JP3587983B2

JP3587983B2 - Power switchgear

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Publication number: JP3587983B2
Application number: JP13882598A
Authority: JP
Inventors: 祐嗣佐古
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1998-05-20
Filing date: 1998-05-20
Publication date: 2004-11-10
Anticipated expiration: 2018-05-20
Also published as: JPH11329134A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電力開閉装置に関し、更に詳しくは、事故電流領域、モータの始動電流領域、モータの定格電流域などの全ての電流領域における電流遮断において、接点消耗や遮断不能が生じない電力開閉装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１は、従来の電力開閉装置の一例を示す断面図である。図１２は、図１１に示した電力開閉装置におけるアーク消弧過程を示す一部断面図である。取付台１には、ハウジング２が取り付けてある。ハウジング２内には、励磁コイル３が配置されている。励磁コイル３は、固定鉄心４内に保持されている。可動鉄心５は、所定間隔を持って固定鉄心４に対向して配置してある。固定鉄心４と可動鉄心５との間には、引外しバネ６が設けられている。引外しバネ６は、可動鉄心５を上方に付勢する。また、可動鉄心５の上部には、クロスバー７が取り付けてある。クロスバー７の上部には、窓８が設けてある。窓８には、可動接触子９が保持されている。可動接触子９は、圧縮コイルバネからなる接触バネ１０によって下方に付勢されており、窓８に沿って摺動可能である。
【０００３】
クロスバー７は、ハウジング２の穴部１１と内壁１２とにより上下方向に摺動案内されている。可動接触子９の両端には、可動接点１３が取り付けてある。また、可動接点１３は、所定間隔を持って固定接点１４に対向配置されている。固定接点１４は、固定接触子１５上に取り付けてある。固定接触子１５は、端子板１６に電気的に接続固定されている。端子板１６には、外部回路に接続するための端子ネジ１７が螺合してある。また、固定接触子１５には、アークランナ１８が取り付けてある。アークランナ１８の上方には、消弧用の金属グリッド８０１が複数配置されている。金属グリッド８０１は、アークボックス８０２に固定されている。
【０００４】
つぎに、この電力開閉装置８００の動作について説明する。励磁コイル３に電圧を印加すると、磁束が発生する。このため、固定鉄心４と可動鉄心５との間に吸引力が生じる。この吸引力が引外しバネ６による付勢力を超えると、可動鉄心５およびクロスバー７が下方に移動する。可動鉄心５はクロスバー７に取り付けてあるから、クロスバー７の移動により、可動接点１３と固定接点１４とが接触する。可動鉄心５と固定鉄心４との間隔は、可動接点１３と固定接点１４との間隔よりも大きいので、クロスバー７は、可動接点１３と固定接点１４とが接触した状態で更に下方に移動する。このため、接点ワイプが得られると共に接触バネ１０が圧縮する。この接触バネ１０による可動接触子９への付勢力は、可動接点１３と固定接点１４との接触圧力となる。以上で閉成動作が完了する。
【０００５】
つぎに、励磁コイル３の電圧を取り除くと、可動鉄心５と固定鉄心４の間の吸引力は消滅する。このため、引外しばね６の付勢力により可動鉄心５およびクロスバー７は図中上方に移動し、可動接点１３と固定接点１４とが開離する。
【０００６】
可動接点１３と固定接点１４とが開離すると、両接点１３、１４間にアークＡが発生する。アークＡは、反対側に発生するアークＡとの間に働く反発力、および固定接触子１５に流れる電流との間に働く電磁力により、外側への力を受けて膨らむ方向に移動する。このため、固定接点１４側のアークスポットはアークランナ１８に転流され、アークＡはさらに外側に移動する。そして、アークＡは、金属グリッド８０１の中に入って伸長され、複数の金属グリッド８０１により分断されると共に当該金属グリッド８０１内での冷却により消弧する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の電力開閉装置８００では、小電流領域における電流の遮断において、アークＡが金属グリッド８０１まで到達しない。このため、電流遮断時にアークＡが長時間接点上にとどまるから、接点１３、１４に負担がかかり、消耗が大きくなるという問題点があった。一方、金属グリッド８０１を小電流領域においてアーク消弧可能な位置に配置すると、大電流領域（短絡事故時など）において、遮断電流のエネルギーが大きいため、近接した金属グリッド８０１上にアークが膠着したままになる。このため、アークが伸びず続弧し、遮断不能となるという問題点があった。
【０００８】
モータの開閉に用いる電磁接触器などの電力開閉装置には、通常の定格電流の遮断およびモータのインチング動作をさせる場合に必要な拘束電流（定格電流の約６倍電流）の遮断、並びに事故電流の遮断（定格電流の約１０倍以上）が要求される。ところが、従来の電力開閉装置８００では、上記のような問題点があるから、通常、遮断不能を生じないように最も大きな電流値に合わせて金属グリッド８０１の位置を設定している。しかしながら、小電流領域において接点消耗が発生することになり、この接点消耗に対処するには、当該接点１３、１４のボリュームを大きくしなくてはならないという新たな問題点が生じる。
【０００９】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、事故電流領域、モータの始動電流領域、モータの定格電流域などの全ての電流領域における電流遮断において、接点消耗や遮断不能が生じない電力開閉装置を得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、この発明による電力開閉装置は、可動接点と固定接点とが接触または開離することにより電路を開閉し、可動接点と固定接点とが開離する際に当該可動接点と固定接点との間に生じるアークを消弧する消弧装置を有する電力開閉装置において、前記可動接点が前記固定接点から遠ざかる動作に連動して、前記可動接点と固定接点とが開離するときに生じる接点間空隙から前記消弧装置が遠ざかるものである。
【００１１】
接点が開離するときには、消弧装置が接点間空隙の近くにあるから、小電流領域においてもアークの転流が可能である。また、消弧装置が接点間空隙から遠ざかることにより、大電流領域におけるアークの膠着を防止し、当該アークの消弧を可能にする。このため、接点の消耗を防止できると共に広い領域において電流の遮断をすることができる。
【００１２】
つぎの発明による電力開閉装置は、可動接点と固定接点とが接触または開離することにより電路を開閉し、可動接点と固定接点とが開離する際に当該可動接点と固定接点との間に生じるアークを消弧する消弧装置を有する電力開閉装置において、前記可動接点が前記固定接点から遠ざかる動作に連動して、前記可動接点と固定接点とが開離するときに生じる接点間空隙に前記消弧装置が近づき、その後前記接点間空隙から遠ざかるものである。
【００１３】
接点の開離初期に消弧装置を接点間空隙に近づけることで、定格電流領域における遮断性能が向上する。このため、接点の消耗が少なくなり、接点寿命を長くできる。また、小型接点を使用できるので、装置を小型化できる。
【００１４】
つぎの発明による電力開閉装置は、上記電力開閉装置において、前記接点間空隙に対して消弧装置が遠ざかり又は近づく動作をカム機構により行うようにしたものである。
【００１５】
カム機構の原動節、従動節の一方を消弧装置と連結し、他方を接点間空隙側（可動接点および／または固定接点）と連結し、カム動作により前記接点間空隙に対して消弧装置を遠ざけ又は近づけるようにした。このような簡単な構成にすれば、装置の故障を少なくできると共に装置を確実に動作させることができる。
【００１６】
つぎの発明による電力開閉装置は、上記電力開閉装置において、可動接点側にカム機構の原動節を設けると共に従動節に前記消弧装置を連結し、前記可動接点が前記固定接点から遠ざかる動作に連動して、前記接点間空隙に対して消弧装置が遠ざかり又は近づくようにしたものである。
