JPH011421A - 回路しゃ断器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は過電流用外し装はを備えた回路しゃ断器に関
するものである。

［従来の技術］ この種の回路しゃ断器は、たとえば特開昭６０−３２２
１１号公報や実公昭５５−２９９３１号公報に開示され
ているように、負荷開閉接点が閉成されて電源側端子か
ら負荷開閉接点を介して対応する負荷側端子に電力が供
給されている状態において、交流電路に事故電流が流れ
ると、上記変流器がそれに固有の変流比で事故電流を検
出し、２次側に出力電流を誘起する。

上°記信号変換回路からの出力信号は、事後処理回路に
印加され、事故電流が所定のレベル以上であると判断さ
れたとき、そのレベル検出信号が時限回路に入力され、
この時限回路はこの信号にもとづいて所定の限時動作を
行ない、サイリスタのゲートをトリガして釈放形過電流
引外しコイルを駆動し、上記負荷開閉接点を開放して電
路をしゃ断する。

上記時限回路は、第６図で示す瞬時引外し電流領域、短
限時例外し電流領域および長駆゛時引外し電流領域を越
えたとき、時限動作する瞬時引外し回路、短限時例外し
回路および長限時中外し回路を具備している。

第７図は従来の長限時中外し回路を示す、事故電流に相
当する検出電圧は実効値変換回路でその実効値に変換さ
れたのち、その出力電圧ｅＸが長限時中外し回路（１７
０）の比較器（３５）に入力され、その出力′重圧ｅＸ
が基準電圧設定回路（３７）の基準電圧ｅＹに対して、
たとえば２倍に達すると、比較器（３５）の出力スイッ
チ（３６）が閉より開となり。

コンデンサ（３８）への充電を可能とする。

いま、交流電路に流れる定格電流がたとえば２００Ａの
とき、基準電圧設定回路（３７）の基準電圧ｅＹをたと
えば０．５Ｖに設定しておき、実効値変換回路からの出
力電圧ｅＸがその２倍のｌｖに達したとき、比較器（３
５）の出力スイッチ（３８）を閉より開にして、コンデ
ンサ（３８）への充電を開始する。この場合、充電開始
時に上記交流電路に流れる事故電流は４００Ａである。

他方、上記比較器（３５）の入力端子ａに印加される入
力電圧ｅＸは電圧電流変換回路（４４）に印加されて、
その入力電圧ｅＸに相当する出力電流Ｉｂに変換される
。

ここで、上記電圧電流変換回路（４４）の入力電圧ｅＸ
と出力電流Ｉｂとの関係は、その絶対値が等しく、かつ
その単位が異なるように構成されている。つまり、入力
電圧ｅＸがたとえばｔＶであるとき、その出力電流Ｉｂ
がｌｐＡに変換されるように構成されている。

したがって、上記電圧電流変換回路（４４）により、ソ
ノ出力電圧ｅ　Ｘ　（ｌ　Ｖ）　ハ電流Ｉｂ（ｌｐＡ）
に変換されて、その出力電流工“ｂがコンデンサ（３８
）に充電される。

上記コンデンサ（３８）の充電電圧ｅｌが上昇して、長
限時動作時間の基準電圧設定回路（４２）の出力電圧ｅ
２より高くなると、比較器（４１）から長限時動作時間
の出力信号を出して、たとえば１ＯＯｓｅｃでしゃ即動
作をする。

〔発明が解決しようとする問題点］ ところで、上記回路しゃ断器を定格電流が２０ＯＡから
、たとえば４００Ａである交流電路に適用する場合、基
準電圧設定回路（３７）の基準電圧ｅＹが０．５ｖの２
倍であるＩＶに設定されるすこのような使用状態で、交
流電路の事故電流をしゃ断しようとすれば、基準電圧設
定回路（３７）の基準電圧ｅＹはｌｖであるから、８０
０Ａの事故電流が流れたとき、実効値変換回路からの出
力電圧ｅＸはその２倍の２ｖとなる。

したがって、電圧電流変換回路（４４）からコンデンサ
（３８）に充電される充電電流Ｉｂは２ｐＡとなって、
定格電流が２０ＯＡの使用態様における充電電流Ｉｂ（
ＩｕＬＡ）に対して２倍となり、長限時中外し回路（１
７０）の長限時動作は定格電流が２０ＯＡの場合と、４
００Ａの場合とで大きく相違する。

