JPS6185733A - 真空遮断器の接触子装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は接触子と軸方向磁界を発生するための装置と
を備えた真空遮断器の接触子装置に関する。

［従来の技術］ 接触子と軸方向磁界を発生するための装置とを備えた真
空遮断器の接触子装置であって、各接触子が軸方向に対
向配置された第２の接触子の接触面に接触することがで
きる少なくとも一つの接触面を備え、Ｍ、流ループが接
触子の区域の中に異なる強さの軸方向磁界を発生するも
のは、アメリカ合衆国特許第４１９６３２７号明細書に
より知られている。この場合には接触子の後に電流ルー
プが配置され、この電流ループが接触子の中及び接触面
の中に強い軸方向磁界の区域と弱い軸方向磁界の区域と
を発生する。その際隣接する強い磁界の区域は区域ごと
に反対の極性を有する。

かかる真空遮断器は電流ゼロ点通過（アークさい断）後
の極間ギャップの速やかな絶縁回復により１Ｑれている
。この真空遮断器の特長は、不都合な回路条件又は回路
網における電気的状況例えば起動中の電動機の遮断の際
に、かえって悪い結果を生むことがある。すなわちその
際に急しゅんな再起電圧を伴う早期の電流ゼロ点通過が
発生し。

そのために文献の中で“多重再点弧”と呼ばれ主として
ｌｋＡ未渦の遮断電流の際に回路網の中に有害な過電圧
を生じるという現象に至ることがある。

この効果を小さく保つために従来技術ではさい断電流値
を小さく保つような影響を極間ギャップに与え、それに
より一般的な観点から過電圧が避けられる。このことは
適切に選択された接点材料いわゆる“低サージ材料°′
により達成される。これに対しては例えばビスマス又は
テルルを添加したクロム銅化合物材料が問題となる。し
かしながらかかる材料は特にその大きい蒸気圧のために
比較的小さい最大遮断容量しか有していない０例えば１
０ｋＡ以上の電流の遮断の際にここでもまた容易に再点
弧が発生する。すなわち遮断が確実に達成されるとは言
えない。

英国特許第１５８８３９７号明細書から、回転アークを
伴う接触子において接触子を主接触子部分と補助接触子
部分とに分割することが知られており、そこでは投入時
には前接触子の補助接触子部分が相尾に接触し、しかし
ながら主接触子部分は接触しない、この明細書に記載の
接触子においては通電方法にノ＾づき、アークを補助接
触子部分から主１妾触子部分へ押しやる。補助接触子部
分は低サージ材料を有し、また主接触子部分は大遮断容
脣のための材料を有する。この明細書に記載の接触子に
おいては特殊の形状により、小電流では補助接触子の区
域にアークを発生させ、一方大電流のアークは主接触子
部分へ移動させ、アークは主接触子部分で大きい遮断容
量を有する材料に出会う、このりＪ願書の第１ａ図、第
１ｂ図及び第６ページに示されているように、アークに
作用する電流力を接触子を経て流れる電流により発生さ
せる。

しかしながら大電流の場合に収縮して燃焼するアークの
不安定な挙動に基づき、熱的過負荷を補助接触面から確
実にしめ出すほど速やかにアークが補助接触面を離れる
ことは必ずしも保証されない。

〔発明が解決しようとする問題点Ｊ この発明は、一方では定格電流にほぼ等しい又はそれ以
下の電流の遮断の際に十分に緩やかな絶縁回復特性を有
し、他方では大電流の際に大きい遮断容量を保証する接
触子装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この目的はこの発明に基づき前記の接触子装置において
、接触子が接触面の近くにアーク燃焼面を有し、第２の
接触子のこの燃焼面に対応するアーク燃焼面が軸方向に
対向配置され、遮断アークが接触面上にだけ発生し始め
るように接触子が構成され、軸方向磁界を発生するため
の装置が接触面の中においてアーク燃焼面の中における
よりも弱い軸方向磁界を発生するように構成され、かつ
接触子が接触面の区域において小さいアークさい断電流
を有する材料（低サージ材料）を含み、アーク燃焼面の
区域において大遮断容量を有する材料を含むことにより
達成される。

