JPS58810B2 - 真空しや断器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、真空容器内に配置された一対の電極を接離し
た時に、両電極間に発生したアークに対して平行な向き
の磁界を電極自身にて発生するコイル電極を改良した真
空しゃ断器に関する。

一般に、真空しゃ断器は、円筒状の真空容器内から真空
容器外に延びる導電棒に互いに対応する一対の電極を取
付ける。

通常、一対の電極は、互いに接触した状態で電流を通電
しているが、外部回路で事故が起きると、一対の電極は
、機器の損傷を防止するために、互いに離れる。

この時、一対の電極間にアークが発生するので、このア
ークをできるだけ早く消孤する必要がある。

アークを消孤する方式として、最近、アークに対して平
行な向きの磁界を印加して、アークを無数の細い糸状ア
ークに分散させて消孤する構造の真空しゃ断器が特開昭
５０−２２２６２により提案されている。

その構造を第１，２図により説明する。

すなわら、主電極１はその裏側に磁界を発生するコイル
電極２を有し、コイル電極２は第２図に示すように半径
方向に伸びる主電極１の外周近くで円周方向に屈曲した
４個のアーム４ａ、４ｂ。

４ｃ、４ｄならびに同じく半径方向に伸び、円周方向に
はアーム４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄとは逆向きに屈曲した
アーム５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄをその半径方向部にて重
ねるようにして、その円周方向部ではスペーサ６ａ、６
ｂ、６ｃ、６ｄをはさみ込んで固着している。

コイル電極２の中心部では抵抗スペーサ８がはさみ込ま
れていて、その一端は主電極１に他端は導電棒３に固着
されている。

電流■は第２図に示すように導電棒３からコイル電極２
の各アームに分流し、半径方向に導かれ次いて円周方向
に流れ、約１円周だけまわったところで再び半径方向へ
と方向を変え、スペーサ７にて合流し、電極１へ到る。

ところで、アーム４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄと５ａ、５ｂ
、５ｃ、５ｄの半径方向を向いた部分を流れる電流は、
電流の大きさ等しく向きが反対の状態で重ね合わされて
いるから、この部分で発生する軸方向磁界は互いに打ち
消し合ってしまい、コイル電極２で発生する軸方向磁界
は、各アームの円周部で発生する磁界だけとなる。

各アームの円周部の電流軌跡を総体的に合わせると一つ
のループとなる。

ただし、各アームを流れる電流は各１に分流しているか
ら、コイル電極２で生じる磁界は、■ターンのコイルに
１の電流が流れた場合に生じる磁界と等価になる。

このようにして、アーク９に対して平行な向きの磁界が
印加されている。

必要に応じて対向する電極にも同じ構造のコイル電極を
設けて同じ極性の磁界を発生させることもできる。

一方、主電極１には、うす電流を低減するために放射状
の溝１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ。

１０ｅ、１０ｆ、１０ｇが設けられていて、うず電流に
よる磁界強度の低下ならびにアーク電流に対する磁界の
位相ずれを低減している。

しかし、このコイル電極２で発生した磁界Φは、第１図
に示すように互いに同方向でかつ軸方向を向いた交番磁
界である。

このため、導電棒３およびスペーサ７等にもうず電流が
流れ、特に電極中心部においてうず電流による位相遅れ
を生じ、電流しゃ新型後にもうず電流による磁界が残留
し、絶縁回復が非常に悪いばかりか、うす電流によシ過
熱する恐れがあるので、特別なうず電流対策を必要とす
る。

本発明の目的は、電極中心部附近でうず電流を生ずるこ
とのない真空しゃ断器を提供することにある。

この目的を達成するために本発明のコイル電極は、導電
棒を中心として半径方向に電流を流す第１アーム部と、
この電流を導電棒を中心とする円周方向で互いに反対方
向に分流する分流部と、この電流を再び導電棒の軸中心
方向に合流する第２アーム部とから構成すれば、分流部
で互いに反対方向に流れる電流による磁界ば、導電棒お
よび電極中心部附近で打ち消し省うように印加されるの
で、導電棒および電極中心部附近でうず電流が生ずるこ
とがない。

以下、本発明の実施例を第３図ないし第５図に示すコイ
ル電極１３により説明する。

コイル電極１３は、第１および第２アーム部１４．１６
と分流部１５とから構成されている。

第１アーム部１４Ａ、１４Ｂは一端を導電棒３に取付け
、かつ導電棒を介して互いに異なる反対方向でかつ半径
方向に延びている。

第１アーム部１４Ａ、１４Ｂの他端と接続した分流部１
５は、リング状に形成されている。

第２アーム部１６Ａ。１６Ｂは、第１アーム部１４Ａ、
１４Ｂとの間の分流部１５に十字状を形成するように接
続されている。

第２アーム部１６の中心部Ｏとこれに対応する第１アー
ム部１４との間には、高抵抗部材から成るスペーサ８を
介在している。

スペーサ８と対応する第１アーム部１４の中心部の反対
面は、導電棒３と接続している。

Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ点は、第１および第２アーム部１４．１
６と分流部１５との接続個所である。

