JPH0435858B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0435858B2 JPH0435858B2 JP59072704A JP7270484A JPH0435858B2 JP H0435858 B2 JPH0435858 B2 JP H0435858B2 JP 59072704 A JP59072704 A JP 59072704A JP 7270484 A JP7270484 A JP 7270484A JP H0435858 B2 JPH0435858 B2 JP H0435858B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nozzle
- arc
- tapered portion
- gas
- circuit breaker
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Circuit Breakers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明はガス遮断器に係り、特に、進み小電流
遮断性能にすぐれたノズルに関する。
遮断性能にすぐれたノズルに関する。
ガス遮断器の小型化に伴い、遮断器の一遮断部
に加わる電圧が従来の二倍以上にもなつてきてい
る。これに対処するため、従来は、第１図に示す
ように、断面直線の末広部Ａ−Ｄをもつノズルの
末広角や遮断器の開極速度を変えて性能向上が図
られてきた。
に加わる電圧が従来の二倍以上にもなつてきてい
る。これに対処するため、従来は、第１図に示す
ように、断面直線の末広部Ａ−Ｄをもつノズルの
末広角や遮断器の開極速度を変えて性能向上が図
られてきた。
第１図において、可動アーク接触子６はパツフ
アシリンダ４およびノズル１と一体になつて動
き、シリンダ内で圧縮されたガスをノズル１によ
つて可動アーク接触子６と固定アーク接触子２に
吹きつける。圧縮されたガスはノズルのスロート
で加速され、末広部で亜音速、もしくは、超音速
になる。図において、３はノズル押え、５はピス
トン、７は集電子を示す。このような高速でガス
が流れると、末広部におけるガス圧力は、その流
路断面積に応じて、 ここで、A1，A2：末広部の任意の二つの位置の
断面積、M1，M2：A1とA2に対応する位置のマ
ツハ数、P1，P2：A1とA2に対応する位置におけ
るガス圧力で、A1＜A2ならば、一般に、P1＞P2
になる。末広部Ａ−Ｄでは下流側に行くほど流路
断面積が大きくなるので、ガス圧力は低下の一方
である。遮断器ではノズルの末広部に固定アーク
接触子が位置するが、その可動アーク接触子に対
向する先端部でも開極が進むにつれ、流路断面積
が大きくなるため、常にガス圧力は低下してい
る。第２図の実線はその代表的な実測例である。
極間長ｄがd1のとき、固定アーク接触子先端がノ
ズルのスロート部Ｔ−Ａを通過し、極間長d2のと
き、固定アーク接触子先端がスロートを抜け出し
て、10〜20mmの位置に到達している。電界の強い
固定アーク接触子の先端部のガス圧力Ｈが遮断的
に遮断器の充気圧力により低下するため、固定ア
ーク接触子と可動アーク接触子の間の絶縁耐力は
遮断器が静止している時の絶縁耐力にくらべ、第
２図に示したように大幅に低下する。このガス圧
力の過渡的な低下は、末広部の傾斜角やパツフア
シリンダの移動速度を変えても本質的に避けるこ
とができず、本質的な欠点となつていた。なお、
図中Ｅは静止時の極間絶縁耐力、Ｆは開極動作時
の絶縁耐力、Ｇは充気圧力である。
アシリンダ４およびノズル１と一体になつて動
き、シリンダ内で圧縮されたガスをノズル１によ
つて可動アーク接触子６と固定アーク接触子２に
吹きつける。圧縮されたガスはノズルのスロート
で加速され、末広部で亜音速、もしくは、超音速
になる。図において、３はノズル押え、５はピス
トン、７は集電子を示す。このような高速でガス
が流れると、末広部におけるガス圧力は、その流
路断面積に応じて、 ここで、A1，A2：末広部の任意の二つの位置の
断面積、M1，M2：A1とA2に対応する位置のマ
ツハ数、P1，P2：A1とA2に対応する位置におけ
るガス圧力で、A1＜A2ならば、一般に、P1＞P2
になる。末広部Ａ−Ｄでは下流側に行くほど流路
