JP2014127415A - Dc switch - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、直流電路を開閉操作する直流開閉器に関する。
に関する。
The present invention relates to a DC switch that opens and closes a DC circuit.
About.
省エネルギーの観点から、また産業用太陽光発電の普及による発電電圧の高電圧化等から、直流高電圧配電(HVDC)が検討されている。
しかしながら、給電電圧が高くなると電路を開放する際に接点間にアーク放電が生じ易く、また消え難くなる。特に直流の場合、一度発生したアーク放電は消え難いため、開閉器においては交流に比べて消弧対策が重要となる。これは、交流では直流と異なり周期的に0Vの電位があるため発生したアーク放電は切れやすいが、直流では常に一定の電圧が加わることで一度発生したアークは他の条件が変わらない限り切れない特性に依る。
そのため、直流電路に設置される開閉器には、開閉する接点を挟むように永久磁石を配置して、磁力によりアーク放電の形成経路を強制的に変更して消弧を促進させるよう構成したものがある。例えば特許文献1では、開極の際に生ずるアーク放電を挟むように永久磁石を対向させて配置すると共に、アーク放電の橋絡を阻止する消弧絶縁板を配置して、発生したアーク放電を強制的に特定方向に伸張させることで比較的大電流でも遮断できるよう構成している。
Direct current high voltage distribution (HVDC) has been studied from the viewpoint of energy saving and from the viewpoint of increasing the generated voltage by the spread of industrial solar power generation.
However, when the power supply voltage becomes high, arc discharge is likely to occur between the contacts when the circuit is opened, and it is difficult to eliminate. In particular, in the case of direct current, arc discharge once generated is difficult to extinguish. Therefore, in a switch, countermeasures for extinguishing arcs are more important than alternating current. This is because, unlike alternating current, direct current has a potential of 0V, and arc discharge that occurs is easily cut off. In direct current, a constant voltage is always applied, and once generated arc does not break unless other conditions are changed. Depends on characteristics.
For this reason, the switch installed in the DC circuit has a permanent magnet placed so as to sandwich the contact to open and close, and the arc discharge formation path is forcibly changed by magnetic force to promote arc extinction. There is. For example, in
上記永久磁石を消弧室周囲に設置したものは、比較的大電流が流れる電路に対しても有効な構成であった。しかしながら、アーク放電を確実に消弧させるためには、解離させた固定接点と可動接点との距離をある程度大きな間隔とする必要があり、開閉器の小型化を進める場合、この接点間距離を小さくできる構成が望まれていた。 What installed the said permanent magnet around the arc-extinguishing chamber was a structure effective also with respect to the electric circuit through which a comparatively large current flows. However, in order to extinguish arc discharge with certainty, the distance between the disengaged fixed contact and the movable contact must be large to some extent. If the switch is to be downsized, the distance between the contacts must be reduced. A possible configuration was desired.
そこで、本発明はこのような問題点に鑑み、永久磁石を使用して消弧する構成において、接点間距離を短くすることが可能な直流開閉器を提供することを目的としている。 Therefore, in view of such a problem, an object of the present invention is to provide a DC switch capable of shortening the distance between contacts in a configuration in which arcs are extinguished using a permanent magnet.
上記課題を解決する為に、請求項1の発明は、固定接点を備えた固定接触子と可動接点を備えた可動接触子とを電路上に設けて、前記固定接点に対して可動接点を接触/解離動作させることで、前記電路の接続/遮断を実施する直流開閉器であって、前記可動接点が接触/解離動作する開閉空間に対して、前記可動接点の移動方向に直交する方向に磁界が形成されるよう配置した永久磁石と、前記固定接触子、前記可動接触子の何れか一方とコンデンサ及び抵抗の並列回路を介して連結され、解離した前記可動接点近傍から前記固定接点近傍に亘る長さを有する補助電極とを備え、前記可動接点を解離動作させた際に発生するアーク放電が、前記補助電極の方向へ伸張される磁界を形成するよう前記永久磁石を配置したことを特徴とする。
この構成によれば、接点解離時に固定接点と可動接点の間で発生するアーク放電は、磁力により補助電極側に伸張される応力により曲がるため、解離動作の途中で接点間から補助電極と接点の間に移行する。その後は、コンデンサと抵抗の並列回路がアーク放電のエネルギーを吸収するため、良好に消弧させることができる。よって、解離した状態の固定接点と可動接点との距離を従来より短くすることが可能となり、直流開閉器の小型化に寄与する。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention of
According to this configuration, the arc discharge generated between the fixed contact and the movable contact at the time of dissociation of the contact bends due to the stress that is extended toward the auxiliary electrode by the magnetic force. Transition between. Thereafter, since the parallel circuit of the capacitor and the resistor absorbs the arc discharge energy, the arc can be extinguished well. Therefore, the distance between the disengaged fixed contact and the movable contact can be made shorter than before, which contributes to the downsizing of the DC switch.
