JPS585932A - 真空回路遮断器 - Google Patents

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、送配電に用いられるもの等の真空回路遮断
器および開閉装置に関するものである。真空回路遮断器
においては、一対の電流通過接点が離れる方向に移動さ
れて、＠路の遮断が行なわれ、最初に分離した接点間に
アークが発生してそれから消失する。最近の研究はこの
ような真空回路遮断器の作動電圧と電流遮断容量の増大
に向けられている。良く知られているように、遮断され
る電流が増大すると、電流値は陽極スポットが形成され
る点にまで到達し。

アーク発生時の電極の腐食速度が、かなり太き（なる。

このような電極または接点腐食は、この種の断続器の信
頼できる長期間作動にとって、重大な制＋！Ｊ！７アク
ターとなる。この種の高電流＋Ｓ極スポットにより、接
点材料の放出および厳しい局部加熱が生じ、それにアー
ク電圧の増大が伴なう。

アーク電流に平行で遮断器の長手方向軸心に沿う方向に
向かう軸心方向磁界が、アーク電流分散状Ｉｌｌ生じ、
破壊的な陽極スポットの形成可能性を最少にすることが
、知られている。このような軸方向の磁界を有する真空
回路遮断器は、米ｒｓｉ＊許第＜４／／’ｌコ１１号、
同＠４４Ｊｆ１４４１号および同第＠／９４．：Ｉコア
号明細書に示されている。これらの磁界発生コイルの一
つは主アーク接点の背部に配置され、！Ｉ点は軸方向磁
界発生コイルの内方へ延びるＩＩ数のＩＩＩＩｔＩ過ス
ポーク部材な備えている。この構造により電流経路が画
定され、これはこれら電極のための多極磁界な画定する
。軸方向磁界により、アーク電流が多数の陰極スポット
間に分割され、アークの分散に通じることから、真空遮
断器の電流処理能　′力が増大されることが一般に知ら
れている。高電流通過能力のためには、前述装置は総体
的に大きな電極径な有し、磁界コイルは電極領域全体に
わたって有効であるように設計される。コイル部材が遮
断器包囲体内に配置される装置においては、軸方向に適
用される磁界は、装置の軸心からの半径方向距離と共に
変化し、それによりアーク接点に沿う好ましい半径方向
距離が、アーク電圧が最少になる位置に存するようにさ
れ、また軸心から別の牛径距層における電流は消失する
ことになる。この場合は、大径のアーク接点にｉ起した
環状リング状アーク面を形成することになり、アーク電
流がこの環状−起部に集中して、電極面積の利用が比較
的非効率的になる。

高電流容量の真空遮断器な提供するにあたり、アークＩ
ＩＩりＩＩＩネルギーができるだけ接点面積の大きな範
囲に分配されて、陽極スポットの形成を最少にすること
が、一般に望まれている。

この発明による真空回路遮断器は、導電リード導体が貫
通封止され、排気密封された包囲体と、前記包囲体内で
前記リード導体の内端に配置され、少な（とも一方が可
動で、他方の接点と共に閉回路な形成すべく組合わせ接
触し、かつ開回路のために開離関係になされるアーク接
点と、開離した前記アーク接点間に、前記ｌｌｆｉ体の
長手方向軸心および前記アーク接点間のアーク経路に平
行な軸方向磁界な発生する装置とな備え、前記アーク接
点のうち少なくとも一方のアーク接点が、接点領域に上
に掛けられた軸方向磁界を空間変調させて異なる磁界強
度の隣接領域を形成させる装置を備え、接点領域にわた
って、値数の離間した低アーク電圧の、安定な並列アー
ク電流経路領域な形成するようにした真空回路遮断器で
ある。

アーク電流を分散された接点構造を提供すべく、軸方向
磁界な有する真空遮断装置に利用される、真空回路遮断
器アーク接点が提供される。

この装置の接点の少なくとも一方は、接点領域にわたっ
て適用される軸方向磁界な空間変調する装置な備え、そ
れにより興なる磁界強度の隣接領域が形成される。軸方
向磁界は接点領域にわたって空間変調されて、ｌＩ点領
領域全体わたって低アーク電圧の、安定した分散アーク
電流が発生される。適用される軸方向磁界な空間変調す
る装置は、相対的に異なる透磁率な有するアーク接点部
な備え、あるいは高導電性材料からなるＩＩ！敵のリン
グまたはループが、アーク接点領域に隔置される。

この発鳴な図Ｗｉを参照して例示的に以下に説明する。

。 １１７図は、真空回路遮１ｌＦｒ器ｉｏな一部断両立面
図により示している。遮断１１１０は８筒形の絶ｌＩｌ
包囲体ｌ−を備え、これに端板ｌダａｌ／参すが封止さ
れている。固定導電リード導体１４が端板１４ｔａｔ通
り、そこに封止されている。可動導電リード導体／ｌが
ベローシール装置−〇を介して、＠ｉｉ’／４’ｂに封
止されている。

