JPH0687389B2

JPH0687389B2 - 回路遮断器

Info

Publication number: JPH0687389B2
Application number: JP7501284A
Authority: JP
Inventors: 友好斉藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1984-04-16
Filing date: 1984-04-16
Publication date: 1994-11-02
Anticipated expiration: 2009-11-02
Also published as: JPS60218728A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の利用分野〕本発明は事故電流遮断時に接触子間に働く電磁反発力を
利用して限流遮断を行なう回路遮断器に関する。

〔発明の背景〕

従来の電磁反発力を利用した限流形回路遮断器は、一般
には次のように構成されていた。すなわち、各極の固定
接触子と可動接触子を平行導体に反対方向に電流が流れ
るように相対して配置し、短絡事故による大電流が流れ
た場合、これら両接触子間に働く電磁反発力により両接
触子の一方または両方を瞬時に開離させてアーク電圧の
急速な立上がりにより電流を限流させ、その後、ある時
間遅れて過電流引はずし装置により開閉機構が各極共通
の絶縁軸に取付けられた可動接触子支持体を開極動作さ
せることによって、各極の可動接触子が完全に開極状態
となるものである。

このように従来の一般的な限流形回路遮断器では、限流
機構が各極ごとに設けられ、各極に流れる電流の大きさ
に応じてそれぞれ独立に動作する構成となっていたた
め、三相短絡の場合、短絡発生時の各相の電流上昇率に
よって開極時間が異なり、電流上昇率の大きな相は、電
磁反発力が大きいため接触子が早く開離し、電流上昇率
の小さな相は、電磁反発力が小さいため接触子の開離が
遅れる。その結果、最初に電流上昇率の大きな相を遮断
し、次に他相を単相遮断（２点直列遮断）せざるを得な
くなり、遮断条件が苛酷であるため、遮断性能の向上に
限界があった。

この点を改善するため、各極の接触子間に働く電磁反発
力の総和により限流機構を動作させて各極の可動接触子
を同時に開離させるようにしたものがある（特開昭55-9
346）。このように各極の可動接触子を同時に開離させ
れば、電流上昇率の小さな相が最初に遮断され、他の相
は単相遮断により容易に遮断することができるので、最
大電流波高値および通過電流自乗積（∫i²dt）の大幅な
低減が可能となる。

しかし、この従来例では、ある１極の可動接触子を支持
する可動接触子支持体に回動自在に軸支されたラッチ
と、開閉機構とトグルリンクの一端部に設けられた軸が
滑動し得る案内溝と、常時は前記ラッチを前記軸に係合
させて該軸を案内溝の斜面部に係合した状態に保持する
ばねを備え、各極の可動接触子に作用する電磁反発力の
総和がある大きさに達すると、前記ばねの力に打ち勝っ
て前記ラッチと前記軸の係合を解き、可動接触子支持体
と絶縁軸を介して各極の可動接触子を同時に開離させる
構成としていたため、ラッチと軸および軸の案内溝の間
の摩擦力の変動により動作のバラツキが生じやすく、ま
た遮断器投入時の衝撃などによりラッチと軸の係合がは
ずれ誤動作しないようにするためには前記ばねの力を必
要以上に強くしなければならず、その結果、電磁反発力
による可動接触子の開離が遅れ、限流効果を十分発揮で
きなかった。また、この従来例では電磁反発力により開
離した各極の可動接触子を開離状態に保持することがで
きないため、過電流引はずし装置による開閉機構の開極
動作が遅いと、開離による電磁反発力の減少に伴い可動
接触子がもどり、再点弧して遮断不能になる場合があ
る。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、事故電流遮断時の電磁反発力による多
極同時開離をより速やかに、かつ確実に行なわせること
により、遮断性能のすぐれた回路遮断器を提供すること
にある。

