JPS62126511A - 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〕 この発明は開閉器ならびに回路遮断器の接触子装置に関
し、特に主接触子と≠−り接触子を備えた接触子装置に
関するものである。

〔従来の技術〕

電流通電容量の大きい開閉装置において、接触子を主接
触子とアーク接触子に分割し、閉成状態では回路電流を
主接触子に通電し、開路に際して主接触子が先行して開
き、僅かに遅れてアーク接触子を開離させることは従来
から行われている。例えば、従来装置を示す第１１図。

第１２図は平面図および閉路状態を示す側断面図で示さ
れる様に第１固定端子導体１と間隔を置いて第２固定端
子導体２とが設けられており。

第１固定端子導体１には固定主接点３と固定アーク接点
４が装着されていて固定側接触子装置を形成している。

可動側接触子装置５には固定主接点３と接離するように
可動主接点６を有する可動主接触子７と、固定アーク接
点４と接離するように装着された可動アーク接点８を有
する可動アーク接触子９とが相互に並列に配列され、可
動アーク接触子９が両側に設けられた可動主接触子７よ
りも前方に突出するように配置されて共通軸１０により
接触子支持装置１１に一体に装着されている。

可動主接触子７と可動アーク接触子９の尾端部には夫々
可撓導体１２．１３を介して第２固定端子導体２に接続
され、可動の各接触子７，９と接触子支持装置１１との
間にばね１４，１５が架設され、主接点３，６およびア
ーク接点４，８に接触圧力を与えている。接触子支持装
置１１は固定枠（図示されない）に支持された回動軸１
６に軸支され、接触子支持装置１１にピン１７により連
結された開閉操作機構部材１８の開閉操作の動きにより
回動軸１６を支点として開閉位置に回動される。接触子
支持装置１１の上部に装着された絶縁性のクロスパー１
９は回路遮断器の各種が一体に作動するよう他極の接触
子支持装置１１と連結されるものである。

可動側接触子装置５の回動操作により開路に際しては可
動主接点６が固定主接点３から開離して、これより少々
遅れて可動アーク接点８が固定アーク接点４より開離す
るように、また閉路に際しては先づ可動アーク接点８が
固定アーク接点４と接触して、これより少々遅れて可動
主接点６が固定主接点３と接触するように構成されてい
る。

また、消弧装置２０は一辺側にＶ字形の切欠き部２ｊａ
を有する方形の複数の磁性体よりなる消弧板２１が相互
に間隔を置いて積み重ねるように並べて絶縁状態で支持
板２２に保持されるよう構成され、複数の消弧板２１の
切欠き部２ｔａで形成される切欠き部空間内を可動アー
ク接点８が開閉移動でき′るように消弧装置２０内に挿
入され、主接点部３，６が複数の消弧板の。

切欠き部２１ａの両側に形成される消弧板脚部２１１）
の先端縁２１Ｃと対向するように配設されている。

このような接触子装置の閉路状態において、主接点３，
６が担持している電流のために開路の際に主接点３，６
間において発弧現象を伴い遮断電流が大きくなるに従い
、また開閉回数が増大してくるにつれて主接点３．６が
アークによって粗らされ１通電容量を低下させるという
問題がある。特に、第９図、第１０図に示されるような
可動側接触子装置５が固定支点１６を中心として回動し
て開閉を行う方式の開閉装置では可動主接触子７の腕の
長さが可動アーク接触子９の腕の長さよりも短いために
遮断距離がアーク接点４，８間に比較して主接点３，６
間の方が短くなり、且つ主接点６．６はアーク接点４，
８に比べて消弧装置２０より離れて対向して配置されて
いるので、一旦主接点６．６間に発弧すると容易に消弧
できないという傾向にあり、回路遮断器に課せられたす
べての遮断電流領域において高速度な消弧作用が不可能
になる場合がある。

