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2.接点開成時放電とその抑制

2･1分布定数回路の接点開成時放電 ･･:批/≡J 第2図に示すように誘導負荷が長い禰線を総て接点∬に接続され .`仁王主なゝ濱二 く1･ir■･ ￣し l し､1 ･∴ド;ト〕 1 ぺ∴-jノじ〆て!･! <sub>∴ノF･子∫′`ト≠!ご-ホこ…</sub> 七￣田よ､_+-tミニ1,久阜才芸`∴山t､三￣iけ■■∴丁 `しミをきこう､一山呈う￣￣封祇こ .づこで￣詩 仁卜亡軋_1 ら萱ミニ｢ ブ＼′ ㌔演芸(_く速ニモ㌘ 〉をさ三人叩ノブ八1 さ.1乍 ててキ▲叫ヤ ヤ J､V▲一㌧ ･イJt･J壷.｢い

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才走l(A) ly化(erg〕 10 25 46 74 112 ら (α) _(ム) 第5図 抵抗γを共用する火花消去l叶路 C｡=50PF/m,月0=100nl∫1/m _{とし,Ⅴ打と=12V,ん=0.1A,最} ′ト放電開始電圧を30Vとして,且=50∼150Vに対する爪,i如 を求め,さらにJ=20mのときの仲㌦を算定Lて第1表に示す｡ 2.2 _{集中定数回路の接点開成時の放電} 集中定数回路の接点閉成時の放電についても前節の分布定数回路 の場合と同様の前提をおけば容易に考察される｡一例としてCR火 花消去器が適用された場合について概述する｡ CR火花消去器は,負荷あるいは接点ほ並列に接続便用されるが, それの接点開成時に接点に及ぼす効果は純抵抗負荷の場合とほぼ同 じで,CR火花消去掛よ接点開成に際して放電を起しやすくなる｡ さらに特に注意すべきことは第5図(a)のような場合である｡すな わちCIC2がγを共用しているとき,まずすが閉じ _{ついで♪が閉} じる場合,♪における開成瞬時の接点回路は等価的に弟5図(b)の ように考えられる｡したがって,♪の閉成直前の放電によって,次 式で与えられる電荷QがClからにC2移される｡ Q=ECIC2/(Cl＋C2) (10) これほCIC2/(Cl十C2)のコンデンサをEに充電して,接点♪で短 絡するに等しい｡このようにコンプンサを直接短絡すると接点の損 傷が大きくなり(8),ほなほだ■Lい場合にほ接点の溶着事故をひき起 す｡ CR火花消去器の接点溶着に及ばす影響の一例として葬る図回路 で有櫨リレー接点の溶着について検討した結果を示す(10)｡ 供試接点且はEF形有塩リレー(11)クエ接点で,瞳々のバイアス電 流,駆動電流について検討したが,弟7図に駆動電流がバイアス電 流(バイアス電流は感動電流の約1.5倍とした)の4倍で,電源電圧 E=100Vの場合について示す｡弟7図で横軸に溶着発生時の平均 的なアーク放電継続時間丁αの平方根とそれに対する平均的な放電

電流託

_{との硫をとり,縦軸に対応する溶着を発生するまでの平均}

動作回数万をとった｡通常交換機に使用される電源電圧は48V程 度であり,単なる接点開成では上記のことほおこらないが,大きい チャッタが発生するとCR火花消去器と接点に接続されたケーブル とによって弟る図とほぼ同様の回路が構成され,充電電圧も高くな り,溶着を発生する可能性を生じる｡ 2.3 _{接点開成時放電の抑制(12)(13)} 既述のように分布定数集中鑓敷いずれであっても,接点に容量が 接続されているとその開成時に放電を生じ,接点の損傷,溶着が起 晦

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Z〟♂ /戊〝 7♂β 仰〟 〟 淵 御 柑 ガ 〃 〟 〃 7 ∫ J 2 /♂〟β てノゝ 日脚】 F -第42巻 第9号 ′/ ら 乃 ら 第6凶 有称リレー接点溶着`実験r叶路 〝佃 β ノ卿 ち ′こガ〝三 ▲X O ×′ ▲ X O ● × ▲ ら 〟 ∩曲 が∫ガ〃 一-ウ▲ ハ′ ● X ▲ 0 J ∫ 7 _/汐 〝 J♂ ガ _形

