JPS5911168B2 - 真空しや断器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は真空しゃ断器に係り、特にしゃ断性能を向上さ
せた真空しゃ断器の電極に関するものである。

近年、真空しゃ断器のしゃ断性能を向上させるために、
電極構造およびその材料について種々の工夫がなされて
いる。

しゃ断性能を向上させるための電極構造として、真空容
器内に設けられ且つ導電棒にそれぞれ取付けられる１対
の電極として、前記導電棒に流れる電流をこの導体棒を
中心とするループ電流に変更して軸方向の磁界を発生す
るコイル電極を主電極の背面部に設けるとともにこれら
を電気的接続し、また電流しゃ断後の渦電流による電流
と磁束の位相遅れを低減するために、前記主電極に半径
方向のスリットを設けたものがある。

このような従来の真空しゃ断器においては、電極面のア
ークスポットを分散させることにより、アークの脚を多
点とし、局部的加熱を防止してしゃ断容量の向上を図る
ようにしている。

しかしながら、アークスポットを分散させるため主電極
間に加えた縦磁界が電流しゃ断後にもかなりの割合たと
えば４０係も残留し、これにより前記主電極に渦電流が
発生してアーク中のイオン化された金属粒子の拡散が阻
害され、高電圧真空しゃ断器の場合は電流しゃ断後の絶
縁回復特性が低下し、しゃ断後再点弧する事態が発生す
る欠点があった。

また真空しゃ断器の各主電極は突合せ接触であり、投入
時には各主電極に大きな衝撃力が加わるとともに、投入
状態では各電極間に電磁反発力が生じるので、この電磁
反発力に耐えるために強力な圧接力が加わるため各電極
にはかなりの機械的強度が要求される。

しかるに上述したような従来の真空しゃ断器では、各主
電極にスリットを設けているため、機械的強度に劣る欠
点があった。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、その目的は
アークスポットを分散させる手段として電極に縦磁界を
印加するとともに、しかも電流しゃ断後速やかに残留磁
束を消滅させることによりしゃ断性能を向上させた真空
しゃ断器を提供することである。

以下に本発明の実施例に係る真空しゃ断器について第１
図ないし第４図を参照して説明する。

第１図は本発明の真空しゃ断器の概略構成を示すもので
、図において１，２は接続リング３，４および中間リン
グ５を介して一体に接続された絶縁筒、６，７はそれぞ
れ接続リング８，９を介して絶縁筒１，２に接続された
端板であり、これらによって真空容器が形成されている
。

１０は端板６に挿着された固定リード棒、１１は端板７
にべローズ１２を介して取付けられた可動リード棒、１
３．１４は各リード棒１０，１１の先端に対向配置され
た固定電極および可動電極、１５〜１９はシールドであ
る。

本発明の特徴とするところは上記の如き構成の真空しゃ
断器において固定電極１３および可動電極１４に、それ
ぞれ真空容器の軸方向に向う磁界いわゆる縦磁界を発生
するコイル電極２０および３０を付設したことである。

第２図は本発明の実施例による真空しゃ断器の電極部の
詳細を示したもので、固定リード棒１０にはコイル電極
２０を介して固定電極１３が取付けられ、可動リード棒
１１にはコイル電極３０を介して可動電極１４が取付け
られている。

コイル電極２０および３０は、第３図人ないし第３図Ｅ
に示すように、第１の筒状導体４１、第２の筒状導体４
２、第３の筒状導体４３、第４の筒状導体４４および第
５の筒状導体４５を組合せ結合して構成される。

第１の筒状導体４１には、第３図Ａに示すように、一端
部から他端近傍まで同方向に傾斜した複数個の切欠溝４
１ａがほぼ等間隔に設けられている。

第２の筒状導体４２は、第３図Ｂに示す如く、第１の筒
状導体４１より小径にしてその一端部から他端部近傍ま
で同方向に傾斜した切欠溝４２ａがほぼ等間に設けられ
ており、他端にはフランジ４２ｂが設けられている。

