JPS648411B2 - - Google Patents
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- JPS648411B2 JPS648411B2 JP13276282A JP13276282A JPS648411B2 JP S648411 B2 JPS648411 B2 JP S648411B2 JP 13276282 A JP13276282 A JP 13276282A JP 13276282 A JP13276282 A JP 13276282A JP S648411 B2 JPS648411 B2 JP S648411B2
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- arc plasma
- electrodes
- plasma
- conductor wall
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- High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、真空スイツチに関するものであ
り、さらに詳しくいうと、真空容器内に互いに接
離する固定電極と可動電極を収納してなる真空ス
イツチに関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] This invention relates to a vacuum switch, and more specifically, a vacuum switch comprising a fixed electrode and a movable electrode that are housed in a vacuum container and that move toward and away from each other. It is related to.
従来、この種の真空スイツチとして第3図に示
すものがあつた。図において、円筒状の真空容器
1の一側に固定電極2が固着、収納されており、
この固定電極2に対向して直線移動する可動電極
3がベローズ4で真空容器1に連結支持されてい
る。ベローズカバー5はアークシールドカバー
6,7とともに電極間に発生するアークプラズマ
から真空容器1の内壁面を保護するためのもので
ある。真空容器1の側壁1aはガラス、セラミツ
クのような絶縁物で形成されている。8a,8b
は導体の端板である。
Conventionally, there has been a vacuum switch of this type as shown in FIG. In the figure, a fixed electrode 2 is fixed and housed on one side of a cylindrical vacuum container 1.
A movable electrode 3 that moves linearly in opposition to the fixed electrode 2 is connected and supported to the vacuum vessel 1 by a bellows 4. The bellows cover 5 is used together with the arc shield covers 6 and 7 to protect the inner wall surface of the vacuum vessel 1 from arc plasma generated between the electrodes. The side wall 1a of the vacuum container 1 is made of an insulating material such as glass or ceramic. 8a, 8b
is the end plate of the conductor.
ここで、アークプラズマとは、真空容器1内に
残存している気体が電離気体となつて、電極の開
極時に発生するものである。 Here, the arc plasma is generated when the gas remaining in the vacuum container 1 becomes ionized gas and the electrodes are opened.
以上の構成により、通常は固定電極2と可動電
極3が接触していて両電極間に電流が流れている
が、この真空スイツチを接続した回路に事故等が
発生し、至急に電流を遮断する必要が生じたと
き、可動電極3を矢印A方向に動かして回路を開
くと、この開極時に両電極2,3間にアークプラ
ズマPが発生する。このとき発生するアークプラ
ズマの量が少ないと、電極2,3間にかかる電圧
が非常に低くなつたときに電流が切れ、回路が完
全に開かれる。 With the above configuration, normally the fixed electrode 2 and the movable electrode 3 are in contact and a current flows between them, but if an accident occurs in the circuit connected to this vacuum switch, the current must be cut off immediately. When the need arises, when the movable electrode 3 is moved in the direction of arrow A to open the circuit, arc plasma P is generated between the electrodes 2 and 3 at the time of opening. If the amount of arc plasma generated at this time is small, the current will be cut off when the voltage applied between the electrodes 2 and 3 becomes very low, and the circuit will be completely opened.
ここで、電極間に生じるアークプラズマ不安定
性について述べるが、これについては、カンペ
ン・フエルダーホフの“プラズマ物理学”紀伊国
屋書店(1973)93〜94ページにも記載されてい
る。 Here, we will discuss the arc plasma instability that occurs between the electrodes, which is also described in Kampen Felderhoff's "Plasma Physics", Kinokuniya Shoten (1973), pages 93-94.
アークプラズマには電流が流れているため、ソ
ーセージ型および折れ釘型(キンク型)のアーク
プラズマ不安定性が生じる。これらは、プラズマ
核融合の研究の初期に問題になつたものであり、
最も危険な不安定性である。これは、電極間に発
生するアークプラズマ中でも当然発生し、これに
よつて、外部回路からアークプラズマに注入され
るエネルギーは上昇する。この結果、アークプラ
ズマがクラツシユした後、電極表面と強く相互作
用して、電極材料をプラズマ化する。これは、電
流遮断を行うには望ましくない。なぜなら、アー
クプラズマは電流キヤリアであり、これが多いと
アークプラズマは電流が零になつたとき、すぐに
は消滅せず、再度電極間に電圧が加わつたときに
は、また電流が流れ始めてしまうからである。し
たがつて、遮断性能を向上させるためには、多く
のアークプラズマを発生させないことであり、方
法としては、アークプラズマに注入されるエネル
ギーを押えることである。すなわち、アークプラ
ズマ不安定性を安定化させることが本質になる。 Since current flows through the arc plasma, sausage-shaped and kink-shaped arc plasma instabilities occur. These problems were problems in the early days of plasma fusion research.