ＡＯＤ、ＤＯＢ、ＢＯＣ。ＣＯＢの各面積は、第４．５
図に示すように各面積の大きさは等しく形成され、これ
を扉形コイル１９と称する。

次に、このコイル電極１３の作用について説明する。

接触状態にある一方と他方の主電極は、図示していない
操作器に駆動されて一方の主電極から他方の主電極を開
離すると、両電極間にアークを発生する。

一方、導電棒３を流れる電流■は、第３図に示すように
導電棒３の中心点Ｏから互いに反対側の半径方向に延び
る第１アーム部１４Ａ、１４Ｂを介して一方の接続点Ａ
、Ｂに流れる。

接続点Ａ。Ｂからの電流■は分流部１５で互いに反対方
向である円周方向に沿って流れ他方の接続点り、Ｃに至
り、接続部り、Ｃから第２アーム部１６Ａ、１６Ｂを介
して再び中心部Ｏに至る。

これらの電流軌跡を第４図に示し説明する。

すなわち、半径方向ＯＡ、ＯＢに１／２Ｉずつ流れ、次
に、接続部Ａ、Ｂにて夫々円周方向に１／４■ずつに分
流して、接続部り、Ｃに至り、再び合流して１／２ずつ
半径方向ＤＯ，Ｃｏに流れて、中心点０にて全部合流し
て主電極に至る。

この電流軌跡は、丁度第５図に示すように扇形のコイル
１９を４個そのかなめ部を中心点Ｏにしてならべたのと
特価である。

このように分流部１５を互いに反対方向に流れる各電流
■によって生じた磁束Φ１．Φ２．Φ３．Φ４は、主電
極間ではいずれも軸方向、すなわちアークに対して平行
な向きの磁束となると共に、磁束Φ１．Φ３と磁束Φ２
．Φ４とは互いに打ち消し合う方向なので、導電棒３、
スペーサ８にうず電流を生ずることがない。

すなわら、中心部Ｏの磁界Ｈ１〜Ｈ４を考えて見ると、
円弧部１５ＸのＡＤ。

ＤＢ、ＢＣ，ＣＡによる起磁力は、ＡＤ、ＢＣに対して
ＤＢ、ＣＡの大きさが等しく逆極性であるため、中心点
Ｏでは打ち消し合って、結局零になる。

また、ＤＯとＣＯの起磁力も中心点Ｏでは相殺され、Ａ
ＯとＢＯの起磁力も中心点Ｏでは相殺される。

従って、中心点０に起磁力はなく、電極中心部Ｏの磁界
は、零となる。

それゆえに、電流しゃ断直後においても電極中心部Ｏで
は、当然磁界は存在しないことにより、電極中心部附近
にはうす電流を生じない。

このことは、第６図に示す電流しゃ断直後の残留磁界強
度Ｅの実験結果により説明する。

第６図は、横軸に電極中心点Ｏから、たとえば接続部Ｄ
（１００％）までの第５図に示す半径ｒと、縦軸に磁束
密度ρをとった時の残留磁界強度Ｅの特性図である。

この図から明らかなように本発明の電極の特性図Ａは、
従来の特性図Ｂより、電極中心部Ｏ附近で残留磁界が小
さい。

従って、電極中心部０でうず電流が生じないと共に、残
留磁界が小さいことは、電極中心部の金属蒸気分子を中
心部に留めることなく、すみやかに拡散するので、絶縁
回復が早く、それだけしゃ断性能を向上できる。

この点に関して、本発明コイル電極１３は、第１アーム
部１４Ａ、１４Ｂおよび第２アーム部１６Ａ、１６Ｂに
よって流れる電流によって磁束Φを生ずるので、第７図
に示すように本発明の電極Ａの方が従来の電極Ｂに比べ
て、半径方向ｒの磁束密度ρが高く、その分だけアーク
によって生じた金属蒸気分子を分散するので、局部過熱
が生じにくいと共に、より大電流をしゃ断できる。

