JPS644295B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は限流ヒユーズに関するものである。

限流ヒユーズは高電圧電力系統の保護の重要な
部分を多年に亘つて占めてきた。高電圧限流ヒユ
ーズには、一般に、中心になる巻芯またはスパイ
ダがあつて、その周りに長いヒユーズ要素を巻い
てヒユーズ要素の長さは、短かくせずにヒユーズ
の長さを短かくするようにしてある。ヒユーズ要
素すなわちリボンには、一般に、切り込みが設け
られて、断面積を小さくしてあり、溶融する時こ
の部分でアークが発生するようにされている。そ
れぞれの切り込みで発生する多くのアークがいく
らかずつの電圧を分担して、限流の目的が達しら
れる。比較的高い常時負荷電流を通す比較的大き
な断面積を持つヒユーズでは、比較的低い値の過
負荷電流の場合に電流を遮断することが困難であ
る。この点を改良する一つの方法は米国特許第
3243552号に記載されている。この場合には、主
ヒユーズ要素に全体として並列であるが常時は主
ヒユーズ要素に接続されていない補助ヒユーズ要
素が、主ヒユーズ要素の端で主ヒユーズ要素の近
くに配置されている。比較的低い過負荷条件下で
主ヒユーズ要素が溶融する時、その溶融はヒユー
ズ要素の中央部で発生する。従つて、補助ヒユー
ズ要素の端と主ヒユーズ要素の端との間に電位差
が生じて、そこにアークが発生する。このアーク
は、結局主ヒユーズ要素をこれらの部分で溶断さ
せてしまう。これらのアークによつて遮断される
過負荷電流に対抗する電気的アークの数が増す。
このやり方に伴う問題は、アークの発生と主ヒユ
ーズ要素が焼き切られて溶断されるプロセスとを
制御することが困難なことにある。一般に、補助
ヒユーズ要素の端に、主ヒユーズ要素に比較的に
近接してクリツプオンアーク接点が使用される。
アーク接点と主ヒユーズ要素との間の距離が非常
に重要であつて、その公差は非常に小さくなけれ
ばならない。主ヒユーズ要素とアーク接点との間
に消弧砂が存在すればその密度は所要の破壊電圧
に対して非常に決定的な要因であるが、これは条
件に応じて変動するものである。米国特許第
3983526号には、この問題の解決法が記載されて
いる。しかしながら、主ヒユーズ要素に対してア
ーク接点を特定の寸法に維持するために、組立の
工程で困難が生じる。さらに、補助ヒユーズ要素
からのアークが主ヒユーズ要素を焼きとおすのに
要する時間が、主ヒユーズ要素がアーククリツプ
の上を通る位置が固体部分、孔のあいた部分また
はその中間であるかによつてかなり変動する。数
フイートの長さの主ヒユーズ要素が用いられる高
電圧用ヒユーズでは、上述の変動に対処できるよ
うにヒユーズ要素を巻き付けることは困難であ
る。この問題の解決のために、米国特許第
3983524号にはアーククリツプまたは端子の上を
通る部分に設けられた余分の孔を利用することが
示されている。このことによつて、アーククリツ
プの利用に伴う困難は軽減するが、必ずしも無く
ならない。さらに、断面の縮められた余分の部分
を用いているので製造工程における複雑さが増
す。従つて低電流事故の発生により多数のアーク
を発生するが、上述の如き問題の無い限流ヒユー
ズが得られれば有益である。

この発明によれば、Ｖノツチ型の主ヒユーズ要
素を用いるヒユーズが得られる。補助ヒユーズ要
素も用いられるが、補助ヒユーズ要素には、ワイ
ヤと、ワイヤの端が差し込まれた所定長さの可撓
性ガラススリーブとが含まれる。補助ワイヤのガ
ラスに包まれた端が、主ヒユーズ要素の、焼きと
おされることの好ましい二つのノツチ部分の回り
に堅く巻きつけられる。さらに、スリーブは厚さ
がわかつておりこれがノツチに堅く巻き付けられ
るのであるから、非常に狭い公差の寸法が得られ
る。さらに、ガラススリーブの絶縁耐力はランダ
ムなものではなく、充分予測できるものである。
この発明のヒユーズは、絶縁ハウジングを備え、
ハウジングの両端に、ハウジングの内部と連通す
る互いに隔てられた端子またはフエルールを持つ
ている。ヒユーズハウジングの中の支持部材に主
ヒユーズ要素が設けられる。補助ヒユーズ要素も
ハウジングの中に置かれるが、全体として主ヒユ
ーズ要素と接触の無い位置に置かれる。補助ヒユ
ーズ要素の両端は、可撓性ガラスまたは他の適当
な誘電材料のスリーブで囲まれ、このスリーブが
別々の断面積の小さな部分の周りに置かれる。主
ヒユーズ要素の断面積の小さな部分とガラスに隔
てられた補助ヒユーズ要素との間にアークがガラ
スを焼き通すほどに高い電位差が発生すると、ガ
ラスが分解する。アークは、主ヒユーズ要素のノ
ツチされた部分を焼き続けて、誘電材料が急速に
主電流路に注込まれる。

