JPS5840808B2 - シンクウガタカイロシヤダンキ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は真空型回路しゃ断器に関するもので、特に電
流しゃ断性能を増大するための接触子の構造に関するも
のである。

通常の真空型回路しゃ断器において、容器すなわち外函
はガラス、セラミックまたはこれと類似な材料のような
適宜な絶縁材料で作られている。

外函は真空室を形成し、この室内に１対の分離可能な接
触子が置かれている。

閉位置で、しゃ断器の接触子間に直接の電気的接触が存
在し、しゃ断器を通って連続した電気経路が形成される
。

開路位置では接触子は分離されていて、それらの間に火
花間隙を形成する。

作動の間に、接触子を離すことによって電流のしゃ断が
開始される。

接触子が離される時、この火花間隙を通ってアークが発
生する。

発生したアークは接触子材料の一部を気化し、気体粒子
はイオン化されて、電流がしゃ断されるまで、アークを
維持し、それを通って電流が流れることになる。

電流しゃ断は通常交流波の電流零の点で起る。

電流零点に達した後過渡回復電圧が分離された接触子間
に蓄積される。

もし火花間隙の絶縁耐力が過渡回復電圧に耐えるだけ充
分に強ければ、絶縁破壊は起らないであろう。

アークは再発生しないで、回路しゃ断は完結するであろ
う。

回路しゃ断の間に相対的可動接触子が分離されるとき、
アークが接触子間に形成され、アークが消弧されるまで
電流はこのアークを通って流れ続ける。

接触子はアークを接触子分離の際のアーク開始からほぼ
電流零でそれが消弧されるまでアークを支持するに違い
ない。

アークが維持されている間は接触子は非常に強い加熱を
受ける。

アークのエネルギーは接触子表面を溶融し、腐蝕し、劣
化させる。

従来の技術において、カップ形の接触子が高い電流しゃ
断性能を呈することが知られている。

カップ形接触子に形成したスロットがアークを電極の周
縁をめぐるようｌこ駆動し得、またアークを接触子の中
心に向って駆動することができる。

アークが径方向内向きに強制された時、従来技術の接触
子に関するある特許に記載しているように、アークはカ
ップ形接触子の内側基部を著しく腐蝕する傾向がある。

接触子表面の劣化を最小にする従来技術による方法は軸
方向磁場をアーク電流と同相に設け、回路しゃ断の間に
アーク電圧を減じ、電力を真空しゃ断器内で消散させる
ことであって、アーク電流と同相の軸方向磁場は真空し
ゃ断器のしゃ断容量を増大しうろことが知られている。

従来技術ではこれらの磁場は接触子の支持杆内に挿入さ
れたコイルまたは外部の、コイル磁場によって作られた
。

双方の場合において、コイルはアーク接触子が閉じてい
る場合でさえも電流を通し、その結果渦電流のための永
久的なエネルギー損を起こす。

電弧発生の間だけアーク電流の場所に軸方向磁場を生ず
るような接触子を提供するのが望ましい。

そしてまた高い電流しゃ断の間に著しく腐蝕されない内
側基部面積を持つカップ形接触子の提供されることが望
ましい。

それ故、この発明の１つの目的は真空型回路しゃ断器の
ための改良された接触子の構造を提供することである。

この発明によると、高度に真空にされた絶縁容器と、こ
の絶縁容器内に位置する第１接触子と、前記容器内にあ
って前記第１接触子と係合する閉位置と前記第１接触子
より離れた開位置との間を前記接触子に関して可動で回
路しゃ断の間にそれらの間にアークを発生する火花間隙
を形成する第２接触子とを備え、前記第１接触子は基部
と、この基部から延長して中空の直円筒を形成する側壁
部と、この側壁部の自由端に形成される環状の接触表面
と、この接触表面の内側にそれから四人して位置しかつ
前記基部から相隔たって位置する挿入体とを具えて円周
方向および径方向に延長する複数のスロットを形成され
、前記第２接触子は平らな円形の基部と、この基部から
延長して中空の直円筒を形成する側壁部と、この側壁部
の自由端に形成される環状の接触表面と、この接触表面
の内側にそれから凹入して位置しかつ前記基部から相隔
たって位置する挿入体とを具えて円周方向と径方向に延
長するスロットを形成されている真空型回路しゃ断器が
提供される。

