JP2005353310A - 真空遮断器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 真空スイッチ管10の可動側端板15に真空スイッチ管側磁性体41を固着し、可動側主回路端子30は、可動電極12から所定距離離れた位置で真空スイッチ管10とは独立して絶縁支持し、真空スイッチ管10の下方で直角方向に引き出した引出導体31と、この引出導体31と可動電極12との間を接続する複数の可とう導体33とで構成し、各可とう導体は、それぞれ可動電極12の接離方向に対して直交方向で真空スイッチ管側磁性体41に対向する対向部分を有し、通電時に各可とう導体33の真空スイッチ管側磁性体41に対向する対向部分と真空スイッチ管側磁性体41との間に働く各吸引力の合力の重心が可動電極12の中心軸上に位置し、その合力が可動電極12の接離方向に作用する構成とした。
【選択図】 図1
Description
真空遮断器では、大電流通電時にも接触面が離反しない接触圧力が安定して与えられるように、可動電極を接離動作するための操作機構と可動電極との間に接圧機構が設けられている。
図1は実施の形態1の真空遮断器の構成図である。図1(a)は断面で示した側面図であり、図1(b)は真空スイッチ管の下方を断面で示した正面図である。
実施の形態1は、固定電極11、可動電極12、絶縁筒13、固定側端板14、可動側端板15およびベローズ16とで構成された真空スイッチ管10の固定電極11及び可動電極12の接触部に可動側主回路端子30の部分に流れる電流による電磁力が可動電極の接離動作方向の押付力となり、この押付力と接圧機構20の押圧力の合力が接触圧力として働くように構成したものである。(以下、可とう導体部分の電磁力により可動電極を押圧する力を押付力と呼称し、接圧機構20により押圧する力を押圧力と呼称する。)
図1の真空スイッチ管10は、固定電極11の接触部11aと可動電極12の接触部12aを対向させて、絶縁筒13の内部に配置し、固定電極11は絶縁筒13の一端側に固着された固定側端板14に貫通状態で装着し、可動電極12にベローズ16を取り付け、ベローズ16の外周部を絶縁筒13の他端側に固着された可動側端板15に固着し、可動側端板15の部分で可動電極12を摺動ガイド17に挿通し、可動電極12が往復動作するように配置されている。固定電極11には固定側主回路端子25が取り付けられている。可動電極12には接触部12bに適正な接触圧力を与える接圧機構20を介して可動電極12を接離動作させる操作機構(図示せず)が接続されている。接圧機構20は、ケース23に接圧ばね22を収容し、可動電極12を接離動作させる操作棒21に接圧ばね22の押圧力が加わり、操作機構が操作棒21をさらに押圧すると可動電極12が固定電極11に接触し、さらに押圧すると接圧ばね22が圧縮され、そのばね圧力により操作棒21を介して可動電極12を押圧し、接触部に接触圧力を加えることができる。
一対の可とう導体33の真空スイッチ管側磁性体41に対向する対向部分は、閉極時に一対の可とう導体33に分流して流れる電流により、各可とう導体33の真空スイッチ管側磁性体41に対向する対向部分と、可動側端板に固着された真空スイッチ管側磁性体41との間に吸引力が発生する。この吸引力は可動電極12の中心軸に対して対称位置に作用するので、各可とう導体33に働く吸引力の合力の重心は、可動電極12の中心軸上に位置し、可動電極12を接離方向に押し付ける押付力となり、この押付力と接圧機構20による押圧力の合力が接触圧力となる。したがって、接圧機構20の押圧力は、所要の接触圧力から押付力を差し引いた値でよくなり、接圧機構20および操作機構の小型化が可能となる。