請求項2の発明は、固定接点を備えた固定接触子と可動接点を備えた可動接触子とを電路上に設けて、前記固定接点に対して可動接点を接触/解離動作させることで、前記電路の接続/遮断を実施する直流開閉器であって、前記可動接点が接触/解離動作する開閉空間に対して、前記可動接点の移動方向に略直交する方向に磁界が形成されるよう配置した永久磁石と、前記固定接触子、前記可動接触子の何れか一方とコンデンサ及び抵抗の並列回路を介して連結され、前記固定接点の近傍で前記可動接触子に接触する補助電極とを備え、当該補助電極は、前記可動接触子に接触した状態で前記可動接点の接触/解離動作に連動して移動するよう連携配置される一方、前記可動接点の解離動作の途中で前記補助電極の移動を所定位置で停止させるストッパを備え、前記可動接点を解離動作させた際に発生するアーク放電が、前記補助電極側に伸張される磁界を形成するよう前記永久磁石を配置したことを特徴とする。
この構成によれば、接点解離時に固定接点と可動接点の間で発生するアーク放電は、磁力により補助電極側に伸張される応力により曲がる。一方で、可動接点に連携して移動する補助電極は、途中で停止して可動接触子から離れる。よって、アーク放電は接点解離動作の途中で接点間から補助電極と接点の間に移行する。その後は、コンデンサと抵抗の並列回路がアーク放電のエネルギーを吸収するため、補助電極と可動接触子とが解離しても両者の間でアーク放電が発生することがなく、良好に消弧させることができる。よって、解離した状態の固定接点と可動接点との距離を従来より短くすることが可能となり、直流開閉器の小型化に寄与する。
According to a second aspect of the present invention, a fixed contact provided with a fixed contact and a movable contact provided with a movable contact are provided on an electric circuit, and the movable contact is brought into contact / dissociation operation with respect to the fixed contact. A DC switch for connecting / disconnecting an electric circuit, wherein a magnetic field is formed in a direction substantially perpendicular to a moving direction of the movable contact with respect to an open / close space in which the movable contact is in contact / dissociation. A permanent magnet, and one of the fixed contact and the movable contact connected via a parallel circuit of a capacitor and a resistor, and an auxiliary electrode that contacts the movable contact in the vicinity of the fixed contact, The auxiliary electrode is arranged so as to move in conjunction with the contact / dissociation operation of the movable contact while in contact with the movable contact, while the auxiliary electrode is moved in the middle of the disengagement operation of the movable contact. Stop at position Includes a stopper, the arcing generated when the movable contact dissociated operation, characterized in that a said permanent magnet to form a magnetic field extending in the auxiliary electrode.
According to this configuration, the arc discharge generated between the fixed contact and the movable contact when the contact is dissociated is bent by the stress that is extended toward the auxiliary electrode by the magnetic force. On the other hand, the auxiliary electrode that moves in cooperation with the movable contact stops halfway and leaves the movable contact. Therefore, the arc discharge is transferred from between the contacts to between the auxiliary electrode and the contacts during the contact dissociation operation. After that, since the parallel circuit of the capacitor and the resistor absorbs the arc discharge energy, even if the auxiliary electrode and the movable contact are dissociated, the arc discharge does not occur between them, and the arc should be extinguished well. Can do. Therefore, the distance between the disengaged fixed contact and the movable contact can be made shorter than before, which contributes to the downsizing of the DC switch.
