【発明の詳細な説明】
回路遮断器用作動装置
技術分野
本発明は、中間電圧あるいは高電圧回路遮断器用に意図された電磁作動装置に
関し、その電磁作動装置は回路遮断器の可動接点装置を作動させるための閉成磁
石及び開離磁石を有している。
背景技術
中間電圧あるいは高電圧の回路遮断器を作動させるためには、バネ作動装置、
並びに、液圧式及び空圧式作動装置が通常用いられている。通常、このような作
動装置は、多数の異なる部品を有しており、このことは比較的高価な製造コスト
を伴う。
とりわけ、電磁作動装置が低電圧回路遮断器に用いられている。かかる小さな
回路遮断器においては、可動接点装置が両方向に変位されるように（閉成そして
遮断する）、電磁石の駆動力が戻りバネの力と組み合わさるのが普通である。
電磁作動装置は、また接点装置が接地されたオイル充填タンクに納められてい
る形式の古い高電圧回路遮断器にも用いられている。この種の周知の作動装置に
おいては、開放および閉成のための２つの別個の作動磁石をそれぞれ用いられて
いる。それら磁石は、複数個のアーム、リンク及びロッドからなる機構を介して
接点装置に接続され、この機構は、比較的大きな重量、全ての回転軸受における
摩擦等により作動が遅く、また、エネルギを必要とする。
発明の概要
本発明は、請求の範囲第１項の前文に記載された種類の電磁作動装置であって
、比較可能な従来技術のものより小さく、より信頼性があり、より空間要求が少
ない電磁作動装置を提供することを目的とする。さらに、作動装置は、磁石及び
接点装置間の伝達における摩擦等により生じるエネルギ損失が最小にされ、より
高い接触加速度及び接触速度が達成されるような構造にされるべきである。本発
明によれば、このことは、請求の範囲第１項の特徴部分に記載されている特徴を
備
えた作動装置で達成される。
本発明によれば、２つの磁気コアは１つの磁石本体に一体化され、また、２つ
の電機子は、それぞれの磁石コイルの駆動により、磁石本体の長手方向軸線に沿
って並進的に変位されて、回路遮断器をそれぞれ開閉させるようになっている。
このように、極めて単純な磁石形態が達成され、回路遮断器の接点装置と磁気装
置との間の機械的接続はかなり単純化される。さらに、より高い接触速度が得ら
れ、信頼性が改良される。
本発明の別の展開によれば、保持コイルが作動コイルに隣接して配設されてい
て遮断器動作の後、比較的低い磁化電流の助けで、それぞれの電機子をその端部
位置に保持する。このように、機械的ラッチ、係止磁石及び永久磁石の必要性が
除去されるので、作動機構は更に単純化される。
本発明による磁気作動装置は、ＳＦ6ガス絶縁回路遮断器の単極作動に最も適
している。有利なことには、細長い形態により、作動装置は、それぞれの遮断器
ポールに、その遮断器ポールの下方、あるいは遮断器ポールに隣接して一体化さ
れていて密封状態にシールされ、絶縁ガスを充填されているユニットを形成して
も良く、全ての機械的動作はこのユニットの内側で生ずる。
図面の簡単な説明
添付図面を参照して実施例の説明により、本発明を極めて詳細に説明する。添
付図面において、
第１図は、本発明による作動装置の構成の仕方を概略的に示している。
第２図は、改良した形態における、第１図による作動装置を示している。
第３図は、回路遮断器の開閉時、第２図による作動装置の磁石コイルにおける
電流に対する時間的線図を示している。
第４図は、側面図及び部分的断面図で、本発明により構成されているガス容積
と一体化された作動装置を備えたガス絶縁高電圧回路遮断器を示している。
第５図は、第４図による回路遮断器の接点装置の中央部分を、軸線方向断面で
示している。
好適実施例の説明
第１図に概略的に示されている作動装置は磁気装置を有し、該磁気装置は、一
方で、開離コイル１２、磁石コア１３及び開離電機子１４を有する開離磁石１１
で成り、他方で、閉成コイル１６、磁石コア１７及び閉成電機子１８を有する閉
成磁石１５から成っている。磁石ヨークが接続された状態の２つの磁石コア１３
，１７は１つの磁石本体２０に一体化されており、該磁石本体２０は、コイル１
２，１６及び電機子１４，１８と共に、軸線対称をなす形態で、作動磁石を形成
している。
磁石本体２０は磁石本体の中央部分に配設された横方向ヨーク２３によって分
離された２つの中空円筒状空間２１，２２を形成されている。開離コイル１２は
上方空間２１に配設されており、閉成コイル１６は下方空間２２に配設されてい
る。磁石本体の上端部の空間２１内に延在している開離電機子１４は、絶縁作動
ロッド１９を介して回路遮断器の可動接点装置に接続されている。磁石本体２０
の下端の空間２２に延在している閉成電機子１８は、磁石本体２０を通って軸線
方向に延在しているプッシュロッド２４（非磁性）を備えている（あるいはそれ
と接触しており）。
作動コイル１２，１６は、別々のサイリスタ３１及び３２をそれぞれ介して共
通のエネルギ源３０に接続されており、それらサイリスタ３１及び３２は制御回
路装置３３から制御電流を供給される。エネルギ源３０は、例えば、コンデンサ
バンク、蓄電池バッテリーあるいは充電可能な乾電池であって良い。
回路遮断器の開離は、制御回路装置３３から制御電流を供給することにより開
離サイリスタ３１を始動させることによって開始される。このことにより、電流
が開離コイル１２に通され、かくして開離磁石１１は磁化され、それの電機子１
