JP2004500680A - 遮断器の作動方法及び装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、短絡時に遅れなくトリップされる遮断器（１）の作動方法及び装置に関する。本発明の基本原理は、接触子（１７，１８）が閉成する際に震動によって遮断器（１）内にいずれにしても存在する電磁石（６，１４，２１）のコイルに誘導される電圧が検出されて評価されることに基づいている。検出された減衰するパルス状交流電圧は減衰する直流電圧に変換され、マイクロコントローラを通してアナログ／デジタル変換器チャネルで評価される。トリップ装置が遮断器（１）内に生じた電流の流れによって作動され、同時に短絡電流を検知した場合、誘導された電圧又はそれから導出された直流電圧が存在する際にはトリップ装置が直ちに再びトリップされ、もしくは誘導された電圧ないしは直流電圧信号が存在しないならば予め定められた遅れを持ってトリップされる。

Description

【０００１】
本発明は、１つの過電流トリップ装置と少なくとも１つの電磁石とを有する遮断器を、短絡の発生時にその作動状態に応じて作動させる方法及び装置に関し、電子装置を保護するために適用可能である。
【０００２】
従来の遮断器はトリップ回路内に接続されているトリップ磁石を有している。この種の不足電圧遮断器は米国特許第４３７７８３７号明細書に記載されている。トリップ磁石が遮断器内に組み込まれ、ラッチ装置と協働する。さらに、遮断器は、遮断器を遠隔制御式に投入するために、ばね蓄積器を釈放する例えば呼出し磁石として形成されるか又は不足電圧ラッチ装置もしくは追加的な動作電流ラッチ装置を実現する別の電磁石を有している。この種の補助ラッチ装置の構成例はコンパクト形遮断器に関する米国特許第４１６６２６０号明細書及び大形遮断器に関するドイツ連邦共和国特許出願公開第３６１２１１９号明細書ならびに米国特許第３９１６６７４号明細書に記載されている。
【０００３】
開閉装置において短絡が発生した場合、需要家の装置及び特に遮断器の保護のために、短絡が連続作動中にすなわち接触子の閉成中に発生したのか、又は接触子が閉成することによって初めて発生したのかを区別することは重要である。
【０００４】
連続作動中すなわち接触子の閉成中の短絡の際には遮断器のトリップが選択性の理由から予め定められた設定遅延時間後に初めて行われるのに対して、接触子が閉成する際の短絡の場合には遮断器を直ちに再びトリップすることが有効である。これによって、遮断器と装置全体とは短絡電流が作用する前に効果的に保護される。
【０００５】
従来の遮断器における電気式過電流トリップ装置は従来技術によれば固有の遅れを有している、すなわち接触子が閉成した後に初めてトリップ装置が作動させられる。これによって、過電流トリップ装置は、その作動前に接触子が既に閉成されていたのか否かを検知できない。それによって、上述した有効な措置を実施することができなくなる。
【０００６】
本発明の課題は、簡単な手段を用いかつ既存の構成要素を使用して、遮断器が短絡の発生中に投入されたか否かを確実に検知することが可能である方法及び装置を提供することにある。
【０００７】
この課題は本発明によれば請求項１及び５の特徴部に記載された構成要件によって解決される。本発明の好ましい実施態様は従属請求項に記載されている。
【０００８】
本発明の特別な利点は、電磁石の巻線に接続されている評価回路に投入経過を信号化する出力量が発生し、過電流トリップ装置を通る短絡電流が同時に検出された際には遮断器の遅れのないトリップを行うための制御指令が発生されることによって、遮断器内にいずれにしても存在する電磁石が、たった今行われた投入と短絡電流の発生もしくは存在との同時生起を検出するために利用されることにある。
【０００９】
本発明の他の利点は、開閉経過に関係する信号の取得がトリップ磁石に限定されるのではなく、この信号が遮断器内に配置されている他の電磁石、例えば作動磁石もしくは補助磁石からも導出され得ることにある。多数の電磁石を利用することも可能である。選択のために重要なことは、この場合、どのような磁石がトリップ磁石に追加して遮断器に配置されるか、及びどのような磁石が遮断器内への組み込み後に遮断器震動から誘導電圧を発生するのに最も適しているかということである。利用すべき電磁石に対する他の技術的な基準はターン数及び磁気回路の構成である。
【００１０】
本発明を以下において少なくとも部分的に図に示された実施例に基づいて詳細に説明する。
図１は遮断器の概略図、
図２は受動積分回路、
図３は遮断器接触子が閉成する際の震動によってトリップ磁石内に発生して減衰するパルス状交流電圧を示すオシログラム、
図４は交流電圧の積分によって作られて減衰する直流電圧を示すオシログラムを示す。
【００１１】
図１から分かるように、遮断器１は次の重要な構成部品もしくはモジュール／構成要素を有している。
過電流トリップ装置２、変流器３、第１及び第２の評価回路４，５、ラッチ７を投入するためのレリーズ磁石６、ばね蓄積器８、カム９、開閉伝動機構１０、開閉ロッド１１、開閉軸１２、トリップ磁石１４を備えたラッチ機構１３、可動接触子１７の支持体１６を備えた接触子力ばね１５、固定接触子１８、及び主電流レール１９。付属品としてさらに必要な場合には評価回路２１を備えた別のトリップ磁石２０が設けられる。
【００１２】
この実施例によれば、たった今行われた投入と短絡電流の発生との同時生起を検出しこれから遅れずに遮断器１をトリップさせるために、各遮断器１にあるトリップ磁石１４の信号が評価される。さらに、トリップ磁石１４に代えて又はトリップ磁石１４に追加して別の電磁石６，２０を識別プロセスに含ませることも可能である。この種の別の作動磁石ないしは補助磁石は遠隔制御式投入用のばね蓄積器をレリーズする呼出し磁石、不足電圧トリップ装置における電磁石、又は補助的な動作電流トリップ装置における電磁石であってよい。所望の場合には固有の評価回路２１を備えたこの種の追加的な電磁石２０を組み込むことによって、機械的な結合すなわち開閉過程における震動の伝達が常に生ずる。
【００１３】
構成要素としてコイルと、コイルボビンと、永久磁石と、プランジヤとを備えたトリップ磁石１４はこの実施例においては震動によってコイルボビン内のプランジャの僅かな動きを生じるセンサを形成している。この震動によって、すなわち開閉過程に起因して、コイル内に交流電圧が誘導される。接触子１７，１８が閉成する際に自由になる機械的エネルギによってトリップ磁石１４が震動するので、そのコイル内に誘導されて減衰するパルス状交流電圧が検出及び評価を行うための十分な大きさに達する。このパルスはこの実施例においては約３０ミリ秒後に消滅する。効果的な評価を行うために、図３に示され誘導されて減衰するパルス状交流電圧が、図２に示されダイオードと抵抗とコンデンサとから構成された積分回路の入力端Ｅに供給され、それにより今や積分回路の出力端Ａには図４に示されているような減衰する直流電圧が現れる。
【００１４】
積分回路を介して作られた直流電圧はマイクロコントローラを通してアナログ／デジタル変換器チャネルで評価される。この評価は、遮断器１の過電流トリップが行われかつ誘導された電圧又はそれから導出された直流電圧信号が存在する際には遮断器１が直ちに再びトリップされるように行われる。その場合、それに対して、遮断器１の過電流トリップを行う際に、誘導された電圧又はそれから導出された直流電圧が存在しないならば、遮断器１は予め定められた遅れを持ってトリップを実現する。
【００１５】
短絡時に遅れなくトリップされるこの実施例による遮断器１の機能態様は、トリップ装置が遮断器内に生じた電流の流れによって作動され、同時に短絡電流を検知し、追加的に直流電流信号の高さもしくは存在に基づいて接触子１７，１８がたった今閉成されたか否かを検知することに基づいている。この情報に応じて相応に有効に反応する、すなわち直ちに又は遅れて遮断される。
【００１６】
本発明はここに示されている実施例に限定されない。寧ろ、本発明の枠内で、実施例の変形例の組み合わせ及び変更を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
遮断器の概略図
【図２】
受動積分回路の回路図
【図３】
遮断器接点を閉成する際の震動によって釈放磁石内に発生して減衰するパルス状交流電圧を示すオシログラム波形図
【図４】
交流電圧の積分によって発生して減衰する直流電圧を示すオシログラム波形図
【符号の説明】
１　　　　遮断器
２　　　　過電流トリップ装置
３　　　　変流器
４，５　　第１及び第２の評価回路
６　　　　レリーズ磁石
７　　　　ラッチ
８　　　　ばね蓄積器
９　　　　カム
１０　　　　開閉伝動機構
１１　　　　開閉ロッド
１２　　　　開閉軸
１３　　　　ラッチ機構
１４　　　　トリップ磁石
１５　　　　接触子力ばね
１６　　　　支持体
１７　　　　可動接触子
１８　　　　固定接触子
１９　　　　主電流軌道
２０　　　　別のトリップ磁石