また、第３の筒状導体４３は第２の筒状導体４２より小
径であり同様にして第３図Ｃに示すように切欠溝４３ａ
とフランジ４３ｂを有するとともに、第４の筒状導体４
４は第３図Ｄに示す如く第３の筒状導体４３より小径で
切欠溝４４ａおよびフランジ４４ｂを有する。

第５の筒状導体４５は、第３図Ｅに示すように、端部に
フランジ４５ａが形成されている。

第２図に示すように、第１の筒状導体４１ないし第５の
筒状導体４５は同心状に配置されている。

すなわち、第１の筒状導体４１内には第２の筒状導体４
２が挿設されそのフランジ４２ｂと第１の筒状導体４１
の他端部が連結されている。

第２の筒状導体４２内には第３の筒状導体４３が挿入さ
れ、第２の筒状導体４２の一端部は第３の筒状導体４３
のフランジ４３ｂに連結されている。

また第３の筒状導体４３内には第４の筒状導体４４が挿
入され、そのフランジ４４ｂは第３の筒状導体４３の一
端部に連結されている，さらに、第５の筒状導体４５は
第４の筒状導体４４に挿入され、第５の筒状導体４５の
フランジ４５ａは第４の筒状導体４４の一端部に連結さ
れている。

そして固定側電極部においては、固定リード棒１０に円
板状の接続電極４６が取付けられており、この接続電極
４６には第１の筒状導体４１の他端部が取付けられてい
るとともに、第５の筒状導体４５の先端部には固定電極
１３が取付けられている。

また可動側電極部においては、第５の筒状導体４５の先
端部に固定電極１３と対向する可動電極１４が取付けら
れており、第１の筒状導体４１の他端部には円板状の接
続電極４７が取付けられているとともに、接続電極４７
には可動リード棒１１が取付けられている。

次に上記構成の真空しゃ断器の電極の動作を説明する。

真空しゃ断器の投入状態では電磁反発力に対抗するため
に接触部１３ａと１４ａは大きな圧接力により圧接され
ている。

この圧接力はコイル電極２０および３０の各筒状導体４
１〜４５に対する圧縮力として作用するが、筒状物体は
機械的強度が大きく、コイル電極２０と３０の圧接力に
対する強度は大きなものとなる。

また例えば固定リード棒１０から可動リード棒１１に流
れる電流は固定電極部においては第１の筒状導体４１を
上から下へ右回りで流れ、次に第２の筒状導体４２を下
から上へ左回りで流れる。

第２の筒状導体４２を流れてきた電流は第３の筒状導体
４３を上から下へ右回りで流れ、第４の筒状導体４４を
下から上へ左回りで流れるとともに、第５の筒状導体を
上から下へ流がれて固定電極１３の接触部１３ａに流れ
る。

可動電極部においては、可動電極１４の接触部１４ａか
ら第５の筒状導体４５を上から下へ流れ、第４の筒状導
体４４を下から上へ右回りで流れ、次に第３の筒状導体
４３を上から下へ左回りで流れる。

第３の筒状導体４３からの電流は第２の筒状導？４２を
下から上へ右回りで流れ、第１の筒状導体４１を上から
下へ左回りで流れ接触電極４７を通して可動リード棒１
１へ到る。

したがって、各筒状導体４１〜４５を夫々流れる電流に
より、向きが順次異なる縦磁界が発生する。

この縦磁界により、しゃ断時に固定電極１３と可動電極
１４との間に発生したアークは効果的に分散され、電極
表面の焼損が低減される。

固定電極１３と可動電極１４が開離されかつ両電極間が
アークで接続されているときの動作原理を第４図で簡単
に説明する、コイル電極２０に流れる電流による磁界と
コイル電極３０による磁界との合成磁界による順次逆向
きの縦磁束φ１〜φ４によって、固定電極１３内には順
次逆向きの渦電流■、〜■４が誘起される。

また同様にして可動電極１４内には、縦磁束φ〜φ４に
よって順次逆向きの渦電流Ｉ１ａ〜Ｉ４ａが誘起される
。

ここで、■、，■１ａは第１の筒状導体４１を流れる電
流によって発生する縦磁界による誘導電流、Ｉ２ｔＩ２
ａは第２の筒状導体４２の電流によって発生する縦磁界
による誘導電流、Ｉ３？Ｉ３ａ は第３の筒状導体４３
の電流によって発生する縦磁界による誘導電流である。