４は、矢印Ａの方向においてコア１３の内部に向かって吸引される。電機子１４
に直接に作動ロッド１９を介して接続されている、回路遮断器の可動接点装置は
、かくして開位置へ移動せしめられ、例えば、電機子１４に隣接して配設されて
いる開位置ラッチによりそこに保持される。
回路遮断器を閉じるために、閉成サイリスタ３２を始動させ、かくして閉成磁
石１５は、エネルギ源３０からの電流の供給により磁化される。それにより、閉
成電機子１８は、矢印Ｂの方向においてコア１７の内部に向かって引かれ、また
プッシュロッド２４及び開離電機子１４を介して、矢印Ｃの方向において作動ロ
ッド１９の変位を生じさせる。かくして、回路遮断器の可動接点装置は閉位置へ
向かって変位し、また例えば、電機子１８に隣接して配設されている機械式閉位
置ラッチによりそこに保持される。
開閉時、上述した機械式開位置ラッチ及び閉位置ラッチのそれぞれの係合離脱
は、電磁石の助けをもって達成され、該電磁石は、同じ制御回路装置３３によっ
て作動され得るようになっており、該制御回路装置３３は、遮断器の作動中、そ
れぞれのサイリスタ３１，３２にトリガ信号を供給するようになっている。
上述した態様で、開接点位置及び閉接点位置に可動接点装置をそれぞれ保持す
るための機械式ラッチを用いる代わりに、この機能は電磁式に達成してもよい。
第２図は、第１図に示された磁石装置の別な展開を示しており、一方では、第１
の保持コイル２５が、開離コイル１２に隣接して配設されて開離動作の後回路遮
断器の可動接点装置を開位置に保持し、また他方では、第２の保持コイル２６が
、閉成コイル１６に隣接して配設されて閉成動作の後回路遮断器の可動接点装置
を閉位置へ保持する。
作動コイル１２，１６とは対照的に、保持コイル２５，２６は比較的低い磁化
電流に設計されている。この理由は、電磁石の引力（Ｆ）が電機子とコアとの間
の空隙（Ｘ）とコイル電流（Ｉ）との関数だからであり、また大ざっぱに下記の
式により推定され得るからである。
Ｆ ＝ ｋ・Ｉ2／Ｘ2
電機子の移動の終わりでは、空隙Ｘはほぼゼロに低減され、それにより、必要
とされる保持力は、比較的小さな電流により容易に達成され、かくしてこの電流
は、回路遮断器が置かれている分布ステーションにおける補助電力機器により伝
えられ得る。
第３図は、回路遮断器の閉成及び開離中、第２図による磁気装置におけるコイ
ル電流に対する時間線図を示している。電流及び時間間隔に対する次の記載は線
図において用いられるものである。
ＩMA ＝ 閉路コイル１６における電流
ＩHC ＝ 第２の保持コイル２６における電流
ＩBR ＝ 開離コイル１２における電流
ＩHO ＝ 第１の保持コイル２５における電流
ＴMA ＝ 遮断器の閉成の時間間隔
ＴHC ＝ 遮断器が閉位置にロックされる際の時間間隔
ＴBR ＝ 遮断器を開離するための時間間隔
ＴHO ＝ 遮断器が開位置にロックされる際の時間間隔
線図から明らかなとおり、保持コイル２５，２６は、それらが作動コイルを解
除して、それぞれの磁気回路を磁化し且つ開離電機子及び閉成電機子を、それぞ
れの電機子移動の終わり位置に、それぞれ保持する仕事を終了するように作動コ
イル１２，１６と共働する。
第４図及び第５図は、本発明による電磁作動装置に組み合わされた、それ自体
周知の形式の遮断器ポールからなる一体化された単極磁石作動式高電圧回路遮断
器を示している。図示されている遮断器ポールは、１９９３年に刊行されたＡＢ
Ｂパンフレット「ＳＥＳＷＧ／Ｂ ２３３０Ｅ ＳＦ6回路遮断器タイプＬＴＢ
」に記載されている自己送風式のＳＦ6回路遮断器である。遮断器ポールの接点
装置は、上方及び下方接続フランジ４１及び４２をそれぞれ備えている絶縁材料
の細長いケーシング４０内に配設されている。中央部が第５図に示されている接
点装置は、１つの固定主接点及び１つの可動主接点４３及び４４と、１つの固定
アーク接点及び１つの可動アーク接点４５及び４６をそれぞれ有している。絶縁
材料でなるノズル４７は、可動接点４４及び４６間に配設されており、またそれ
らに固定して接続されている。可動接点装置４４，４６は筒状接点ロッド４８を
介して絶縁作動ロッド１９に接続されており、該絶縁作動ロッド１９は中空の支
持絶縁体４９を貫通し、かつその下端で作動装置の開離電機子１４に接続されて
いる。
遮断器ポール及び作動装置は、共軸線関係をなして配設され、細長い、実質的
に軸線対称関係をなす形態を有している。遮断器ポール及び作動装置は共に１つ
の密封してシールされたユニットを形成しており、該ユニットはＳＦ6ガスを充
填されている。機械的作動の全ては閉成されたユニットの内側で生ずる。エネル
ギ源３０を作動装置に接続するため、作動装置はガス密ブシュ２７を備えている
。
支持絶縁体４９の下に作動装置を配設する代わりに、第４図に示すように、作
動装置は、その支持用絶縁体及び作動装置の横方向寸法を相互に適合させること
により、支持絶縁体の下方部に組み込んでも良い。このように、作動装置は別個
のケーシングを備える必要はなく、また一体化された遮断器ポールの寸法を更に
低減できる。
記載した実施例の一体化された遮断器ポールには大きな利点が伴う。何故なら
、遮断器ポールは、工場で規定されたガス充填で完全に作動状態の準備が整い得
るからである。このことは、遮断器ポールとエネルギ供給機器との間に２つの電
線を接続することに大きく制限される消費者側での組立作業を低減させる。（磁