本発明によれば、接点解離時に固定接点と可動接点の間で発生するアーク放電は、磁力により補助電極側に伸張されて曲がるため、解離動作の途中で接点間から補助電極と接点の間に移行する。その後は、コンデンサと抵抗の並列回路がアーク放電のエネルギーを吸収するため、良好に消弧させることができる。よって、解離した状態の固定接点と可動接点との距離を従来より短くすることが可能となり、直流開閉器の小型化に寄与する。 According to the present invention, the arc discharge generated between the fixed contact and the movable contact at the time of dissociation of the contact is extended and bent toward the auxiliary electrode due to the magnetic force. Transition. Thereafter, since the parallel circuit of the capacitor and the resistor absorbs the arc discharge energy, the arc can be extinguished well. Therefore, the distance between the disengaged fixed contact and the movable contact can be made shorter than before, which contributes to downsizing of the DC switch.
以下、本発明を具体化した実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。本発明は、アーク放電が発生する空間に永久磁石を配置して磁界を形成するのに加えて、可動接点或いは固定接点の近傍に補助電極を設けて、アークの速やかな消弧を可能とするものである。最初に、補助電極を固定接点及び可動接点の双方に近接させて設けた構成を説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments embodying the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. According to the present invention, in addition to forming a magnetic field by arranging a permanent magnet in a space where arc discharge occurs, an auxiliary electrode is provided in the vicinity of a movable contact or a fixed contact to enable quick extinction of the arc. Is. First, a configuration in which the auxiliary electrode is provided close to both the fixed contact and the movable contact will be described.
[第1の形態]
図1は本発明に係る直流開閉器の第1の形態を示す接点部の概略構成図であり、(a)は接点を解離させた状態の側面説明図、(b)はA−A線断面説明図を示している。図1において、1は固定接触子1aに設けられた固定接点、2は可動接触子2aに設けられた可動接点、3は補助電極、4は永久磁石、5は永久磁石4を固着して可動接点2が接触/解離動作する開閉空間Vを覆い、開閉空間Vに磁界を形成するためにコ字状に形成された継鉄を示している。そして、固定接点1と補助電極3とは並列に配置されたコンデンサCと抵抗Rにより接続されている
[First embodiment]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a contact portion showing a first embodiment of a DC switch according to the present invention, wherein (a) is a side view illustrating a state in which the contact is dissociated, and (b) is a cross-sectional view taken along line AA. An explanatory diagram is shown. In FIG. 1, 1 is a fixed contact provided on the
永久磁石4は、図1(b)に示すように、固定接点1及び可動接点2を配置した開閉空間Vの側部に両接点に隣接するように配置され、解離した固定接点1と可動接点2の間に一様な磁界が形成されるよう開放された両接点に亘る大きさを備えている。また、ここでは固定接点1から可動接点2に向かって電流が流れるよう両接触子1a,2aは電路に接続されて(固定接点1がプラス極、可動接点2がマイナス極となって)おり、永久磁石4はS極を接点1,2側、N極を継鉄5側として配置されている。
As shown in FIG. 1B, the
この結果、永久磁石4と継鉄5とで開閉空間Vに形成される磁界は、図1(b)の矢印E1に示す方向で発生し、接点1,2間に発生するアーク放電に対しては、フレミングの左手の法則に基づき図1(b)の×印で示す方向、即ち紙面表側から裏側を向く応力が発生する。この結果、図1(a)の矢印Qの方向の応力がアーク放電に対して発生し、この方向に伸張されることになる。
As a result, the magnetic field formed in the open / close space V by the
一方、補助電極3は、可動接点2を接触/解離動作させるために、開閉動作する可動接触子2aの先端前方に配置されている。即ち、固定接点1と可動接点2との間(以下、単に「接点間」とする)で発生するアーク放電が永久磁石4の応力で伸張される矢印Qの方向に設置されている。