〔発明の概要〕

本発明は、事故電流遮断時に電磁反発力により可動接触
子を固定接触子から開離させる限流機構を有する回路遮
断器において、前記限流機構は固定枠の案内溝に沿って
移動し得る各極共通の絶縁軸と、該絶縁軸に取付けられ
各極の可動接触子を支持する複数の可動接触子支持体
と、常時は前記絶縁軸を案内溝の一端側に保持するよう
に各可動接触子支持体に回転力を与えるばねを備え、あ
る１極の可動接触子を支持する可動接触子支持体の可動
接触子取付部と前記絶縁軸との中間部に開閉機構との連
結軸を設けてなり、各可動接触子支持体に作用する電磁
反発力による回転力の総和が前記ばねによる回転力より
大きくなったとき、各可動接触子支持体が開閉機構との
連結軸を支点として前記絶縁軸とともに回動し、各極の
可動接触子を同時に開離させるようにしたことを特徴と
するものである。

〔発明の実施例〕

本発明の第１実施例を第１図〜第８図により説明する。

第１図は多極回路遮断器の開閉機構が設置された中央極
の側断面図、第２図は他の極の主要構成要素のみを取り
出して示す側断面図、第３図は各極の可動接触子と可動
接触子支持体、絶縁軸および保持用ばねを含む限流機構
の斜視図である。

第１〜３図において、１はモールドケース、２は電源側
端子、３は負荷側端子、４は固定接触子、５は可動接触
子である。各極の固定接触子４は、本例では軸６を支点
として回動し得る固定接触子支持体７にそれぞれ取付け
られ、固定接触子支持体７と電源側端子２から延びた端
子導体８とはリード線９により接続されている。10は接
触用ばねとして働くねじりばねで、固定接触子支持体７
に時計方向の回転力を与える。各極の可動接触子５は、
本例では可動接触子支持体11の一端側に直接取付けられ
ており、可動接触子５を各極同時に動作させるため、各
可動接触子支持体11の他端側は各極共通の絶縁軸12に取
付けてある。可動接触子支持体11と絶縁軸12の取付構造
は任意で、図面には可動接触子支持体11の角穴部を絶縁
軸12に埋め込み一体成形した例を示す。電磁反発力によ
る可動接触子５の多極同時開離を可能とするため、絶縁
軸12は固定枠13、14の間に形成された円弧状の案内溝15
により案内され平行移動できるようにしてある。固定枠
13、14は絶縁軸12を径方向にはさむように配置され、図
示しない取付ねじによりモールドケース１に取付けられ
ている。16可動接触子支持体11の保持用ばねで、本例で
は１個の引張りばねを用いて可動接触子支持体11に対し
常時は絶縁軸12を案内溝15の一端側（図の上側）に保持
するような向きの回転力を与え、電磁反発力により各極
の可動接触子５がある程度開離すると、ばね16の作用方
向が反転して絶縁軸12を案内溝15の他端側（図の下側）
に保持するような向きの回転力を与えるようにしてい
る。17は保持用ばね16の作用方向を反転させるために設
けた反転レバーで、該反転レバーはそのＶ形溝17aが絶
縁軸12と係合するように固定枠14上の支点軸18に回動自
在に取付けられている。保持用ばね16は反転レバー17に
設けたピン19と固定枠14に設けたピン20の間に取付けら
れており、反転レバー17の回動によりピン19、20を通る
ばね16の中心線が支点軸18の中心を越えるとばね16の作
用方向が反転し、このばね16の力は反転レバー17と絶縁
軸12を介して各可動接触子支持体11に回転力として作用
する。本実施例では、上記の可動接触子支持体11、絶縁
軸12、固定枠13、14案内溝15、保持用ばね16、反転レバ
ー17支点軸18、ピン19、20により限流機構21を構成して
いる。

