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2012 年度 実施状況報告書

アーク放電に接している電気接点表面の高速度分光撮影による接点消耗過程の研究

研究課題

研究課題/領域番号 23560322
研究機関静岡大学

研究代表者

関川 純哉  静岡大学, 工学部, 准教授 (80332691)

キーワードアーク放電 / 電気接点 / 高速度カメラ / 電磁リレー / 接触 / 分光 / コネクタ
研究概要

平成23年度までに高速度分光撮影の基本的な測定手法を確立した。開離時アーク発生中の電気接点表面の画像と開離時アークの画像を、異なる2台の高速度カメラで同時撮影することができるようになった。各画像はそれぞれ特定の波長のみを撮影することによって得られた。平成24年度では、特に接点表面状態の画像を詳しく解析することで、接点表面の状態変化を開離時アークの移動特性とを直接関連付ける観点から、接点表面の状態が進展する過程を調べた。
接点材料としては純銀(99.99%)を用いた。試料接点対の形状は直径5mm、長さ20mmの円柱であり、その端面を接触面として開離アークを発生させた。被撮影側の接点表面は平面、対になるもう片側の接点表面は曲面とした。家庭用直流給電や自動車用電装品の中負荷領域を想定して、電源電圧は直流48V、回路電流は10A程度とした。高速度カメラの撮影速度は1000コマ/秒であり、二台のカメラの撮影タイミングは同期している。
接点表面の画像から、表面状態の変化が起こった位置を画像解析によって特定し、開離時アーク発生後の接点表面状態と比較した。画像解析の方法としては、異なる時刻で撮影された画像の差分を計算した。その結果、接点表面上に残された痕跡が形成された時刻を特定することができた。この時、開離時アークのアーク足はその痕跡部分には直接触れていなかった。これにより、開離時アークが直接接している位置の接点表面の変化だけではなく、直接接していない領域が形成される様子が分かるようになった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

高速度分光撮影による接点表面状態と開離時アークとの同時撮影の結果から、接点表面上での痕跡の形成過程が分かるようになったことから、本年度の目的は達成できている。

今後の研究の推進方策

本年度の成果を発展させ、計画に沿って他の実験条件での実験を実施する。接点表面撮影のための開離時アークの長さは、これまでに実施した実験条件の範囲内で十分確保できることが分かった。しかし、開離時アークの長さが短い場合について、興味深い結果が得られそうであるため、その撮影に挑戦する。アーク長さが0.1mm程度と短い時期において、開離時アークの放電モードが変化していると予想されるため、この変化の前後での接点表面状態の撮影ができれば消耗過程の理解をさらに深めることができると考えられる。

次年度の研究費の使用計画

該当なし。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (13件)

  • [雑誌論文] 壁により移動範囲を制限される開離時アークの磁気吹き消し2013

    • 著者名/発表者名
      小野仁、関川純哉
    • 雑誌名

      電子情報通信学会、和文論文誌C

      巻: J96-C ページ: 未定

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Position and Shape of Break Arcs Driven by Transverse Magnetic Field2012

    • 著者名/発表者名
      Tomoaki SASAKI, Junya SEKIKAWA, and Takayoshi KUBONO
    • 雑誌名

      IEICE Trans. Electron.

      巻: E95-C ページ: 1527-1530

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Arc Duration of Break Arcs Magnetically Blown-Out in a DC 450 V Resistive Circuit2012

    • 著者名/発表者名
      Hitoshi ONO, Junya SEKIKAWA, and Takayoshi KUBONO
    • 雑誌名

      IEICE Trans. Electron.

      巻: E95-C ページ: 1515-1521

    • 査読あり
  • [学会発表] 開離時アーク発生中の接点表面とアーク放電光の高速度同時撮影

    • 著者名/発表者名
      関川純哉
    • 学会等名
      電子情報通信学会 2012 年ソサイエティ大会
    • 発表場所
      富山大学(富山県)
  • [学会発表] 開離時アークに接している電気接点表面の高速度分光撮影方法

    • 著者名/発表者名
      中村真人・関川純哉
    • 学会等名
      電子情報通信学会 2012 年ソサイエティ大会
    • 発表場所
      富山大学(富山県)
  • [学会発表] 磁気吹き消しされる開離時アークの輝点の動き

    • 著者名/発表者名
      小野 仁・関川純哉
    • 学会等名
      電子情報通信学会 2012 年ソサイエティ大会
    • 発表場所
      富山大学(富山県)
  • [学会発表] 横磁界によって駆動される開離時アークの移動特性

    • 著者名/発表者名
      佐々木友彰・関川純哉
    • 学会等名
      電子情報通信学会 2012 年ソサイエティ大会
    • 発表場所
      富山大学(富山県)
  • [学会発表] 開離時アーク発生中の陽極表面とアーク放電光との高速度分光撮影

    • 著者名/発表者名
      関川純哉
    • 学会等名
      2013年 電子情報通信学会総合大会
    • 発表場所
      岐阜大学(岐阜県)
  • [学会発表] 横磁界によって駆動される開離時アークの移動特性に対する接点表面形状の影響

    • 著者名/発表者名
      佐々木友彰・関川純哉
    • 学会等名
      2013年 電子情報通信学会総合大会
    • 発表場所
      岐阜大学(岐阜県)
  • [学会発表] 直流450V抵抗性負荷回路内において磁気吹き消しされる開離時アークの引き伸ばし速度

    • 著者名/発表者名
      小野 仁・関川純哉
    • 学会等名
      2013年 電子情報通信学会総合大会
    • 発表場所
      岐阜大学(岐阜県)
  • [学会発表] 直流高電圧回路での開離時アークの長さと継続時間の関係

    • 著者名/発表者名
      小西弘純・関川純哉
    • 学会等名
      2013年 電子情報通信学会総合大会
    • 発表場所
      岐阜大学(岐阜県)
  • [学会発表] High-Speed Spectroscopic Imaging of Contact Surfaces Eroded by Break Arcs

    • 著者名/発表者名
      Junya Sekikawa
    • 学会等名
      The 58th IEEE Holm Conference on Electrical Contacts
    • 発表場所
      Doubletree by Hilton Portland(アメリカ)
  • [学会発表] 壁により移動範囲を制限される開離時アークの磁気吹き消し

    • 著者名/発表者名
      小野 仁、関川純哉
    • 学会等名
      電子情報通信学会,機構デバイス研究会
    • 発表場所
      機械振興会館(東京都)
  • [学会発表] Real Time Spectroscopic Observation of Contact Surfaces being Eroded by Break Arcs

    • 著者名/発表者名
      Masato Nakamura・Junya Sekikawa
    • 学会等名
      IEICE, International Session on Electro-Mechanical Devices 2012 (IS-EMD2012)
    • 発表場所
      千葉工業大学(千葉県)
  • [学会発表] Arc Length of Break Arcs Magnetically Blown-out at Arc Extinction

    • 著者名/発表者名
      Hitoshi Ono・Junya Sekikawa
    • 学会等名
      IEICE, International Session on Electro-Mechanical Devices 2012 (IS-EMD2012)
    • 発表場所
      千葉工業大学(千葉県)
  • [学会発表] Break Arcs Occurring between Ag and C Contact Pairs when Transverse Magnetic Field is Applied

    • 著者名/発表者名
      Tomoaki Sasaki・Junya Sekikawa
    • 学会等名
      IEICE, International Session on Electro-Mechanical Devices 2012 (IS-EMD2012)
    • 発表場所
      千葉工業大学(千葉県)

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公開日: 2014-07-24  

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