断面積が大きくなるので、ガス圧力は低下の一方
である。遮断器ではノズルの末広部に固定アーク
接触子が位置するが、その可動アーク接触子に対
向する先端部でも開極が進むにつれ、流路断面積
が大きくなるため、常にガス圧力は低下してい
る。第２図の実線はその代表的な実測例である。
極間長ｄがd1のとき、固定アーク接触子先端がノ
ズルのスロート部Ｔ−Ａを通過し、極間長d2のと
き、固定アーク接触子先端がスロートを抜け出し
て、10〜20mmの位置に到達している。電界の強い
固定アーク接触子の先端部のガス圧力Ｈが遮断的
に遮断器の充気圧力により低下するため、固定ア
ーク接触子と可動アーク接触子の間の絶縁耐力は
遮断器が静止している時の絶縁耐力にくらべ、第
２図に示したように大幅に低下する。このガス圧
力の過渡的な低下は、末広部の傾斜角やパツフア
シリンダの移動速度を変えても本質的に避けるこ
とができず、本質的な欠点となつていた。なお、
図中Ｅは静止時の極間絶縁耐力、Ｆは開極動作時
の絶縁耐力、Ｇは充気圧力である。
この欠点の一つの解消方法として、最近、ノズ
ルの末広部に流路断面積を絞る作用をする逆テー
パ部をもつ変流部を設け、ガスの急膨張を防止す
ることにより、ガス圧力の過渡的な低下を防止す
る方式が試みられている。第３図はその概略構造
図であり、Ａ−Ｂは順テーパ部、Ｂ−Ｃ−Ｄが変
流部８、Ｂ−Ｃが逆テーパ部である。変流体８に
より曲線Ａ−Ｂ−Ｃと固定アーク接触子２で囲ま
れた空間でガスの急膨張がほぼ回避され、遮断器
の充気圧力とほぼ同等の圧力となり、開極時の絶
縁耐力は静止時の絶縁耐力とほぼ同等になる。し
かし、この方法によつてもＢ−Ｃ−Ｄで結ばれた
三角形領域に渦流が発生し、微視的なガス圧力の
低下をきたし、絶縁耐力の大幅な上昇を妨げてい
た。
ルの末広部に流路断面積を絞る作用をする逆テー
パ部をもつ変流部を設け、ガスの急膨張を防止す
ることにより、ガス圧力の過渡的な低下を防止す
る方式が試みられている。第３図はその概略構造
図であり、Ａ−Ｂは順テーパ部、Ｂ−Ｃ−Ｄが変
流部８、Ｂ−Ｃが逆テーパ部である。変流体８に
より曲線Ａ−Ｂ−Ｃと固定アーク接触子２で囲ま
れた空間でガスの急膨張がほぼ回避され、遮断器
の充気圧力とほぼ同等の圧力となり、開極時の絶
縁耐力は静止時の絶縁耐力とほぼ同等になる。し
かし、この方法によつてもＢ−Ｃ−Ｄで結ばれた
三角形領域に渦流が発生し、微視的なガス圧力の
低下をきたし、絶縁耐力の大幅な上昇を妨げてい
た。
本発明の目的は、逆テーパ部つき変流部を備え
たノズルにおいて、渦流の発生を防止する逆テー
パ部の形状を提供するにある。
たノズルにおいて、渦流の発生を防止する逆テー
パ部の形状を提供するにある。
本発明は、遮断時に消弧室の固定接触子と可動
接触子間に発生するアークに、絶縁ノズルを介し
て消弧性ガスを吹きつけて消弧するガス遮断器に
おいて、前記絶縁ノズルはその基端が可動接触子
側に取り付けられて前記固定接触子に対して相対
的に移動するよう形成され、絶縁ノズルのスロー
ト部下流側の末広部に、順テーパ部が周方向に連
続して設けられ、この順テーパ部と連なつて逆テ
ーパ部が周方向に連続して設けられ、前記消弧性
ガスの吹き付け方向は絶縁ノズル内を可動接触子
側から固定接触子側に向うよう形成されると共
に、スロート出口と前記逆テーパ部の基部を結ん
だ直線と前記逆テーパ部のなす角が95度以上であ
ることを特徴とするものである。以下に本発明の
根拠を説明する。
接触子間に発生するアークに、絶縁ノズルを介し
て消弧性ガスを吹きつけて消弧するガス遮断器に
おいて、前記絶縁ノズルはその基端が可動接触子
側に取り付けられて前記固定接触子に対して相対
的に移動するよう形成され、絶縁ノズルのスロー
ト部下流側の末広部に、順テーパ部が周方向に連
続して設けられ、この順テーパ部と連なつて逆テ
ーパ部が周方向に連続して設けられ、前記消弧性
ガスの吹き付け方向は絶縁ノズル内を可動接触子
側から固定接触子側に向うよう形成されると共
に、スロート出口と前記逆テーパ部の基部を結ん
だ直線と前記逆テーパ部のなす角が95度以上であ
ることを特徴とするものである。以下に本発明の
根拠を説明する。
発明者らは、逆テーパ部つき変流部の形状につ
いて種々解析を進めた結果、次の事実を明らかに
した。
いて種々解析を進めた結果、次の事実を明らかに
した。
