JPS6388721A - 真空遮断器の電極構造 - Google Patents
真空遮断器の電極構造Info
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- JPS6388721A JPS6388721A JP61233577A JP23357786A JPS6388721A JP S6388721 A JPS6388721 A JP S6388721A JP 61233577 A JP61233577 A JP 61233577A JP 23357786 A JP23357786 A JP 23357786A JP S6388721 A JPS6388721 A JP S6388721A
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- Japan
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- groove
- electrode
- arc
- circuit breaker
- electrode structure
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
- H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
- H01H33/66—Vacuum switches
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- H01H33/66—Vacuum switches
- H01H33/664—Contacts; Arc-extinguishing means, e.g. arcing rings
- H01H33/6643—Contacts; Arc-extinguishing means, e.g. arcing rings having disc-shaped contacts subdivided in petal-like segments, e.g. by helical grooves
Landscapes
- High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)
- Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)
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。
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、真空遮断器の短絡遮断性能を向上するため
になされたもので、スノくイラル形電極の構造に関する
ものである。
になされたもので、スノくイラル形電極の構造に関する
ものである。
第5図は、特開昭55−30174等に示された従来の
スパイラル形電極構造を示す平面図である。(イ)はた
とえば固定側電極、(qはたとえば可動側電極を示す。
スパイラル形電極構造を示す平面図である。(イ)はた
とえば固定側電極、(qはたとえば可動側電極を示す。
対向面から見て前者は布巻、後者は圧巻のスパイラル形
電極である。(1) 、 fla)は相互に接離可能な
部材で接触部と呼ばれる。f21 、 (28)はアー
クランナーである。スノくイラル溝+41 、 (41
)はそれぞれ接触部fi+ 、 (II)に終端を有し
、アークランナー(21、(2m)を七れぞれ区分して
いる。
電極である。(1) 、 fla)は相互に接離可能な
部材で接触部と呼ばれる。f21 、 (28)はアー
クランナーである。スノくイラル溝+41 、 (41
)はそれぞれ接触部fi+ 、 (II)に終端を有し
、アークランナー(21、(2m)を七れぞれ区分して
いる。
各アークランナーはその先端部f31 、 (3m)に
て電橋外周部と接している。アークランナーの区分枚数
は任意である。図で電極はたとえば、Cu−旧やCa−
Crを含む合金で一体形に作られている。
て電橋外周部と接している。アークランナーの区分枚数
は任意である。図で電極はたとえば、Cu−旧やCa−
Crを含む合金で一体形に作られている。
次に、第5図のスパイラル形電極で交流回路の短絡電流
12.5〜59kAを遮断する場合の作用・動作を説明
する。Iず、一対の電極が開極を始めると、接触部(1
)、 (1m)から発弧する。この開極点からの経過時
間と共に電極筒のアークは、接触部+1+ 、 (1,
動)からアークランナー+21 、 (28)を経て、
アークランナー先端部+3+ 、(31)へと移・幼し
てし1く。
12.5〜59kAを遮断する場合の作用・動作を説明
する。Iず、一対の電極が開極を始めると、接触部(1
)、 (1m)から発弧する。この開極点からの経過時
間と共に電極筒のアークは、接触部+1+ 、 (1,
動)からアークランナー+21 、 (28)を経て、