これを調整するには、上記コンデンサ（３８）の時定数
を変えればよいが、長限時中外し回路（１７０）は実効
値変換回路からの出力信号を実効値で受けるものであり
、その実効値は事故電流の瞬時値の２乗に比例する関係
にあるから、コンデンサ（３８）の時定数を変えて、長
限時動作時間を調整しようとしても、７＋１故電流に対
応させることがきわめて困難である。

したがって、従来の長限時用外し回路（１７０）は、負
荷開閉接点を流れる電流の定格値を変更した場合、定格
の１２５％以内で動作させることがきわめて困難であっ
た。

この発明は上記の問題点を解決するためになされたもの
で、負荷開閉接点を泣れる電流の定格値を変更した場合
でも、定格内で動作させることが容易で、かつ長限時動
作の正確な回路しゃ断器を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明による回路しゃ断器は、長限時用外し回路が実
効値変換回路と基準電圧設定回路からの各出力電圧を比
較する比較器と、この比較器の入力電圧の比を演算して
その比に対応する電圧を出力する演算回路と、この演算
回路からの出力電圧を電流に変換する電圧電流変換回路
とを具備したことを特徴とする。

［作用］ 上記ｒＡ算回路は比較器の再入力端子に印加される入力
電圧ｅＸ、ｅＹｃ７）比Ｚ＝ｅＸ／ｅＹを演算して、そ
の比に相当する電圧ｅＺを出力するものである。

したがって、定格電流が変更された場合でも。

電圧電流変換回路に印加される入力電圧ｅＺが変化しな
いから、その出力電流も変化せず、長限時動作を決定す
るコンデンサの時定数を変更する必要がない、これによ
って、負荷開閉接点を流れる　−電流の定格値を変更し
た場合でも１回路しゃ断器を定格内で動作させることが
容易で、かつ正確な時限動作を達成することができる。

ｒ実施例］ 以下、この発明の実施例を図面にしたがって説明する。

第１図はこの発明による回路しゃ断器の一例を示す回路
図である。

（２１）は交流電路（１１）に介挿された変流器で、こ
の変流器（２１）の２次側には、２次出力電流を単一方
向に変える整流回路（３０）が接続され、この整流回路
（３０）はダイオード（３１）　、　（３２）の直列回
路と、ダイオード（３３）　、（３４）の直列回路とか
ら構成されている。　（５００）は整流回路（３０）の
正側出力端子に接続された直流定電圧電源回路で、正側
端子（５ａ）、中間端子（５ｃ）および負側端子（５ｄ
）をもっている。

上記電源回路（５００）の負側端子（５ｄ）は電流検出
抵抗体（４０）の一端に接続され、この電流検出抵抗体
（４０）の他端は整流回路（３０）の負側接続端子に接
続されて、この検出抵抗体（４０）には電路（１１）の
負荷電・流に対応する余波整流波形電流が流れる。

（６０）は電流検出抵抗体（４０）の電圧降下を電源回
路（５００）の中間電位ＶＯを基準とする信号に変換す
る差動増幅回路である。

上記差動増幅回路（θ０）は演算増幅器（６３）と４つ
の抵抗体（ｅａ）、（ｅ５）、（Ｈ）、（６７）から構
成されている。上記差動増幅回路（６０）の電力は電源
回路（５００）から供給され、差動増幅回路（６０）の
入力端子は電流検出抵抗体（４０）に接続されている。

（７０）は時限回路で、この時限回路（７０）は瞬時例
外し回路（２３０）　、短限時用外し回路（２２０）お
よび長限時用外し回路（１７０）を備え、各回路（２３
０）　　。

（２２０）　　、　（１７０）の出力端子は並列接続さ
れて１時限回路（７０）の出力端子（７ｏａ）となって
いる。

すなわち、差動増幅回路（８０）の出力端子には、瞬時
例外し回路（２３０）が接続され、この瞬時例外し回路
（２３０）にはピーク値変換回路（４４）（２１０）と
短限時用外し回路（２２０）の直列回路と、実効値変換
回路（２１１）と長限時用外し回路（１７Ｇ）の直列回
路とが並列接続されている。

（８０）は整流回路（３０）の正側出力端子に接続され
た電磁引外しコイル、（１２Ｇ）は電磁引外しコイル（
８０）に直列接続された開閉回路で、この開閉回路（１
２０）の他端は電源回路（５００）の負側端子（５ｄ）
に接続されている。上記電磁引外しコイル（８０）は開
閉接点（１２０）に対し、しゃ新機構（１ｏｏ）を介し
て機械的に連動しており、開閉回路（１２０）が開より
閉に切換ることにより、上記開閉接点（１２０）が開放
されるように構成されている。

