JPS6012626A - しや断器の消弧装置 - Google Patents

しや断器の消弧装置

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JPS6012626A
JPS6012626A JP58120830A JP12083083A JPS6012626A JP S6012626 A JPS6012626 A JP S6012626A JP 58120830 A JP58120830 A JP 58120830A JP 12083083 A JP12083083 A JP 12083083A JP S6012626 A JPS6012626 A JP S6012626A
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JP
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arc
electrode
yoke
magnetic
insulator
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JP58120830A
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智美 有本
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02Details
    • H01H33/04Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H33/18Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts using blow-out magnet
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02Details
    • H01H33/59Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switch and not otherwise provided for, e.g. for ensuring operation of the switch at a predetermined point in the ac cycle
    • H01H33/596Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switch and not otherwise provided for, e.g. for ensuring operation of the switch at a predetermined point in the ac cycle for interrupting dc

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  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (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】 この発明はしゃ断器の消弧装置に関するもので、特に、
例えば真空、空気、8F6ガス等の消弧媒体内でアーク
に磁界を作用させることにより、アークを高速スパイラ
ル状に引伸して消弧する型のスパイラルアーク方式のし
ゃ断器の消弧装置に関するものである。
消弧媒体内でアークに磁界を作用させて消弧するしゃ断
器としては、磁界によってアークを高速回転させ、アー
クに対し消弧媒体を相対的に吹付けて消弧させるロータ
リアーク方式のものと、磁界によってアークを高速螺旋
状に引伸し、消弧媒体を相対的にアークに吹付けて消弧
するスパイラルアーク方式のものとが従来から提案され
1いる。
第6図は従来のロータリアーク方式の消弧作用の説明図
、第7図は従来のスパイラルアーク方式の消弧原理の説
明図で、共に固定接触子/に可動接触子コが接離するよ
うになっていて、固定接触子lの外側にはアークランナ
3を介して、磁気駆動コイルダがあり、アークランナ3
は磁気駆動コイルダと、磁気駆動コイルダは固定接触子
lと電気的に接続されている。6は絶縁体である。
消弧原理を簡単に説明すると、両方式ともしゃ断指令が
与えられると、まず固定接触子lと可動接触子コとの間
にアークが発生し、可動接触子コの移動により、アーク
Sはアーク電流の自己磁界による駆動力の作用によって
、アークランナ3に移行する。この瞬間からアークラン
ナ3の周囲に巻かれた磁気駆動コイルダに電流が移行し
