JPS59103236A - 真空しや断器 - 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】 本発明は真空しゃ断器に係ｐ１特にアークに対し平行な
軸方向磁界を発生させる磁界発生体等を電極の近傍に備
えてなる真空しゃ断器に関する。

近年、アークにこれと平行な軸方向磁界を印加すること
により、アークを電極面上に分散させて、その局部的な
集中を防止することにより、電極の過度の溶融を防止し
、もってしゃ断能力の向上を図った、いわゆるアーク分
散方式（縦磁界方式）の真空しゃ断器が開発されている
。

かかる縦磁界方式の真空しゃ断器は、真空容器内にその
軸線上に一対の電極を接触離反（接Ｍ）すべく操作装置
を介し駆動される対全なす電極棒を相対的に接近離反自
在に導入するとともに、各電極とそれぞれの電極棒の内
端部とを、支持部材を介装して電極棒に流れる軸方向の
電流を電極棒全中心とするループ電流に変更して軸方向
磁界を発生させる磁界発生体（コイル体）で接続して構
成されている。

そして、この縦磁界方式の真空しゃ断器は、しゃ断時に
アークに対しこれと平行な軸方向磁界を発生させてアー
クに印加することによシ、アークを電極面上に分散させ
て、その局部的な集中を防止するものであるが、この発
生磁界の位相は、しゃ断電流の位相より遅れ、アークを
有効に分散させることができなかったくの位相遅れをい
かに無くするかが重要な課題となっていた。

即ちこの課題全解決しないと、アークを有効に分散させ
ることができず、集中アークとなってアノードスポット
が形成され、アークによる電極の浸食が促進されるとと
もに、電流零点時に磁界が残留して、しゃ断能：ｊＪヲ
低下させる問題が発生する。

この問題の解決には、電極、電極棒、その他電極やコイ
ル体の支持等に設けられている部材中に発生する渦電流
全いかに少なくするか。又はコイル体と並列に設けられ
る部材中に流れる電流をいかに少なくするかにかかつて
いる。本発明は、槓々実験の結果、コイル体に流れる電
流とコ−（／し体と並列に設けられる部胸中′ｌｃ流れ
る電流、即ちコイル体の抵抗値（Ｒｅ）　　と、コイル
体に並列に設けられる部材の抵抗値（Ｒ８）　　との比
と、発生磁界（Ｂ１）磁界の遅れ（ψ）との間に一定の
関係があることを判明し、その実験結果を基にコイル体
を流れる電流に対する発生磁界の遅れを少なくしてしゃ
断性能の向上を図ったものでおる。

以下、本発明の実施例を第１図、第２図、第３図、第４
図、第５図、第６図、第７図及び第８図に基いて詳細に
説明する。

本発明に係る真空しゃ断器１は、第１図に示すように円
筒状の真空容器２内に、その軸線上に位置せしめて相対
的に接近離反自在に尋人した、１対の電極棒３と前記各
電極棒３の内端部にコイル体５を介して接離自在に設け
しれた対をなす電極４と、コイル体５を補強支持するリ
ング円板状の補強金具６に固着して、補強金具６を電極
棒３に同浴する補強金具取付体７とで概略構成されてい
る。

前記真空容をＺは、円筒状に形成した例えはガラスまた
はアルミナ質のセラミックスから々る絶縁筒８の両開口
端を円板状の金属端板９，９により気密に封入し、かつ
内部を高真空に排気して構成されている。

この真空容器２内には、前記１対の電極棒３が各金属端
板９の中央に設けた孔１０から真空容器２の気密性を保
持して相対的に接近離反自在に導入されている。また、
一方（第１図の上方）の電極棒３は一方の金属端板９に
気密に接合されているが、他力の電極棒３は、金属ベロ
ーズ１１により真空容器２の気密性を保持しつつ、他方
の金り端板９の孔１０−に軸方向へ移動自在に挿通され
、かつ真空容器２の外部に配設される図示を省略した操
作装置を介し上下方向に往復駆動される。

ｈｊＪ記他方（可動側）の電＋ＩＡ棒３は、その内端細
心部に第２図、第３図に示すように、電極棒３よりも小
径の有底円筒部１２ヲ一体的に設けである。

この有底円筒部１２の中心部には、底部１３ヲ市する穴
を設けるとともに、渦電流の発生全防止すべく軸方向に
対をなす複数（第３図において４個）のスリット１４が
設けである。一方の対をなすスリット１４の部分には、
その両側にコイル体５の後述する腕部１８ヲ接合すべく
水平方向に切欠部１５が設けである。