石コイル１２，１６からの戻り接続は機器の包囲体に接地することができる。）
本発明は図示実施例に限定されるものではなく、いくつかの変形例が請求の範
囲内で可能である。例えば、プッシュロッド２４の代わりに、電機子を相互に接
続するための接続ロッドを用いることができる。さらに、第１図に示された通常
のサイリスタ３１，３２の代わりに、ゲートターンオフサイリスタを用いるのが
有利な場合がある。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Actuator for circuit breaker
Technical field
The present invention relates to electromagnetic actuators intended for medium voltage or high voltage circuit breakers.
The electromagnetic actuating device is a closing magnet for actuating the movable contact device of the circuit breaker.
It has a stone and a separation magnet.
Background art
To activate intermediate or high voltage circuit breakers, a spring actuation device,
Also, hydraulic and pneumatic actuators are commonly used. Usually such a product
Actuators have a number of different parts, which translates into relatively expensive manufacturing costs
Accompanied by
In particular, electromagnetic actuators are used for low voltage circuit breakers. Take small
In circuit breakers, the movable contact device is displaced in both directions (closed and
In general, the driving force of the electromagnet is combined with the force of the return spring.
The electromagnetic actuator is also contained in an oil-filled tank with the contact device grounded.
It is also used in older types of high voltage circuit breakers. For this type of well-known actuator
Using two separate working magnets for opening and closing, respectively.
I have. These magnets are connected via a mechanism consisting of multiple arms, links and rods.
Connected to the contact device, this mechanism has a relatively large weight, in all rotary bearings
The operation is slow due to friction and the like, and energy is required.
Summary of the Invention
The invention relates to an electromagnetic actuator of the kind described in the preamble of claim 1,
Smaller, more reliable and requires less space than comparable prior art
The aim is to provide no electromagnetic actuator. Further, the actuator is a magnet and
Energy loss caused by friction and the like in transmission between contact devices is minimized,
The structure should be such that high contact acceleration and contact speed are achieved. Departure
According to the clarification, this means that the features described in the characterizing part of claim 1 can be obtained.
