JP2005135690A - Undervoltage tripping device of circuit breaker - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、配線用遮断器, 漏電遮断器などに付属装置として適用する回路遮断器の不足電圧引外し装置に関する。 The present invention relates to an undervoltage trip device for a circuit breaker applied as an accessory device to a circuit breaker for wiring, an earth leakage breaker and the like.
周知のように頭記の回路遮断器には付属装置(オプション品)の一つとして不足電圧引外し装置がある。
この不足電圧引外し装置は、保護対象となる回路の電圧(例えば主回路電圧)があらかじめ規定した電圧(例えば定格電圧の85〜35%の範囲)を下回った際に遮断器をトリップさせるものであり、その一例として釈放バネと組み合わせた引外し用電磁石を回路遮断器の引外し装置に連繋させた上でその電磁石のコイルを前記回路の電源で励磁して、定常時には釈放バネに抗して電磁石のアーマチュアを吸引した状態に保持しておき、電源電圧が低下した際に電磁石を釈放して回路遮断器をトリップさせるようにした方式の不足電圧引外し装置が知られている。(例えば、特許文献1参照)。
ここで、上記の不足電圧引外し装置を装備した回路遮断器の構成を図4に示す。図において、1はケース、2は主回路の固定接触子、3は可動接触子、4は可動接触子3に連繋した開閉機構部、4aはトリップクロスバーを核とした引外し機構、5は開閉操作ハンドル、6は過電流引外し装置、7はケース1の表面側に画成した付属品スペース(電圧引外し装置,不足電圧引外し装置などの付属品を後付けする場所)に後付けした不足電圧引外し装置である。なお、なお、8は補助スイッチ,警報スイッチなどの付属装置の収容スペースである。
As is well known, the circuit breaker mentioned above includes an undervoltage trip device as an accessory device (optional product).
This undervoltage trip device trips the circuit breaker when the voltage of the circuit to be protected (for example, the main circuit voltage) falls below a predetermined voltage (for example, a range of 85 to 35% of the rated voltage). As an example, after connecting a tripping electromagnet combined with a release spring to a tripping device of a circuit breaker, the electromagnet coil is excited by the power source of the circuit, and against a release spring in a steady state. 2. Description of the Related Art An undervoltage trip device of a type in which an armature of an electromagnet is held in an attracted state and a circuit breaker is tripped by releasing the electromagnet when the power supply voltage is lowered is known. (For example, refer to Patent Document 1).
Here, FIG. 4 shows the configuration of a circuit breaker equipped with the undervoltage trip device. In the figure, 1 is a case, 2 is a stationary contact of the main circuit, 3 is a movable contact, 4 is an opening / closing mechanism connected to the
次に、従来の不足電圧引外し装置を図5に示す。図において、9は不足電圧引外し装置の電源、10は引外し用電磁石装置、11は電源9の電圧により電磁石装置10のコイルを励磁する回路である。ここで、電源9は保護対象の回路電源に対応しており、回路遮断器の主回路から直接取る,あるいは主回路と別な電源を用意する場合があり、また電源の種類も交流,直流などユーザーの要求によって様々であり、図示例では直流電源としている。
また、引外し用電磁石10は、継鉄10aに巻装したコイル10b,アーマチュア10c(可動鉄心),アーマチュア10cを継鉄10aから引き離す方向に付勢する釈放ばね10d,および前記コイル10bの起磁力と同じ方向に着磁して継鉄10aの磁路に介挿したバイアス用の永久磁石10eとからなり、アーマチュア10cに連結した作動レバーを図5に示した回路遮断器の引外し機構4aのトリップクロスバーに連繋させている。一方、前記回路11は全波整流回路11a,抵抗11b,ツェナダイオード11c,およびコンデンサ11dからなり、コンデンサ11dに電磁石10のコイル10bが並列に接続されている。
Next, a conventional undervoltage trip device is shown in FIG. In the figure, 9 is a power supply for an undervoltage trip device, 10 is an electromagnet device for tripping, and 11 is a circuit for exciting a coil of the
The
