JPH0135390Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は限流性能を向上させた回路しや断器
に関するものである。

従来の回路しや断器の一例を第１図に示す。同
図において、１は固定導体、２は固定導体１の先
端部に固着された固定接点であり、上記固定導体
１とで固定電気接触子１００を構成している。３
は上記固定接点２に対向して対をなす可動接点
で、可動導体４の先端部に固着されており、該可
動導体４とで可動電気接触子２００を構成してい
る。５は複数個の消弧板であり、それぞれ切欠溝
５ａを有し、接点２，３間で発生したアーク６を
冷却する役割を持つ。７，７は消弧板５を支持す
る１対の側板、８は可動導体４を開閉運動させる
操作機構部である。

つぎに従来の回路しや断器の動作を説明する。

第１図において、固定接点２と可動接点３とが
閉成しているとすると、電流は電源（図示せず）
より固定導体１→固定接点２→可動接点３→可動
導体４を介して負荷（図示せず）に供給される。

いま、負荷に短絡電流等の過電流が流れると、
操作機構部８が動作して可動接点３は固定接点２
から開離して、該過電流が負荷に流れるのをしや
断する。このとき可動接点３と固定接点２間にア
ーク６が発生し、固定導体１および可動導体４と
の間にはアーク電圧が発生する。このアーク電圧
は固定接点２と可動接点３の開離距離が増大する
に従つて上昇し、また同時にアーク６が消弧板５
の方向へ磁気力によつて引きつけられ伸長するた
めにさらに上昇する。このようにしてアーク電流
は電流零点を迎えてアーク６を消弧し、これによ
りしや断が完結する。

さて、このような動作をする回路しや断器が有
すべき性能はアーク電圧が高いことであつて、こ
のアーク電圧の高さによつては、しや断動作中に
流れるアーク電流は抑制され、回路しや断器を通
じて流れる電流の大きさが減少することになる。
したがつて、高いアーク電圧を発生する回路しや
断器は回路しや断器に直列に配置された配電線を
含む各種電気機器装置類に対する保護性能が高
く、互いに直列接続された回路しや断器間の選択
協調しや断領域ないしは同時しや断領域が拡大さ
れることになる。

このような要請に対して、従来この種の回路し
や断器においては、高いアーク電圧を現出させる
ために、可動導体４を高速で開離させたり、ある
いはデアイオン消弧板の形状を改良してアーク６
を伸長させたりすることが行なわれていたが、こ
れらによる場合にはそのアーク電圧の上昇に一定
の限度があり、満足すべきものが得られない欠点
があつた。

ここで、この考案の回路しや断器の説明に先立
つて、固定および可動接点間におけるアーク電圧
等の挙動について説明する。

一般に、アーク抵抗はつぎのような関係を有し
ている。すなわち、 Ｒ＝ρｌ／ｓ ただし、 Ｒ：アーク抵抗（Ω） ρ：アーク抵抗率（Ω・cm） ｌ：アーク長さ（cm） ｓ：アーク断面積（cm²） ところが、一般に数KA以上の大電流でかつア
ーク長さが50mm以下の短いアークにおいては、ア
ーク空間は接点粒子によつて占められてしまうも
のであるが、この接点粒子の放出は接点表面に直
角方向に起こるものであり、またこの放出された
粒子は放出時においては接点金属材質の沸点近く
の温度を有し、さらにアーク間に注入されるや否
や電気的エネルギーの注入を受けて高温高圧化さ
れるとともに、導電性を帯びてアーク空間の圧力
分布に従つた方向へ膨張しながら高速度で接点か
ら遠ざかる方向へ流れ去るものである。このよう
にアーク空間におけるアーク抵抗率ρおよびアー
ク断面積ｓはこの接点粒子の発生量とその放出方
向によつて定まり、したがつてアーク電圧もこの
ような接点粒子の挙動によつて決定されているも
のである。

このような電極粒子の挙動を従来の回路しや断
器に基づいて説明すると、第２図に示すとおりで
ある。図中６はアーク、Ｘはそれぞれの接点２，
３が接触する場合の接触面である対向面を、また
Ｙは上記Ｘ面以外の電気的接触面である接点側面
および導体表面の一部を示す。図中、１点鎖線で
示す輪郭ｚは接点２，３間に発生するアーク６の
外郭を示し、さらにａ，ｂおよびｃは接点２，３
から発した接点粒子を模式的に示したものであつ
て、ａは対向面Ｘ面の中心付近から発した接点粒
子を、ｂは接点側面および導体表面の一部を含む
Ｙ面から発した接点および導体粒子を、またｃは
接点粒子ａおよびｂの中間的位置である対向面ｘ
面の周辺付近から発した接点粒子であつて、その
放出後の経路はそれぞれ矢印ｍ，ｎおよびｏによ
つて示した各流線によつて流れる。その他の符号
は第１図と同一部所を示すものである。