この発明は、遮断器用真空バルブの中における金属蒸気
アークが点弧後の軸方向磁界の影響の下に、電流が増す
に従い減少し例えば１ｏｋＡのとぎに約３ｍｓである転
流時間ｔｏ以内に拡散燃焼状態に移行し、しかも軸方向
磁界成分により発生する単位１．ｔｔ流当たりの磁束密
度ＢＺ／Ｉが成る最小値に達している接触子区域の中に
おいてそうなる、という知見に基づいている。拡散燃焼
状態においてはアーク電圧は収縮アークにおけるアーク
電圧の値の数分の１である。この発明に基づく接触子装
置においては適切な形状と構成により、接触子の開離の
際にアークがまず接触面の中で、すなわち低ナージ区域
の中で発生することが保証される。軸方向磁界の作用の
下で収縮して燃焼するアークは速やかに時間ｔｏ以内に
最強磁界の区域に移動し、その際収縮して燃焼するアー
クは局部的な磁界分布に応じて一つの拡散したアークに
なるか、又は複数の拡散して燃焼する部分アークに解体
される。既に知られているようにそこではアークは著し
く減少したアーク電圧を伴って大きい負荷能力を有する
接触子面上で燃焼する。それによりいわゆる低サージ材
料から成る接触面が熱的に過負荷を受けることが避けら
れ、時間ｔｏ後にアークが大遮断容量に適したアーク燃
焼面の区域の中で燃焼することが保証され、そのため接
触子装置の大きい遮断容量が保証される。

特許請求の範囲に記載の電流ループは、一つの又は両方
の接触子に設けるか、又はその立場における他の方法で
、低サージ接点材料から成る接触面の区域の中の磁界が
大負荷容量を有する接点材料を備えたアーク燃焼面にお
けるよりも著しく小さいように、接触子に対して固定す
ることができる。この条件が満たされている限りは任意
の形の電流ループを採用できる。

この発明に基づく接触子装置の有利な実施態様では、接
触子の接触面は第２の接触子の対応する面に接触するこ
とができるが、アーク燃焼面はそれができない、それで
アークが接触面の区域にだけ発生し始めることが容易に
保証される。拡散したアークだけが発生するただ一つの
アーク燃焼面を備えた実施態様は、接触面が円すン□グ
であり、アーク燃焼面がこの円リングの内側で同心にこ
の円リングに接続することにより実現される。その際ア
ーク燃焼面が接触面により形成される円リングの中を完
全に充満するか、又はそれ自身リング形に形成されるこ
とができ、いずれの場合においても全アーク燃焼面に広
がった拡散して燃焼するアークが生じる。複数の拡散し
て燃焼するアークを右する実施態様は、接触面が接触子
軸線に同心の円板であり、アーク燃焼面が接触面を囲む
円リング上に設けられることにより得られる。この実施
態様は、電流ループが接触子の接触面と反対側に配置さ
れており、かつ例えばアメリカ合衆国特許第４１９８３
２７号明細書から知られるように、それぞれ円リングの
一つの扇形だけを囲むときに、電流ループによる軸方向
磁界の発生装置に関連して特に有利に採用できる。この
場合には円リングの中央及び扇形の境界区域の中に磁界
の無い領域が生じる。この場合磁界が無いとは電流ルー
プの中の電流により発生される軸方向磁界が無いという
意味である。この実施１！ｉ様においてはリング上に二
つ以上のアーク燃焼面を特に筒単に作り出すことができ
、その際方向の異なる軸方向磁界がアーク燃焼面を貫通
する。