アークランナー先端部+3+ 、(31)へと移・幼し
てし1く。
この際、スパイラル形電極構造の特性から、電極空回l
こ半径方向の磁界が形成され、この磁界の向きはアーク
の向きL!:直角であるから、この磁界は横磁界と呼ば
れる。横磁界による駆動効果によって電極上のアークの
移動が促進される。
こ半径方向の磁界が形成され、この磁界の向きはアーク
の向きL!:直角であるから、この磁界は横磁界と呼ば
れる。横磁界による駆動効果によって電極上のアークの
移動が促進される。
従来のスパイラル形電極では、アーク電流が数kA以上
1こなるさ、アークモードは集束アークとなり、アーク
の足(陰a点)が複数個、集束されて局部的に常流密度
が増大し6、アーク電圧も100V以上に上昇し、横磁
界による磁気駆動効果が大きくなる。従って真空遮断器
の定格短絡電流を儂断する上で、スパイラル形電極は優
れた遮断性能を示す。
1こなるさ、アークモードは集束アークとなり、アーク
の足(陰a点)が複数個、集束されて局部的に常流密度
が増大し6、アーク電圧も100V以上に上昇し、横磁
界による磁気駆動効果が大きくなる。従って真空遮断器
の定格短絡電流を儂断する上で、スパイラル形電極は優
れた遮断性能を示す。
しかし、過大な短絡電流を遮断する場合は、前述の磁気
駆動効果が効き過ぎて、短絡電流がa流零点を迎える以
前に、アークの足がアークランナー先端部(3)tたは
(お)iこ到達してしまつでも・す、そこで停滞する結
果、アークのHの対向側電極で陽極側〕のアークランナ
ー先端部(3s)または(3)への熱入力が過大となっ
て、遂には陽極部の異常浴融を生じる。これが短絡遮断
失敗の現づである。)この後で電機消耗状況を観察する
。;、消耗・溶融の程度はアークラン大−先端部(3劇
)または(3)が最も著し、<5次6ζアークランナー
(21)または(2)の特(こスパイラル溝(4J)
、f4Hζ沿った部分がひどく、その次に電極接触部(
1−a) 、 mの順(こ冷・つている場合が多い。ア
ー、り・ランナー(2諺)または+2+ 1cおいてス
パイラル溝(41)または(4)から距離的に離れた部
分は余り消耗−溶融が生じていないか、才たは全く消耗
−溶融していない部分すら存在する0すなわち、この実
験観察の事実から、従来のスパイラル形電極では、相対
向する電極の全面積のすべてを100チ有効イこ利用で
きないす\、煙路通断失敗する場合がしばしば生じてい
た。
駆動効果が効き過ぎて、短絡電流がa流零点を迎える以
前に、アークの足がアークランナー先端部(3)tたは
(お)iこ到達してしまつでも・す、そこで停滞する結
果、アークのHの対向側電極で陽極側〕のアークランナ
ー先端部(3s)または(3)への熱入力が過大となっ
て、遂には陽極部の異常浴融を生じる。これが短絡遮断
失敗の現づである。)この後で電機消耗状況を観察する
。;、消耗・溶融の程度はアークラン大−先端部(3劇
)または(3)が最も著し、<5次6ζアークランナー
(21)または(2)の特(こスパイラル溝(4J)
、f4Hζ沿った部分がひどく、その次に電極接触部(
1−a) 、 mの順(こ冷・つている場合が多い。ア
ー、り・ランナー(2諺)または+2+ 1cおいてス
パイラル溝(41)または(4)から距離的に離れた部
分は余り消耗−溶融が生じていないか、才たは全く消耗
−溶融していない部分すら存在する0すなわち、この実
験観察の事実から、従来のスパイラル形電極では、相対
向する電極の全面積のすべてを100チ有効イこ利用で
きないす\、煙路通断失敗する場合がしばしば生じてい
た。
以上は過大の短絡電流を遮断失敗した例を述べたが、定
格短絡電流を多数回遮断試験した場合1こりいても、寿
命末期になると連断失敗するに至る。
格短絡電流を多数回遮断試験した場合1こりいても、寿
命末期になると連断失敗するに至る。
この場合の電極調査(こおいても、上述の過大短絡電流
のぎ断失敗後のm極観察結果と珀似しており。
のぎ断失敗後のm極観察結果と珀似しており。
やはり、アークランナー(2凌)才たは(2)のスパイ
ラル溝(4a) 、 +41から離れた部分の消耗・溶
融が軽微な場合がしばしば観察される。
ラル溝(4a) 、 +41から離れた部分の消耗・溶
融が軽微な場合がしばしば観察される。
一般に、全開極時(こ電極外周部の電位傾度が最も強い
が、アークランナー先端部が異常溶融した後は凹凸がひ
どくなるため一層電位傾度が強才り。
が、アークランナー先端部が異常溶融した後は凹凸がひ
どくなるため一層電位傾度が強才り。
短絡電流が電流零点を迎えた直後の動的な耐電圧に耐え
ないためメこ遮断失敗に至るものである。
ないためメこ遮断失敗に至るものである。
従来のスパイラル形電極は以上のように構成されている
ので、遮断において電極の全面積を有効利用することが
できず、このため所定の定格短絡電流に対17て裕度を
取って1π極分や\大きく製作ぜねばならず、電極を小
形化し、従って真空容器を小形化し経済的真空遮断器を
構成Jる」−で問題点があった。
