JPS60258905A - Electric device - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は電気装置に関するもので、特にアレスタのよ
うに過電圧制限要素を備えるものにおいて、過電圧制限
要素の破壊による周辺への悪影響を防止するようにした
電気装置に関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Technical Field of the Invention] The present invention relates to an electrical device, and particularly to an electrical device equipped with an overvoltage limiting element such as an arrester, which is designed to prevent the damage of the overvoltage limiting element from damaging the surrounding area. The invention relates to electrical equipment.

〔従来技術〕[Prior art]

一般に、サイリスタを使用Ｉ７た高電圧の電力変換装置
においては、通常の動作電圧を考慮して素子の直列個数
が決定される。そして、散発的に印加される雷インパル
スや、開閉サージ等はアレスタで所定の電圧に制限して
いる。Generally, in a high voltage power converter using a thyristor, the number of elements connected in series is determined in consideration of the normal operating voltage. Sporadically applied lightning impulses, switching surges, etc. are limited to a predetermined voltage by arresters.

従来のものは、第１図に示すように、各サイリスタ素子
’Ｉ’、、　’ｒ、、　Ｔ、Ｋ、アレスタＡ、、　Ａ、
、　Ａ。In the conventional type, as shown in Fig. 1, each thyristor element 'I', 'r, T, K, arrester A, A,
, A.

及びスナバ−回路Ｓ、、　Ｓ、、　Ｓ、が並列に接続さ
れている。and snubber circuits S, , S, , S, are connected in parallel.

この場合、各サイリスタ素子Ｔ、、　ＴＪ、　Ｔ、には
外部から雷インパルス等の過電圧が印加された場合も、
並列に接続されたアレスタＡ、、　Ａ、、　Ａｊ及びス
ナバ−回路Ｓ、、　Ｓ、、　Ｓ、により、制限された電
圧ｖＭシか印加されないため、各サイリスタ索子Ｔ、、
　Ｔ、、　Ｔｊは保護される。In this case, even if an overvoltage such as a lightning impulse is applied from the outside to each thyristor element T, TJ, T,
Since only a limited voltage vM is applied by the arresters A, , A, , Aj and the snubber circuits S, , S, , S, connected in parallel, each thyristor cord T, ,
T,, Tj are protected.

しかし、各サイリスタ素子Ｔ、、　Ｔ、、　Ｔ、に導通
指令が出たとき、点弧回路の故障によって、サイリスク
素子Ｔ、のみが導通しなかったとすると、サイリスタ素
子Ｔ７を残した他のサイリスタが導通し、サイリスタ素
子Ｔ７と並列に接続されたアレスタＡ、には、外部の回
路条件で決定される負荷電流が強制的に流れ、その端子
電圧はアレスタＡ７の電圧−電流特性によって決定され
る値となる。However, when a conduction command is issued to each thyristor element T, T, T, if only the thyrisk element T does not conduct due to a failure in the ignition circuit, the other thyristors except for thyristor element T7 A load current determined by external circuit conditions is forced to flow through the arrester A, which is conductive and connected in parallel with the thyristor element T7, and its terminal voltage is a value determined by the voltage-current characteristics of the arrester A7. becomes.

通常、アレスタは負荷電流のような過大な電流を長時間
流す能力をもっていないので、過電圧制限要素は最終的
に破壊する。Typically, the overvoltage limiting element will eventually fail because the arrester does not have the ability to carry excessive currents such as the load current for long periods of time.

その時、飛散した破片で周辺の部品を損傷したり、持続
的なアークの発生により電力変換装置内に悪影響を与え
ることがあるので、過電圧制限要ら 素が破壊したり、ただちにアレスタの両端を電気′　的
に短絡するように構成されたものが提案されてＩ。At that time, the flying fragments may damage surrounding components, and continuous arcing may have an adverse effect on the power converter, which may destroy the overvoltage limiting element or immediately disconnect both ends of the arrester. A structure configured to short-circuit I was proposed.