（５０）は′電源回路（５００）の正側端子（５ａ）と
負側端子（５ｄ）との間に接続された不足電圧動作禁止
回路、　（５５）はその出力スイッチである。

第２図は長限時用外し回路（１７Ｇ）を示す０図におい
て、比較器（３５）の一方の入力端子ａには実効値変換
回路（２１１）からの出力電圧ｅＸが印加されるように
接続されている。　（３Ｂ）は比較器（３５）の出力ス
イッチで、通常は閉じ、過電流になると開くように接続
されている。

（３７）は比較器（３５）の他方の入力端子に接続され
た定格電流基準電圧設定回路で、この基準電圧設定回路
（３７）は比較器（３５）の基準となる定格電流の電流
値を設定するためのものである。　（３８）は出力スイ
ッチ（３６）に並列接続された長限時用外しコンデンサ
、　（３９）は長限時用外しコンデンサ（３８）に並列
接続された放電抵抗体で、実効値変換回路（２１１）÷
かもの出力電圧が印加される上記比較器（３５）の一方
の入力端子ａと、上記コンデンサ（３８）と放電抵抗体
（３９）の接続点すとの間には、演算回路（４５）と電
圧電流変換回路（４４）（４４）の直列回路が接続され
ている。

上記演算回路（４５）は比較器（３５）の両入力端子に
印加される入力電圧ｅＸ、ｅＹの比 Ｚ　＝　ｅ　Ｘ／　ｅ　Ｙ　　　　　　　　・・・（１
）を演算して、その比に相当する電圧ｅＺを出力するも
のである。

（４１）は長限時用外し時間を決定するたちの比較器で
、この比較器（４１）の一方の入力端子には長限時用外
しコンデンサ（３８）の充電電圧ｅ１が印加されるよう
に接続されている。　（４２）は上記比較器（４１）の
他方の入力端子に接続された長限時動作時間の基準電圧
設定回路で、この基準電圧設定回路（４２）は比較器（
４１）の基準となる長限時動作時間に相当する電圧ｅ２
を設定するためのものである。

つぎに、上記構成の動作について説明する。

交流電路（１１）に電流Ｉａが流れると、変流器（２１
）の２次巻線に固有の変流比で定まった２次電流が流れ
る。この２次電流を整流回路（３０）で単一方向の電流
に変換し、整流回路（３０）の出力電流が電源回路（５
００）と検出抵抗体（４０）を通って整流回路（３０）
に還流する。このとき、電源回路（５００）と検出抵抗
体（４０）には交流電路（１１）の電流Ｉａに対応する
余波整流波形電流が流れる。

上記電源回路（５００）に全波整流波形電流が流れ込む
と、この電源回路（５００）の各出力端子（５ａ）、（
５ｃ）および（５ｄ）には、中間端子（５ｃ）の電位Ｖ
ｏを基準とした電圧（＋Ｖ）、（−Ｖ）が発生する。

他方、上記差動増幅回路（６０）の電力は電源回路（５
００）から供給され、差動増幅回路（８０）の入力は電
流検出抵抗体（４０）から供給される。この差動増幅回
路（ＢＯ）の利得Ａは、 となる。

上記差動増幅回路（６０）の出力が時限回路（７０）の
対応する瞬時引外し回路（２３Ｇ）　、短限時中外し回
路（２２０）および長限時用外し回路（１７０）に印加
され、これらの各回路は第５図で示す瞬時引外し。

短限時中外しおよび長限時用外しの各特性動作を達成す
るように出力信号を出す。

これを長限時用外しの特性動作について説明すると、上
記時限回路（７０）における実効値変換回路（２１１）
からの出力電圧ｅＸは、第２図で示す長限時用外し回路
（１７Ｇ）の比較器（３５）に入力され、その入力電圧
ｅＸが基準電圧設定回路（３７）の基準電圧ｅＹに対し
て、たとえば２倍に達すると、比較器（３５）の出力ス
イッチ（３Ｂ）が閉より開となり、コンデンサ（３８）
への充電を可能とする。

いま、交流電路（１１）に流れる電流Ｉａがたとえば定
格値２００Ａのとき、基準電圧設定回路（３７）の基準
電圧ｅＹをたとえば０．５ｖに設定しておくと、実効値
変換回路（２１１）からの出力電圧ｅＸがその２倍のＩ
Ｖに達すると、比較器（３５）の出力スイッチ（３６）
が閉より開となり、コンデンサ（３８）への充電を開始
する。この充電開始時に上記交流電路（１１）に流れる
事故電流Ｉａは４０ＯＡである。