このような接点２，３から放出された接点粒子
は、接点金属の沸点温度、すなわち約3000℃程度
から導電性を帯びる温度、すなわち8000℃以上ま
たはこれより高温の20000℃程度にまで昇温され
るために、アーク空間からエネルギーを奪い去つ
てアーク空間の温度を下げ、その結果アーク抵抗
が発生する。なお、アーク空間から接点粒子が奪
い去るエネルギー量は昇温にともなつて大きくな
り、その昇温の程度は接点２，３から発した電極
粒子のアーク空間における位置および放出経路に
よつて定まる。ところが、第２図に示す従来の回
路しや断器においては、対向面Ｘ面の中心付近か
ら発する接点粒子ａはアーク空間より大量のエネ
ルギーを奪い去るが、接点側面および導体表面の
一部を含むＹ面から発する接点粒子ｂは接点粒子
ａに比べてアーク空間から奪い去るエネルギー量
が少なく、また対向面Ｘ面の周辺部分から発する
接点粒子ｃは接点粒子ａ，ｂの奪い去るエネルギ
ー量の中間的なエネルギーしか奪い去らないこと
になる。

すなわち、接点粒子ａの流れる範囲において
は、大量のエネルギーを奪つてアーク空間の温度
を下げ、したがつてアーク抵抗率ρを増大させ
る。これに対して、接点粒子ｂやｃの流れる範囲
においては、大量のエネルギーを奪わないため
に、アーク空間の温度の低下も少なく、したがつ
てアーク抵抗率ρの増大も図れず、しかも対向面
ｘ面および接点側面を含むＹ面からアークが発生
するために、アーク断面積も増大してアーク抵抗
も低下する。このような接点粒子によるアーク空
間からのエネルギーの流出は電気的注入エネルギ
ーとつり合つているのであるから、もし接点間に
発生する接点粒子のアーク空間への注入量を増大
させれば、当然にアーク空間の温度が大きく低下
し、その結果アーク抵抗率が大きくなつてアーク
電圧を大きく上昇させることが可能であることが
わかる。

この考案は電気接触子構造を改善し、アークの
転流時に磁束を発生するブローアウトコイルを設
けることにより、上記のような従来の回路しや断
器におけるアーク電圧の上昇に対する限界を打開
し、接点間に発生する接点粒子のアーク空間への
注入量を増大させるとともに、アークを磁気的に
効果的に伸長させて、アーク電圧を極度に上昇さ
せることのできる回路しや断器を製作容易にして
提供することを目的とするものである。

以下、この考案の一実施例を図面に基づいて説
明する。

第３図および第４図はこの考案に係る回路しや
断器の一例を示すものである。同図において、
１，４はそれぞれ先端部に固定接点２および可動
接点３を固着した固定および可動導体で、これら
はそれぞれ固定電気接触子１００および可動電気
接触子２００を構成しており、また両接触子１０
０，２００は略Ｌ字形であつてそれぞれ上記接点
２，３が接離するように互いに対向して配置され
ている。１ａ，４ａは上記各接点２，３の表面に
対して各中心軸１００Ｘ，２００Ｘがそれぞれ鉛
直をなすように各導体１，４に形成された接点取
付用先端部分であり、これら各先端部分１ａ，４
ａの横断面の大きさは、それぞれの接点２，３の
各対向面の大きさと同一に設定されている。

９はブローアウトコイルであり、一端９ａが固
定導体１に接続され、他端９ｂが後述するアーク
ランナ１０に接続されている。このブローアウト
コイル９は接点開閉部分の側方に位置して、アー
ク６のスポツトが固定接点２よりアークランナ１
０に転流したとき、アーク６に直角に鎖交する磁
束を生起させるためのもので、この磁束がアーク
６を接点付近に設けられた消弧板５の方向に駆動
するような方向に巻かれている。また、ブローア
ウトコイル９は第３図の矢印Ａ方向から見たとき
に開閉時の固定接点２と可動接点３のいずれをも
含むような巻径に設定されている。アークランナ
１０は良導電体からなり、絶縁板１１を介して固
定導体１上に取付けられており、固定導体１に対
して電気的に絶縁されている。なお、他の部所に
ついては、従来例のものと同一部所に同一符号を
付してある。