この補助電極3は、可動接点2に対して常に一定の距離を保つように、その移動軌跡にあわせて円弧状に形成されたアーク吸収板3aを有している。このアーク吸収板3aは、固定接点1の近傍から立ち上げ形成され、解離した可動接点2の近傍に至る長さを有し、両接点1,2から等距離となるよう配置されている。そして、並列配置したコンデンサC及び抵抗Rを介して固定接触子1aに接続されている。
On the other hand, the
The
上記の如く構成された接点部の開操作時に発生するアーク放電は、以下のように消弧される。図2は、図1に示す接点部の開動作説明図であり、(a)は解離した直後の状態、(b)は、解離が進み、アーク放電の方向が変化した状態を示し、この図2を参照して説明する。
図2(a)に示すように、解離した直後は接点間でアーク放電Wが発生する。このアーク放電Wは、可動接点2の解離が進むに従い、形成されている磁界による磁力によりアーク吸収板3aの方へ伸張され、やがて図2(b)に示すように可動接点2と補助電極3との間に移行する。尚、ここでは固定接点1と補助電極3とは抵抗Rを介して接続されているため、この間でアーク放電は発生しない。
The arc discharge generated during the opening operation of the contact portion configured as described above is extinguished as follows. 2A and 2B are diagrams for explaining the opening operation of the contact portion shown in FIG. 1, where FIG. 2A shows a state immediately after dissociation, and FIG. 2B shows a state where dissociation has progressed and the direction of arc discharge has changed. This will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 2A, an arc discharge W occurs between the contacts immediately after dissociation. As the dissociation of the
こうして可動接点2と補助電極3の間にアーク放電Wが移行すると、アーク放電Wのエネルギーは、コンデンサCに充電されるが、並列に配置されている抵抗Rにより消費され、アーク放電Wのエネルギーは直ぐに消滅する。この結果、解離が完了した図1(a)の時点で、アーク放電は消弧する。具体的に、例えば電圧400V電路においては、一例としてコンデンサC=1μF、抵抗R=1kΩとすることで良好な消弧を実現できる。
When the arc discharge W moves between the
このように、電路に電流が流れている状態で接点1,2が解離すると、固定接点1と可動接点2の間でアーク放電が発生するが、このアーク放電は磁力により補助電極3側に伸張される応力により曲がるため、解離動作の途中で接点1,2の間から補助電極3と可動接点2の間に移行する。この移行により、コンデンサCと抵抗Rの並列回路がアーク放電のエネルギーを吸収するため、良好に消弧させることができる。よって、解離した状態の固定接点1と可動接点2との距離を従来より短くすることが可能となり、直流開閉器の小型化に寄与する。
As described above, when the
尚、補助電極3は、コンデンサC及び抵抗Rを介して固定接触子1に接続されているが、固定接触子1aではなく可動接触子2aとの間にコンデンサC及びRを接続しても良い。この場合、アーク放電は接点間から固定接点1と補助電極3の間に移行する。
また、永久磁石4は両接点1,2の左右の一方の側に配置しているが、左右双方に配置しても良く、その場合は継鉄5は無くて良い。
Although the
Moreover, although the
次に、補助電極を可動接触子に連動するように設けた構成を説明する。
[第2の形態]
図3は直流開閉器の第2の形態を示す接点部の概略構成図であり、接点を解離させた状態を示している。また、上記形態と同様に永久磁石4及び継鉄5を備えているが、形状及び配置は同様であるため省略してある。以下、接点及び補助電極に関して説明する。
図3において、6は補助電極であり、固定接点1と可動接点2の間に配置されている。この補助電極6は、先端に可動接触子2aに接触する補助接点6aを有し、可動接触子2aに対峙するように配置されている。また、7は固定配置されて補助電極6が係合するストッパである。
尚、矢印E2は図示しない永久磁石により形成された磁界の方向を示し、紙面奥側がN極で手前がS極であることを示している。
Next, the structure which provided the auxiliary electrode so that it might interlock | cooperate with a movable contact is demonstrated.
[Second form]
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a contact portion showing a second form of the DC switch, showing a state in which the contacts are dissociated. Moreover, although the
In FIG. 3,
The arrow E2 indicates the direction of the magnetic field formed by a permanent magnet (not shown), and indicates that the back side of the paper is the N pole and the near side is the S pole.