７　いる。7 There is.

すなわち、このような構成されたアレスタ（電気装置）
は第２図に示すようで、酸化亜鉛形アレスタなどの過電
圧制限要素／に半田などの低融点金属コを当接させ、一
対の電極３．ダ間に過電圧制限要素ｌと低融点金属−と
を電気的に直列接続し、ばね！で一方の電極Ｊに押圧し
、他方の電極ｙとはシャント６で接続し、溶融した低融
点金属−で両電極３．ダの通電部Ｊａ、ｌＩａが電気的
に接続されるように、低融点金属コの下方に向通電部Ｊ
ａ、４ｔａが対向して配置しである。７は電極３．４Ｉ
を保持する絶縁性容器である。That is, an arrester (electrical device) configured like this
As shown in FIG. 2, a low melting point metal such as solder is brought into contact with an overvoltage limiting element such as a zinc oxide type arrester, and a pair of electrodes 3. The overvoltage limiting element l and the low melting point metal are electrically connected in series between the springs! is pressed against one electrode J, connected to the other electrode y through a shunt 6, and both electrodes 3. The current-carrying portion J is placed below the low-melting point metal so that the current-carrying portions Ja and lIa of the
a, 4ta are arranged facing each other. 7 is electrode 3.4I
It is an insulating container that holds.

このように構成されている電気装置において、過電圧制
限要素ｌに過大な電流が流れる場合、電極３→過電圧制
限要素／→低融点金属コ→シャント６→電極ダの回路を
通る。これによって、過電圧制限要素ｌの破壊時には、
アーク熱により低融　・点金属コが溶融して両通電部、
？ａ、ｌＩａ間に落下し、両電極３とダとの間が電気的
に接続される。In the electrical device configured in this manner, when an excessive current flows through the overvoltage limiting element l, it passes through the circuit of electrode 3 -> overvoltage limiting element/ -> low melting point metal -> shunt 6 -> electrode DA. As a result, when the overvoltage limiting element l breaks down,
Arc heat causes the low melting point metal to melt and cause both current-carrying parts to melt.
? It falls between a and lIa, and both electrodes 3 and da are electrically connected.

したがって、過電圧制限要素／に流れた電流は、両通ｔ
ｉｔ部、７ａ　、　４’ａ間に落下した低融点金属コな
経由して流れるので、過電圧制限要素ｌの破壊に（３） よる周辺への悪影響を除去できる。Therefore, the current flowing through the overvoltage limiting element/ is t
Since it flows through the low melting point metal that has fallen between the IT part, 7a and 4'a, it is possible to eliminate the negative impact on the surrounding area caused by (3) destruction of the overvoltage limiting element 1.

しかしながら、低融点金属の溶融量が少ない場合や、電
極との接触が悪い場合には、低融点金属によって形成さ
れた短絡路は、かなり高い抵抗値を有することになり、
このため、その後連続的に流れる負荷電流によって短絡
路が発熱することになる。However, if the amount of melted low melting point metal is small or if the contact with the electrode is poor, the short circuit formed by the low melting point metal will have a considerably high resistance value.
Therefore, the short circuit generates heat due to the load current that subsequently flows continuously.

夷験経果によれば、短絡路の温度上昇は、低融点金属の
融点近くまで達するケースがあることが確認された。電
圧制限要素の通常のサージ処理を考慮すると、低融点金
属の融点をあまり低く設定することができないので、一
般に短絡路の温度上昇値は、最高／３０℃近くになる。According to our experience, it has been confirmed that the temperature rise in the short circuit sometimes reaches close to the melting point of the low melting point metal. Considering the normal surge handling of the voltage limiting element, the melting point of the low melting point metal cannot be set too low, so the temperature rise value of the short circuit is generally close to the maximum of /30°C.

