JPS58165225A - 真空しや断器 - Google Patents

真空しや断器

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JPS58165225A
JPS58165225A JP57047423A JP4742382A JPS58165225A JP S58165225 A JPS58165225 A JP S58165225A JP 57047423 A JP57047423 A JP 57047423A JP 4742382 A JP4742382 A JP 4742382A JP S58165225 A JPS58165225 A JP S58165225A
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vacuum
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vacuum breaker
electrode
compound
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寿 安藤
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    • 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
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00Contacts
    • H01H1/02Contacts characterised by the material thereof
    • H01H1/0203Contacts characterised by the material thereof specially adapted for vacuum switches
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00Contacts
    • H01H1/02Contacts characterised by the material thereof
    • H01H1/021Composite material
    • H01H1/023Composite material having a noble metal as the basic material
    • H01H1/0233Composite material having a noble metal as the basic material and containing carbides

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

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は新規な真空しゃ断器に係シ、特に低サージタイ
プの電極を有する真空しゃ断IsK関する。
低サージ形真空しゃ断器用電極として従来から候補に挙
げられている材料としては、C11をペースとしてBi
、Pb、T・、S・などの低融点・高蒸気圧元素を株加
したもの、あるいは粉末冶金的に作られたAI−we系
やCu−LW系などが良く知られている。前者のCu合
金系では真空しゃ断器電極として、しゃ新前の初期にお
いては良好な低す一ジ性を示すが、短絡電流の如き大電
流し中断を行うと、Cu中のBi、Pb等がじみ出た郵
、あるいは蒸発が生じ、この丸めその後において低サー
ジ性を失なってしまう。又、とのような低融点・高蒸気
圧元素のしみ出しKよって著しく耐電圧性能や大電流し
中断性能が劣化することも避けられなく、実用化には問
題が多い。後者のhg−we系やCu−W系も比較的良
好な低サージ性を示す、このうち、Ag−we系は短絡
電流のような大電流をしゃ断した後においても低サージ
性が良好である。しかしながら、この材料はめまシ大電
Rをしゃ断できないという欠点がTo4)、大容量化I
/cは限界が出ている。
さらに、低サージ性について詳しく述べれば、上記し九
〇uペース合金やhg−we系、Cu−WC系合金のい
ずれも完全なる低サージ性は満足されているとは言えな
い。すなわちト低サージ性を云々する特性としては、真
空しゃ断器における小電流し中断時のさい断電流(チョ
ッピングカレント)籠をできるだけ小セ(することKめ
シ、理想的には零ムとすることか望ましい、しかじなか
ζ) る、この点で従来の低す−、ジ性と呼ばれるにふされし
いようなさい断電流値としては試験条件によって多少異
なるが、約1〜3Aのものが挙げられている。ところが
、とのさい断電流値では、絶縁強度の高い回転機やトラ
ンス等の負荷に対しては許容できるサージにおさまるが
、乾式トランスのような絶縁強度の低い負荷に対しては
いまだに高すぎる値であシ、絶縁破壊が生じる危険性が
高い。
このため、各種の受配電設備を設計する場合、従来の低
サージ真空し中断器によって完全くサージアブソーバレ
スにすることが難かしく、限定した適用規準の中だけ、
すなわち絶縁強度の高い負荷システムの場合に限って低
サージ真空しゃ断器が生かされているとも言える。これ
らの低サージ性を左右する因子としては電極材質による
固有のさい断電流特性が殆んどを占めている。一般に、
上記した開閉サージ電圧をv1電極材のさい断電流l[
をIs、負荷機器のサージインピーダンスを2とし、負
荷による減衰定数t−pと“すれば、概略的lj’I KV=P ” I s a Zと表現できる。これらを
考慮□ し、乾式トランス勢の絶縁破壊を防ぐには、さい断電流
値IsはlA台、望ましくはIA以下まで下げてやる必
要がある。したがって、全面サージアブノーパレス低サ
ージ真空しゃ断器としては、従来のさい断電流特性のも
のでは不満足で61、よシ低さい断電流特性を有する電
極材を見い出していかなければならないという間聴点が
残されていた。
本発明の目的に、サージアブソーバレス真空しゃ断器と
なるような、低サージタイプ電極を有する真空し中断器
を提供することKめる。
本発明は、真空容器と、該容器内に配置された1対の電
極を有するものにおいて、少なくとも一方の電極の少な
くともr−り発生部分が、低融点金属とそれよシ融点の
高い金属との化合物を含む合金からなシ、その化合物量
が前記融点の高い金装置以上である部材で構成されてい
ることを特徴とする真空しゃ断器[4る。
本発明は、完全にサージアブソーバレスとなる電極を目
標に、小電流しゃ断時のさい断電流線がIA以下を目標
とした。本発明者らはFe族元素の焼結体勢KAg合金
を溶浸した低サージ形電極を出願しえ。この溶浸合金電
極は従来のものに比べ、さい断電流が低く、優れた低サ
ージ形が得られ九が、約1〜2Aでめカ、目標とするI
A以下にするのが困−である。
本発明者らは、種々の検討を加え九ところ、これらの材
料の低サージ性は、マトリックスでめるF・族元素や溶
浸したAgが担っているわけでなく、ルるいは添加した
T・、Seが単独に効いていることでもないことをつき
とめた。すなわち、低サージ効果を発揮する構成吻はA