晶γ見(J.〟∫チノ

第7凶 有極リレー接点の溶着実験結果 る｡これを抑制するためには,弟8図に示すように,接点に近接し てインダクタソスムあるいは抵抗月gを直列に接続すればよい｡ 通常他の条件から大きな抵抗を直列に接続することができず,エぶに よって放電抑制を行い,その直流抵抗γβをできるだけ小さくするこ とが望まれる｡以下ムをそう入した場合の放電について検討し, 放電抑制のためのエぷの所要億の算定法について述べる｡ 2.3.1エg接続時の放電 第8図において,前述の理論と同じく接点電極が引こ対して放 電開始距離まで近づくと放電を開始し,C七は放電して Ⅴ仇に達 し,放電はやむ｡ついでCぶはムを通じて分布容量から充電さ れる｡このようにしてCたの放電,ムを通じてのC七の充電が振 返され,接点閉成までエ苫を通じての電流が漸増する｡この電流 はつぎの前提をおくと比較的容易に算定される｡ (i)C七は常に電源電圧まで充電されて放電する｡

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エJ C〟 第8r当】接∴■ェド削戊時放電抑制原理をホす回路 第2衷 エぶの _{所要算定値二} 表 面 状 態 接点開成速度p(cm/s) Lざ (mfi) 電 流 粂 エネ′レギ一 条 件 件 (ん=0.1A) 晰花=50(erg) 帆=5(erg) 河三:1.E=50V,Ⅴ仇=10Vとした Inactive

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0.1 1 50 0.005 0.004 0.04 Active 10 0.2 6,1 61 50 0.04 0.25 2.5

2.Inactive _{surface,Active surface のそれぞれの}

絶縁破壊電界は5×10￠Ⅴ/cm,0.6×108V/cmとした(18-(ii)C人･の放電時間ほきわめて短いので,その間にほエ方を通る 電流ほ変化しない｡ (iii)月0を無視し,エざ/Cた≫上0/Coが成立するものとする｡ 以上の前提により(符＋1)回目の放電が行われるときのエ汚を通 る電流言,∼ほ,1回目の放電から(仰＋1)回目の放電までの時間を ∠7書とすると,近似的に次式で与えられる(13-｡ f7上芸2(g-Ⅴ”乙)f･′乙/汀エぶ‥‖ .(11) さらにこのれ回の放電により接点で費されるエネルギーIyα ほ,近似的に次式で与えられる｡ Ⅳα三2f几2(且2一Ⅴ仇2)/がエ丹 ‥(12) 以上の考察においても,接点近傍のインピーダンスのCた放電 に及ぼす影響を考慮する必要があるが,上記によって一応大要が つかめる｡ 2.3.2 エぶの算定法 接∴江近傍にエぶを操舵することによ√)て接点における突流を効 果的に抑制できる｡そこでこれにより接点の損傷を抑制するのに 必要なイソダクタンス偵を求めることが問題になる｡筆者はつぎ の2条件をも一,てエぶ値の算定基準とした｡ (i)電流条件:接点開成前にエ古を通る電流が最小アーク電流 んに達しないこと｡(アーク抑制条件) (ii)エネルギー条件:接点およぴその近傍の容量を充放電する ことにより,接点で費されるエネルギーが一定値 Ⅳ,托 を越さな いこと｡ 卜記2条件は前項の結果を川いて次式で表わされるり エ芹㌧-･2才月(g一-Ⅴ…)/汀ん _(′l:う) および ム写>2fざ2(且2一Ⅴブル2)/花21γ丁7一‥‥.‥ ‥(14) ここにJざは接点電極が居で放電を開始する距離50に過してから 接点開成完了までの時間である｡ 上記2条件においてん,Ⅳ刊をどのくらいにとるかが問題に なるが,んについてはすでに多くの研究結果があり,場合に応 じて選定すればよい｡恥に対してほ,電話交換機器接点用とし て,次の諸事項を考慮して速達した｡すなわち,CR火花消去器 を使用した接点の開成時の間欠放電エネルギーは,且=50V, Ⅴ桝二15V,Jぷ=1/`S

_{のとき,火花消去器抵抗が470Jlならば,}

概算約7ergであり,またCR火花消去器を付けても接点閑離時 なおごく徴′J､のアークが発生することがあるが,そのとき接点で 消費されるエネルギーは,容易に5erg程度になりうる｡これら ン サ ブ ツ

