JPH03129614A - 高圧負荷開閉器 - 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】 〔産業上の利用分野］ この発明は電源と負荷との間の電路を開閉するようにし
である高圧負荷開閉器に関する。

〔従来の技術〕

電源側端子と負荷側端子との間に、互いに逆並列接続し
たサイリスタを接続して、上記サイリスタの導通により
電′ＲＩ１１から負荷側への通電を行ない、上記サイリ
スタを遮断することにより上記通電を停止するようにし
たものがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

この従来の高圧負荷開閉器では、負荷側への通電の場合
、電流が上記サイリスタに連続的に流れる為、サイリス
タで生ずる損失が非常に大きいという問題点がある。こ
の為サイリスタの発熱量が大きくてその冷却の為に大規
模な冷却装置が必要さなったり、大容量の高価なサイリ
スタが必要になったりする問題点があった。また上記サ
イリスタが遮断となって負荷側への通電を停止した場合
においても、負荷側は上記サイリスタを介して電源側へ
つながっている為、上記サイリスタに漏れ電流があると
負荷側が加電状態乙なってそこでの作業の場合に感電事
故を起こしたりする問題点もあった。

本願発明は上記従来技術の問題点（技術的謀Ｈ）を解決
する為になされたもので、常態での通電は機械的な開閉
部を通して行ない、サイリスタの通電は上記開閉部の開
又は閉を行なう場合の一時的にのみ行なえばよくするこ
とによって、サイリスタで生ずる損失を著しく低減させ
ることができ、しかも通電の停止時には負荷側を電源側
から完全に切り離すことができて、負荷側での安全作業
を可能にできるようにした高圧負荷開閉器を提供するこ
とを目的としている。

〔課題を解決する為の手段〕

上記目的を達成する為に、本願発明における高圧負荷開
閉器は、Ｎ源側端子と負荷側端子と゛の間に、互いに逆
並列接続したサイリスタと、第１の機械的な開閉部とを
直列に接続し、上記逆並列接続したサイリスタには、第
２の機械的な開閉部を並列接続したものである。

〔作用〕 常態において電源側から負荷側へは第２の開閉部を通し
て通電される。上記通電を停止する場合、第２の開閉部
が開かれる。第２の開閉部が開かれた場合、サイリスタ
が導通して、上記第２の開閉部におけるアークの発生が
抑制される。その結果第２の開閉部の損傷が防止される
。上記サイリスタは導通後型時間で遮断される。サイリ
スタの遮断の後、第１の開閉部が開放され、負荷側は電
源側から完全に切り離される。

〔実施例〕

次に本願の実施例を説明するに先立って、実施例を理解
する為に必要なアークの消弧の原理を第１図及び第２図
に基づいて説明する。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′１ｌｙＩｓ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Ｎ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は主回路５
ａに装着した変流器（ＣＴ）で、主回路の電流を検出し
てパルス発生器１２に向けて電気信号を発するようにし
たものである。変流５１１によって検出した信号はパル
ス発生器１２によりパルス信号に変換して上記サイリス
タ９．１０のゲートに加えるようにしてあり、主回路、
つまり両電極間に電流が流れ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
おいてパルス発生器１２は充電式パフテリまたは別電源
、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２図の（ニ）図の波形参ｌ＠） 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。この間、第２図の（ホ）図のように変流器１１、パ
ルス発生器１２からはサイリスタ９１０のトリガ端子９
ａ、１０ａ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ず
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と可動電極８との間は無電圧となって上記
アークが消滅する。この場合主回路５ａのｆｆｉ流はＯ
となる為トリガ信号１ｇの発生は無くなる。やがて電源
ｌの位相が０゛又は１８０°となって端子４．５間がＯ
ボルトになると、上記の如くトリガ信号が既に無くなっ
ている為、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
は固定電極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９．１０には長くても半波し
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２図の（ホ）図参照。

また、今とは逆に開放状態つまり、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
ドルを閉路すべく操作すると可動電極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し
、アーク電流が流れる。