【００１７】
可動接点が移動するから当該可動接点側に原動節を設け、この原動節に従動する従動節を消弧装置と連結し、当該消弧装置を運動させるようにした。係る構成によれば、簡単に装置を構成できる。また、簡単な構成であるから、装置の故障を少なくできると共に装置を確実に動作させることができる。
【００１８】
つぎの発明による電力開閉装置は、上記電力開閉装置において、前記消弧装置が、導電性の材料からなるものである。
【００１９】
消弧装置を導電性の材料で構成することにより、アークを速やかに消弧装置に転流することができる。併せて、転流後は消弧装置を接点間空隙から遠ざけることにより、装置の消弧性能を向上できる。
【００２０】
つぎの発明による電力開閉装置は、上記電力開閉装置において、前記消弧装置が、導電性かつ磁性の材料からなるものである。
【００２１】
このようにすれば、磁性材料内にアーク電流による発生磁束が通過することによりアーク吸引効果が得られるため、消弧装置への転流が起こりやすくなる。また、消弧装置を導電性の材料で構成することにより、アークを速やかに消弧装置に転流することができる。このため、装置の消弧性能を向上させることができる。
【００２２】
つぎの発明による電力開閉装置は、上記電力開閉装置において、前記消弧装置を、導電性かつ磁性の材料からなる複数の金属グリッドとしたものである。
【００２３】
複数の金属グリッドを設けることにより、アークが金属グリッドにより分断、分圧するため、消弧性能を向上させることができる。
【００２４】
つぎの発明による電力開閉装置は、上記電力開閉装置において、前記消弧装置が、複数の転流電極と当該転流電極間に接続したＰＴＣ素子からなるものである。
【００２５】
ＰＴＣ素子は、一定温度を越えたときに抵抗値が急激に増加する特性を持つ。抵抗値が増加すると、アーク電流が急激に限流される。このため、ＰＴＣが低温のときは、転流しやすくなり、一方、ＰＴＣが高温のときはアーク電流が限流される。また、転流後は、消弧装置が遠ざかってアークを引き伸ばす。これらの相乗効果により、広い電流領域における電流遮断が可能になる。
【００２６】
つぎの発明による電力開閉装置は、上記電力開閉装置において、前記消弧装置が、複数の転流電極と当該転流電極間に接続した抵抗素子からなるものである。
【００２７】
抵抗素子にアークを転流させて限流する方式は一般に知られている。ここで、限流効果を大きくするため抵抗素子の抵抗値を高くすると、転流が起こりにくくなる。そこで、消弧装置を接点間空隙の近くに位置させれば転流しやすくなる。転流した後は、消弧装置を接点間空隙から遠ざければよい。このようにすれば、アークの遮断性能が向上する。
【００２８】
つぎの発明による電力開閉装置は、上記電力開閉装置において、前記消弧装置が、複数の転流電極と当該転流電極間に接続した整流素子からなるものである。
【００２９】
一般に、整流素子に転流させる場合、正方向時に転流が起こり、逆方向時には電流を阻止するが、つぎの正方向時に再発弧が起こる。しかし、この構成では、消弧装置が接点間空隙から遠ざかるので、再発弧が起こらない。このため、装置の消弧性能を向上することができる。
【００３０】
つぎの発明による電力開閉装置は、上記電力開閉装置において、前記消弧装置が、複数の転流電極と当該転流電極間に接続した抵抗素子および整流素子とからなるものである。
【００３１】
このように、抵抗素子と整流素子とを併用することで、相乗効果が得られ、より装置の消弧性能を向上することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る電力開閉装置につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００３３】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る電力開閉装置を示す断面図である。取付台１には、ハウジング２が取り付けてある。ハウジング２内には、励磁コイル３が配置されている。励磁コイル３は、固定鉄心４内に保持されている。可動鉄心５は、所定間隔を持って固定鉄心４に対向して配置してある。固定鉄心４と可動鉄心５との間には、引外しバネ６が設けられている。引外しバネ６は、可動鉄心５を上方に付勢する。また、可動鉄心５の上部には、クロスバー７が取り付けてある。クロスバー７は、絶縁材料により構成されている。また、クロスバー７の上部には、窓８が設けてある。窓８には、可動接触子９が保持されている。可動接触子９は、圧縮コイルバネからなる接触バネ１０によって下方に付勢されており、窓８に沿って摺動可能である。
【００３４】
クロスバー７は、ハウジング２の穴部１１と内壁１２とにより上下方向に摺動案内されている。可動接触子９の両端には、可動接点１３が取り付けてある。また、可動接点１３は、所定間隔を持って固定接点１４に対向配置されている。固定接点１４は、固定接触子１５上に取り付けてある。固定接触子１５は、端子板１６に電気的に接続固定されている。端子板１６には、外部回路に接続するための端子ネジ１７が螺合してある。また、固定接触子１５には、アークランナ１８が取り付けてある。
【００３５】
クロスバー７の上端には、アクチュエータ１９が取り付けてある。アクチュエータ１９の側面は、作動曲面２０となっている。作動曲面２０は、平面部２１と凹部２２とから構成されている。可動接点１３と固定接点１４との間の空隙近傍には、消弧用の金属グリッド２３が複数配置されている。金属グリッド２３は、導電性かつ磁性の材料からなる。金属グリッド２３は、雲型のカム２４に固定されている。カム２４は、軸部２５により回転支持されている。軸部２５は、ひねりバネ２６の中心を貫通する。ひねりバネ２６の一端はカム２４に係止し、他端はアークボックス２７に係止している。ひねりバネ２６により、カム２４の端部２４ａをアクチュエータ１９の作動曲面２０に対して付勢する。
【００３６】
つぎに、この電力開閉装置１００の動作について説明する。励磁コイル３に電圧が印加されて接点１３、１４が閉成する動作については、上記従来の場合と同様であるので、説明を省略する。図２は、図１に示した電力開閉装置１００の部分断面図であり、接点１３、１４の閉成状態を示す。接点１３、１４が閉成された状態では、カム２４の端部２４ａはアクチュエータ１９の平面部２０に当接している。このため、金属グリッド２３が接点間空隙の近傍に位置する。
【００３７】
つぎに、励磁コイル３に印加した電圧を取り除くと、可動鉄心５が引外しバネ６の作用により上方に移動する。アクチュエータ１９は、クロスバー７を介して可動鉄心５と連結しているから、可動鉄心５と共にアクチュエータ１９が上昇する。アクチュエータ１９の上昇に伴い、また、ひねりバネ２６によりカム２４が付勢されていることから、カム２４の端部２４ａが作動曲面２０の凹部２２に落ち込む。これにより金属グリッド２３が揺動し、接点間空隙から遠ざかる（図１参照）。この結果、可動接点１３と固定接点１４とが開離し始めたときは、金属グリッド２３が接点間空隙の近傍に位置するが、その後、可動接点１３と固定接点１４とがある程度離れたときは、金属グリッド２３が接点間空隙から遠ざかるようになる。
【００３８】
まず、接点１３、１４間に生じるアークＡは、可動接点１３と固定接点１４とが開離し始めた状態で、接点間空隙の近傍にある金属グリッド２３に転流する。金属グリッド２３は、導電性かつ磁性の材料からできているので、アーク電流により発生する磁束が金属グリッド２３内を通ることでアークＡを当該金属グリッド２３内に引き込み、転流効果を増大させる。つぎに、クロスバー７の上昇に従ってカム２４の端部２４ａが作動曲面２０の凹部２２に落ち込み、金属グリッド２３が接点間空隙から遠ざかり始める。これにより、転流されたアークＡが接点から離れた位置（図１参照）まで引き延ばされ、アーク電圧が高まってアークＡが消弧する。
【００３９】
以上のように構成すれば、金属グリッド２３を接点間近傍に位置させることで定格電流領域におけるアークＡを遮断できると共に、接点１３、１４の開成後に金属グリッド２３を接点間空隙から遠ざけることで、事故電流領域におけるアークＡを遮断することができる。すなわち、すべての電流域において有効に作用する消弧装置を得ることができる。また、定格電流域での遮断性能が改善されるから、接点消耗が少なくなり、長寿命化が達成できる。さらに、接点を小形化できるため安価になる。