接触子面における単位電流当たりの軸方向磁界の強さが
アーク燃焼面の下及び中において１．５ｘＴ／Ａを超え
るときに、アーク燃焼面における拡散したアークが保証
される。その際アーク燃焼面の最強磁界区域においては
、アーク電圧が最小値となるように、この値が少なくと
も３ｋＴ／Ａになるべきであろう、かかる実施態様にお
いては、多重再点弧の発生が予想される値を超える電流
値において、アークが点弧場所からアーク燃焼面へ時間
ｔｏ以内に移動し拡散燃焼状態に移行する。

拡散したアークは均等に燃焼し、アーク電圧は収縮した
アークの電圧の数分の１である。アークが軸方向磁界無
しでは収縮して燃焼しかつ経験によれば不安定な挙動を
宥するような１ＯｋＡを超えるＩ′ｔｔ流の際、この長
所は特に効果を発揮する。

アーク燃焼面のための接点材料としては、大きい遮断容
量を保証するクロム鋼が適している。

［実施例］ 次にこの発明に基づく接触子装置の二つの実施例を示す
図面により、この発明の詳細な説明する。

実施例１を示す第１図ないし第３図において。

円錐台形の移行区域３を備えたリング形の接触面ｌはア
ーク燃焼面２を囲む、接触面ｌには低サージ材料が含ま
れているので、そこでは有害な電流さい断は発生し得な
い、アーク燃焼面２は大きい遮断容量のための接点材料
例えばクロム銅から成る。この接触子は第３図に示す構
造を有するのが有利であり、この構造では導電性の良好
な材料から成る接点台４がつぼ形に形成されかつ接点台
壁の中にスリット６を有し、このスリットは回転軸線７
と比較的大きい角度を成し、それにより軸方向磁界成分
が発生する。この角度は例えば約７０°である。！ａ触
子が必要な機械的強度を有するように、スリット６の間
に残っている通電路８は低導電性の材料により、例えば
セラミック又は金属から成る回転体Ｈにより負荷から解
放され又は支えられている。ここでは通電路８は軸方向
成分を有する磁界の発生のための導体ループの部分を形
成する。大きい遮断能力を有する材料から成る接触子円
板５の上のアーク燃焼面２の中では、磁界の軸方向成分
は１２５μＴ／Ａの単位電流当たりの最小磁束密度Ｂ７
（ｓｉｎ）／Ｉを有する。アーク燃焼面に接続する移行
区域３と接触面ｌとは低′　サージ材料から成るリング
により構成され、このリングの寸法は移行区域の内側で
は単位電流当たりの最小磁束密度Ｂ　ｚ　（ｇｉｎ）／
　Ｉを超えることを保証している。軸方向磁界成分を残
り約３０％まで低下することがある接触子の中のうず電
流発生を避けるために、低サージ材料から成るこのリン
グと接触子円板５とは半径方向スリブ）Ｓを備えるのが
合目的である。この実施例ではアーク燃焼面２全体に広
がる拡散燃焼アーク区域が形成される。ここで単位電流
当たりの最大磁束密度９７　（ｗａｘ）／　Ｉは接触子
の回転軸線の区域の中にある。最大磁束密度は３ｋＴ／
Ａの値を超える（単極形接触子）。

第４図ないしｉ６図に示す実施例２は円板形の接触面９
とこの接触面に接続する同心のリングｌＯとを有し、こ
のリングは大きい遮断容量のための材料例えばクロム銅
から成る。リングｌＯの後には導体ループが配置されて
おり、この導体ループは接触子を貫流する電流の各部分
により貫流されてかつ接触子リング上にアーク燃焼面１
１ないし１４を固定しており、このアーク燃焼面の中で
は単位電流当たりの磁束密度の最小値ｇ２（ｓｉｎ）／
　Ｉを超えている。そのｖ！Ａａ１界はそれぞれ隣接す
る各アーク燃焼面１１ないし１４の間でその方向を変え
る（多極形接触子）。

