150 – 真空遮断器の電磁反発力の解析

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概要

真空遮断器は配電盤等で用いられ、短絡等で大電流が流れた場合に電流を遮断する働きがあります。真空遮断器の接触部には接触圧力をかけてあり、短絡時の大電流ではない通常の通電時には真空遮断器の接触部が接触し、電路が閉じている必要があります。
真空遮断器に電流が流れると真空遮断器の接触子には流れる電流によって電磁反発力が生じます。そのため、通常の通電時に閉状態を保つためには、電磁反発力を見積もり、接触圧力を電磁反発力以上に設定する必要があります。
ここでは、100(kA)の電流が流れた際のローレンツ力から、遮断器の電磁反発力を求めています。

電流密度分布

電流密度分布を図1、図2、図3に示します。下部電極の支持導体に流入した電流は(a)のようにコイル部で分流し接触子との接触点を通り接触子へと流れます。そして、(b)のように接触子を流れた電流は接触点へ集中していきます。狭い接触点を流れた電流が上部電極の接触子へ流れ込む際に図3のように広がろうとします。

ローレンツ力密度分布、電磁力

ローレンツ力密度分布を図4に示します。図3のように電流が流れることによって接触子には上下に反発する力が発生します。
接触子には、724(N)の電磁反発力が発生します。

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