ので、遮断において電極の全面積を有効利用することが
できず、このため所定の定格短絡電流に対17て裕度を
取って1π極分や\大きく製作ぜねばならず、電極を小
形化し、従って真空容器を小形化し経済的真空遮断器を
構成Jる」−で問題点があった。
この発明は、上記のようなスパイラル形電極の不均一消
耗の問題点を解消するA・・め(こなさカ、たもので、
対向する電極の全面積を有効利用するどとにより、アー
クランナー先端部のようiこ最大電位傾度を壱する電極
外周部の異常溶融を防止し、動的耐電圧の安定した短絡
遮断回数奇命の長い町空遮断器を提供すると共に、積碌
的に従来よりもより小形で、経済的に安価な真空遮断器
を得るごピーを目的とする。
耗の問題点を解消するA・・め(こなさカ、たもので、
対向する電極の全面積を有効利用するどとにより、アー
クランナー先端部のようiこ最大電位傾度を壱する電極
外周部の異常溶融を防止し、動的耐電圧の安定した短絡
遮断回数奇命の長い町空遮断器を提供すると共に、積碌
的に従来よりもより小形で、経済的に安価な真空遮断器
を得るごピーを目的とする。
この発明に係る貞空汐断器7)7.バイラル形電極は、
アークランナーを区分する従来のスパイラル溝(第1溝
)とは別に新規に第2溝を備えた本のである。電極軸か
ら同一半径の場所において、第2溝の肩部の曲率半径(
r2)は第1溝のそれ(rl)よりも小さくし、才だ、
第2溝の深さくd2)は、第1溝のそれ(’2)以下に
構成するのが望才しい。
アークランナーを区分する従来のスパイラル溝(第1溝
)とは別に新規に第2溝を備えた本のである。電極軸か
ら同一半径の場所において、第2溝の肩部の曲率半径(
r2)は第1溝のそれ(rl)よりも小さくし、才だ、
第2溝の深さくd2)は、第1溝のそれ(’2)以下に
構成するのが望才しい。
第2溝は少なくともスパイラル形電極のアークランナー
部に設け、第1溝とほゞ平行に、かつ第1溝から離して
設けるのが好ましく、才た電極外周部の近傍では外周円
とほゞ平行にかつアークランナーから離して設けてもよ
い。
部に設け、第1溝とほゞ平行に、かつ第1溝から離して
設けるのが好ましく、才た電極外周部の近傍では外周円
とほゞ平行にかつアークランナーから離して設けてもよ
い。
この発明におけるスパイラル形電極の第2溝を従来のア
ークランナーを区分する第1溝と比較すると、電極の同
−半径上において、溝の肩部曲率半径が小さいので(溝
が浅くても)、第2溝の肩部の電位傾度(B2)を第1
溝のそれ(El)よりも大きくすることが可能で、従来
第1ljI!の肩部に沿って発生していたアークをg2
?llIの肩部に移すことができる。集束度の強い第2
溝肩部のアークは第1溝のそれよりも磁気駆動が効果的
に行われる。
ークランナーを区分する第1溝と比較すると、電極の同
−半径上において、溝の肩部曲率半径が小さいので(溝
が浅くても)、第2溝の肩部の電位傾度(B2)を第1
溝のそれ(El)よりも大きくすることが可能で、従来
第1ljI!の肩部に沿って発生していたアークをg2
?llIの肩部に移すことができる。集束度の強い第2
溝肩部のアークは第1溝のそれよりも磁気駆動が効果的
に行われる。
才だ、第2溝の深さは浅いので、第2溝の肩部の熱容量
は第1溝のそれよりも大きく、従ってアークによる温度
上昇が低く、電極消耗が少ない利点が生じる。
は第1溝のそれよりも大きく、従ってアークによる温度
上昇が低く、電極消耗が少ない利点が生じる。
以下、この発明の一実施例を図について貌明する。第1
図は、一対の電極のうち一方の電極の平面図(イ)と断
面側面図(ロ)を示す。図中のi11〜(4)は前述第
5図の(1)〜(4)と同じで、それぞれ接触部、アー
クランナー部、アークランナー先端部およびスパイラル
溝(第1溝)である。(社)(ま在来は無かったもので
、第2溝を示す。溝の肩部の曲率半径は第1溝が(’1
) 、第2溝が(r2)、才た溝の深さは第1溝が(’
h)、第2溝が(d2)であることを示している。ここ
で、 tl> ’2 かツd1>d2 なるように構成されている。
図は、一対の電極のうち一方の電極の平面図(イ)と断
面側面図(ロ)を示す。図中のi11〜(4)は前述第
5図の(1)〜(4)と同じで、それぞれ接触部、アー
クランナー部、アークランナー先端部およびスパイラル
溝(第1溝)である。(社)(ま在来は無かったもので
、第2溝を示す。溝の肩部の曲率半径は第1溝が(’1
) 、第2溝が(r2)、才た溝の深さは第1溝が(’
h)、第2溝が(d2)であることを示している。ここ
で、 tl> ’2 かツd1>d2 なるように構成されている。
第1図の実施例では、電極材料はCu−B1系合金及び
Ca−Cr系合金を用い、前者は7−2kV −4Qk
A用に、後者は12kV −25kA用の真空遮断器と
じて短絡連断試験(JEC−第4号)を行ない、その前
後の耐電圧試験を実施し、最後に電極を取出して消耗・
溶融状況を観察した。なお、電極寸法の同一な第2mを
