JPS635848B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は3.3kV乃至38kVの中程度電圧範囲の
交流電力回路用ヒユーズに関する。

（従来の技術とその問題点） かかる回路の保護に種々の技術が使用されてい
る。イギリス国では、油式ヒユーズ・スイツチと
同時に電流制限用バツクアツプ・ヒユーズが一般
的に以前から採用されている。アメリカ合衆国で
は、一般用ヒユーズまたは一般用ヒユーズに直列
に入れた１個以上のバツクアツプ・ヒユーズのい
ずれかを採用するのが普通の形である。

放出形汎用ヒユーズは、定格遮断電流までの任
意電流値を遮断できなければならない。故障電流
のレベルに従つてとも角速かに溶融するヒユーズ
式のワイヤ・エレメントと一体化したヒユーズで
ある。ヒユーズ線の溶融時発生するアーク熱によ
り、高いガス圧が生起される。これは、理論上
は、アークを冷却し、脱イオン化そして消滅する
誘電体の急速運動を作り出す訳である。このよう
な放出型ヒユーズの有する、アーク発生前の電流
線では変圧器回路を保護するのに充分であるが、
その短絡電流の定格はかなり低レベルにあつて、
かかる回路に使用するのを酷しく制限している。

バツクアツプ・ヒユーズの既知の形の１つは、
星形断面を有する磁器コアの上にらせん形状に巻
きつけた銀か銅のエレメントを取付けた電流制限
形カートリツジ形ヒユーズで、コアは磁器製筒内
に取付けてあり、筒内の空間には砂を充填してあ
る。ヒユーズ・エレメントが溶融すると、発生し
た熱が砂を溶かし、ガラスをベースとしたフルグ
ライトをアークの周囲に生成させ、アークの熱エ
ネルギを吸収し、アークを消し去る。このような
バツク・アツプヒユーズは、ヒユーズ・エレメン
トが装置の定格上の最低の遮断電流以下で溶解す
るため、使用上不満足である。このヒユーズは回
路を遮断することはできず、全く欠陥品というこ
とになる。電流制限形ヒユーズの別の欠点は、ヒ
ユーズエレメントとして必要な、線の断面積が小
さく、且つ長いという点にある。その結果高い
I²R損と高熱発生を生じる。この種のヒユーズの
電流定格は、こうして制限を受け、代表値として
は、15kVで100Aおよび12kVで120Aがあげられ
る。

一般用ヒユーズとして使用可能な電流制限形ヒ
ユーズを設計することはできるが、かかるヒユー
ズは望ましからざるアーク発生前時間電流曲線を
通常示すが、また、ヒユーズにより護られるシス
テムの再起電圧に耐える一定能力を持つ。

故障電流全域に亘り、中圧電流に対し充分な保
護を達成する１つの方法として、一般用のヒユー
ズと電流制限用バツクアツプ・ヒユーズを直列に
接続することが行なわれてきた。２個のヒユーズ
を１つの入れもの内に取付けるか、油入切替タン
クの中かまたは空気中においた共通のキヤリアに
設置することでも差支えない。組合せスイツチ、
所謂ヒユーズ・スイツチ組合せをはずすことので
きるヒユーズ・ストライカをバツクアツプ・ヒユ
ーズに取付けるのも一つの方法である。

必要な仕事を行なうため、２個の直列に並んだ
ヒユーズ又はヒユーズスイツチの組合せを必要と
するという欠点を別として、ヒユーズのアーク前
の時間電流曲線は変圧器の下流にある低圧ヒユー
ズの問題の時間電流曲線に密接に従つており、低
電圧ヒユーズの問題の曲線または変圧器上流に設
けられている給電線の過電流保護の時間電流の曲
線の何れかとオーバーラツプしないように配電変
圧器を保護するのに用いるヒユーズの調整の問題
も大事な問題である。必要な精密な識別を行なう
ようにこれらの曲線を適合させることは、従来の
ヒユーズでは困難である。

本発明によるヒユーズと類似のヒユーズが西独
国特許出願公告第548914号公報に開示されてい
る。この先行技術に開示されたヒユーズは、容器
に入つており、中央電極が位置し、入力導線が連
結され、中央電極からある距離にしかもその周囲
に環状電極が設けてあり、この２本の電極は普通
可融素子で連結されている。環状電極はコイルを
通つて出力導線に結線される。容器には大気圧の
空気を含み蓋で密閉されている。正常な操作中
は、中央電極、可融素子、環状電極及び巻線を通
し、電流が常時流れている。万一故障状況下可融
素子が溶融すれば、直ちにアークが中心電極と環
状電極間に直接に点弧し、電圧印加コイルにより
発生した磁場は直に、中央電極の周囲を高速でア
ークを回動させ遂に消滅させる。かかる運動の
間、アークの端は中央電極と還状電極間を急速に
移動するが溶融温度まで加熱は不可能である。一
度アークができると、供給電圧に反し電圧は時間
と共に増大し、これがアーク電流を０にする効果
となるので、その時アークは消滅する。本発明に
よる装置は直流、交流のいずれにも適用でき、特
に低電圧配電網に適当であり、割合場所も取らな
いという特徴があるとされます。事実、コイルが
制限リアクトルの効果を持つと云われる様にこれ
は本質的に低電圧装置である。

前記西独国特許に記載されたヒユーズは中圧交
流動力回路の状況下での使用法を示してはくれな
い。実際、ヒユーズのこのような使用法にはいろ
いろと問題がある。高いアーク長や大きなヒユー
ズ直径（例えば１ｍを越える）が必要とされる。
アーク電圧は長さと共に増大するから、非常に高
いエネルギの放出や容器内における空気圧の非常
に高い増加がおこる。このような容器は、市販で
通用する構造で耐えることは出来ない。

更に前記西独国特許のヒユーズの環状電極中の
電流密度は極めて高く、従つて正規操作において
過剰な発熱やI²R損があり、これは環状電極やコ
イル中に連続電流を生じさせる。これらの要因に
より、中圧交流電力回路ではヒユーズが実用化を
不可能としている。

本発明の目的とするヒユーズは既知の放出ヒユ
ーズの上限まで、実質上は上限以上の短絡電流で
中圧交流動力回路に対しそれ自身で完全な保護す
るため使用でき、そして、このような中圧ヒユー
ズが使用できる変圧器の下手側に低圧ヒユーズの
参照曲線に精確に適合できる時間電流曲線で製造
可能である。