このような構造の接触子装置は気中遮断器ならびに定格
電流が比較的大きい配線用遮断器。

開閉器等に一般に用いられており１通常夫々の接触子７
，９の一端が可撓導体１２．１３を介して共通の第２固
定端子導体２において短絡状態に接続されている。各接
触子７，９は共通軸１０に支承され、夫々の接触子７．
９が独立して回動できるようになっている。通常、共通
軸１０は電磁力や機械力による変形を防止するための高
抗張力を有する鋼材が使用されており、各接触子７．９
がこの共通軸１０によって電気的に短絡されているとは
言うもの＼、可成り高抵抗であり事実上電流はこの共通
軸１０を通じて隣接する夫々の接触子７，９相互間に有
効なやりとりを行うことはできない。

このような接触子装置の電気的等価回路は第１６図に示
される如くなる。第１３図において。

Ｐ：電源側短絡点％Ｑ：負荷側短絡点、ｘ−ｙ：主接触
子およびアーク接触子の共通軸位置。

Ｒａｌ　：固定アーク接触子の内部抵抗＋　Ｒａｃ　”
アーク接触子相互間の抵抗、Ｒａ□：可動アーク接触子
の内部抵抗、Ｒａｓ　：可動アーク接触子の可撓導体の
内部抵抗ｔ　”ａｃ　”可動アーク接触子のＹ−Ｐ間の
インダクタンス　Ｉ、ａＪ　：アーク接触子Ｙ−Ｑ、間
のインダクタンス、　Ｒｍ、　：固定主接触子の内部抵
抗、ＲＩ］１゜：主接触子相互間の抵抗。

Ｒｒｎ２：可動主接触子の内部抵抗＊　Ｒｍｓ　：可動
主接触子の可撓導体の内部抵抗、Ｌ工。二可動主接触子
のｘ−ｐ間のインダクタンス、ＬｒｎＬ：可動主接触子
のＸ−Ｑ、間のインダクタンス、Ｒ８：可動主接触子お
よび可動アーク接触子の共通軸の抵抗、１ｏ：全電流、
１ａ：アーク接触子電流、　ｉＩｎ：主接触子電流、１
゜：主接触子、アーク接触子間の循環磁流、θ：端子間
電圧で５５つて、この図ではアーク接触子と主接触子は
可動側において並列に分割されているが固定側で分割さ
れていても原理的には同様となる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

第１３図において、共通軸の抵抗Ｒ６が非常に大きい場
合は１回路は実質的にアーク接触子の回路と主接触子の
回路の並列回路番こなるからで表わされ、（１）式にお
いて、回路のインダクタンスは抵抗分に比べて通常率さ
いので商用周波の電流に対してインダクタンスによる電
圧降下を無視すると、アーク接触子電流ｉａと主接触子
電流１ｍとの分流比は次の如くなる。

一般に主接触子は定格電流に応じて並列数が多いので抵
抗分は少さく、主接触子電流ｉｍはアーク接触子電流１
ａに比較して大きいので主接触子開離に際してアークを
発生するのは止むを得ない。

上記（２）式において、実質的にアーク接触子電流ｉａ
、主接触子電流１ｍの大きさを支配するのはアーク接触
子相互間の抵抗ハ。、主接触子相互間の抵抗Ｒｒｎｏお
よびアーク接触子の可撓導体の内部抵抗Ｒａ５１主接触
子の可撓導体の内部抵抗Ｒｍ３である。

このような状態で接触子の開離が始まると。

先ず主接触子が開離を始めてアークを発生し。

同時にアーク電圧が発生する。アーク電圧はアーク抵抗
と主接触子電流１ｍとの積と考えるならば、主接触子相
互間の抵抗Ｒｍｃが開離に伴って急激に増大したと見做
してもよい。主接触子のアーク電圧の発生によって主接
触子電流１ｒｎが減少し、アーク接触子電流１ａが増大
する現象。

すなわち転流現象を起すが、これは第１４図に示される
ように循環電流１゜が流れると考えられる。

第１４図において、ｅｍはループ回路の起電力であるが
、実質的には、 ０ｍ　”　（ＲｍＣの増分）　”　ｍ−（ＲａＣの増分
）Ｘｉａであって主接触子相互間の抵抗Ｒｍｏの増分が
アーク接触子相互間の抵抗Ｒａｃの増分に比べて大きく
なることが期待される。全抵抗をＲｏ、全インダクタン
スをり。で表わすと。