【００４０】
実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２に係る電力開閉装置を示す断面図である。この実施の形態２に係る電力開閉装置２００は、実施の形態１に係る電力開閉装置１００と略同様の構成であるが、アクチュエータ１９の作動曲面２０の形状が異なる。以下、この異なる点について説明し、他の構成については説明を省略する。アクチュエータ１９の作動曲面２０は、上方より第１凹部２０１、平面部２０２、第２凹部２０３から構成されている。接点１３、１４の開成状態で、カム２４の端部２４ａは第１凹部２０１に落ち込んでいる。
【００４１】
図４および図５は、図３に示した電力開閉装置２００の作動状態を示す断面説明図である。励磁コイル３に電圧が印加されて接点１３、１４が閉成する動作については、上記従来の場合と同様であるので、説明を省略する。接点１３、１４が閉成された状態では、カム２４の端部２４ａはアクチュエータ１９の第１凹部２０１に落ち込んでいる。このため、金属グリッド２３は接点間空隙から離れた位置にある。
【００４２】
つぎに、励磁コイル３に印加した電圧を取り除くと、可動鉄心５が引外しバネ６の作用により上方に移動する。アクチュエータ１９は、クロスバー７を介して可動鉄心６と連結しているから、可動鉄心６と共にアクチュエータ１９が上昇する。第１凹部２０１は、ある程度のストロークを持っているため、可動接点１３と固定接点１４との開離初期では、金属グリッド２３が接点間空隙から離れた位置にある（図３参照）。続いて、アクチュエータ１９の上昇に伴い、カム２４の端部２４ａが作動曲面２０の平面部２０２に押し上げられる。これにより金属グリッド２３が揺動し、接点間空隙に近づく（図４参照）。
【００４３】
つぎに、アクチュエータ１９が更に上昇することで、カム２４の端部２４ａは作動曲面２０の第２凹部２０３に落ち込む。これより、金属グリッド２３が接点間空隙から遠ざかる（図５参照）。この結果、可動接点１３と固定接点１４とが開離し始めたときは、金属グリッド２３が接点間空隙から離れているが、その後に近づき、可動接点１３と固定接点１４とがある程度離れたときは、金属グリッド２３が再び接点間空隙から遠ざかるようになる。
【００４４】
接点１３、１４間に発生するアークＡは、可動接点１３と固定接点１４との開離過程において、金属グリッド２３が接点間空隙に近づくから、定格電流領域においてもアークＡを転流することができる。また、アーク転流後、金属グリッド２３を接点間空隙から遠ざけてアークＡを引き延ばすことで、当該アークＡを消弧できる。また、金属グリッド２３を接点間空隙から遠ざけることで、事故電流領域であってもアークＡを遮断することができる。すなわち、すべての電流域において有効に作用する消弧装置を得ることができる。また、定格電流域での遮断性能が改善されるから、接点消耗が少なくなり、長寿命化が達成できる。さらに、接点を小形化できるため安価になる。
【００４５】
実施の形態３．
図６は、この発明の実施の形態３に係る電力開閉装置を示す一部断面図である。この実施の形態３に係る電力開閉装置３００は、実施の形態２に係る電力開閉装置２００と略同様であるが、消弧装置部分が異なる。以下、この異なる点について説明し、他の構成については説明を省略する。カム２４には、上部電流電極３０１と下部転流電極３０２とが設けられている。この上部転流電極３０１と下部転流電極３０２との間には、ＰＴＣ素子３０３が接続してある。ＰＴＣ素子３０３は、カム２４内部に埋設する。転流電極３０１、３０２は、導電性かつ磁性の材料からなる。
【００４６】
つぎに、この電力開閉装置３００の動作について説明する。励磁コイルの作用に基づき、可動接点１３と固定接点１４とが開離すると、接点１３、１４間にアークが発生する。このアークは、接点間空隙の近傍に位置する転流電極３０１、３０２に転流する。転流電極３０１、３０２に転流したアーク電流は、ＰＴＣ素子３０３に流れる。ＰＴＣ素子３０３は、ある一定温度を越えたときにその抵抗値が急激に増加する特性を持つ。アーク転流初期は、ＰＴＣ素子３０３の温度が低いので、アークを転流しやすい。続いてＰＴＣ素子３０３にアーク電流が流れることにより、ＰＴＣ素子３０３の温度が上がり抵抗値が急激に上昇する。これにより、アーク電流が急激に限流される。さらに、転流電極３０１、３０２が、カム２４の揺動により接点間空隙から離れることで、アークが急速に引き延ばされる。この相乗効果により、アークが効果的に消弧する。この結果、広い電流領域でアークの遮断性能が向上する。
【００４７】
実施の形態４．
図７は、この発明の実施の形態４に係る電力開閉装置を示す一部断面図である。この実施の形態４に係る電力開閉装置４００は、実施の形態２に係る電力開閉装置２００と略同様であるが、消弧装置部分が異なる。以下、この異なる点について説明し、他の構成については説明を省略する。カム２４には、上部電流電極３０１と下部転流電極３０２とが設けられている。この上部転流電極３０１と下部転流電極３０２との間には、抵抗素子４０１が接続してある。抵抗素子４０１は、カム２４内部に埋設する。転流電極３０１、３０２は、導電性かつ磁性の材料からなる。
【００４８】
つぎに、この電力開閉装置４００の動作について説明する。励磁コイルの作用に基づき、可動接点１３と固定接点１４とが開離すると、接点１３、１４間にアークが発生する。このアークは、接点間空隙の近傍に位置する転流電極３０１、３０２に転流する。転流電極３０１、３０２に転流したアーク電流は、抵抗素子４０１に流れ、急激に限流される。
【００４９】
ところで、限流効果を大きくするには抵抗素子４０１の抵抗値を高くする必要があるが、逆にアークが転流しにくくなる。そこで、この電力開閉装置４００では、転流電極３０１、３０２がカム２４の揺動により接点間空隙に近づき離れることで、アークを転流させやすくしている。アーク転流後は、転流電極３０１、３０２が接点間空隙から遠ざかるため、アークが急速に引き延ばされる。この電力開閉装置４００では、上記相乗効果により、アークが効果的に消弧する。この結果、広い電流領域でアークの遮断性能が向上する。
【００５０】
実施の形態５．
図８は、この発明の実施の形態５に係る電力開閉装置を示す一部断面図である。この実施の形態５に係る電力開閉装置５００は、実施の形態２に係る電力開閉装置２００と略同様であるが、消弧装置部分が異なる。以下、この異なる点について説明し、他の構成については説明を省略する。カムには、上部電流電極３０１と下部転流電極３０２とが設けられている。この上部転流電極３０１と下部転流電極３０２との間には、整流素子５０１が接続してある。整流素子５０１は、カム２４内部に埋設する。転流電極３０１、３０２は、導電性かつ磁性の材料からなる。
【００５１】
つぎに、この電力開閉装置５００の動作について説明する。励磁コイルの作用に基づき、可動接点１３と固定接点１４とが開離すると、接点１３、１４間にアークが発生する。このアークは、接点間空隙の近傍に位置する転流電極３０１、３０２に転流する。転流電極３０１、３０２は整流素子５０１に接続されているから、アーク電流は正方向に流れ、逆方向には流れない。ここで、逆方向の電流阻止現象が起こっても、つぎの正方向時に再発弧が生じる。ところが、この電力開閉装置５００では、可動電極１３と固定電極１４とが開離した後、転流電極３０１、３０２が電極間空隙から遠ざかるので、再発弧が生じにくい。以上、転流電極３０１、３０２を遠ざけてアークを急速に引き延ばすこととの相乗効果により、アークが効果的に消弧する。この結果、整流素子５０１による消弧の性能を十分に引き出せ、広い電流領域でアークの遮断性能が向上する。
【００５２】
実施の形態６．
図９は、この発明の実施の形態６に係る電力開閉装置を示す一部断面図である。この実施の形態６に係る電力開閉装置６００は、実施の形態２に係る電力開閉装置２００と略同様であるが、消弧装置部分が異なる。以下、この異なる点について説明し、他の構成については説明を省略する。カムには、上部転流電極３０１と下部転流電極３０２とが設けられている。この上部転流電極３０１と下部転流電極３０２との間には、抵抗素子４０１と整流素子５０１とが直列に接続してある。抵抗素子４０１および整流素子５０１は、カム２４内部に埋設する。転流電極３０１、３０２は、導電性かつ磁性の材料からなる。
【００５３】
