JPS61260518A - 高圧負荷開閉器における消弧方法 - 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】 本願発明は次に述べる問題点の解決を目的とする。

（産業上の利用分野）　この発明τよ電源と負荷との間
の電路を開閉するようにしである開閉器において、その
開閉器の作動に同期させて開閉器を作動させる時に生ず
るアークを消すようにした方法に関するものである。

（従来の技術）　この種の高圧負荷開閉器と称すること
のできる慣々な形式の開閉器にあっては、電路を開閉す
る場合に可動電極と固定電極との間でアークが生じ、そ
れらの電極の消耗を早める問題点があった。

この問題を解決するために、ダイオードを使用して極小
アークあるいは無アーク状態で消弧する方法は例えば特
公昭３９〜２５７０２号公報等ですでに知られている。

ところで、これにおいては「・・・可動接触片５が固定
接触片２から離れると抵抗６が入り、２゜５間の発弧を
軽減する。次に可動接触片５が固定第１補助接触片３か
ら離れると更に抵抗６゛と整流器（ダイオード）　７が
入る。従って、可動接触片５が第２補助接触片４を離れ
ようとするときは無電流であるか又は半波電流が流れて
いる・・・」と説明されている。つまり、整流器に印加
されるｔｔａ電圧の方向によって半波はアーク電流が流
れることがある。

しかしながらこのように両電極の開閉時（開離時）仮に
半波の間でもアーク電流が流れれば上記の可動接触片６
と第２補助接触片４との間（両電極間）の雰囲気はアー
クによりイオン化されて充分な絶縁回復ができず次の半
波で電源電圧が逆方向になってアーク電流が流れて消弧
に失敗することが充分考えられる。

それ故、燭策としては両接点に対し逆並列に接続したサ
イリスタを並列に接続しさらにこのサイリスタを両接点
の開閉動作に同期させてスイッチングするようにすれば
電源電圧の極性が正負いずれであっても漸小アークある
いは無アークで消弧することができる。しかしながら、
上記の方法の場合においてはサイリスタの点弧用信号と
して時間幅の短いパルス信号を与えるようにしているた
め点弧のタイミングは難しいものとなってくる。

つまり、両接点間の開閉動作時、サイリスタに対しゲー
ト信号を与えるタイミングが遅ければ両接点間に発生す
るアーク時間が長くなって接点の損傷が大きくなると同
時に両接点間がイオン化してｔｉ零点での絶縁回復が難
しくなる。また、逆に点弧用の信号を与えるのが早けれ
ば両接点間のアーク電圧がサイ゛Ｊスタの最低動作電圧
に至らずサイリスタには電流が流れず点弧できないと云
う問題がある。

（発明が解決しようとする問題点）　この発明は上記従
来の問題点を除き、上記固定電極と可動電極との間に予
め接続しておいたサイリスタを上記アークが生じ始めた
時に正確に導通させる事によって、上記両電極間でのア
ークの発生を押部１できるようにした高圧負荷開閉器に
おける消弧方法を提供しようとするものである。

本願発明の構成は次の通りである。

（問題点を解決する為の手段）　本願発明は前記請求の
範囲記載の通りの手段を講じたものであってその作用は
次の通りである。

（作用）　開閉器における固定電極と可動電極とが離反
しかけてそこにアークが生じ始めた時、予めサイリスタ
に、トリガー用の信号をアーク発生時から点弧するまで
与えておくことにより、上記のアーク電圧が生じるとす
ぐサイリスタが導通させられる。その結果、上記固定電
極と可動電極との間は無電圧となりアークの発生が停止
する。

（実施例）　以下本願の実施例を示す図面について説明
する。第１図において、１は単相乃至三相の交流電源、
２は負荷、３は電源と負荷との間に介設した高圧負荷開
閉器を示す、これにおいて３ａは金属等からなる密閉ケ
ース、４は電源側端子、５は負荷側端子、６はケース内
に備えられた開閉部を示し、周知の如く固定電極（固定
接点）７とそれに接離する可動電極（可動接点）８とか
らなる０次に９，１０は高耐圧、大電流用のサイリスタ
で、図示される如く逆並列に接続してあり、それらを上
記固定電極７と可動電極８との間に並列に接続しである
。９ａ、１０ａはトリガ端子（ゲート）を示す。１１は
受光素子で、アークを検出して電気信号を発するように
したものであり、フォトダイオード或いはアバランシェ
フォトダイオードが用いられる。１２は増幅器を示す。