中央極に設置された開閉機構22は、ハンドル23に取付け
られた可動枠24と、固定枠13上の軸25を支点として回動
するフック26と、一端がフック26に軸29により連結され
た上部リンク27と、この上部リンク27の他端に軸30によ
り連結された下部リンク28と、一端が可動枠24に、他端
が軸30にそれぞれ掛け止められた駆動用ばね31と、固定
枠13上に設けられたストッパピン32から構成され、可動
枠24は固定枠13上に回動支点（図示せず）を有してい
る。上部リンク27と下部リンク28はトグルリンクを構成
しており、中央極の可動接触子５を支持する可動接触子
支持体11の可動接触子取付部と絶縁軸12との中間部に設
けた軸穴11aに連結軸33を通し、この連結軸33を介して
可動接触子支持体11を下部リンク28の他端部に回動自在
に連結する。

過電流引はずし装置24は、本例では電磁形引はずし装置
からなっている。時延特性を与える可動プランジャ（図
示せず）を内蔵し一端に磁極35を有する非磁性シリンダ
36と、コイル37、ヨーク38、可動鉄片39で構成された引
はずし装置本体は各極ごとに設置し、コイル37の一端を
負荷側端子３に接続するとともに、他端を各極の可動接
触子支持体11にリード線40を介して接続してある。可動
鉄片39の動作は各極共通の引はずし棒41を介して中央極
の固定枠13に軸支された引はずしレバー42に伝達され、
固定枠13上の軸44に取付けられたラッチ45を引はずし動
作させるようになっており、常時は図示しないばねによ
ってラッチ45の一端が引はずしレバー42の半円形に切欠
かれた軸43に係合した状態に保持され、駆動用ばね31の
力に逆ってフック26の先端部をラッチ45に掛け止めされ
ている。

次に本実施例の動作を説明する。

第１図および第２図は回路遮断器の閉路状態を示してい
る。第４、５、６図は事故電流遮断時の限流機構の動作
過程を示す図、第７図は限流機構と開閉機構の完全開極
状態を示す図、第８図は手動操作による開極状態を示す
図である。

第４図に示す閉路状態において、接触用ばね10により与
えられる１極の接触圧力をP₁、固定、可動両接触子４、
５の接触点から連結軸33までの距離をl₁とすると、Ｎ極
ではNP₁l₁なる回転力が連結軸33を支点として各極の可
動接触子支持体11に作用し、絶縁軸12を案内溝15に沿っ
て押し下げようとする。連結軸33は各極共通ではない
が、開閉機構22が設置された中央極以外の極では連結軸
33が仮想支点となっている。

したがって、連結軸33から絶縁軸12までの距離をl₂とす
ると、絶縁軸12を押し下げる力P₂は、となる。通常の閉路状態で絶縁軸12を案内溝15の上端位
置に保持するためには、保持用ばね16の荷重をP₃とする
と、であればよい。ここで、l₃は反転レバーの支点軸18と絶
縁軸12との間の距離、l₄はピン19、20を通る保持用ばね
16の中心線と支点軸18との間の距離である。なお、閉路
状態では保持用ばね16が支点軸18に対し第４図に示す位
置にあってP₂なる力に対向する反時計方向の回転力を可
動接触子支持体11に与えているものとする。

この閉路状態で短絡事故による大電流が流れた場合、各
極の固定接触子４と可動接触子５および固定接触子支持
体７と可動接触子支持体11に逆方向に流れる電流により
電磁反発力P₄が発生し、この電磁反発力P₄は接触圧力P₁
と同様に連結軸33を支点として可動接触子支持体11を時
計方向に回転させ、絶縁軸12を押し下げる力となる。し
たがって、各極の可動接触子支持体11に作用する電磁反
発力による回転力の総和が保持用ばね16による回転力よ
り大きくなったとき、すなわち絶縁軸12を押し下げる力
P₂がとなったとき、反転レバー17は軸18を支点として反時計
方向に、また可動接触子支持体11は連結軸33を支点とし
て時計方向にそれぞれ回動し、絶縁軸12は連結軸33を中
心とする円弧状に形成された案内溝15内を下方に移動す
る。これにより可動接触子５は各極同時に固定接触子４
から開離することになる。

