JPS59821A - 真空しや断器 - 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】 本発明は真空しゃ断器に頃り、特に電流しゃ断時に電極
附近に有効な磁界を発生させ、この磁界の作用により消
弧機能を向上させた真空インタラプタに関するものであ
る。

一般に、真空インタラブラのしゃ断性能はｔ極伺丹によ
って大きく左右される。また、真空インタラプタとして
特に問題とされるチョッピング電流を少くすること等は
電極の材料によって解決できる。しかし、チョッピング
電流が少くしかもしゃ断電流答Ｍの大きい真空インタラ
プタ金得るためには、電極材料を選定する手段もあるが
、電極の材料としてチョッピング電流の少ないものを用
い真空インタラプタの軸方向に向う磁界いわゆる縦磁界
全電極あるいはその近傍に訪起させることによシ、アノ
ード電極のアークの足を速かに動かし、アノードスポッ
トを多点とするとともに、アークを飛散させないで一定
空間に閉じ込め、これによシチョツピング電流が少く質
量の大きい電極材料を用いてし中断容量を大幅に増大さ
せる方法も試みられてきた。

しかし、縦磁界を用いてアーク金制御する場合、しゃ断
器の残留磁束の問題があり必ずしも理想的にはならず、
このため、電極面に細い縦横のｅを設けて残留磁束を減
少させる方法及び電極面の研究が多く行われである程度
の目的は成遂げられている。

しかしながら、前述の方法でも依然としてしゃ断容量上
の問題があシ、特にコンデンサーバンク開閉については
必ずしも満足すべき結果は得られていない。

本発明は上述の諸問題を解決したものでその目的とする
ところは、アーク電流によって発生する磁界を制御する
磁界制御部と電極部の材質の改良を図ることによシ高性
能な真をしゃ断器全提供することにある。

以下に本発明の実施例に係る真空インタラプタについて
、第１図〜第４図全参照しながら説明する。

第１図はこの実施例による真空インタラプタを示し、■
、２は絶縁筒、３はＭ！３ｆ＃筒１に金属７ランジ５に
より絶縁筒ｌの一方の端部に連結された固定電極側の端
板、４は金属７ランジ６１に介して絶縁筒２に連絡され
ｆｃＲＪ動電極側の端板である。

絶縁筒１と２の他方の端部ｅま金属クラ／シフと８によ
り気密に連絡されている。９は端板３に固定された固駕
電極棒、１０は可動電極棒でめる。置屋電極棒９には可
動電極部加が電気的かつ機械的に接続されており、可動
電極棒１０には固足電極棒加が電気的かつ機械的に接続
されている。なお、１１は強属円板１２によって中間７
２ンジ７と８に取付けられたシールド、１３はベローズ
である。

本発明において特長とするところり１．１占＋　矩’ａ
；極部加に第１の磁界制御部４０を設けるとともにｉｉ
Ｊ動′１８１Ｌ極部刃に第２のアーク制御部５０ｉ般け
／ζことである。すなわち、第１図に示すように司動寛
極部２ｔ）は接触電極２１とアーク電極２２を治し、固
定電極部３０は接触電極３１とアーク電極３２金セする
。

第１の磁界制御部４０は電極部側と間開に発生するアー
クに平行な方向に作用する磁界全泥化させるだめのいわ
ゆる縦磁界発生コイル部羽４１と前記アークにほぼ直交
する方向に磁界を発生するためのいわゆる横磁界発生コ
イル部材４２とを廟す／Ｓ。

縦磁界発生コイル部材４１と横磁界発生コイル都４２は
固定電極９とＥ’Ｊ’　ｍ電極部別間に介設されている
。

アーク電極部はコイル部材４１を介して固足電極棒９に
電気的に接続され、接触％　＆２１はコイル部材４２を
介して固定％極９に電気的に接続されている。

ここで接点電極４１とアーク電極４２とは互に電気的に
絶縁されている。固定電極部加の接触１１Ｌ＆とアーク
電極はｂ」動を核外１０に機械的かつ電気的に接続され
ている。また第２の磁界制御部艶はアークと平行な磁界
を発生させるだめの第２の縦磁界発生コイル部、ｌ’５
１ｉ有し、このコイル部側５１は固定電椿部加と可動％
、極棒１０の間に接続されている。

第１の磁界制御部４０のコイル部劇４１と４２はそれぞ
れ同一方向の電流に対して互に逆方向の磁界を発生する
よう々電流通路を形成する。

さらに本発明においては、１！ｒ接触！他と各アーク〜
、極をそれぞれうず電流の発生度合の異なる拐質とした
ものである。

合金又は銀合金等を用い、各アーク電極の材質としては
残留磁気の極めて少ないステンレス等の非磁性材を用い
る。

上記構成の真空インタラプタにおいて、閉極時は固定電
極棒９、第１の発明制御部４ｏのコイル部劇４２、接点
電極２１、可動電極部３ｏの接点電極３１およびｌ１ｉ
Ｊ動電極棒１０によって電流通路が形成される。