向上舵受光素子１１と増幅器１２とから成る部分は、光
モジュールとして知られているものを用いればよい。受
光素子１１によって検出した信号は、変換、増幅器（信
号発生器）　１２により連続信号に変換して上記サイリ
スタ９．ｌＯのゲートに加えるようにしたもので、電路
、つまり両電極間にアークが生じている場合は常時ゲー
トに対し信号を与え続けるようになっている。なお、上
記において信号発生器１２は充電式バッテリまたは別電
源、例えば電源を降圧してＡＣｌｏｏＶで駆動させるよ
うにしてもよい。

上記構成のものにあっては、開閉部６において固定電極
７と可動電極８とが接続された状態においては、交流電
源１からの交流電力はその開閉部６を通って負荷２に供
給される（第４図の（ニ）図の波形参照）。

次に開閉部６を開放する時の動作を説明する。

可動電極８が手動操作により動かされて固定電極７から
離反し始めると、それらの間にアーク４０が発生し始め
る。この時、受光素子１１は初期アークを検出し、第４
図の（ホ）図のように信号発生器１２からはサイリスタ
９．１０のトリガ端子９ａ、ｌＯａにトリガ信号ｉｇを
与え続けている。するとサイリスタ９及び１０は、固定
電極７と可動電極８との間のその時の電気的な極性に応
じて、その何れか一方が上記アーク４０の発生によるア
ーク電圧によって導通する（なおアーク電圧はアーク発
生後、サイリスタの最低動作電圧にすぐ達する）。従っ
て端子４．５の間においてはその導通した側のサイリス
タによって通電が行われ、固定電極７と可動ｘｉｓとの
間は無電圧となって上記アークが消滅する。やがて電源
ｌの位相がＯ″又は１８０＠となって端子４．５間が０
ボルトになると、上記導通したサイリスタ９又は１０は
オフとなる。上記初期アークが消されて上記のようにサ
イリスタがオフとなるまでの間において周知の如く可動
電極８は固定電１ｆ＋７から充分に離間させられている
為、上記サイリスタ９又は１０がオフとなる事によって
端子４，５間は電気的に完全に遮断され、負荷２への電
源供給が断たれる。向上記サイリスタ９゜ＩＯには長（
でも半波しか電流が流れない為、電流定格（容量）の小
さなもの（例えば３０Ａ・瞬時通電は６００　Ａ程度ま
で可能）で足りる。なお動作中の波形は第４図の（ホ）
図参照。

また、今とは道に開放状態つまり、電路の開放状態より
閉路する場合は次のようになる。即ち図示外の操作ハン
ドルを閉路すべく渦作すると可動電極８が逆に動いて固
定電極７に接近するため両者間ではアーク放電が発生す
る。するとこのアーク放電は受光素子１１で直ちに検出
され、サイリスタ９．ｌＯのゲートにはトリガー用の信
号が連続的に与えられる。同時に上記の如くサイリスタ
にはアーク電圧により電圧が印加されるためサイリスタ
は点弧し、電流はサイリスタに流れる。そして上記アー
ク電圧は時間の経過（可動接点の固定接点に対する接近
）とともになくなり、電流は両電掻間にのみ流れて通常
の電路となる（第４図（へ）図の波形参照）。

次に第２図は本願の異なる実施例を示すもので、電極開
閉状態を検出するスイッチｌｌｆ、１１°ｆを備えた開
閉器の具体的構造を示すものである０図において２１．
２２はブッシングで、磁器或いはエボキン樹脂で形成さ
れる。２３は接続端子４ｆに固定した導電材製の取付片
で、これにはサイリスタ９ｆ。

１０ｆの一端が取付けである。尚サイリスタ９ｆと１ｏ
ｆは紙面と垂直な方向に並設され、かつ、逆並列接続さ
れた状態で両電極７ｆ、８ｆ間に並列に接続されている
。なおサイリスタの一端は固定電ｉ７ｆに接続してもよ
い、上記サイリスタ９ｒにおいて、２４はアノード、２
５はカソードを示す。また両サイリスタのゲート（図示
しない）には図示外の信号発生器からのトリガー用の信
号が与えられるように接続されている。

