JP2022540900A - 回路遮断器 - Google Patents

Abstract

本発明は、中電圧用途で使用するための真空遮断器などの回路遮断器に関する。前記回路遮断器は、－筐体と、－前記筐体を通って延在する固定された第１接点軸の端部に配置された第１接点と、－前記筐体を通って延在する軸方向に配置された可動な第２接点軸の端部に配置された第２接点と、－前記第２接点を、前記第１接点と接触する閉位置と前記第１の接点から離れた開位置との間で移動させるための移動手段と、を備え、前記第２接点の質量は、前記第１接点の質量よりも小さく、前記移動手段は、前記第２接点を前記閉位置へと付勢するための別個の閉鎖機構と、前記第２接点を前記開位置へと付勢するための別個の開放機構と、を備える。

Description

本発明は、中電圧用途で使用するための真空遮断器などの回路遮断器に関する。前記回路遮断器は、
－筐体と、
－前記筐体を通って延在する固定された第１接点軸の端部に配置された第１接点と、
－前記筐体を通って延在する軸方向に配置された可動な第２接点軸の端部に配置された第２接点と、
－前記第２接点を、前記第１接点と接触する閉位置と前記第１の接点から離れた開位置との間で移動させるための移動手段と、を備え、
前記第２接点の質量は、前記第１接点の質量よりも小さい。

そのような回路遮断器は、例えば、ＧＢ３４２６１５において既知である。この公報は、第２可動接点の設計が第１固定接点とは異なる真空遮断器を開示している。第１接点と第２接点は非対称である。ＧＢ３４２６１５は、スイッチング速度を大幅に向上させるために、第２可動接点の質量を小さくすることを説明している。

第２可動接点の質量を減らすと、接点の慣性が減少するため、回路遮断器の接点を極めて素早く開くことができるが、質量を減らすと、接点を閉じるときのいわゆるバウンス効果が増加するという欠点もある。

通常、ＤＣ用途の場合、アーク放電を減らし、結果として接点の摩耗を減らすために、接点を極めて素早く開放することが望まれる。ただし、第２可動接点を同様に高速で閉位置にすると、低質量の第２の接点が高質量の第１の固定接点に衝突し、低質量の第２接点が第１接点から跳ね返る。このバウンス効果は、第２接点が第１接点と完全に接触するまで何度も繰り返される。

本発明の目的は、上記の欠点を低減または排除することである。

この目的は、前文による回路遮断器を用いて本発明に従って達成される。該回路遮断器は、移動手段が、第２接点を閉位置へと付勢するための別個の閉鎖機構と、第２接点を開位置へと付勢するための別個の開放機構とを備えることを特徴とする。

第２接点を動かすために２つの別個の機構を使用することにより、第２接点の速度をより正確に制御することができる。開放機構は、第２接点の低質量を最適に利用して第２接点を速く開くように設計することができ、閉鎖機構は、バウンス効果が最小になるように、第２接点をゆっくりと閉じるように設計することができる。

２つの別個の機構を使用すると、開放動作と閉鎖動作を機械的に分離できる。これにより、一方の機構を開放動作専用に設計および最適化し、他方の機構を閉鎖動作専用に設計および最適化することができる。

好ましくは、閉鎖機構は電気機械的駆動機構であり、開放機構はトムソンコイルアクチュエータを備える。

トムソンコイルアクチュエータにより、第２接点は閉位置から開位置へと極めて素早く移動することができる。これは、コイルに電流を流すことによって生成される誘導力を用いて、第２接点を押し出すことによって実現される。このような誘導力は、電流を増加するだけで簡単に増加させることができる。

閉鎖機構は、モーターやばね機構などの電気機械的駆動機構による、より従来の方法で具体化される。これにより、第２接点をよりゆっくりと、より制御して閉じ、バウンス効果を低減または排除することができる。

トムソンコイルアクチュエータは開放動作用に最適化された機構であり、電気機械駆動機構は閉鎖動作用に最適化された機構である。

トムソン駆動や電気機械式駆動機構以外に、他の機構も使用でき、回路遮断器の特定の要件に応じて最適であることを理解する必要がある。

本発明による回路遮断器の好ましい実施形態では、閉鎖機構と、開放機構と、可動接点とは直列に結合され、開放機構は可動接点に隣接している。

両方の機構を可動接点と直列に配置することにより、可動接点のコンパクトな駆動装置が得られる。このコンパクトな駆動装置は、現在のスイッチングギアの設計に容易に適用することができる。

本発明による回路遮断器のさらに好ましい実施形態では、ばね手段は、開放機構と閉鎖機構との間に配置される。

ばね手段により、開放機構を素早く開くことができ、閉鎖機構を同じ速度で動かす必要がない。ばね手段は、閉鎖機構が開放機構の開放速度に対して遅れてもよいように補償する。

別の好ましい実施形態では、ダンパーは、閉鎖機構の可動部分に結合されている。

ダンパーは、閉鎖機構に直接結合できる開放機構が跳ね返らないようにする。

本発明による回路遮断器のさらに別の好ましい実施形態では、第１接点はカソードである。

回路遮断器の第２接点が開位置に移動すると、通常、アーク放電が発生し、アークのプラズマがカソードで生成される。第１接点は第２接点よりも質量が大きいので、特に本発明による回路遮断器のＤＣ用途において、第１接点をカソードとして有することは有利である。第１接点の質量がより大きいため、プラズマの生成により第１接点が浸食されても、一般的に軽量で素早い動きを目的として設計される第２接点で浸食が発生する場合と比べて、破壊的な影響が少なくなる。

