JPH0766725B2 - 真空遮断器 - Google Patents

真空遮断器

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JPH0766725B2
JPH0766725B2 JP28169487A JP28169487A JPH0766725B2 JP H0766725 B2 JPH0766725 B2 JP H0766725B2 JP 28169487 A JP28169487 A JP 28169487A JP 28169487 A JP28169487 A JP 28169487A JP H0766725 B2 JPH0766725 B2 JP H0766725B2
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66Vacuum switches
    • H01H33/664Contacts; Arc-extinguishing means, e.g. arcing rings
    • H01H33/6643Contacts; Arc-extinguishing means, e.g. arcing rings having disc-shaped contacts subdivided in petal-like segments, e.g. by helical grooves

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  • High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は真空遮断器に関し、特にその電極構造に関す
るものである。
〔従来の技術〕
第8図(a),(b)は例えば特開昭55-30174号公報に
示された従来の真空遮断器を示す上面図及び側面図であ
る。
図において、30は真空遮断器の風車電極、40は電極棒、
1は接触機能を有する風車電極の平面部(中央平坦
部)、2は電流遮断機能を有する風車形状のテーパ部
(周辺テーパ部)である。この平面部1及びテーパ部2
には、上記風車電極30の外周端から中心にかけて半径方
向に対して斜め方向の円弧状切り込み(以下円弧溝と言
う)12が形成されている。またL1,L2はそれぞれ該円弧
溝12の終端部,先端部での溝巾である。
次に動作について説明する。
接触状態にある一対の上記風車電極を引き離すと、接触
部である平面部1にアークが発生する。このアークは電
極棒40と風車電極30とで形成される電流経路により電極
外径方向(すなわち半径方向)へ駆動される。半径方向
へ駆動されたアークは円弧溝12に到達し円弧溝に沿って
動き出す為、アークは円周方向と半径方向の力がミック
スした駆動力を受けることになり、風車電極表面を回転
する。このときこのアークは風車電極全面を回転する
為、電極の局部加熱を防ぐ事ができ、この結果真空遮断
器の遮断容量を増大することができる。
また、この遮断容量と関係する風車電極の形状の要素と
して、円弧溝12の円周方向または半径方向の長さやその
溝巾等が考えられるが、前記特開昭55-30174号公報には
定格遮断電流8KA以上の真空遮断器については円弧溝の
溝巾は1.5mm以上必要であることが記載されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、このような風車電極の直径と遮断容量の
関係を調査した結果電極直径が大きくなっても遮断容量
が直線的に増えない事がわかり、このことは真空遮断器
を小形化する上で大きな障害となっていた。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、風車電極の同一直径における遮断性能を更に
向上できると共に、遮断電流の全領域において安定した
遮断性能を得ことができる電極構造を持つ真空遮断器を
得ることを目的としている。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明にかかる真空遮断器は、接触機能を持つ中心平
面部と電流遮断機能を持つ周辺テーパ部とからなる円板
状体をその円周端から半径方向に対して斜めに切り込ん
で、アークの磁気駆動機能を持つ円弧状切り込み溝を形
成してなる一対の風車電極を備えた真空遮断器におい
て、上記円弧状切り込み溝の幅L(mm)の範囲を、L=
0.0608×I×0.8〜0.0608×I×1.2〔ただし、I=定格
遮断電流×(1+直流分含有率)(kA)〕としたことを
特徴とするものである。
更に、この発明は、上記真空遮断器において、上記円弧
状切り込み溝を、上記円板状体の円周端で最大LMAXを持
ち、中心に向かうに従って徐々に狭くなり、終端部で最
小幅LMINを持つ形状を有するものとし、上記最小幅LMIN
をLMIN≧0.5mmにし、上記最大幅LMAXをLMAX=0.0608×
I×1.2mm〔ただし、I=真空遮断器の定格遮断電流×
(1+直流分含有率)(kA)〕にしたものである。
〔作用〕
この発明においては、上記構成としたから、円弧状切り
込みの幅が、理想遮断性能の90%以上の遮断性能が得ら
れる幅となり、アークの回転速度を高めて風車電極の遮
断性能を高いレベルで安定化したものにすることができ
る。
更に、この発明においては、上記構成としたから、上記
円弧状切り込みの幅が遮断電流の全域に対応して最適化
されたものとなり、遮断電流の全域において遮断性能を