（問題点を解決するための手段） 本発明によれば、中圧（3.3kV〜38kV）範囲
の交流動力回路用のヒユーズであつて、次の構成
を含むものにより、上記の目的が達成される。遮
蔽室、室内には第１電極が取付けてあり、この第
１電極は略々円形の周を有し、第１導線が接続し
うる第１端子に電気的に接続される。第２電極、
遮蔽室の内側は導体表面をなしており、この導体
表面は第１電極から一定距離はなれている。第２
端子、これには第２導線がつなげられている。コ
イル、第２電極と第２端子間の電路中に繋がれて
いる。可融素子、第１電極と第２電極間の電路内
において接続される。

付加する電気接点は遮蔽室内に取付られ、第２
端子と電気的に直接接続され、可融素子が第１電
極と付加された電気接点間を直接に接続し、遮蔽
室内には電気的負のハロゲン媒質を充填し、従つ
て、可融素子が破断すると合成の故障電流が第１
電極と付加された接点間にアークを発生し、つづ
いてアークの一方の根本は付加接点から第２電極
まで往復、電気的負の媒質中の第１電極の周りに
アークが回動し消滅することを特徴とする、可融
素子の破断に続いてコイルに電圧に印加されると
短絡電流により誘起される磁場が２つの電極間を
流れるアークを第１電極の周囲を回動させるよう
な位置にコイルは取付けてある。

動作としては、電流は普通は第１、第２端子間
を第１電極、可融素子及び付加電気接点を介して
流れる。前記西独国特許と対比すると電流はコイ
ル内を連続的には流れない。可融素子は非常に短
くできる。例えば、限流ヒユーズに通常使用する
長さ約450mmの素子に較べると、長さ約25mmとな
る。こうして正常な電流路は抵抗が非常に下り、
在来の限流ヒユーズまたは前記西独国特許に示さ
れるタイプよりは非常に低いI²R損や熱発生に至
る訳である。例えば、本発明のヒユーズにおける
電力損失は、15kVの普通作動でそれぞれ50Aと
200Aの電流を通じた場合5W及び7Wに過ぎない。
これに較べると、従来の限流ヒユーズ（200A定
格のものは作れない）では、50Aと65Wで前記西
独国特許に示されるヒユーズのタイプでは少なく
とも55Wおよび330Wの損失である。これら従来
技術の値で生成される熱は全く受入れ難く、ヒユ
ーズの壊滅的な故障に至る急激な分解を引き起こ
す。

過負荷の場合、可融素子が溶解し故障電流が第
１電極と付加電気接点間にアークを発生させる。
アークの一方の根元はそこで付加接点から第２電
極へ往復する。かくてアーク電流はコイルを通つ
て第１端子から第２端子へ流れる。この電流によ
つて磁場が誘起され、電気的に負の媒質中で第１
電極の周りに磁場がアークを回動させる。アーク
は電流が０かその近くで消滅する。電気的負のハ
ロゲン媒質である六フツ化硫黄（SF₆）はアーク
の消滅を促進する。しかし、この特許に示された
装置は、故障除去能力が限定されており、故障電
流は数百Ａ以下と考えられる。いろいろな構造の
開閉装置の中の負電気媒質中でアークが回動する
ことも知られている。しかし、ヒユーズの場合こ
の原理を利用するという示唆はなかつた。本発明
の他の特徴と組み合わせられることにより、従来
技術の欠点を解消した非常に望ましい特徴を有す
るヒユーズの設計が可能になる。

（作用） かくして、本発明に記載のヒユーズは在来の電
流制限型ヒユーズ、または前記西独国特許に示す
タイプの例えば15kVで400Aのヒユーズより遥か
に正常な電流定格を取扱うことができるし、在来
の放出ヒユーズより遥かに大きな故障電流、例え
ば、標準的な放出ヒユーズにおける15000Aに較
べ15kVで40000Aまでのピーク値をもつた電流を
取扱うことができる。従つて、１台のヒユーズで
中圧交流電力回路に対する完全な保護が行えるよ
うにヒユーズの設計を行なうことは容易であり、
一般用のバツクアツプ・ヒユーズを直列に使うか
又はヒユーズスイツチの組合せを使うことが不要
になる。本発明のヒユーズは電流制限モードでは
作動しないから、作動時過電圧を惹起できる在来
の電流制限型ヒユーズに対比し、特にシステム電
圧時には、ヒユーズはほとんどサージが起らな
い。この長所は、アークの消滅やかくて回路遮蔽
は電流０かそれに近い時にしか起きないという事
実に基づくものである。

本発明によるヒユーズから得られる時間電流曲
線が、ヒユーズにより保護される配電変圧器の下
流側で使用される低圧ヒユーズの参照曲線と一致
するように設計することは可能である。従来の電
源制御ヒユーズと対比すると、可融素子はアーク
消滅工程に全然関与しないから、設計することが
できるのである。従つて所要の時間電流曲線を心
に留めて純粋単純に設計が可能であり、可融素子
の短かさにより設計変更の範囲が更に広がる。こ
のようにして、可融素子の寸法や形状、特に、断
面形状は要求通りに設計される。チヤンバ内は陰
電気ハロゲン媒質で充填されるので、可融素子の
周辺は無酸素である。従つて、可融素子の材料に
対する広い選択範囲が可能となる。初期の電流制
限形ヒユーズの可融素子は、銀、又は銅から作
り、酸化の問題を避けて来た。本発明のヒユーズ
において、錫、アルミニウム、カドミウム、ニツ
ケルのような他の物質や種々の合金も利用でき
る。従つて必要な電気特性を得るための設計の自
由度は非常に広がつた。所要の時間電流曲線を確
実かつ一貫して与え、変圧器の磁化突入電流に充
分な余裕を示すヒユーズの設計ができる。

コイルや第２電極の設計は次のようにすること
が望ましい。コイル内の故障電流と磁場の磁束密
度との間に位相角として30゜から80゜の差異を磁束
ピーク前に発生する電流のピークと共に誘起する
ことである。

磁束のピークを電流のピークの後まで遅らせる
ことにより重要な長所が得られる。従つて回転ア
ークの角速度のピークは、電流ピークの後で、短
絡後最初の電流Ｏが発生する１サイクルの1/4以
内に発生する。

