JPS5873929A - 真空しや断器 - Google Patents

真空しや断器

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JPS5873929A
JPS5873929A JP15990381A JP15990381A JPS5873929A JP S5873929 A JPS5873929 A JP S5873929A JP 15990381 A JP15990381 A JP 15990381A JP 15990381 A JP15990381 A JP 15990381A JP S5873929 A JPS5873929 A JP S5873929A
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JP
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electrode
vacuum
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arc
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JP15990381A
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佐野 孝光
佳行 柏木
柳沢 一二三
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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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】 本発明は真空しやHaに係シ、41に開閉t−ジによる
異常電圧の発生を抑制する縦磁界形の電極を備えた真空
しゃ断器に関する。
一般に真空しゃ断器の電極の具備すべき条件としで下記
のものがあげられる。
(1)  静的耐電圧特性が優れyいること。
(2)  電流しゃ断する能力が大きいこと。
(3)  通電能力が大きいこと。
(4)  耐溶着性に優れていること。
(5)  開閉サージKf?”3過電圧に対処し得るこ
と。
(6)  電気的1機械的寿命が優れていること。
しかして、近年、開閉サージ現象の研究が進み、従来知
られているさい断す−ジン再発弧サージの他に多重再発
□:奴サージおよび多重再発弧サージにft’5E#工
:・i+ruc x at−ヮゆゎ6ゎ、□5□・1゜ になシ、これらに対処し得る電極が必要となっている。
ここで、多重再発弧サージは、真空しゃ断器のしゃ断に
伴う極間絶縁回復と回路電圧の競合により発弧、消弧を
交互に繰シ返す表ともにしだいに電圧が大きくなる現象
で、これは真空しゃ断器が再発弧時に回路に流れる高周
波電流をその零点で直ちにし中断してしまう高周数消弧
が原因と思われ、真空しゃ断器がアーク−間が□十分モ
ない状態でさい断したり、′商用周波電流の零点性if
開極し、その直後の電流零点で直ちに消弧した−  1
合に生ずるものである。1+、多重再発弧サージに伴す
三相同時しゃ断によるサージは、三相回路  jにおい
て多重再発弧サージが生じゐと、発弧による高周波電流
が相関のイシピーダンスを通じて他相に流れ、他相の商
用周波電“at相殺して強制的に電流零点を作シ、この
作られ九電流零点で三相が同時にし中断されるとともに
、真空し中断器のさい断電流より大きい電流、時には商
用周波電流の波高値【さい断し九と同じ結果となる極め
て過大なサージが発生する現象である。
ところが、現在一般に商用されている接点材料により形
成されろ縦磁界形の電極を備え九真空し中断器において
#i、それ自体くよ〉多重再発弧サージおよび多重再発
弧サージに伴う三相同時しゃ断によ□るサージに対処す
ることができず、回路にサシジアプンーパ(サージサプ
レッサ)t−入れて回路保−を・図っている現状である
。し九がって、真空開閉装置として、その装置全体が大
きくなるとともに、回路の、信頼性が低下し、かつその
コストアップを招来する等の問題がある。
本発明は上述し九問題に鑑みてなされえもので、その目
的とするところは、笠形円板状の電IFitたは円板状
の接点とこの接点を突出せしめるが如くしてその周囲に
配設したリング円板状のアーク電極とからなる電極のそ
れぞれの背部に軸方向磁界音発生させるコイル体を配設
してなる縦磁界形の電極を備え九真空しf断器において
、笠形円板状の電極を中蒸気圧の金属材料により形成し
