JP2002536950A - 液体金属を有する自己回復する限流器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、１つの第１及び１つの第２電極（１１；１２）、及び液体金属（８）でその一部が満たされ、これらの電極（１１；１２）の間に相前後して存在する多数の圧縮空間（３）を有する液体金属を有する自己回復する限流器に関する。これらの圧縮空間（３）は、気密の絶縁体（５；４）によって、かつこれらの絶縁体（４；５）を保持し、複数の連結水路（９）を有する複数の絶縁性の中間壁（６）によって形成される。この第１電極（１１）に連結し、逆方向に通電する１つの第１端子導体（２１）が、これらの圧縮空間（３）の下方に延在している。１つの強磁性体（１０）が、これらの圧縮空間（３）の上方に配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 技術分野 本発明は、請求項１の上位概念に記載の液体金属を有する自己回復する限流器
に関する。

【０００２】 従来の技術 固体金属から成る複数の電極を有する自己回復する限流器が、ソビエト社会主
義共和国連邦特許発明第 922 911号明細書から公知である。これらの電極は、気
密した絶縁ハウジングとして形成された第１絶縁体によって分離されている。こ
の絶縁ハウジング内部では、その一部が液体金属で満たされ、相前後して存在す
る複数の気密空間が、複数の絶縁性の中間壁とこれらの中間壁の間に配置された
第２絶縁体とによって形成されている。これらの絶縁体は、リング状の気密板と
して形成されている。これらの気密空間は、液体金属で満たされ、偏心的に配置
された中間壁の複数の連結水路を介して重なり合って連結されている。したがっ
て、通常の運転では、電極と電極との間が、この液体金属を介して内部通電連結
している。電流制限時には、液体金属が、高い電流密度に起因してこれらの連結
水路から排除される。その結果、これらの電極の電気的な結合が遮断されている
。このことは、地絡電流を制限する。地絡の終了又は消滅後に、これらの連結水
路が、液体金属で再び満たされる。これによって、限流器が、新たにいつでも使
用できる。ドイツ連邦共和国特許出願公開第 40 12 385号明細書中には、圧縮空
間を１つしか有さない限流器が記されている。真空，保護ガス又は絶縁性の液体
が、液面上の媒体として言及されている。ソビエト社会主義共和国連邦特許発明
第 1 076 981号明細書によれば、制限特性を改善するため、隣合った中間壁の複
数の連結水路が、相対的にずらして配置されている。ガリウムの合金、特に GaI
nSn 合金が接触装置で使用されることがドイツ連邦共和国特許出願公開第 26 52
506号明細書により公知である。

【０００３】 より多くの圧縮空間を有する限流器では、複数の連結水路が相前後して存在し
ているために、それに応じて高い電圧降下が、地絡の発生時に電流を制限する多
数の部分アークによって生成される。この高い電圧降下は、地絡電流の遮断を最
終的にもたらす。一般に、公知の限流器は、非常に大きい限流係数(Strombegren
zungsfaktor)を有する。すなわち、導通電流と制限すべき地絡電流との間の比が
、非常に大きい。

【０００４】 本発明の説明 本発明の課題は、特に限流器の限流係数とその反応時間に関してこの限流器の
限流特性を改善することにある。

【０００５】 この課題は、本発明により、冒頭で述べた種類の限流器から出発して請求項１
の特徴によって解決される。その一方で、本発明の有益なその他の構成は、従属
請求項から読取ることができる。

【０００６】 一方では地絡時に発生するアークが長くなり、他方では発生するピンチ圧力が
より大きな電流のときに電流通路のより迅速な遮断を連結水路の領域内でもたら
すように、第１端子導体内と液体金属内の反対に進む電流によって引き起こされ
る反発する電磁力及び強磁性体によって生じる磁場の集束が、限流器内部の電流
通路を偏向させる。このとき目安となる磁力は、電流に対して２乗の関係にある
。その結果、この説明した作用は、定格運転中では無視できる。これに対して地
絡電流の領域内では、限流状況に都合の良い影響が起きる。この説明した作用メ
カニズムは、自動作用的である。すなわち、この作用メカニズムは、専ら地絡電
流とこの地絡電流から得られた磁場とが引き起こした作用だけに起因する。

【０００７】 有益的には、高い初期比透磁率から非常に高い初期比透磁率までの強磁性材料
を使用することができる；たった今挙げた鉄、及びパーマロイや Mu 金属のよう
な軟磁性の鉄- コバルト合金又は鉄- ニッケル合金が代わりに使用されている。
強磁性体が圧縮空間の全長にわたって延在しているならば、磁場の所望の集束に
対して好ましい。第１端子導体又は強磁性体を気密絶縁体又は気密絶縁体の一部
によって固定して絶縁することが有益である。アークの長さが、連結水路をずら
して配置することによってさらに長くなる。

【０００８】 有益的には、ガリウムの合金を液体金属として使用することができる。特に G
aInSn 合金が、その物理的な安全性のために扱いやすい。660 重量比のガリウム
と 205重量比のインジウムと 135重量比のスズとから成る合金が、10℃〜 2000
℃の通常の圧力時に液体であり、十分な電気伝導性を呈する。