このような温度上昇が、電力変換装置内のサイリスタや
過電圧制限要素やスナバ−回路用部品等に悪影響を与え
ることは明らかである。It is clear that such a temperature rise has an adverse effect on the thyristor, overvoltage limiting element, snubber circuit components, etc. within the power converter.

従来の以上のような電気装置において、抵抗値の小さな
短絡路を形成するためには、まず第１に、大量の低融点
合金を瞬間的に溶融させる必要があるが、負荷電流が小
さな場合、これは困難である。In conventional electric devices such as those described above, in order to form a short-circuit path with a low resistance value, first of all it is necessary to instantaneously melt a large amount of a low-melting point alloy, but when the load current is small, This is difficult.

（ダ　） 即ち、過電圧制限要素の負荷電流による温度上昇の過程
で、たとえ微量であっても、溶融した金属によって短絡
路が形成された瞬間に、素子の温度上昇が停止し、それ
以後低融点金属の溶融がとまるからである。第コに、低
融点金属と電極との接触抵抗を低減するために溶融した
金属と電極のなじみが必要であるが、このなじみは、溶
融した金属と電極との温度差が大きい場合や、材質の異
なる場合において、一般に悪くなる。(da) In other words, in the process of temperature rise due to the load current of the overvoltage limiting element, the moment a short circuit is formed by the molten metal, even if it is only a small amount, the temperature rise of the element stops, and from then on, the temperature of the element stops rising. This is because the metal stops melting. Second, in order to reduce the contact resistance between the low-melting point metal and the electrode, it is necessary for the molten metal to become familiar with the electrode. Generally worse in different cases.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

この発明は、従来の電気装置の上記のような欠点にかん
がみてなされたもので、過電圧制限要素の破壊による周
辺への悪影響を防止しうる電気装置を提供することを目
的とし、過電圧制限要素の両端Ｋ、可と５性のある低融
点金属皮膜で液状導電体を包み込んだ電極を設け、ばね
により電極を過電圧制限要素に密着押圧して対向させる
ことにより、負荷電流が小さな場合でも、抵抗値のきわ
めて小さな短絡路を形成する電気装置を提供するもので
ある。The present invention was made in view of the above-mentioned drawbacks of conventional electrical devices, and an object of the present invention is to provide an electrical device that can prevent damage to the surrounding area due to destruction of the overvoltage limiting element. By providing an electrode in which a liquid conductor is wrapped in a low-melting metal film with K and 5 properties at both ends, and pressing the electrode tightly against the overvoltage limiting element using a spring so as to face it, the resistance value can be maintained even when the load current is small. The present invention provides an electrical device that forms an extremely small short circuit.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、図示する実施例について、この発明の詳細な説明
する。Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.

第３図に示すように、酸化亜鉛素子などの過電圧制限要
素ｌの両端に電極デを設け、電極デはばね５で過電圧制
限要素ｌに密着押圧されている。As shown in FIG. 3, electrodes are provided at both ends of an overvoltage limiting element l such as a zinc oxide element, and the electrodes are tightly pressed against the overvoltage limiting element l by a spring 5.

６は通電経路を構成するシャントである。これらの内部
部品は絶縁性容器り内に収容され、ｇは容器りの両側に
取付けられた金属性ふたである。電極デは可と５性を有
する低融点金属皮膜で構成され、この皮膜は通常プレス
加工等により製作される。この低融点金属の具体例とし
ては、ＳＫ−アロイ（住友金属鉱山製）等がある。電極
りの低融点金属皮膜の内部には、水銀や液体す）　ＩＪ
ウム、２０°Ｃ程度で液化する低融点合金等の液状導電
媒体ｌθが封入されている。ばねｊに近い側の電極デと
ばね５どの間には、ばね圧を均等に電極デにかけること
により、電極の変形を防止する役割を果すプ１Ｖ−）／
／ヵ、や、ゎ工い、。□２．よあうより向する電極に向
って互に突出する接触部？ａを有している。6 is a shunt that constitutes an energization path. These internal parts are housed in an insulating container, and g is a metal lid attached to both sides of the container. The electrode is composed of a film of a low melting point metal having a pentate property, and this film is usually manufactured by press working or the like. Specific examples of this low melting point metal include SK-alloy (manufactured by Sumitomo Metal Mining). There is mercury and liquid inside the low melting point metal film of the electrode.
A liquid conductive medium lθ such as a low melting point alloy that liquefies at about 20°C is sealed. Between the electrode D on the side closer to the spring j and the spring 5, there is a plug 1V-)/ which plays the role of preventing deformation of the electrode by applying spring pressure evenly to the electrode D.
/ Ka, wa, work. □2. Contact parts that protrude from each other towards the electrodes facing each other? It has a.

