JPS63232232A - 交流電源回路用フューズ、並びにそれを用いる単相および3相交流電源回路 - Google Patents

交流電源回路用フューズ、並びにそれを用いる単相および3相交流電源回路

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JPS63232232A
JPS63232232A JP63002648A JP264888A JPS63232232A JP S63232232 A JPS63232232 A JP S63232232A JP 63002648 A JP63002648 A JP 63002648A JP 264888 A JP264888 A JP 264888A JP S63232232 A JPS63232232 A JP S63232232A
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、単相用および多相用の交流電源回路、および
それに用いるフユーズに関する。
〔従来の技術〕
イギリス国特許第2179508号明a書は、交流電源
回路用のフユーズについて開示している。このフユーズ
は、入力および出力の端子と、この入力および出力のそ
れぞれの端子へ電気的に接続される第1および第2の接
触子と、端子同士の間に通常の電気路ができるように第
1および第2の接触子を電気的に接続している可融性要
素とを備えている。
接触子および可融性要素は、六フッ化硫黄のような電気
陰性ハロゲン化媒体を充填した密閉式チャンバに内蔵さ
れている。
故障電流が存在すると、可融性要素が溶け、アーク放電
が起き、かつそのアークは、ほぼ円形の周辺部を有する
第1の電極を形成している第1の接触子と、チャンバの
内方に延在するとともに、第1の電極の半径方向を囲続
している導電面を有しているアーク電極との間に生じる
コイルは、アーク接触子と第2の端子との間に接続され
、かつ、付勢時、コイルに流れる故障電流によってもた
らされる磁界が、アークを第1の′電極の周りに回転さ
せ、しかも電気陰性媒体の中で、・11滅させられるよ
うに、位置している。
アークは、電流ゼロの近辺だけで消滅し、またフユーズ
は、従来の電流制限フユーズのように、積極的に電流ゼ
ロにさせることはない。従って、第1の電流ループの全
エネルギーは、故障ゾーンに流されてしまう。
〔発明が解決しようとする問題点〕
都市の回路網に使用する際、これは、特に、そのような
系統に現在用いられている多くの種類の回路ブレーカの
通路エネルギーを比較するのに。
極めて不適当である。
しかし、工業的用途において1例えば、モータに使用す
る場合、庇い通過エネルギーは、モータのその供給部へ
の接続が、通常の電流および低値故障電流には耐えられ
ても、全系統の故障電流には耐えることができず、しか
も熱的または電気力学的な損傷を受は易いケーブルによ
り、一般に行なわれている点で都合が悪い。そのため、
フユーズの通過電流を下げてやることができ九ば、有利
である。同様に、アークのアークKihに対する引込み
に応して作動する他の種類のフユーズ、回路ブレーカ、
またはスイッチ装置の通過エネルギーを低減させること
ができれば、好都合である。  ゛以後、このような装
同煩全部を、「フユーズ」と呼ぶことにする。この種の
フユーズの別の例が、西ドイツ国特許第548914号
明細書に開示されている。
多相電源回路網に関し、米国において実施されているも
のは、故障が成る相に発生した場合、供給部のその相だ
けは遮断されても、ほかの相はそのままである。イギリ
ス国やその他の国では、いずれか一つの相に発生してい
る故障状態に応答して、すへての相を遮断するようにな
っている。
以上述べたフユーズは、単−相を保護しうるだけである
。本発明は更に、1相のみにおける故障電流に応答して
、多相回路のすべての相のほぼ同時遮断を可能にしたフ
ユーズを提供することである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明によれば、入力端子と、この入力端子へ電気的に
接続される第1の接触子と、出力端子と。
この出力端子、〜電気的に接続される第2の接触子と、
第1および第2の接触子を電気的に接続するとともに、
入力端子と出力端子との間に通常の電気路をつくってい
る可融性要素と、第1接触子および当該アーク接触子の