設けない在来形のスパイラル形電極の真空遮断器を製作
し、比較試験を行なった。
Ca−Cr系合金を用い、前者は7−2kV −4Qk
A用に、後者は12kV −25kA用の真空遮断器と
じて短絡連断試験(JEC−第4号)を行ない、その前
後の耐電圧試験を実施し、最後に電極を取出して消耗・
溶融状況を観察した。なお、電極寸法の同一な第2mを
設けない在来形のスパイラル形電極の真空遮断器を製作
し、比較試験を行なった。
上述の短絡遮断試暎結果を第1表に示す。この発明によ
る第1図の電極は在来形の第5図の電極よりも平均アー
ク時間が短かく、アーク雪圧もや\低く、遮断失敗する
才での遮断回数が大巾に増加していることがわかる。I
た、短絡遮断試険後の静的耐電圧も、この発明による電
極の方が幾分優れている。
る第1図の電極は在来形の第5図の電極よりも平均アー
ク時間が短かく、アーク雪圧もや\低く、遮断失敗する
才での遮断回数が大巾に増加していることがわかる。I
た、短絡遮断試険後の静的耐電圧も、この発明による電
極の方が幾分優れている。
試験後の電極表面視察から明らかなように、この発明に
よる電極は、アークが第2溝および第2溝に沿って発生
した跡が歴然としており、全電極面(8)がはソ均一に
消耗していた。これに対して在来形の電極では、アーク
ランナーの先端部が異常溶融したものがあった。
よる電極は、アークが第2溝および第2溝に沿って発生
した跡が歴然としており、全電極面(8)がはソ均一に
消耗していた。これに対して在来形の電極では、アーク
ランナーの先端部が異常溶融したものがあった。
第1表
なお、第1図の実施例では、第2溝の本数が第1博の本
数と同じものを示したが、アークランナーの巾が広い電
極構造の場合は、第2図に示すよう(こ1枚のアークラ
ンナーの中に第2溝を2本或いは2零以上θけてもよい
。第2図り)は平面図。
数と同じものを示したが、アークランナーの巾が広い電
極構造の場合は、第2図に示すよう(こ1枚のアークラ
ンナーの中に第2溝を2本或いは2零以上θけてもよい
。第2図り)は平面図。
・窮2図(ロ)は断面図である。才だ、第2溝は、接触
部illからアークランナー(2)にかけて連続して設
けても、上記実施例と同様の効果がある。才だ、第1図
では、fl > 12. di >d2の実施例を示し
たが、型棒外周円の近傍ではdi::dz#して第2#
の該部分の熱容量を積極的にアークランナー先端部(3
)の熱B量に近付けることにより短絡遮断時の電極面の
全面利用効果が高められる。
部illからアークランナー(2)にかけて連続して設
けても、上記実施例と同様の効果がある。才だ、第1図
では、fl > 12. di >d2の実施例を示し
たが、型棒外周円の近傍ではdi::dz#して第2#
の該部分の熱容量を積極的にアークランナー先端部(3
)の熱B量に近付けることにより短絡遮断時の電極面の
全面利用効果が高められる。
さらζこ、上記第1図の実施例では、第2gを第1#と
はy並行1こ設けたが、第2図、第3図4こ示すよう含
こ、電極の外周部近傍では外周円に沿って外周円と並行
lこ設けることにより、上述の効果を一■高めることが
できる。第3図G)は平面図、第3図(ロ)は断面図で
ある。
はy並行1こ設けたが、第2図、第3図4こ示すよう含
こ、電極の外周部近傍では外周円に沿って外周円と並行
lこ設けることにより、上述の効果を一■高めることが
できる。第3図G)は平面図、第3図(ロ)は断面図で
ある。
しかしながら、スパイラル形電極の接触部+110近傍
で外周円と並行な第2溝を設けたり、第2溝が第1溝と
接触したり、交叉することは避けねばならない。それら
の第2溝にアークの停滞が生じて電極の異常溶融が起り
易くなる。要するに、第2溝は、第1溝とは別に設ける
必要があり、電極の対向面上で熱容量の大きい場所に設
けるこ々が望才しい。第4図の平面図り)、断面図(ワ
)に示すような形状の第2の*□□□を設けても良い。
で外周円と並行な第2溝を設けたり、第2溝が第1溝と
接触したり、交叉することは避けねばならない。それら
の第2溝にアークの停滞が生じて電極の異常溶融が起り
易くなる。要するに、第2溝は、第1溝とは別に設ける
必要があり、電極の対向面上で熱容量の大きい場所に設
けるこ々が望才しい。第4図の平面図り)、断面図(ワ
)に示すような形状の第2の*□□□を設けても良い。
以上のようφこ、この発明によれば、真空遮断器のスパ
イラル形電極を、在来のアークランナーを区分する第1
溝とは別の第2溝を設けたので、短絡電流遮断時に対向
電極面のはソ全面を有効利用することができ、電極消耗
が少なくアークランナーの先端の異常溶融による遮断失
敗が解消され9、J断回数寿命が向上した。この結果、
所定の定格短絡電流に対して在来の電極直径よりも小形
ζごでき、従って真空容器も小形化され、経済的(こ安
価な真空4断器が得られる効果がある。
イラル形電極を、在来のアークランナーを区分する第1
溝とは別の第2溝を設けたので、短絡電流遮断時に対向
電極面のはソ全面を有効利用することができ、電極消耗