、この電流によって生ずる磁束1φがアークランナ3と
可動接触子コとの間のアークタに鎖交し、フレミングの
左手の法則に従い、アーク電流5に強力な回転駆動力を
与える。この回転駆動力により、第6図のロータリー・
アーク方式においては、アークSはアークランナー3と
可動接触子コとの間で高速回転し、急速に冷却されると
ともに、アーク抵抗の上昇→アーク電圧の上昇→限流と
いう過程で、電流零点でしゃ断される。一方、第7図の
スパイラルアーク方式においては、アーク5と磁束φと
の鎖交の仕方がアークランナ3付近の磁束φに鎖交する
アーク電流の方向と、可動接触子コ付近の磁束φに鎖交
するアーク電流の方向とは逆になるので、アークランナ
3付近のアークjuと可動接触子コ付近のアーク5dと
は互に逆方向に高速回転するため、アークSは急速に冷
却されるとともに高速スパイラル状になり、アーク長さ
の急増加→アーク抵抗の急上昇→アーク電圧の急上昇→
限流という過程で電流零点でしゃ断される。現在高圧し
ゃ断器のしゃ新方式としては、バッファー吹付けが最も
普及している。この方式の原理はバッファーピストンに
よって機械的にアークに8F6等の消弧媒体を強力に吹
付けることによって、アークの急速な冷却→・アーク抵
抗の上昇→アーク電圧の上昇→限流という過程でしゃ断
するものであるが、このバッファ方式はノ(ツフアー吹
付けのためり電流自身によって磁気態動コイルに生じる
磁束とアーク電流との間の磁気駆動力によりアークを高
速回転させることによって、アークに対し消弧媒体を相
対的に吹付けるので、)(ツファ一方式のような消弧媒
体を吹付けるための別の操作駆動力を必要としないので
、電極を開閉するための操作駆動力のみで済み、しゃ断
器の操作機構部が小形・軽量(コンパクト)になるとい
う利点を有している。ロータリ及びスノくイ2ルアーク
方式にお〜1ては、アークに磁気駆動力を最も効果的に
作用させるために、磁気駆動コイルに生ずる磁束をアー
ク電流に出来るだけ直角に鎖交させる必要がある。
第6図に示す従来のロータリアーク方式では、アークラ
ンナ3付近のアークにおいては、直角に鎖交するため磁
気駆動力が大きく高速回転するが、電源側固定接触子/
と可動接触子λとの開離距離が大きくなるに従つ1、磁
気駆動コイ、II/ l Kよる磁束(@度)が小さく
なる。従って、可動接触子λ付近のアークの回転駆動力
は小さく、回転が鈍化し、アークに対する消弧媒体の相
対的な吹付は作用は、アークランナ3付近のアーク部分
が最も強いが、可動接触子コ付近のアークは開極距離が
大きくなるに従って弱くなるという構造的な欠点がある
一方、第7図に示す従来のスパイラルアーク方式は、磁
気駆動コイルダによる磁束φは接触子軸と同方向の磁束
部分を利用するために、この磁束とアークを直角方向(
A −A’ )に鎖交させるためK、第7図に示すよう
に、アークSを外側に押し出すようにしなければならな
い。このために、可動接触子コの形状な8字形にするこ
とにより、可動接触子下部2aに流れる電流の方向とア
ークランナの下部3aに流れる電流の方向とが逆になる
ようにして、それぞれの電流との間に電磁反撥力を生じ
させて、アーク!を外部に引き伸ばすように示すよ5に
、アーク2ンf3付近のアーク!a及び可動接触子コ付
近の7−クjbは共に磁気駆動コイルlによる磁束と鎖
交するが、開極距離が大きくなると、第tB図に示すよ
うに、上述の電流間の電磁反撥力は、アークランナ3付
近においては作用しなくなり、従って磁束φとアークと
が同方向になるため回転駆動力が働かなくなり、スパイ
ラル状にならな(なるという構造的短所がある。このよ
うに、従来のロータリアーク方式とスパイラルアーク方
式は電極の開極距離が太き(なって、アークに対して磁
気駆動力の作用が飽和するというような構造的な欠点が
あり、これが、より高電圧化大量化のしゃ断器への適用
開発の問題点の一つであった。
この発明は以上にかんがみてなされたもので、操作駆動
力が小さくてすみ、かつ操作駆動機構部が小さくなると
いう大きな利点をもつロータリアーク方式、スパイラル
アーク方式のしゃ断器をより高電圧化し、より大容量化
しうるスパイラルアーク方式のしゃ断器の消弧装置を提
供することな目的とするもので、一端部が電源側固定電
極の内側にあって、固定電極と共に電源側端子板に固着
され他端部が可動電極の内側で可動電極の開極移動方向
に延長している絶縁体と、可動電極の外側に配設された
磁気駆動コイルと、この磁気駆動コイルの外側と内側の
一部とに設けられて両端に磁極を形成する第1の継鉄と
、上記絶縁体の他端部の内部に電極と同心状に埋込まれ
両端に磁極を形成する第2の継鉄とを備え、電極軸と平
行なアークを電極軸と直角方向の電極駆動磁束と鎖交さ