上記のような構成からなる回路しや断器のしや
断動作は従来のものと同様であるので、その説明
を省略するが、両接点２，３間における接点粒子
等の挙動については、従来のものと異なるので、
これについて第５図を参照しつつ説明する。

しや断時のアーク６は、開極距離の短い間は第
５図のように接点２，３間に生じるが、この時接
点２，３の接点面の大きさとそれぞれに対応する
固定および可動導体２，４の各先端部１ａ，４ａ
の横断面の大きさが等しいため、アーク６の空間
への拡がりを抑制することとなり、従来のものに
比較してアーク６を「しぼり込む」効果がある。
これにより対向面Ｘより発した接点粒子は有効に
アーク空間に注入され、その結果、有効に注入さ
れた大量の接点粒子はアーク空間から従来のもの
とは比較にならない程大量のエネルギーを奪い去
つてアーク空間を著しく冷却させる。したがつて
アーク抵抗率、すなわちアーク抵抗が著しく上昇
してアーク電圧が大きく上昇する。

さらにブローアウトコイル９を設けたことによ
り、アーク６の転流時に該ブローアウトコイル９
の作る磁束でアーク６を効果的に駆動させること
ができる。すなわち、ブローアウトコイル９の他
端９ｂが、固定電気接触子１００に絶縁されたア
ークランナ１０に接続されているため、定格電流
通電時においては、ブローアウトコイル９に電流
が流れることがないので、ブローアウトコイル９
の温度上昇を憂慮する必要がない。このため線径
の小さいものを使用できるから、スペースの有効
利用、すなわちそれによつて巻数の多いブローア
ウトコイル９を用いて強力な磁束を発生させるこ
とができる。したがつて上記構成の電気接触子１
００，２００の形状から発生したアーク６を強力
に駆動させて引伸ばすから、非常に高いアーク電
圧を発生させることができることになる。したが
つて、前記電気接触子１００，２００の形状によ
る効果で抵抗率の大きくなつたアーク６は陽光柱
部がさらに引き伸ばされて消弧板５により冷却さ
れる。このため、固定導体１と可動導体４との間
のアーク電圧は極端に上昇することになり、もつ
て限流性が著しく向上する。なお、上記実施例で
は、単極しや断器を例にとつて述べたけれども、
多極しや断器の各極についても適用できることは
もちろんである。

以上のように、この考案によれば、固定および
可動電気接触子の形状を特定し、アークの転流時
に磁束を発生するブローアウトコイルを設けるだ
けの簡単な構造により、安価に製作できるうえ、
限流性能を著しく向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の回路しや断器の一例を示す要部
の斜視図、第２図は従来の回路しや断器の接点間
における接点粒子の挙動の説明図、第３図はこの
考案に係る回路しや断器の一例を示す要部の分解
斜視図、第４図は同回路しや断器の要部の組立斜
視図、第５図はこの考案の回路しや断器の接点間
における接点粒子の挙動等の説明図である。 １……固定導体、１ａ……固定接点取付用先端
部、２……固定接点、３……可動接点、４……可
動導体、４ａ……可動接点取付用先端部、５……
消弧板、９……ブローアウトコイル、９ａ……一
端部、９ｂ……他端部、１０……アークランナ、
１１……絶縁物、１００……固定電気接触子、２
００……可動電気接触子、１００Ｘ，２００Ｘ…
…中心軸。なお、図中同一符号は同一もしくは相
当部分を示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 導体およびこれに固着された接点から構成され
   て開閉動作する少なくとも１対の固定および可動
   電気接触子と、固定接点と可動接点との間に生起
   するアークの走行方向前方側に位置して該アーク
   を消弧する複数個の消弧板とを備え、上記固定お
   よび可動電気接触子を、それぞれの接点を固着し
   た各導体先端部分の中心軸が各接点の表面に鉛直
   となるように略Ｌ字形に成形し、上記接点の開閉
   範囲を含む巻回径を有するブローアウトコイルを
   該接点の側方に配設するとともに、その一端を固
   定電気接触子に接続し、該固定電気接触子の接点
   近傍に絶縁物を介して接続されたアークランナに
   他端を接続したことを特徴とする回路しや断器。