上述の電極棒３に直列的に固層される前記電極４は、第
２図に示すように円板状に形成さ扛ていて、その背面中
央部にはコイル体５を接合する凹部１６が穿設されてい
る。

前記コイル体５は第２図、第４図に示すように円柱状の
取付部１７の対向する位置から半径方向（第２図におい
て左右方向）へ延設した値数（第４図において２本）の
腕部１８と、各腕部１８の端部全起点として相隣る腕部
１８の端部に近接する位置全終点として、同一の方向性
を有し、かつ円弧状にわん曲した磁界発生部１９と、各
磁界発生部１９の終点から延設され前記腕部１８と離隔
してかつ平行に配設された接続部２１と、該接続部２１
の終端部に配設され前記取付部１７の外周に近接してか
つ同心状に配設逼れる円弧状の複数（第４図において２
個）の電流導入部加とから構成され、該導入部加はＡｉ
Ｊ記篭極電極の有底円筒部１２の上端向と接続して電流
’（ｒ２４人する。なお、前記取付部１７の一端は前記
′４他４の凹部１６に接合すべくｈ１部１８等より突出
させて形成されている。

削配袖強金具６は、前記コイル体５を補強するもので、
例えは高抵抗のステンレスまたはインコネルよυなり、
第５図に示すように円筒部２２の外周に一定間隔で離隔
して、同心状に配設される円弧状の複数（図において２
個）の前記コイル体５の磁界発生部１９と接合して、こ
れを補強する補強部ｎと、この補強部ｎと円筒部２２ヲ
連結する複数の連結部５が空間部２Ｑ−形成して放射状
に設けられている。この空間部列は補強金具６のＭ量の
軽減と渦電流発生防止、電極棒３からの分流阻止のため
に設けたものである。また、各補強部乙の円周方向の端
部には、前記コイル体５の腕部１８と接続部２１間の隙
間に対応するスリット２６が設けられている。

前記補強金具取付体７は例えば高抵抗のステンレスまた
はインコネルよりなシ、第６図に示すように円筒部２７
とこの円筒部若の上部に一体的に形成される小径の円筒
よりなシ、外側に前記補強金具６の円筒部四が嵌着され
る取付部あとで形成されている。円筒部ガには、その底
部の内側に前記電極棒３の有底円筒部１２に取付けるフ
ランジ２９が設けられるとともに、その側面には分流電
流を阻止し、かつ渦電流の発生及び分流を防止するため
に、矩形状の複数の窓閉が穿設されている。

第２図に示す３１は、高抵抗の支持体である。該支持体
３１は例えばステンレス又はインコネルよシなジ、円筒
状に形成されて、その両端にはフランジ３２が設けられ
ている。この高抵抗の支持体３１は、コイル体５を電極
棒３に直列的に接合するもので、電極褌３の有底円筒部
１２に挿入されて、一端の７ランジ３２がろう付けによ
り固層されている。また、他端のフランジ３２の内端面
にはコイル体５の取付部１７ヲ接合する四部３３が設け
られていて、この凹部おに取付部１７の下部が嵌合され
てろう付けによシ接合されている。

なお、あはろう付は時のガス抜き孔である。

また、一方（固定側）の電極棒３の内端部に固着される
電極４及びコイル体５等は、上述のものと、はぼ同様な
のでその説明全省略する。

このように、コイル体５等を介装して電極４と電極棒３
が固着されると、電極４はコイル体５の取付部１７、腕
部１８　、１８、磁界発生部１９、接続部２１及び電流
導入部２０′ｆｔ介して電極棒３と電気的に接続される
。

しかしてコイル体５に電気的に並列に接続される並列部
材、即ち本実施例では補強金具６及び補助金具取付体１
７と支持体３１の合紙抵抗値ＲＢ　ｋ、コイル体５の抵
抗値Ｒｅに対してＲｓ／Ｒｃ≧１５となるように形状・
材質等を選定する。

本発明は以上のように構成しているので負荷電流は一方
の電極棒３から該電極棒３に装着されているコイル体５
、電極４を介し、他方電極棒３に装着されている電極４
、コイル体５、電極棒３全通して流れる。そして両コイ
ル体５を流れるとき、第２図及び第３図に示すように、
取付部１７から２つの腕部１８　、１８に分流してそれ
ぞれの磁界発生部１９、接続部２１、電流導入部加、電
極棒３の電極支持部１２ヲ通して流れ、このとき磁界発
生部１９で１回巻きのコイルが形成されるので眼コイル
体に縦方向の磁界が発生する。この磁界は、真空しゃ断
器１の定格電流以内の電流が流れているときは極めて少
くそれによる渦電流の発生も少ない。