This is the most dangerous type of instability. This naturally occurs in the arc plasma generated between the electrodes, thereby increasing the energy injected into the arc plasma from the external circuit. As a result, after the arc plasma crashes, it strongly interacts with the electrode surface and turns the electrode material into plasma. This is undesirable for current interruption. This is because arc plasma is a current carrier, and if there is too much of it, the arc plasma will not disappear immediately when the current becomes zero, and when the voltage is applied between the electrodes again, the current will start flowing again. . Therefore, in order to improve the interrupting performance, it is necessary not to generate much arc plasma, and the method is to suppress the energy injected into the arc plasma. In other words, the essence is to stabilize arc plasma instability.
従来の真空スイツチは以上の構成になつてお
り、電極間に発生するアークプラズマに入力する
エネルギーが大となる。これは、アークプラズマ
が不安定なためアークプラズマが動的に活発化
し、そのためにはエネルギーを必要とする。した
がつて外部からアークプラズマにエネルギーが注
入され、電極間にかかる電圧が高くなる。そのた
め、アークプラズマによる電極の損傷が大きくな
り、耐久性が低下する。
Conventional vacuum switches have the above configuration, and a large amount of energy is input into the arc plasma generated between the electrodes. This is because the arc plasma is unstable and becomes dynamically active, which requires energy. Therefore, energy is injected into the arc plasma from the outside, and the voltage applied between the electrodes increases. Therefore, damage to the electrodes due to arc plasma increases and durability decreases.
この発明は上記の課題を解決するためになされ
たもので、長寿命の電極をもつ真空スイツチを得
ることを目的とする。 This invention was made in order to solve the above-mentioned problem, and its purpose is to obtain a vacuum switch having a long-life electrode.
この発明に係る真空スイツチは、側壁が絶縁物
でなる円筒状の真空容器の、アークプラズマ発生
部位を小径部とし、この小径部の外周面に接し
て、円筒状の安定化導体壁が取付けられている。
The vacuum switch according to the present invention has a cylindrical vacuum vessel with a side wall made of an insulating material, and has a small diameter part as an arc plasma generation area, and a cylindrical stabilizing conductor wall is attached in contact with the outer peripheral surface of this small diameter part. ing.
この発明においては、キンク型のアークプラズ
マの両側に導体壁があるので、導体側壁へ突出し
たアークプラズマ部分では、アークプラズマが導
体壁に近づいていることから、導体壁には渦電流
が誘起され、磁気圧力が増大する。
In this invention, since there are conductor walls on both sides of the kink-type arc plasma, eddy currents are induced in the conductor wall because the arc plasma approaches the conductor wall in the part of the arc plasma that protrudes toward the conductor side wall. , the magnetic pressure increases.
一方、アークプラズマが突出した部位の反対側
では、磁気圧力が減少する。したがつて、アーク
プラズマは導体壁の存在によつて、中心軸側へ押
しもどされる。 On the other hand, on the opposite side of the area where the arc plasma protrudes, the magnetic pressure decreases. Therefore, the arc plasma is pushed back toward the central axis due to the presence of the conductor wall.
ここで、実施例の説明に先立つて、アークプラ
ズマの安定化について述べる。
Here, prior to explaining the embodiments, stabilization of arc plasma will be described.
上述したプラズマ不安定性を安定化させるに
は、プラズマ物理の分野では次の2つの方法が知
られている。 In order to stabilize the plasma instability described above, the following two methods are known in the field of plasma physics.
(i) たて磁場を印加する。(i) Apply a vertical magnetic field.
(ii) 導体壁をつける。(ii) Install conductor walls.
(i)については、実験的にもプラズマ不安定性が
安定化される報告は核融合の研究分野で数多い。
したがつて、ここでは述べないが、作用として
は、加えられたたて磁場の圧力および磁力線方向
の張力によつて安定化されることが理論解析で知
られている。 Regarding (i), there are many reports in the field of nuclear fusion research that plasma instability is experimentally stabilized.