かくてアークは電流Ｏの直前に高速となり、こ
れが信頼性の高いアーク消滅を得るのに助けとな
る。更に、ピーク電流におけるアーク速度も低く
押えられ、従つてアーク電圧またアークエネルギ
を低い値に保持するのに役立つ。位相角の差異は
45゜乃至60゜が、好ましい。短絡電流に誘導される
磁場の高いピークの正準化された磁気密度もアー
クの消滅を助ける。アーク中心におけるこの密度
は、好ましくは50から100マイクロテスラ
（microteslars）／Ａ、より好ましくは70から90
マイクロテスラ／Ａである。

電流の絶対値が増加中のサイクル中、アークの
回転を減少させるとよい。この周期の間アークの
回動はアーク長、アーク電圧、チヤンバー内のア
ークエネルギと気体圧力を不必要に増加し、アー
クの消滅を一段と困難にし、圧力容器の強度を増
加せざるを得なくする。本発明のヒユーズでは、
付加接点と第２電極との間でアークの根本が点弧
するまでに多少の遅れが生じて、回動が始まる前
に多少の遅れがあり、好ましい効果を得るのを助
ける。しかし、アークが発生し、アークが第２電
極へ変流する前に、付加された接点に接触するア
ークの根本が接点の表面上の道を移動するよう
に、付加接点の形を整えることは望ましい。変流
の際のおくれはこのようにして増大する。この種
の好ましい実施例では、付加接点は環状リムを有
し、第１電極から軸上で離れ、殆ど同心円上にあ
り、環状リムはアークの根本の道を形成する。

第１電極と第２電極の関係位置を適当に定める
ことで制御も行える。アーク長とアークエネルギ
を減少するため２本の電極間距離を短縮してい
る。今日では、６mmから22mmの距離が望ましい。
ヒユーズの設計用の使用電圧は3.3kVから38kV
へ増大するにつれ、好ましい範囲での距離が増大
している。

本発明によるヒユーズの実施例においては、コ
イルは、第１電極が取付けられているチヤンバを
放射状に取まき、第１電極それ自体を放射状に取
巻くとよい。第２電極も放射状の第１電極を取巻
くとよい。

コイルの放射状の中間平面と第１電極の周囲の
放射中間平面とは、最高の磁束帯内にアークがこ
のようにおこるため、ほとんど一致する。従つて
アークを最適面に保持するのを助け、更にアーク
をできるだけ短くかつコントロールする。

便利な電流制限ヒユーズと同じように、全く使
い棄てヒユーズとして使える様に充分安価に断続
器を製造することは可能である。しかし、その代
りに、断続器は２部分構造に作る方がよい。第１
と第２電極、可融素子と付加用接点を含んだ使い
棄ての第１部分、および、コイル内蔵の保持用ハ
ウジング部分。好ましい２部分構造はコイル埋込
みの絶縁材料製である。

ヒユーズは多相供電の単一相のみに対し保護す
るように設計されている。米国では、もし故障が
１相で発生し他の相は保持されていれば、その悪
い１相だけを普通遮断する。英国その他では、１
相で発生した故障条件で３相全部遮断するのが普
通である。

本発明によるヒユーズは、出力信号を作るに
は、その信号が機械的であれ電気的であれ、第１
第２端子間を流れる故障電流に即応する手段を含
んでいる。ヒユーズの可融素子の機械故障を伝え
るためその信号を使用するなら、その場合全相と
も、ほぼ同時に遮断される。

（実施例） 以下実施例に基づき説明する。

第１図と第２図においては、中圧交流電力回路
のためのヒユーズが示されている。このヒユーズ
は、２つの部分１，２で構成されている。第１の
部分は、ケーブルのような電気の出口へ適当なコ
ネクタ４による接続を可能とする第１端子３と一
体となる。第２の部分は、例えば、ブツシング７
を有する変圧器または開閉装置のような電気装置
の任意な適当な部分に接続可能な第２端子６と一
体に組合わされている。ヒユーズの第２の部分は
ハウジング８で構成され、端部９が開放されてい
る。ハウジングは、可撓性または硬質の樹脂かゴ
ムのような適当な絶縁材で容易に注型または成形
可能である。

バンド１１または締付ボルト１２で係止される
コイル１０はハウジング材で一体で鋳造または成
形され絶縁材中に埋め込みされる。巻線の一端は
導電リング１４の形をした巻型に電気的に接続さ
れており、このリングはコイルの一番内側の絶縁
巻線を形成している。コイルの他端は導体１５に
よつて、ハウジング中に鋳造か成形で埋込まれた
電導性デイスク１６には内側にネジ山があり、コ
ネクタ１９の外ネジを切つたステム１８（端子６
を形成）としつかりと噛み合つている。ボス２０
を含んだコネクタがハウジングの開放端９の方に
突出している。ボスには内側にねじ山の切られた
孔２１がある。ステム１８または端子６は、ブツ
シング７の差しこまれるテーパ状の開放部２２へ
突出ている。ブツシング内にある導体２３に、端
子６と噛み合う内側にネジ山を切つた孔が明いて
いる。

ヒユーズの第１の部分１はキヤリヤ３１を有し
ていて、やはり、絶縁材料で鋳造かまたは成形さ
れ、キヤリヤは、ハウジング８の開放端でテーパ
断面３３に嵌合するテーパした外表面３２をもつ
ている。もし、ハウジング８とキヤリヤ３１のい
ずれか一方の材料に可撓性がある場合、両者間に
良好な密封性が作用する。もし両材料が剛性を有
する場合、両部品間の中間面に１個以上のシーリ
ングリングを取付けることが好ましい。第１端子
３はキヤリヤ３１を抜けて延びており、一体鋳造
か一体成形される。端子には粗れた部分３４を設
け、ここは絶縁物質に食い込み、端子をして、キ
ヤリヤに対する相対運動を確実にしガス漏れをな
くしている。銅製円筒部３５はキヤリヤ３１中に
埋めこまれた特別の端末を有している。円筒の反
対側は内側に曲げてあり、電気導体例えばアルミ
ニウム、銅、真ちゆう製の取付ブロツク３７で包
まれた絶縁材の環状支持体３６内に環状体を固定
してある。取付ブロツクはボス２０の孔２１の内
部ではまる外ねじのスピゴツトを有している。端
子３のねじ端４２の噛みあうロツクナツト３９は
第１電極４１を端子３に対し正しい位置に取付け
電気的な接触状態にする。第１電極４１は略円形
の外周４２を持つた円板であり、可融素子４３は
電極上の点（周囲が便利であるが必ずしも必要な
い）を取付ブロツク３７に支えられ、電気的に接
続されている付加電気接点４４に対して、電気的
に接続している。電極４１の周は５１のように複
数の半径方向内側に延びた切れ目を持つて、多数
のペタル状の区域に分れて形成されている。銅製
円筒３５は第１電極４１から一定距離はなれて、
半径方向に第１電極を取巻いている第２電極を形
成している。両者間隔はできる限り短かくすべき
で、６mm乃至22mmの範囲であるとよい。

