JPH0512809B2 - - Google Patents

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号明細書は、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、六フツ化硫黄のよ
うな電気陰性ハロゲン化媒体を充填した密閉式チ
ヤ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、チヤ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繞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
流によつ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
で消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。従つて、
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、例えば、モータ
に使用する場合、高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
学的な損傷を受け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れば、有利
である。同様に、アークのアーク電極に対する引
込みに応じて作動する他の種類のフユーズ、回路
ブレーカ、またはスイツ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、このような装置類全部を、「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、故障が或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、すべての相を遮断するようになつている。

以上述べたフユーズは、単一相を保護しうるだ
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、この出力端子へ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
の電気路をつくつ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
路に沿つ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
ーズであつて、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
なつている。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電気的に接続
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。従つて、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、電流制限フユーズを介し、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３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フユーズの出力端子へ電気的に接続され、か
つ第３フユーズの第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つている。

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
よつ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、更に別の短絡現象を派生させる。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つの相すべてが遮断される。

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
とすれば、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。

従つて、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
載されているように、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に、添
付の図面を参照し、好適実施例に基づき本発明を
詳細に説明する。

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の部分の内部に嵌入さ
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
取付け用ブロツク７まで伸びている。

取付け用ブロツク７は、当該ブロツクから伸び
ているねじ付スピゴツト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によつて電気的に接続されている。

銅シリンダー６の内面は、チヤンバの内方に延
在し、半径方向を囲繞し、かつ第１の接触子５か
ら半径方向に離隔されているアーク接触部を形成
する。シリンダーには、六フツ化硫黄のような電
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
いる電導材料製のスリーブ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
電導デイスク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ツク２４
の中に設けられ、そのブロツクは、スリーブ２１
に結合される。巻きコイルの一端は、スリーブ２
１へ電気的に接続され、他端は、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
合するようになつているフインガー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、例えばスイツチギヤまたは変圧器
の一部を形成しているブツシユ２７の中に収容さ
れ、かつスピゴツト１０により固着される。

通常の電流路は、端子４，１０の間のフユーズ
を介して、接触子５，８、および接続可融性要素
１１によりつくられる。誤つて過電流が流れた場
合、要素１１は溶け、アーク放電がが接触子５か
ら接触子８へ向かつて起きる。しかし、磁気ルー
プ力により、アークは、接触子８から、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
電流を、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2179508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との間に電
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、従つて、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
つている。

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。従つて、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へ流れるよう
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、ゼロに向かつて落ち始める。従
つて、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。

従つて、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
み入れることによつて、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４１は、適切な構造の電流制限フユーズ７
０、例えば、２〜20アンペア範囲の電流を操作し
うる従来のカートリツジフユーズを介して、アー
スへつながれている。電流／時間曲線は、(a)供給
導体７１、(b)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、電流路は、フユーズが、供給部の
自然電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。従つて、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
に示してある。しかし、通常、供給部の帰導体も
アースへつながれ、その際、接続は、アースへ直
接よりも帰導体へ行なわれる。他の実施例では、
帰導体はアースされないこともあり、その際、ア
ース接続は、帰導体に対する接続によつて代えら
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、アーク放電が生じると（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によつて誘導され
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を介して負荷導体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８
８出力端子９１、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。フユーズが誤つて接
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
より、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２
３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、それによつてもたらさせ
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号明細書
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、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
……取付け用ブロツク、８……第２接触子、９…
…出力端子、１０……スピゴツト、端子、１１…
…可融性要素、２１……スリーブ、２２……導電
デイスク、２３……コイル、２４……ブロツク、
２５……リング、２６……フインガー、２７……
ブツシユ、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……電流制限フユーズ、７１……供給導体、
７２……負荷導体、８０〜８２……供給導体、８
３〜８５……入力端子、８６〜８８……フユー
ズ、８９〜９１出力端子、９２〜９４……負荷導
体、９５〜９７……コイル、９８……接触子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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つて
   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、アーク路に沿つてアークが
   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つて、 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ユーズ。 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ユーズ。 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ユーズ。 ４ 当該フユーズが、電気陰性ハロゲン化媒体に
   より充填された密閉式チヤンバを備え、第１接触
   子が、前記チヤ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、前記チヤンバの内面
   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
   つている請求項３記載の交流電源回路用フユー
   ズ。 ５ コイルが、チヤ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
   源回路用フユーズ。 ６ 請求項１乃至５のいずれかに記載のフユーズ
   と、前記フユーズの入力端子へ電気的に接続され
   る供給導体と、前記フユーズの出力端子へ電気的
   に接続される負荷導体と、前記フユーズの第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 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つている請求項６記載の単相
   交流電源回路。 ８ 帰導体が、インピーダンスを介し、フユーズ
   の第２端子へ電気的に接続されるようになつてい
   る請求項６または７記載の単相交流電源回路。 ９ 帰導体が、電流制限フユーズにより、フユー
   ズの第３端子へ電気的に接続されるようになつて
   いる請求項６または７記載の単相交流電源回路。 １０ それぞれが請求項１乃至９のいずれかに記
   載のフユーズである第１、第２および第３のフユ
   ーズと、前記第１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、前記第１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、
   前記第２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、前記第２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、前記第３
   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、前記第３フユーズの出力端子へ電気的
   に接続される第３負荷導体とを備え、更に、前記
   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、前記第２フユーズの第
   ３端子は、第３フユーズの出力端子へ電気的に接
   続され、かつ前記第３フユーズの第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
   になつていることを特徴とする３相交流電源回
   路。