JPS631696B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は接点を固着した互に接離する一対の可
動子を改良した限流形回路しや断器に関する。

低圧配電系統に使用されている回路しや断器
は、負荷側に電力を供給し、かつ故障時の短絡電
流を速やかに確実にしや断している。回路しや断
器は短絡電流をしや断するためにしや断容量を大
きくする必要上、回路しや断器の大形化は避けら
れない。回路しや断器を小形化するために、短絡
電流をできるだけ小さい限流電流値（以下、限流
値）に絞り、しや断する間に回路しや断器をしや
断すれば、回路しや断器のしや断容量は小さくで
きるので、回路しや断器を小形化できる。このた
めに回路しや断器に限流形回路しや断器を接続し
ている。

一般に使用されている限流形回路しや断器は、
絶縁部材から成る箱体内にタングステン系の耐弧
金属から成る接点を固着した一対の第１および第
２可動子を対応配置する。短絡電流が第１可動子
から接点を介して第２可動子の経路に流れる。こ
の経路で、第１可動子と第２可動子とに流れる短
絡電流の方向は、逆方向になり、短絡電流によつ
て発生する磁束の電磁反撥力は、互いに反対方向
に働く。従つて、第１可動子と第２可動子とは互
いに反対方向に移動し、閉じている接点を開離す
ることにより、接点間にアークを発生する。この
アークを引伸して増加したアーク抵抗により短絡
電流を限流すると共に、アークは複数の絶縁部材
のバリアから成る消弧装置で冷却される。その
後、事故の解除と共に、箱体と可動子との間に配
設された戻しばねによつて、可動子を元の位置に
戻して、両接点を閉じる。

ところで、近年系統容量の増大にともない、よ
り大きなしや断容量の回路しや断器が要求されて
きている。また、一方では、配線設備の経済性の
面からより優れた限流性能を有する限流形回路し
や断器が要求されてきている。すなわち、従来、
しや断容量としては100kA程度で良かつたもの
が、150〜200kA程度のものが要求され、限流値
としては従来60kA程度で良かつたものが、最近
では40kA程度のものが要求されてきている。

限流性能を向上させると、その分だけしや断性
能も向上する。限流性能を向上させるには、接点
の開離と同時に発生するアークの抵抗をすみやか
に大きくすれば良い。アークの抵抗をすみやかに
大きくするには、接点間に点弧したアークを強力
にバリアの方へ駆動するのが良い。

接点間にアークが点弧すると、このアークの熱
により接点の表面は溶けて接点間の空間に蒸発し
てくる。一方アークは、可動子を流れる電流によ
つて発生した磁界によつて、バリア方向へ駆動力
を受ける。そのためアークを構成している荷電粒
子は、バリア方向へ向かつて運動している。接点
より蒸発してきた蒸発金属は、この荷電粒子と衝
突するので、蒸発金属もバリア方向の運動成分を
もらいバリア方向に拡散する。そしてバリアに突
き当つて熱を失ないバリア上で凝縮する。その結
果、しや断時において接点材料が次から次へと蒸
発してきてバリア上に堆積し、ついには一方のバ
リアと他方のバリアの間を閉塞してしまうという
欠点があつた。この堆積した接点材料は多くの場
合主成分は、タングステン系統であり、非常に強
固にバリアに固着してしまつていて、しや断時の
アーク熱によつて引きおこされる周囲ガスの急激
な膨脹による爆風によつても剥離落下せす、爆風
は可動子側へ逆送され、可動子を支持している支
承軸附近の可動子間でアークを発生させる結果と
なり、しや断性能を阻害していた。

本発明の目的は、接点の蒸発金属がバリアに堆
積するのを除去してしや断性能および限流性能を
向上した限流形回路しや断器を提供することにあ
る。

本発明の限流形回路しや断器の可動子は、本体
部と接点を固着した先端部とから構成し、本体部
にアルミニウム部材を先端部に銅部材を使用すれ
ば、アルミニウム部材と銅部材との蒸発金属から
成る共晶合金は、脆い性能の材料となる。従つ
て、バリアに付着した共晶合金と接点材の蒸発金
属は、アーク熱によつて膨脹させられた爆風によ
つて、簡単に剥離するので、バリア間を蒸発金属
で堆積されることがない。