補助電極6は、可動接点2に連携して動作するよう配置され、固定接点1と接触状態にある可動接点2が解離動作する際に、可動接触子2aに接触した状態で同調して開動作する。但し、解離動作の途中でストッパ7に係合することで所定位置で停止し、可動接点2を解離させた状態で固定接点1及び可動接点2の双方と所定の距離を保持する。また、可動接触子2aとの間にコンデンサCと抵抗Rの並列回路が接続されている。
The
上記の如く構成された接点部の開操作時に発生するアーク放電は、以下のように消弧される。図4は接点1,2の解離動作説明図であり、(a)は接触させた状態、(b)は解離した直後の状態、(c)は可動接触子2aが補助電極6から離れた状態を示し、図4を参照して説明する。
図4(a)に示すように、可動接点2を固定接点1に接触させた電路閉路中は、補助電極6は可動接触子2aに接触している。そして、可動接点2の解離が始まると、補助電極6も図4(b)に示すように可動接点2に連動して接触を保持して移動を開始する。同時に、固定接点1と可動接点2との間にアーク放電Wが発生する。
その後解離が進むと、やがて補助電極6はストッパ7に係合する。ストッパ7に係合した補助電極6はその時点で停止し、その後図4(c)に示すように可動接触子2aと分離される。
The arc discharge generated during the opening operation of the contact portion configured as described above is extinguished as follows. 4A and 4B are diagrams for explaining the dissociation operation of the
As shown in FIG. 4A, the
Thereafter, when the dissociation proceeds, the
尚、このストッパ7は、可動接点2の解離が完了した両接点間の略中間位置に補助接点6aが配置されように設けられている。中間位置とすることで、コンデンサCと抵抗Rの接続先が可動接触子2aから固定接触子1aに変更されても、同様なアーク放電の消弧特性を発揮させることができる。
The
分離されることで、固定接点1と可動接点2の間に発生していたアーク放電Wは、磁界の作用により補助電極6側に伸び、やがて図4(c)に示すように固定接点1と補助電極6の間に移行する。こうなると、アーク放電のエネルギーはコンデンサCと抵抗Rの並列回路に消費され消弧される。また、可動接触子2と補助電極6とはコンデンサCと抵抗Rとで連結されているため、可動接触子2aが補助電極6から離れる際にはアーク放電は発生しない。
As a result of the separation, the arc discharge W generated between the
このように、電路に電流が流れている状態で接点1,2が解離すると、固定接点1と可動接点2の間でアーク放電が発生するが、このアーク放電は磁力により補助電極6側に伸張される応力により曲がる。一方で、可動接点2に連携して移動する補助電極6は、途中で停止して可動接触子2から離れる。よって、アーク放電は接点解離動作の途中で接点1,2の間から補助電極6と可動接点2の間に移行する。その後は、コンデンサCと抵抗Rの並列回路がアーク放電のエネルギーを吸収するため、補助電極6と可動接触子2とが解離しても両者の間でアーク放電が発生することがなく、良好に消弧させることができる。よって、解離した状態の固定接点1と可動接点2との距離を従来より短くすることが可能となり、直流開閉器の小型化に寄与する。
As described above, when the
尚、上記実施形態では、永久磁石4を開閉空間Vの側部に両接点に隣接するように配置しているが、両接点の側方に磁石の配置空間が無い場合は、図5に示すように一方の接点の背部(図5では固定接点1の背部)に永久磁石4を配置して、永久磁石の両極から開閉空間Vの側方に延びてそれぞれ覆う鉄板9,9を配置しても良い。また、直流開閉器は接点部を一対備えているため、双方の接点部に対して図6に示すように1個の永久磁石4でそれぞれの開閉空間Vに磁界を形成しても良い。10a、10bはそれぞれ開閉空間Vに磁界を形成するための鉄板を示している。
また、上記実施形態では、補助電極6と可動接触子2aとをコンデンサCと抵抗Rの並列回路で接続しているが、動接触子2aではなく固定接触子1aとの間にコンデンサC及び抵抗Rを接続しても良い。この場合、アーク放電は接点間から可動接点2と補助電極6の間に移行する。
更に、第1及び第2の形態の何れも、固定接点1をプラス極、可動接点2をマイナス極としているが、逆の極性であっても良く、配置した補助電極にアーク放電が延びるように(引き寄せられるように)磁界を形成すれば良い。
In the above embodiment, the
Moreover, in the said embodiment, although the
Further, in both the first and second embodiments, the fixed
1・・固定接点、1a・・固定接触子、2・・可動接点、2a・・可動接触子、3・・補助電極、4・・永久磁石、6・・補助電極、6a・・補助接点、7・・ストッパ、C・・コンデンサ、R・・抵抗、V・・開閉空間。 1 .... fixed contact, 1a ... fixed contact, 2 .... movable contact, 2a ... movable contact, 3 .... auxiliary electrode, 4 .... permanent magnet, 6 .... auxiliary electrode, 6a ... auxiliary contact, 7. Stopper, C ... Capacitor, R ... Resistance, V ... Opening / closing space.
