JPS5828134A

JPS5828134A - 回路しや断器

Info

Publication number: JPS5828134A
Application number: JP12695581A
Authority: JP
Inventors: 悟山崎; 伸示山県; 久常　文之; 寺地　淳一; 村上　貞利
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1981-08-11
Filing date: 1981-08-11
Publication date: 1983-02-19

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】この発明は回路しゃ断器に関するものであり、特にしゃ
断時における限流性能を向上させた回路しゃ断器に関す
るものである。

第１図（ａ）は一般的な回路しゃ断器を示す断面平面図
であシ、第１図（ｂ）は第１図（ａ）の線ｂ−ｂにおけ
る側断面図である。第１図（ａ）　、　（ｂ）において
、今、可動接点（１３０２）と固定接点（２０２）とが
閉成していると、電流は固定導体（２０１）−同定接点
（２０２）−可動接点（３０２）−可動導体（８０１）
の経路で流れる。

この状態において、短絡電流等の大電流がこの回路に流
れると、操作機構部（４）が作動して可動接点（１３０
２）を固定接点（２０２）から開離させる。このとき、
固定接点（２０２）と可動接点（８０２）間にはア−り
Ａが発生し、固定接点（２０２）と可動接点（８０２）
間にはアーク電圧が発生する。このアーク電圧は固定接
点（２０２）からの可動接点（８０２）の開離距離が増
大するに従って上昇する。また、同時にアークＡが消弧
板（５）の方向へ磁気力によって引き付けられ伸長する
ために、アーク電圧はさらに上昇する０このようにして、アーク電流は電流零点を迎えてアーク
Ａを消弧し、しゃ断が完結する。このようなしゃ所動作
中において、可動接点（８０２）と固定接点（２０２）
との間には、アークＡによって短時間、すなわち数ミリ
秒の内に大量のエネルギーが発生する。そのために、包
囲体（１）内の気体の温度は上昇し、かつ圧力も急激に
上昇するが、この高温高圧の気体は排出口（１０１）か
ら大気中に放出される。

回路しゃ断器およびその内部構成部品は、そのしゃ断に
際して上記のような動作をするが、次に固定接点（２０
２）と可動接点（８０２）との動作について特に説明す
る。一般にアーク抵抗Ｒは次のような式で与えられる。

すなわち、Ｒ＝ｐ− ただし、Ｒ：アーク抵抗（Ω）Ｐ：アーク抵抗率（Ω１国）ｌ：アーク長さく、）Ｓ：アーク断面積（、，１）ところが、一般に数ＫＡ以上の大電流でかつアーク長さ
ｅが５０調以下の短いアークＡにおいては、アーク空間
は金属粒子によって占められてしまうものである。しか
も、この金属粒子の放出は、接点表面に直角方向に起こ
るものである。また、この放出された金属粒子は、放出
時においては接点の金属の沸点近くの温度を有し、さら
にアーク空間に注入されるや否や電気的エネルギーの注
入を受けて高温高圧化されるとともに導電性を帯び、ア
ーク空間の圧力分布に従った方向に膨張しながら高速度
で導体から遠ざかる方向に流れ去るものである。そして
、アーク空間におけるアーク抵抗率Ｐおよびアーク断面
積８は、この金属粒子の発生量とその放出方向によって
定まる。したがって、アーク電圧もこのような金属粒子
の挙動によって、決定されているものである。次に、こ
のような金属粒子の挙動を第２図を用いて説明する。

第２図において、（２０２）は固定接点、（８０２）は
可動接点を示し、また、接点（２０２）、（８０２）の
それぞれのＸ面は接点（２０２）、（３０２）が接触す
る場合の対向面であシ、接点（２０２）、（８０２）の
それぞれのＹ面は、対向面Ｘ面以外の接点表面および導
体表面の一部を示す。また、図中一点鎖線で示す輪かく
２は、接点（２０２）、（８０２）間に発生するアーク
Ａの外かくを示し、さらに、金属粒子ａおよび金属粒子
すは、接点（２０２）、（８０２）のＸ面およびＹ面か
ら蒸発などによシ発したそれぞれの金属粒子を模式的に
示したもので、その放出方向は、それぞれ矢印ｍおよび
矢印ｎによって示した各流線の方向である。