間にアーク路を形成しうるように第1接触子に対して位
置決めされ、故障電流に応じて可融性要素が切れた後、
アーク路に沿ってアークができるように構成されている
アーク接触子とを備えている交流電源回路用フユーズで
あって、前記アーク接触子は、第3の端子へ電気的に接
続され、かつ出力端子から電気的に絶縁されていること
を特徴とするものが提供される。
イギリス国特許第2179508号明細書に開示されて
いるものの構成をみると、アーク接触子は、出力端子へ
電気的に接続されている。本発明によるフユーズは、ア
ーク接触子が、出力端子から絶縁され、かつ第3の端子
へ接続されている点で、異なっている。こうすることに
より、後段で説明するように、単相および多相回路にお
いて、大変有利となる。
本発明によれば、単相交流電源回路は、前述のフユーズ
と、フユーズの入力端子へな気的に接続される供給導体
と、フユーズの出力端子へ電気的に接続される負荷導体
と、フユーズの第3端子へ電気的に接続される帰導体と
を含んでいる。
第3の端子が、帰導体へ電気的に接続される際、容易に
理解しうるように、可融性要素が故障状態において切れ
た後、アークを発生する故障電流は、負荷導体および接
続負荷部から切り換えられる。
従って、フユーズからの通過エネルギーは、相当に減少
する。好ましくは、帰導体は、アースであるか、または
アースへ接続される。
ほかでも説明するように、帰導体が、インピーダンスか
、電源部1限フユーズを介し、フユーズの第3端子へ接
続されると、有利性が得られる。
本発明によれば、:3相交流電源回路は、それぞれが既
に述べたフユーズである第1、第2および第3のフユー
ズと、第1のフユーズの入力端子へ電気的に接続される
第1供給導体と、第1のフユーズの出力端子へ電気的に
接、続される第1負荷導体と、第2のフユーズの入力端
子へ電気的に接続される第2供給導体と、第2のフユー
ズの出力端子へ電気的に接続される第2負荷導体と、第
3のフユーズの入力端子へ電気的に接続される第3供給
導体と、第3のフユーズの出力端子へ電気的に接続され
る第3負荷導体とを含み、更に、第1フユーズの第3端
子は、第2フユーズの出力端子へ電気的に接続され、第
2フユーズの第3端子は、第3フューズの出力端子へ電
気的に接続され、かつ第3フューズの第3端子は、第1
フユーズの出力端子へ電気的に接続されるようになって
いる。
故障電流が一つの相に生じると、その相におけるフユー
ズの可融性要素は切れ、またアークに流れる故障電流は
、第2相のフユーズの出力端子へ通される。この短絡現
象は、第2相のフユーズによって故障として感知される
ため、第2相におけるフユーズの可融性要素は切れ、結
果的に生ずるアークにおける故障電流は、第3の相の出
力端子へ流されて、更に別の短絡呪gAを派生させる。
このようにして、いずれか一つの相における故障電流に
応答して、3つの和すへてか遮断される。
3つ以外の相を有する多相回路において、本発明による
フユーズは、各相に組み込まれ、また、各フユーズの第
3端子は、各出力端子が異なるフユーズの第3端子へ接
続されるようにして、異なる相のフユーズの出力端子へ
接続される。
もし、高電流アーク根が、間にアークを相当の期間引込
めている接触子に停滞したままにされるとすれは、それ
らの接触子には相当の損傷が入り、まさに、フユーズ全
体の致命的破壊となりかねない。
従って、フユーズには、アークが第1接触子とアーク接
触子との間にできた際、一方のアーク根を第1接触子の
表面に移し、かつ他方のアーク根をアーク接触子の表面
に移せるように作動しうるアーク移動手段を組み入れる
ことが好ましい。
アーク移動手段は、アーク接触子と第3端子との間に電
気的に接続されるコイルとすることが好ましい。イギリ
ス国特許第2179508号明細書に記載さ九ているよ
うに、この種のコイルは、付勢されると、アークを第1
接触子の回りに回転を起こさせる。コイルの電流は、勿
論、故障部位へ流れるよりはむしろ、帰導体、あるいは
接続相へ流れる。
コイルの代わりに、永久磁石、または電磁界をつくるこ
とができる別の手段を用いることができる。
〔実施例〕
以下、本発明を一層よく理解しうるよう、添付の図面を
参照し、好適実施例に基づき本発明の詳細な説明する。
第1図に示すように、フユーズは、それぞれ符号(1)