固定子先端部の過渡的な圧力低下が大きく絶縁
上最も苛酷になる固定子位置（第２図の極間長d2
付近）における渦の発生の有無を、順テーパ部Ａ
−Ｂと逆テーパ部Ｂ−Ｃのなす角θ1（第４図）を
変数として解析した。渦は、第５図に示すよう
に、矢印のガスの主流とＡ−Ｂ−Ｃで囲まれた領
域、ほぼ三角形Ａ−Ｂ−Ｃの領域に発生する。こ
の渦の発生し難い流路断面積条件（（スロート部
断面積）≒（点Ｃと固定アーク接触子２で囲まれ
た断面積））で解析を行なつた。その結果、第６
図の●印で示すように、θ1≦90゜のとき、三角形
領域に渦が発生しθ1≧100∞のときに渦が発生しな
いことが判明した。その境界は95゜にあることが
容易に推察できる。
上最も苛酷になる固定子位置（第２図の極間長d2
付近）における渦の発生の有無を、順テーパ部Ａ
−Ｂと逆テーパ部Ｂ−Ｃのなす角θ1（第４図）を
変数として解析した。渦は、第５図に示すよう
に、矢印のガスの主流とＡ−Ｂ−Ｃで囲まれた領
域、ほぼ三角形Ａ−Ｂ−Ｃの領域に発生する。こ
の渦の発生し難い流路断面積条件（（スロート部
断面積）≒（点Ｃと固定アーク接触子２で囲まれ
た断面積））で解析を行なつた。その結果、第６
図の●印で示すように、θ1≦90゜のとき、三角形
領域に渦が発生しθ1≧100∞のときに渦が発生しな
いことが判明した。その境界は95゜にあることが
容易に推察できる。
また、末広部Ａ−Ｂとノズル中心軸のなす角θ2
をパラメータにして、第２図の極間長d1〜d2の間
の渦流の発生について解析した所、第７図に示す
ように、θ2≦40゜では渦が発生しないが、θ2≧50゜
では三角領域に渦が発生する。その境界は45゜で
あることが容易に推察できる。なお、第７図の関
係は、逆テーパ部Ｂ−Ｃをもたない第１図のよう
な断面直線ノズルでも成り立つ。
をパラメータにして、第２図の極間長d1〜d2の間
の渦流の発生について解析した所、第７図に示す
ように、θ2≦40゜では渦が発生しないが、θ2≧50゜
では三角領域に渦が発生する。その境界は45゜で
あることが容易に推察できる。なお、第７図の関
係は、逆テーパ部Ｂ−Ｃをもたない第１図のよう
な断面直線ノズルでも成り立つ。
従つて、θ1≧95゜、θ2≦45゜ならば渦の発生を防
止できる。
止できる。
遮断動作時に可動接触子が移動して固定接触子
から離れ、その際に両接触子間に発生するアーク
に消弧性ガスが吹きつけられるが、絶縁ノズルが
可動接触子と一体に移動する構成にしたこと、及
び前記消弧性ガスが可動接触子側から固定接触子
側に向う流れとなつて吹きつけられる構成にした
ことにより、絶縁ノズルの内面を後述する所定形
状にすることにより、圧力低下なくガスを相対的
に移動する固定接触子すなわちアークに吹き付け
ることが可能となり、以つて極間絶縁耐力を高く
維持することが可能となる。本発明で絶縁ノズル
内面の前記所定形状とは、絶縁ノズルのスロート
部下流側の末広部に、順テーパ部が周方向に連続
して設けられ、この順テーパ部と連なつて逆テー
パ部が周方向に連続して設けられ、更に逆テーパ
部の前記なす角が95度以上とした形状である。こ
の形状としたため、遮断動作時に圧縮された消弧
性ガスがノズルのスロート部を通つて固定アーク
接触子側に流れ込むとき、該ガスは逆テーパ部に
よつてガイドされて渦を発生することなく逆テー
パ部に衝突し、そこで反射されてノズルの軸芯方
向に吹きつけられる。このため、この吹きつけら
れるガス量が多くなり、すなわち圧力低下がなく
なり極間絶縁耐力が低下しない。
から離れ、その際に両接触子間に発生するアーク
に消弧性ガスが吹きつけられるが、絶縁ノズルが
可動接触子と一体に移動する構成にしたこと、及
び前記消弧性ガスが可動接触子側から固定接触子
側に向う流れとなつて吹きつけられる構成にした
ことにより、絶縁ノズルの内面を後述する所定形
状にすることにより、圧力低下なくガスを相対的
に移動する固定接触子すなわちアークに吹き付け
ることが可能となり、以つて極間絶縁耐力を高く
維持することが可能となる。本発明で絶縁ノズル
内面の前記所定形状とは、絶縁ノズルのスロート
部下流側の末広部に、順テーパ部が周方向に連続
して設けられ、この順テーパ部と連なつて逆テー
パ部が周方向に連続して設けられ、更に逆テーパ
部の前記なす角が95度以上とした形状である。こ
の形状としたため、遮断動作時に圧縮された消弧