、また円板状の接点を中蒸気圧の金属材料により形成す
るとともに、アーク電極を接点の金属材料より僅かに高
い蒸気圧を有しかつアークが接点から移動しやすい金属
材料により形成することKよって、電極としでの具備す
べ1!条件“1損うことなく、多重再発弧サージおよび
多重再発弧サージに伴う三相同時しゃ断によるサージを
抑゛□制し得る電極を備えた真空しゃ断器の提供にある
。以下1図面を参照してこの発明の実施側管詳細に説明
する。
第1図は本発明に係る真空しゃ断器の縦断面図で、この
真空しゃ断器は、円筒状に形成したガラスまたはセラミ
ックからなる複数(本実施例においては2個)の絶縁筒
/、/を両端に植設した一方の封着金具コ、Jを介し同
軸的に接合して1本の絶縁筒とするとともに1その両開
口端を他方の封着金具コ、コを介し金属からなる円板状
の端板3、J゛により気密に一塞し、かつ内部を高真空
に排気して真空容器参を形層し、この真空容器参内に、
その軸線上において笠形円板状の1対の一定側、可動側
の電極j、jを接触離反(接離)すべく、各端板Jの中
央部から真空容器亭の気密性を保持しつつ対をな′4″
°固定□側、可動側の電極棒4゜4を相対的に接近離反
自在1′導入するとともに、各電極棒iの内端とそれぞ
れの電極jの背部との間に電極棒6に流れる軸方向0■
図において上下方向)の電流を電極jの背部外周縁に沿
ったループ電流に変更して軸方向磁界を発生させるコイ
ル体り、7を介在せしめて構成されている。
なお、コイル体フは%ターンタイプのもの會例示した第
2図、第8図:に示すように□、電極棒4より適宜小外
径の円柱状の中心導体tと、中71J導体・16外周に
同心的に配設した円弧状の8個の第1&、91)、96
と、中、b導体tの外周における8等分した位置から一
接する第1−イ二t a 、 9 b 、’ f Oの
間を挿通して半径方向(第2図において左右方向)外方
へ延びる第17− A10 a 、 10 b 、 1
0 oと、各第1アーム10a、10b。
100の端部から電極Sの背部外周縁に没っ□て□同−
円局方向へ円弧状に彎曲する第2コイル//&、//b
ellOと、各第2コーイル//a、//b、/10の
端部と第1コイルデa、tb、toとt−*sすべく第
1アーム10b、10o、10−と径方向の同一平面内
覧おいて平行に延伸せしめた第2アームla&、/コb
/J(+とからなり、第1コイkf&、Wb、tc’f
f介し電極6棒4と電気的2機棹的に接続されるととも
に、中心導体tt介し電極Sと電気的Km続されかつ電
極棒1の内−軸、6部に凹設した凹部1−に収納される
セラミックま喪は高抵抗金属力1らなる円筒状の抵抗ス
ペーサ/Jl介し電極棒4に機械的に支持され、かつセ
ラミックの如き絶織物またはステンレス鋼の如き高抵抗
金属により#t#!リング円板状に形成されるとともに
電極棒4に嵌着したコイル補強% /41−によりその
第2コイI10等が補強支持されている。
tた。第1図において/jはベローズ、/4 、 /?
はそれぞれ固定側の電極棒4およびベローズ1jt−金
属率気勢の付着から保饅する丸め等の軸シールド。
ベローズシールド、IIFi、はぼ円筒状の主シールド
で、中間部付近を一方の封着金具−、JK挾持され良友
持金Ji4Iltにより支持されているものである。
さらに%l/Iit図において/Jaは電極棒4等との
ろう付は接合時におけるガス抜きのための孔である。
前記電極Jは、中黒気圧の金属材料、たとえば純クロム
、101G(重量)以下の銅または#1It−含有する
クロム合金により形成されている。
なお、純クロムからなるものは、クロム粉末を真空雰囲
気中まえは不活−q、、、、、、、、q、−雰囲気中で
焼結し □て形成されるものであり、tたクロム合金か
らなるもの鉱、クロム粉末および銅を九は銀の粉末を真
空雰囲気中まえは不活性ガス雰囲気中で焼結したに、す
るいはクロム粉末を多孔質に焼結するとともにこれに真
空雰囲気中または不活性ガス雰囲気中でクロムより低融
点の鋼または鎖1*浸して形成されるものである。
第4図は本発明の他の実施例の要部縦断面図で、この実
施例のものは、前述した実施例のものが笠形円板状に形
成した1部材により電極jt影形成たのに対し、円板状
の接点jaとこの接点jaを突出せしめるが如くしてそ
の周囲に配設したリング円板状のアーク電極5bとによ
り電極j′を構成するとともK s Ill、、コイル
体フの中心導体tが電気的につ者よ直接門続ヶゎ、よ、
に設けえ点。ヶ7、。
′[: 違するものである。そして、電極j′は、接点jlLt
中蒸気圧の金属材料によシ形成されるとともに、アーク