Ｒｏ＝＝Ｒ，十Ｒａｏ十Ｒａ２＋Ｒ，Ｓ十Ｒｍ、　十Ｒ
ｍ２＋Ｒｍ。

ＬＯ＝　Ｌａｏ十Ｌａ、＋Ｌｍ０＋Ｌｍ、　　とすると
。

１”°　　　　　・・・・・・・・（３）Ｒｏｉｃ十り
。１丁＝　ｅ となる。こ＼において１例えば主接触子数が２組、アー
ク接触子数１組の従来装置を備えた１６ＱＯＡ形の配線
用遮断器のＲ８，Ｌ、の値を求めてみると。

が得られた。Ｒｏの値は電気的開閉が増すにつれてアー
ク接触子の接触抵抗が増大するのでＲｏも増大するがＬ
ｏの値は不変である。尚、Ｌ。

の値は平行２−導体間の式 ％式％ 但し、　ａ、ｂはそれぞれの導体の半径、ｄは中心間距
離によって求めたものであり、平行導体部の長さに比例
する。

先の（３）式において、簡単のためにθを直流起電力Ｅ
と考えるならば、 Ｅ：ＩＶについて、（４）式のデータによって（３）式
を図示すると、第５図に示される循環電流１゜一時間特
性図の■の曲線に相当する。

第５図において、点Ａは回路電流ｉｎ、ＧＯＯＡ（ａｃ
、　ｒ、ｍ、ｓ　）の時に主接触子の２回路に流れてい
る最大電流１０，０ＯＯＸ汀×ＴＡ＝９２０ＯＡと（３
）式の交点であり、Ｅ：ＩＶならば３８２μ、θθＣ後
に主接触子電流−が消滅することを意味する。

電流開閉を繰り返すことにより、アーク接触子相互間の
抵抗Ｒａｏが増加してくると、時定数および電流突進率
は低下しないが、電流最大値が低下してＥ：ＩＶでは循
環電流１゜が９２０ＯＡに達しないので、より高い主接
点アーク電圧Ｅが成長してくるまで待たなければ、主接
触子電流箱は零とならず、従って主接点のアーク電力負
担が大きくなり主接触子の消耗が増加してくる。循環電
流ｉ。が急速に増加しなければ主接触子相互間の金属蒸
気イオン濃度が増し、アーク接触子相互間の抵抗Ｒａｏ
〉主接触子相互間の抵抗Ｒｍｏとなれば、循環電流１゜
は第１４図の矢印と逆の方向に流れて主接触子の電流が
増加し、遮断困難若しくは遮断不能に陥る。

第１１図、第１２図に示されるような可動接触子装置が
回動形の遮断器では、主接触子の遮断距離がアーク接触
子の遮断距離よりも小さいため遮断初期において主接触
子のアークを急速にアーク接触子に移行できなければ、
すなわち転流に失敗すれば遮断困難となる。

（５）式が示すように循環電流ｉ。の急速な立上りを妨
げるものは回路の全インダクタンスＬ。

であり、電流の最大値を制限するものは回路の全抵抗Ｒ
８である。第１１図、第１２図に示すような接触子装置
ではスムーズな開閉動作を保証するためには可撓導体を
長くシ、且つ定格電流に比べて断面積を余り大きくして
いないので。