このような接点（２０２）、（１１０２）から放出され
た金属粒子ａ、ｂは、アーク空間のエネルギーによって
導体金属の沸点温度である約ａ、ｏｏｏ℃程度から、導
電性を帯びる温度、すなわちｓ、ｏｏｏ℃以上、または
さらに高温の２０，０００℃程度にまで昇温され、その
昇温の過程でアーク空間からエネルギーを奪い去り、ア
ーク空間の温度を下げ、その結果アーク抵抗Ｒを増大さ
せる。なお、アーク空間から金属粒子ａ、ｂが奪い去る
エネルギー量は、金属粒子の昇温の程度が大きい程大き
く、その昇温の程度は、接点（２０２）　（８０２）か
ら発した金属粒子ａ。

ｂのアーク空間における位置及び放出経路によって定ま
る。しかしながら、第２図に示す従来の回路しゃ断器に
おいては、対向面Ｘ面の中心付近から発する金属粒子ａ
はアーク空間より大量のエネルギーを奪い去るが、しか
し、接点表面および導体表面の一部Ｙ面から発する金属
粒子すは、金属粒子ａに比べてアーク空間から奪い去る
エネルギー量は少ない。

すなわち、金属粒子ａの流れる範囲においては犬ｔのエ
ネルギーを奪ってアーク空間の温度を下げ、したがって
アーク抵抗率ｅを増大させるが、金属粒子すの流れる範
囲において線、大蓋工ネルギーを奪わないために、アー
ク空間の温度の低下も少なく、したがって、アーク抵抗
率ρの増大も図れず、しかも、対向面Ｘ面および接点表
面Ｙ面からアークが発生するために、アーク断面積も増
大し、その結果アーク抵抗も低下する。

このような金属粒子によるアーク空間からのエネルギー
の流出は、電気的注入エネルギーとっシ合っているので
あるから、もし、接点間に発生する金属粒子のアーク空
間への注入量を増太逼せれば、当然にアーク空間の温度
を大きく低下させ、その結果アーク抵抗率を太きくしで
アーク電圧を大きく上昇させることが可能であることが
わかる。

さらに従来の接点導体の大きな欠点は、Ｙ面へのアーク
の足の拡大のために一般にこのＹ面に設けられることの
多い導体との接合部に直接アークの足が拡大しやすく、
この熱によって融点の低い接合部材が溶融し、接点脱落
を起す危険性があった点である。

この発明の目的は、高いアーク電圧を肩しかつしゃ断時
の限流性能がよく、しかも接点の脱落のおそれのない回
路しゃ断器を得ることにある。

以下この発明の実施例を図面に基づいて説明する。第８
図（ａ）はこの発明による回路しゃ断器の一実施例を示
す平断面図であシ、第８図（ｂ）は第８図（ａ）の線ｂ
−ｂにおける側断面図である。第８図（ａ）。

（ｂ）において、包囲体（１）は絶縁体によシ構成され
、開閉装置の外枠を形成するもので排出口（＋０１）を
備えている。固定接触子（２）は包囲体（１）に固定さ
れた固定導体（２０１）と、固定導体（２０１）の一端
部に取付けられた固定接点（２０２）とから構成されて
いる。可動接触子（３）は固定接触子（２）に対して開
閉するもので、固定導体（２０１）に対して開閉動作を
する可動導体（８ｏｔ）と、固定接点（２０２）に相対
して可動導体（ａｏｉ）の一端部に取付けられた可動接
点（３０２）とから構成されている。操作機構部（４）
は可動接触子（３）を開閉操作するものである。消弧板
（５）は可動接点（３０２）が固定接点（２０２）から
開離するときに生じるアークを消弧するものである。圧
力反射体（６）　、　（７）はそれぞれフェライトマグ
ネットで構成され、それぞれ固定接点（２０２）、可動
接点（ｆｌ１０２）の外周を取囲んで、かつ互いにアー
クＡに対向するようにそれぞれ固定導体（２０＋）、可
動導体（８０１）に取付けられている。