かかる接触子の簡単な実施例は、接触リング１０が接触
子円板１５の一部であり、かつ接触子円板１５の上に同
心に低サージ材料から成り接触面９を形成する円板２０
が設けられていることにより実現される。軸方向に作用
する磁界はスポーク付き車輪の形の周知のコイル配置に
より発生され、その際リング１８に通じる相互に垂直な
スポークには符号１６．１７が付けられている。スポー
ク１６と１７は低導電性の支持体１９により軸方向に相
互に支えられている。電流はスポーク１６からリング１
８を通りスポーク１７に流入し、更にスポーク１７から
接触子円板１５に流入する。

この実施例においてはアーク燃焼面の中に単位電流当た
りの磁束密度の最小値が得られるが、しかしながら単位
電流当たりの磁束密度のピーク値は実施例１の場合より
低い、この構造ではアーク燃焼面へのアークの移動がア
ークを半径方向外向きに押しやる電流力により助長され
るので、この実施例では接触面９とアーク燃焼面１１な
いし１４との間の成る間隔も許容される。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に基づく接触子装置の実施例１の接触
子面上における磁束密度の分布をグラフで示した図、第
２図及び第３図はそれぞれ第１図の接触子の平面図と縦
断面図、第４図は実施例２の接触子面上における磁束密
度の分布をグラフで示した図、第５図及び第６図はそれ
ぞれ第４図の接触子の平面図と縦断面図である。 １．９−・・接触面、　　２．１１ないし１４・・・ア
ーク燃焼面、　　３・・φ移行域、　　　１０・拳・円
リング。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）接触子と軸方向磁界を発生するための装置とを備え
   た真空遮断器の接触子装置であっ て、各接触子が軸方向に対向配置された第２の接触子の
   接触面に接触することができる少なくとも一つの接触面
   を備え、電流ループが接触子の区域の中に異なる強さの
   軸方向磁界を発生するものにおいて、接触子が接触面 （１、９）の近くにアーク燃焼面（２、１１ないし１４
   ）を有し、第２の接触子のこの燃焼面に対応するアーク
   燃焼面が軸方向に対向配置され、遮断アークが接触面（
   １、９）上にだけ発生し始めるように接触子が構成さ れ、軸方向磁界を発生するための装置が接 触面（１、９）の中においてアーク燃焼面 （２、１１ないし１４）の中におけるよりも弱い軸方向
   磁界を発生するように構成され、かつ接触子が接触面（
   １、９）の区域において小さいアークさい断電流を有す
   る材料（低サージ材料）を含み、アーク燃焼面（２、 １１ないし１４）の区域において大遮断容量をイ１する
   材料を含むことを特徴とする真空遮断器の接触子装置。 ２）接触子の接触面は第２の接触子の対応する面に接触
   することができるが、アーク燃焼面はそれができないこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の接触子装置
   。 ３）接触面が円リングであり、低サージ材料から成る移
   行域が回転軸線の方向に向かってこの円リングに接続し
   、アーク燃焼面が移行域に接続すると共に同心かつ回転
   対称に構成されていることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項又は第２項記載の接触子装置。 ４）接触面が接触子軸線に同心の円板であり、アーク燃
   焼面が接触面を囲む円リング上に設けられることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の接触子装
   置。 ５）二つ以上のアーク燃焼面が円リング上に設けられ、
   軸方向磁界を発生するための装置が向きの異なる磁界を
   発生することを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の
   接触子装置。 ６）接触子面における単位電流当たりの軸方向磁界の強
   さがアーク燃焼面の下及び中において１．５μＴ／Ａを
   超えることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第
   ５項のいずれか１項に記載の接触子装置。 ７）単位電流当たりの軸方向磁界の強さがアーク燃焼面
   の最強磁界の区域において少なくとも３μＴ／Ａである
   ことを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の接触子装
   置。