つぎに、この電力開閉装置６００の動作について説明する。励磁コイルの作用に基づき、可動接点１３と固定接点１４とが開離すると、接点１３、１４間にアークが発生する。このアークは、接点間空隙の近傍に位置する転流電極３０１、３０２に転流する。転流電極３０１、３０２は抵抗素子４０１および整流素子５０１に接続されているから、アーク電流は抵抗素子４０１および整流素子５０１に流れる。この抵抗素子４０１により限流効果を得、整流素子５０１により逆方向電流阻止効果を得る。また、可動接点１３と固定接点１４とが開離した後、転流電極３０１、３０２が電極間空隙から遠ざかるので、再発弧が生じにくい。以上、抵抗素子４０１により限流すること、整流素子５０１による逆方向電流を阻止すること、および転流電極３０１、３０２を遠ざけてアークを急速に引き延ばすこととの相乗効果により、アークが効果的に消弧する。この結果、広い電流領域でアークの遮断性能が向上する。
【００５４】
実施の形態７．
図１０は、この発明の実施の形態７に係る電力開閉装置を示す一部断面図である。この実施の形態７に係る電力開閉装置７００は、実施の形態１に係る電力開閉装置１００と略同様であるが、消弧装置部分が異なる。以下、この異なる点について説明し、他の構成については説明を省略する。クロスバー７の上端には、複数の金属グリッド７０１を支える支持部７０２が固定されている。支持部７０２は、アークボックス７０３内に収容されている。金属グリッド７０１は、アークランナ１８に対向して設けられている。金属グリッド７０１は、導電性かつ磁性の材料からなる。
【００５５】
つぎに、この電力開閉装置７００の動作について説明する。励磁コイルに電圧が印加されて接点１３、１４が閉成する動作については、上記従来の場合と同様であるので、説明を省略する。励磁コイルに電圧を印加した状態では、可動接点１３と固定接点１４とが閉成されているため、金属グリッド７０１が接点１３、１４近傍に位置する。電圧を取り除くと、可動鉄心５が引外しバネ６の作用により上方に移動する。支持部７０２はクロスバー７を介して可動鉄心５と連結しているから、可動鉄心５と共に支持部７０２が上昇する。この支持部７０２の上昇に伴い、金属グリッド７０１が上昇する。
【００５６】
接点開成初期には、金属グリッド７０１が接点間空隙の近傍にあるが、次第に遠ざかって行く。このため、開成初期では、接点１３、１４間に生じたアークが金属グリッド７０１に転流しやすい。また、転流後は、金属グリッド７０１が接点間空隙から遠ざかるので、アークが引き延ばされ、冷却消弧する。
【００５７】
この電力開閉装置７００によれば、消弧装置を簡単に構成できる。このため、機構部位で生じる摩耗などが少なくなり、耐久性が向上する。なお、上記では、消弧装置として金属グリッド７０１を用いているが、上記実施の様態３〜６のようなＰＴＣ素子３０３、抵抗素子４０１、整流素子５０１などを転流電極３０１、３０２と組み合わせて用いてもよい。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係る電力開閉装置によれば、可動接点が前記固定接点から遠ざかる動作に連動して、前記可動接点と固定接点とが開離するときに生じる接点間空隙から前記消弧装置が遠ざかるようにしたので、小電流領域においてもアークの転流が可能であり、大電流領域におけるアークの膠着を防止できる。このため、接点の消耗を防止できると共に広い領域において電流の遮断をすることができる。
【００５９】
つぎの発明に係る電力開閉装置では、可動接点が前記固定接点から遠ざかる動作に連動して、前記可動接点と固定接点とが開離するときに生じる接点間空隙に前記消弧装置が近づき、その後前記接点間空隙から遠ざかるようにしたので、定格電流領域における遮断性能が向上し、接点の消耗が少なくなると共に接点寿命を長くできる。また、小型接点を使用できるので、装置を小型化できる。
【００６０】
つぎの発明に係る電力開閉装置では、接点間空隙に対して消弧装置が遠ざかり又は近づく動作をカム機構により行うようにしたので、装置を簡単に構成できると共に装置の故障を少なくできる。また、装置を確実に動作させることができる。
【００６１】
つぎの発明に係る電力開閉装置では、可動接点側にカム機構の原動節を設けると共に従動節に前記消弧装置を連結し、前記可動接点が前記固定接点から遠ざかる動作に連動して、前記接点間空隙に対して消弧装置が遠ざかり又は近づくようにした。このような構成によれば、簡単に装置を構成できる。また、簡単な構成であるから、装置の故障を少なくできると共に装置を確実に動作させることができる。
【００６２】
つぎの発明に係る電力開閉装置では、消弧装置を導電性の材料により構成したのち、アークを速やかに消弧装置に転流することができ、装置の消弧性能を向上できる。
【００６３】
つぎの発明に係る電力開閉装置では、消弧装置を磁性の材料から構成したから、消弧装置への転流が起こりやすくなる。また、消弧装置を導電性の材料で構成したから、アークを速やかに消弧装置に転流することができる。このため、装置の消弧性能を向上させることができる。
【００６４】
つぎの発明に係る電力開閉装置では、複数の金属グリッドを設けたので、アークが金属グリッドにより分断、分圧する。このため、消弧性能を向上させることができる。
【００６５】
つぎの発明に係る電力開閉装置では、消弧装置を、複数の転流電極と当該転流電極間に接続したＰＴＣ素子から構成したので、転流後、消弧装置が遠ざかってアークを引き伸ばすこととの相乗効果により、広い電流領域における電流遮断が可能になる。
【００６６】
つぎの発明に係る電力開閉装置では、消弧装置を、複数の転流電極と当該転流電極間に接続した抵抗素子から構成したので、消弧装置を接点間空隙の近くに位置させ、転流後、消弧装置を接点間空隙から遠ざけることとの相乗効果により、アークの遮断性能を向上させることができる。
【００６７】
つぎの発明に係る電力開閉装置では、消弧装置を、複数の転流電極と当該転流電極間に接続した整流素子から構成した。係る構成では、消弧装置が接点間空隙から遠ざかるため、再発弧が起こらない。このため、装置の消弧性能を向上することができる。
【００６８】
つぎの発明に係る電力開閉装置では、消弧装置を、複数の転流電極と当該転流電極間に接続した抵抗素子およびと整流素子から構成したので、これらの相乗効果が得られ、より装置の消弧性能を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る電力開閉装置を示す断面図である。
【図２】図１に示した電力開閉装置の部分断面図であり、接点の閉成状態を示す。
【図３】この発明の実施の形態２に係る電力開閉装置を示す断面図である。
【図４】図３に示した電力開閉装置の作動状態を示す断面説明図である。
【図５】図３に示した電力開閉装置の作動状態を示す断面説明図である。
【図６】この発明の実施の形態３に係る電力開閉装置を示す一部断面図である。
【図７】この発明の実施の形態４に係る電力開閉装置を示す一部断面図である。
【図８】この発明の実施の形態５に係る電力開閉装置を示す一部断面図である。
【図９】この発明の実施の形態６に係る電力開閉装置を示す一部断面図である。
【図１０】この発明の実施の形態７に係る電力開閉装置を示す一部断面図である。
【図１１】従来における電力開閉装置の一例を示す断面図である。
【図１２】図１１に示した電力開閉装置におけるアーク消弧過程を示す一部断面図である。
【符号の説明】
１００電力開閉装置、１取付台、２ハウジング、３励磁コイル、４固定鉄心、５可動鉄心、６引外しバネ、７クロスバー、８窓、９可動接触子、１０接触バネ、１１穴部、１２内壁、１３可動接点、１４固定接点、１５固定接触子、１６端子板、１７端子ネジ、１８アークランナ、１９アクチュエータ、２０作動曲面、２１平面部、２２凹部、２３金属グリッド、２４カム、２５軸部、２６ひねりバネ、２７アークボックス。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a power switchgear, and more particularly, to a power switchgear that does not cause contact wear or disconnection in current interruption in all current regions such as an accident current region, a motor starting current region, and a motor rated current region. About.