高いレベルで安定化したものにすることができる。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第1図(a),(b)は本発明の一実施例による真空遮
断器の風車電極を示す上面図及び断面図であり、図にお
いて、20は風車電極、40は電極棒、1は該電極20の接触
機能を有する平面部(中央平坦部)で、その中心部には
凹んだ部分4を有している。2は電流遮断機能を有する
風車電極のテーパ部(周辺テーパ部)である。そしてこ
の平面部1及びテーパ部2には風車電極の外周端から中
心にかけて半径方向に対して斜め方向の円弧状切り込み
(以下円弧溝とも言う)12が形成されている。この円弧
溝12はその溝巾が外周部で最も広く中心部に向うに従っ
て徐々に細くなり終端部では0.5mm強程度と狭くなって
いる。
次に、作用効果についつて説明する。
このような本実施例の風車電極においても第8図で説明
したように接触状態にある一対の風車電極20を引き離す
と、接触部である平面部1にアークが発生し、このアー
クは平面部1及びテーパ部2に設けられた円弧溝12によ
り風車電極表面を回転する。このアークの回転スピード
を高速度カメラ等の光学的観測手段により確認した結果
アークの回転スピードは風車電極の円弧溝12の溝巾に大
きく関係していることがわかった。
すなわち、溝巾が狭過ぎた場合、アークは溝を飛び越え
るため円周方向に回転する力が発生しにくく、又逆に溝
巾が広過ぎた場合には円弧溝を飛び越える時間が長くな
り、いずれの場合も回転スピードが遅くなった。そして
この回転スピードの大小が遮断性能に関係しており、円
弧溝の溝巾には遮断電流に応じた最適値のあることがわ
かった。
第2図に種々の溝巾と最大遮断性能の関係を示す。この
図より、遮断電流値に対する風車電極の溝巾の最適値L
はL=0.0608×Iであることがわかった。ここで、Iは
真空遮断器の定格遮断電流値に所定値(1+直流分含有
率)を乗じた値である。具体的には定格遮断電流25KA、
直流分含有率50%ならばIは25×(1+0.5)=37.5KA
となる。
また、溝巾の変化に対する遮断性能の変化を求めるた
め、例えば第2図の最大遮断電流40kAに対する最適溝巾
2.5mmを基準値とし、これに対し±10%,−35%,及び
+40%の溝巾の風車電極をそれぞれ製作し、各々につい
て最大遮断性能、つまり最大遮断電流を求めた。第3図
はこの結果を示し、この図から溝巾の基準最適溝巾との
差が±10%以内のものでは遮断性能に影響しないが、こ
れが−35%あるいは+40%のものでは遮断性能が低下す
ることがわかる。
従って、風車電極には、これを使用する上で最良の遮断
性能となる様な遮断電流に応じた寸法形状を有する円弧
溝を設ければよく、この際溝巾の最適値からのずれはこ
れが理想遮断性能の90%程度の遮断性能が得られる範囲
であれば許容出来る。この理想遮断性能の90%程度の遮
断性能が得られる溝巾の範囲を第3図より求めると下限
は最適溝巾の80%、上限はその120%である事が求めら
れた。
この結果、第2図及び第3図により 円弧溝の溝巾の下限つまり最小値LMINは LMIN=0.608×I×0.8〔mm〕 その上限つまり最大値LMAXは LMAX=0.0608×I×1.2〔mm〕 となる。
具体的に真空遮断器の1つの定格について円弧溝の溝巾
を算出すると定格遮断電流25KA,直流分含有率50%であ
るならば 円弧溝の溝巾の最小値LMINは LMIN=0.0608×25×(1+0.5)×0.8=1.824mm その最大値LMAXは LMAX=0.0608×25×(1+0.5)×1.2=2.742mm となる。尚、直流分含有率は0〜100%の値である。
このようにして、円弧溝の遮断電流に適した溝巾を求め
ることができるが、真空遮断器に要求される遮断性能は
1つの電流値についてのみではない。すなわち25KAの定
格遮断電流のものであればそれ以下の電流値に対しても
遮断出来なくてはならず、遮断電流の全領域において安
定した遮断性能が必要であり、そのためには風車電極の
円弧溝は一定の溝巾を持つものではなく、遮断電流の全
域に対応できるよう、その溝巾が徐々に変化したもので
あることが望ましく、具体的には遮断電流の最低値は風
車電極が有効に作用する領域の10KA以上となり、 溝巾の最小値LMINは LMIN=0.0608×10×0.8=0.5mm となる。
従って円弧溝を、風車電極中心部での溝巾L1がLMIN(=
0.5mm)で、外側に向かうに従って広くなり、該電極終
端部での溝巾L2がLMAX(=2.7mm(上述した25KA級のも
の))である形状にすれば、遮断電流の全領域において
安定した遮断性能を持つ風車電極が得られる。
このように本実施例によれば、その溝巾は0.5mm以上の
値から、遮断電流に応じた最適の溝巾まで連続的に変化
した円弧溝を複数個設けたので、アークの回転速度を高
めて風車電極の遮断性能を更に向上することができ、か
つ遮断電流の全領域において遮断性能を安定化すること
ができる。
なお、上記実施例では、遮断電流全域に対応するため、
風車電極の円弧溝の溝巾の最小値を0.5mmとしたが、遮
断電流に応じて円弧溝の溝巾を決定するという本発明の
基本原理は第4図(a),(b)に示すように特定の遮
断電流範囲内のみで安定に遮断できる風車電極にも適用
でき、この場合最小電流値に対する溝巾の最小値はLMIN