インダクタンスおよび抵抗値が大きく、速やかな転流が
期待できないという欠点があった。

従って、この発明の主目的は接触子装置の開離に際して
主接触子よりアーク接触子への転流を速やかに行い、遮
断性能を改善した接触子装置を提供することである。

更に、他の目的は上述の主目的を達成するための主接触
子とアーク接触子の短絡に次の条件を満足させるこ吉で
ある。

（１）成るべく主接触子およびアーク接触子の近傍で短
絡されること。

（２）成るべく短絡抵抗が小さいこと。

（３）　　主接触子およびアーク接触子の夫々の独自の
運動を妨げないこと。

（４）主接触子−短絡片−アーク接触子間の接触信頼性
が高いこと。

（５）接触子装置の機械的強度を損わないこと。

（６）簡単であること。

〔問題点を解決するための手段〕

アーク接触子回路と主接触子回路をできるだけ接触子の
近傍で且つ低抵抗で短絡できるならば良好な転流が可能
となる。然るに主接触子とアーク接触子相互間は開閉に
際して僅かであるが相対的に回動するので、その相互の
変位に対しても追従しなければならない。この追従性を
失わないで、低抵抗で短絡するには共通軸近傍で行うこ
とが好ましい。

従って、この発明に依れば、接触子装置は。

主接触子とアーク接触子との共通軸を、高抗張力を有す
る材料からなる中心軸と高電導度を有する材料からなる
ブッシングとにより形成して。

ブッシングが主接触子とアーク接触子間を低抵抗状態で
短絡するようにしたことを特徴とするものである。

この発明のその他の目的と特長および利点は図面に示さ
れるこの発明の幾つかの実施例に就いての以下の詳細な
説明から明らかになろう。

〔実施例〕

第１図乃至第３図はこの発明の一実施例を示す図で、第
１図は平面図、第２図は閉路状態を示す側断面図、第３
図はアーク接触子の開離寸前を示す側断面図である。図
中、従来装置第１１図、第１２図と同一部分には同一符
号が付けられ相違点に就いて説明される。

第１図乃至第３図に示される様に、この発明の接触子装
置においては、可動主接触子７と可動アーク接触子９と
を接触子支持装置１１に一体に装着する共通軸６０が高
抗張力鋼からなる中心軸３Ｏａ　（！：　＊銅、黄銅等
の高導電度材料からなるブッシング３０ｂとにより形成
され、可動主接触子７と可動アーク接触子９とはブッシ
ング３０ｂにより短絡されている。各接触子７゜９、！
：ブツシング５０ｂ間の接触圧力は主接触子のばね１４
とアーク接触子のばね１５とにより分圧されている。尚
、可動アーク接触子９とブッシング３０ｂとはハンダ付
けなどによって金属接合されても良いことは勿論である
。

例えば、先に述べた従来の１６００Ａ形の配線用遮断器
に外径１０朋φ、内径７朋φの銅パイプをブッシング３
ｏｂとしてこの発明を実施すると、共通軸の位置で断面
積４０朋２で接触抵抗を含む短絡抵抗が１３μΩの短絡
が行なわれるので第１３図の等価回路がこの発明の実施
後には第４図の等価回路となる。循環電流１゜はこの短
絡抵抗Ｒ８Ｈを通るようになる。

この場合、全抵抗Ｒ’。、　　全インダクタンスｂｌｏ
は、 Ｒ１゜二Ｒａ、＋Ｒａｏ＋Ｒａ２＋Ｒｍ１＋Ｒｍ２＋Ｒ
８Ｈ”’ｏ−Ｌａｃ十Ｌｍｃ となり、可撓導体の内部抵抗Ｒａｘ　’　Ｒｍ３および
インタフタンスＸａ、ｌ　Ｘｍｌが排除される。

この発明の実施後の配線用遮断器では新品状態で。

が得られ。

となり、（４つ式のデータによって（３）式を図示する
と、第５図に示す■曲線で表わされる。Ｅ二１■におい
て主接触子の最大電流が９２０ＯＡラインに到達する点
Ｂは５７μ、ｓｅｃ後であり、従来装置のＡ点の３８２
μ、ＳθＣに比べて、かなり早く主接触子電流１ｍが消
滅することになる。また、アーク接触子相互間の抵抗Ｒ
ａｃが増大してくると１゜の電流最大値が低下して９２
００Ａうインに到達せず、Ｅの上昇を待たなければなら
ない場合であっても常に従来装置の０曲線で示されるも
のより速やかにその条件が達成できるので主接触子間の
発弧を軽減する効果が大きい。