Therefore, although not described here, it is known from theoretical analysis that the effect is stabilized by the pressure of the applied vertical magnetic field and the tension in the direction of the magnetic field lines.
(ii)については、以下でKink(キンク)型のプラ
ズマ不安定性について説明する。キンク型、すな
わち折れ曲つたプラズマの両側に導体壁(シエ
ル)があると、導体壁側へ突出したプラズマ部分
では、プラズマが導体壁に近づいていることか
ら、導体壁には渦電流が誘起され、磁気圧力が増
大する。一方、プラズマが突出した反対側では磁
気圧力が減少する。したがつて、プラズマは導体
壁の存在によつて、中心軸側の方に押しもどされ
る。このことはプラズマ不安定性の安定化であ
る。すなわち、アークプラズマを不安定性にしな
いで電極間中央部に閉じ込めると、アークプラズ
マに注入されるエネルギーが減少し、電流零点で
容易にアークプラズマは消弧され、電流遮断が完
了する。このことは気中遮断や電極が回動開閉す
るものとは、その原理が異なる。これが、導体壁
を備える第1の理由であり、渦電流が誘起され易
いように、導電率の高い、少し厚い材料でなる導
体壁を設ける。 Regarding (ii), we will explain Kink-type plasma instability below. When there are conductor walls (shells) on both sides of a kink-type plasma, in other words, there are conductor walls (shells) on both sides of the plasma, eddy currents are induced in the conductor wall because the plasma approaches the conductor wall in the part of the plasma that protrudes toward the conductor wall. , the magnetic pressure increases. On the other hand, on the opposite side from which the plasma protrudes, the magnetic pressure decreases. Therefore, the plasma is pushed back toward the central axis by the presence of the conductor wall. This is a stabilization of plasma instability. That is, if the arc plasma is confined in the center between the electrodes without making it unstable, the energy injected into the arc plasma is reduced, the arc plasma is easily extinguished at the current zero point, and current interruption is completed. The principle of this is different from air shielding and those in which the electrode rotates to open and close. This is the first reason why the conductor wall is provided.The conductor wall is made of a slightly thick material with high conductivity so that eddy currents are easily induced.
この発明は、以上のようなプラズマ不安定性の
安定化理論に基づき、これを真空スイツチに応用
したもので、理論計算によると、上述したシエル
(導体壁)効果は、シエルとアークプラズマ間の
距離が短いほど有効であることに着目し、真空容
器のアークプラズマの発生部位および導体壁を小
径に形成したことを特徴としている。 This invention is based on the above-mentioned plasma instability stabilization theory and applies it to a vacuum switch.According to theoretical calculations, the above-mentioned shell (conductor wall) effect is caused by the distance between the shell and the arc plasma. Focusing on the fact that the shorter the distance is, the more effective the method is, the arc plasma generation site and conductor wall of the vacuum vessel are made to have small diameters.
次に、この発明の一実施例を第1図、第2図に
ついて説明する。第1図において、円筒状の真空
容器1のアークプラズマPが発生する位置に対応
する部位を小径部1bとなし、この部分の外周面
に接してシエル、すなわち円筒状の安定化導体壁
9が配設されている。この安定化導体壁9は第2
図に示すように、軸方向の平面で2分割されたシ
エル部材9a,9bを真空容器1の小径部1bに
配設して組立てる。その他の部分は第3図と同様
である。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. In FIG. 1, a portion of the cylindrical vacuum vessel 1 corresponding to the position where arc plasma P is generated is defined as a small diameter portion 1b, and a shell, that is, a cylindrical stabilizing conductor wall 9 is in contact with the outer peripheral surface of this portion. It is arranged. This stabilizing conductor wall 9
As shown in the figure, shell members 9a and 9b, which are divided into two on the axial plane, are disposed in the small diameter portion 1b of the vacuum vessel 1 and assembled. Other parts are the same as in FIG. 3.