実施の形態1において、可とう導体の折り返し部内側は空心であったが、実施の形態2では、一対の可とう導体の真空スイッチ管側磁性体に対向するそれぞれの対向部分に、コ字状に形成された端子側磁性体を配置したものである。その構成を図2に示す。図2(a)は断面で示した側面図であり、図2(b)は真空スイッチ管の下方を断面で示した正面図である。この構成は真空スイッチ管10の下端に固着された真空スイッチ管側磁性体41に対向してコ字状に形成した端子側磁性体45を、可とう導体33の真空スイッチ管側磁性体41に対向するそれぞれの対向部分の真空スイッチ管側磁性体41側に対して反対側から可とう導体に跨って、コ字状に形成された端子側磁性体45を端部が真空スイッチ管側磁性体41に対向するように配置している。端子側磁性体45を配置したこと以外は実施の形態1の図1と同一である。
実施の形態1、2では、真空スイッチ管10の閉極時の接圧機構20による接触圧力に可とう導体33の真空スイッチ管側磁性体41に対向する対向部分の真空スイッチ管側磁性体41の反対側から跨った端子側磁性体45を配置した構成とし、真空スイッチ管側磁性体41と端子側磁性体45との間の吸引力が加わる構成としたが、真空スイッチ管10が短絡電流のように大きな電流を遮断する場合には、可とう導体33の真空スイッチ管側磁性体41に対向する対向部分の吸引力は操作機構によって開極する方向とは反対方向に働くので、開極動作が妨げられる問題がある。
実施の形態3は、短絡電流のように大きな電流を遮断するときの開極時の開極途中で固定電極と可動電極間に電流が継続している状態では、可とう導体33の真空スイッチ管側磁性体41に対向するそれぞれの対向部分と真空スイッチ管側磁性体41との間に働く吸引力が解消されて開極方向に働く構成とし、開極動作が速やかに完了するように構成したものである。
真空スイッチ管10の開極動作時には、開極するにしたがって可とう導体33の真空スイッチ管側磁性体41に対向する部分が開極補助磁性体61に近づくので、可とう導体33の真空スイッチ管側磁性体41に対向する部分と開極補助磁性体61との間の働く吸引力が強くなり、逆に真空スイッチ管側磁性体41との間の吸引力は弱まり開極動作が円滑になる。
実施の形態3において説明したように、実施の形態1〜3は、真空スイッチ管10の閉極時に可とう導体33に流れる電流により発生する可とう導体33と真空スイッチ管側磁性体41の間の吸引力が接触圧力に付加される構成であり、実施の形態1〜3は、真空スイッチ管10が短絡電流のような大きな電流の遮断時アークが継続している場合に、可とう導体33の真空スイッチ管側磁性体41に対向する対向部分と真空スイッチ管側磁性体41との間の吸引力が操作機構によって開極する方向とは反対方向に働くので、開極動作が妨げられる問題がある。
実施の形態4は、真空遮断器に開極指令信号が入力されると、可とう導体33の真空スイッチ管側磁性体41に対向するそれぞれの対向部分の吸引力が、電極の接触部に作用しなくなる構成としたものである。
磁性体支持機構70は、一端側を真空スイッチ管10とは独立して回動自在に支持し、真空スイッチ管10の近傍に真空スイッチ管側磁性体41を配置する磁性体配置部材71と、磁性体配置部材71の他端側に引き外し機構73を設け、真空スイッチ管10の可動側端板15の近傍に磁性体41を配置している。引き外し機構73は、真空スイッチ管10の閉極時には図4(a)の状態であり、真空遮断器に開極指令信号が入力されると、引き外し機構73が開放され、図4(b)の状態になる。
図5は実施の形態5の真空遮断器の真空スイッチ管10の下方の構成図で下方は断面で示している。実施の形態1〜4では、可動側主回路端子30と引出導体31との接続は、可動電極12の接離動作方向に対して直交する方向に真空スイッチ管側磁性体41に対向する対向部分を有する可とう導体で接続する構成としたが、可とう導体33の真空スイッチ管側磁性体41に対向する対向部分は、吸引力が働く真空スイッチ管側磁性体41に対向する対向部分にも可とう性があるために、電流変化に対して、対向部分が変形し、電流位相に対して可動電極を押し付ける押付力に時間遅れが生じる可能性がある。実施の形態5は、押付力の時間遅れが回避できる構成である。
