JPS6081721A - 限流装置 - 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、細隙形限流装置の消弧室に関する。

一般に、高圧気中開閉器では絶縁性の耐熱性消弧板の間
に細隙を設け、その間にアークを電磁力により挿入して
、回路電流を遮断したり限流したりしている。

この遮断や限流の原理は回路電圧よりアーク電圧を筒め
ることにある。アーク電圧を高めるためには、？１州隙
方式ではより狭い細隙のギャップへアークを挿入するこ
とで実現される。

この細隙方式の諸元の特性は仄の近似式で表わされる。

ただし、 Ｅはアークの単位長さでの”アーク低圧値（普通は、ボ
ルト／センチメートルで表わす）、ｇは細隙のギャップ
長、 Ｋは消弧板材質による比例定数である。

すなわち、細隙のギャップ長ｇが小さい程、単位長さで
のアーク電圧値Ｅが高くなる。

し刀へし、従来の高圧気中開閉器の細隙方式での消弧室
において、狭い細隙のギャップ約２ｍｍ以下の領域では
、上式は成立しなくなる。

なんとなれば、消弧板によって形成された細隙中に閉じ
込まれたアークが途中で勅かなくなるためであり、上式
はアーク移行に制限されない条件下で成立する。

この細隙中でアークが停止する原因としては、次のよう
なことが考えられる。

アーク熱による消弧材壁の相転移や気化および潜熱を奪
う熱的仕事により、アーク移行スピードの低下が生じる
。

次に、この熱的仕事によってなされる、より狭い細隙空
間に、第１図に示すような背圧が生じる。

ここで、第１図の細隙の要部の側断面を表わす解析図に
ついて述べる。１１は消弧材、１２はアーク、１３は背
圧、１４は電磁力、１５は磁界方向、１６はアーク電流
方向、ｇｌは広い細隙ギャップ、ｇ２は狭い細隙ギャッ
プである。この電圧３がアークを細隙中の広いｇｏの方
へ押し返す力が生じる。この背圧３がアークを細隙中の
広いｇ□の方から狭いｇ２の方へ押し込もうとする電磁
力に等しいか、打ち勝つことにより、アーク移行が停止
するか、逆方向に押し帰えされる。

このアーク停止により、消弧材１１に熱衝撃的なりラッ
ク（ｃｒａｃｋ）が生じたり、はなはだしいときには破
壊したりする。このため、細隙中での消弧材１１とアー
ク１２によるさきに述べた熱的仕事により、限流性能が
確保されるわけであるが、この性能確保において制約を
受ける。また、この制約条件下で性能を確保するため、
言い換えればアーク電圧を高めるため、限定された時１
司内や限定された電流値内で、消弧室内でのアーク長を
異常に長くすることが一般に行なわれている。

この種装置の従来例の側断面図を化２図に表わす。

２１は固定電極、２２は可動電極で、それぞれの電極端
子は２１’、２２’である。可動電極２２と端子２２′
はフレキシブル電線５で眠気的に接続されている。

また可動電極２２は図示しないが、外部駆動部により、
回転軸２ｇを駆動し開閉動作が行なわれる。Ｉは絶縁性
の可動電極ホルダー、３１は接触用圧力はね、３２は導
線である。

消弧室は、固定側アークホーンｎ１可動側アークホーン
Ｕと多数の消弧板２６よりなっている。また、アークを
消弧板あ間の細隙ｇ。に押し込むため、ブローコイル２
７とこのブローコイルｎより発生した磁界を、アークと
直角に鎖父芒せるための磁性坂路が設けられている。

その動作は、電極２１　、２２間に発生したアーク・イ
は自然対流により、アークホーン器と討の間に移行し、
アーク・口となる。このとき電流通路は、端子２１′→
プローコイルｎ→アークホンお→アーク・口（ハ、二）
→アークホーン討→導線３２→端子ｎ′ となり、ブローコイル２７に電流が流れて、磁界が発生
し、この磁界は磁性板２８を通ってアークに対して直角
に作用し、フレミングの左手の法則により、第２図の上
方へ移行し、アーク・ハを通って、アーク・二のように
細隙に押し込まれる。

このとき、消弧板２６の形状は第３図のように左右非対
称に溝３３を設けてあり、しかも第３図の右と左の消弧
坂路を交互にして、多数の消弧板２６を積み重ねている
。

第３図のＸ線とＹ線に沿う上断面図を第４図と第５図に
示す。アークがアーク・ノ・よりアーク中二に移行する
とき、第５図のＹ断面ではアークが直線状３４で、第４
のＸ断面になるとアークが蛇行状あになり、アークが引
き伸ばされる。