=0.0608×I×0.8の計算で求められる値とすれば良
い。
また、上記実施例では平面部とテーパ部とが同一材料で
構成された真空遮断器の電極構造について説明したが、
平面部とテーパ部との材料は異なっていてもよく、つま
り第5図(a),(b)のように平面部を高耐電圧用や
低サージ用電極材料Aからテーパ部を高遮断性能材料B
から構成してもよく、この場合も同様の効果を奏する。
また、第6図(a),(b)のように、平面部とテーパ
部とを同一材料で構成した風車電極において円弧溝をテ
ーパ部のみに設けても、あるいは第7図(a),(b)
のように、平面部とテーパ部とを異種材料で構成した風
車電極において円弧溝をテーパ部のみに設けてもよく、
いずれの場合も上記実施例と同様の効果を奏する。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明にかかる真空遮断器によれば、
接触機能を持つ中心平面部と電流遮断機能を持つ周辺テ
ーパ部とからなる円板状体をその円周端から半径方向に
対して斜めに切り込んで、アークの磁気駆動機能を持つ
円弧状切り込み溝を形成してなる一対の風車電極を備え
た真空遮断器において、上記円弧状切り込み溝の幅L
(mm)の範囲を、L=0.0608×I×0.8〜0.0608×I×
1.2〔ただし、I=定格遮断電流×(1+直流分含有
率)(kA)〕としたので、アークの回転速度を高めて風
車電極の遮断性能を高いレベルで安定化したものにでき
る効果がある。
更に、この発明にかかる真空遮断器によれば、上記円弧
状切り込み溝を、上記円板状体の円周端で最大幅LMAX
持ち、中心に向かうに従って徐々に狭くなり、終端部で
最小幅LMINを持つ形状を有するものとし、上記最小幅L
MINをLMIN≧0.5mmにし、上記最大幅LMAXをLMAX=0.0608
×I×1.2mm〔ただし、I=真空遮断器の定格遮断電流
×(1+直流分含有率)(kA)〕にしたので、上記円弧
状切り込みの幅が遮断電流の全域に対応して最適化され
たものとなり、遮断電流の全域において遮断性能を高い
レベルで安定化したものにできる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図(a),(b)はこの発明の一実施例による真空
遮断器の電極構造を説明するための図、第2図は風車電
極の円弧溝の溝巾と最大遮断電流との関係を示す図、第
3図は風車電極の溝巾の最適値に対するずれと遮断性能
との関係を示す図、第4図ないし第7図はそれぞれこの
発明の他の実施例による真空遮断器の電極構造を説明す
るための図、第8図は従来の真空遮断器の電極構造を説
明するための図である。 20……風車電極、1……平面部(中央平坦部)、2……
テーパ部(周辺テーパ部)、4……凹部、12,12a……円
弧溝(円弧状切り込み)。 なお、図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】接触機能を持つ中心平面部と電流遮断機能
    を持つ周辺テーパ部とからなる円板状体をその円周端か
    ら半径方向に対して斜めに切り込んで、アークの磁気駆
    動機能を持つ円弧状切り込み溝を形成してなる一対の風
    車電極を備えた真空遮断器において、 上記円弧状切り込み溝の幅L(mm)の範囲を、 L=0.0608×I×0.8〜0.0608×I×1.2 ただし、I=定格遮断電流×(1+直流分含有率)(k
    A)としたことを特徴とする真空遮断器。
  2. 【請求項2】上記円弧状切り込み溝は、上記円板状体の
    円周端で最大幅LMAXを持ち、中心に向かうに従って徐々
    に狭くなり、終端部で最小幅LMINを持つ形状を有するも
    のであり、 上記最小幅LMINは LMIN≧0.5mmであり、 上記最大幅LMAXは LMAX=0.0608×I×1.2mm ただし、I=真空遮断器の定格遮断電流×(1+直流分
    含有率)(kA)であることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載の真空遮断器。
  3. 【請求項3】上記円弧状切り込み溝の形状は単一の円弧
    状であることを特徴とする特許請求の範囲第1項または
    第2項記載の真空遮断器。
  4. 【請求項4】上記円弧状切り込み溝を上記周辺テーパ部
    のみに形成したことを特徴とする特許請求の範囲第1項
    ないし第3項のいずれかに記載の真空遮断器。
  5. 【請求項5】上記中心平面部と周辺テーパ部とを同一材
    料で構成したことを特徴とする特許請求の範囲第1項な
    いし第4項のいずれかに記載の真空遮断器。
  6. 【請求項6】上記中心平面部と周辺テーパ部とを異なる
    材料で構成したことを特徴とする特許請求の範囲第1項
    ないし第4項のいずれかに記載の真空遮断器。
JP28169487A 1987-11-07 1987-11-07 真空遮断器 Expired - Lifetime JPH0766725B2 (ja)

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EP88310396A EP0316118B2 (en) 1987-11-07 1988-11-04 Electrode for a vacuum breaker
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