
バイメタル38がケース10内に設けられる。バイメタル38
の基端部は負荷側端子11に固着され、先端部にギャップ
調整ねじ39を設け、ギャップ調整ねじ39の先端を前記過
電流応答部26に対向している。

前記可動接触子４は中間部が開極ばね42により上方に付
勢された状態に支持され、先端部に前記可動接点３が固
着され、後端部の湾曲部43は前記電磁石５の下端である
ヨーク40の下面に対向し、さらに開極ばね42と可動接点
３との間に前記可動枠30の下端部を当接させ、可動枠30
により可動接点３が固定接点１に接触する方向に可動接
触子４を押圧している。可動接触子４はこの構成により
可動接点３に電磁反発力が加わると可動枠30を支点にし
て開極ばね42が圧縮されて反時計方向に回動し、これに
より開離動作することができる。なお、開極ばね42はハ
ンドル復帰ばね22よりもばね力を大きく設定している。

前記遮へい板９は絶縁部材で形成され、第２図にも示す
ようにケース10に形成したガイド溝46に摺動自在に支持
され、先端部が前記固定接点１と可動接点３との間の側
方に位置し、後端部に係合孔47を有して係合孔47に前記
作動リンク35の他端部35bが係合している。また遮へい
板９の後端部に切欠65を形成して前記可動棒7aを通して
いる。前記遮へい板９は復帰ばね37により作動リンク35
に引っ張られて第１図に示す後退位置に位置している。
電磁石５の動作により可動棒7aが下方に移動して作動リ
ンク35を復帰ばね37に抗して押圧すると、作動リンク35
が反時計方向に回動して他端部35bにより遮へい板９を
前進動作させ、遮へい板９の先端部が前記可動接点３と
固定接点１との間に位置して両者を遮へいする。

前記固定接触子２は、ケース10の開閉・トリップ手段８
の下位側を仕切る仕切り板66の下位側に配置され、前記
固定接点１が仕切り板66に形成された切欠67に通されて
開閉・トリップ手段８側に臨んでいる。前記固定接点１
を先端部に有する固定接触子２の基端部は途中まで可動
接触子４の後端部の方向に延出する延出部49を有する。
これにより可動接点３と固定接点１とが接触した状態で
可動接触子４と固定接触子２との間に電流が流れると電
磁反発力が生じ、異常電流の場合にはその電磁反発力が
大きくなって可動接点３を押上げるため、前記開極ばね
42を圧縮して可動接点３が開極動作する。固定接触子２
の基端部はその延出部49から横Ｕ字折曲部50を介して反
対側に延出し、この反対側延出部44は中間部にわん曲部
45を有し、ケース10に設けた固定軸48に係合して回動自
在に支持され、また固定軸48よりも基端49′側にばね56
を設けて固定接点１を可動接点３から離間する方向に付
勢するとともに、基端部49′は有極電磁石50のプランジ
ャ51により固定状態に保持されている。

有極電磁石50は、リモートコントロール制御やタイマ回
路を接続してタイマ機能をもたせるために設けたもの
で、プランジャ51,コイル52を巻装したコイル枠55,ヨー
ク53,54,およびヨーク53,54間に介在された永久磁石69
（磁極をN,Sで表示）とで構成され、プランジャ51の第
１の接触子51aがヨーク53に接触しかつ第２の接極子51b
がヨーク54に接触する第１図の状態を安定状態としてい
る。前記プランジャ51の突出部の溝57に固定接触子２の
基端部49′が係合し、固定接点１はプランジャ51を介し
て永久磁石69の保持力により固定接点１としての固定状
態が保持される。有極電磁石50のコイル52が通電される
と励磁によりプランジャ51が反対側へ移動し、固定接触
子２が固定軸48を中心に時計方向に回動するため、固定
接点１が可動接点２から開離する。

この回路しゃ断器の内部電路を形成するため、バイメタ
ル38と電磁石５のコイル32との間、コイル32と可動接触
子４との間および固定接触子２と電源側端子12との間に
それぞれ可とう電線57〜59が接続されている。したがっ
て内部電路は、負荷側端子11側からみると負荷側端子11
→バイメタル38→可とう電線57→コイル32→可とう電線
58→可動接触子４→可動接点３→固定接点１→固定接触
子２→可とう電線59→電源側端子12となる。

なお、60は有極電磁石50のコイル52に接続されて通電状
態を表示する発行ダイオードを実施例とする通電表示ラ
ンプ、61は通電表示ランプ60に対応してケース10の窓62
に設けられた透光性の表示板、63はギャップ調整ねじ39
に対応してケース10の窓64に設けられた覆い板である。