次に添附図面に示す実施例に沿つて本発明を説
明する。

第１図にはヒユーズ１０が示されている。この
発明の好ましい実施例に於ては、ヒユーズ１０
は、比較的低い値での過電流溶融で、限流作用を
行なう型の高電圧限流ヒユーズを含むものとする
ことができる。ヒユーズ１０は、管状の、中空の
電気絶縁性のヒユーズ筒即ちハウジング１１があ
る。ハウジング１１はガラスメラミン材料で作る
のが便利である。ハウジング１１の両端に、その
内部と外部とに連通するフエルールすなわち端子
１２と１４とがある。端子１２と１４は、取り付
けピンまたはネジ１８を用いて、ハウジング１１
に取り付けられている。ヒユーズの両端からネジ
部材１６が延びており、これがこのヒユーズ１０
に接続される電気回路との接続に用いられる。ヒ
ユーズ１０の内部でハウジング１１に囲まれてい
るのはヒユーズ支持装置２０である。支持装置２
０は、ヒユーズ全長に亘つて延びて、ヒユーズマ
ンドレルまたはスパイダを形成する互いに隔てら
れた複数の棒２２を有し、その回りに長い主ヒユ
ーズ要素２が巻き付けられている。ヒユーズ要素
材料から成るコイル状の主ヒユーズ要素２６は、
縮められてヒユーズ１０の中に嵌め込まれている
が、高電圧電流遮断の為の、多数のアークを支え
るのに十分な全体として線状のヒユーズ材料であ
る。限流動作を助ける為に、棒２２はガスを発生
しない材料から成り、この上に部分的にアークサ
プレツサー即ち消弧板２４が置かれている。この
消弧板２４の上に主ヒユーズ要素２６が巻かれ、
この要素の融解熱で消弧板２４が局部的にアーク
冷却ガス発生域となり、このガスはアークを効果
的に冷却はするが、ヒユーズ１０のハウジング１
１を破裂させるのに十分なほどのガス圧は生じな
い。主ヒユーズ要素２６と端子１２との間を電気
的に接続するために、たとえば端子１２と１４と
に短棒２８が設けられている。補助ヒユーズ要素
３０も設けられている。補助ヒユーズ要素３０
は、主ヒユーズ要素２６の巻ピツチに従がつて巻
かれているが、全体として主ヒユーズ要素に接触
しない位置に保持されている。符号３２と３３で
示される部分についてはあとで詳しく述べる。ハ
ウジング１１の中には、粉末状のアーク冷却材料
たとえばケイ砂３８が詰められている。このケイ
砂はアーク冷却作用を助け、要素の融解エネルギ
ーのかなりの部分を吸収するのに用いられる。

第２図に、ヒユーズ支持装置２０の一部と領域
３２が示されている。具体的には、ヒユーズリボ
ンである主ヒユーズ要素２６が断面積の小さい部
分即ちノツチ３６を持ち、ヒユーズ溶融時にこの
ノツチ３６でアークが形成されて限流作用を助け
る。ノツチ３６の一つのノツチに、並列の補助ヒ
ユーズ要素３０の末端が巻かれている。補助ヒユ
ーズ要素３０の末端は、例えばフアイバーガラス
等の可撓性を持つガラスその他の絶縁スリーブに
包まれて、ノツチ３６に固く巻かれて締付けられ
ている。補助ヒユーズ要素３０が例えば銅線であ
れば単に巻付けただけでほぐれることはない。補
助ヒユーズ要素３０の他端側の部分３３も同様の
構成である。従つて主ヒユーズ要素２６と補助ヒ
ユーズ要素３０との間に、アークがそこで発生す
るようにされた部分が形成されることになる。ア
ークがここで発生するのは、補助ヒユーズ要素の
長手方向に沿つてこの部分の絶縁耐力が一番小さ
いからである。十分に制御された寸法すなわち厚
さのガラススリーブ３４と、均一でよく知られた
その誘電特性とが共働して、主ヒユーズ要素２６
と補助ヒユーズ要素３０との間のこの部分３２で
のアークの発生について充分に予想のできる特性
が得られる。主ヒユーズ要素が融ける時、主ヒユ
ーズ要素２６と補助ヒユーズ要素３０との間にガ
ラススリーブ３４の厚さを挾んでかなりの電位差
があるのでアークが発生する。これによりガラス
スリーブ３４が破壊されようとする。主ヒユーズ
要素２６でアークが始まると、アークは急速に主
電流路に多くの誘電体を挿入し続ける。主ヒユー
ズ要素の切離しに要する時間は、この主ヒユーズ
要素のノツチ部分に補助ヒユーズ要素の端が常に
直接に置かれているので厳密に制御される。