以下、本発明の実施例を第１図に示す限流形回
路しや断器１により説明する。

絶縁部材から成る箱体２は、一端面２Ａの両端
に引出端子３Ａ，３Ｂを、中間に他端面２Ｂの方
向に延びる絶縁板４を、それぞれ支持している。
他端面側には、複数の絶縁バリア５を所定間隔に
配置した消弧装置６を配置する、消弧装置を形成
する材料は、一般にジルコン、磁器、鉄板等であ
る。両端面間の箱体内側面に取付けられた支持金
具７は、細長いガイ穴７Ａおよび軸挿入穴（図示
せず）を形成すると共に、ピン７Ｂを植設する。
絶縁板４を介して支持金具間に一対の可動子８
Ａ，８Ｂを支持している。

これらの可動子８は、第２図に示す如く鉄など
の高強度材料でなる補強金具９および可動子導体
１０より構成されている。補強金具９には３本の
軸１２とストツパー１３およびピン１４を植設
し、軸１２は軸挿入穴に、ストツパー１３は長穴
７Ａにそれぞれ係合している。従つて、可動子は
軸に回動自在に軸支されている。ピン７Ｂとピン
１３との間にはバネ１５Ａ，１５Ｂを配設する。
一方のバネ１５Ａは可動子８Ａを第１図において
時計方向に回動させるように力を及ぼし、他方の
バネ１５Ｂは可動子８Ｂを反時計方向に回動させ
る力を及ぼしている。これらの可動子が回動時に
はストツパーがガイド穴内を移動する。絶縁板４
と対応する補強金具面には、細長い可動子導体１
０Ａ，１０Ｂを取付けている。これらの可動子導
体は本体部１６と先端部１７とから成り、本体部
１６と引出端子３Ａ，３Ｂとの間はフレキシブル
リード１８Ａ，１８Ｂにより接続している。本体
部はアルミニウム部材を、先端部は銅部材をそれ
ぞれ使用し、銅部材はアルミニウム部材に圧接法
によつて接合し、一体化された電気的導電性を有
する可動子導体を形成する。先端部１７にはタン
グステン系の耐弧金属部材の接点２０Ａ，２０Ｂ
を銀ろう付けによつて固着する。さらにその先端
には、隣接する消弧装置６にアークを案内するア
ークガイド２１を設けている。

次に、限流形回路しや断器１に短絡電流が流れ
たとすると、第１図に示す如く、短絡電流ｉは、
一方の引出端子３Ａ→フレキシブルリード→１８
Ａ→可動子導体１０Ａ→接点２０Ａ→接点２０Ｂ
→可動子導体１０Ｂ→フレキシブルリード１８Ｂ
→他方の引出導子３Ｂの矢印で示す経路に流れ
る。この経路で可動子導体１０Ａ，１０Ｂ間に流
れる短絡電流ｉの方向は、互いに逆方向に流れ
る。この電流によつて発生する磁束の電磁反撥力
は、ばね１５Ａ，１５Ｂのばね力に打勝つて、互
いに可動子８Ａ，８Ｂを矢印方向に回動し、急速
に両接点２０Ａ，２０Ｂを開離すると、第３図に
示すように接点間にアーク３０を発生する。