電極Sbt接点S&の金属材料より僅かに高い蒸気圧を
有しかつアークが接点jlLから移動しやすい金属材料
により形成されている。接点jaを形成する金属材料と
しては、純クロム、ton(重量)以下の鋼または銀を
含有するクロム合金が用いられており、アーク電極sb
t形成する金属材料としては、銅1.純鉄、ステンレス
鋼の如き鉄系材料、銅または銀を含有する鉄系材料が用
いられている。
なお、純クロム、1051以下の銅または1!lを含有
するクロム合金からなる接点j ali、前述した実施
例のものと同様に形成されるものであり、銅または銀を
含有する鉄系材料からなるアーク電極j b t;j 
*鉄tたはステンレス鋼の粉末を真空雰囲気中で多孔質
に焼結するとともに、これに銅を九は銀を溶浸して形成
されるものである。
ここで、笠形円板状の電極!および接点jaとアーク電
極jbとからなる電極S′の金属材料の選定に際しては
、まず鉄系材料やクロム等の各種電極材料についてさい
断電流値や200KHg高周波しゃ断等の特性試験を行
ない第1表に示す実験結果を得た。
第  1  表 L タかツ”C、純鉄やステンレス鋼の如き鉄系材料は
、比較的さい断電流値が小さく、かつ商用周波電流のし
中断が可能であるものの、高周波電流のしゃ断能力が低
いとともに、耐溶着性が悪く、かつ接触抵抗が大きいた
め電極材料、特に電極jま九は電極j′の接点jaの材
料として不適轟と思われるが、純クロムは、高周波電流
のしゃ断能力が比較的低いことを除けば電極jt大は電
極S′の接点j&としての特性をほぼ満嵐してい□る。
ついで、電極5′における接点J1とアーク電極:− 5bとの金属材料の組合せによ1接点jlLからのアー
クの移動容易性について試験を行ない第2表に示す実験
結果を得た拳 ts  2  表 したがって、接点jaおよびアーク電極jbのそれぞれ
の金属材料の組合せにより、明らかにアークが移動しや
すいものとしにくいものがあることが判る。″ 上述しえ如く各lll1属材料の基本的な特性門解11
1111i、・−負荷における開閉サージ明した後に、
リアク テスト1行なつ九結来、従来の鋼、数−以下の一ビ  
 −スマスま九は鉛等を含有する鋼合金からなるものは
、多重再発弧サージに伴う三相同時し中断によりサージ
が発生するが、純鉄、ステンレス鋼、銅−タングステン
合金、純クロムおよびs!os以下の銅を含有する□ク
ロム合一は、再発弧はするが。
それが多重再発弧およびこれに伴う三相同時しゃ断に移
行せず、過大なサージ電圧を発生しないこと−が判明し
た。
したがって、先に掲げた特性を満足し、かつ多重再発弧
サージおよびこれに伴う三相同時しゃ断によるサージの
発生を抑制し得る電極jおよび電極j′の接点jlの金
属材料としては、純クロム、20−以下の鋼を含有する
クロム合金であることが判った。
また、多重再発弧!−ジに伴う三相同時し中断は、開極
直後、換言すれば非常に小さい極間ギャップ時における
現象なので、電極jおよび電極j′の接点jlLだけに
純クロム、または純クロムにこれより低融点の金°゛属
材料、たとえば鋼、銀等を含1 有せしめたクロム合金を使用し、電極j′のアーク電極
jbK第2表で示したように、純り!ム、クロム合金の
如きクロム系材料としゃ断アークに対して相性がよく(
アークが移動しやすい)、かつクロム系材料より僅かに
蒸気圧が高い金属材料、たとえばモリブテン、タングス
テン等の低蒸気圧材料を多量に含有しない銅系または純
鉄、ステンレス鋼等の鉄系材料を使用すればよいもので
ある。
以上の如く本発明は、真空容器内にその軸線上において
円板状の1対の電極tII離すぺ〈対tなす電極を相対
的に接近離反自在に導入するとともに、各電極棒の内端
と電極との間に軸方向磁界t発生させるコイル体を介在
せしめてなる真空しゃ断器において、前記電極を純クロ
ムあるいはlOチ以下の鋼また轢銀を含有するクロム合
金の如く中黒気圧の金属材料によ)形成し喪ものである
から、真空しゃ断器の電極として具備すべき条件を損う
仁となく、多重再発弧サージおよびこれに伴う三相同時
しゃ断によるサージの発生を抑制することができる。し
九がって、従来のもののように回路にサージアブンーパ
會入れる必要がなく、開閉装置全体のスペースを縮小で
きるとともに、回路の信頼性を高めることができ、かつ
開閉懐tt−コストダウンできる等の効!?會奏する。
また、電filを接点とア二−電極とによシ構成した縦
磁界形のものにおいて、接点を純り党ムあるい11〇−
以下の銅を九社銀を含有するクロム合金の如く中黒気圧
