| 研究課題/領域番号 |
20K04421
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21010:電力工学関連
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| 研究機関 | 日本工業大学 |
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研究代表者 |
吉田 清 日本工業大学, 基幹工学部, 教授 (60220638)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
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| キーワード | 電気接点 / 電磁コンタクタ / 水素 / アーク放電 / 接触抵抗 / アーク継続時間 / アークエネルギー / トグルスイッチ / インダクタンス / 直流遮断 / 磁気吹き消し / 周囲気体 / 直流高電圧 / 封入気体 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
太陽光や風力発電などの再生可能エネルギー利用による二酸化炭素の削減が、地球温暖化対策のために必要となっている。発電電力を効率よく利用するには、交流に変換せず直流のまま使用する方が効率がよい。そのため電気接点を使用した開閉機器の重要性が高まっている。しかし、高電圧直流回路を開閉する際に生じる継続時間の長いアーク放電発生が課題となる。
本研究の目的は、直流回路に生じるアーク放電を短時間で消弧するための気体を探すことである。周囲気体とその圧力がアーク放電を抑制するメカニズムを解明することで効果のある気体と圧力を実験のみからではなく、気体の物理特性から推論する。
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| 研究成果の概要 |
電磁コンタクタの電気接点を大気中と水素ガス中で開閉を行い、発生するアーク放電に与える負荷条件、周囲気体および気体圧力の影響を交流回路のもとで調べた。さらに、接触抵抗値に与える影響を検討した。その結果、アーク放電の抑制効果は水素ガスが顕著で、ガス圧が高い方がアーク放電を短縮できることを示した。その上、接触抵抗値は、水素ガス中では小さく安定した。また、誘導性負荷では、抵抗負荷に比べアーク放電抑制効果が小さいことが分かった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
電気接点に生じるアーク放電を短時間で消弧するためには、水素ガス中に電気接点を設置することが効果的である。水素ガスが封中された電磁コンタクタが太陽光発電や電気自動車（EV）などの直流回路では実用化されている。本研究では、交流回路のもとで負荷条件とガス圧力がアーク放電の抑制に与える影響を調査した。水素ガスのアーク抑制効果と負荷条件との関連、および接触抵抗を低く抑える効果を示した点において、既存の関連する機器の性能向上に寄与する成果である。
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