今、可動接点（８０２）と固定接点（２０２）とが閉成
していると、電流は固定導体（２０＋）−同定接点（２
０２）−可動接点（３０２）−可動導体（８０１）へと
、電源側から負荷側に流れる。この状態において、短絡
電流等の大電流がこの回路に流れると、操作機構部（４
）が作動して、可動接点（８０２）を固定接点（２０２
）から開離させる。このとき、固定接点（２０２）と可
動接点（８０２）間にアークＡが発生する。このアーク
Ａにおいては第４図において示すように、圧力反射体（
６）　、　（７）によって金属粒子が反射され、アーク
空間が高圧となり、その結果アークが効果的に冷却され
消弧される。

第４図は第８図の回路しゃ断器における金属粒子の挙動
の模式的説明図である。第４図において、（２０２）お
よび（８０２）は相対する１対の接点であシそれぞれの
接点（２０２）、（８０２）の全周を囲み、かつアーク
Ａに対向するように固定導体（２０１）、可動導体（８
０１）に圧力反射体（６）　、　（７）が設けられてい
る。

このような回路しゃ断器における接点間の金属粒子は、
次のような挙動をする。

すなわち、空間Ｑにおける圧力値は、アークＡ自身の空
間の圧力値以上にはなり得ないが、しかし少くとも、圧
力反射体（６）　、　（７）が設けられていない場合に
比べて、圧倒的に高い値を示す。したがって、圧力反射
体（６）　、　（７）によって生じた相当に高い圧力を
もつ周辺空間Ｑは、アークＡの空間の拡がりを抑制する
力を与え、アークＡを狭い空間に「しぼシ込む」ことに
なる。これ社すなわち、対向面であるＸ面より発した金
属粒子ａ、ｃ等の流線ｍ、ｏをアーク空間にしぼシ込み
閉じ込めることになる。よって、Ｘ面より発した金属粒
子ａ。

Ｃは、有効にアーク空間に注入される。その結果、有効
に注入された大量の金属粒子ａ、ｃは、アーク空間から
従来装置とは比較にならないほど大量のエネルギーを奪
い去るため、アーク空間を著しく冷却する。したがって
、抵抗率ρすなわちアーク抵抗Ｒを著しく上昇させてア
ーク電圧をきわめて大きく上昇させる。

ところで、この発明においては圧力反射体（６）。

（７）がフェライトマグネットで形成されているので、
次のような利点がある。

すなわちフェライトマグネットの成分はＢａ　Ｆｅ１２
０９等であり、絶縁抵抗が高く、接点近傍に設置しても
アークの足は落ちに＜＜、圧力反射体の効果は有効に発
揮される。またその耐熱性が高いこともアークに触れる
圧力反射体の材料として非常に有利な点である。しかも
アークに触れても接点に有害なガスの発生もなく、接点
近傍に安心して使用できる。さらにフェライトマグネッ
トの大きな特長はその磁性効果にある。すなわち、有効
な配置によって接点から発生するアークに働き、電流と
磁束が交差することによって発生する駆動力のためアー
クが延ばされ、またアークの足もすばやく移動し、その
しゃ断性能は格段に向上し、接点の消耗もきわめて小さ
くすることができる。

また、絶縁物からなる圧力反射体（６）　、　（７）を
上記のように固着することによってアークＡの足はＹれ
ている接点（２０２）、（８０１）と導体（２０＋）、
（８０１）の接合部に直接アークの足が触れにくくなり
、その結果接点脱落を起す危険性もなくなるという有利
な点を有している。