可動Ｘ極部かと固定電極部３ｏが開離すると、接点電極
２１と３１　ｆｆｉ、ｌにアークが発生する。このとき
し１定電極棒９、コイル部材４２、接点％極４１、接点
電極３１．アーク電極３２、コイル部材５１および可動
電極棒１０を通してアーク電流が流れる。このアーク電
流に上υ、第１のアーク制御４ｏのコイル部材４２では
磁束φ０が発生し、第２の磁界制御部間のコイル部材５
１では磁束φ０と反対方向の磁束φ１を発生する。この
場合、可動電極部加と固定電極部型間に与えられる磁界
は横磁界となシ、アークプラズマは点線部５Ｑａに示す
ようにむしろ飛散する方向に移動する。しかし、次の瞬
間にアークはアーク電極ｎとアーク電極３１間に移行し
て、アーク電流は固定電極棒９、コイル部材４１．アー
ク電極２２、アーク電極３１、コイル部材５１および可
動電極棒１０からなる電流通路を流れる。このときコイ
ル部材４１と５１による磁束φ凰　、φ鵞が発生し、点
線部６０ｂで示すようにむしろアークプラズマを一足空
間に閉じ込めるように働く。

しかるにアーク電極２１と３１の材質は渦電流の発生し
にくい材料例えば非磁性で電気抵抗の高い材料であるた
め、＃１とんど残留磁気は発生しない。

一方、接点電極２１と３１には渦電流による残留磁気が
発生し易い材料例えば銅、合金を使用しているので、始
めに発生した磁束φ０の影響金受けて渦電流が発生し、
残留磁気はむしろこのとき磁束φ１゜φ嘗よシも接点電
極２１　、３１から発生する横磁界としての残留磁気が
大きく残る。

このため接点電極２１と３１およびアーク電極ｎと３２
間に電流零点で残留するイオン化された金属粒子はむし
ろ接点電極２１と３１の残留磁気による横磁界により加
速され、夫々の粒子電荷と極間電圧による加速度以上の
速度でシールド１１の方向すなわち径方向に金−粒子が
飛散し、アーク電極ηと３２間および接点電極２１と３
１間のプラズマは急速に四散する。したがって、良好な
極間絶縁回復特性が得られ、この結果、しゃ断電流容量
は増大し、またコンデンサバンクの開閉に対しても危険
な樗点弧を皆無とすることができる。

第２図は、アーク電極ｎおよび３２の一構成例を示すも
ので、アーク電極ｎおよび３２は、第１図、第２図に示
すように、円板状に形成した低導電率の抵抗部１４に、
その厚さ方向に貫通ずるが如くしてかつ互いに離隔した
高導電率の金属からなる複数の通電体１５ヲ埋設して形
成されている。

前記電極２２　（２３）の抵抗体１４は、比電気抵抗５
μΩ帰　以上の金属またはセラミックによシ形成されて
おり、比電気抵抗５μΩｄ以上の金属としては、非磁性
のオーステナイト系ステンレス銅あるいは磁性を有する
フェライト系ステンレス８ｏｌまたはＦｅ　、　Ｎｉ　
、　Ｃｏ　　等が用いられている。また、アーク電極２
２　（３２）の通電体１５を形成する金属としては、抵
抗体１４の金属等よシ低融点にしてかつ高導電率のもの
、たとえばＯｕ　、　Ａｇ、　＃　Ｍ、　’＄またはビ
スマス、テルル、アンチモンのいずれかヲ含むＯｕ金合
金Ａｇ合金等が用いられている。そして、抵抗体１４の
面積占有率は、通電容量および機械的強度により、通電
体１５０通電方向を横切るように切断した切断面におい
て１０〜９０％となるように設けられている。

以上の構成からなるアーク電極２２　（３２）において
抵抗体１４が金属からなるものを製造するには、まず断
面円形にしてかつ、外径０．１〜１０ｍ＋の複数の金属
パイプを新円形に結束するが如くして互いに接合すると
ともに、この接合した複数の金属パイプをセラミックか
らなる円筒状の容器に収納し、しかる後にＯｕ等の高導
電率の金属を各金属パイプの中空部、最外側の金用パイ
プと容器との間の空隙、あるいは・各金属パイプ間の空
隙に溶浸するとともに、金属パイプの長手方向と直交す
る方向に切断して行なった勺、または円板状に形成した
ステンレス鋼の円板に、その厚さ方向へ貫通し、かつ互
いに離隔した複数の貫通孔を設けるとともに、各貫通孔
にＯｕ等の金属を溶浸して行なう。

なお、金属パイプは断面円形のものに限らず、たとえば
三角形あるいは六角形等の多角形でもよいものでアシ、
ま念パイプ材に限らすノ・ニカム状のものであってもよ
いものである。