[0002]
[Prior art]
FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating an example of a conventional power switching device. FIG. 12 is a partial cross-sectional view showing an arc extinguishing process in the power switchgear shown in FIG. A housing 2 is mounted on the mounting base 1. An excitation coil 3 is arranged in the housing 2. The exciting coil 3 is held in the fixed iron core 4. The movable iron core 5 is arranged facing the fixed iron core 4 at a predetermined interval. A tripping spring 6 is provided between the fixed iron core 4 and the movable iron core 5. The tripping spring 6 urges the movable iron core 5 upward. A crossbar 7 is attached to the upper part of the movable iron core 5. A window 8 is provided above the crossbar 7. The window 8 holds a movable contact 9. The movable contact 9 is urged downward by a contact spring 10 composed of a compression coil spring, and is slidable along the window 8.
[0003]
The crossbar 7 is vertically slidably guided by the hole 11 and the inner wall 12 of the housing 2. A movable contact 13 is attached to both ends of the movable contact 9. Further, the movable contact 13 is arranged to face the fixed contact 14 at a predetermined interval. The fixed contact 14 is mounted on a fixed contact 15. The fixed contact 15 is electrically connected and fixed to the terminal plate 16. A terminal screw 17 for connecting to an external circuit is screwed to the terminal plate 16. An arc runner 18 is attached to the fixed contact 15. Above the arcrunner 18, a plurality of arc-extinguishing metal grids 801 are arranged. The metal grid 801 is fixed to the arc box 802.
[0004]
Next, the operation of the power switching device 800 will be described. When a voltage is applied to the exciting coil 3, a magnetic flux is generated. For this reason, fixed iron core 4 A suction force is generated between the armature and the movable iron core 5. When the suction force exceeds the urging force of the trip spring 6, the movable iron core 5 and the crossbar 7 move downward. Since the movable core 5 is attached to the crossbar 7, the movable contact 13 and the fixed contact 14 come into contact with each other by the movement of the crossbar 7. Since the distance between the movable core 5 and the fixed core 4 is larger than the distance between the movable contact 13 and the fixed contact 14, the crossbar 7 moves further downward with the movable contact 13 and the fixed contact 14 in contact with each other. . Therefore, a contact wipe is obtained and the contact spring 10 is compressed. The urging force of the contact spring 10 on the movable contact 9 is a contact pressure between the movable contact 13 and the fixed contact 14. Thus, the closing operation is completed.
[0005]
Next, when the voltage of the excitation coil 3 is removed, the attractive force between the movable core 5 and the fixed core 4 disappears. Therefore, the movable iron core 5 and the crossbar 7 move upward in the drawing due to the urging force of the tripping spring 6, and the movable contact 13 and the fixed contact 14 are separated.
[0006]
When the movable contact 13 and the fixed contact 14 are separated from each other, point 13,1 For four The arc A is generated. The arc A moves in the direction in which it expands by receiving an outward force due to a repulsive force acting between the arc A generated on the opposite side and an electromagnetic force acting between the arc A and a current flowing through the fixed contact 15. For this reason, the arc spot on the fixed contact 14 side is diverted to the arc runner 18, and the arc A moves further outward. Then, the arc A enters the metal grid 801, is extended, is divided by the plurality of metal grids 801, and is extinguished by cooling in the metal grid 801.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional power switching device 800, the arc A does not reach the metal grid 801 when the current is interrupted in the small current region. For this reason, since the arc A stays on the contacts for a long time when the current is interrupted, a load is applied to the contacts 13 and 14, and there is a problem that the consumption increases. On the other hand, when the metal grid 801 is arranged at a position where arc can be extinguished in the small current region, in the large current region (for example, at the time of a short circuit accident), the energy of the breaking current is large, so that the arc is stuck on the adjacent metal grid 801. Will remain. For this reason, there was a problem that the arc continued without being extended and could not be cut off.
[0008]
Power switching devices such as electromagnetic contactors used to open and close motors are designed to cut off the normal rated current and cut off the restraint current (about 6 times the rated current) necessary for inching operation of the motor, and the fault current. Is required (about 10 times or more of the rated current). However, the conventional power switching device 800 has the above-described problems, and therefore, the position of the metal grid 801 is usually set according to the largest current value so as not to cause interruption. However, contact wear occurs in the small current region, and a new problem arises in that the volume of the contacts 13 and 14 must be increased in order to cope with the contact wear.
[0009]
The present invention has been made in view of the above, and in the current interruption in all current regions such as an accident current region, a motor starting current region, and a rated current region of a motor, electric power that does not cause contact wear or interruption failure. The purpose is to obtain a switchgear.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a power switching device according to the present invention opens and closes an electric circuit by a movable contact and a fixed contact coming into contact with or separating from each other. In a power switchgear having an arc extinguishing device for extinguishing an arc generated between a contact and a fixed contact, the movable contact and the fixed contact are separated in conjunction with an operation of moving the movable contact away from the fixed contact. The arc extinguishing device moves away from a gap between contacts that sometimes occurs.
[0011]
When the contacts are opened, the arc extinguishing device is close to the gap between the contacts, so that commutation of the arc is possible even in a small current region. In addition, since the arc extinguishing device is kept away from the gap between the contacts, it is possible to prevent the arc from sticking in the large current region and extinguish the arc. For this reason, the contact can be prevented from being worn, and the current can be cut off in a wide area.
[0012]
The electric power switching device according to the next invention opens and closes an electric circuit by contact or separation between the movable contact and the fixed contact, and when the movable contact and the fixed contact are separated, the electric contact is located between the movable contact and the fixed contact. In a power switchgear having an arc extinguishing device that extinguishes a generated arc, in conjunction with an operation of moving the movable contact away from the fixed contact, a gap between the contacts generated when the movable contact and the fixed contact are separated from each other. The arc extinguishing device approaches and then moves away from the inter-contact gap.
[0013]
By bringing the arc-extinguishing device close to the gap between the contacts at the initial stage of the opening of the contacts, the breaking performance in the rated current region is improved. Therefore, wear of the contacts is reduced, and the life of the contacts can be extended. Further, since a small contact can be used, the device can be downsized.
[0014]
In the power switching device according to the next invention, in the power switching device described above, the operation of the arc extinguishing device moving away from or approaching the gap between the contacts is performed by a cam mechanism.
[0015]
One of the prime mover and the follower of the cam mechanism is connected to the arc extinguishing device, and the other is connected to the inter-contact gap side (movable contact and / or fixed contact). Was moved away or approached. With such a simple configuration, failure of the device can be reduced and the device can be reliably operated.
[0016]
The power switching device according to the next invention is the power switching device according to the above, wherein a driving node of a cam mechanism is provided on a movable contact side, and the arc extinguishing device is connected to a driven node, and the movable contact is linked to an operation of moving away from the fixed contact. Thus, the arc extinguishing device moves away from or approaches the gap between the contacts.
[0017]
Since the movable contact moves, a prime mover is provided on the movable contact side, a follower that follows the prime mover is connected to the arc extinguishing device, and the arc extinguishing device is moved. According to such a configuration, the device can be easily configured. Further, since the configuration is simple, it is possible to reduce failures of the device and to operate the device reliably.
[0018]
In the power switching device according to the next invention, in the power switching device described above, the arc extinguishing device is made of a conductive material.
[0019]
By configuring the arc extinguishing device with a conductive material, the arc can be quickly commutated to the arc extinguishing device. In addition, after the commutation, the arc extinguishing performance of the device can be improved by moving the arc extinguishing device away from the gap between the contacts.
[0020]
In the power switching device according to the next invention, in the power switching device, the arc extinguishing device is made of a conductive and magnetic material.
[0021]
With this configuration, since the magnetic flux generated by the arc current passes through the magnetic material, an arc attraction effect is obtained, so that the commutation to the arc extinguishing device easily occurs. Further, by forming the arc extinguishing device from a conductive material, the arc can be quickly commutated to the arc extinguishing device. For this reason, the arc extinguishing performance of the device can be improved.
[0022]
In the power switching device according to the next invention, in the power switching device described above, the arc extinguishing device is a plurality of metal grids made of a conductive and magnetic material.
[0023]
By providing a plurality of metal grids, the arc is divided and divided by the metal grid, so that arc extinguishing performance can be improved.
[0024]
In the power switching device according to the next invention, in the power switching device, the arc extinguishing device includes a plurality of commutation electrodes and a PTC element connected between the commutation electrodes.