この発明はまた、平らな基部と、この平らな基部から延
長して中空の直円筒を形成する円形側壁部と、前記平ら
な基部から物理的に離れているが電気的に接続されてい
る挿入体とからなり、径方向および円周方向に延長する
スロットを形成されて有する真空型回路しゃ断器用の接
触子を含むものである。

°便宜に、接触子はカップ形の形状でありかつ渦巻形電
極を外側カップ形部分によって形成される区域内に有す
る。

接触を行う表面から凹入している内側の渦巻状挿入体は
側壁部の内径に直接線されるかあるいは接触子の基部と
直接接続されるかのどちらかにされている。

内側渦巻状電極はその周縁を巡ってカップ形接触子内に
支持されている。

１対の係合する接触子が通常真空型しゃ断器内に使用さ
れる。

今記載している接触子の挿入体上の渦巻は１対の係合す
る接触子について反対方向に位置しうる。

このように構成される真空型回路しゃ断器は１対の一体
的の接触子を使用していて、接触子は高い電流しゃ断の
間にアーク電力と同相の軸方向磁場を発生する。

もしカップ形接触子の側壁部がスロットを有していなか
ったら、接触子が通常開じている時磁力は発生しないで
あろう。

１対の係合する接触子の内側に挿入された電極の渦巻が
反対である時高い電流の電弧発生の時期の間に強い軸方
向磁気成分が生ずる。

この発明の１実施例において、真空型回路しゃ断器は１
対の相対的可動接触子を備え、１つの接触子は万ツブ形
に構成され現状の接触表面とカップ形外側接触部内に納
められそれから四人している内側渦巻状電極とを有して
いる。

係合する接触子は同等に構成され、それで１対の接触子
が真空型しゃ断器内に置かれる時、その渦巻は反対であ
る。

各接触子の外側カップ形部分はスロットを形成されてい
て、これはしゃ断の間に形成されるアークを径方向およ
び周方向に動かす傾向がある。

この型の構造の利侭は（１）磁場の径方向成分が低電流
アーク発生の間接触表面上に保持されること、（２）高
電流において、アークが接触子の内側構造部分に移動し
た時、軸方向の磁場が生ずることであり、渦巻状の挿入
体によって生ずるこの磁場は著しくアーク電圧を減じ、
陽極点形成のための門口柱を増し、陽極点形成の遅延は
陽極および陰極接触部の双方における重大な腐蝕を減少
すること、（３）アーク発生半サイクルの間に軸方向磁
場は高い電流においてだけ生ずることである。

特に接触子閉で作動の間に永久渦電流損失が殆んどない
。

高い電流がしゃ断されている時だけ軸方向磁場成分が生
じ、アークが内側電極区域内に移動する。

１対の接触子が高電流しゃ断の間に径方向磁場を生ずる
真空型回路しゃ断器を提供することもこの発明の他の目
的である。

この発明のさらに他の目的は回路しゃ断の間に高い電流
アークの発生が起った時軸方向磁場を生じ、真空型しゃ
断器が通常閉じている時は軸方向磁場の生じないような
真゛空型しゃ断器接触子の構造を提供することである。

アーク発生の間に軸方向磁場を生ずるような１対の一体
的接触子を使用している真空型しゃ断器を提供すること
もこの発明のさらに他の目的である。

この発明を例示のために添附図面に関して以下に説明す
る。

第１図は真空型回路しゃ断器１０を示し、これは高度に
真空にされたガラスまたはセラミック材料からなる高度
に真空にされた管状容器１２と、この絶縁容器１２の両
端を閉鎖する１対の金属製端蓋１４．１６とを備えてい
る。