性ガスがノズルのスロート部を通つて固定アーク
接触子側に流れ込むとき、該ガスは逆テーパ部に
よつてガイドされて渦を発生することなく逆テー
パ部に衝突し、そこで反射されてノズルの軸芯方
向に吹きつけられる。このため、この吹きつけら
れるガス量が多くなり、すなわち圧力低下がなく
なり極間絶縁耐力が低下しない。
以下、本発明の一実施例を第８図を用いて説明
する。シリンダ４とピストン５によつて圧縮され
た絶縁性ガスは絶縁物でできたノズル１により導
かれ、固定アーク接触子２と可動アーク接触子６
の間に発生するアークに吹きつけられ、そのアー
クを吹き消す。ノズル１はノズル押え３によりシ
リンダ４に固定され、可動アーク接触子６はシリ
ンダに係合固定されている。大電流は集電子７に
より集電され、開極時には、集電子７とノズル押
え３の開離時刻の方が可動一固定アーク接触子
６，２の開離時刻より早くなつている。ノズル１
のスロートＴ−Ａより下流側の末広部には変流部
８（Ｂ−Ｃ−Ｄ）が設けられ、絶縁ガス流の急膨
張を抑制している。直線Ａ−Ｂとノズル中心軸の
なす角は43゜、直線Ａ−Ｂと直線Ｂ−Ｃのなす角
ABCは110゜に選定されている。また、スロート
Ｔ−Ａ部の流路断面積と変流部８の最大絞り部Ｃ
と固定アーク接触子２で囲まれた流路断面積とほ
ぼ等しくなつている。このように、ノズルの末広
部を形成することにより、第２図の極間長d2にお
ける過渡的な圧力低下が著しく軽減され遮断器の
充気圧力とほぼ等しくなるだけではなく、第５図
に示すような渦の発生を防止できる。その結果、
第９図のθ1＝110゜の曲線で示すように、開極動作
時Ｆの絶縁耐力が著しく上昇し静止時のそれと同
等になる。それに伴い、進み小電流遮断性能が著
しく改善される。
する。シリンダ４とピストン５によつて圧縮され
た絶縁性ガスは絶縁物でできたノズル１により導
かれ、固定アーク接触子２と可動アーク接触子６
の間に発生するアークに吹きつけられ、そのアー
クを吹き消す。ノズル１はノズル押え３によりシ
リンダ４に固定され、可動アーク接触子６はシリ
ンダに係合固定されている。大電流は集電子７に
より集電され、開極時には、集電子７とノズル押
え３の開離時刻の方が可動一固定アーク接触子
６，２の開離時刻より早くなつている。ノズル１
のスロートＴ−Ａより下流側の末広部には変流部
８（Ｂ−Ｃ−Ｄ）が設けられ、絶縁ガス流の急膨
張を抑制している。直線Ａ−Ｂとノズル中心軸の
なす角は43゜、直線Ａ−Ｂと直線Ｂ−Ｃのなす角
ABCは110゜に選定されている。また、スロート
Ｔ−Ａ部の流路断面積と変流部８の最大絞り部Ｃ
と固定アーク接触子２で囲まれた流路断面積とほ
ぼ等しくなつている。このように、ノズルの末広
部を形成することにより、第２図の極間長d2にお
ける過渡的な圧力低下が著しく軽減され遮断器の
充気圧力とほぼ等しくなるだけではなく、第５図
に示すような渦の発生を防止できる。その結果、
第９図のθ1＝110゜の曲線で示すように、開極動作
時Ｆの絶縁耐力が著しく上昇し静止時のそれと同
等になる。それに伴い、進み小電流遮断性能が著
しく改善される。
図中は変流体なしの場合を示す。
本発明によれば、絶縁ノズルが可動接触子と一
体となつて移動し、消弧性ガスが可動接触子側か
ら、固定接触子側に向う流れとなつて、絶縁ノズ
ル内でアークに吹き付けられること、絶縁ノズル
内面の順テーパ部及び逆テーパ部更に逆テーパ部
の前記なす角を95度以上としたことにより、電界
の強い固定子先端部でガス圧力を局部的に低下さ
せる渦の発生が防止できるため、絶縁耐力が大幅
に上昇し、進み小電流しや断性能が著しく改善さ
れる。
体となつて移動し、消弧性ガスが可動接触子側か
ら、固定接触子側に向う流れとなつて、絶縁ノズ
ル内でアークに吹き付けられること、絶縁ノズル
内面の順テーパ部及び逆テーパ部更に逆テーパ部
の前記なす角を95度以上としたことにより、電界
の強い固定子先端部でガス圧力を局部的に低下さ
せる渦の発生が防止できるため、絶縁耐力が大幅
に上昇し、進み小電流しや断性能が著しく改善さ
れる。
第１図は遮断器の従来の遮断部の概略構造図、
第２図は遮断器の従来の遮断部の過渡的なガス圧
力と絶縁耐力の低下の説明図、第３図は改良され
た遮断部の概略構造図、第４図は本発明の原理の
説明図、第５図はガスの流れと渦の発生を示す概