の金属材料により形成するとともに、アーク電極を純鉄
、ステンレス鋼の如き鉄系材料あるいは銅または銀を含
有する鉄系芦料の如く接点を形成するクロム系材料よシ
僅かに高い蒸気圧を有しかつアークが接点よシ移動しや
すい金属材料により形成したものであるから、小電流の
場合には接点によシ、を丸太電流の場合には接点とアー
ク電極とkよシ、電極として具備すべき条件を°損うこ
となく、多重再発弧サージおよびこれに伴う三部同時し
中断によるサージを抑制することができる。したがって
、小電流用から大電流用に亘って前述したものと同様の
効−を奏する。
′111
【図面の簡単な説明】
・  ′:1 。 第1図は不発−に係る真空し中断器の縦断面図、第2図
および第3図はそれすれ本発声の要部の縦断面図および
平面図、#14図は本発明の要部の他の実施例の縦断面
図で参る。 ダ・・・真空容器、j、j’・・・電極、ja・・・接
点、jb・・・アーク電極、6・・・電極棒、7・・・
コイル体。 第1図 5  8 第2図 第3図 手続補正書(自発) 昭和6γ年1!月10日 昭和66年轡許履第159901号 2、発明の名称 真空し中断器 3、補正をする者 事件との関係  出願人 (61G)株式金社 明 電 舎 4、代理人〒104 東京都中央区明石町1番29号 液済会ビル「1011
Jと補正する・ 以上

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  真空容器内にその軸線上において円板状の1
    対の電極tII離すべく対tなす電極棒を相対的に接近
    離反自在に導入するとともに、各電極棒の内端と電極と
    の関に軸方向磁界を発生させるコイル体を介在せしめて
    なる真空し中断器において、前記電極を中蒸気圧の金属
    材料によ勤形成したことt%黴とする真空し中断器。
  2. (2)  前記金属材料を純クロムとしたことを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の真空し中断器。
  3. (3)  前記金属材料tlG−lニー鋼を九は銀を含
    有するクロム合金としたことtlf#黴とする特許請求
    の範囲第1項記載の真空しゃrra。
  4. (4)真空容器内にその軸線上K>いて円板状の接点と
    この接点を突出せ1めるが如くしてそ0周Il!1に配
    設し九リング円板状のアーク電極とからなる1対の電極
    t*mすべ(対をなす電極棒を相対的に接近離反自在に
    導入すゐとともに%各電極棒の内端と電極との関に軸方
    向磁界を発生させるコイル体を介在せしめてなる真空し
    中断器において、前記電極の接点を中蒸気圧の金属材料
    により形成するとともに、アーク電極を接点の金属材料
    よシ僅かに高い蒸気圧を有しかつアークが接点から移動
    しやすい金属材料により形成し九ことを特徴とする真空
    し−PIM器。
  5. (5)  前記接点の金属材料を純クロムとじたこと1
    *黴とする特許請求の範囲第4項記載の真空しゃ断器。
  6. (6)前記接点の金属材料t−1〇−以下の銅または銀
    を含有する)・五合金としたこぶを特徴とする特許請求
    の範1[E4項記載の真空しゃ断器。
  7. (7)  前記アーク電極o4!属材料を鉄系材料とし
    たことを特徴とする特許請求の範囲第4項から第6項ま
    でのいずれか1つに記載の真空しゃ断器。
  8. (8)  前記アーク電極の金属材料を鋼または銀を含
    有する鉄系材料とし九ことを特徴とする特許気   ・ 請求の範囲第4tJ&から#16項までのいずれか1つ
    に記載の真空し中断器。 111
JP15990381A 1981-10-03 1981-10-07 真空しや断器 Granted JPS5873929A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4698467A (en) * 1985-10-24 1987-10-06 Kabushiki Kaisha Toshiba Electrodes of vacuum switch
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JPS515211A (ja) * 1974-06-03 1976-01-16 Westinghouse Electric Corp

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