絶縁容器１２の内側を真空状態下に保つように、封塞部
材２４が端蓋１４，１６と絶縁容器１２との間に設けら
れている。

絶縁容器１２内の圧力は通常の状態下では１０−４以下
で、電子運動の平均自由経路が絶縁容器１２内の電位破
壊経路より長くなることを確実にしている。

絶縁容器１２内に１対の相対的可動接触子１８．２０が
位置している。

接触子１８゜２０が分離される時、それらの間に火花間
隙３０が形成される。

図で下方の接触子１８は溶接またはろう付けのような接
続方法の手段で導電杆３２に固着された固定接触子であ
る。

導電杆３２は固定端蓋１４に堅固に接続されている。

図で上方の接触子２０は可動接触子で導電性操作杆３４
に結合されている。

操作杆３４は絶縁容器１２の縦軸に沿って運動しつるよ
うに装架されている。

操作杆３４は端蓋１６の開孔３６を貫通して外部に突出
し、端蓋１６にベローズで連結されている。

金属製ベローズ３８はそれのそれぞれの端において操作
杆３４および端蓋１６の開孔３６の縁に封塞関係に連結
されている。

可撓な金属製ベローズ３８は操作杆３４のまわりの封塞
を行ない、絶縁容器１２内の真空を害することなく操作
杆３４の運動を許す。

操作杆３４の端に作動装置（図示せず）が接合され、し
ゃ断器、１０を閉成するために固定接触子１８と係合す
るように可動接触子を駆動する。

作動装置はまた回路しゃ断の際可動接触子２０を開路位
置に戻すこともできる。

回路しゃ断の間に接触子１８および２０が離された時、
接触子１８．２０間の火花間隙３０はアーク５４が発生
する。

アーク５４は接触子材料の一部を気化する。

この気体および微粒子は火花間隙３０から絶縁容器１２
に向って放散される。

絶縁容器１２の絶縁内側表面は金属製主じゃへい管４０
によってその上にアークにって生成された金属蒸気およ
び微粒子の凝縮沈着するのを防止している。

主じゃへい管４０は絶縁容器１２上に支持され、端蓋１
４，１６からは電気的に隔絶されている八もし所要なら
、端蓋１４．１６のどちらかから支持され得、あるいは
電気的に接続されうる。

しやへい管４０はアーク生成金属蒸気および微粒子をそ
れらが絶縁容器１２に達しうる以前にそれらをさえぎり
凝縮させるように作用する。

しやへい管４０を側路することによって蒸気および微粒
子が絶縁容器１２に達する機会をさらに少なくするよう
に、端蓋しゃへい部材４２．４４が主しやへい管４０の
端を取囲んで設けられている。

椀形やへい部材４３が可動の操作杆３４に取付けられ、
可撓なベローズ３８の一部を取囲み、ベローズ３８がア
ークで生成される蒸気および微粒子から衝撃を受けるの
を防止している。