本発明による回路遮断器のさらに好ましい実施形態では、低電圧コンデンサバンクなどの再調整電源と、回路遮断器の再調整モードにおいて再調整電源から第１接点および第２接点に再調整電流を供給するためのコントローラとをさらに備え、第１接点はアノードであり、第２接点はカソードである。

質量が大きい第１接点で生成されたプラズマの破壊的影響は少なくなるが、プラズマの粒子は第２接点に堆積する。これらの粒子により、回路遮断器が開くたびに第２接点の重量が増加する。回路遮断器を何度も開いた後、重量の増加により第２接点を開く速度が遅くなり、回路遮断器を開くことによって遮断するべき、システム内の短絡電流が望ましくないレベルに達する。

再調整電源を設け、接点を流れる電流を逆にすることにより、第２可動接点でプラズマを生成し、第２接点の重量を増加させる過剰な粒子を第１の接点に堆積させることができる。

この実施形態により、コントローラは、回路遮断器を何度も開いた後、回路遮断器を再調整モードにし、再調整電源からの電流を接点を介して逆方向に流すことができる。

前述の実施形態およびその他の特徴を、添付の図面と併せて説明する。

図１は、本発明による回路遮断器の第１の実施形態の概略図である。 図２は、本発明による回路遮断器の第２の実施形態の概略図である。

図１は、本発明による回路遮断器１を示している。回路遮断器１、特に真空遮断器は、接点軸４上に配置された固定接点３と可動接点軸６上に配置された可動接点５とを備えた筐体２を備える。

回路遮断器１は、筐体２の外側に、接点３、５が閉じられたときに接点圧力を維持するためのばね７を備える。

絶縁ロッド８は、ばね７を開放機構９と接続する。開放機構９は、閉鎖機構１０と直列に接続されている。

開放機構９は、銅ディスク１１とコイル１２とを有するトムソンコイルであり、電流が供給されると、ディスク１１に反発力が発生する。

閉鎖機構１０は電磁アクチュエータであり、磁化可能材料製のコア１３を有し、その中にコイル１４が配置されている。コア１３を通って延びる作動ロッド１５も磁化可能材料製であり、コイル１４に電流を供給すると、作動ロッド１５がコア１３に引き込まれ、接点３、５を接触させる。

回路遮断器を開位置または閉位置のいずれかに保持するために、磁化可能材料製の作動ロッド１５の周りに永久磁石１６が配置されている。

最後に、ダンパー１７が設けられ、回路遮断器が特に開放動作で跳ね返る傾向を抑制する。

図２は、本発明による回路遮断器２０の代替案を示している。この回路遮断器は、図１の回路遮断器にほぼ対応しており、同じ特徴は同じ参照記号で示されている。

回路遮断器２０の違いは、絶縁ロッド８が可動接点５に直接結合され、トムソンコイル９が絶縁ロッド８に直接結合されていることである。その結果、ばね７が、開放機構９と閉鎖機構１０との間に配置される。これにより、開放機構９の高速移動が、閉鎖機構１０の慣性によって妨げられることが少なくなる。

Claims (6)

1. 中電圧用途で使用するための真空遮断器などの回路遮断器（１、２０）であって、
   －筐体（２）と、
   －前記筐体（２）を通って延在する固定された第１接点軸（４）の端部に配置された第１接点（３）と、
   －前記筐体（２）を通って延在する軸方向に配置された可動な第２接点軸（６）の端部に配置された第２接点（５）と、
   －前記第２接点（５）を、前記第１接点（３）と接触する閉位置と前記第１の接点（３）から離れた開位置との間で移動させるための移動手段（９、１０）と、を備え、
   前記第２接点（５）の質量は、前記第１接点（３）の質量よりも小さく、
   前記移動手段（９、１０）は、前記第２接点（５）を前記閉位置へと付勢するための別個の閉鎖機構（１０）と、前記第２接点（５）を前記開位置へと付勢するための別個の開放機構（９）と、を備え、
   前記回路遮断器（１、２０）は、低電圧コンデンサバンクなどの再調整電源と、前記回路遮断器の再調整モードにおいて前記再調整電源から前記第１接点および前記第２接点に再調整電流を供給するためのコントローラとをさらに備え、前記第１接点（３）はアノードであり、前記第２接点（５）はカソードである、
   ことを特徴とする、回路遮断器（１、２０）。
2. 前記閉鎖機構（１０）は電気機械的駆動機構であり、前記開放機構（９）はトムソンコイルアクチュエータを備える、請求項１に記載の回路遮断器（１、２０）。
3. 前記閉鎖機構（１０）と、前記開放機構（９）と、前記可動接点（５）とが直列に結合され、前記開放機構（９）が前記可動接点（５）に隣接している、請求項１または２に記載の回路遮断器（１、２０）。
4. 前記開放機構（９）と前記閉鎖機構（１０）との間にばね手段（７）が配置されている、請求項３に記載の回路遮断器（２０）。
5. 前記閉鎖機構（１０）の可動部分（１５）にダンパー（１７）が結合される、請求項３または４に記載の回路遮断器（１、２０）。
6. 前記第１接点（３）はカソードである、請求項１から５のいずれか一項に記載の回路遮断器（１、２０）。

Images