取付ブロツク３７は、スピゴツト３８の端から
開放している軸方向部分４５と、銅製円筒の内部
に形成されているチヤンバー内へ開放している半
径部分４６を有する通路を含めて形成されてい
る。球弁４７は通路部分の結合部に隣接した位置
にある。適当な道具を用いれば、チヤンバ内を真
空引している間に、通路部分の内端の玉弁は玉の
位置を上下前後することができる。電気的に負の
ハロゲン化媒質を用い通路によりチヤンバを与圧
し、与圧後チヤンバ内の過圧が玉弁の位置を保持
してくれる。媒質としては六フツ化硫黄（SF₆）
が好ましいが、四フツ化炭素のような他のハロゲ
ン化ガス、液体、液体と気体との混合物でもよ
い。

ヒユーズは組立て品であるが、孔２１からスピ
ゴツトのねじを外し、部品２により形成されてい
るハウジングから部品１軸方向に抜き取るとよ
い。しかし、図のように組立てると、短絡リング
１４により移動するスプリングフインガ４８は銅
製円筒３５の外表面に係合し、円筒をリング１４
に電気的に結合し、また、コイル１０の放射状中
間面、リング１４および電極４１の周４２は合わ
さるという配置となつている。

図のようにヒユーズを組立てると、作用上端子
３と６の間には、第１電極４１、可融素子４３、
接点４４、取付ブロツク３７及びコネクタ１９を
介して、電路が設定される。この電路は正常な電
流条件中は保持され、電流にほとんど抵抗を与え
ないため、ヒユーズ損I²Rは低くヒユーズ中の発
熱もまた少ない。

電流の過負荷が発生すると、可融素子４３はリ
ンクの特性や過負荷電流の大さによる期間を越え
ると溶融する。一度リンクが溶融してしまうと、
電極４１の周囲４２と接点４４との間に点弧を生
じ、接点４４のアーク根本は第２電極を構成する
円筒部３５上へ方向を転ずるであろう。このよう
な整流作用は部品の関係位置により強められる。
特に電極４１の周囲４２と接点４４との間、周囲
と円筒部３５との間の夫々の最短距離によるも
の、アークまでまたはアーク内を電流が流れるこ
とにより誘起され、デイスクから放射状で且つ接
点４４から離れてアークを発生する傾向のループ
状の磁力により強められる。銅製円筒部に当つて
アークが発生している場合、アーク電流が円筒部
壁を介してリング１４へ放射状に流れ、従つて、
コイル１０、コネクタ１５およびデイスク１６を
介してコネクタ６へ流れる。コイル中を流れる電
流はシヨートした円環１４や円筒部３５の周囲
に、主電とは位相の異つた循環電流を誘起する。
そして、電流サイクルの全期間中およびその後も
合成磁場が生成され持続する。磁束は、SF₆また
は他の負電気媒質中の電極４１の周りにアークを
回転させ、アークは電流Ｏ又はその附近で消滅
し、回路を断線させる。

磁場は円筒部３５と円環部１４中の電流からの
コイル１０からの合成成分を有しているので、全
磁束はコイル内の電流と位相が異なり、電流のピ
ークは磁束のピークの前に起り、位相のずれは
45゜乃至65゜が望ましい。アークの角速度はピーク
の磁束と深く関係するので、この位相差は、アー
クは電流Ｏの直前では高速を有していることを意
味し、従つてアークの確実な消滅を助けている。
コイルの放射状の中間面を電極４１の周の放射状
中間面に一致させた配置は、アークを最大磁束の
場となつている面に保持するに役立つ。従つて、
アークをできるだけ短くし、最小のアークエネル
ギーを確保し、アークに高い角速度を加えるのに
役立つ。磁束のピークの正規化密度はアークの中
心で、70乃至90マイクロテスラ／Ａが好ましい。

第１電極の花弁状部分は重要ではなく、その電
極内の電流を放射状流路に制御するに役立ち、従
つて、電極間にアークを放射状に保持するに効果
がある。アークが電極間で回動するにつれ、アー
クは電極の直径の相異により螺旋状となり、電極
直径間の比率をできるだけ小さく保持すること
で、この影響を減少させることができる。これは
また最大磁束密度の面に短いよく制御されたアー
クを発生させるのに役立つ。最初の電流Ｏまたは
その附近で消滅するように、アークのエネルギは
低く、かつその角速度は高い。ヒユーズは次のよ
うにして製造するとよい。各ヒユーズは特殊ヒユ
ーズの要求に従つて選択された異なる特性をもつ
可融ヒラメントを有している。そこで、I²R損失
や発熱を減少させるため、素子をできるだけ短く
することが好ましいが、必要に応じて可融素子の
材料や断面積を変更することはできる。本発明は
１本の可融素子４３に限定されるものではない。
一連のヒユーズを作る、特に有効な方法の一つと
して、電極４１と取付ブロツク３７間に並列に接
続される可融素子４３と接点４４の数を増加する
とよい。例えば、そのような各可融素子を50Aの
定格とすれば、200Aのヒユーズはこのようなヒ
ユーズ４個と並列に接続した一体型接点を含めれ
ばよい。

そのようなヒユーズの素子の溶解に当り複数の
アークを同時に点火すると、アークは１つのアー
クに合同され回転と流速が得られる。一体化すべ
き低電圧ヒユーズの参照曲線に合うよう設計され
る時間電流曲線に合せてヒユーズを製造するため
には可融素子の適切な選択が役立つ。