この回路しゃ断器の動作について、説明する。すなわ
ち、第１図は回路しゃ断器のオン状態、第３図はオフ状
態である。オフ状態からハンドル６を第１図の状態に反
時計方向に倒すと、ハンドル６が固定軸16を中心に回動
し、可動軸18が反時計方向へ回動する。操作リンク19は
作動軸20がラッチリンク23を摺動しながら下方へ移動す
るため操作リンク19は垂直姿勢となる方向に回動する。
このときハンドル復帰ばね22が引張される。作動軸20の
移動により、作動軸20に係合する軸受け凹部31を有する
可動枠30がガイド29にガイドされて下方へ移動する。可
動接触子４は可動枠30の下端部に押圧されて第３図の状
態から反時計方向へ回動し、まず可動接点３が固定接点
１に接触し、ついで可動接点３が固定接点１に接触した
状態で可動接触子４が固定接点１を支点に時計方向に回
動し、開極ばね42を圧縮することにより接点圧が与えら
れ、同時に可動接点２が固定接点１の表面を転動（ロー
リング）することにより投入時のアークにより接点溶着
が起きたときの溶着ブリッジを破壊する。また開極ばね
42が圧縮されるため、その反力が可動枠31を介して操作
リンク19に加わり、可動軸18が固定軸16と作動軸20とを
結ぶ線と交差する反転死点を越えると、開極ばね42によ
り可動軸18を押上げてハンドル６を倒れた方向へ付勢す
る。可動軸18は図示しないストッパに係止し、ハンドル
６は第１図の状態を維持する。したがって、電源側端子
12および負荷側端子７を線路の負荷に接続すると、内部
電路を電流が流れることとなる。

第１図のオン状態から、ハンドル６を第３図の状態へ倒
すと、前記動作と反対に可動軸18が時計方向へ回動し、
開極ばね42の付勢力により作動軸20がラッチリンク23に
摺動して上方に移動し、可動枠30が上方に移動して、可
動接触子４が開離動作する。可動接触子４の基端部のわ
ん曲部43が電磁石５の下端に当接するとその当接点を支
点に可動接触子４が回動し、可動接点３が固定接点１か
ら大きく開離する。

第４図は異常電流のうち短絡電流が流れた直後の状態、
第５図は開閉・トリップ手段８が動作完了した状態であ
る。内部電路に短絡電流が流れると、まず３つの動作が
同時に起こる。第１は可動接触子４が固定接触子２との
電磁反発力により開極ばね42のばね力に抗して可動枠30
の下端部を支点に回動し、可動接点３が固定接点１から
開離することである。第２は電磁石５の可動部７が復帰
ばね37のばね力に抗して動作し、可動棒7aで作動リンク
35を回動させ、遮へい板９を進出動作させることであ
る。第３はトリップリンク24を固定軸25を中心に回動さ
せ、ラッチリンク23を釈放する。この３つのうち、前記
第３により開閉・トリップ手段８がトリップ動作を開始
し、可動接触子４をトリップ開極させるが、リンク動作
のため前記第１および第２よりも遅れ、第４図のように
第１および第２の動作が先に行われる。すなわち、電磁
反発力により可動接点３が開離すると同時に遮へい板９
が可動接点３と固定接点１との間に挿入され、開極時に
発生するアークをしゃ断する。

この動作に続いて第５図の状態に至る前記第３の開閉・
トリップ手段８によるトリップ動作は、トリップリンク
24が反時計方向に回動してそのラッチ部24aがラッチリ
ンク23の下端部の側面から離れる釈放動作をすると、開
極ばね42に基づいて作動軸20がラッチリンク23を押圧す
る力によりラッチリンク23が固定軸16を中心に反時計方
向へ回動し、作動軸20が可動枠30の軸受け凹部31から離
れる。同時に開極ばね42の付勢力により可動枠30が上方
に移動し、それにつれて可動接触子４が開離動作し可動
接触子４の湾曲部43が電磁石５の下端に接触し、湾曲部
43を中心に可動接触子４が回動し可動接点３が前記電磁
反発力による開離位置からさらに開離動作する。この可
動接触子４の開離位置は図示しないストッパにより規制
される。また前記作動軸20が軸受け凹部31から離れると
開極ばね42の影響を受けないため、ハンドル復帰ばね22
の作用により可動軸18が時計方向に回動し、ハンドル６
は中立姿勢となる。このハンドル６の中立姿勢によりト
リップ表示が行われる。

トリップ開極により内部電路の電流がしゃ断されると、
電磁反発力がなくなるが開閉・トリップ手段８の動作に
より開極状態が維持される。また電磁石５の吸引力がな
くなるため可動部７が図示しない復帰ばねにより復帰
し、同時に遮へい板９が復帰する。

短絡事故の修復後のリセットは、第５図の状態から中立
姿勢のハンドル６を第３図のオフ状態へ倒す。ハンドル
６の回動により可動軸18が時計方向へ回動するため操作
リンク19が引き上げられ、作動軸20が可動枠30の軸受け
凹部31に係合する。またハンドル６のリセット突起68に
よりラッチリンク23が固定軸18を中心に時計方向に回動
させ、復帰ばね28によりトリップリンク24が復帰してラ
ッチ部24aがラッチリンク23の下端部の側面に係止し、
第１図および第３図のようにラッチリンク23をラッチ状
態とする。これによりオフ状態となる。