gとT・、もしくはAIとScの化合物でろるAg、’
I’・−Ag 8・の化合物そのものであることを知つ
九、一連の実験によれば、AgあるいはT・、8拳が単
独に晶出した相が多いと低ず一ジ性が従来なみてTo)
、約1〜2ムのさい断電流litを示す。ところが組成
t”Al−37wt%T・、Ag−17wt%8働の如
<AgmT・やAg18・の化合物の組成を主にし九も
のでは、さい断電流の最大が1アンペア以下となること
が判明した。そこで、本発明者らは、まずCu製の電極
支持板にこれらの化合物を接合し、所定の電極構造とし
て、各楡亀気的性能會−ぺたところ、Ag、’r・電極
及びAg、8・電極のさい断電流の最大直はそれぞれα
9,0.7Aとなることが判った。又、これらの耐電圧
性能及び大電流しゃ断性能とも従来材料とそん色のない
ことも確認した。特別に大容量用のものでなければCu
製の電極支持板に上記化合物をはり合わせ九構造で実用
化できる。さらに本発明者らは、この材料を用いて高耐
電圧性及び大容量化も備えさせるためKXFe族元素の
粉末焼成体中に上記化合物を溶浸させてみた。例えば、
CO焼成体中に50wt%のAg、8e を溶浸し友も
のにおいて、さい断電流の最大が1.OA、平均がα5
Aまで下がることを確認し、合わせて耐電圧性能が約2
0%向上し、さらに大電流しゃ断性V@も増すことが分
かった。同様和して”mTasMoの焼結体中にこれら
を含浸させてみたとと・ろ、同様な傾向でめシ、総合的
にみて従来材よシも′・′優れた性能を示すことも解明
し良、      ′ 低融点金属は、−r−りによって蒸発し易い高蒸気圧元
素で、消弧作用を有する融点の低い元素をいう、好まし
くは、融点5ooc以下のものでめる。
IJ!1/A的1 本発明に係る真空しゃllFrl5の真空バルブは一列
として第1図に示す構造を有し、筒状ケースlFi竜う
イックスあるいは結晶化ガラス等の絶縁材料から成り、
その両端を金属製端子板6.7によって固定し、その内
部KFi一対の電極、すなわち、固定電極4と、ベロー
ズ11を介して動けるようにした可動電極5とがら成っ
ている。これらは端子板6に設けられた排気管8によっ
て内部は真空に排気され、十分排気後にこの先端はチッ
プオフされるようKなっている。電極4.5を囲むよう
に設けられた円筒状のシールド12は電極構成部材がし
ゃ断′r−りによって蒸発、飛散した場合、他・\耐着
させないj5に受は止める壁の役目を果えしている。電
極−*S/ricu製の補助電極2゜3[ov)付によ
づ51合わされた構造となっている。本発明の電IkF
iチップとなっている。かがる電極チップは、粒状のh
t及び8・を重量比で73 : 270割合で合計1−
を黒鉛るっぽに充てんし、これを450mの石英管中に
真空封止した後、1.00Orで30分間加熱すること
によって得られた。この合金ハ、ハづ全体がAg*8・
化合物からなる。この化合物をφ4o謹厚さ3■KII
A械加工し、補助電極2.3の上に真空ろう付した。
かかる電極を内蔵した上記構造の真空バルブについて各
種電気的性能試験を5J!施したところ、小電流しゃ断
時のさい断電流値は最大o、7、平均0゜0.3人とな
9、七しくすぐれた低サージ性を有することが判明し、
しかも耐電圧及び大電流しゃ断性能とも従来のCu −
P b系合金とそん色ない特性を示すことも確認された
。又、上記真空バルブを定格?、2kV、12.5kA
 の真空しゃ断器として実際に各種モータ、トランス等
と結線し、三相負荷試験を実施したところ、小電流しゃ
断によるサージによる絶縁破壊も起こらず、十分な低サ
ージ性が実証された。
実施f82 実施的1でI/’1Ag@Bm 化合物をチップとした
電極で6つ九が、この電極よ〕もさらに耐電圧性を上げ
ること、及び大電流しゃ断能力と耐消耗性を附加する目
的として、各1高融点金属中KA g、 8 eめるイ
riAIIt T・化合物を多量含ませることを考え友
表に示すように、Fe族元素及びCr#W#Mo、’p
aあるいはこの縦化物などが上記高融点金属に該当する
。これらは粉末を用い、30〜50%の高い気孔′!s
を有するように所定の温度で焼成し、実施例1と同じよ
うにして作られたAll18@ % @るいはAgtT
・化合物を上記焼成体中に溶浸させ寮、溶浸温度中溶浸
時閣などの条件は異なるが、いずれの焼成体に対しても
Ag、8・。
AgtT・は良好に溶浸されえ。第2図に50%の気孔
率のCo焼成体中KAg、8・を溶浸した電極のl1l
I黴鏡組織を示す。白地の粒子がCo、黒地がkgH8
@ である。
各樵溶浸材の基礎的な電気的性能を−ベる九めに、φ2
0閤の試験電極に加工し、真空排気セット中のホルダK
 L 5 mmギャップとなるように取付け、aooc
の脱ガス・ベーキングt−JIIIした。この後、最大
60kVの高電圧を電極間に印加し電極表面のクリーニ
ングを行なった。
表 そして真空に排気しながら、さい断電流及びしゃ断性能
を測定した。さい断電流測定は約50Hzの100V回
路でIOA以下の小電流をしゃ断した際に、最大のさい
断電流が発生するようKm流を調節しておき、この小形
電流しゃ断時のさい断電流を1008測定し最大値と平
均1t[を求めるようKした。しや鹸性能試験は約50
Hzで6000〜7000Vの高電圧をかけ、しゃ断電
流を約50OAステツプで増加させながらしゃ断し、こ
の時限界となるしゃ断電流を求めた。なお、評価方法と
しては従来材のAg−70WCl焼結電極の限界しゃ断
電流を100%とし、それに対する割合で示すようにし
た。表にこれらの試験結果を示し良。
この表かられかるように高融点金属中[Ag18eやA
g、’I’@ t−主成分とする化合物を溶浸させた材
料はいずれ奄同様IIc使れ喪低サージ性があり、特に
、kg鵞8・、 kg@T@のみからなるものは優れ良
低サージ性と、大電流しゃ断性能がより向上するという
ことが一しされた。又、表IICは示していないが、耐
電圧性能及び耐消耗特性が一段と向上し、実用的な電極
材となることがわかった。
本発明によれば、さい断電流の最大値が1°rンペア台
の真空しゃ断i用電極が得られ、絶縁性の・低い乾式ト
ランス等の負荷に対してもサージ保一対策が不賛な夛、
全面的サージアブソーバレス真空しゃ断器とすることが
できる。したがって真空しゃ断器が本来有している小型
・軽量性がムつそう増量ことにもなった。
【図面の簡単な説明】
第1脂は本発明に係る真空しゃ断蟲用真空バルブの一丙
を示す断面構造及び、第2図はco−50Agt8e溶
浸合金電極断面の顕微鏡組織写真(倍率125)である
。 l・・・筒状ケース、2.3・・・補助電極、4.5・
・・電極、6.7・・・端子板、8・・・排気管、9.
lO・・・ホ手続補正書(方式) 特許片長 官若杉和夫 殿 事件の表示 昭和57年 特許願第47423   号発明の名称 
真空しfWR器 補正をする者 事件との関係  特許出願人 住  所  東京都千代田区丸の内−丁目5番1号名 
 杵(51o1株式会社 日 立 製 f乍 所代表者
 三 1)勝 茂 代   理   人 t;  所 東京都千代田区丸の内−丁目5番1号補正
の対象 「図面」 補正の内容