第３図は第１図に示したものと同じ遮蔽式の２
部分ヒユーズを示しており、対応部品は、同じ参
照数字にｄを付して示される。このヒユーズは、
遮蔽５６を含むキヤリヤ３１ａ中に完全に合体し
た国際標準のコネクタ５５の別種を用いているた
め、第１図に示したものとは別のものとなる。ハ
ウジング８ａの外表面は、アースに接続された電
導性の遮蔽材５７でおおわれている。遮蔽５８も
ブツシング７ａと一体化している。このようにし
て、遮蔽はヒユーズの外表面に対する電気的な遮
蔽となり、アースに接続するとき、たとえ導体部
分が生きていてもその外表面に触れても心配はな
い。類似の遮蔽は実施例に含まれる。

電極４１ａは、角―円錐形で示され、接点４４
ａから端子３ａをこえ後へ延びている。これは磁
化ループフオースが半径方向面により限定され、
アークコントロールにも役立つ。

第４図は、本発明によるヒユーズの別の実施例
の第１部分ｂを示し、第１図の部分１に対応する
ものである。第１図のヒユーズと共通な部分は、
同じ参照数字にｂを付して示す。第１図の接点４
４は完全な剛構造であるか、本実施例では、取付
ナブロツク３７ｂに固定の剛体部分６１とこの剛
体部分６１に載置されている回転自由な可動部分
６２で構成されている。可動部分６２と取付けブ
ロツク３７ｂの間で引張りばねが作用し、可動接
点は可融素子４３ｂと平行なひずみワイヤ６６に
よるばね作用に抗し取付けられる。

可融素子４３ｂが溶解すると、電流はひずみ線
の方へ外れ、ひずみ線は軟化または溶解し、可動
部分６２は、ばね６４の作用の下に破線で示した
位置へ回転する。従つて、可動部分６２の先端が
銅製円筒３５ｂへ接近し、電極４１ｂと可動接点
６２との間に限定されるアークは銅製円筒３５ｂ
上で電流の方向を変じ、リング１４の中間面で静
止する。このような配置は、特に低い故障電流時
の整流を改善するものである。

三相電気供給保護で、万一一相の可融素子の破
裂を起す故障が該相上に発生する場合、三相全部
を遮断せよという要求がよく起る。第５図乃至第
７図は上記の実施例を示すものである。

第５図は、第１図に示す第１のヒユーズ部１に
類似した第１のヒユーズ部分１ｄを示す。第１図
と同様な部分についてはｄを付して示す。この実
施例で、端子３ｄのねじ端３９ｄは絶縁部材７２
の凹部７１と係合し、更にこの凹部には電導性の
化合物を充填し、導体部３ｄと薄片ワイヤ７４と
を接触させて化学的作動装置又は花火装置７５に
結げる。過電流の際は、花火装置内のワイヤはワ
イヤ７４と共に燃えつき、続いて可融リンク４３
が溶融し、装置内の合成爆発効果により、打針７
６が強制駆動されて作動体が切れる。打針は直接
かまたは適当なリンク装置を介して、他の２相上
の機械スイツチの開放するような設計の外部の引
外し装置のバーを働かせる。

過電流を感知し、それに応じて電気信号を発生
させる方法はいろいろとある。

第６図は過電流に応じて発生する低電圧を活用
するため、第１のヒユーズ部分１ｅの改良の１例
が示されている。この部分は第１図に示すヒユー
ズ部分と入れ換える設計となつている。類似部分
は、第１図における参照数字にｅを付して示され
ている。３相の各々に対する過剰電流感知手段
は、過剰電流が検知されると低電圧信号を他の２
相の各々の端子７７に印加する。これらの低電圧
端子は花火装置又は他の化学アクチユエータ７８
に接続する。アクチユエータに電圧が印加される
とプランジヤ７９はこの装置のシリンダ８０の内
部で引張られるという構造になつている。プラン
ジヤは丈夫な絶縁ロープ８０ａ、例えば、
Kevlar（英国商標）のようなアラミド繊維製のも
のを介して可融素子４３ｅに接続してある。従つ
て、プランジヤを引張ると可融素子４３ｅは機械
的に破壊され、接点４４ｅにアークが飛び銅製円
筒３５ｅへ向きを変え、回転し、既述のように消
滅する。

第７図は、電力の他の相のヒユーズをはずすた
めの過電流信号を発生したり、他の相のヒユーズ
上の過電流信号に応じはずせるヒユーズの別の実
施例を示している。

類似部分については、第１図と同一な参照数字
にｆを付してある。本ヒユーズはまた部分１ｆと
２ｆとを含む２部分構成ヒユーズとする。この例
において、可融リンク４３ｆは電極４１ｆの周囲
から接点４４ｆまで延びている。この接点は取付
ブロツク３７ｆに固着している支持材８２上の点
８１に回動可能に取付けてある。取付ブロツクは
花火装置あるいは、接点４４ｆの端８５と接点を
回わすに充分な力で係合し、可融リンク４３ｆを
機械的に破壊する打針８４を有する化学アクチユ
エータと一体にできている。アクチユエータ８３
の一端子は導体８６によつて銅製円筒３５ｆと電
気的に接続し、他の端子は取付ブロツク３７ｆに
接続する。ヒユーズの第２部分のハウジング８ｆ
は第２のコイル８７とは一体にできている。コイ
ル８７は普通は大地電位かそれに近いものであ
り、コイル１０を放射状に取巻いて、ハウジング
材料により定距離はなれているので、コイル１０
と８７とは実質的には空心変成器を形成してい
る。三相電源の三相全部のヒユーズ用の２次コイ
ル８７，８７ａ，８７ｂは各相の８８のような導
体付端子によつて直列に連結しており、端子はハ
ウジング８ｆを通り抜けて延び、当該コイル８７
の反対端に電気的に接続している。

正常操作では、各ヒユーズは、各相用の電流通
路を第１端子３ｆ、電極４１ｆ、可融素子４３
ｆ、接点４４ｆ、サポート８２および取付ブロツ
ク３７ｆを介して第２端子６ｆまで設けてある。
もし任意の相に過電流が発生し、その相の可融素
子４３ｆが溶融し、コイル１０ｆの軸方向中間面
で電極４１ｆと銅製円筒３５ｆとの間で合成アー
クが安定し、コイル１０ｆ中に電流によつて誘起
された磁場が回転を生じ次いで、電流Ｏでアーク
消滅となる。コイル１０ｆを流れる電流も、他の
２相のヒユーズの２次コイル８７ｃ，８７ｂを流
れる電流を２次コイル８７中に誘起する。他の各
相では、２次コイル中を流れる電流は各ヒユーズ
の主コイル１０ｆ中に低電圧を誘起し、その電圧
は銅管３５ｆと導体８６とを介して化学アクチユ
エータに印加される。その電圧はアクチユエータ
を作動させるに充分であつて、従つて、打針８４
が接点４４ｆを回転させ各相の可融素子４３ｆを
破壊する。各相の主電流路はこうして破壊され、
従つて、各相中にアークが飛び、回転を惹起し、
次いで、最初の故障が発生した相に対すると同様
に消滅する。