他方、上記比較器（３５）の両入力端子に印加される入
力電圧ｅ　Ｘ　、　ｅ　Ｙは演算回路（４５）により（
１）式の演算がなされて、その比に相当する電圧ｅＺを
出力する。すなわち、この出力電圧ｅＺは（１）式から
、 ｅＺ＝　Ｉｌｏ　、５Ｖ＝２Ｖ　　　　　　・−・（３
）となる。

ここで、上記電圧電流変換回路（４４）の入力電圧ｅＺ
と出力電流Ｉｂとの関係は、その絶対値が等しく、かつ
その単位が異なるように構成されているから、入力電圧
ｅＺ（２Ｖ）は出力電流Ｉｂ（２終Ａ）に変換される。

上記出力電流Ｉｂがコンデンサ（３８）に充電され、そ
の充電電圧ｅｌが上昇して、長限時動作時間の基準電圧
設定回路（４２）の出力電圧ｅ２より高くなると、時限
回路（７０）から長限時動作時間の出力信号を出す。

上記時限回路（７０）の出力信号は不足電圧動作禁止回
路（５０）の出力スイッチ（５５）を経由して開閉回路
（１２Ｇ）の入力をトリガし、開閉回路（１２Ｇ）の出
力を開より閉にし、電磁引外しコイル（８０）を励磁す
る。電磁引外しコイル（８０）は開閉接点（２０１）を
閉より開に操作し事故電流を、その過電流開始から、た
とえば１００ｓｅｃでしゃ断する。

つぎに、定格電流が２０ＯＡから、たとえば４００Ａで
ある交流電路（１１）に上記回路しゃ断器が使用された
とき、基準電圧設定回路（３７）の基準電圧ｅＹを０．
５Ｖの２倍である１ｖに設定変更する。

このような使用状態で、交流電路（１１）に８０ＯＡの
事故電流が流れたとき、実効値変換回路（２１１）から
の出力電圧ｅＸは２ｖとなり、基準電圧設定回路（３７
）の基準電圧ｅＹはＩＶであるから、上記演算回路（４
５）の出力電圧ｅＺは（１）式から、（３）式と同様に
、 ｅＺ＝２／ＩＶ＝２Ｖ　　　　　　　　−−−（４）と
なる。

したがって、電圧電流変換回路（４４）からコレデンサ
（３８）に充電される充電電流Ｉｂは２ｐＡ＆なって、
定格電流が４０ＯＡであっても、２００Ａの使用態様と
同様であり、事故電流の発生から１００ｓｅｃで時限回
路（７０）の長限時動作を達成することができる。

なお、上記開閉接点（２０１）を流れる電流が定格電流
のｌθ％〜２０％程度の小さいときには、電源回路（５
００）の出力電圧は時限回路（７０）の動作に不十分な
状態がある。その状態で、時限回路（７０）が誤った出
力を出すのを防止するため、不足電圧動作禁止回路（５
０）の出力スイッチ（５５）が開となって、開閉回路（
１２Ｇ）の閉動作を防ぐ。

第３図は他の例を示す０図において、　（４３）は電流
補償回路で、この電流補償回路（４３）は事故電流に相
当する見掛は上の電流Ｉｂがコンデンサ（３８）に充電
される際、このコンデンサ（３８）に並列接続された放
電抵抗体（３９）から微量づつ漏洩する漏洩電流Ｉｃに
相当する補償電流Ｉｄを補充する。

一般に、長限時用外し回路（１７０）は、開閉接点（２
０１）を流れる電流Ｉａが定格値の１２５％以内で動作
すればよいように規定されている。

そのため、上記のような電流補償回路（４３）を設ける
ことにより、放電抵抗体（３８）から微量づつ漏洩する
漏洩電流Ｉｃが補償されて、長限時用外し回路（１７０
）の−層正確な時限動作を達成することができる。

上記実施例において、比較器（３５）の出力スイッチ（
３６）は有接点に限られず、第４図で示すようなトラン
ジスタからなる半導体スイッチング素子であってもよく
、さらに上記電流補償回路（４３）とコンデンサ（３８
）との間に逆流防止用のダイオード（４７）を接続され
、この場合、上記トランジスタ（３６）をＮＰＮ形に、
ダイオード（４７）をＰＮ形に形成することが推奨され
る。これによって、コンデンサ（３８）から上記各素子
を通って他の回路に漏洩する漏洩電流を有効にしゃ断す
ることができる。