またＩ４ｔＩ４ａ は第４の筒状導体４４の電流によっ
て発生する縦磁界による誘導電流である。

第４図に示すようにコイル電極２０と３０により円板状
の電極表面では半径方向を考えた場合、円周から半径方
向に交互に極性の異なる磁界が現われる。

この極性の異なる磁界間には磁束の原理上現われない部
分もあるが、実際に電流をしゃ断した場合円板状の電極
面においてアークスポットはほぼ均一に分散される。

さらに可動電極１３と固定電極１４間においてアークが
消滅すると、すなわちコイル電極２０と３０に流れる電
流が零になり、円周方向から半径方向の交互に極性を異
にする縦磁界が即座に消滅するので、電流方向が交互に
異る同心円状の渦電流も即座に消滅し残留磁束が消滅す
る。

゜したがって残留磁束の消滅により絶縁回復特性が向上
し、高圧真空しゃ断器のしゃ断容量をより向上させるこ
とができるとともに、電極材利を低チョツピング材とす
ることにより高圧用として低チョツピングの真空しゃ断
器が得られ、投入および開閉サージなどを防止するサー
ジアブソーバーなどが不要となり経済的にも有利である
。

なお上記実施例では、各コイル電極２０および３０にお
いて、第１の筒状導体４１と第２の筒状導体４２間でそ
れぞれ相反する軸方向の磁束が得られるようになってい
るが、磁束計算の結果、第１の筒状導体４１と第２の筒
状導体４２から得られる磁束を同一方向とし、この磁束
の方向に対して第３の筒状導体４３と第４の筒状導体４
４の磁束を逆方向となるようにすることもできる。

以上説明したように本発明は、固定電極部と可動電極部
にそれぞれコイル電極を付設し、固定電極と可動電極間
に同一円筒状の相互に異る縦磁界を与え、両電極間に回
心田上を相互に異る方向の誘導電流を流すようにしたか
ら、電流しゃ断後電極面の残留磁束が少なくなり高性能
な真空しゃ断器を得ることができる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般の真空しゃ断器の縦断正面図、第２図ない
し第４図は本発明の実施例による真空しゃ断器に関し、
第２図は電極部の正断面図、第３図Ａ〜第３図Ｅは電極
部において用いる各素材の斜視図、第４図は動作説明図
である。 １０・・・・・・固定リード棒、１２・・・・・・可動
リード棒、１３・・・・・・固定電極、１４・・・・・
・可動電極、２０，３０・・・・・・コイル電極、４１
・・・・・・第１の筒状導体、４１ａ・・・・・・切欠
溝、４２・・・・・・第２の筒状導体、４２ａ・・・・
・・切欠溝、４２ｂ・・・・・・フランジ、４３・・・
・・・第３の筒状導体、４３ａ・・・・・・切欠溝、４
３ｂ・・・・・・フランジ、４４・・・・・・第４の筒
状導体、４４ａ・・・・・・切欠溝、４４ｂ・・・・・
・フランジ、４５・・・・・・第５の筒状導体、４５ａ
・・・・・・フランジ、４６．４７・・・・・・接続電
極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 真空容器内でアーク柱に対して平行の軸方向の磁界
   を印加する構造の電極を有する真空バルブにおいて、そ
   の磁界を生じる磁界発生部を少なくとも２個のコイル状
   導体を互に逆方向に電流が流れるように同心状に配置し
   て構成したことを特徴とする真空しゃ断器。 ２ 複数個の筒状導体を同心的に配置するとともに各筒
   状導体を交互に反対側端部で接続しかつ少なくとも２個
   の筒状導体には相互に異る方向の縦磁界を形成するよう
   それぞれ軸方向に対して傾斜した切欠溝を設けてなるコ
   イル電極を、固定リード棒と固定電極間および可動リー
   ド棒と可動電極間にそれぞれ接続電極を介して連結して
   前記磁界発生部を構成したことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の真空しゃ断器。