および(2)で示されている2つの部分で構成され、か
つ第1の部分が第2の部分の内部に嵌スされている。
第1の部分は、適切な絶縁材料から鋳込み若しくは成形
によりつくられる支持部(3)を含み、この支持部は、
それを貫通して伸びるとともに、そこに鋳込み若しくは
成形するか、あるいは接着剤のような他の適切な方法で
固着される入力端子(4)を有している。
端子の端部には、周辺部が円形で、かつ第1の”アーク
電極を形成する第1の接触子(5)が設けられている。
銅シリンダー(6)は、支持部(3)から絶縁材料製の
取付は用ブロック(7)まで伸びている。
取付は用ブロック(7)は、当該ブロックから伸びてい
るねじ付スピゴット(10)を有する出力端子(9)へ
電気的に接続されている第2の接触子(8)を支持しし
ている。
第1および第2の接触子(5)(8)は、可融性要素(
11)によって電気的に接続されている。
銅シリンダー(6)の内面は、チャンバの内方に延在し
、半径方向を囲続し、かつ第1の接触子(5)から半径
方向に雅隔されているアーク接触部を形成する。シリン
ダーには、六フッ化硫黄のような′ポ気陰性媒体が充た
されている。
フユーズの第2部分(2)は、内面部に結合されている
ffjh 4材料製のスリーブ(21)を有するととも
に、出力端子(9)と電気的接触状態におかれている電
導ディスク(22)に接続されている絶縁ハウジング(
20)から構成されている。
コイル(23)は、絶縁材料からなるブロック(24)
の中に設けられ、そのブロックは、スリーブ(21)に
結合される。巻きコイルの一端は、スリーブ(21)へ
電気的に接続され、他端は1巻型と、コイルの短い最内
の巻きとを構成しているリング(25)へ電気的に接続
される。
リング(25)は、フユーズの2つの部分が第1図のよ
うに組み立てられる際、銅シリンダー(6)と係°合す
るようになっているフィンガー(26)へ電気的に接続
されている。
通常の作動において、供給導体は、入力端子(4)へ接
続され、負荷導体は、出力端子(9)へ接続される。
負荷導体は、例えばスイッチギヤまたは変圧器の一部を
形成しているブツシュ(27)の中に収容され、かつス
ピゴッ1−(10)により固着される。
通常の電流:洛は、端子(4)(NO)の間のフユーズ
を介し、接触′f(5)(8)、および接続可融性要素
(11)によりつくられる。誤って過電流が流れた場合
、要M(11)は溶け、アーク放電がが接触子(5)゛
から接触子(8)へ向かって起きる。しかし、磁気ルー
プ力により、アークは、接触子(8)から5銅シリンダ
ー(6)の内面の上に切り換えられるため、アーク′市
流を、コイル(23)を介しかつ出力端子(9)の方へ
流れるようにさせる。
コイルの中にもたらされる磁界は、アークに回転を生じ
させ、かつそれは、電気陰性溶媒において、電流ゼロ近
辺で消滅される。
以上述べたフユーズおよびその作動の詳細に関しては、
別の種類のフユーズも説明しているイギリス国特許第2
179508号明細書に記載されており、それらはすべ
て、本発明に使用するため変形される。
第2図は、第1図のフユーズを、本発明により改良した
ものを示す。
それは、スリーブ(21)とリング(22)との間の電
気的な接続を取り除き、スリーブが出力導体(10)か
ら電気的に絶縁されたものである。この接続の代わりに
、導体(40)をハウジング(20)に形成し、スリー
ブ(21)と電気的に接触させることができ、かつハウ
ジングの外側に置かれる第3の端子(41)が提供され
る。
第3図は、単相交流による第1図示のフユーズを、供給
導体(:30)により入力端子(4)へ接続し、かつ出
力端子(9)を負荷導体(31)により電気的負荷へ接
続した様子を示すものである。
既に説明したように、万一、故障が発生した時、可融性
要素は溶け、アーク電流がコイルに流れる。
時間に対する電流のグラフは、それぞれ、(a)系の予
想される電流、(b)コイルに流れる電流、(c)負荷
へ流される通過電流を表わす。
電流は、単に、電流ゼロにおいて消滅するだけであり、
従って、通過電流が系の予想される電流とほぼ同じにな
るため、通過エネルギーは高くなっている。
第4図は、単相交流電源回路において接続される第2図
示のフユーズを示す。
供給導体(50)は入力端子(4)へ接続され、負荷導
体(51)は出力端子(9)へ接続され、更に、第3の