事故電流全しゃ断するときは、事故電流は定格電流の１
０〜２０倍の範囲の電流が流れるため、発生する磁界も
それに伴って増大し電極間のアークに作用してアーク電
流との電磁作用によりアークを分散させしゃ断性能を増
大させる。しかし、磁界の発生が増大すると渦電流の発
生も多くなり、負荷電流に対する磁界の位相遅れが促進
され電流の負荷電流が零点のとき磁界が零とならずに残
存してしゃ断能力全低下させる。

この磁界の位相遅れは、前述したように実験の結果、コ
イル体をηすれる電流と該コイル体と並列部材に流れる
電流の比に関係し、その回路の抵抗比をＲｓ　／　Ｒｃ
≧１５の条件を満足するとき少なくなることを発見し、
本発明はコイル体５の抵抗値ＲＣと並列部材の抵抗値Ｒ
，との比をＲθ／Ｒｃ　＝　１５以上によるように選定
したものであるから、第７図に示すように磁界の位相遅
れか少なく、従って従来の此種真空しゃ断器に比してし
ゃ断能力が著しく増加し、実験的にも確認された。

なお「Ｒｓ／Ｒｃ≧１５以上」の条件は、第２図の有底
円筒部１２の穴の深テヲ深くして支持体３１の長さを長
くしたり、補助金具取付体７の軸方向長さを長く、ある
いは第６図の形状や材料を適宜選定することによって得
られる。

また有底円筒１２の部分に発生する渦電流は、第３図に
ボ丁ようにその先端部に溝１４が設けられているので該
溝１４によって防止される。この溝１４の長さや本数は
適宜選定すればよいが実験の結果、溝１４の長さは３０
　ｍｍ　−５０ｒａｎ　、本数は４本〜・８本の場合が
最も良好な効果が得られた。

第２図に示す実施例に２いては、並列部材は補助金具取
付体７と支持体３１０２部材により形成されているが、
コイル体５の形状によってはそのいずれか一方の部材、
あるいは２以上の部材で形成される場合もあるが、いず
れの場合でも、これらの並列部材の総合抵抗値をＲ８と
し、このＲｓ　ｆコイル体５の抵抗値Ｒｅに対してＲｓ
　／　ＲＣ≧１５に選定すれば本発明の効果が得られる
。

なお第８図は、補強金具取付体の第２実施例を示すもの
である。この補強金具取付体３５は、中空円板状のフラ
ンジ謁に、複数（図において４本）の円柱部３７ヲ植設
して構成され、フランジ３６’（ｉ−前記電極棒３の有
底円筒部１２に嵌合して固着するとともに、円柱部３７
の頂部３７ａ’（ｉ７補強金具６の円筒部乙に固着する
ものであるから構成が極めて簡易となるとともに、前述
の実施例と同様な作用効果を奏する。

また、コイル体５は取付部１７の左右方向に腕部１８　
ｉ延設した２分、側方式の実施例について説明したが、
本発明はこれに限定されるものではなく、１個又は３個
以上の腕部１８を延設するものを包含する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一笑施例を示す正断面図、第２図は本
発明の要部を示す正断面図、第３図、第４図、第５図、
第６図、第８図は本発明の要部の斜視図、第７図は本発
明の詳細な説明する説明図である。 ３・・・電極棒、４・・・電極、５・・・コイル体、６
・・・補頻金共、７・・・補強金具取付体、１２・・・
重態円筒部、１６・・・凹部、１７・・・取付部、１９
・・・磁界発生部、３１・・・絶縁支持体、３２・・・
７ランジ。 第１図 第２図 第３図 第４図 Ｕ 第　５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 真空容器内に接離自在に設けられかつ電極棒にそれぞれ
   取付けられる１対の電極によシミ流勿投入、しゃ断する
   ものにおいて、前記電極の少なくとも一方の電極の近傍
   にアークと同方向の磁界を発生させるコイル体を配設す
   ると共に、該コイル体を前記電極と電極棒間に電気的に
   直列接続し、かつ前記コイル体に該コイル体と電気的に
   並列接続した並列部材を設け、該並列部材の抵抗値Ｒθ
   と前記コイル体の抵抗値ＲＣとの比ｆ　　／Ｒｃ≧１５
   としたことを特徴とする真空しゃ断器。