するとこの’ｍ流は変流１１１で直ちに検出され、サイ
リスタ９，１０のゲートにはこのトリガー用の信号が与
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てい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、電流は開型極間に
のみ流れて通常の電路となる（第２図（へ）図の波形参
照） 次に本願の実施例を示す＠３図について説明する。図に
おいて２１．２２はブッシングで、磁器或いはエポキシ
樹脂で形成される。２３は電源側端子４ｒ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が
取付けである。尚サイリスタ９「と１Ｏｆ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、上
記開閉器の電気的な接続を示す第４図における（Ａ）図
（第３図の状態に対応する図）のように、円電極７ｆ、
３ｆ間に並列に接続されている。上記サイリスタ９ｆに
おいて、２４はアノード、２５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）にはパルス発生器
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。ｌｌｆは主回路５ａｆに魔れる電流を検出する変
流！　（ＣＴ）であり、この検出した信号を図示外のパ
ルス発生器を経てサイリスタのゲートに対しトリガー用
の信号としてｍ統帥に与えるようにしたもので、電源の
ブッシング２１の外周にブッシングを貫通させる状態に
取付けられている０次に、電源側端子４ｆと負荷側端子
５ｆとの間においては、上記逆並列接続したサイリスタ
９ｆ、１０ｆと直列に第１の機械的な開閉部Ｓ１が接続
されており、また上記逆並列接続したサイリスタ９ｆ。

１０ｆには第２の機械的な開閉部Ｓ２が並列接続されて
いる。即ち、２７は取付片２３に固定した絶縁材製の支
持体で、可動電極８ｒに弾力的に接触する補助接触片２
８が取付けである。２９は接続片を示す。

上記可動電極８ｆと補助接触片２８により第１の機械的
な開閉部Ｓ１が構成され、固定電極７ｆと可動電極８ｆ
により第２の機械的な開閉部Ｓ２が構成されている。次
に３０はチューリップ形の固定電極７ｆ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ｆｔ極８ｆ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′５−ｆ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。

次に上記構成の高圧負荷開閉器の動作を第３図並びに第
４図に基づき説明する。第３図及び第４図（Ａ）　に示
される如き投入状態において、電流は電訪側噛子４ｆ、
固定電極７ｆ、可動電極８ｆ、負荷側端子５「の主回路
５ａｔに流れる。そして変流器１１ｆと図示外のパルス
発生器から威るトリガー信号発生器からはトリガー用の
信号が上記サイリスタに常時流れている。

上記高圧負荷開閉器を開放する場合の動作は次の通りで
ある。上記状態において、操作軸３１の開放操作により
可動電極８「が図の状態から右方へ移動し始め、第２の
開閉部Ｓ２が開くと、即ち、第４図（Ｂ）　の如く先端
３３が固定電極７ｆから離れると、先端３３と固定電極
７ｆとの間にアーク４０ｆが発生し始める。そのアーク
のアーク電圧はサイリスタがまだ固定補助接触片２８を
介して可動電極８ｆに接続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
イリスタは直ちに導通状態即ちオン状態となり、同サイ
リス夕に電流は移行する。つまり、アーク電圧が発生し
た状態においては主回路には依然としてアーク電流が流
れているため、変ｆｌ器１１ｆがこの電流を検出してゲ
ートにはトリガー用の信号を与え続けており、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４
ｆと可動電極８ｆとの間においては取付片２３、サイリ
スタ９ｆ（又は１ｏｆ）、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７ｒ
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。