番導電リード導体／ｂａｌｌがアーク接点装置−一、−
ダを支持している１円ＩＩＩ形のアークシールド−２４
がアーク接点の［１ｌｆｆｉで、包囲体ｌコから支持さ
れている。各端部シールド部材コｇａ、コｚｂは端板か
ら延びると共に、中央の略々円１１形のアークシールド
−６に重なり、絶縁包囲体／−に導電性アーク接点材料
が付着することを防止している。

＠／図において、各アーク接点部材ココ。

コ亨は軸方向磁界発生コイル装置３０を含み。

これは略々円形のアーク部材３コの背部から延びている
。軸方向磁界発生コイル装置３０の構造は、米国４Ｉ胛
ｌｌＩ号−４４１４亨号明細書に示されている。全体的
に円形のディスク状アーク接点部材３コが第２図および
１Ｊａｌに詳細に示されており、アーク接点ＪＪは低透
磁性材料からなるアーク部３４ｔＩｋ＃儂えている。ア
ーク部３ダは複数の面積の小さい隆起＠ｆ１ＭＪＡ’を
含み、これはアーク部Ｊダの表面領域にわたって、略々
潜体に隔置されている。これら隆起面部Ｊ４は複数のア
ーク電流接点ポイントを提供する。アーク接点３コは、
アーク部背部３ｔに、高透磁性材料からなる格子１Ｉｏ
ｆ含む。高透磁性格子ＵＯはアーク接点の背面３ｔには
んだ付けされるか、材料な選択的に付着させることによ
り敷設される。＃１．７図は１起ｖｊｉ部Ｊル方向を見
た。

アーク接点ＪＪ４を示すもので、ａ起ｍ部Ｊ１の位置を
示しており、かつ破線により低透磁性領域を示しており
、この領域は接点［ｆｉｇＩＩ域な横切って隔置される
と共に、高透磁性接点領域の格子ｙｏにより包囲されて
いる。接点の低透磁性部な分離する高透磁性格子の効果
は、アーク発生時接点間臓に発生される軸方向磁界を、
空間的に変調することである。高透磁性材料のインサー
トを有する、すなわち透磁率〃がｌより大きい位置の平
均磁＃強度は、格子７０間の低透磁性領域の磁界強度よ
り高い。もたらされるアーク電圧はこれら低磁界領域で
は低く、したがって電流はこれら低磁界領域では安定し
ている。

高う磁性格子ｑｏに整合する高磁界領域な包囲する部分
では低くなる。したがって、アーク電流は主として隆起
面部３６に集中した、多数の平行で均一に分配された経
路な流れることになる。全体的に均一なエネルギー分配
がもたらされ、接点領域全体にわたって容易に消散され
る。

隆起面部３６は軸方向磁界の空間変調を行なうには本質
的なものではなく、低磁界領域においてアーク電流な開
始する作用を有する。ここで。

接点の高透磁性格子部が、軸方向磁界の変ｉＩＩを行な
うにあたり、磁気的に飽和されているかどうかは重要な
点ではない。

第１図乃至第３図において１両アーク接点は軸方向磁界
を空間変調する装置を包含するが。

この装置は一方のアーク接点に備えられるだけで良（、
その場合、可動接点の質量を最少にするため、固定接点
に設けることが値ましい。

第９図および第Ｓ図に示される別の実施例においては、
ディスク状アーク接点ＱＱは、接点面領域に配置された
複数の隆起接点部４１＆を備える。ディスク状アーク接
点ダダは低透磁性材料から形成される。高伝導性材料の
円形リングｌＩＸまたは短絡ループが、アーク接点ｌダ
の各隆起面部ダ６の周囲に設けられる。嬉ダ図の実施例
においては、高導電性リング１Ｉｆｆが低透磁性ディス
ク接点ＩＩＩＩに埋込まれている。ｌＩ！ｆ図において
は、高透磁性リングまたはループｊＯが一協起面部！ダ
のＮｉ囲で、ディスク状アーク接点Ｓコの表面に固定さ
れている。高伝導性す／グＳＯまたはループを設けるこ
とにより、うず電流が高伝導性リングまたはループに発
生し、高磁界領域により包囲された低透磁性接点領域に
おいて、軸方向磁界の空間変調がもたらされ、したが２
て先の実施例のものと同一結果が得られ、すなわち分散
された安定アーク電流が、低アーク電圧で隆起面領域に
形成される。