第５図（ａ）は、圧力反射体（６）　、　（７）の他の
実施例を示す側面図であり、第５図（ｂ）は第５図（ａ
）のものの平面図である。すなわち、第３図に示す圧力
反射体（６）　、　（７）は板状のものであるが、第５
図（ａ）、第５図（ｂ）に示すようにテーピングあるい
はコーティング等によって導体（２０１）、（８０１）
の外周を被覆するよう圧力反射体（６）　、　（７）を
形成してもよい。

また、第６図（ａ）は圧力反射体（６）　、　（７）の
さらに他の実施例を示す側面図であシ、第６図（ｂ）は
第６図（ａ）のものの平面図である。すなわち、圧力反
射体（６）　、　（７）の一部に接点の一端側面よシ接
点（２０２）　。

（８０２）から遠ざかる方向に導体（２０１）、（８０
１）の表面が露出するように、溝（６０１）、　（７０
１）が設けである。このようにすればアークＡの足が溝
（６０１）　。

（７０１）を走シ、アークＡが消弧板（５）に触れ、冷
却されてしゃ断性能が向上する。

第７図（ａ）は圧力反射体（６）　、　（７）のさらに
他の実施例を示す側面図であシ、第７図（ｂ）は第７図
（ａ）のものの平面図である。すなわち溝に露出する導
体の一部（８０１）、（９０１）の表面が、圧力反射体
（６）　、　（７）の表面と同一かもしくはそれよりも
突出したものでおる０このように構成するとアークＡの
足が素早く移動することが可能であり、しゃ断性能がさ
らに向上する利点がある。

以上のように、この発明によれば、従来に比べてはるか
に高い限流性能を有し、かつ接点脱落のない安全な回路
しゃ断器を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は一般的な回路しゃ断器を示す平面図、第
１図（ｂ）は第１図（ａ）の線ｂ−ｂにおける断面図、
第２図は第１図の回路しゃ断器における金属粒子の挙動
の模式的説明図、第８図（、）はこの発明による回路し
ゃ断器の一実施例を示す平面図、第８図（ｂ）は第８図
（ａ）の線ｂ−ｂにおける側断面図、第４図は第８図の
回路しゃ断器における金楓粒子の挙動の模式的説明図、
第５図（ａ）は圧力反射体の他の実施例を示す側面図、
第５図（ｂ）は同平面図、第６図（ａ）は圧力反射体の
さらに他の実施例を示す側面図、第６図（ｂ）は同平面
図、第７図（ａ）は圧力反射体のさらに他の実施例を示
す側面図、第７図（ｂ）は同平面図である。（２）・・・固定接触子、（２０＋）・・・固定導体、
（２０２）・・・固定接点、（３）・・・可動接触子、
（ａＯｔ）・・・可動導体、（３０２）・・・可動接点
、（６）　、　（７）・・・圧力反射体。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。代理人　葛野信−（外１名）毫１　図（ａ）（ｂ）廖２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　　導体とこの導体に固着された接点とからなる
電気接触子を少くとも一対備え、上記電気接触子のそれ
ぞれは接点の外周を取囲むように導体上に装着された圧
力反射体を有し、この圧力反射体の少くとも一方がフェ
ライトマグネットで形成されていることを特徴とする回
路しゃ断器。
（２）圧力反射体は上記導体の外周を覆う被覆物である
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の回路しゃ
断器。
（３）圧力反射体は上記導体の接点側表面に装着された
板状部材であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の回路しゃ断器。
（４）　　圧力反射体の少くとも一方は、一端が接点側
面より発し接点より遠ざかる方向に上記導体の一部が露
出するような溝を有することを特徴とする特許請求の範
囲第１項、第２項または第８項記載の回路しゃ断器。
（５）溝に霧出する導体の一部の表面は圧力反射体の表
面と同一かもしくはそれ以上に突出していることを特徴
とする特許請求の範囲第４項記載の回路しゃ断器。