次にｌｌｆ、１１°ｆ　はサイリスタのゲートに接続さ
れている信号発生器と、同発生器を駆動させるための電
源との間に直列に介設するようにしたｂ接点をそなえて
なるマイクロスイッチであり、開閉器の開閉動作に伴っ
てそのｂ接点が開閉されるようにしたもので、第３図に
示すように投入状態（イ）においてはスイッチ１１　ｆ
　（７）　ｂ接点−関、スイッチ１１’　ｆのｂ接点−
閉、また途中状態（ロ）においては、スイッチ１１ｆ、
１１’ｆのｂ接点→閉、さらにまた開放状ａ（ハ）にお
いてはスイッチｌｌｆのｂ接点−閉、スイッチ１１゛ｆ
のｂ接点−開となるように取り付けらＦしている。尚、
上記二つのスイッチは開閉器の初期の開閉動作段階つま
り両電掻間でアークが発生する直前に二つのｂ接点が閉
じられてゲート信号回路が形成されるように設定される
もので、これによってサイリスタのゲートには信号発生
器からの連続的な点弧信号がアーク発生前より与えられ
るようになっている。なお、スイッチの閉動作によって
信号発生器からサイリスタのゲートに送り出される点弧
用信号は次のように設定されている。つまり、開閉器の
両電極の開離からサイリスタの点弧可能範囲をｈとし、
信号発生器系統のバラツキをｉとし、点弧用信号の幅（
時間）をＫとして場合、ｒＫ＞ｈ＋ｉＪの関係にあるよ
うに設定されるもので上記においてｈは電流の大きさ、
開離位相（開放した時の位相）、接点間の開離時間（開
放スピード）等によってその値が異なるが具体的なＫの
値としてはｌ／４サイクル程度にするとサイリスタの点
弧が安定して行える。２７は取付片２３に固定した絶縁
材製の支持体で、可動型８ｉｓｒに弾力的に接触する補
助接触片２８が取付けである。２９はサイリスタの他端
に連らなる接続片を示す、３０はチューリップ形の固定
電１ｉ７ｆに周設した引締め用のコイルスプリングであ
る。３１は図示外の操作ハンドルに連らなる開閉用の操
作軸で、開閉用レバー３２が取付けてありレバー３２の
矢印方向への揺動によって可動電極８ｒが矢印方向に直
線運動するようになっている。

尚本例においては、負荷側の接続端子５ｒとしてチュー
リップ形のものが用いてあり、コイルスプリング３４に
よって引き締められている。

上記構成のものにあっては、図示される如き投入状態に
おいて電流は電源側端子４ｆ、固定電極７ｆ、可動電極
８ｆ、負荷側端子５ｆの主回路５ａｆに流れる。

上記状態において、操作軸３１の開放操作によりレバ３
２が移動し、可動電極８「が図の状態から右方へ移動し
始めると、二つのスイッチ１１　ｆ　、　ｌｌ’ｆは第
３図（ロ）の状態にな゛って図示外の信号発生器に信号
を送り、その発生器からサイリスタに向けてトリガー用
の信号を連続的に送る。次に先Ｆｔ８３３が固定電極７
ｆから離れると、先端３３と固定電極７ｒとの間にアー
クが発生し始める０発生したアーク電圧はサイリスタが
まだ固定補助接触片２８を介して固定電８ｉｓｒに接触
しているためサイリスタに印加される。そしてその電圧
が最低動作電圧に達するとサイリスタは直ちにオン状態
となり、同サイリスタに電流は移行する。つまり、アー
ク電圧が発生した状態においてはサイリスタのゲートに
はトリガー用の信号を与え続けるため、上記の如くアー
ク電圧がサイリスタの最低動作電圧に達すると直ちに同
サイリスタはオン状態となる。

そして接続端子４ｆと可動電極８ｒとの間においては取
付片２３、サイリスタ９ｆ（又は１０ｆ）、接続片２９
、補助接触片２８を通る経路で通電がなされる。その結
果、固定電極７ｆと可動電極８ｆの先端３３との間は無
電圧となり、上記アークが消滅する。やがてｔ′ｇの位
相がＯ＠又は１８０　’となるとサイリスタ９ｆ（又は
１０ｆ）はオフとなり、接続端子４ｆ、Ｓｆ間の通電が
遮断される。更に引き続いて可動電極８ｆが右方へ移動
することによりやがてその先端３３が補助接触片２８か
ら離れるが、その時には既にサイリスタ９ｆ（又はｔｏ
ｎがオフとなっている為、先端３３が補助接触片２８か
ら離れてもそこでアークが生ずるようなことは無い。