次に動作を説明する。Next, the operation will be explained.

第３図に示す状態において、過電圧制限要素／に所定以
上の過大な電流が流れると、過電圧制限要素／が破壊し
、アークが発生する。そのアークは、電極ｔの低融点金
属皮膜を溶融させて、電極下部の接触部ｑａ間に、短絡
路を形成する。同時に、低融点金属皮膜の溶断部からば
ね左の圧力により電極りの内部に封入された液状導電媒
体１０が流出し、接触部９ａ間にたまり、きわめて抵抗
値の低い短絡路を形成する。そして、最終的には、電極
りが、内部の液状導電媒体を放出することにより、はね
圧により第９図に示すように変形する。In the state shown in FIG. 3, if an excessive current exceeding a predetermined value flows through the overvoltage limiting element/, the overvoltage limiting element// will be destroyed and an arc will occur. The arc melts the low melting point metal film of the electrode t and forms a short circuit between the contact portions qa at the lower part of the electrodes. At the same time, the liquid conductive medium 10 sealed inside the electrode flows out from the fused portion of the low melting point metal film due to the pressure on the left side of the spring and accumulates between the contact portions 9a, forming a short circuit path with extremely low resistance. Finally, the electrode plate deforms as shown in FIG. 9 due to the splashing pressure by releasing the internal liquid conductive medium.

ここで、あらかじめ電極りの収縮量を、液状導電媒体１
０の放出時に、対向する電極が接触部９ａにおいて相接
するように設定しておけば、短絡路をより完全なものと
することができる。電極が接触部９ａの接触で短絡路を
形成する場合、他の実施例として、液状導電媒体１０に
かえて、他の流体媒質、例えば、空気や導電性コンパウ
ンド等に（７） 代替することが可能である。Here, the amount of contraction of the electrode is determined in advance by the liquid conductive medium 1
If the opposing electrodes are set to come into contact with each other at the contact portion 9a when zero is emitted, the short circuit can be made more complete. In another embodiment, when the electrodes form a short circuit by contacting the contact portions 9a, the liquid conductive medium 10 may be replaced by another fluid medium, such as air or a conductive compound (7). It is possible.