【０００９】 図面の簡単な説明 以下に、本発明を実施の形態に基づいて詳しく説明する。本発明の限流器の縦
断面が、添付した唯一の図１中に示されている。

【００１０】 本発明の構成に対する最適な手段 単極式の限流器１は、固体金属、特に銅から成る電極１１又は１２をその両側
面に対して１つずつ有する。電極１１又は１２は、回転対称的に形成されていて
、外側の端子導体２１又は２２にそれぞれ通じている。多数の圧縮空間３が、電
極１１と電極１２との間に存在する。これらの圧縮空間３は、対応する数のリン
グ状の気密板４によって、及び絶縁性の中間壁６によって形成される。電極１２
，１３，気密板４及び中間壁６は、外形ハウジング５によって保持される。この
場合、圧縮空間３を密閉する公知の手段、及び外形ハウジング５内で支承される
要素１１，１２，４，６を摩擦連結的に連結する公知の手段が設けられているが
、見やすさの理由から図示されていない。気密するためのこの手段は、例えば気
密板４と中間空間６又は電極１１，１２との間の気密リングでもよい。摩擦連結
的に連結するためのこの手段は、例えば両線７に沿って貫通する締付けボルトで
ある。外側の両圧縮空間３はそれぞれ、その側面で電極１１，１２のうちの一方
の電極によってと、１枚の中間壁６によって限定される。内側の圧縮空間３はそ
れぞれ、その側面で２枚の中間壁６によって限定される。一般に幾つかの部分か
ら成る外形ハウジング５及び気密板４は、第１気密絶縁体か又は第２気密絶縁体
である。全ての圧縮空間３の一部が、液体金属８，例えば GaInSn 合金で満たさ
れている。液体金属８の上方は、例えば真空である。これらの中間空間６は、液
面の下方に複数の連結水路９を有する。これらの連結水路９は、同様に液体金属
８で満たされている。

【００１１】 左側の第１電極１１に属する左側の第１端子導体２１は、圧縮空間３の下方に
沿って外形ハウジング５の内側に敷設され、右側で外形ハウジング５からはみ出
ている。右側の第２電極１２に属する右側の第２端子導体２２は、同様に右側で
外形ハウジング５からはみ出ている。外形ハウジング５内に固定された強磁性体
１０が、圧縮空間３上で延在している。電流が液体金属８と第２端子導体２２と
を逆方向に通電するように、第１電極２１は敷設されている。これによって、第
１電磁力成分Ｆ１が液体金属８中の電流に加わる。強磁性体１０によって影響を
受けた磁場の作用が、第２電磁力成分Ｆ２を液体金属８中の電流に加える。両力
成分Ｆ１，Ｆ２は、ほぼ上を向いているものの、限流器１の定格運転中は液体金
属８中の電流にほとんど影響を及ぼさない。外部で地絡が発生した場合、発生す
る限流アークが、液体金属８内で著しく偏向し、その結果長くなる程度に、これ
らの力成分Ｆ１，Ｆ２は確実に増大する。この様子が、図１中の点線Ｌによって
示される。アークが長くなった雷文状の経路を進行することによって、アーク抵
抗が急激に上昇する。放たれる地絡電流に対する導通電流の比がそれ故に小さく
なることによって、限流係数が限流器１によって改善される。限流アークの伸張
は、隣合った中間壁６に属する連結水路９のずらした配置によってさらに促進さ
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の限流器の縦断面図である。

【符号の説明】

１ 限流器 ３ 圧縮空間 ４ 気密絶縁体，気密板 ５ 気密絶縁体，外形ハウジング ６ 中間壁 ７ 線 ８ 液体金属 ９ 連結水路 １０ 強磁性体 １１ 第１電極 １２ 第２電極 ２１ 第１端子導体 ２２ 第２端子導体 Ｆ１ 第１電磁力成分，力成分 Ｆ２ 第２電磁力成分，力成分 Ｌ 点線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クレッチュマル・アンドレーアス ドイツ連邦共和国、ボン、エーディト−シ ュタイン−アンラーゲ、21 Ｆターム(参考） 5G013 BA01 CA01

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 保護すべき電気回路に接続するための固体金属から成る１つ
   の第１及び１つの第２電極（１１；１２）、及び液体金属（８）でその一部が満
   たされ、これらの電極（１１；１２）の間に相前後して存在する多数の圧縮空間
   （３）を１極当たり有し、これらの圧縮空間（３）は、気密の絶縁体（５；４）
   によって、かつこれらの絶縁体（４；５）を保持し、複数の連結水路（９）を有
   する複数の絶縁性の中間壁（６）によって形成される、液体金属を有する自己回
   復する限流器において、この第１電極（１１）に連結し、逆方向に通電する１つ
   の第１端子導体（２１）が、これらの圧縮空間（３）の下方に延在していること
   、及び、１つの強磁性体（１０）が、これらの圧縮空間（３）の上方に配置され
   ていることを特徴とする限流器。
2. 【請求項２】 強磁性体（１０）は、500 よりも大きい初期比透磁率を呈す
   る材料から成ることを特徴とする請求項１に記載の限流器。
3. 【請求項３】 強磁性体（１０）は、主に全ての圧縮空間（３）の全長にわ
   たって延在していることを特徴とする請求項１又は２に記載の限流器。
4. 【請求項４】 第１端子導体（２１）は、絶縁体（５）の内部に延在してい
   ることを特徴する請求項１〜３のいずれか１項に記載の限流器。
5. 【請求項５】 強磁性体（１０）は、絶縁体（５）によって固定されている
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の限流器。
6. 【請求項６】 隣合った中間壁（６）の複数の連結水路（９）は、ずらして
   配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の限流器。
7. 【請求項７】 液体金属（８）は、GnInSn合金であることを特徴とする請求
   項１〜６のいずれか１項に記載の限流器。