Claims (2)
前記可動接点が接触/解離動作する開閉空間に対して、前記可動接点の移動方向に直交する方向に磁界が形成されるよう配置した永久磁石と、
前記固定接触子、前記可動接触子の何れか一方とコンデンサ及び抵抗の並列回路を介して連結され、解離した前記可動接点近傍から前記固定接点近傍に亘る長さを有する補助電極とを備え、
前記可動接点を解離動作させた際に発生するアーク放電が、前記補助電極の方向へ伸張される磁界を形成するよう前記永久磁石を配置したことを特徴とする直流開閉器。 A fixed contact with a fixed contact and a movable contact with a movable contact are provided on the electric circuit, and the electric contact is connected / disconnected by moving / contacting the movable contact with the fixed contact. A DC switch that
A permanent magnet arranged so that a magnetic field is formed in a direction orthogonal to the moving direction of the movable contact with respect to the open / close space in which the movable contact makes contact / dissociation operation;
An auxiliary electrode connected to either one of the fixed contact and the movable contact through a parallel circuit of a capacitor and a resistor and having a length extending from the vicinity of the disengaged movable contact to the vicinity of the fixed contact;
The DC switch according to claim 1, wherein the permanent magnet is arranged so that arc discharge generated when the movable contact is disengaged forms a magnetic field that extends in the direction of the auxiliary electrode.
前記可動接点が接触/解離動作する開閉空間に対して、前記可動接点の移動方向に略直交する方向に磁界が形成されるよう配置した永久磁石と、
前記固定接触子、前記可動接触子の何れか一方とコンデンサ及び抵抗の並列回路を介して連結され、前記固定接点の近傍で前記可動接触子に接触する補助電極とを備え、
当該補助電極は、前記可動接触子に接触した状態で前記可動接点の接触/解離動作に連動して移動するよう連携配置される一方、前記可動接点の解離動作の途中で前記補助電極の移動を所定位置で停止させるストッパを備え、
前記可動接点を解離動作させた際に発生するアーク放電が、前記補助電極側に伸張される磁界を形成するよう前記永久磁石を配置したことを特徴とする直流開閉器。 A fixed contact with a fixed contact and a movable contact with a movable contact are provided on the electric circuit, and the electric contact is connected / disconnected by moving / contacting the movable contact with the fixed contact. A DC switch that
A permanent magnet disposed so that a magnetic field is formed in a direction substantially perpendicular to the moving direction of the movable contact with respect to the open / close space in which the movable contact is in contact / dissociation operation;
An auxiliary electrode connected to either one of the fixed contact and the movable contact through a parallel circuit of a capacitor and a resistor, and in contact with the movable contact in the vicinity of the fixed contact;
The auxiliary electrode is arranged so as to move in conjunction with the contact / dissociation operation of the movable contact while in contact with the movable contact, while the auxiliary electrode is moved during the dissociation operation of the movable contact. With a stopper that stops at a predetermined position,
The DC switch according to claim 1, wherein the permanent magnet is arranged so that an arc discharge generated when the movable contact is dissociated forms a magnetic field that extends toward the auxiliary electrode.
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