一般に大電流アークの場合、主アークは接点間
に点弧するが、接点近傍の可動子導体１０Ａ，１
０Ｂにも小アーク３１が派生する。すなわち、第
３図の場合、接点近傍のアルミニウム部材の本体
部１６間、並び銅部材の先端部１７間に小アーク
３１が派生する。従つて、これらの陰極点ならび
に陽極点より、金属蒸気３２が放出される。すな
わちアルミニウム部材からはアルミニウムの金属
蒸気が放出され、銅部材からは銅の金属蒸気が放
出される。これらの金属蒸気は接点間の金属蒸気
と同じように、バリア５の方向に駆動されている
アークの荷電粒子と衝突して、バリア方向の運動
成分Ｆを得る。アルミニウムの金属蒸気原子は銅
原子や接点部のタングステン系統原子に比べて、
はるかに軽いので、高速でバリア方向に飛んで行
くその過程で、銅部材の銅蒸気や接点材料のタン
グステン蒸気と混じり合つてバリア５の上に蒸着
する。この蒸着の過程で、アルミニウム原子と銅
原子は548℃にて共晶反応を生じて、非常に脆い
材料となつてバリア上に堆積する。そのとき、接
点より蒸発してきたタングステン原子は、この非
常に脆い銅一アルミニウムの共晶層に囲まれてバ
リア上に付着する。そこへアーク熱によつて膨脹
させられて生ずる爆風がやつてくる。非常に脆い
銅―アルミニウム共晶層を介して付着していたタ
ングステン粒子は、この爆風によつて簡単に剥離
し、バリア外へと排出される。そのため、バリア
が閉塞とするといつた従来技術の欠点は完全に除
去されている。その結果、本発明の限流形回路し
や断器は従来の限流形回路しや断器に比べてしや
断性能Ａ（kA）および限流値Ｂ（kA）とが著しく
向上した。すなわち、第４図Ａより明らかな如
く、しや断性能Y₁は従来品100（kA）に対して、
本発明品は200（kA）に向上した。また、同図Ｂ
より明らかな如く、限流性能Y₂は従来品60（kA）
に対して、本発明品は約39（kA）にまで向上し
た。

第５図Ａは本発明になる他の実施例である。こ
の場合は補強金具を設けず、一体のアルミニウム
部材の本体部１６を形成したものである。第５図
Ｂは板状の銅部材の先端部１７をアルミニウム部
材の本体部内に埋め込んだものである。第５図Ｃ
は、板状の銅部材の先端部１７をアルミニウム部
材の本体部上に貼り合わせるようにして接合した
例である。これらはいずれも銅部材とアルミニウ
ム部材を接点の近傍で接合したものであり、第３
図の実施例と全く同様の効果がある。また、銅部
材、アルミニウム部材は、純銅や純アルミニウム
で無くても良く、それらを主とした合金であつて
も同じ効果を奏することができる。

以上説明したように、本発明は、接点近傍で銅
部材とアルミニウム部材を接合して、可動子とし
たものであるから、しや断時においてアルミニウ
ム部材や、銅部材上に派生したアークによつてア
ルミニウムと銅の蒸気が接点より蒸発してくる金
属蒸気と一緒になつて、バリア上付着し、この
時、銅とアルミニウムが共晶反応で非常に脆い層
を作るるから、アークによる加熱で生じる爆風に
より、これらの付着物は容易に吹きとばされて、
バリアを閉塞することが無い。その結果、本発明
の限流形回路しや断器によれば良好なしや断性能
と限流性能を得ることができる

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例として示した限流形回
路しや断器の側断面図、第２図は可動子の斜視
図、第３図は可動子附近の要部側断面図、第４図
ＡおよびＢはしや断性能および限流性能を示す特
性図、第５図Ａ、Ｂ、Ｃは本発明の他の実施例と
して示した可動子の要部側断面図である。 ２…箱体、５…絶縁性のバリア、６…消弧装
置、８，８Ａ，８Ｂ…可動子、１０Ａ，１０Ｂ…
可動子導体、１６…本体部、１７…先端部、２０
Ａ，２０Ｂ…接点。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 耐弧金属部材から成る接点を固着した第１可
   動子と第２可動子とを対応配置し、第１可動子か
   ら接点を介して第２可動子に流れる短絡電流によ
   る磁束の電磁反撥力で、常時両接点を閉じる方向
   に働いているばね力に打勝つて、両接点を開離す
   ると共に、開離時に生ずるアークの金属蒸気を消
   弧装置で冷却するものにおいて、上記可動子は本
   体部と接点を固着する先端部とから構成し、本体
   部にアルミニウム部材を、先端部に銅部材をそれ
   ぞれ使用することを特徴とする限流形回路しや断
   器。 ２ 他方の可動子の接点と対応する本体部に先端
   部を埋設することを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の限流形回路しや断器。 ３ 他方の可動子の接点と対応する本体部上に先
   端部を接合することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の限流形回路しや断器。