略図、第６図、第７図は渦の発生の臨界条件を示
す図、第８図は本発明の一実施例の概略図、第９
図は本発明の一実施例で実測された絶縁耐力を示
す図である。 １…ノズル、２…固定アーク接触子、３…ノズ
ル押え、４…シリンダ、５…ピストン、６…可動
アーク接触子、７…集電子、８…変流部。
第２図は遮断器の従来の遮断部の過渡的なガス圧
力と絶縁耐力の低下の説明図、第３図は改良され
た遮断部の概略構造図、第４図は本発明の原理の
説明図、第５図はガスの流れと渦の発生を示す概
略図、第６図、第７図は渦の発生の臨界条件を示
す図、第８図は本発明の一実施例の概略図、第９
図は本発明の一実施例で実測された絶縁耐力を示
す図である。 １…ノズル、２…固定アーク接触子、３…ノズ
ル押え、４…シリンダ、５…ピストン、６…可動
アーク接触子、７…集電子、８…変流部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 遮断時に消弧室の固定接触子２と可動接触子
間に発生するアークに、絶縁ノズル１を介して消
弧性ガスを吹きつけて消弧するガス遮断器におい
て、前記絶縁ノズルはその基端が可動接触子側に
取り付けられて前記固定接触子に対して相対的に
移動するよう形成され、絶縁ノズルのスロート部
下流側の末広部に、順テーパ部が周方向に連続し
て設けられ、この順テーパ部と連なつて逆テーパ
部が周方向に連続して設けられ、前記消弧性ガス
の吹き付け方向は絶縁ノズル内を可動接触子側か
ら固定接触子側に向うよう形成されると共に、ス
ロート出口と前記逆テーパ部の基部を結んだ直線
と前記逆テーパ部のなす角が95度以上であること
を特徴とするガス遮断器。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記スロー
ト出口と前記逆テーパ部の基部を結んだ直線が前
記ノズルの中心線となす角が45度以下であること
を特徴とするガス遮断器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7270484A JPS60218722A (ja) | 1984-04-13 | 1984-04-13 | ガス遮断器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7270484A JPS60218722A (ja) | 1984-04-13 | 1984-04-13 | ガス遮断器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60218722A JPS60218722A (ja) | 1985-11-01 |
| JPH0435858B2 true JPH0435858B2 (ja) | 1992-06-12 |
Family
ID=13497002
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7270484A Granted JPS60218722A (ja) | 1984-04-13 | 1984-04-13 | ガス遮断器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60218722A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0495322A (ja) * | 1990-08-03 | 1992-03-27 | Hitachi Ltd | ガス遮断器 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS528505A (en) * | 1975-07-09 | 1977-01-22 | Hitachi Ltd | Manufacturing method, pipe material crush formed silencer |
-
1984
- 1984-04-13 JP JP7270484A patent/JPS60218722A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60218722A (ja) | 1985-11-01 |
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