各可とう導体33は、真空スイッチ管10の閉極時に複数の可とう導体33に分流して流れる電流により、各可とう導体の真空スイッチ管側磁性体に対向する部分に働く吸引力の合力の重心が可動電極12の中心軸上に位置するように可動電極12の周囲の径方向に分散配置することで、上記一対の可とう導体とする場合と同様に、接圧機構20の押圧力が所要の接触圧力から押付力を差し引いた値でよくなり、接圧機構20および操作機構の小型化が可能となる。
14 固定側端板、15 可動側端板、16 ベローズ、17 摺動ガイド、
20 接圧機構、22 接圧ばね、30 可動側主回路端子、31 引出導体、
33 可とう導体、35 接続金具、41 真空スイッチ管側磁性体、
42 磁性体支持部材、45 端子側磁性体、61 開極補助磁性体、
62 開極補助磁性体支持部材、70 磁性体支持機構、71 磁性体配置部材、
73 引き外し機構。
Claims (7)
- 固定電極と、該固定電極に対して接離する可動電極を有し、上記固定電極および可動電極の接触部が真空状態に保持された絶縁筒内に収容された真空スイッチ管と、上記可動電極の接離動作を操作する操作機構と、上記可動電極と上記操作機構の間に配置され、上記可動電極に対して上記固定電極の方向に押圧力を付与する接圧機構と、上記絶縁筒の可動電極側端部から所定の距離離れた位置で、上記可動電極の接離動作方向に対して直交方向に引き出された外部回路と接続する引出導体と、上記可動電極と上記引出導体とを電気的に接続する複数の可とう導体とを備え、上記絶縁筒の可動電極側端部の可動電極の周囲に真空スイッチ管側磁性体が配置され、上記複数の可とう導体は、上記可動電極の接離方向に直交する方向に上記真空スイッチ管側磁性体に対向する対向部分を有し、通電時に上記複数の可とう導体の各対向部分と上記真空スイッチ管側磁性体との間に働く吸引力の合力の重心が上記可動電極の中心軸上に位置するように上記可動電極周囲の径方向に分散配置されていることを特徴とする真空遮断器。
- 上記真空スイッチ管側磁性体は、上記絶縁筒の可動電極側端部に固着されていることを特徴とする請求項1記載の真空遮断器。
- 上記複数の可とう導体の上記真空スイッチ管側磁性体に対向するそれぞれの対向部分の上記真空スイッチ管側磁性体に対して反対側から跨り、端部が上記真空スイッチ管側磁性体に対向するように配置されたコ字状に形成された端子側磁性体を備えたことを特徴とする請求項1または請求項2記載の真空遮断器。
- 上記可とう導体の上記真空スイッチ管側磁性体に対向する対向部分の上記真空スイッチ管側磁性体に対して反対側に、上記可とう導体とは独立して支持された開極補助磁性体を備えたことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の真空遮断器。
- 上記真空スイッチ管側磁性体は、一端を回動自在に支持した磁性体配置部材と、該磁性体配置部材の他端側に引き外し機構を備えた磁性体配置機構に装着して上記真空スイッチ管の絶縁筒の可動電極側端部に配置し、上記磁性体配置部材は、真空遮断器に開極指令信号が入力されたときに上記引き外し機構を開放し、上記真空スイッチ管側磁性体が上記真空スイッチ管の可動電極側端部から離れるように構成したことを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載の真空遮断器。
- 上記可とう導体の上記真空スイッチ管側磁性体に対向する対向部分は、剛性の高い導体で構成したことを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載の真空遮断器。
- 上記真空スイッチ管側磁性体、上記端子側磁性体、上記開極補助磁性体は薄板状の磁性材料を磁束の方向に直交する方向に積層して形成したことを特徴とする請求項1、請求項3および請求項4のいずれかに記載の真空遮断器。
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