[0025]
The PTC element has a characteristic that the resistance value rapidly increases when a certain temperature is exceeded. As the resistance increases, the arc current is rapidly limited. Therefore, when the PTC is at a low temperature, commutation is likely to occur, while when the PTC is at a high temperature, the arc current is limited. After the commutation, the arc extinguishing device goes away and extends the arc. Due to these synergistic effects, current interruption in a wide current region becomes possible.
[0026]
In the power switching device according to the next invention, in the power switching device, the arc extinguishing device includes a plurality of commutation electrodes and a resistance element connected between the commutation electrodes.
[0027]
A method of commutating an arc to a resistance element to limit the current is generally known. Here, if the resistance value of the resistance element is increased in order to increase the current limiting effect, commutation is less likely to occur. Therefore, if the arc extinguishing device is located near the gap between the contacts, the commutation becomes easy. After the commutation, the arc extinguishing device may be moved away from the gap between the contacts. This improves the arc breaking performance.
[0028]
In the power switching device according to the next invention, in the power switching device described above, the arc extinguishing device includes a plurality of commutation electrodes and a rectifying element connected between the commutation electrodes.
[0029]
Generally, when commutating to a rectifying element, commutation occurs in the forward direction and current is blocked in the reverse direction, but re-arcing occurs in the next forward direction. However, in this configuration, since the arc extinguishing device moves away from the gap between the contacts, re-arcing does not occur. For this reason, the arc extinguishing performance of the device can be improved.
[0030]
The power switching device according to the next invention is the power switching device according to the above, wherein the arc extinguishing device includes a plurality of commutation electrodes and a resistance element connected between the commutation electrodes. Adjustment Flow element When It consists of
[0031]
As described above, by using the resistive element and the rectifying element together, a synergistic effect can be obtained, and the arc extinguishing performance of the device can be further improved.
[0032]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a power switching device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that the present invention is not limited by the embodiment.
[0033]
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a sectional view showing a power switching device according to Embodiment 1 of the present invention. A housing 2 is mounted on the mounting base 1. An excitation coil 3 is arranged in the housing 2. The exciting coil 3 is held in the fixed iron core 4. The movable iron core 5 is arranged facing the fixed iron core 4 at a predetermined interval. A tripping spring 6 is provided between the fixed iron core 4 and the movable iron core 5. The tripping spring 6 urges the movable iron core 5 upward. A crossbar 7 is attached to the upper part of the movable iron core 5. The crossbar 7 is made of an insulating material. A window 8 is provided above the crossbar 7. The window 8 holds a movable contact 9. The movable contact 9 is urged downward by a contact spring 10 composed of a compression coil spring, and is slidable along the window 8.
[0034]
The crossbar 7 is vertically slidably guided by the hole 11 and the inner wall 12 of the housing 2. A movable contact 13 is attached to both ends of the movable contact 9. Further, the movable contact 13 is arranged to face the fixed contact 14 at a predetermined interval. The fixed contact 14 is mounted on a fixed contact 15. The fixed contact 15 is electrically connected and fixed to the terminal plate 16. A terminal screw 17 for connecting to an external circuit is screwed to the terminal plate 16. An arc runner 18 is attached to the fixed contact 15.
[0035]
An actuator 19 is attached to the upper end of the crossbar 7. The side surface of the actuator 19 is an operation curved surface 20. The operation curved surface 20 includes a flat portion 21 and a concave portion 22. In the vicinity of the gap between the movable contact 13 and the fixed contact 14, a plurality of arc-extinguishing metal grids 23 are arranged. The metal grid 23 is made of a conductive and magnetic material. The metal grid 23 is fixed to a cloud-shaped cam 24. The cam 24 is rotatably supported by the shaft 25. The shaft 25 passes through the center of the torsion spring 26. One end of the torsion spring 26 is locked to the cam 24, and the other end is locked to the arc box 27. The torsion spring 26 urges the end 24 a of the cam 24 against the operation curved surface 20 of the actuator 19.
[0036]
Next, the operation of the power switching device 100 will be described. The operation of closing the contacts 13 and 14 when a voltage is applied to the exciting coil 3 is the same as in the above-described conventional case, and a description thereof will be omitted. FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the power switching device 100 shown in FIG. 1, showing a closed state of the contacts 13 and 14. When the contacts 13 and 14 are closed, the end 24 a of the cam 24 is in contact with the flat portion 20 of the actuator 19. For this reason, the metal grid 23 is located near the gap between the contacts.
[0037]
Next, when the voltage applied to the exciting coil 3 is removed, the movable iron core 5 moves upward by the action of the tripping spring 6. Since the actuator 19 is connected to the movable core 5 via the crossbar 7, the actuator 19 moves up together with the movable core 5. As the actuator 19 is raised and the cam 24 is urged by the torsion spring 26, the end 24 a of the cam 24 falls into the concave portion 22 of the operation curved surface 20. As a result, the metal grid 23 swings and moves away from the gap between the contacts (see FIG. 1). As a result, when the movable contact 13 and the fixed contact 14 start to be separated from each other, the metal grid 23 is located near the gap between the contacts. After that, when the movable contact 13 and the fixed contact 14 are separated to some extent, The metal grid 23 moves away from the gap between the contacts.
[0038]
First, the arc A generated between the contacts 13 and 14 is commutated to the metal grid 23 near the gap between the contacts in a state where the movable contact 13 and the fixed contact 14 have begun to separate. Since the metal grid 23 is made of a conductive and magnetic material, the magnetic flux generated by the arc current passes through the metal grid 23 to draw the arc A into the metal grid 23 and increase the commutation effect. Next, as the crossbar 7 rises, the end 24a of the cam 24 falls into the concave portion 22 of the operation curved surface 20, and the metal grid 23 starts moving away from the gap between the contacts. Thereby, the commutated arc A is extended to a position away from the contact (see FIG. 1), the arc voltage is increased, and the arc A is extinguished.
[0039]
According to the above configuration, the arc A in the rated current region can be cut off by positioning the metal grid 23 near the contact, and the metal grid 23 is kept away from the gap between the contacts after the contacts 13 and 14 are opened. Arc A in the fault current region can be cut off. That is, an arc extinguishing device that works effectively in all current ranges can be obtained. Further, since the breaking performance in the rated current region is improved, contact wear is reduced, and a longer life can be achieved. Further, the size of the contacts can be reduced, so that the cost can be reduced.
[0040]
Embodiment 2 FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a power switching device according to Embodiment 2 of the present invention. The power switching device 200 according to the second embodiment has substantially the same configuration as the power switching device 100 according to the first embodiment, but differs in the shape of the operation curved surface 20 of the actuator 19. Hereinafter, the difference will be described, and the description of the other configurations will be omitted. The operation curved surface 20 of the actuator 19 includes a first concave portion 201, a flat portion 202, and a second concave portion 203 from above. With the contacts 13 and 14 in the open state, the end 24 a of the cam 24 falls into the first recess 201.
[0041]
FIG. 4 and FIG. 5 are cross-sectional explanatory views showing an operation state of the power switching device 200 shown in FIG. The operation of closing the contacts 13 and 14 when a voltage is applied to the exciting coil 3 is the same as in the above-described conventional case, and a description thereof will be omitted. When the contacts 13 and 14 are closed, the end 24 a of the cam 24 has fallen into the first recess 201 of the actuator 19. For this reason, the metal grid 23 is located at a position away from the gap between the contacts.
[0042]
Next, when the voltage applied to the excitation coil 3 is removed, the movable core 5 Is a trip spring 6 Moves upward by the action of. The actuator 19 is provided with a movable iron core via the crossbar 7. 6 Because it is connected to 6 At the same time, the actuator 19 moves up. Since the first recess 201 has a certain stroke, the metal grid 23 is located at a position away from the gap between the contacts at the initial stage of the separation between the movable contact 13 and the fixed contact 14 (see FIG. 3). Subsequently, as the actuator 19 is raised, the end 24 a of the cam 24 is pushed up to the flat portion 202 of the operation curved surface 20. Thereby, the metal grid 23 swings and approaches the gap between the contacts (see FIG. 4).