端子(41)は、直接アースへつながれる。従って、故
障状態が発生すると、故障電流が可融性要素を溶かし、
生じるアーク放電は、既に述べたように、シリンダー(
6)の内面に切換えられる。その際。
アーク電流が、コイル(23)を介してアースへ流れる
と、コイルに誘導された電磁界は、アークを回転させ、
かつ電流ゼロに消滅して行く。
(a)供給導体(50)、 (b)負荷導体(51)、
および(c)コイル通過に対する電流/時間曲線は、図
に示す通りである。
系の予想される電流、およびコイル電流は、第3図に示
すものと同じである。しかし、故障電流が、故障領域よ
りもむしろアー゛スヘ流れるように、アークがシリンダ
ー上に切り換わると直ぐに、通過電流は、ゼロに向かっ
て落ち始める。従って。
故障点への通過エネルギーは、第3図示の場合より相当
に少ない。
第5図示の実施例において、第3の端子(41)は、イ
ンピーダンス(60)を介してアースへつながれている
。故障状態時の作動は、既に述べた場合と同じようにな
り、また電流/時間曲線は、(a)供給導体(61)、
(b)負荷導体(62)、および(c)コイル中、で示
す通りである。コイルの電流/時間曲線から分かるよう
に、インピーダンスの作用は、コイルの中を流れる電流
を少なくすることである。
従って、一定の故障電流を扱いうるようにつくられるフ
ユーズは、他の場合よりも構造的に弱くつくられる。ま
た、決められた構造のフユーズは、コイルとアースとの
間にインピーダンスを組み入れることによって、より高
い故障電流を取扱うことが可能となる。通過電流が低下
し続けることは。
注目すべきである。
第6図示の実施例において、フユーズの第3の端子(4
1)は、適切な構造の電流制限フユーズ(70)、例え
ば、2〜20アンペア範囲の電流を操作しつる従来のカ
ートリッジフユーズを介して、アースノ\つながれてい
る。電流/時間曲線は、(a)供給4体(71)、(1
))負荷導体(72)、及び(C)コイル、で示す通り
である。
この実施例の場合、故障電流は、コイルを介して流れ、
かつ、YX 94ε路は、フユーズが、供給部の自然’
LH流ゼロになる前に電流を強制的にゼロにさせる時、
速やかに遮断される。従って、アークは消滅する。
明らかなように、通過電流は低く、しかも、コイルの中
を流れる電流は、第5図示の実施例により得られるもの
より更に一層減少している。そのため、非常に弱いフユ
ーズ構造に使用でき、また、一定のコイル構造に対し、
非常に高い故障電流で取り扱うことができる。
第4図乃至第6図において、アース接続を簡単に示しで
ある。しかし、通常、供給部の帰心体もアースへつなが
れ、その際、接続は、アースへ直接よりも帰心体へ行な
われる。他の実施例では、帰心体はアースされないこと
もあり、その際、アース接続は、帰心体に対する接続に
よって代えられる。
第7図乃至第9図は、3相電源を保護するため、3つの
供給導体(80)〜(82)が各フユーズ(86)〜(
88)の入力端子(83)〜(85)へ接続され、また
、フユーズの各出力端子(89)〜(91)がそれぞれ
負荷導体(92)〜(94)へ接続される配置の様子を
示すものである。
3相のコイル(95)〜(97)は、それぞれ、図に示
すように、各フユーズの第3の端子により、隣接する相
の出力端子へ接続される。
導体(92)に接続されている装置の相に故障が発生し
たと仮定する。フユーズ(86)の可融性要素が溶け、
アーク放散が生じると(第7図参照)、それは、シリン
ダーの内面へ切り換わる。アーク電流は、コイル(95
)を介し、出力端子(90)および負荷導体(93)へ
流れ、コイル(95)によって誘導された磁界は、フユ
ーズ(86)におけるアークを回転させ、かつそのアー
クは、その相に関し電流ゼロにて消滅する。
しかし、コイル(95)を介し負荷導体(93)へ流れ
る電流は、フユーズ(87)により故障電流として検知
されるため、そのフユーズの可融性要素を溶かし、かつ
、アーク放電(第8図参照)を起させて、コイル(96
)を付勢するとともに、フユーズ(88)出力端子(9
1)、および負荷導体(94)へ故障電流を流す。フユ
ーズ(87)のアークは、回転させれ、かつ電流ゼロで
消滅する。
第3の相におけ当該電流は、ここでも故障電流として検
知され、第9図に示すように、フユーズ(88)にアー
ク放電を起こさせる。フユーズ(87)におけるアーク