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第9図 _{サージサブレッサユニット回路}

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(∂) 第10図 _{サージサブレッサ接続法} ん

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/' C 1013 から恥は5erg程度にとるのが妥当と考える｡もちろんエ占接 続時の開成時放電ほ間欠放電となり,したがって持続アークの場 合より,接点損傷が少ないと推測されるので,計算値が50erg稗 畦まで場糾こより‥汁粁できよう｡ これらの値を悼川し,接点の表面状態を考慮して,所要の エ∫ 伯を算定すると弟2表のようになる.Jこの裏から,`電話交検機接 山に使用されるサージサブレッサのエざは5ノ∼10111H程度でよい ことがわかる｡ 以上の算定は多くの仮定を含むが,いずれも所安のエぶ値が大き くなるよう見込んであり,目安を与えうる｡

3.サージサブレッサの轢能および構造

3.】サージサブレッサの定数決定法 接点開成時突流抑制にほ,弟8図に示したようにエ.マを接続すれ ばよいが,これだけでほ,その接点が電流切断をも手fう場斜こほ, 接点閉鎖定常時に上∫にたくわえられたエネルギーにより大きな開 離時放電をひき起す｡そこでエ8 _{と並列に抵抗を接続してこのエネ} ルギーを吸収させる必要がある｡この必要のためにエぶ と抵抗とを 並列接続してユニットを構成し,これをサージサブレッサと呼ぶ｡ サージサプレッサに使用される抵抗として弟9図に示すように直 線抵抗見よ,対称パリスタ 爪,非対称バリスタ月だの使用が考えら れる｡以下主として実用されている月ぶを使用した場介の設計法に ついてのべ,他の場f‖こついて概述する｡なおエ∫の決定は前章の 方法に従い,ここでは抵抗の決定法について述べる,〕 3.l.】月ざ:エβSS サージサプレッサは弟10図に示すように接続便用され,CR火 花消去器と併用するときは,そのCの放電をも抑制するよう接続

-79-1舶-1昭和35年9月

古コ｢叫ト′二 丁￣1-- Ⅳノ】P汀 第4夫 SS形およびEW膨サージサブレッサの種粉 l【l SS杉 名 構 成 素 EW形 _{l エゴ(nlI一柳} .hにLト｢′1+ _EIV-2 一⊥ ス ソ

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第10図(b)で,ケーブルの劫火脊‥Pざと代探すると,接点に対

して複式火花椚ムとなっており,したがって複式火花消去い--1路坦l! ,倫が適川される(14)｡

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ができる｡これ紆鮮:ェニ三吉丁芸去宕二1■-州･≡← また,月.ゞ:エgSS,〟8:エぶSSほともiこJo>+㌦でほ使用Lが

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5.接点保護効果に関する実験結果

前章にサージサプレッサの使用基準を示したが,ワイヤスプリソ ジ 十r フ (b) 1015 〔c) グリレn接点につき行った接点保護効果確認のための寿命試験結果 を概述する｡ 第11図回路において策d表に示す要因の二元配置として寿命試 験を行った｡接点材質はクd,ケーブルは22芯局内ケーブルを僚用し た｡

ー81-1016 _{昭和35年9月} 目 立 2憶回の駆動試験を行ったが接点高さはあまり変化しなかった｡ 接点損傷を比較するため,軌ヒ接点表面を2,500万,5,00∩万,7,500 万,1億,1.5億,2位の令動作終了後顕微鏡写真をとったが,その 一例を弟12図に示す｡ これらの写真から,サージサブレッサを使用Lない場合はコンデ ンサの放電による接点の損傷とよく似た局所に集･-l･-した損傷を生じ るが,サージサプレッサを使用すると損俗が集中することなく,無 色荷接ノ､まとはとんど同じであるといえる｡すなわちサージサブレッ サの依田により接点閉成時放電による溶着あるいほロッキソグの唱〔 閃になりやすいノー.与所移転が避けられ,無負荷に近くすることができ る｡ また有極リレー接点の溶着実験については第2章に述べたが,舞 7図回路で且=lqOVで非常に柄斉しやすいCγ条件でもサージサ ブレッサの使糊により完全に桁着を避けうることが確認された〔_