また、抵抗体１２がセラミックからなるアーク電極２２
　（３２）　ｋ製造するには、厚さ方向に貫通しかつ互
いに離隔した複数の貫通孔を備えたセラミック円板を形
成するとともに、セラミック円板の各貫通孔にメタライ
ズ層を形成し、しかる後にＣＵ等の金属を各貫通孔に溶
浸して行なう。

第３図アーク制御部４０　（５０）のコイル部側の具体
例金示すものである。第３図に示すように一方の端部表
面に突出部１６　ａ　ｋ設けるとともに他方の端部表面
に突出部１６　ｂ　ｖ有する導電性の有端環状板１６と
、この環状板１６の一方の面に配設された絶縁性の有端
環状板１７　＆および環状板１６の他方の面に配設され
た絶縁性の有端環状板１７　ｂとによってコイル素拐１
８ヲ形成し、このコイル素材１８ｔ−互に電気的に接続
されるようにＰＪｒ要数個積層してコイル部材を構成す
る。

第４図はコイル部材の他の具体例を示し、円筒体１９の
周壁部１９　ａを貫通する螺旋状開溝１９１）を穿設し
てなり、該螺旋状開＃／＃１９ｂ間の周壁部１９ａ’（
ｊ電流が流れて横磁界が形成される。これら第３図およ
び第４図に示すループ体１８および円筒体１９は径を異
にして作製すれば、コイル部材４１および５１のいずれ
にも使用できる。

なお、上記実施例の真空しゃ断器においては、固定電極
部加に横磁界を発生するコイル部材４２と縦磁界を発生
するコイル部材４１を設けるとともに、可動電極部には
縦磁界を発生するコイル部材５１ヲ設けた場合を示した
が、本発明においては、その逆であってもよく、また固
定電極部と可動電極部の双方に横磁界発生部を設けても
、上述の実施例と同様な作用、効果を得ることができる
。

以上説明したように本発明においては、接触電極とアー
ク電極との材質として異なるものを用い、助者を渦電流
の比較的発生しやすい拐料、後者を渦電流の発生しにく
い材料を用い、接触電極部分では横磁界をかけてアーク
全飛散尽せるとともに、アークがアーク電極部分に移行
した後はに磁界にｊ５アークの飛散を止めてアノードス
ポットを多極化するが、電流零点では残留磁気を横磁界
として働かせ極間にあるイオン化金属粒子を加速し、よ
り速やかに拡散式せることにより比較的質量の大きい電
極拐料を用いても、拡散速度は５ｉＬ短の小さい電極材
料を用いた場合と同−効果會与えることができる。した
がって、本発明によれば従来以上によシ高亀圧大電流容
量の真空しゃ断器を製作することができる。また、横磁
界により粒子の電荷（θ）と極間電圧（ｙによるｅＶ以
上にイオン化金属粒子を加速できるので、コンデンサバ
ンクを開閉するのに通し、かつしゃ断谷負の大きいＡ空
しゃ断器會得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る真空しゃ断器の縦断正面
図、第２図はアーク電極の構成例を示す狭部睨明図、第
３図はコイル部材の具体的な構成を示す斜視図、第４図
はコイル部材の他の具体的な構成を示す斜視図である。 ９・・・固定電極棒、ｌＯ・・・可動１；極棒、１４・
・・低導電率の抵抗部、１５・・・通電体、加・・・固
定電極部、２１・・・接点電極、ｎ・・・アーク電極、
（資）・・・可動電極部、３１・・・接点電極、３２・
・・アーク電極、４０・・・第１の磁界市１ｊ御部、４
１・・・縦磁界発生コイル、４２・・・横磁界発生コイ
ル、関・・・第２の磁界制御部、５１・・・縦磁界発生
コイル。 一１α 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 真空容器内に固定電極棒を介して収設された固定電極部
   と、可動電極棒を介して前記固定電極部に対して接離可
   能に対向して配設された可動電極部と、前記固定電極部
   に設けられ該可動電極部と固定電極部との開極時に生じ
   るアーク電流により生じる磁界を制御する第１の磁界制
   御部と、前記可動電極部に設けられ前記磁界を制御する
   第２の磁界制御部とからなり、前記両電極部の少なくと
   も一方が非磁性抵抗材からなり、該両電極部の閉極時に
   通電させる接点電極と、該接点電極の材質より高抵抗の
   非磁性抵抗材からなｐｌその外周辺部に電気的に絶縁し
   て配設され前記アーク電流を通流させるアーク電極とか
   らなシ、前記第１および第２の磁界制御部の少なくとも
   一方を、前記接点電極に電気的に接続されアーク電流に
   対してほぼ直又する横磁界を発生する横磁界コイル部材
   と前記アーク電極に電気的に接続されアーク電流に対し
   て＃１は平行な磁界音発生させる縦磁界コイル部拐とに
   よって構成することを特徴とする真空しゃ断器。