このようにして先端３３が想像線で示される如き位置ま
で至ることにより、接続端子４ｆ、５ｆ間は電気的、機
械的に完全に開放された状態となる。

一方間閉器を投入する場合においては、可動電極８ｆの
先端３３が想像線で示される位置から左方へ移動して（
ると先ずスイッチは第３図の（ハ）の状態から（ロ）の
状態になり、次に先端３３が補助接触片２日に接触する
。この場合、サイリスタはオフとなっている為、何等の
現象も生じない。やがて先端３３が固定電極７ｒに掻め
て近接すると両者間において先行放電のアークが発生す
る。このアークの発生時には、すでにサイリスタのゲー
トに対しトリガー用の信号が４１続的に与えられている
から、アーク電圧がサイリスタに印加され、それが最低
動作電圧に達するとサイリスタは直ちにオン状態となり
、電流はサイリスタに移行する。

そして可動型８ｉ３「が更に左方に動いて先端３３が固
定電極７ｒに完全に接触すると極間電圧がＯとなり、サ
イリスタに流れる電流がその保持ｔｉ以下となってサイ
リスタはオフ状態となる。この状態において、電流は電
源側端子４ｒ、固定電極７ｆ、可動電極８ｆ、負荷側端
子５ｆの主回路に流れる状態となる。

なお、機能上前図のものと同−又は均等構成と考えられ
る部分には、前回と同一の符号にアルファベントのｒを
付して重複する説明を省略した。

（発明の効果）　以上のように本発明にあっては、高圧
負荷開閉器３における可動電極８と固定を掻７とを電源
ｌから負荷２への電路の開閉の為に接離させる場合、そ
れら両電極間でアークが生じかけても、予め上記両電極
間に接続しておいたサイリスタ９．１０を導通させて上
記両電極間の上記アークを消して上記可動電極８及び固
定電極７の消耗を防止できる効果がある。

また上記両電極の接離時、１ｉｉｉｔ圧の極性が正負の
いずれであっても上記のごとく逆並列のサイリスタ９．
１０が両電極に対し並列に接続されているため、両電極
間の開離動作とも相まって半サイクル以下で確実に消弧
でき、上記電極の消耗をより一層少なくする上に効果が
ある。

その上、上記の場合、上記可動電極と固定電極間にアー
クが発生するときには、常時上記のサイリスタにトリガ
ー用の信号が連続的に加わるようにしであるため、可動
と固定の両電極間でアークｉｔ流が生じ、そこのアーク
電圧が最低動作電圧以上になると直ちにサイリスタが導
通するから、アークの発生時に対してサイリスタの導通
による消弧作用の遂行がぴったりと同期して、最小限度
のアークだけで消弧できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本願の実施例を示すもので、第１図は電源と負荷
との間の接続回路のブロック図、第２図は異なる実施例
を示す開閉器の縦断面図、第３図の（イ）（ロ）（ハ）
の図はマイクロスイッチの動作説明図、第４図の（ニ）
（ホ）（へ）の図は夫々波形図。 １・・・電源、２・・・負荷、７・・・固定電極、８・
・・可動電極、９．ｌＯ・・・サイリスタ、１２・・・
信号発生器。 第　１ｔ！ｆ ３ｍ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電源と負荷との間に電路開閉用の可動電極及び固定電極
   を備えた高圧負荷開閉器を介在せしめ、しかも上記可動
   電極と固定電極に対しては、逆並列接続したサイリスタ
   を並列に接続し、かつ、上記可動電極と固定電極の開閉
   時には上記サイリスタに対し連続的なゲート信号を少な
   くとも上記両電極間における開閉時のアークの発生時点
   からサイリスタが点弧するまで与えるようにし、一方、
   上記可動電極と固定電極とを上記電路の開閉の為に接離
   させるときにアークが発生すると、上記サイリスタに上
   記の両電極間で生ずるアーク電圧が加わって上記サイリ
   スタを導通させることにより、上記両電極間のアークを
   消すようにすることを特徴とする高圧負荷開閉器におけ
   る消弧方法。