第８図に、多くの点で第１図のヒユーズと類似
したヒユーズの別の実施例が示されている。対応
部分には、第１図と同じ参照数字にｇを付して示
してある。ヒユーズは２部分式で部分１ｇと２ｇ
とで構成される。ヒユーズの第１部分が第１図に
示すものとの違いは、第１電極４１ｇは第１端子
３ｇに、その端子の内端でねじ孔９２にねじ込ま
れているボルト９１により固定されている点であ
る。更に、接点４４ｇは第１図に示されたものと
形が異り、導体材料ではなく絶縁材料製の取付ブ
ロツク３７ｇにねじ９３で固定する。導電性端子
６ｇは取付ブロツクを貫通して一体注型又は一体
成形されており、リング１６ｇを貫通するねじ山
付の端部を有している。ねじ９３により適当な金
属または他の材料の断熱材を取付ブロツク３７ｇ
に固着している。それぞれの絶縁部分１ｇと３７
ｇを貫通する端子３ｇと６ｇの周囲の遮蔽はそれ
ぞれ部分間の碍子９５により改善される。キヤリ
ヤ３１ｇの内側樹脂面上に熱遮蔽９６を施し、ア
ークで発生する熱から樹脂を保護している。遮蔽
はアルミナベースのセラミツク又はポリテトラフ
ルオロエチレンのような適当な耐熱材料により行
なうのがよい。円筒部３５ｇ内のチヤンバの排気
や加圧用の通路と弁４７ｇは簡素化されている。

ヒユーズの部分２ｇは、ハウジング２ｇの周囲
に取付けてある主として触針の形をした、またそ
のハウジング内の開口９８を貫いて弾力的に内側
に曲げられている第１図に示すものとは異なる。
コイルはストラツプ９７とバツクルで固定する。

第８図の定格200A、15kVのヒユーズの特定の
実施例で、可融性リンク４３ｇは最大定格電流で
7wを発生する抵抗を有している。電極４１ｇと
シリンダ３５ｇ間の半径方向隙間は17mmであり、
コイル１０ｇは10巻きである。かかる条件の下
で、アーク中心の磁場のピーク時正規化した磁束
密度は90マイクロテスラ／Ａであり、ピーク時の
短絡電流と磁束の間の相の差異は60゜であつた。
ヒユーズは33000Aのピーク値を有する故障電流
を安全に遮断することが知られた。

第９図は第８図に示したのと同じヒユーズの第
１部分１ｈを示す。これは第８図の部分２ｇと同
等な別部分と共に使用し得る。対応する部分には
第１図にあるのと同じ参照数字にｈを付して示し
てある。この実施例では、接点４４ｈは、導体部
材９９により支持されたリングである。可融素子
４３ｈが溶融すると電極４１ｈと環状接点４４ｈ
間にアークが発生し、アークのそれぞれの根本
は、電極４１ｈとリング４４ｈの周囲に徐々成長
し、リング４４ｈから導体シリンダ３５ｈへとア
ークは往復する。固有の磁性ループ力の影響に加
えて、アークの根本がクーラメタルの方へ移動す
る傾向があるため、このような過程が発生する。
もし電極４１ｈと接点４４ｈの小さな不変部位間
で同一時間アークが飛び続けるときに生じる腐食
に較べると電極４１ｈや接点４４ｈの腐食は著し
く減少するという利点をアーク運動は持つてい
る。アークはこのように暫く停止しそれから円筒
３５ｈの間を往復する。電流の絶体値が増加し続
けている間は、電極４１ｈと接点４４ｈの間にア
ークを保持できる。従つて、電極４１ｈと３５ｈ
間の高速アークの回転を避けチヤンバ内のアーク
電圧、アークエネルギ、ガス圧を下げられる。第
９図に示すヒユーズも、適当な材料の熱遮蔽材と
一体構造に作る。

第１０図は、第８図に示したものと同じ遮蔽ヒ
ユーズを示している。同じようにまた、第１図と
対応する部分には、第１図と同じ参考数字にｊを
付して示してある。ハウジング８ｊやキヤリヤ３
１ｊの外表面電気絶縁性の遮蔽材５７ｊで被覆
し、使用の場合アースに接続する点が第８図のヒ
ユーズとは異なるヒユーズである。更に、ハウジ
ング８ｊの内表面も電気良導体５９で充填し、ハ
ウジング８ｊとヒユーズ部分１ｊ間の空気ギヤツ
プ内に電気ストレスの可能性を取去る。

第１０図には、コイル１０ｊの別の実施例が示
されている。これはハウジング８ｊ用の材料で注
型か成形か何れかの一体構造とする。この実施例
では、コイルを注型または成形で、電気的良導体
のスリーブ１５ｌに繋がつている絶縁材のブロツ
ク１５ｃを作る。巻線の一端はスリーブ１５ｌに
電気的に接続し、巻線の他端はリング１４ｊに電
気的に接続されており、リングはコイル型とコイ
ルの短絡した一番内のターンを構成している。リ
ング１４ｊはフインガ１５２と電気的に接続して
おり、フインガはヒユーズ部分１ｊの円筒３５ｊ
と、ヒユーズ部分がハウジングに挿入されると、
係合する。フインガ１５２のキヤリヤ１５３もス
リーブ１５１に接続されている。

スリーブ１５ｌの内端は、ボルト、リベツト、
スポツト溶接または他の適当な手段１５４によつ
て、導体デイスク１６ｊに固定されている。スリ
ーブ１５ｌ、コイル１０ｊ及びデイスク１６ｊは
ハウジング８ｊとは別体で組立てしうる。これら
の部材は、所望の形状で、既に注型又は成形され
ているので、ハウジング内へ挿入可能である。