動作過程において、接触子間の距離が大きくなるに従い
電磁反発力P₄は小さくなるが、これに反応してl₄が小さ
くなるため、絶縁軸12に作用するばね16の保持力も小さ
くなる。そして、ピン19、20を通るばね16の中心線が支
点軸18の中心と一致する位置に来るとl₄＝０になるの
で、ばね16の保持力は０になる。この状態を第５図に示
す。ばね16の中心線が支点軸18の中心線を越えて図の左
側に移ると、ばね16の作用方向が反転し、反転レバー17
を介して絶縁軸12を押し下げる力となるので、電磁反発
力にこのばね16の力が加算されることにより、各極の可
動接触子５は可動接触子支持体11がストッパピン32に当
接する最終位置まで急速に開離する。その開離終了した
状態が第６図で、このとき絶縁軸12を押し下げる力P
₅は、となる。l₅は支点軸18と絶縁軸12との間の距離、l₆は保
持用ばね16の中心線と支点軸18との間の距離である。

続いて過電流引はずし装置34の動作により開閉機構22の
フック26がラッチ45から解放されると、駆動用ばね31よ
りリンク27、28が引き上げられるため、可動接触子支持
体11はストッパピン32を支点として反時計方向の回転力
を受ける。この回転力は絶縁軸12を押し上げる力とな
り、保持用弾機16の押し下げる力P₅より大きいため、反
転レバー17は第４図の状態にもどり、各極の可動接触子
支持体11は絶縁軸12とともに反時計方向に回動して第７
図に示す完全開極状態となる。

この状態からハンドル23をいったん時計方向に回動さ
せ、可動枠24の左端でフック26を押してラッチ45に再係
合させた後、ハンドル23を反時計方向に回動させること
により第１図に示すように遮断器を再投入できる。この
ときは絶縁軸12が保持用ばね16により押し上げられてい
るので、連結軸33がリンク27、28により押し下げられる
と、各極の可動接触子支持体11は絶縁軸12を支点として
反時計方向に回動し閉路状態となる。

また、第１図の状態からハンドル23を時計方向に回動さ
せると、その過程で駆動ばね31の中心線が軸29の中心線
を越えたときばね31の作用方向が反転しリンク27、28を
引き上げるため、各極の可動接触子支持体11は絶縁軸12
を支点として時計方向に回動し開路状態となる。第８図
はこの状態を示す。

以上説明したように本実施例によれば、事故電流遮断時
に過電流引はずし装置34による開閉機構22の開極動作に
先立って電磁反発力により可動接触子５が各極同時に開
離するから、電流上昇率の小さな相が最初に遮断され、
他の相は単相遮断、すなわち線間電圧を２点で分担すれ
ばよいので、遮断が容易になる。しかも本実施例では、
各極の可動接触子支持体11に作用する電磁反発力による
回転力の総和が保持用ばね16による回転力より大きくな
ったとき、可動接触子支持体11が開閉機構との連結軸33
を支点として絶縁軸12とともに回動し、可動接触子５を
各極同時に開離させる構成としたため、電磁反発力によ
りラッチと軸の係合を解除し多極同時開離させる前記従
来例の構成に比べて係合面の摩擦力の変動による動作の
バラツキがなく、常に安定した限流効果が得られる。ま
た、保持用ばね16の荷重P₃は接触圧力P₁に対して前式
（１）、（２）の関係を満足しておればよく、前記従来
例のように投入時の衝撃等による限流機構の誤動作を防
止するためにばね力を強くする必要がないので、電磁反
発力の比較的小さい短絡発生直後より多極同時開離によ
る限流効果を発揮させ、より短時間に遮断を完了させる
ことができる。

さらに、本実施例のように多極同時開離の過程で保持用
ばね16の作用方向を反転させて可動接触子５の開離を助
勢し最終開離位置に保持する機能を付加すれば、開閉機
構22の開極動作を速くする特別な手段を講じなくても、
いったん開離した可動接触子がもどり再点弧する恐れを
なくすことができる。