の消滅は、フユーズ(88)におけるアークがフユーズ
(87)におけるアークと殆ど同時に消滅されるよう、
両方のフユーズ(87) (88)の電流路を遮断する
図示のような相互連絡により、いずれか一つの相に関す
る故障電流に応じた3つの相全部の遮断は、自動的に行
なわれていく。
以上説明したフユーズは、一方向性であり、フユーズは
、供給部が入力端子(4)へ接続され、かつ負荷部が出
力端子(9)へ接続されるようにつながれる場合のみ適
切に作動する。フユーズが誤って接続されている場合、
接触子(8)とシリンダー(6)の内面との間に生じる
アークは、回転しない。
第10図は、フユーズの改良例を示し、それによす、こ
の問題は解消され、かつ、入力端子および出力端子のい
ずれか一方が供給部へ接続され、他方が負荷部へ接続さ
れる場合、回路は保護される。
この実施例において、接触子(8)の代わりに、接触子
(5)と同じ直径の円形接触子(98)が用いられ、接
触子(5)および接触子(98)はいずれも、コイル(
23)領域内で軸方向に位置している。フユーズの一側
に関する故障は、接触子(98)とシリンダー(6)と
の間にアーク放電を起こさせ、他側に関する故障は、接
触子(5)とシリンダー(6)との間にアーク放電を起
こさせる。いずれの場合も、アーク電流はコイルに流れ
、アークが、それによってもたらさせる磁界内に存在す
る時、アークは、回転させられ、かつ消滅する。
そのほか、第2図乃至第6図示の実施例において、アー
ク接触子が、出力端子から電気的に絶縁され、かつ第3
の端子へ電気的に接続される限り、電流路を遮断させる
ためアーク消滅に応答しうるいろいろな形式のフユーズ
を使うことができ、それにより、同じ利点を生み出すこ
とができる。また、第3の端子は、供給部の帰導体若し
くは他の相への接続を可能にしたり、事前の一体的接続
を形成するようにして、あらゆる適切な形式で実施しう
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は、イギリス国特許第2179508号明aSに
記載のフユーズに関する縦断面図である。 第2図は、第1図示のフユーズと同型のフユーズを示す
ものであるが、本発明による改良を加えたフユーズの縦
断面図である。 第3図は、第1図示のフユーズを単相交流電源回路に使
用した場合の様子を、回路内部における電流グラフとと
もに示す概略図である。 第4図乃至第6図は、第3図と同じ要領で示したもので
あるが、第2図示のフユーズを使用した本発明による単
相交流電源回路のさまざまな実施例を示す概略図である
。 第7図乃至第9図は、第2図示のフユーズを使用した本
発明による3相交流電源回路を、異なる作動段階ごとに
示す概略図である。 第10図は1本発明によるフユーズの第2実施例の縦断
面図である。 (1)(2)部分        (3)支持部(4)
入力端子        (5)第1接触子(6)銅シ
リンダー      (7)取付は用ブロック(8)第
2接触子       (9)出力端子(10)スピゴ
ット、端子    (11)可融性要素(21)スリー
ブ        (22)導電ディスク(23)コイ
ル         (24)ブロック(25)リング
         (26)フィンガー(27)ブツシ
ュ        (30)供給導体(31)負荷導体
        (40)導体(41)第3端子   
     (50)供給導体(51)負荷導体    
    (60)インピーダンス(61)供給導体  
      (62)負荷導体(70)?lil測流フ
ユーズ    (71)供給導体(72)負荷導体  
      (80)〜(82)供給導体(83)〜(
85)入力端子     (86)−(88)フユーズ
(89)〜(91)出力端子     (92)〜(9
4)負荷導体(95)〜(97)コイル      (
98)接触子Flci、4゜ (嗅                    (ζj
(^)F/6,5.      (い F/(5,6゜ (円                 (−)”  
 t  (,4 Foci、 7          F/(i、8゜H
5,9

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)入力端子と、この入力端子へ電気的に接続される