以上の動作から消弧板２６によって形成される細隙ｇ。

は、アークが押し込まれ得る最小の値に選んで設定され
ているが、その値は最小値組３　ｍｍ程度で、実用上は
もつと大きな値になる。また細隙ｇ。を３ｍｍ以下の値
に選ぶと、アークは第３図ホの位置に停止してしまい、
消弧板２６ｆ：熱的に破壊する事故が発生したりする。

このようなことから、従来装置では消弧室形状が大形化
したり、逆に限りあるスペースでは大容量化を困難にし
ていた。

ここにおいて本発明は、従来装置の９７１１点を克服し
、細隙中アークをより狭い細隙に挿入する手段を考究し
、消弧板の上部は排気口とするが、消弧板の下部に昇圧
室を形成することにより、限流効果の向上と消弧室形状
の小形化・大容縫化を可能にする限流装置を提供するこ
とを、その目的とする。

本発明を実施例について説明する。

第６図は本発明の一実施例の上面図、第７図はそのＡ−
Ａ’線に沿う側断面図、第８図は第７図のＢ−Ｂ’線に
沿う正断面図、第９図はその容器部と集電子部を除いた
斜視図である。

固定電極１と可動電極２のそれぞれの上部にアークラン
ナー電極（以下、単に「ランナー電極Ｊという）３およ
び４を平行して設け、これらの電極３．４には突出部３
′および４′を備える。突出部３′および４′は固定電
極１や可動電極２の近傍では広＜ｇ１Ｎ８８図、第９図
）、ランナー電極３，４の先端部に行くに従って狭＜ｇ
２（第８図。

第９図）になっている。

こめランナー電極突出部３′および４′の両面よυ消弧
板６はそれらランナー電極突出部３′　。

４′をはさむように取り付けられ、この消弧板６とラン
ナー電極突出部３′と４′により魅１隙部が［区極近傍
では広＜ｇｌ、ランナー電極突出部３′　。

４′の先端部近傍で狭＜ｇ２で形成されている。乙の狭
い細隙ｇ２の開口部が放出口９となっている。

なお、５は集゛Ｉ氏子、５′は集電子・・ウジングであ
る。

以上の構造で、放出口９以外の固定市甑１．可動電極２
．ランナー１４）−極３，４および消弧板６を絶縁性の
容器７でイ夏うことにより、固定電極１と可動「ヒ極２
間の空間や、前記細隙部空間を昇圧室１０として形成さ
れる。

この昇圧室ｌＯに対して流体通路は、放出口９から大気
中１００である。

また、この昇圧室■０はアーク８により大気中１００と
は区分されている。

しかして、可動側の可動電極２とランナー・？電極４は
集電子５．集覗子ハウジング５′により６気的に接続さ
れると共に、集電子５は昇圧室１０と大気中１００に対
してシール効果もはたしている。

次に動作を説明する。

通常の通電状態では、固定電極１と可動電極２は接触状
態にある。第７図、第９図では開極状態を示している。

過電流が発生すると、図には表わさないが、外部機構に
より可動電極２が開極し、固定電極１と可動電極２の間
にアークが発生する。このアークは可動電極２の開極動
作と共に引き伸ばされ、弧状となり、ついにはランナー
成極４と５に移行する。

このときの電流通路は、固定電極１→ランナー゛醒極３
→アーク８→ランナー電極４→町動電極２で、その通路
が凸字状で、ランナー電極３，４を流れる４流が発生す
る磁界が、アーク′電流に直角方向に作用し、フレミン
グの左手の法則により、アークは第７図での上方へ移行
しようとする。

（この説明では電流通路からくる電磁力で述べているが
、外部にコイルを設けて、アークに対して直角に鎖交す
るような磁界が加わるような構造でもよい。） この電磁力により、アークは細隙空間をより狭い細隙へ
向って移行する。そのアーク発生からアークが細隙を走
るまでの間に、アーク熱（０，５〜１万度）により、昇
圧室１０の気体は熱せられ、圧力が上昇する。

また同じく、アーク８と消弧板６が触れ会うことにより
、消弧板６の壁の一部は熔かされと共に気化する。この
気化され、熱的に解離された分子は圧力上昇に寄与され
る。

この期間の圧力上昇は、大気中から密閉された昇圧室を
形成１−ることにより１１丁能となっており、従来の気
中開閉器では、本発明になる昇圧室が形成されていない
ので、圧力上昇は期待できない。