第１図から第１０図に示された実施例は、凡て
コイルが第１電極に対し軸上で極めて近接した構
造であるか、他の構造でもよい。

第１１図には、第１部分１０１と第２部分１０
２で構成される別の実施例が示されている。第１
部分１０１は、一体注型又は成形の第１端子１０
４を有する注型絶縁材料製の第１ハウジング部分
１０３を含んでいる。

端子はハウジング１０３内に形成されるチヤン
バ１０５の内部へ延び、第１電極１０６は端子内
のねじ孔の中へ延びたボルトにより端子端に固定
されている。導体又は絶縁体のスリーブ１０８も
ハウジング１０３に一体注型又は成形される。ハ
ウジングの開放端は絶縁製樹脂材で注型又は成形
された別の物体１０９で閉鎖され、この物体１０
９は部分１０３の上に組付け用の舌片や溝状構成
物によつて取付ける。物体１０９は角―円錐状の
第２の電極１１１と組合される。第２端子１１２
は物体１０９の中心を通つて延び、内側端は可融
素子１１３により電極１０６に接続する。端子１
１２に中心孔と弁装置１１４とが付いており、組
立装置の内部を弁を介して電気的に負の媒質で、
排気したり加圧したりできる。触針１１５は第２
電極１１１と電気的接続され、物体１０９の絶縁
材料より突き出している。強磁性材料の円筒１１
０ａは物体１０９中にカプセル化される。

第１部分１０１は、図に示されているように、
ヒユーズ１０２の第２の部分に挿入され、端子１
１２のねじで切られた端１１７にねじ込まれたナ
ツト１１６により一定位置に固定される。ねじ切
り端１１７は導体デイスク１１８を介し伸びてい
る。この導体デイスクは短絡した導電性のリング
１１９によりコイル１２０の１端につながれてお
り、他端はコネクタ１２１により、部分１０２の
１平面に設けた導体リングに接続される。

組立てると、接点１１５はリング１２２と電気
的に接続される。

この実施例におけるヒユーズは第１図のヒユー
ズと同じよう作動することは明らかである。普通
操作で、電流は端子１０４、電極１０６、可融素
子１１３及び端末１１２を介して行なう。過負荷
の場合、可融素子１１３は溶解し、アークは電極
１０６と端子１１２との間で点弧し、その際、ア
ークの一方の根本は端子１１２から第２電極１１
１へ向きを変える。それから電流はコイル１２０
を介して端子１１２へ流れ、電極１０６と１１１
間の間隙を縫つて通過する磁力線を有する磁場を
作る。ここの磁束密度は強磁性体の円筒１１０ａ
の存在により強化される。アークは電気的負の媒
質中では回転を生じ、電流Ｏ又はＯに近い時アー
クは消滅する。

第１図から第１１図に示した各ヒユーズは２部
分組立品で、コイルと一体のハウジングとハウジ
ングに組入れ可融素子を一体に組込んだ取扱いに
便利なユニツトとで構成されている。各組立品は
１個の取扱い便利なユニツトを受入れる設計のハ
ウジングを示しているが、３相用に対しては、
各々組合せコイル３個の便利なユニツト、各相に
つき１個、各チヤンバ１ユニツト取付を３チヤン
バー分包含しているハウジングを用意することが
できる。

第１図から第１１図で２部分ヒユーズ・アセン
ブリを図示して来たが、入力および出力導体は同
軸でありヒユーズは水平設置を想定している。こ
の配置は必ずしも必要ではない。第１２図では、
ヒユーズを一般に１３１で示してある１部分配置
は軸を垂直に設けるような設計になつている。ヒ
ユーズは第１端子を有する絶縁材料の注型品１３
２である。ヒユーズは第１端子１３３を持ち且つ
絶縁材料の注型品１３２で構成されている。第１
端子１３３は２個のテーパーした開口１３４，１
３５間の結合部ででヒユーズ体の上方にはみ出し
ている。開口１３４は、例えば変圧器のブツシン
グ１３６を受入れることができるし、ブツシング
内の導体１３７は機械的及び電気的に端子１３３
に、開口１３５にあるボルトナツト装置１３８に
より接合でき、続いて、開口部はプラグ１３９に
よつて閉鎖される。別の端子１４０もボデイ１３
２と一体注型され、サポート１４１の中空銅製円
筒に対する関係と同じである。導体１３３はサポ
ート１４１を介して円筒内へ入り込み、端子１４
０の自由端へ可融素子により結合された電極の所
まで来て止つている。コイル１４５は銅製円筒１
４２に結合される巻線の一端を有しており、巻線
の他端は導線により端子１４０につながれる。円
筒１４２の内部を排気したり与圧したりする通路
をコネクタ１４７は持つており、ハウジング１３
２を抜けて延びている。第１図で記載したのと同
じようにこの配列が作用するものと思う。