以上の構成により、真空スイツチとしての基本
的動作原理は従来のものと同等であるが、安定化
導体壁9がアークプラズマPに近接して配設され
ているので、安定化導体壁9側へ突出したキンク
型アークプラズマ部分では、アークプラズマが導
体壁9に近づいていることから、導体壁9には渦
電流が誘起され、磁気圧力が増大する。一方、ア
ークプラズマが突出した部位の反対部位では磁気
圧力が減少する。したがつて、アークプラズマは
安定化導体壁9の存在によつて、中心軸側へ押し
もどされ、アークプラズマは安定化される。これ
により、電極2,3間の電圧は低くなる。 With the above configuration, the basic operating principle as a vacuum switch is the same as that of the conventional one, but since the stabilizing conductor wall 9 is disposed close to the arc plasma P, the stabilizing conductor wall 9 side In the protruding kink-type arc plasma portion, since the arc plasma approaches the conductor wall 9, an eddy current is induced in the conductor wall 9, and the magnetic pressure increases. On the other hand, the magnetic pressure decreases at a location opposite to the location where the arc plasma protrudes. Therefore, the arc plasma is pushed back toward the central axis due to the presence of the stabilizing conductor wall 9, and the arc plasma is stabilized. This lowers the voltage between electrodes 2 and 3.
なお、安定化導体壁9は2分割に限らずそれ以
上の複数分割とすることができ、同様の効果を奏
する。 Note that the stabilizing conductor wall 9 is not limited to being divided into two, but may be divided into more than two parts, and the same effect can be obtained.
以上の説明から明らかなように、この発明は、
真空容器のアークプラズマ発生部位が小径部とな
つており、この小径部に安定化導体壁を設けたの
で、アークプラズマと安定化導体壁間の距離が近
くなり、アークプラズマの安定化が促進されるの
で発生するアークプラズマの量もしくはエネルギ
ーが少なくなり、もつて、電極の損耗が抑制さ
れ、耐久性が向上する。
As is clear from the above explanation, this invention
The arc plasma generation area of the vacuum vessel is a small diameter part, and since the stabilizing conductor wall is provided in this small diameter part, the distance between the arc plasma and the stabilizing conductor wall becomes short, promoting stabilization of the arc plasma. As a result, the amount or energy of arc plasma generated is reduced, which in turn suppresses wear and tear on the electrodes and improves durability.
第1図はこの発明の一実施例の縦断面図、第2
図は同じく要部分解斜視図、第3図は従来の真空
スイツチの縦断面図である。
1……真空容器、1a……側壁、1b……小径
部、2……固定電極、3……可動電極、9……安
定化導体壁、9a,9b……シエル部材。なお、
各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
Fig. 1 is a longitudinal cross-sectional view of one embodiment of the present invention;
This figure is also an exploded perspective view of the main parts, and FIG. 3 is a longitudinal cross-sectional view of a conventional vacuum switch. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Vacuum vessel, 1a... Side wall, 1b... Small diameter part, 2... Fixed electrode, 3... Movable electrode, 9... Stabilizing conductor wall, 9a, 9b... Shell member. In addition,
In each figure, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
Claims (1)
と、 少なくとも側壁が絶縁物からなり、前記1対の
電極を収納し、開極時に生じるアークプラズマの
位置に対応する部位を小径部とした円筒状の真空
容器と、 前記小径部の外周面に接して配設され、前記ア
ークプラズマを前記小径部の中心軸側へ閉じ込め
るための円筒状の安定化導体壁と、 を備えてなる真空スイツチ。 2 安定化導体壁が円筒軸に平行に複数に分割さ
れたシエル部材の組合わせでなる特許請求の範囲
第1項記載の真空スイツチ。[Scope of Claims] 1. A pair of electrodes that open and close by linear relative movement; and a portion having at least a side wall made of an insulator, accommodating the pair of electrodes, and corresponding to the position of arc plasma generated when the electrodes are opened. a cylindrical vacuum vessel with a small diameter portion; a cylindrical stabilizing conductor wall disposed in contact with the outer peripheral surface of the small diameter portion for confining the arc plasma toward the central axis side of the small diameter portion; A vacuum switch is provided. 2. The vacuum switch according to claim 1, wherein the stabilizing conductor wall is a combination of shell members divided into a plurality of parts parallel to the cylindrical axis.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13276282A JPS5920935A (en) | 1982-07-27 | 1982-07-27 | Vacuum switch |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13276282A JPS5920935A (en) | 1982-07-27 | 1982-07-27 | Vacuum switch |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5920935A JPS5920935A (en) | 1984-02-02 |
| JPS648411B2 true JPS648411B2 (en) | 1989-02-14 |
Family
ID=15088955
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13276282A Granted JPS5920935A (en) | 1982-07-27 | 1982-07-27 | Vacuum switch |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5920935A (en) |
-
1982
- 1982-07-27 JP JP13276282A patent/JPS5920935A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5920935A (en) | 1984-02-02 |
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