〔発明の効果〕 以上のように、この発明によれば、短絡路が、過電圧制
限要素の破壊時のアークエネルギーをトリガーとして、
はね圧により液状導電媒体又は流体媒質を押し出すこと
によって形成されるために、低融点金属皮膜の溶融量が
わずかであっても、抵抗値のきわめて小さな短絡路を形
成することができる。従って過電圧制限要素は破裂飛散
して破壊により周辺へ影譬な及ぼすことはないという効
果がある。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the short circuit is triggered by the arc energy at the time of destruction of the overvoltage limiting element.
Since it is formed by extruding a liquid conductive medium or a fluid medium using splash pressure, a short circuit with an extremely small resistance value can be formed even if the amount of melting of the low melting point metal film is small. Therefore, there is an effect that the overvoltage limiting element will not explode and scatter and cause any damage to the surrounding area due to destruction.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は電力変換装置の構成を示す結線図、第２図は従
来の電気装置を示す断面図、第３図はこの発明による電
気装置の一実施例を示す断面図、第９図は、第３図の短
絡装置の動作終了彼の状態を示す断面図である。 ｌ・・過電圧制限要素、コ・・低融点金属、３゜ｌ・・
電極、Ｓ・・ばね、６・・シャント、７・・絶縁性容器
、ｇ・・金属製ふた、？・・電極、（ざ　） ９ａ・・接触部、ｌθ・・液状Ｓ電媒体、／ｌ・・プレ
ート。 なお、各図中同一符号は、同−又は相当部分を示す。 手続補正書「自発」 昭和５９年９５２　日 特許庁長官殿 １、事件の表示 昭和ｊ？年特許願第１ノＪｔ：Ｉｔ号 ２、発明の名称 電気装置 ３、補正をする者 号 代表者片由仁へ部 ４、代理人 号 方　式■ 審査 ム　補正の内容 ｌ）明細書第！頁第を行の「実験経果」を「実験結果」
と訂正する。 コ）同第を頁第９〜１０行の「従って過電圧・・・影響
を」を「従って負荷電流の通電による短絡路の発熱によ
り周辺の部品等に悪影響を」と補正する。FIG. 1 is a wiring diagram showing the configuration of a power conversion device, FIG. 2 is a sectional view showing a conventional electrical device, FIG. 3 is a sectional view showing an embodiment of the electrical device according to the present invention, and FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view showing the state of the short-circuiting device of FIG. 3 at the end of its operation; l...Overvoltage limiting element, c...Low melting point metal, 3゜l...
Electrode, S... Spring, 6... Shunt, 7... Insulating container, G... Metal lid, ? ...electrode, (za) 9a...contact part, lθ...liquid S electric medium, /l...plate. Note that the same reference numerals in each figure indicate the same or corresponding parts. Procedural amendment “Spontaneous” 952/1980 Mr. Commissioner of the Patent Office 1, Indication of the case Showa j? Patent application No. 1 Jt: It No. 2, Name of the invention Electrical device 3, Name of the person making the amendment Representative Kata Yuhito Section 4, Name of the agent Format ■ Examination content of the amendment l) Specification No.! "Experimental results" in the row of the page number is "Experimental results"
I am corrected. f) In the same paragraph, in lines 9 and 10 of the page, ``Therefore, overvoltage... has an effect'' is corrected to ``Therefore, the heat generated in the short circuit due to the load current has an adverse effect on surrounding components, etc.''.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] （１）　過電圧制限要素と、この過電圧制限要素の両端
に接続された一対の電極とを備え、過電圧制限要素の破
壊時に上記両電極間に電気的短絡路が形成される電気装
置であって、上記電極が液状導電媒体を封入した可撓性
を有する低融点金属皮膜で形成され、上記過電圧制限要
素の両端に上記電極を圧接するばねを備えることを特徴
とする電気装置。 （コ）電極は流体媒質を封入した可撓性を有する低融点
金属皮膜で形成され、かつ過電圧制限要素破壊時のアー
ク熱により電極の溶融穴より流体媒質の放出の際、はね
圧により変形し互に接触して短絡路を形成する接触部を
備えていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の電気装置。(1) An electrical device comprising an overvoltage limiting element and a pair of electrodes connected to both ends of the overvoltage limiting element, in which an electrical short circuit is formed between the two electrodes when the overvoltage limiting element is destroyed, An electrical device characterized in that the electrode is formed of a flexible, low-melting metal film containing a liquid conductive medium, and includes springs that press the electrode into contact with both ends of the overvoltage limiting element. (v) The electrode is formed of a flexible, low-melting metal film that encloses a fluid medium, and is deformed by splash pressure when the fluid medium is released from the melting hole of the electrode due to arc heat when the overvoltage limiting element breaks. 2. The electrical device according to claim 1, further comprising contact portions that contact each other to form a short circuit.