次に本発明の第２実施例を第９、10図により説明する。
本実施例は保持用ばね16として圧縮ばねを用いた例で、
ばね16の一端は固定部46に、他端は固定枠14の長穴47内
を摺動する軸48に係合している。反転レバー17は前記軸
48と絶縁軸12に回動自在に取付けられていて、絶縁軸12
に対するばね16の作用方向を反転させる作用をする。そ
れ以外の構成は第１実施例と同一である。

第９図に示す閉路状態においては、ばね16の力が反転レ
バー17を介して絶縁軸12を押し上げる力として働き、絶
縁軸12を接触用ばね10による押し下げ力に打ち勝って案
内溝15の上端位置に保持している。各極の可動接触子支
持体11に作用する電磁反発力による回転力の総和がばね
16による回転力より大きくなると、可動接触子支持体11
は開閉機構22との連結軸33を支点として絶縁軸12ととも
に反時計方向に回動し、可動接触子５を各極同時に開離
させる。反転レバー17が水平に近付くにつれて軸48は長
穴47内を図の右方に摺動する。そして絶縁軸12の中心が
ばね16の中心線を越えると、ばね16の作用方向が反転し
て絶縁軸12を押し下げる力となり、このため各極の可動
接触子５は最終位置まで急速に開離する。その開離終了
した状態を第10図に示す。

次に本発明の第３実施例を第11、12、13図により説明す
る。本実施例は保持用ばね16としてねじりばねを用いた
例で、固定枠14上のピン49に装着されたばね16の一端は
固定枠14に掛け止められ、他端は固定枠14上の軸18を支
点として回動する反転レバー17に係合して該反転レバー
に時計方向の回転力を与えている。反転レバー17は片側
に山形突起部17bを有しており、第11図に示す閉路状態
においては山形突起部17bの上側傾斜面が絶縁軸12に当
接し、ばね16による回転力が絶縁軸12を押し上げる力と
して働く。各極の可動接触子支持体11に作用する電磁反
発力による回転力の総和がばね16による回転力より大き
くなると、可動接触子支持体11が開閉機構22との連結軸
33を支点として絶縁軸12とともに時計方向に回動し、可
動接触子５を各極同時に開離させる。これに伴い、絶縁
軸12は反転レバー17を反時計方向に回動させ山形突起部
17bの頂点を越えようとする。この状態を第12図に示
す。絶縁軸12が山形突起部17bの頂点を越えるとばね16
の力で４反転レバー17がもどり、山形突起部17bの下側
傾斜面で絶縁軸12が押し下げられるため、各極の可動接
触子５は第13図に示す最終位置まで急速に開離する。

上記した第２、第３の実施例は保持用ばねの作用方向を
反転させる機構に違いはあるが、機能的には第１実施例
と変わりがない。

第14、15、16図は本発明の第４実施例を示す。

本実施例は動作過程で保持用ばねの作用方向を反転させ
ず、可動接触子支持体に対し常に同一方向の回転力を与
えるようにしたもので、保持用ばね16は固定枠14上のピ
ン50に装着されたねじりばねからなり、その一端は固定
枠14に、他端は直接絶縁軸12に係合して絶縁軸12に押し
上げ力を加える。第14図に示す閉路状態においてはこの
ばね16の力が接触用ばね10による押し下げ力に打ち勝っ
て絶縁軸12を案内溝15の上端位置に保持しており、電磁
反発力による回転力の総和がばね16による回転力より大
きくなると、開閉機構22との連結軸33を支点とする可動
接触子支持体11の回動により各極の可動接触子５が第15
図に示す最終位置まで開離し、このときばね16のたわみ
は最大となる。