が少なくアークランナーの先端の異常溶融による遮断失
敗が解消され9、J断回数寿命が向上した。この結果、
所定の定格短絡電流に対して在来の電極直径よりも小形
ζごでき、従って真空容器も小形化され、経済的(こ安
価な真空4断器が得られる効果がある。
第1図はこの発明の一実施例によるスパイラル形電極の
平面図と断面側面図、第2図、第3図。 第4図はこの発明の他の実施例を示す平面図と断面側面
図、第5図は在来の真空遮断器のスパイラル形電極の町
@?i!極々固定電極の平面図である。 図Iこおいて、illは接触部、(2)はアークランナ
ー部、(3)はアークランナー先端部、(4)は第1の
溝。 (5)は第2の溝、(【2)は第2溝の肩部の曲率半径
、(d2)は第2溝の深さである。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
平面図と断面側面図、第2図、第3図。 第4図はこの発明の他の実施例を示す平面図と断面側面
図、第5図は在来の真空遮断器のスパイラル形電極の町
@?i!極々固定電極の平面図である。 図Iこおいて、illは接触部、(2)はアークランナ
ー部、(3)はアークランナー先端部、(4)は第1の
溝。 (5)は第2の溝、(【2)は第2溝の肩部の曲率半径
、(d2)は第2溝の深さである。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
Claims (6)
- (1)真空容器内部で相対的に接離可能な一対のスパイ
ラル形電極を集束アーク特性を有する材料で構成した真
空遮断器において、アークランナーを区分する第1溝と
は別に第2溝を備えた真空遮断器の電極構造。 - (2)第2溝の肩部の曲率半径は、電極軸から同一半径
の場所において第1溝の肩部の曲率半径よりも小さいこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の真空遮断
器の電極構造。 - (3)第2溝の深さは、電極軸から同一半径の場所にお
いて第1溝の深さ以下であることを特徴とする特許請求
の範囲第1項に記載の真空遮断器の電極構造。 - (4)第2溝を少なくともスパイラル形電極のアークラ
ンナー部に設けたことを特徴とする特許請求の範囲第1
項に記載の真空遮断器の電極構造。 - (5)第2溝を第1溝とほゞ平行に、かつ第1溝から離
して設けたことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記
載の真空遮断器の電極構造。 - (6)第2溝を電極外周部の近傍で外周円とほゞ平行に
、かつアークランナー先端部から離して設けたことを特
徴とする特許請求の範囲第1項に記載の真空遮断器の電
極構造。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61233577A JPS6388721A (ja) | 1986-09-30 | 1986-09-30 | 真空遮断器の電極構造 |
| KR1019870002885A KR900002011B1 (ko) | 1986-09-30 | 1987-03-28 | 진공차단기의 전극구조 |
| DE8787308578T DE3783993T2 (de) | 1986-09-30 | 1987-09-28 | Elektrodenanordnung fuer vakuumschalter. |
| EP87308578A EP0262906B1 (en) | 1986-09-30 | 1987-09-28 | Electrode structure for vacuum circuit-breaker |
| US07/101,433 US4806714A (en) | 1986-09-30 | 1987-09-28 | Electrode structure for vacuum circuit breaker |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61233577A JPS6388721A (ja) | 1986-09-30 | 1986-09-30 | 真空遮断器の電極構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6388721A true JPS6388721A (ja) | 1988-04-19 |
Family
ID=16957248
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61233577A Pending JPS6388721A (ja) | 1986-09-30 | 1986-09-30 | 真空遮断器の電極構造 |
Country Status (5)
| Country | Link |
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