る.結

口 以I二本文でほ接点開成時の放電を考察し,それを抑肘+するための サージサブレッサ構成素子の算定法を検討し,SS形およびEW形 サージサブレヅサの設計,その使用基準およびその効果について述 べたが要約するとつぎのようになる｡ (1)ケーブルのような分布定数回路が接点に接続されている場 合,接点閉成時に発生するアークを抑制するためiこは,イソダク タンスあるいは抵抗を接点に直列に接続すればよく,それらの値 ほ接点閉成時直前に接点で消費されるエネルギーに対する条件, および電流条件によって制約決定される｡ 回路要求Ⅰ二,通常インダクタソスがそう入されるれ この場合 接点閲維時のイソダクタンスによる放電発生を抑制するため,艇 杭をこれと並列に接続すろ必要がある｡これがサージサブレッサ 実用新案登録費502822号 評

論

第42巻 第9号 である｡ (2)杏サージサブレッサの中で,月き:エ古SSがもっとも一般的 で,この適用範囲はCR単式火花消去回路の適用範囲とほぼ同じ であり,SS-1,SS-2,EW-1,EW-2として電話交換機に現用さ れている｡ (3)SS形およびEW形サージサブレッサの接瓜保護効果につ いて実験したが,接点損倣および溶着防止に非常に効果があるこ とが確められた｡ 終りに種々ご指導いただいた日本電信電話公社の力々,放電現象

および過渡現象解析につきご指茹いただいた東京大学風教授,森脇

教授ならびにご協力をいただいた日本電気株式会社細川氏に深甚の 謝意を表する｡ ) ) 1 2 3 4 5 6 ) ) 7 8 910111213141516 参 莞 文 献 R.Holm:ElectricalContact(1946) L.H.Germer _{andJ.L.Smith:J.appl.Phys.23,553} (1952) G.L.Pearson:Phys.Rev.5る,471(1939) M.M.Atalla:BellSyst,teCh.J.32,1493(1953) M.M.Atalla:BellSyst.tecll.J.33,535(1954)

W,S.Boyle _and L.H.Germer:J.appl.Phys.2d,571

(1955)

W.S.Boyle _{and P.Hisliuk:Phys.Rev.97,255(1955)} L.H.Germer _{and F.H.Haworth:J.appl.Phys.20,1(鳩5}

(1949) 電気学会:電気工学ハソドブック _{p.1849(昭26)} 三谷:昭34電気学会東京支部大会15 三井,森山:日立評論42,45(昭35) l￣H島,三谷:昭34電気四学会連合大会1177 三谷:電字詰79,8別(昭34) 鳳,大山,三谷:電字詰7る,1176(昭31) 細川,本間:昭32通信学会全国大会309 L.H.Gernler:J.appl.Phys.29,1067(1958)

新

案

の

紹

介

パ _{ワ シ} ョ

ベル系掘削磯の走行装置

この考案の走行装置は,下部わくにとりつけた左右の無限軌道帯 を別個に駆動しうるようにしたもので,つぎのような桝造からでき ている｡ (1)原動機1から歯車群4,5,6,7,8を経て互いに反対方向 に連動される1細.の歯車9･10,11･12をそれぞれ別個の軸26, 25に遊供するとともに,前記歯車9･10,11･12の任意のものを それぞれ軸26,25に連打するための摩擦クラッチC･D,A･Bを そなえた駆動機粥を上部旋回わく29に装備する｡ (2)軸25,26から齢車群13′･14′･15'･16′,13･14･15･16 を経て連動される中ワニ号軸128とその中空軸を貫通させた軸27とを, たがいiこかみ合わせた--･対のかさ歯市17′･18′,17･18を介して それぞれ左右の走行同族軸19′,19に連結した走行機構を下部わ く30に装備する｡ この考案によれば,摩擦クラッチA,B,C,Dを任意に組命わ せて操作することにより,前進･後進,山側前進左側後進(すなわ ちスピンターン)あるいはん側のみ前進(すなわち緩旋回)などを 自由に行うことができ,しかもクラッチほ摩擦クラッチなので従来 のジョークラッチを用いたものにくらべてその操作が容易であり, またクラッチ,ブレーキなどが上郡旋回わくに設けられているので その保守,点検なども容易である｡ (富m) 乃J小川 β ′廿 トト β 仰仰

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