Equipment
This is achieved with the actuator.
According to the invention, the two magnetic cores are integrated into one magnet body and
The armatures are driven along the longitudinal axis of the magnet body by driving the respective magnet coils.
, So that the circuit breakers are respectively opened and closed.
In this way, a very simple magnet configuration is achieved and the contact device and magnetic device of the circuit breaker are achieved.
The mechanical connection to the device is considerably simplified. In addition, higher contact speeds
Reliability is improved.
According to another development of the invention, the holding coil is arranged adjacent to the working coil.
After circuit breaker operation, each armature is connected to its end with the help of relatively low magnetizing current.
Hold in position. Thus, the need for mechanical latches, locking magnets and permanent magnets
The actuation mechanism is further simplified since it is eliminated.
The magnetic actuator according to the present invention comprises SF6Most suitable for single pole operation of gas insulated circuit breakers
doing. Advantageously, due to the elongate configuration, the actuation device is
Integrate the pole below the breaker pole or adjacent to the breaker pole.
To form a unit that is sealed and hermetically sealed and filled with insulating gas.
Also, all mechanical movements occur inside this unit.
BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
The present invention will be described in greater detail by way of example with reference to the accompanying drawings. Attachment
In the attached drawings,
FIG. 1 schematically shows how to configure an operating device according to the invention.
FIG. 2 shows the actuating device according to FIG. 1 in an improved form.
FIG. 3 shows a circuit diagram of the operating device according to FIG.
FIG. 4 shows a time diagram for the current.
FIG. 4 is a side view and a partial sectional view showing a gas volume constructed according to the invention.
Figure 2 shows a gas-insulated high voltage circuit breaker with an actuator integrated with the circuit breaker.
5 shows, in an axial section, a central part of the contact device of the circuit breaker according to FIG.
Is shown.
Description of the preferred embodiment
The actuating device shown schematically in FIG. 1 comprises a magnetic device, the magnetic device comprising:
On the other hand, the separation magnet 11 having the separation coil 12, the magnet core 13 and the separation armature 14
On the other hand, a closed coil having a closed coil 16, a magnet core 17, and a closed armature 18
It is made up of a forming magnet 15. Two magnet cores 13 connected to a magnet yoke
, 17 are integrated into one magnet body 20, and the magnet body 20
The working magnet is formed in an axially symmetrical form together with the armatures 2, 16 and the armatures 14, 18.
doing.
The magnet body 20 is separated by a lateral yoke 23 arranged in the central part of the magnet body.
Two separated hollow cylindrical spaces 21 and 22 are formed. The separation coil 12
The closed coil 16 is disposed in the upper space 21 and the closed coil 16 is disposed in the lower space 22.
You. The open armature 14 extending into the space 21 at the upper end of the magnet body is insulated.
It is connected via a rod 19 to the movable contact device of the circuit breaker. Magnet body 20
The closed armature 18 extending into the space 22 at the lower end of the
A push rod 24 (non-magnetic) extending in the direction
Contact.)
The working coils 12, 16 are shared via separate thyristors 31 and 32, respectively.
Thyristors 31 and 32 are connected to a control circuit.
A control current is supplied from the road device 33. The energy source 30 is, for example, a capacitor
It may be a bank, a storage battery or a rechargeable dry battery.
The circuit breaker is opened by supplying a control current from the control circuit device 33.
It is started by starting the detachment thyristor 31. This allows the current
Are passed through the separating coil 12, and thus the separating magnet 11 is magnetized, and the armature 1 thereof
4 is sucked toward the inside of the core 13 in the direction of arrow A. Armature 14
The movable contact device of the circuit breaker, which is connected directly to the
Thus, it is moved to the open position and, for example, disposed adjacent to the armature 14
It is held there by an open position latch.
In order to close the circuit breaker, the closing thyristor 32 is started, and the closing thyristor 32 is thus closed.
The stone 15 is magnetized by the supply of current from the energy source 30. This closes
The armature 18 is pulled toward the inside of the core 17 in the direction of arrow B, and
The operation rod is moved in the direction of arrow C through the push rod 24 and the release armature 14.
Causes a displacement of the pad 19. Thus, the movable contact device of the circuit breaker is moved to the closed position.
Toward the armature 18 and a mechanical closure, for example, disposed adjacent the armature 18.
It is held there by a position latch.
At the time of opening and closing, the respective engagement and disengagement of the mechanical open position latch and the closed position latch described above.