せることによって、アークをスパイラル状に引伸す消弧
装置を提供している。
以下、図示する実施例に関して、この発明を説明する。
第1〜3図に示すように、この発明によるしゃ断器の消
弧装置は、固定電極//と接離するように軸方向に移動
する可動電極12とを具え、共に円筒状をなした固定及
び可動電極はその内側にテフロン材又は他の絶縁材等で
円柱状に形成された絶縁体16を収納している。絶縁体
16の一端部は固定電極ll内にあって、固定電極//
と共に電源側端子板17に固着され、中央部は固定電極
iiの可動電極側に間隔をおいてアークランナ13を固
定電極と同心に支持し、他端部は可動電極12内に延長
している。可動電極lコの外側には絶縁ル/fの外側と
内側の一部を囲んで位置し、第一の継鉄19が絶縁体1
6の可動電極/2内に延長した他端部内に埋込まれ、硅
素鋼板等の成層鉄心で形成され、第一図に示すように、
第1の継鉄/1は可動電極12の外周に放射状に配設さ
れ、第一の継鉄/qは絶縁体l乙の内部に放射状に位置
している。絶縁体20は電磁駆動コイル/4’及び継鉄
/gをアークによる損傷から保護するように円筒状をな
して可動電極12の外側にある。可動電極lコは負荷側
固定電極コlと摺動的に係合し、負荷側固定電極21は
負荷側端子板ココに固着されている。
次に動作を説明する。まず閉極状態においては、第7図
に示すように、電流1は電源側aから端子板lり、電源
側固定電極ll、可動電極lコ、負荷側固定電極コl、
負荷側端子板コ2を経て負荷側すに流れ、通電されてい
る。次に開極動作において、開極指令によって、第3図
に示すように1可動電極/コは図示されない操作機構に
よって太矢印のように右方に移動し、電源側固定電極/
lから開離し、電源側固定電極//と可動電極12との
間にアーク7.1が発生する。更に開極が進むと、アー
ク/3は固定電極iiからアークランナ/JK移行し、
電流iは電源側aがら電磁駆動コイルlダ、アークラン
ナ13、アーク13、可動電極/J、負荷側固定電極、
t/、負荷側端子板2コ鴎 を経由して負荷側すに流れる。このとき、電属駆動コイ
ル/lにアーク電流が流れるので第1の継鉄lざ、第一
の継鉄、及び第1の継鉄gと第2の継鉄りとの間の空隙
で形成される放射状の閉磁路に磁束φが生じ、φ、→φ
、→φ、→φ、→φ、の順序で磁路な通る。第1の継鉄
lざには磁極/gL。
/幌 f−を、また第2の継鉄19には磁極/9L、 /?R
を形成して、磁極間を通る磁束φ1.φ8が電極軸A−
Nに対して直角方向に通るようにしている。
電極間空隙の磁束φ1.φ、は電極軸A−A′に対して
直角方向でかつ電極の中心軸A−Rを中心にして放射状
に通る。
第弘図に示すように、磁束φ1と、アークランナ7−3
と可動電極/2との間で電極軸A−A’方向に発生する
アーク/にとが直角方向に鎖交するまで、フレミングの
左手の法則に従って電磁駆動力FLが円柱状の絶縁体/
6の外周に沿った円周方向に発生し、この駆動力FLに
よってアーク/&は回転する。このときは、アークの挙
動は従来のロータリアーク方式と同一であるが、電極の
開極距離が大きくなると、第S図で示すように可動電極
/コ付近のアークは磁束φ、に鎖交し、アークランナ/
3付近の電磁駆動力FLとは反対方向の電磁駆動力FR
が働らき、可動電極/2付近のアークはアークランナ/
3付近のアークとは逆方向に回転する。従ってアークラ
ンナ13と可動電極12との間のアークは円柱状の絶縁
体l乙の外周をスパラル状にとり巻き、アークの挙動は
従来のスパイラルアーク方式になる。アークの消弧はア
ークの回転による消弧媒体のアークに対する相対的な吹
付けによる冷却作用と、アークのスパイラル状の巻つけ
によるアーク長さの増加によるアーク抵抗の急上昇→ア
ーク電圧の急上昇→限流というメカニズムで電流零点で
しゃ断される。
次にこの発明のIrf徴を列記すると。
(1)磁気駆動コイル/IIの磁路を外側に放射状の第
1の継鉄/gと内側には放射状の第2の継鉄19を配設
して、それらの間に可動電極12とアーク/Sが通る空
隙を形成させ、かつ継鉄/gには磁極/gL、 /ざ、
を、又継鉄/9には磁極lqL。
19Rを形成しているのでアークの通る空隙には、小さ
な起磁力・(=電流Xコイルの巻数)で大きな磁束を、
かつ電極軸方向A−Aと直角方向に通すことが出来るの
でアーク/Sに対する回転駆動力が有効に作用する。
(,2) (1)で説明しているように、可動電極/、
2及びアーク/Sの通る空間を通る磁束の方向は電極軸
A−iに対して、電源側φ退び負荷側φ、いずれも直角
方向であるので、アーク15の方向は電極軸方向A−I
と同一方向で良いので、すでに説明したように、第7図
の従来のスパイラル方式のようにアーク3を外側から引