本発明のもう一つの特徴は、アークが細隙の狭い方へ移
行するにつれて、アークの直径が細隙ギャップ長と同一
になるか、その細隙ギャップ長より狭いギャップにアー
クが移行すると、アーク８が昇圧室ｌＯと放出口９間を
閉じるような閉塞が起る。

このアーク８による閉塞で昇圧室１０は完全に密閉され
、昇圧室ｉｏの圧力は増々上昇する。その圧力上昇でア
ーク８はよシ狭い細隙中に入り込もうとする。このとき
、アーク８に対して、放出口９側の細隙空間には、従来
のようにアーク熱による消弧板６壁への気化や潜熱を奪
う熱的仕事により、背圧が生じる。本発明では発弧時よ
り閉′禍までの間に昇圧室１０の圧力が充分高められて
いるので、この背圧に打ち勝つことができる。

そして、アークは閉塞後は、より狭い細隙に向かって、 （外圧室ｌＯ圧力ー背圧）十電磁力 の力により移行し、従来手段では果し得なかった非常に
狭い細隙中に移行できるようになり、大きな限流効果を
得て、消弧室の小形化と大容量化を可能とする。

アークが狭い細隙に移行し、′電流は限流しなから電流
値の４を迎えて消弧し、細隙空間より消滅する。そのと
き昇圧室１０に蓄えられた高圧力気体は、アーク８消滅
と同時に放出口９より放出される。

本発明の他の実施例として次のような形態が挙げられる
。

■　従来形の気中開閉器の消弧室（！［Ｋ開開５３−１
３１４７８）で、昇圧室を形成し、消弧板を一体成形し
、ジグザグひだのかみ合わせギャップの細隙部や放出口
を向える構造の限流装置。

■　消弧板６を有機や無機の利質とした昇圧室を設けた
限流装置。

（リ　細隙部形状が第８図のようにチー・ξ状だけでな
く、下部がテーパ状で上部４＋ｌｌい部分が平行状（つ
まりチー、ａが付かない）にし昇圧室を備えた限流装置
。

（リ　電極４１１造を第２図のようなりラッパ形状にし
て昇圧室を設けた限流装置。

（リ　外部にアーク駆動用コイルや磁性体金持ちかつ昇
圧室を備えた限流装置。

（６）本発明装置揉を別の密閉容器に封入した例えばＳ
Ｆ６ガス中での限流装置。

かくして本発明によれば、消弧材・固定電極・可動′電
極の下部および両側部を絶縁性容器で障うことで昇圧室
を形成することから、開極時のアークがより狭い細隙に
移行し、大シキな限流効果が得られ、消弧室の小形化が
図られ、装置の大容量化が可能となり、工業的に益する
ところ太きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は高圧気中開閉器の消弧板細隙ギャップで生起す
る背圧の解析図、４２図ないし第５図は従来装置の説明
図、第６図は本発明の一実施例の上面図、第７図は第６
図のＡ−Ａ’線に沿う側断面図、第８図は・π７図のＢ
−Ｂ’線に沿う正断面図、第９図はその容器部と集市子
都を除いた斜視図である。 １・・・固ボ′電極、２・・・可励亀憾、３・・・同定
側アークランナ電極で３′はその突出部、４・・・ｏＴ
動伸側アークランナ成極４′はその突出部、訃・・集電
子で５′はそのハウジング、６・・・消弧板、７・・・
絶縁性容器、８・・・アーク、９・・・放出口、】０・
・・昇圧室、１００・・・大気。 出願人代理人　猪　股　消 第１図 ２ 第２図　第３図 第４図　第５図 第６図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、固定電極および可動電極のそれぞれの上部にアーク
   ランナー電極を対向し平行して設け、これらアークラン
   ナー亀匝ヲ挾むようにし、かつ２つの前記電極に近い部
   位は広く前記アークランナー電極の上端に向って仄第に
   狭くなる細隙を形成する一対の消弧板を備え、 １つの面の前記アークランナー電極と前記消弧板の上端
   で形づくる細隙を放出口とじ、他の５つの面の前記固定
   電極・可動電極・アークランナー亀４會・消弧板を絶縁
   性容器で密閉して緩う６面体からなる昇圧室を構成した
   ことを特徴とする限流装置。