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、真空容儀と、その容器内に配置された1対の電極を
    有する″ものにおいて、少なくとも一万の前記電極の少
    なくともr−り発生部が、低融点金属とそれより融点の
    高い金属との化合物を含む合金からなり、その化合物蓋
    が前記融点の高い金llI41111以上でるる部材で
    構成されていること1−**とする真空しゃ断器。 2、特許請求の範囲第1項において、前記化合物に、銀
    カルコケナイド嫁素を除く)である真空しゃ断器。 3、特許請求の範囲第2項において、前記銀カルコゲナ
    イドttAg、se、Ag*Teでめり、これらの1s
    以上より構成される真空しゃ断J#1..′4、特許t
    yt求の範囲第1墳〜第3項のいずれかVCおいて、前
    記部材は銅よりも高融点の金属又はそれらの炭化物を主
    成分とするスケルトンの空隙中に前記合金が光てんされ
    ている真空しゃ断器。 & 特許請求の範囲@ 41J4において、前記スケル
    トンはFe、Ni、Co、Cr、T1.Moa W。 Taの1種以上からなシ、その空lIK前記銀カルコゲ
    ナイドが充てんされている真空しゃ断器。
JP57047423A 1982-03-26 1982-03-26 真空しや断器 Granted JPS58165225A (ja)

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EP83301587A EP0090579B1 (en) 1982-03-26 1983-03-22 Surge-absorberless vacuum circuit interrupter
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