第３図には、２要素から成る補助ヒユーズ要素
３０の一方の端が示されている。この場合、第３
図に示されるように補助ヒユーズ要素の２本の要
素すなわちワイヤ３０ａと３０ｂの末端がスリー
ブ３４の中に納められている。図示されてない他
端も同様の構成である。二のワイヤは、多数のア
ークを発生し、あるいは第２図に示されるよう
に、補助ヒユーズ要素３０と主ヒユーズ要素２６
との間にアークを成立させるのに十分な陰極表面
となる。

この発明の実施例について、棒２２で形成され
るマンドレルの特定の形あるいは消弧板２４が存
在するかどうかは、この発明の範囲を限定するも
のではない。また、アーク冷却材料即ちケイ砂３
８の存在は非常に望ましいことではあるが、必ず
しも必要ではない。さらに、フエルールまたは端
子１２と１４の特定の構造あるいはヒユーズハウ
ジング１１の特定の構造、形または材料は、この
発明の範囲を限定するものではない。さらにま
た、補助ヒユーズ要素は、１または２の並列ワイ
ヤに限定されないことも理解されるべきである。
また、ヒユーズの動作の都度限流作用が現れるこ
とも限ずしも必要ではないことも理解されるべき
である。

この発明の実施例で示される装置は多くの利点
を持つている。一つの利点は、非常に予想可能な
アーク特性を得る目的で、補助ヒユーズワイヤ要
素を主ヒユーズ要素に合わせて設けることのでき
ることにある。別の利点は、絶縁スリーブの寸法
が、ヒユーズ融解の間での発弧の生じる領域で、
主ヒユーズ要素と補助ヒユーズ要素との間に予想
可能な誘電性及び間隔特性を与えることにある。
さらに別の利点は絶縁性の可撓性を持つガラス材
料の使用によつて、主ヒユーズ要素と補助ヒユー
ズ要素の両者が巻き付けられるマンドレル即ち棒
２２から独立して、補助ヒユーズ要素の端が主ヒ
ユーズ要素上にいくらかの支持を得ることにあ
る。別の利点は、補助ヒユーズ要素の端は主ヒユ
ーズ要素のノツチ部分に直接置くことができ、こ
れによつて、アークが主ヒユーズ要素を焼き通す
のに要する時間が一定していることである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例の限流ヒユーズを示
す部分断面側面図、第２図は第１図の支持装置の
一部を示す図、第３図はガラススリーブを備え、
２本のワイヤから成る補助ヒユーズ要素の一端を
示す図である。 図において、１０……ヒユーズ、１１……ハウ
ジング、１２，１４……端子、２０……支持装
置、２６……主ヒユーズ要素、３０……補助ヒユ
ーズ要素、３４……ガラススリーブ、３６……ノ
ツチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 絶縁ハウジングと、このハウジングの両端に
   設けられ、ハウジング内部に通じる互いに隔てら
   れた端子と、前記ハウジング内部に設けられた支
   持装置と、この支持装置により支持されて前記端
   子間に電気的に接続され、小断面積部分を有する
   主ヒユーズ要素と、前記ハウジング内部に設けら
   れて、両端に誘電体材料のスリーブが被覆された
   スリーブ部分を有し、このスリーブ部分で前記主
   ヒユーズ要素の前記小断面積部分に巻き付けられ
   てなる補助ヒユーズ要素とを備え、 前記スリーブの厚さは、前記スリーブの非熔融
   状態時には、前記主ヒユーズ要素と前記補助ヒユ
   ーズ要素との間を電気的に分離するのに充分なも
   のであり、また前記スリーブの熔融状態移行時に
   は、前記主ヒユーズ要素と前記補助ヒユーズ要素
   との間に前記ヒユーズの熔融を助けるアークが発
   生するのを妨げない程度のものであるヒユーズ。 ２ 前記主ヒユーズ要素が断面積の減少した部分
   を有し、前記誘電体材料領域が前記補助ヒユーズ
   要素の前記内端を囲むガラススリーブであり、前
   記スリーブは前記断面積の減少した部分に設けら
   れて、前記主ヒユーズ要素が熔融して前記断面積
   の減少した部分を熔融させ始めた後に前記主ヒユ
   ーズ要素と前記補助ヒユーズ要素との間のアーク
   により溶解するようにしてなる特許請求の範囲第
   １項記載のヒユーズ。 ３ 前記スリーブが前記断面積の減少した部分に
   巻き付けるのに充分な可撓性を有する特許請求の
   範囲第２項記載のヒユーズ。