更に、本発明の他の実施例を第８図ないし第１２図によ
り説明する。

第８図のコイル電極１３は、第１アーム部１４Ａ。

１４Ｂ間の円弧部１５の中間に設けた突起部２１Ａ。

Ｃ間に第２アーム部１６Ａ、１６Ｂを接続する。

第２アーム部１６Ａ、１６Ｂは、主電極１２の中心であ
る貫通穴２２を介して、互いに反対側の円周端に延び、
かつ円周端が第１アーム部１４Ａ。

１４Ｂと分流部との間の接続部間の突起部２１Ａ。

２１Ｃに接続している電流通路と、電流通路と主電極１
３との間に形成した貫通溝２２Ａ、２２Ｂと、から構成
されている。

この構成では、主電極１２に第２アーム部１６Ａ。

１６Ｂを設けたので、次の理由で磁界を強くできる。

一般に、磁界の強さは、コイル電極を流れるコイル電流
からの距離に反比例する。

このため、第２アーム部１６Ａ、１６Ｂを主電極１２に
設ければ、コイル電流はアーク９に近ずくので、磁界の
強さは強くなる。

このため、アークの消弧を早めることができる。

また、主電極に第２アーム部を設ければ、電極全体の重
量を軽減できるので、電極を接離する操作器も小形化で
きる。

第９図のコイル電極１３は、３本の第１アーム部１４Ａ
、１４Ｂ、１４Ｃ間の円弧部１５Ｘに形成した突起部２
１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃに３本の第２アーム部１６Ａ、１
６Ｂ、１６Ｃを接続し、半径方向の磁束密度を高くした
。

第１０図のコイル電極１３Ａ、１３Ｂは、主電極１２Ａ
、１２Ｂに４本の溝１１Ａ、１１Ｂ。

１１Ｃ，１１Ｄを設けて、扇形状の第２アーム部１６Ａ
、１６Ｂ、１６Ｃ，１６Ｄを形成し、これらの第２アー
ム部１６Ａ〜１６Ｃの中央円周端に取付けた突起部２１
Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ，２１Ｄにコイル電極１３Ａ、１３
Ｂの分流部１５を取付ける。

取付けに際しては、一方の第１アーム部１４Ａ、１４Ｂ
と他方の第１アーム部１４Ａ’。

１４Ｂとを直交する十字形状に配置する。

この配置によれば、２本の第１アーム部で実質的に４本
の第１アーム部を配置したことと同じなので、軸方向の
磁束が増加する。

このことは、一方の主電極１２Ａに設けた第２アーム部
と他方の主電極に設けた第２アームを互いに円周方向に
ずらして、配置しても上述と同様な作用・効果を達成で
きることは勿論である。

第１１図のコイル電極１３は、第１アーム部１４Ａ、１
４Ｂ間の分流部１５の中間に開口部２５を形成し、開口
部間を導電性のスペーサ２６によって橋絡させて、電気
的に閉じて、スペーサ２６に第２アーム部を接続する。

この開口部２５からバンドソーを挿入して、分流部１５
および第１アーム部の形成を容易にする。

第１２図は第８図の主電極１２の表面の各極性領域毎に
接点部３０を設ければ、アークは並列になって夫々、各
領域の磁界の最も強いところで発生することになり、ア
ークは各領域に均等に分布するようになる。

その結果、電極表面が有効に活用され高いしゃ断性能を
提供できる。

以上のように本発明のコイル電極では、導電棒からの電
流は、第１アーム部で半径方向に流し、分流部で円周方
向に沿って互いに反対方向に流し、第２アーム部で再び
合流するようにしたので、この電流により発生した磁束
は、導電棒で互いに打ち消し合い、導電棒および電極中
心部附近にはうす電流による過熱を生じなくなった。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の真空しゃ断器に使用した電極の側面図、
第２図は第２図の斜視図、第３図は本発明の実施例とし
て示したコイル電極の斜視図、第４図および第５図は第
３図の電流軌跡を示す図および第４図の等価コイルを示
す図、第６図は電流しゃ新型後の残留磁界強度を示す特
性図、第７図は半径方向の磁束密度を示す特性図、第８
図ないし第１２図は本発明の他の実施例として示した電
極の斜視図である。 ３・・・・・・導電棒、１，１２・・・・・・主電極、
８・・・・・・スペーサ、１３・・・・・・コイル電極
、１４Ａ、１４Ｂ・・・・・・第１アーム部、１５・・
・・・・分流部、１６Ａ、１６Ｂ・・・・・・第２アー
ム部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １真空容器と、この真空容器内部から外部に延びる互い
   に対応配置された一対の導電棒と、真空容器内の導電棒
   に夫々接続された接離可能な一対の電極とから成り、上
   記電極を接離する時に発生するアーシを点弧する主電極
   と、少なくとも一方の主電極の裏面と導電棒との間に抵
   抗部材のスペーサを介して電気的に接続され、かつ導電
   棒からの電流を円周方向に流し、再び円周方向から主電
   極の中心方向に流して軸方向磁束を発生するコイル電極
   において、上記コイル電極は、導電棒を包囲するリング
   状の分流部と、１端が導電棒に他端が分流部の１部に接
   続した導電棒からの電流を互いに反対方向の分流部に流
   す少なくとも２本の第１アーム部と、１端が第１アーム
   部と分流部との接続部間の分流部に他端が分流部より導
   電棒側に延びて主電極に接続した第２アーム部と、から
   構成することを特徴とする真空しゃ断器。