第16図は開閉機構22の開極動作により絶縁軸12が案内溝
15の上端位置にもどった完全開極状態を示す。

本実施例には電磁反発力による可動接触子５の開離を助
勢し最終開離位置に保持する機能はないが、電磁反発力
による多極同時開離を速やかに、かつ確実に行ない得る
点では第１〜第３実施例と同等の効果があり、特に保持
用ばね16としてたわみに対する荷重の変化が小さいねじ
りばねを用いた場合には、各極の可動接触子は電磁反発
力により大きく開離し、十分な限流効果が得られる。ま
た、可動接触子の開極時間に対応して過電流引はずし装
置と開閉機構の動作時間を短くすることにより、いった
ん開離した可動接触子がもどり再点弧することも防止で
きる。

次に第17、18図に示す本発明の第５実施例について説明
する。本実施例は接触用ばね10を可動接触子側に設けた
例で、可動接触子５を支える導体51は可動接触子支持体
11上の軸52を支点として回動し得る板53に取付けられ、
可動接触子支持体11と板53の間に装着した圧縮ばね10に
より接触圧力が与えられる。固定接触子４は電源側端子
から延びたＵ字形導体からなる固定接触子支持体７に取
付けられ、第17図に示す閉路状態において固定接触子支
持体７と前記導体51に逆方向に流れる電流により電磁反
発力が発生する。第１実施例と同様に電磁反発力による
回転力の総和が反転レバー17を介して作用する保持用ば
ね16による回転力より大きくなると、可動接触子支持体
11が開閉機構との連結軸33を支点として絶縁軸12ととも
に時計方向に回動し、各極の可動接触子５を同時に開離
させる。その最終開離状態を第18図に示す。

〔発明の効果〕

本発明によれば、係合面の摩擦力の変動による動作のバ
ラツキや投入時の衝撃等による誤動作の心配がなく、事
故電流遮断時の電磁反発力による多極同時開離を速やか
に、かつ確実に行ない得る、遮断性能のすぐれた限流形
回路遮断器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例である回路遮断器の中央極
の側断面図、第２図は他の極の主要構成要素のみを示す
側断面図、第３図は限流機構の斜視図、第４、５、６図
は限流機構の動作過程を示す側断面図、第７図は限流機
構と開閉機構の完全開極状態を示す側断面図、第８図は
手動操作による開極状態を示す側断面図、第９、10図は
本発明の第２実施例を示す図で、第９図は限流機構と開
閉機構の閉路状態を示す側断面図、第10図は限流機構の
開極状態を示す側断面図、第11、12、13図は本発明の第
３実施例を示す図で、第11図は限流機構と開閉機構の閉
路状態を示す側断面図、第12、13図は限流機構の動作過
程を示す側断面図、第14、15、16図は本発明の第４実施
例を示す図で、第14図は限流機構と開閉機構の閉路状態
を示す側断面図、第15、16図は限流機構の動作過程を示
す側断面図、第17、18図は本発明の第５実施例を示す図
で、第17図は限流機構の閉路状態を示す側断面図、第18
図は限流機構の開極状態を示す側断面図である。４……固定接触子、５……可動接触子 11……可動接触子支持体、12……絶縁軸 13、14……固定枠、15……案内溝 16……保持用ばね、21……限流機構 22……開閉機構、33……連結軸

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】事故電流遮断時に電磁反発力により可動接
触子を固定接触子から開離させる限流機構を有する回路
遮断器において、前記限流機構は固定枠の案内溝に沿っ
て移動し得る各極共通の絶縁軸と、該絶縁軸に取付けら
れ各極の可動接触子を支持する複数の可動接触子支持体
と、常時は前記絶縁軸を案内溝の一端側に保持するよう
に各可動接触子支持体に回転力を与えるばねを備え、あ
る１極の可動接触子を支持する可動接触子支持体の可動
接触子取付部と前記絶縁軸との中間部に開閉機構との連
結軸を設けてなり、各可動接触子支持体に作用する電磁
反発力による回転力の総和が前記ばねによる回転力より
大きくなったとき、各可動接触子支持体が開閉機構との
連結軸を支点として前記絶縁軸とともに回動し、各極の
可動接触子を同時に開離させるようにしたことを特徴と
する回路遮断器。