[0043]
Next, when the actuator 19 is further raised, the end 24 a of the cam 24 falls into the second concave portion 203 of the operation curved surface 20. Thus, the metal grid 23 moves away from the gap between the contacts (see FIG. 5). As a result, when the movable contact 13 and the fixed contact 14 start to separate from each other, the metal grid 23 is separated from the gap between the contacts, but when approaching thereafter, when the movable contact 13 and the fixed contact 14 are separated to some extent, Then, the metal grid 23 moves away from the gap between the contacts again.
[0044]
The arc A generated between the contacts 13 and 14 can commutate the arc A even in the rated current region because the metal grid 23 approaches the gap between the contacts in the process of separating the movable contact 13 and the fixed contact 14. it can. After arc commutation, the arc A can be extinguished by extending the arc A by moving the metal grid 23 away from the gap between the contacts. Further, by keeping the metal grid 23 away from the gap between the contacts, the arc A can be interrupted even in the fault current region. That is, an arc extinguishing device that works effectively in all current ranges can be obtained. Further, since the breaking performance in the rated current region is improved, contact wear is reduced, and a longer life can be achieved. Further, the size of the contacts can be reduced, so that the cost can be reduced.
[0045]
Embodiment 3 FIG.
FIG. 6 is a partial cross-sectional view showing a power switching device according to Embodiment 3 of the present invention. The power switching device 300 according to the third embodiment is substantially the same as the power switching device 200 according to the second embodiment, but differs in an arc extinguishing device. Hereinafter, the difference will be described, and the description of the other configurations will be omitted. The cam 24 is provided with an upper current electrode 301 and a lower commutation electrode 302. A PTC element 303 is connected between the upper commutation electrode 301 and the lower commutation electrode 302. The PTC element 303 is embedded inside the cam 24. The commutation electrodes 301 and 302 are made of a conductive and magnetic material.
[0046]
Next, the operation of the power switching device 300 will be described. When the movable contact 13 and the fixed contact 14 are separated based on the action of the exciting coil, an arc is generated between the contacts 13 and 14. This arc is commutated to the commutation electrodes 301 and 302 located near the gap between the contacts. The arc current commutated to the commutation electrodes 301 and 302 flows to the PTC element 303. The PTC element 303 has a characteristic that its resistance value rapidly increases when a certain temperature is exceeded. Since the temperature of the PTC element 303 is low at the beginning of the arc commutation, the arc is easily commutated. Subsequently, when an arc current flows through the PTC element 303, the temperature of the PTC element 303 rises and the resistance value sharply increases. As a result, the arc current is rapidly limited. Further, the commutation electrodes 301 and 302 are separated from the gap between the contacts by the swing of the cam 24, whereby the arc is rapidly extended. This synergistic effect effectively extinguishes the arc. As a result, the arc breaking performance is improved in a wide current range.
[0047]
Embodiment 4 FIG.
FIG. 7 is a partial sectional view showing a power switching device according to Embodiment 4 of the present invention. Power switch 400 according to the fourth embodiment is substantially the same as power switch 200 according to the second embodiment, but differs in the arc extinguishing device. Hereinafter, the difference will be described, and the description of the other configurations will be omitted. The cam 24 is provided with an upper current electrode 301 and a lower commutation electrode 302. A resistance element 401 is connected between the upper commutation electrode 301 and the lower commutation electrode 302. The resistance element 401 is embedded inside the cam 24. The commutation electrodes 301 and 302 are made of a conductive and magnetic material.
[0048]
Next, the operation of the power switching device 400 will be described. When the movable contact 13 and the fixed contact 14 are separated based on the action of the exciting coil, an arc is generated between the contacts 13 and 14. This arc is commutated to the commutation electrodes 301 and 302 located near the gap between the contacts. The arc current commutated to the commutation electrodes 301 and 302 flows to the resistance element 401 and is rapidly limited.
[0049]
In order to increase the current limiting effect, it is necessary to increase the resistance value of the resistance element 401. Therefore, in the power switching device 400, the commutation electrodes 301 and 302 approach and separate from the gap between the contacts due to the swing of the cam 24, thereby facilitating commutation of the arc. After the arc commutation, the arc is rapidly extended because the commutation electrodes 301 and 302 move away from the gap between the contacts. In the power switching device 400, the arc is effectively extinguished by the synergistic effect. As a result, the arc breaking performance is improved in a wide current range.
[0050]
Embodiment 5 FIG.
FIG. 8 is a partial cross-sectional view showing a power switching device according to Embodiment 5 of the present invention. Power switching device 500 according to the fifth embodiment is substantially the same as power switching device 200 according to the second embodiment, but differs in an arc extinguishing device. Hereinafter, the difference will be described, and the description of the other configurations will be omitted. The cam is provided with an upper current electrode 301 and a lower commutation electrode 302. A rectifying element 501 is connected between the upper commutation electrode 301 and the lower commutation electrode 302. The rectifying element 501 is embedded inside the cam 24. The commutation electrodes 301 and 302 are made of a conductive and magnetic material.
[0051]
Next, the operation of the power switching device 500 will be described. When the movable contact 13 and the fixed contact 14 are separated based on the action of the exciting coil, an arc is generated between the contacts 13 and 14. This arc is commutated to the commutation electrodes 301 and 302 located near the gap between the contacts. Since the commutation electrodes 301 and 302 are connected to the rectifying element 501, the arc current flows in the forward direction and does not flow in the reverse direction. Here, even if a current blocking phenomenon in the reverse direction occurs, re-arcing occurs in the next forward direction. However, in the power switching device 500, after the movable electrode 13 and the fixed electrode 14 are separated from each other, the commutation electrodes 301 and 302 move away from the gap between the electrodes. As described above, the arc is effectively extinguished due to the synergistic effect of moving the commutation electrodes 301 and 302 away from each other and rapidly extending the arc. As a result, the arc extinguishing performance by the rectifying element 501 can be sufficiently brought out, and the arc breaking performance can be improved in a wide current range.
[0052]
Embodiment 6 FIG.
FIG. 9 is a partial sectional view showing a power switching device according to Embodiment 6 of the present invention. The power switching device 600 according to the sixth embodiment is substantially the same as the power switching device 200 according to the second embodiment, but differs in an arc extinguishing device. Hereinafter, the difference will be described, and the description of the other configurations will be omitted. The top of the cam Turn A flow electrode 301 and a lower commutation electrode 302 are provided. A resistance element 401 and a rectifying element 501 are connected in series between the upper commutation electrode 301 and the lower commutation electrode 302. The resistance element 401 and the rectification element 501 are embedded inside the cam 24. The commutation electrodes 301 and 302 are made of a conductive and magnetic material.
[0053]
Next, the operation of the power switching device 600 will be described. When the movable contact 13 and the fixed contact 14 are separated based on the action of the exciting coil, an arc is generated between the contacts 13 and 14. This arc is commutated to the commutation electrodes 301 and 302 located near the gap between the contacts. Commutation electrode Since the elements 301 and 302 are connected to the resistance element 401 and the rectification element 501, the arc current flows through the resistance element 401 and the rectification element 501. The current limiting effect is obtained by the resistance element 401, and the reverse current blocking effect is obtained by the rectifying element 501. Also movable contact 13 and fixed contact Since the commutation electrodes 301 and 302 move away from the inter-electrode gap after the separation from the electrode 14, the recurrence of arc is unlikely to occur. As described above, the arc is effectively formed by the synergistic effect of limiting the flow by the resistance element 401, blocking the reverse current by the rectifying element 501, and rapidly extending the arc by moving the commutation electrodes 301 and 302 away. Turn off the arc. As a result, the arc breaking performance is improved in a wide current range.
[0054]
Embodiment 7 FIG.
FIG. 10 is a partial sectional view showing a power switching device according to Embodiment 7 of the present invention. The power switching device 700 according to the seventh embodiment is substantially the same as the power switching device 100 according to the first embodiment, but differs in an arc extinguishing device. Hereinafter, the difference will be described, and the description of the other configurations will be omitted. A support 702 supporting a plurality of metal grids 701 is fixed to an upper end of the crossbar 7. The support 702 is housed in the arc box 703. The metal grid 701 is provided to face the arc runner 18. The metal grid 701 is made of a conductive and magnetic material.