Is achieved with the help of electromagnets, which are controlled by the same control circuit arrangement 33.
The control circuit device 33 operates during the operation of the circuit breaker.
A trigger signal is supplied to each of the thyristors 31 and 32.
In the manner described above, the movable contact device is held at the open contact position and the closed contact position, respectively.
Instead of using a mechanical latch to perform this function, the function may be accomplished electromagnetically.
FIG. 2 shows another development of the magnet arrangement shown in FIG.
The holding coil 25 is disposed adjacent to the separating coil 12 and the circuit is interrupted after the separating operation.
The movable contact device of the breaker is held in the open position and, on the other hand, the second holding coil 26 is
A movable contact device for a circuit breaker, which is arranged adjacent to the closing coil 16 and after the closing operation.
In the closed position.
In contrast to the working coils 12, 16, the holding coils 25, 26 have a relatively low magnetization.
Designed for current. The reason is that the attractive force (F) of the electromagnet is between the armature and the core.
This is because it is a function of the air gap (X) and the coil current (I).
This is because it can be estimated by the equation.
F = k · ITwo/ XTwo
At the end of the armature movement, the air gap X is reduced to almost zero, so that
The holding force required is easily achieved with a relatively small current, thus
Is transmitted by auxiliary power equipment at the distribution station where the circuit breaker is located.
Can be obtained.
FIG. 3 shows the coil in the magnetic device according to FIG. 2 during closing and opening of the circuit breaker;
FIG. 4 shows a time diagram for the current flow. The following description for current and time intervals is line
It is used in the figure.
IMA = Current in the closing coil 16
IHC = Current in the second holding coil 26
IBR = Current in the breaking coil 12
IHO = Current in first holding coil 25
TMA = Breaker closing time interval
THC = Time interval when the breaker is locked in the closed position
TBR = Time interval for opening circuit breaker
THO = Time interval when the breaker is locked in the open position
As is evident from the diagram, the holding coils 25, 26
To magnetize the respective magnetic circuits and separate the open and closed armatures.
At the end position of the armature movement,
Cooperates with the files 12,16.
FIGS. 4 and 5 show the electromagnetic actuator according to the invention in itself
Integrated single-pole magnet-operated high-voltage circuit breaker consisting of circuit breaker poles of known type
The container is shown. The circuit breaker pole shown is from the AB published in 1993.
B pamphlet "SESWG / B 2330E SF"6Circuit breaker type LTB
Self-blowing SF described in "6It is a circuit breaker. Circuit breaker pole contacts
The device comprises an insulating material comprising upper and lower connecting flanges 41 and 42, respectively.
Is disposed in the elongated casing 40. The central part is the contact shown in FIG.
The point device comprises one fixed main contact and one movable main contact 43 and 44 and one fixed main contact.
It has an arc contact and one movable arc contact 45 and 46, respectively. Insulation
A nozzle 47 made of a material is disposed between the movable contacts 44 and 46, and
Are fixedly connected. The movable contact devices 44 and 46 are provided with a cylindrical contact rod 48.
The insulated operating rod 19 is connected via a hollow support.
Penetrating through the insulator 49 and connected at its lower end to the release armature 14 of the actuator.
I have.
The circuit breaker poles and actuators are arranged in a coaxial relationship and are elongated, substantially
Have an axially symmetric relationship. One circuit breaker pole and one actuator
To form a hermetically sealed unit of6Fill with gas
Have been packed. All of the mechanical actuation takes place inside the closed unit. Enel
The actuating device comprises a gastight bush 27 for connecting the hook source 30 to the actuating device.
.
Instead of disposing the actuator below the support insulator 49, as shown in FIG.
The actuating device shall be compatible with the lateral dimensions of its supporting insulator and actuating device.
Thus, the supporting insulator may be incorporated in the lower part. In this way, the actuator is separate
It is not necessary to provide a casing of
Can be reduced.
The integrated circuit breaker pole of the described embodiment has significant advantages. Because
The circuit breaker pole may be ready for full operation with factory-specified gas filling
This is because that. This means that there are two electrical connections between the breaker pole and the energy supply.
Reducing assembly work on the consumer side, which is greatly limited in connecting wires. (Magnetic
The return connection from the stone coils 12, 16 can be grounded to the instrument enclosure. )
The invention is not limited to the illustrated embodiments, but some variants are claimed.
It is possible within the enclosure. For example, instead of the push rod 24, the armatures
A connecting rod for connection can be used. In addition, as shown in FIG.
Use of gate turn-off thyristors instead of thyristors 31 and 32
May be advantageous.