やがて電源の位相がＯ″又は１８０゛となるとサイリス
タ９ｆ（又は１０ｆ）は非導通となり、接続端子４ｒ、
５ｆ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
りやがて第１の開閉部Ｓ１が開くと、即ち、第４図（Ｃ
）　の如くその先端３３が補助接触片２８から離れると
、その時には既にサイリスタ９ｆ（又は１０ｆ＞が非導
通即ちオフとなっている為、先＃Ｉ３３が補助接触片２
８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が第３図に想像線で示される
如き位置まで至ることにより、接続端子４ｒ、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Ｖｉ器を閉路即ち投入する場合においては、可動
電極８ｆの先端３３が第３図に想像線で示される位置か
ら左方へ移動してくると先ず第１の開閉部Ｓ１が閉路す
る。即ち可動電極８ｒの先＃！３３が補助接触片２８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７
ｆに極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。このアークの発生によって主回路５ａ「　
（両接点〉には電流が流れ、この電流は変流１ｔｔｒに
よって検出され、検出された信号はサイリスタのゲート
に対しトリガー用の信号として１１続的に与えられる。

また同時に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導通状態と
なり電流はサイリスタに移行する。

そして可動電極８ｒが更に左方に動いて第２の開閉部Ｓ
２が閉路すると、即ち先端３３が固定電極７ｆに完全に
接触すると極ｌｌＪ！電圧がＯとなり、サイリスタに流
れる電流がその保持電流以下となってサイリスタは非導
通状態となる。この状態において、電流は電源０１ｌＩ
端子４ｆ、固定電極７ｆ、可動電極８ｒ、負荷側端子５
ｆ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ットのｆを
付して重複する説明を省略した。

〔発明の効果〕

以上のように本願発明にあっては、負荷側への通電の場
合、第２の機械的な開閉部Ｓ２を閉じて通電できるは勿
論のこと、 そのような機械的な開閉部Ｓ２を用いたものでも、上記
通電の開始あるいは停止の為に第２の開閉部Ｓ２を閉じ
たりあるいは開くときには、サイリスタ９ｆ又はサイリ
スタ１０ｆ　を導通させることにより、第２の開閉部Ｓ
２のアークによる損傷を防止できる効果がある。

しかも上記のようにサイリスタ９１．１ｏｆを用いてい
ても、上記通電時には上記の如く通電は第２の開閉部Ｓ
２を通して行なわれてサイリスタ９ｆ、　１０ｆには電
流が流れず、サイリスタ９ｆ、　１０ｆ　の通電は上記
第２の開閉部Ｓ２の開又は閉の場合に一時的に行なわれ
ればよいから、サイリスタで生ずる損失を著しく小さく
できる特長がある。このことはサイリスタの発熱を小さ
くできることであってそれ用の冷却装置を不要にできる
効果があると共に、小容量のサイリスタが利用可能とな
ってコストダウンを図り得る効果がある。

しかも上記のようにサイリスタを用いたものであっても
、上記通電の停止後は第１の機械的な開閉部Ｓ１を開く
ことによって電源側と負荷側とを機械的に完全に切り離
せるから、例えサイリスタに漏れ電流が生ずる可能性が
あっても、その眉れ電流によって負荷側に高電圧が加わ
ることを防止できて、負荷側での作業を安全化できる利
点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は開閉器の電極に生ずるアークの消弧の原理を説
明する為の回路図、第２図は同原理を説明する為の波形
図、第３図は本願の実施例を示す高圧負荷開閉器の縦断
面図、第４図は１３図の開閉器の動作説明用回路図。 １・・・電源、２・・・負荷、７・・・固定電極、８・
・・可動電極、９，１０・・・サイリスタ、Ｓｌ・・・
第１の開閉部、Ｓ２・・・第２の開閉部。 第 図 第 本 図 （Ａン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電源側端子と負荷側端子との間に、互いに逆並列接
   続したサイリスタと、第１の機械的な開閉部とを直列に
   接続し、上記逆並列接続したサイリスタには、第２の機
   械的な開閉部を並列接続したことを特徴とする高圧負荷
   開閉器。 ２、開放時には第２の開閉部を開放した後サイリスタを
   導通させ、続いて同サイリスタを非導通にした状態で第
   １の開閉部を開放する一方、閉路時には、第１の開閉部
   を閉路した後サイリスタを導通させ、次いで第２の開閉
   部を閉路してサイリスタを非導通とするようにした特許
   請求の範囲第１項記載の高圧負荷開閉器。