JPS61126715A - 限流装置 - 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】 Ｃ産業上の利用分野） 本発明は、遮断器等において、遮断に際して回路に抵抗
を挿入して、短絡電流を限流する細隙形限流装置に関す
るものである。

〔従来の技術〕

従来、この種の回路へ抵抗を挿入する方式としては、第
３図に示す原理のものが用いられていた（例えば特開昭
４９−１４９８２号公報、特開昭５０−８０６３号公報
、特開昭５５−１２１２３０号公報記載のもの）。

即ち、第３図において、固定電極１（ｔｏと可動電極２
００の各々に接続された抵抗性アークランナー電極ｔ極
（以下ランナー電極という）４００と５００を設けて、
上記ランナー電極を互いに適当な距離を隔てて相対させ
た構成としている。また３００は可動電極から外部端子
へ電流を集電する集！装置である。

この装置において、可動電極２００が第３図の破線で表
示した位置に移動すると、固定電極１ｏｏと接触し、通
電状態となる０回路が短絡し、短絡電流が発生すると、
図示しない外部機構により、可動１に掻２００が「開」
動作を行い、第３図の実線表示位置まで移動する。この
とき、！種間にアークが発生し、７−り熱による対流作
用で、了−りは第３図のａの位置に移行し、次に電流が
発生する磁界がアークに作用し、上方へ電磁力が発生し
アークは第３図のｂ−ｃ　−ｄと急速に上方へ移行する
。

このとき、ランナー電１４００．　ｓｏＯは抵抗性を持
っているので０、回路にアーク移行と共に抵抗が挿入さ
れていくというのが原理である。

この従来方式であると、大容量化、高い限流性能化及び
小形化を図るとき、ランナー電極の抵抗値は高い程効果
的であるが、次の抵抗式％式％ Ａ：面積、ｌ；長さ）より、ρを太き（するか、ランナ
ー電極の面積Ａを小さくするかの方法を採る必要がある
。

〔発明が解決しようとする問題点〕 ここで、面積Ａを小さくしていくと、次のような問題点
が発生する。

即ち、従来形では、第３図のアークｄの状態ではアーク
の足がランナー電極４００と５００に、了−りが遮断さ
れ消滅するまで膠着している。この膠着時間が存在する
ため、ランナー電極の面積Ａが小さいと、ランナー電極
の先端が異常に消耗して、耐久度の点で問題があった。

また第３図のアークｄ以後のアークの膠着はいたずらに
アーク近傍の消弧板（図示せず）等をアーク熱によって
損傷させていた。

また、従来はランナー電極や消弧仮によって形成された
細隙空間内にアークが交流遮断電流の零値になるまで長
く膠着し、それらの材料の消耗や損傷が激しかったし、
これらのダメージを少なくするために、ランナー電極の
面積やｍ隙ギャップを大きくして、限流効果が期待でき
なかった。

本発明は、ランナー電極の異常消耗をなくすと同時に消
弧板のアーク熱による損傷を少なくし、限流装置の耐久
度と限流性能を高めることを目的とするものである。

ｃ問題点を解決するための手段〕 本発明は、対向して起重した固定電極と可動電極に、門
形の抵抗性のアーク短絡用アークランナー電極の両端を
接続し、前記抵抗性のアークランナー電極のアーク通路
の両側に、端部の放出口側に行くにつれて細隙が狭くな
る状態に一対の消弧板を配置したものである。

（実施例〕 以下、本発明を図面に示す実施例に基づ％ｓて説明する
。

第１図は本発明の実施例の構成を示す縦断面図、第２図
は第１図の１−１線より見た側断面図である０図におい
て、ｌは固定電極、２は可動電極、３はステンレス鋼あ
るいはカーボン等の抵抗性アークランナー電極（以下単
にランナー電極と（１う）であり、前記固定を極１と可
動電極２を電気的にｖＡ絡するように設定している。３
ａはランナー電極３の突出部である。５は集電子、５Ａ
はそのノλウジング、６は一対の消弧板、７は絶縁性容
器、８はアーク、９は放出口、ｌＯは昇圧室、１１は大
気である。

消弧板６　（例えばセラミックスで形成する）は、ラン
ナー電極３の突出部３ａを挟むように設定し、を掻１，
２の近くの細隙ギャップはランナー電極３の先端近（の
放出口９より大きくしている。即ち、一対の消弧板６に
より形成される細隙ギャップはｔ＃１ｉ近傍より放出口
９に行くに従って狭くなるようなテーパー状となってい
る（第２図参照）。

また、１つの面の前記ランナーを極３と、一対の消弧仮
６の上端とで形づくる細隙を放出口９とし、他の５つの
面の前記固定電極１．可動′ｒ！１極２、ランナー電極
３ｂ、３ｃ、消弧板６を、例えばエボキノ樹脂よりなる
絶縁性容器７で密閉して覆う６面体からな−る昇圧室１
０を構成している。

次に動作を説明する。

通常の通電状態では、第１図の破線で示すように固定電
極ｌと可動電極２は接触状態にある。また、開極状態は
実線で示している。

過電流が発生すると、図には示さないが外部機構により
可動電極２が開極し、固定電極１と可動電極２の間にア
ークが発生する。

このアークは可動電極２の開極動作と共に引き伸ばされ
、弧状となり、遂にはランナー電極３ｂと３Ｃに移行す
る。このときの電流通路は、外部端子−固定電極ｌ−固
定側ランナー電極３ｂ−アーク８−可動側ランナー電極
３Ｃ−集電子ハウジング５八−外部端子となる。この、
通路が凸字状で、ランナー電極３ｂと３０を流れる電流
によって発生する磁界が、アークｔ２ｉｌＬに直角方向
に作用し、フレミングの左手の法則により、アーク８は
第２図において上方へ移行しようとする。