また、上記実施例において、電圧電流変換回路（４４）
はその入力電圧ｅＺと出力電流Ｉｂとの関係が一定とな
るように構成されていたけれども、入力電圧ｅＺが高く
なると、出力電流Ｉｂも高くなるように構成されてもよ
い。

さらに、上記実施例においては、便宜上、単相の交流電
路（１１）をしゃ断する回路しゃ断器について説明した
けれども、多相の交流電路をしゃ断する回路しゃ断器で
あってもよいことはいうまでもない。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、比較器の両入力端子
に印加される入力電圧ｅＸ、ｅＹの比Ｚ＝ｅＸ／ｅＹを
演算回路によって演算し、その比に相当する電圧ｅＺを
出力するものであるから、定格電流が変更された場合で
も、電圧電流変換回路（４４）に印加される入力電圧ｅ
Ｚが変化しない。

したがって、その出力電流も変化せず、コンデンサの時
定数を変更する必要がないから、負荷開閉接点を流れる
電流の定格値を変更した場合でも、回路しゃ断器を定格
内で動作させることが容易で、かつ正確な時限動作を達
成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による回路しゃ断器の一例を示す回路
図、第２図は長限時中外し回路の回路図、第３図および
第４図はこの発明による回路しゃ断器の他の異なる例を
示す回路図、第５図は回路しゃ断器の引外し特性図、第
６図は従来の回路しゃ断器の動作説明用の引外し特性図
、第７図は従来の長限時中外し回路の回路図である。 （１１）・・・交流電路、（２１）・・・変流器、（３
０）・・・整流回路、（３５）・・・第１の比較器、（
３６）・・・出力スイッチ。 （３７）・・・第１の基準電圧設定回路、（３８）・・
・コンデンサ、　（３９）・・・放電抵抗体、（４０）
・・・電流検出抵抗体、（４１）・・・第２の比較器、
（４２）・・・第２の基準電圧設定回路、（４４）・・
・電圧電流変換回路（４４）、（４５）・・・演算回路
、（６０）・・・差動増幅回路、　（７０）・・・時限
回路、（８０）・・・電磁引外しコイル、　（１００）
・・・しゃ新機構、（１２０）・・・開閉回路、　（１
７０）・・・長限時中外し回路、（２０１）・・・負荷
開閉接点、（２１１）・・・実効値変換回路（４４）、
（５００）・・・電源回路。 なお１図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）交流電路に挿入された負荷開閉接点と、この接点
   に流れる電流を検出する変流器と、この変流器の２次巻
   線に接続されて前記変流器の交流２次電流を単方向電流
   に変換する整流回路と、この整流回路の出力端子間に接
   続された直流定電圧電源回路と、前記単方向電流に比例
   する前記電流検出抵抗体の電圧降下を増幅する差動増幅
   回路と、前記単方向電流の所定の大きさに対して所定の
   時間遅れを生じさせる時限回路と、この時限回路の出力
   により開より閉に操作される開閉回路と、この開閉回路
   の閉成で電磁引外しコイルにより駆動されて前記負荷開
   閉接点を閉より開にするしや断機構とを具備し、上記時
   限回路は前記差動増幅回路の出力信号を受けてその出力
   信号の実効値電圧に変換する実効値変換回路と、定格電
   流の基準電流値に対応する電圧を設定する第１の基準電
   圧設定回路と、実効値変換回路と基準電圧設定回路から
   の各出力電圧を比較して事故電流を判定する第１の比較
   器と、この比較器の入力電圧の比を演算してその比に対
   応する電圧を出力する演算回路と、この演算回路からの
   出力電圧を電流に変換する電圧電流変換回路と、事故電
   流に相当する上記電圧電流変換回路からの見掛け上の電
   流が充電されるコンデンサと、このコンデンサに並列接
   続された放電抵抗体と、上記コンデンサに並列接続され
   て通常は閉成されかつ過電流になると開く上記比較器の
   出力スイッチと、基準となる長限時動作時間に相当する
   電圧を設定する第２の基準電圧設定回路と、上記コンデ
   ンサの充電電圧と上記基準電圧設定回路の出力電圧を比
   較して長限時動作時間を決定する第２の比較器とを備え
   たことを特徴とする回路しや断器。