Claims (11)

1. １つの過電流トリップ装置（２）と少なくとも１つの電磁石とを有する遮断器（１）を、短絡の発生時にその作動状態に応じて作動させる方法において、電磁石の巻線に接続された評価回路に投入経過を信号化する出力量が発生し、同時に過電流トリップ装置（２）を通る短絡電流が検出された際、遮断器（１）を遅れなくトリップするための制御指令が発生されることを特徴とする遮断器の作動方法。
2. 投入経過を信号化する出力量が、接触子が閉成する際の機械的震動によって電磁石の巻線に誘導された電圧であることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 誘導されて減衰する電圧が評価前に積分され、減衰する直流電圧に変換されることを特徴とする請求項１記載の方法。
4. 遮断器（１）の過電流トリップを行う際に、誘導された電圧又はそれから導出された信号が存在しないならば、遮断器（１）が予め定められた遅れを持ってトリップされることを特徴とする請求項２記載の方法。
5. １つの過電流トリップ装置（２）と少なくとも１つの電磁石とを備え、短絡時に遅れなくトリップされる遮断器を実現するための装置において、トリップ磁石（１４）及び／又はレリーズ磁石（６）及び／又は遮断器（１）内に配置された別の電磁石（２０）が、第１の評価回路（４）及び／又は第２の評価回路（５）及び／又は別の評価回路（２１）に接続されていることを特徴とする短絡時に遅れなくトリップされる遮断器を実現するための装置。
6. 評価回路（４，５，２１）が、減衰する直流電圧を形成するために、接触子（１７，１８）が閉成する際に遮断器（１）の機械的震動によって電磁石（１４，６，２０）の巻線に誘導された電圧を積分する積分回路を有することを特徴とする請求項５記載の方法。
7. 積分回路がダイオードと、抵抗と、コンデンサとを有することを特徴とする請求項６記載の方法。
8. 評価回路（４，５，２１）がアナログ／デジタル変換器チャネルに接続されているマイクロコントローラを有することを特徴とする請求項５乃至７の１つに記載の装置。
9. トリップ磁石（１４）がコイルと、コイルボビンと、永久磁石と、プランジャとから構成されていることを特徴とする請求項５記載の装置。
10. 電磁石（２０）が補助トリップ磁石であることを特徴とする請求項５又は６記載の装置。
11. 補助トリップ磁石が呼出し磁石及び／又は不足電圧トリップ磁石及び／又は動作電流トリップ磁石であることを特徴とする請求項１０記載の装置。