回路しゃ断の間に可動接触子２０は固定接触子１８から
分離し、アークが火花間隙３０を通って発生する。

アーク５４は接触子１８．２０から材料の一部を蒸発さ
せ、その結果の金属蒸気および微粒子は回路がしゃ断し
終るまで電流を導きうる。

第１図に示し第２および３図にさらに詳細に示している
接触子は側壁部１９と、内向きに曲がる唇部２１と開放
中心部とを持つカップ形である。

渦巻状電極挿入体６０が接触子１８の開放中心部内に置
かれている。

角度を付けたスロット２３が接触子１８．２０の側壁部
１９に切られている。

１対の接触子１８．２０が真空型しゃ断器１０内で対面
して装架されている。

第１図に示すように、接触子１８．２０のスロット２３
は同じ円周方向を指している。

これは形成されるアークを急速に回転させるような磁場
を環状接触表面２１をめぐって円周方向におよび径方向
に生ずる。

接触子１８．２０の電極挿入体６０に形成されている渦
巻６２は反対の円周方向に指している。

反対方向をさす渦巻を有することは接触子１８．２０の
電極挿入体の間に内側電極アーク発生を起こした時に、
強い軸方向成分を持つ磁界を生ずる。

挿入体６０は導電性の支持部材６６によって接触子１８
゜２０の基部６４から支持されている。

支持部材６６は渦巻状挿入体６０の外周に連結されてい
る。

ここに記載したような接触子の構造は接触子１８または
２０の基部６４のアークによる腐蝕の量を著しく減する
。

基部の腐蝕を減することはしゃ断器のしゃ断能力を助長
する。

渦巻状の電極挿入体６０は接触子基部６４に接続されか
つ渦巻の端によって周縁で支持されていて、高電流アー
ク発生の間に軸方向磁力を呈する。

電極挿入体６０の渦巻を反対方向に置くことは、軸方向
磁場を呈し、これは高電流期間に発生する。

この発明による接触子の構造は以下のような利点を有す
る。

（１）磁場の径方向成分は低電流アーク発生の間に与え
られて、環状の接触表面２１上でアークを回転させる。

（２）高電流アーク発生の間に、アークは接触子１８．
２０の内部構造内へ渦巻状電極挿入体６０まで移動され
て、軸方向の磁界が発生するであろう。

高電流の間に発生される軸方向の磁界はアーク電圧を重
大に減するであろうし、陽極点形成のための始電流を増
加する。

陽極点の形成が起る点の電流を増すことは陽極および陰
極接触子１８．２０の双方における腐蝕を減する。

（３）軸方向磁場は高電流アーク発生半サイクルの間だ
けで発生する。

電極が通常の閉位置にある時、永久渦電流損失はないで
あろう。

低電流アーク発生において、径方向磁場がアーク５４を
移動させ続けるのでアーク５４による接触表面２１の腐
蝕は少なであろう。

第１ないし３図に示す接触子のための電極挿入体６０は
、もし必要ならば同じ方向の渦巻状スロットを持ちつる
。

これはアークを急速に動かすための強い径方向成分を持
った磁界を生ずるであろう。

このようにして、アークを円周方向に動かすような強い
径方向の磁界力＆もしアークが接触表面２１上または電
極挿入体６０上にある時に生ずるであろう。

第４および５図にはこの発明の他の実施例を示している
。

大体カップ形の接触子７０は直接側壁部１９に連結され
た電極挿入体６０を具えている。

側壁部１９は接触子７０の基部６４から延長している。

第４図に示すような接触子７０の１対が真空型しゃ断器
１０内に装架されるとき、スロット６２は同じ方向に装
架されえて、強い軸方向磁界を生ずる。

代わりに、係合する１対の接触子７０のスロット６２は
また反対方向を指すようにも構成することができ、この
ようにして、先に記載したような利点を結果とする強い
軸方向磁界を生ずる。

接触子７０は環状の接触表面７４を具えている。

１対の接触子７０が真空型しゃ断器１０内に置かれると
き、接触表面７４は通常の閉成操作の間に係合する。

電極挿入体６０は基部６４から間隔を保って離れている
。

渦巻状の挿入体６０は接触子の主体部と同じ材料で構成
しうるが、あるいはもし必要なら異った材料でも作りう
る。

ここに記載した接触子の構造は接触子のしゃ断能力およ
び定格の助長を伴ってカップ形接触子の基部の高電流に
よる腐蝕を減する。

その周縁を支持されている渦巻状の電極挿入体はカップ
形接触子主体内に置かれて、しゃ断性能を改善する。

挿入体６０のスロットが反対である時、それらは強い軸
方向磁界を生じ、アーク発生を減し、陽極点の形成を開
始し、接触子の腐蝕を減する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による真空型回路しゃ断器の１実施例
を示す断面図、第２図は真空しゃ断器接触子の断面図、
第３図は第２図の線Ｉ−ｌに沿う横断面図、第４図は接
触子の他の実施例を示す断面図、第５図は第４図の線■
−■に沿う横断面図である。 １０・・・真空型回路しゃ断器、２・・・管状容器、１
４．１６・・・端蓋、１８・・・固定接触子、１９・・
・側壁部、２０・・・可動接触子、２１・・・内向きに
曲がる要部、２３・・・角度を付けたスロット、２４・
・・封塞部材、３０・・・火花間隙、３２・・・導電杆
、３４・・・操作杆、３６・・・開孔、３８・・・ベロ
ーズ、４０・・・しやへい管、４２．４４・・・しやへ
い部材、４３・・・椀形しやへい部材、５４・・・アー
ク、６０・・・電極挿入体、６２・・・渦巻、６４・・
・基部、６６・・・支持部材、７０・・・接触子、７４
・・・接触表面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 高度に真空にされた絶縁容器と、この絶縁容器内に
   位置する第１接触子と、前記絶縁容器内にあって前記第
   １接触子と係合する閉位置と前記第１接触子と離れた開
   位置との間を前記接触子に関して可動でそれらの間に回
   路しゃ断の間にアークを発生する火花間隙を形成する第
   ２接触子とを備え、前記第１および第２接触子は、夫々
   、基部と、この基部から延長して中空の直円筒を形成す
   る側壁部と、この側壁部の自由端に形成される環状の接
   触表面と、この接触表面に対して内側かつ後退した位置
   に設けられかつ前記基部から相隔たって設けられ、周縁
   で前記基部に電気的に接続され、円周方向および径方向
   に延長する複数のスロットを有する挿入体とを備えてな
   る真空型回路しゃ断器。