2020 Fiscal Year Research-status Report
A study of gas filling and arc discharge suppression mechanism effective for interrupting arc discharge at DC high voltage
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20K04421
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| Research Institution | Nippon Institute of Technology |
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Principal Investigator |
吉田 清 日本工業大学, 基幹工学部, 教授 (60220638)
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2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | アーク放電 / 電気接点 / 電磁コンタクタ / 周囲気体 / 直流高電圧 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
直流高電圧回路を開閉する時に発生するアーク放電は、継続時間が長く最悪の場合は回路遮断が出来ない状態に陥ることがある。本研究ではアーク放電の抑制効果のある周囲気体と圧力との関係を実験から明らかにする。
実験準備として、対向型電気接点開閉装置の調整と動作確認を行った。また、周囲雰囲気可変接点試験装置へ気体を封入するために最初に装置内を真空にする排気装置（ロータリーポンプ）の動作と性能を確認した。実験では爆発の危険がある水素ガスを使用するため、実験終了後に窒素ガスで水素を薄めながら排気する方法を採用するなどの安全を確保するための実験環境の整備を行った。
実験では、電磁コンタクタをクリーンエア（大気中）と水素中でアーク放電を発生させ、アーク継続時間、アークエネルギー、アーク消滅電流を測定した。電圧は100V、電流は10Aの一定として、気体圧力は１，3気圧に設定して封入気体がアーク放電に与える影響を比較した。その結果、水素中の方がアーク継続時間は明確に短くなった。さらに、クリーンエアでは気圧によるアーク継続時間に変化はないが、水素では気圧の高い方がアーク継続時間が短くなり、封入気体とその圧力がアーク継続時間に影響を与えることが明らかになった。この原因は、アーク放電が消滅する時のアーク消滅電流が水素の方がクリーンエアより大きいことによると推測されたが、電源電圧が100V、電流10Aの回路条件のみでの結果であり、より高い電圧と大電流の条件で他の周囲気体に対しても行う必要がある。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究遂行に必要な主要設備である高電圧直流電源を購入した。さらに、対向型電気接点開閉装置と周囲雰囲気可変接点試験装置など動作確認と実験環境の整備を行った。次に窒素、酸素、ヘリウム、水素等の単一封入気体中でのアーク放電実験を実施する予定であったが、新型コロナウイルス感染拡大に伴い、緊急事態宣言が発出されたことなどにより、当該研究を実施するために充分な時間がとれなかった。
だだし、大気中と水素中の周囲気圧とアーク継続時間の関係について一部の条件での実験ができたので、継続して実験を遂行していきたいと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度は主要な設備品（高電圧直流電源装置）を購入し、実験遂行のため実験装置の動作確認を行った。令和3年度は周囲気体とその圧力がアーク継続時間に与える影響の実験を行う。これにより、アーク継続時間と周囲気体と圧力との関係、さらにアーク継続時と電源電圧や電流との関係を明らかにしていく予定である。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルスの感染拡大による緊急事態宣言のため実験が遅れたため、実験に必要な消耗品等の購入ができなかった。令和3年度は、「今年の研究の推進方策」に記したように、実験に必要な材料、各種気体のガスボンベなどを購入して研究を進める。
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