第６図乃至第８図は他の実施例を示すもので、第６図は
平面図、第７図は閉路状態の側断面図、第８図はアーク
接触子の要部斜視図である。先の実施例と同一部分には
同一符号を付けて相違する部分を説明すると、可動アー
ク接触子９は可動主接触子７に挟まれる部分が可動主接
触子より前方へ突出する部分よりも幅が細く形成され、
且つ可動アーク接触子の一端より第２固定端子導体２に
接続する可撓導体１３が省略されている。可動アーク接
触子９と可動主接触子７とを接触子支持装置１１に一体
に装着する共通軸３０は中心軸３０ａとブッシングｘｏ
ｂとから構成され、この場合のアーク接触子９とブッシ
ング３０ｂとは特に低抵抗接続状態が維持できるように
金属接合されている。このような実施形態は主接触子回
路の導体断面積を同一極幅内で増加したい場合に利用さ
れる。

第９図は他のもうＡつの実施例であって、第１図乃至第
３図に示される実施例と同一部分に同一符号を付けて相
違する部分を説明すると。

可動側の接触子３１上に可動主接点６と可動アーク接点
８を備えたもので１例えば第１図乃至第３図に示される
実施例の並列に並べられた可動アーク接触子９に相当す
るよう設けられた可動側の接触子６１に可動主接点６さ
可動アーク接点８が設けられており、閉路に際してはア
ーク接点４，８が主接点３，６より先行して接触するが
、閉路が更に進行すると、アーク接点ならびに全ての主
接点３，６が共に接触し、尚閉路が進行して閉成静止状
態ではアーク接点４，８間が僅かに開離して、全ての主
接点３，６が接触状態となる。また、開離に際しては全
ての主接点３，６がアーク接点６，８に先行して開離す
るが、全ての主接点３，６の開離に至るまでにアーク接
点４゜８が瞬間的に接触して最終的にはアーク接点４゜
８が開離するよう各接触子が電気的に並列に配列された
ものである。すなわち、閉成完了状態ではアーク接点４
，８はギャップがあって接触状態でなく、投入瞬時およ
び開離直前のみ接触するよう構成されている。尚、この
可動側の接触子６１は開成状態において主回路電流を分
担しなければならず、可撓導体を省略することはできな
い。

第１０図はさらに他の実施例を示す側断面図で、第１固
定端子導体４１と間隔を置いて第２固定端子導体４２と
が設けられ、固定側接触子装置は電気的？こ並列に配列
された固定主接点４３゜または固定アーク接点４４を夫
々装着した固定主接触子４５ならびに固定アーク接触子
４６が相互に並列に配列され、且つ、固定アーク接触子
４６が両側に設けられる固定主接触子４５よりも前方へ
突出するように形成されて、固定側の各接触子４５．４
６を一体に中心軸３０ａとブッシング３０ｂとからなる
共通軸３０により回動可能に接触子支持装置（図示され
ない）に支持されている。固定側の各接触子４５．４６
と第１固定端子導体４１との間にはね４７．４８が架設
され主接点ならびにアーク接点に接触圧力を与えている
。固定側の各接触子４５．４６の一端と第１固定端子導
体４１との間は可撓導体４９゜５０により夫々接続され
る。一方、開閉操作機構の部材５１により開閉操作され
る可動側接触子装置５２は支持台５３に軸５４に回動自
在に軸支され、同一部材よりなる可動接触子５５（こ固
定主接点４３ならびに固定アーク接点４４と接離するよ
う可動主接点５６ならびに可動アーク接点５７が装着さ
れる。可動接触子５５と第２固定端子導体４２との間は
可撓導体５８により接続される。この実施例は、第１図
乃至第３図に示される実施例が可動側接触子装置を主接
触子およびアーク接触子に分割して並列に配設したもの
に対して、固定側接触子装置を主接触子およびアーク接
触子に分割するものであって。