ばすために、可動接触子コの構造を8字形にする必要が
なく、可動電極構造が単純になる。
(3)第g、B図で説明したような、電極開極距離が大
きくなると、アークランナ3付近の回転駆動力が減少す
るようなことがない。
(り)磁気駆動コイルに同一の起磁力を与えるとき、従
来装置においては、電極開極距離を大きくすると、アー
クに作用する磁束は小さくなるがこの発明では第1.第
コの継鉄/g、/9の磁気抵抗を無視出来るとき、電極
開極距離を大きくとってもアーク罠鎖交する磁束量を変
えないで、スノくイラルアークの長さを大きくすること
が出来るので、アーク抵抗をより大きく、従ってより大
きな限流を行わせ電流零点でしゃ断させることができる
以上のような特徴を有するこの発明によると、アークに
消弧媒体を吹付けるための別の操作駆動力が不要で、電
極の開閉の駆動力のみですむ特長をもつ四−クリアータ
方式とスパイラルアーク方式のしゃ断器をより高圧化、
より大容量しゃ断器という性能の向上を図ることができ
る。
なお、この発明の詳細な説明した実施例では、アークに
よってスパイラル状にとり巻かれる絶縁体16は円柱状
で説明したが、円柱状でなく、外周形状が楕円形、多角
形であってもよい。また磁気駆動の磁路を形成する継鉄
/l、/9は成層鉄心で説明したが、場合によっては共
に鋳鉄等の磁性材料であっても、また一方が成層鉄心で
一方が鋳鉄という場合であってもよい。
なお、この発明は交流のみならず、高圧の直流しゃ断器
としても使用できることは言うまでもな(\。
【図面の簡単な説明】
87図は、この発明によるしゃ断器の消弧装置の一実施
例の閉極状態を示す断面図、第2図は第1図のin−■
における横断面図、第3図は第1図の装置の開極状態を
示す断面図、第ダ及び3図は、この発明の消弧装置の消
弧作用を説明する斜視図:第6図は従来のロータリアー
ク方式のしゃ断器の消弧作用を説明するしゃ断部の断面
図、第7図は従来のスパイラルアーク方式のしゃ断部の
断面図、第fA及び83図は従来のスパイラルアーク方
式のしゃ断器の消弧作用説明図である。 l・・固定接触子、コ・・可動接触子、3・・アークラ
ンナ、弘・・磁気駆動コイル、S・・アーク、6・・絶
縁体、l/・・固定電極、7.2・可動電極、/3・・
アークランナ、/l・・電磁駆動コイル、/S・・アー
ク、/A・・絶縁体、17・・電源側端子板、7g・・
第1の継鉄、/9・・第一の継鉄、20−〇絶縁体、コ
l−φ負荷側固定電極、コλ・・負荷側端子板。 なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人 大 岩 増 雄 党4図 幣5図 焔6図 A′ 幣7図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一端部が電源側固定電極の内側にあって固定電極
    と共に電源側端子板に固着され他端部が可動電極の内側
    で可動電極の開極移動方向に延長している絶縁体と、可
    動電極の外側に配設された磁気駆動コイルと、この磁気
    駆動コイルの外側と内側の一部とに設けられて両端に磁
    極を形成する第1の継鉄と、上記絶縁体の他端部の内部
    に電極と同心状に埋込まれ両端に磁極を形成する第2の
    継鉄とを備え、可動電極の移動により前記第1及び第2
    の継鉄の電極間に通るアークに軸方向に直角に放射状に
    磁束を貫通させることを特徴とするしゃ断器の消弧装置
  2. (2)絶縁体の外周形状が円形であることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載のしゃ断器の消弧装置。
  3. (3)絶縁体の外周形状が多角形であることな特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載のしゃ断器の消弧装置。 (り)第1の継鉄及び第一の継鉄の一方が成層鉄心等の
    磁性材料で他方が鋳鉄等の磁性材料で形成されているこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のしゃ断器の
    消弧装置。
JP58120830A 1983-06-30 1983-06-30 しや断器の消弧装置 Pending JPS6012626A (ja)

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CA000457382A CA1226318A (en) 1983-06-30 1984-06-25 Spiral arc circuit breaker
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