第１図乃至第１１図において多数の実施例の２
部分形ヒユーズを示してきた。以上の構造はいず
れも１部分形構造に改造が可能である。同様に第
１２図の１部分形構造は２部分形構造に改造可能
である。いくらでも改造は可能だし、いろいろな
輪郭のものを作ることは可能である。中心電極４
１の形状は、必要に応じて変更しうる。デイスク
形、角―円錐形、その他実施例で利用したもの。
第８図の遮蔽９９のような熱遮蔽は示したどのヒ
ユーズにも組入れられる。その他の変更は当業者
にとつて容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は断続器の第一の形状を介し長さ方向断
面図、第２図は第１図の―線による断面図、
第３図乃至第１２図は各々断続器の他の個所を通
る長さ方向の断面図である。 ４…コネクタ、８…ハウジング、１１…バン
ド、１２…締付ボルト、１８…ステム、２３…導
体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 密閉容器、円形外周を有し、第１導線が接続
   されている第１端子とは電気的に接続の関係にあ
   る該容器中の第１電極、容器内に導体面を有する
   第２電極、この導体面は第１電極から一定距離を
   保つており、第２の導体を接続しうる第２端子、
   並びに第２電極と第２端子間の電路上に接続され
   るコイル、第１電極と第２端子間の電路上に接続
   される可融素子、可融素子の破壊に続き、コイル
   に電圧が印加されると、短絡電流により誘起され
   る磁場が２電極間を流れるアークに第１電極の周
   囲で回転運動を起させるような位置に取付けたコ
   イルとを備える3.3kVから38kVまでの中位の電
   圧中の、交流電源回路用ヒユーズにおいて、 付加電気接点は第２の端子と直接電気的に接続
   されている容器内に設けてあり、可融素子は第１
   の電極と付加電気接点間を直接接続しており、容
   器は電気的に負のハロゲン媒体で充填されてお
   り、可融素子が破壊されると、その結果欠陥電流
   が第１電極と付加接点間にアークを発生し、続い
   て、アークの一方の根本は付加接点から第２の電
   極へ整流され、アークは電気的負の媒体中第１電
   極の周りに回転し、ついで消滅することを特徴と
   する交流電力回路用ヒユーズ。 ２ 電流のピークが磁束のピーク以前に発生する
   ため、コイルと第２電極の設計は、コイルの故障
   電流と磁場の磁束密度の間に、位相角で30゜から
   80゜のずれを誘起する特許請求の範囲第１項記載
   の交流電力回路用ヒユーズ。 ３ 位相角のずれが45゜乃至65゜である特許請求の
   範囲第２項記載の交流電力回路用ヒユーズ。 ４ アーク中心における磁場のピーク時の磁束密
   度を正規化したものが、50乃至100マイクロテス
   ラ／Ａ、好ましくは70乃至80マイクロテスラ／Ａ
   である特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれ
   かに記載の交流電力回路用ヒユーズ。 ５ ヒユーズ容器の一部を形成する電気的絶縁体
   でコイルを現場で成形または鋳造する特許請求の
   範囲第１項乃至第４項のいずれかに記載の交流電
   力回路用ヒユーズ。 ６ コイルは、第１電極が設置されている筐体の
   周囲を放射状に取巻き、コイルの半径方向の中間
   面と第１電極の円周の放射状の中間面とが大体合
   致している特許請求の範囲第１項乃至第５のいず
   れかに記載の交流電力回路用ヒユーズ。 ７ 筐体は電導体物質の筒状壁を有し、その壁が
   第２の電極となつている特許請求の範囲第１項乃
   至第６項のいずれかに記載の交流電力回路用ヒユ
   ーズ。 ８ ヒユーズの両端は各々絶縁材のコネクタ部を
   含み、各コネクタ部は、開放端から閉鎖端に向つ
   て内部がテーパーした角錐―円錐の開口を有し、
   第１端子と第２端子は各開口部の閉鎖端へ延び、
   それぞれの開口とは同軸上で取付けられている特
   許請求の範囲第１項乃至第７項のいずれかに記載
   の交流電力回路用ヒユーズ。 ９ 筐体の筒状壁は、筐体の第１の軸端に絶縁性
   物質の取付ブロツクで支えられ、第１端子は筐体
   の外端から筐体の内端まで取付ブロツクを介して
   延びており、第１の電極が第１の端子に締めつけ
   られている特許請求の範囲第７項に記載の交流電
   力回路用ヒユーズ。 １０ 筐体の円筒壁は筐体の第２軸端で電気絶縁
   材の第２取付ブロツクに支えられ、第２端子は筐
   体の外側壁から筐体の内側端まで第２の取付ブロ
   ツクを通つて延び、付加電気接点は第２端子の内
   端に固定されている特許請求の範囲第７項に記載
   の交流電力回路用ヒユーズ。 １１ 可融素子が破壊した後、付加接点に接触し
   ているアークの根本が、第２電極に整流する前
   に、付加接点の表面上の通路を移動するように、
   付加接点を形成する特許請求の範囲第１乃至第１
   ０項のいずれかに記載の交流電力回路用ヒユー
   ズ。 １２ 付加接点が環状縁を有し、第１電極と軸上
   である距離はなれているが実質的には同軸であ
   り、環状縁がアークの根本への通路を形成する特
   許請求の範囲第１１項に記載の交流電力回路用ヒ
   ユーズ。 １３ 付加電気接点は、実際上剛体として扱える
   部分、その剛体部分に回転できるように取付けら
   れ、第１電極に隣接する自由端止りの可動部、可
   動部のこの自由端が第２電極に接し流れるアーク
   を描かすピボツト、可動部を第１電極から弾性的
   に片寄らす装置、この片寄り力に耐える可融リン
   クによつて第１電極に接続される可動部の自由端
   で構成される特許請求の範囲第１項乃至第８項の
   いずれかに記載の交流電力回路用ヒユーズ。 １４ 特許請求の範囲の第１項乃至第１３項のい
   ずれかに記載され且つ出力信号を発生する第１端
   子と第２端子間を流れる故障電流に対応する装置
   を含む交流電力回路用ヒユーズ。 １５ 対応装置が、故障電力に即応する機械的出
   力信号を発生することが可能なケミカルアクチユ
   エータである特許請求の範囲第１４項に記載の交
   流電力回路用ヒユーズ。 １６ 対応装置が電気式で、故障電流に即応する
   電気的出力信号を発生することが可能である特許
   請求の範囲第１４項に記載の交流電力回路用ヒユ
   ーズ。 １７ 対応装置が第１の該コイルからある距離離
   れ且つ半径方向に該コイルを取巻く第２のコイル
   の特許請求の範囲第１５項に記載の交流電力回路
   用ヒユーズ。 １８ 特許請求の範囲第１項乃至第１１項のいず
   れかに記載され且つ可融素子破裂装置を含む交流
   電力回路用ヒユーズ。 １９ 特許請求の範囲第１７項に記載され、該装
   置が機械的に操作される交流電力回路用ヒユー
   ズ。 ２０ 特許請求の範囲第１７項に記載され、該装
   置が電気的に操作される交流電力回路用ヒユー
   ズ。 ２１ ヒユーズの露出外表面が電気的しやへいを
   含む特許請求の範囲の第１項乃至第２０項のいず
   れかに記載の交流電力回路用ヒユーズ。 ２２ ヒユーズが２部分構造で、絶縁材で作ら
   れ、コイル埋め込み形で第１開放端を有するハウ
   ジング部とハウジングの第１開放端に取付けら
   れ、第１、第２電極、可融素子と付加電気接点を
   含む使い棄て部分とで構成される特許請求の範囲
   第１項乃至第２１項のいずれかに記載の交流電力
   回路用ヒユーズ。 ２３ ハウジングの絶縁材がヒユーズの内外両面
   上に電気的遮蔽材料を有する特許請求の範囲第２
   ２項記載の交流電力回路用ヒユーズ。