2022 Fiscal Year Annual Research 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 | 電磁コンタクタ / 電気接点 / アーク継続時間 / アークエネルギー / 水素 / トグルスイッチ / 電磁コンタクタ / インダクタンス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では直流、および交流回路の開閉器（スイッチ、電磁コンタクタ等）のアーク放電の抑制効果について研究を行った。
直流回路の遮断は、磁気吹き消しによるアーク消弧が行われることが多い。この場合、大電流よりむしろ小電流でアークの継続時間が長くなる現象が生じる。研究では、直流用の市販のトグルスイッチに対して、100V、1～30Aの回路で磁気吹き消し有無を比較する実験を行った。スイッチの開閉速度は、昨年実施した実験装置に比べ10から20倍程度早いため、アーク継続時間は短くなったが、磁気吹き消しの効果は昨年の低速度の結果と同様に小電流領域では小さいことを確認した。
交流回路の遮断実験では、周囲雰囲気可変装置(チャンバー）内に小型の電磁コンタクタを設置し、電源電圧EはAC100V/50Hz、さらに遮断電流は10Aとした。実験条件は、抵抗負荷(力率1.0)と負荷インダクタンスの大きさを変えて力率を0.9, 0.8, 0.6として実験を行った。周囲気体は、大気（空気中）と水素ガスの2種類として気圧は1, 3気圧に設定した。その結果、大気中と水素ガスとでアーク点弧角度とアーク継続時間、アークエネルギー、消滅電圧に負荷インダクタンスの影響があることが明らかになった。誘導性負荷条件でも水素ガス中では、アーク放電が抑制される効果が高いことが確認できた。
本研究期間には、主に二種類の実験を行った。一つは磁石の磁束による磁気吹き消し効果が回路電流によって影響を受けることを確かめた。小電流の場合には抑制効果が小さくなり、大電流よりアーク継続時間が長くなることを明らかにした。また、二つめの交流回路の遮断では、大気と水素ガス中でアーク放電の継続時間が大きく異なり、水素ガスのアーク放電抑制効果について明らかにした。
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