このアークが抵抗性のランナーｔｉ３ｂと３Ｃ上を移行
することで、従来形と同じように、等価的に回路に直列
抵抗が挿入されたことになる。

次に、前記の電磁力により、アーク８は細隙空間をより
狭い細隙に向かって移行する。このアーク発生からアー
ク８が細隙空間を走るまでの間に、アーク熱（５千〜１
万℃）により昇圧室【０の気体は熱せられ、圧力が上昇
する。

また同じくアーク８と消弧板６が触れ合うことにより、
消弧板６によって形成される消弧室の壁の一部は溶かさ
れると共に気化する。この気化され熱的に解離された分
子は圧力上昇に寄与される。

この期間の圧力上昇は大気中２より密閉された昇圧室ｌ
Ｏを形成することにより可能となっており、従来の気中
開閉器では昇圧室が形成されていないので、圧力上昇は
期待できない。

次にアーク８が細隙の狭い方へ移行するにつれて、アー
ク８の直径が細隙ギャップ長と同一になるか、あるいは
その細隙ギャップ長より狭いギャップに７−り８が移行
すると、アーク８が昇圧室１０と放出口９間を閉じるよ
うな閉塞が起こる。

このアーク８による閉塞で昇圧室１０は完全に密閉され
、昇圧室ＩＱの圧力はますます上昇する。

この圧力上昇でアーク８はより狭い細隙中に入り込もう
とする。

本発明の狙い目は次の点にある。

まず、遮断や限流の原理は、回路電圧よりアーク電圧を
高めることにある。アーク電圧を高めるためには、細隙
方式ではより狭い細隙のギャップにアークを挿入するこ
とで実現される。

この細隙方式の諸元の特性は次の近位式で表わされる。

Ｅ＝に：／−／ｇ ただし、巳はアークの単位長さでのアーク電圧値（９通
は、ボルト／センチメートルで表わす）、ｇは細隙のギ
ャップ長 には消弧板材質による比例定数である。

即ち、アークが挿入される細隙のギャップ長ｇが小さい
程、単位長さでのアーク電圧値Ｅが高くなる。

また、アークの直径はｉｉ値と比例関係にあり、ｔ′ｆ
Ｌ値が小さい程小さくなる。

ここで、前記の抵抗性のランナー電ｔ！１ｉ３ｂと３Ｃ
上をアークがｆ多行することで、直流抵抗が回路に挿入
され、アークの直径が小さくなって、より細隙に挿入さ
れやすくなっているのと、前記昇圧室でのアーク熱によ
る気体圧力上界によるアークの細隙挿入効果があること
で、この２つの効果の相乗効果で、アークはますますよ
り狭い細隙に挿入され、アーク電圧は急激に高まる。そ
れとは逆に、遮断電流はランナー電極での抵抗増大とア
ーク電圧上昇により限流し、アーク抵抗「１はオームの
法則により急上昇する。

このとき、抵抗性のランナー電極の抵抗値「。

よりアーク抵抗ｒ１が高まると、それまでアーク８に注
入されていた電流は、すべてランナー電極３ｂ、３，３
ｃに転流する。この転流条件ｒ、＞ｒ、　　が満足され
ると、細隙部のアーク８は消滅する。

また、前記の相乗効果により、ランナー電極材質に固有
抵抗値ρが１０００μΩ−１以上の材質（例えば高緻密
度カーボン）が使用できるようになり、高い限流効果を
得ることができる。その理由は、従来形ではρが高いと
ランナー電極上のアーク移行と共に、電流が限流し、ア
ーク多行の電磁力が減少し、ランナー電極上にアークが
途中で停止していたが、本発明では昇圧室での７−り熱
による気体の圧力上昇により、アークの細隙挿入効果が
相乗されるためである。

〔発明の効果〕

上述したように本発明によれば、下記のような効果を奏
する。

■アーク抵抗がランナー電極の抵抗値より大きくなる１
１；下記の転流条件により、アークが消弧板により形成
される細隙空間より消滅すると同時に抵抗性のランナー
電極に転流し、装置内に高温のアークが存在しなくなる
ので、従来のようなランナー電極の消耗や消弧板の損傷
が著しく改善される。

■前記転流条件を早期に成立させるため、ランナー電極
上をアークが移行することにより、抵抗が増大し、アー
クの直径が小さくなる効果と、昇圧室でのアーク熱によ
る圧力上昇による、アークの細隙挿入効果の相乗効果に
より、アークがより狭い細隙へ挿入され、急激にアーク
電圧、ひいてはアーク抵抗が高まるようにしているので
、ランナー電極の面積へを限流効果が朋待できる実用化
レベルまで減少することができ、大きな限流性能をｉ）
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を示す縦断面図、第２図は第１
図の１−１線における側断面図、第３図は従来装置の構
成を示す断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、対向して配置した固定電極と可動電極に、門形の抵
   抗性のアーク短絡用アークランナー電極の両端を接続し
   、前記抵抗性のアークランナー電極のアーク通路の両側
   に、端部の放出口側に行くにつれて細隙が狭くなる状態
   に一対の消弧板を配置したことを特徴とする限流装置。 ２、抵抗性のアークランナー電極の材質を高緻密カーボ
   ン等の固有抵抗値が１０００μΩ−ｃｍ以上のものとし
   た特許請求の範囲第１項記載の限流装置。 ３、電極接点より最も離れたところに位置する消弧板に
   よって形成された細隙部を放出口として残し、他の構成
   部材である接点、消弧板、アークランナー電極を絶縁性
   容器で密閉した特許請求の範囲第１項または第２項記載
   の限流装置。