つぎにオン状態において内部電路に過電流が流れると、
電磁石５は復帰ばね37が吸引力よりも大きいばね力を有
するため可動部７が動作しないが、バイメタル38が自己
加熱されてわん曲し、ギャップ調整ねじ39の先端でトリ
ップリンク24の過電流応答部26を押し、これによりトリ
ップリンク24が回動してラッチリンク23を釈放する。そ
の後の開閉・トリップ手段８のトリップ動作は前記と同
様である。

また第１図のオン状態で、有極電磁石50のコイル52に電
流を通電すると、プランジャ51が第１図で上方に移動
し、固定接触子２の後端部49が時計方向に回動し、固定
接点１が可動接点３から開離する。したがって、ハンド
ル６がオンの位置にあっても内部電路はしゃ断される。
反対に固定接点１が第１図の状態にあってもハンドル６
をオフ位置へ倒すことによりオフとなるため、いずれの
場合もオフ優先となる。

このように構成したため、この実施例によれば、異常電
流たとえば短絡電流が流れると、開閉・トリップ手段８
がトリップ動作する前に可動接触子４は電磁反発力によ
り開離動作する。同時に電磁石５の可動部７の動作に連
動して開閉・トリップ手段８の動作によることなく、遮
へい板９を固定接点１と可動接点３との間に挿入させ
る。この結果、開閉・トリップ手段８の動作による遅れ
時間の影響がないため、異常電流が発生してから遮へい
板９が動作完了するまでの時間を短縮でき、アークしゃ
断時間を短縮できるため大きなしゃ断容量を実現するこ
とができる。

実験によれば、遮へい板９が動作完了するまでの時間が
2msであった。第６図はその時のアーク電圧波形図を示
す。Q₅は推定短絡電流、Q₆はしゃ断電流、Q₇は接点アー
ク電圧であるが、第７図と比較してしゃ断電流が小さく
なるため、固定接点1,可動接点3,ケース10,遮へい板９
等のアークによる損傷が小さいことがわかる。

また従来のように、開極ばね42のばね力を強くすること
によって遮へい板９の動作速度を高くする必要がないた
め、ハンドル６の操作荷重を増大することがない。

なお、前記実施例において可動枠30と可動接触子４とは
軸で連結されてもよい。この発明において、開閉・トリ
ップ手段は前記実施例に限定されるものでない。たとえ
ば実施例と同型のリンク機構で構成された遅入速断型お
よび反転ばね式の速断速入型などにも適用できるもので
ある。また異常電流について、前記実施例は短絡電流を
対象としたが、アークが発生する過負荷電流に対して適
用できるものである。

〔発明の効果〕

この発明の回路しゃ断器によれば、異常電流たとえば短
絡電流が流れると、開閉・トリップ手段がトリップ動作
する前に可動接触子は電磁反発力により開離動作する。
同時に電磁石の可動部の動作に連動して開閉・トリップ
手段の動作によることなく、遮へい板を固定接点と可動
接点との間に挿入させる。この結果、開閉・トリップ手
段の動作による遅れ時間の影響がないため、異常電流が
発生してから遮へい板が動作完了するまでの時間を短縮
でき、アークしゃ断時間を短縮できるため大きなしゃ断
容量を実現することができる。しかも開閉・トリップ手
段の開極ばねを大きくする必要がないため、ハンドルの
操作荷重を増大することがないという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例のオン状態の断面図、第２
図は遮へい板部分を示す部分斜視図、第３図はオフ状態
の断面図、第４図はトリップ直後の遮へい板の動作状態
を示す断面図、第５図はトリップ動作が完了した状態を
示す断面図、第６図はこの実施例のアーク電圧波形図、
第７図は従来例のアーク電圧波形図、第８図は従来例の
部分断面図である。 １…固定接点、２…固定接触子、３…可動接点、４…可
動接触子、５…電磁石、６…ハンドル、７…可動部、８
…開閉・トリップ手段、９…遮へい板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固定接点を有する固定接触子と、前記固定
   接点に対して開閉する可動接点を有し前記固定接触子に
   対して電磁反発力が生じるように対向配置された可動接
   触子と、負荷の異常電流を検出する電磁石と、前記異常
   電流による電磁反発力により前記可動接触子が開離可能
   となるように前記可動接触子と前記可動接触子を開閉操
   作するハンドルとを連係するとともに前記電磁石の可動
   部の動作に連動して前記可動接触子をトリップ開極させ
   る開閉・トリップ手段と、前記電磁石の可動部に連結さ
   れて前記電磁反発力により開離した前記固定接点と可動
   接点との間に前記可動部の動作により挿入される消弧用
   の遮へい板とを備えた回路しゃ断器。