[0055]
Next, the operation of the power switching device 700 will be described. The operation of closing the contacts 13 and 14 by applying a voltage to the exciting coil is the same as in the above-described conventional case, and a description thereof will be omitted. When a voltage is applied to the exciting coil, the movable contact 13 and the fixed contact 14 are closed, and thus the metal grid 701 is located near the contacts 13 and 14. When the voltage is removed, the movable iron core 5 moves upward by the action of the tripping spring 6. Since the support portion 702 is connected to the movable iron core 5 via the cross bar 7, the support portion 702 moves up together with the movable iron core 5. As the support portion 702 rises, the metal grid 701 rises.
[0056]
At the initial stage of contact opening, the metal grid 701 is near the gap between the contacts, but gradually moves away. For this reason, in the early stage of opening, the arc generated between the contacts 13 and 14 is easily transferred to the metal grid 701. After commutation, the metal grid 701 moves away from the gap between the contacts, so that the arc is extended and the arc is cooled and extinguished.
[0057]
According to the power switching device 700, the arc extinguishing device can be easily configured. For this reason, abrasion or the like generated at the mechanism is reduced, and the durability is improved. In the above description, the metal grid 701 is used as an arc extinguishing device. However, the PTC element 303, the resistance element 401, the rectifying element 501, and the like as in the third to sixth embodiments are combined with the commutation electrodes 301 and 302. May be used.
[0058]
【The invention's effect】
As described above, according to the power switching device of the present invention, the movable contact moves in conjunction with the operation of moving away from the fixed contact, and the movable contact and the fixed contact are separated from the inter-contact gap. Since the arc extinguishing device is moved away, the commutation of the arc is possible even in the small current region, and the sticking of the arc in the large current region can be prevented. For this reason, the contact can be prevented from being worn, and the current can be cut off in a wide area.
[0059]
In the power switching device according to the next invention, the arc extinguishing device approaches a gap between the contacts generated when the movable contact and the fixed contact are separated from each other, in conjunction with the operation of the movable contact moving away from the fixed contact. Since the contact point is kept away from the gap between the contacts, the breaking performance in the rated current region is improved, the consumption of the contact is reduced, and the contact life can be extended. Further, since a small contact can be used, the device can be downsized.
[0060]
In the power switching device according to the next invention, the operation of the arc extinguishing device moving away from or approaching the gap between the contacts is performed by the cam mechanism, so that the device can be simply configured and the failure of the device can be reduced. Further, the device can be operated reliably.
[0061]
In the power switching device according to the next invention, a driving mechanism of a cam mechanism is provided on a movable contact side and the arc extinguishing device is connected to a follower, and the movable contact moves away from the fixed contact, and The arc extinguishing device was moved away from or approached the gap. According to such a configuration, the device can be easily configured. Further, since the configuration is simple, it is possible to reduce failures of the device and to operate the device reliably.
[0062]
In the power switchgear according to the next invention, the arc extinguishing device is made of a conductive material. Chi The arc can be quickly commutated to the arc extinguishing device, and the arc extinguishing performance of the device can be improved.
[0063]
In the power switching device according to the next invention, the arc extinguishing device is made of a magnetic material, so that commutation to the arc extinguishing device is likely to occur. Further, since the arc extinguishing device is made of a conductive material, the arc can be quickly commutated to the arc extinguishing device. For this reason, the arc extinguishing performance of the device can be improved.
[0064]
In the power switching device according to the next invention, since a plurality of metal grids are provided, the arc is divided and divided by the metal grid. For this reason, the arc extinguishing performance can be improved.
[0065]
In the power switchgear according to the next invention, the arc extinguishing device is constituted by the plurality of commutation electrodes and the PTC element connected between the commutation electrodes. Therefore, after the commutation, the arc extinguishing device goes away and extends the arc. With the synergistic effect of the above, current cutoff in a wide current range becomes possible.
[0066]
In the power switching device according to the next invention, since the arc extinguishing device is constituted by the plurality of commutation electrodes and the resistance element connected between the commutation electrodes, the arc extinguishing device is located near the gap between the contacts, and After the flow, a synergistic effect of moving the arc extinguishing device away from the gap between the contacts can improve the arc breaking performance.
[0067]
In the power switching device according to the next invention, the arc extinguishing device includes a plurality of commutation electrodes and a rectifying element connected between the commutation electrodes. In such a configuration, since the arc extinguishing device moves away from the gap between the contacts, re-arcing does not occur. For this reason, the arc extinguishing performance of the device can be improved.
[0068]
In the power switchgear according to the next invention, since the arc extinguishing device is composed of the plurality of commutation electrodes, the resistance element connected between the commutation electrodes, and the rectification element, a synergistic effect of these elements is obtained, and Arc extinguishing performance can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a power switching device according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the power switching device shown in FIG. 1, showing a closed state of a contact.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a power switching device according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory sectional view showing an operation state of the power switching device shown in FIG. 3;
FIG. 5 is an explanatory sectional view showing an operation state of the power switching device shown in FIG. 3;
FIG. 6 is a partial cross-sectional view showing a power switching device according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 7 is a partial cross-sectional view showing a power switching device according to Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 8 is a partial cross-sectional view showing a power switching device according to Embodiment 5 of the present invention.
FIG. 9 is a partial cross-sectional view showing a power switching device according to Embodiment 6 of the present invention.
FIG. 10 is a partial cross-sectional view showing a power switching device according to Embodiment 7 of the present invention.
FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating an example of a conventional power switching device.
12 is a partial cross-sectional view showing an arc extinguishing process in the power switchgear shown in FIG.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 100 power switchgear, 1 mounting base, 2 housing, 3 excitation coil, 4 fixed iron core, 5 movable iron core, 6 tripping spring, 7 crossbar, 8 window, 9 movable contact, 10 contact spring, 11 hole, 12 Inner wall, 13 movable contacts, 14 fixed contacts, 15 fixed contacts, 16 terminal boards, 17 terminal screws, 18 arcrunners, 19 actuators, 20 operating curved surfaces, 21 flat portions, 22 concave portions, 23 metal grids, 24 cams, 25 shaft portions , 26 twist spring, 27 arc box.

Claims

An arc extinguishing device that opens and closes an electric circuit when a movable contact and a fixed contact come into contact with or separate from each other, and extinguishes an arc generated between the movable contact and the fixed contact when the movable contact and the fixed contact are separated. In a power switchgear having
In conjunction with the operation of the movable contact moving away from the fixed contact, the arc extinguishing device approaches a gap between the contacts generated when the movable contact and the fixed contact are separated, and thereafter moves away from the gap between the contacts. Power switchgear.

The power switching device according to claim 1, wherein an operation of moving the arc extinguishing device toward or away from the gap between the contacts is performed by a cam mechanism.

A prime mover of a cam mechanism is provided on the movable contact side, and the arc extinguishing device is connected to the follower. The power switchgear according to claim 1 or 2 , wherein the power switchgear is brought closer to the power switchgear.

The power switchgear according to any one of claims 1 to 3 , wherein the arc extinguishing device is made of a conductive material.

The power switchgear according to any one of claims 1 to 4 , wherein the arc extinguishing device is made of a conductive and magnetic material.

The power switchgear according to any one of claims 1 to 5 , wherein the arc extinguishing device is a plurality of metal grids made of a conductive and magnetic material.

The power switching device according to any one of claims 1 to 6 , wherein the arc extinguishing device includes a plurality of commutation electrodes and a PTC element connected between the commutation electrodes.

The power switching device according to any one of claims 1 to 7 , wherein the arc extinguishing device includes a plurality of commutation electrodes and a resistance element connected between the commutation electrodes.

The power switching device according to any one of claims 1 to 8 , wherein the arc extinguishing device includes a plurality of commutation electrodes and a rectifying element connected between the commutation electrodes.

The power switching device according to any one of claims 1 to 9 , wherein the arc extinguishing device includes a plurality of commutation electrodes and a resistance element and a rectification element connected between the commutation electrodes.