通常の真空回路遮ｇｕｉの電圧−電流％性は良く知られ
ており、電流が増大し、アーク電圧がステップ的に増大
するまで、アーク電圧は比較的一定であり、その後は損
傷な生じる陽極スポットが形成される。第６図において
、アーク電流方向に平行な軸方向磁界な適用する効果が
示されており、電流の増大に対して、アーク電圧は比較
的一定に維持されており、これはアーク分散状態な示し
ている。軸方向磁界発生コイルはアーク電流を直列にさ
れ１発生される磁束はそれに比例しており、したがって
軸方向磁束はアーク電流と同一の軸に沿ってプロットさ
れて１６図は、ダ、λキロアンペアのアーク電ｉ１！＆
通過させる遮断器における、軸方向磁束に対するアーク
電圧（分層されたアーク接点な横切るもの）をプロット
したものである。この曲線により、軸方向磁束領域にわ
たって、アーク電圧が比較的低い値に維持されることが
示されており、これは接点に対して損傷をもたらす局ｇ
ｍ熱のない、分散アーク電流に対応している。このテス
ト例において、必Ｉｌ！な軸方向磁束は。

１ｍ１　当たり約０．０コゆエバーで腸始された。

このテスト装置の透磁性はこの発明により示唆されたよ
うに、その領域にわたって変化されなかったが、この曲
線は必要な軸方向磁束に対する基準７レームを与えてい
る。透磁性の異なる接点構造を有するこの発明の装置に
おいて、必要な軸方向磁界強度は、分散アーク状１ｌＩ
Ｌ−維持するのに別の方法で必要となるものより、低く
できる。より高いアーク電流に対しては、アーク電圧−
電ｆＩｔ曲線は、第６図のものと近似の形状な有し、い
くらか高いアーク電圧値となり。

比較的安定したアーク電圧値において分散アーク状態を
維持するためには、より高い軸方向磁束が必要になる。

【図面の簡単な説明】

第１図、は軸方向磁界を有する真空回路遮断装置の一部
断両立面図、ｓ４図は第１図の遮断装置のアーク接点部
＆ｊ１．７図の＠ｎ−ｎに沿って見たｉＩ面ＩＦＩｗＪ
図、第３図は第一図のアーク接点方向に見た平面図、Ｊ
Ｉｑ図はアーク接点構造の別の実施例の側面断面図、ｌ
ｉｔ図はアーク接点構造のさらに別の実施例の側面断面
図、第６図は所定のアーク電流に対して軸方向磁界に対
して、アーク電圧なプロットしたグラフである。 ／、２・・ｓｌｌ！体、／４＊／を轡−リード導体。 ３０・・磁界発生装置、Ｊコ・・アーク接点。 軸力向８９１（丁スつ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　導電リード導体が貫通封止され、排気密封さ
   れた包囲体と、前記包囲体内で前記リード導体の内層に
   配置され、少なくとも一方が可動で、他方の接点と共に
   １回路を形成すべく組合わせ接触し、かつ開回路のため
   に開離関係になされるアーク接点と、開離した前記アー
   ク接点間に、前記包囲体の長手方向軸心および前記アー
   ク接点間のアーク経路に平行な軸方向磁界な発生する装
   置とを備え、前記アーク接点のうち少なくとも一方のア
   ーク接点が、接点領域に上に掛けられた軸方向磁界を空
   間変調させて興なる磁界強度の隣接領域な形成させる装
   置を備え、接点領域にわたって、複数の間開した低アー
   ク電圧の、安定な並列アーク罵ｔＲ経路領域な形成する
   ようにした真空回路遮断器。 （’Ａ＠ＩＩ！するアーク接点部が、−適用された磁界
   を空間変調する装置として機能すべくｍ対的に員なる透
   磁率な有してなる特許請求の範囲第１項記戦の真空回路
   遮断器。 （３）　高透磁性材料の格子が、軸方向磁界な空間変調
   する装置な構成すべく一方の前記アーク接点の１ｉＰ部
   に配置されてなる特許請求のｍｓ第１項または１１項記
   載の真空回路遮断ａ！。 （船　一方の前記アーク接点のアーク面が、その面上に
   隔置された複数の隆起アーク面領域を備え、前記隆起面
   領域が接点の相対的に低連磁性の領域に一致してなる特
   許請求の範８第１項乃至ｊＩｙ項のいずれか記載の真空
   回路遮断器。 （５）　高導電性材料のＩＩ教の環体が、適用された軸
   心方向磁界を空間変調する装置として機能すべく、一方
   のアーク接点領域にわたって隔置されて、前記高導電性
   ループに誘導されるうす電流により、アーク接点領域に
   わたって低磁界領域を形成してなる特許請求の範ｌｌ！
   第１項乃至第ダ項のいずれか記載の真空回路遮断器。