この発明の基本的な主旨を逸脱するものではない。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば同極の接触子装置が主
接触子およびアーク接触子を含むよう分割されて電気的
に並列に配設され、各接触子が接触子支持装置に装着さ
れた共通軸に回動可能に支承されるものにおいて、共通
軸を高抗張力を有する材料からなる中心軸と高電導度を
有する材料からなるブッシングにより形成して各接触子
間を短絡することにより、主接触子よりアーク接触子へ
の転流を速めて主接点間の発弧を軽減でき、主接点のア
ークによる損傷を防ぎ、遮断ならびに開閉性能を改善す
る効果が大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図はこの発明の接触子装置の一実施例を
示す図で、第１図は平面図、第２図は閉路状態を示す側
断面図、第３図はアーク接触子の開離寸前を示す側断面
図、第４図はこの発明を実施した配線用遮断器での電気
的等価回路図、第５図は電流一時間特性図、第６図乃至
第８図は他の実施例を示す図で、第６図は平面図、第７
図は閉路状態の側断面図、第８図はアーク接触子の要部
斜視図、第９図は更に他の実施例での側断面図、第１０
図は別の実施例での側断面図、第１１図および第１２図
は従来装置を示す平面図および閉路状態を示す側断面図
、第１３図は従来装置での電気的等価回路図、第１４図
は同様な回路図である。図中、１，２：固定端子導体、
３：固定主接点、４：固定アーク接点、５：可動側接触
子装置、６：可動主接点。 ７：可動主接触子、８：可動アーク接点、９：可動アー
ク接触子、１０：共通軸、１１：接触子支持装置、１２
，１３：可撓導体、　１４．＋Ｓ　：ばね、１６：回動
軸、１７：ピン、１８：開閉操作機構部材、１９：クロ
スバー、２０：消弧装置、２１：消弧板、２２：支持板
、３０：共通軸％　３０ａ：中心軸、　　３０ｂ：ブッ
シング。 ３１：接触子、４１，４２　：固定端子導体、４６：固
定主接点、４４：固定アーク接点、４５：固定主接触子
、４６：固定アーク接触子、４７゜４８：ばね、　４９
，５０，５８　：可撓導体、５２：可ｄ側接触子装置、
５３：支持台、５４：軸。 ５５：可動接触子、５６：可動主接点、５７：可動アー
ク接点。 特許出願人　　寺崎電気産業株式会社 第１図 第６図 第７図 第８図 第１１図 第１２図 第１３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、開閉可能な主接触子と、前記主接触子に対して閉路
   に際しては先行して接触し開路に際しては遅れて開離す
   るアーク接触子と、前記主接触子とアーク接触子とが電
   気的に並列に配設され且つ各接触子を回動可能に支持す
   る共通軸と、前記共通軸を装着する接触子支持装置と、
   前記接触子支持装置と前記主接触子ならびにアーク接触
   子間に接触状態において圧力を付与するよう夫々架設さ
   れたばね手段と、前記主接触子とアーク接触子の一端と
   共通の第２固定端子導体とを接続する可撓導体とより構
   成されるものにおいて、前記共通軸が高抗張力を有する
   材料よりなる中心軸と高電導度を有する材料よりなるブ
   ッシングとにより形成され、前記ブッシングが前記主接
   触子とアーク接触子間を低抵抗状態に短絡することを特
   徴とする接触子装置。 ２、主接触子およびアーク接触子は開閉操作機構により
   開閉可能に形成された可動側接触子装置であって、前記
   可動側接触子と対応する接触子が開閉操作機構により直
   接操作されない固定接触子装置であることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の接触子装置。 ３、主接触子およびアーク接触子は開閉操作機構により
   直接操作されないよう形成された固定側接触子装置であ
   って、前記固定側接触子装置と対応する接触子は開閉操
   作機構により開閉可能に形成された可動側接触子装置で
   ある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。 ４、アーク接触子と第２固定端子導体とを接続する可撓
   導体が省略されたことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項、第２項または第３項いずれか１項記載の接触子装置
   。 ５、複数個の接触子により形成され、少なくとも１つの
   接触子がアーク接点と主接点とを共に備えたことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項、第２項または第３項いず
   れか１項記載の接触子装置。