    第1の接触子と、出力端子と、この出力端子へ電気的に
    接続される第2の接触子と、前記第1および第2の接触
    子を電気的に接続し、かつ入力端子と出力端子との間に
    通常の電気路をつくっている可融性要素と、第1接触子
    および当該アーク接触子の間にアーク路を形成しうるよ
    うに第1接触子に対して位置決めされ、故障電流に応じ
    て可融性要素が切れた後、アーク路に沿ってアークがで
    きるように構成されているアーク接触子とを備えている
    交流電源回路用フューズであって、 前記アーク接触子が、第3の端子へ電気的に接続され、
    かつ出力端子から電気的に絶縁されていることを特徴と
    する交流電源回路用フューズ。
  2. (2)アークが第1接触子とアーク接触子との間にでき
    た際、一方のアーク根を第1接触子の表面に移し、かつ
    他方のアーク根をアーク接触子の表面に移せるように作
    動しうるアーク移動手段を含む請求項(1)記載の交流
    電源回路用フューズ。
  3. (3)アーク移動手段が、アーク接触子と第3端子との
    間で電気的に接続されているコイルからなる請求項(2
    )記載の交流電源回路用フューズ。
  4. (4)当該フューズが、電気陰性ハロゲン化媒体により
    充填された密閉式チャンバを備え、第1接触子が、前記
    チャンバ内部に設けられるとともに、第1アーク電極を
    形成するほぼ円形の周辺部を有し、また、アーク接触子
    が、前記チャンバの内面に延在する導電面を有する第2
    アーク電極を含み、前記導電面は、第1アーク電極を囲
    繞するとともに、それから半径方向に離隔されるように
    なっている請求項(3)記載の交流電源回路用フューズ
  5. (5)コイルが、チャンバを半径方向に囲繞し、また、
    コイル、および第1電極周辺部の半径方向中間面が、ほ
    ぼ整合している請求項(4)記載の交流電源回路用フュ
    ーズ。
  6. (6)請求項(1)乃至(5)のいずれかに記載のフュ
    ーズと、前記フューズの入力端子へ電気的に接続される
    供給導体と、前記フューズの出力端子へ電気的に接続さ
    れる負荷導体と、前記フューズの第3端子へ電気的に接
    続される帰導体とから構成されることを特徴とする単相
    交流電源回路。
  7. (7)帰導体が、アースであるか、またはアースに接続
    されるようになっている請求項(6)記載の単相交流電
    源回路。
  8. (8)帰導体が、インピーダンスを介し、フューズの第
    3端子へ電気的に接続されるようになっている請求項(
    6)または(7)記載の単相交流電源回路。
  9. (9)帰導体が、電流制限フューズにより、フューズの
    第3端子へ電気的に接続されるようになっている請求項
    (6)または(7)記載の単相交流電源回路。
  10. (10)それぞれが請求項(1)乃至(9)のいずれか
    に記載のフューズである第1、第2および第3のフュー
    ズと、前記第1フューズの入力端子へ電気的に接続され
    る第1供給導体と、前記第1フューズの出力端子へ電気
    的に接続される第1負荷導体と、前記第2フューズの入
    力端子へ電気的に接続される第2供給導体と、前記第2
    フューズの出力端子へ電気的に接続される第2負荷導体
    と、前記第3フューズの入力端子へ電気的に接続される
    第3供給導体と、前記第3フューズの出力端子へ電気的
    に接続される第3負荷導体とを備え、更に、前記第1フ
    ューズの第3端子は、第2フューズの出力端子へ電気的
    に接続され、前記第2フューズの第3端子は、第3フュ
    ーズの出力端子へ電気的に接続され、かつ前記第3フュ
    ーズの第3端子は、第1フューズの出力端子へ電気的に
    接続されるようになっていることを特徴とする3相交流
    電源回路。
JP63002648A 1987-01-10 1988-01-11 交流電源回路用フューズ、並びにそれを用いる単相および3相交流電源回路 Granted JPS63232232A (ja)

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