上記の構成で、電源9に定格電圧が加えられている定常時には、回路11のコンデンサ11dを充電するととも、電磁石10が励磁されて永久磁石10eの磁束φ1 を加勢するように継鉄10aに磁束φ2 が発生し、釈放ばね10dに抗してアーマチュア10cを吸引している。この状態では回路遮断器を投入することができる。一方、何らかの原因で電源9の電圧が低下するか喪失した場合には、充電状態にあったコンデンサ11dからの放電により電磁石コイル10bの励磁電流は次第に減少し、遂には釈放バネ10dのバネ力が電磁石のアーマチュア10cに働く磁気吸引力に打ち勝って電磁石装置10が釈放動作して回路遮断器をトリップする。なお、この時延動作では電源9の瞬断による回路遮断器の不用意なトリップを避けるために、電圧低下から電磁石釈放までの時間は例えば100msec 程度に設定している。
With the above configuration, when the rated voltage is applied to the power source 9, the
なお、前記方式とは別に、特許文献1に開示されているように、電源が定格電圧の定常状態では電磁石のコイル起磁力で永久磁石の磁束を相殺させ、復帰バネによりアーマチュアを継鉄から離間させて作動レバーを待機位置に後退させておき、電圧不足の状態になってコイルの起磁力が低下した場合に永久磁石の磁力でアーマチュアを吸引させて回路遮断器をトリップさせるようにした方式の不足電圧引外し装置もある。
ところで、図5に示した従来構成の不足電圧引外し装置には、次記のような解決すべき課題がある。
すなわち、引外し用電磁石の定常時における励磁電流を低く抑えて高効率化を図るために、従来では図5で示すように電磁石10の継鉄10aに永久磁石10eを介挿しているが、永久磁石の保磁力は製品によってバラツキがあることから、電磁石装置10として安定した吸引,釈放特性を確保することが難しく、そのために従来では永久磁石にシャントヨーク,スペーサなどの部品を追加して所要の吸引特性を得るようにしているが、部品点数が多くなってコスト高となるほか、これら部品を製品の仕様に合わせて調整する作業が必要となるなどの課題が残る。
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、前記したバイアス用の永久磁石を使わずに、投入時,定常時,電圧不足の状態に応じて引外し用電磁石装置のコイル励磁電流を切り換え制御し、その吸引, 釈放動作特性、並びに回路遮断器の不足電圧引外し動作の安定化が図れるようにした新規な不足電圧引外し装置を提供することにある。
Incidentally, the conventional undervoltage trip device shown in FIG. 5 has the following problems to be solved.
In other words, in order to increase the efficiency by suppressing the excitation current in the steady state of the tripping electromagnet, the
The present invention has been made in view of the above points, and switches the coil excitation current of the tripping electromagnet apparatus according to the state of voltage shortage at the time of turning on, at the steady state, without using the permanent magnet for bias described above. It is an object of the present invention to provide a novel undervoltage trip device which is controlled to stabilize the suction and release operation characteristics and the undervoltage trip operation of a circuit breaker.
上記目的を達成するために、本発明によれば、釈放バネと組み合わせて回路遮断器の引外し装置に連繋させた引外し用電磁石のコイルを保護対象となる回路の電源により励磁し、定常時には釈放バネに抗して電磁石のアーマチュアを吸引した状態に保持し、電源電圧が低下した際に電磁石を釈放して回路遮断器をトリップさせるようにした不足電圧引外し装置において、
前記回路の電源電圧を基に、不足電圧引外し装置の投入時, 定常時, および電圧不足の各状態に対応して、電磁石のコイル電流をそれぞれ電磁石のアーマチュアを釈放位置から吸引させるに要する電流,アーマチュアの吸引状態を安定維持する電流,およびアーマチュアを吸引する最低レベル電流の3段階に切り換え、かつ電圧不足の状態が所定時間継続した際にコイル電流を絶って電磁石を釈放させる電流制御手段を備えるものとする(請求項1)。
In order to achieve the above object, according to the present invention, a coil of a tripping electromagnet connected to a tripping device of a circuit breaker in combination with a release spring is excited by a power source of a circuit to be protected, and in a steady state In the undervoltage trip device that keeps the armature of the electromagnet attracted against the release spring and releases the electromagnet when the power supply voltage drops to trip the circuit breaker.
Based on the power supply voltage of the circuit, the current required to attract the electromagnet coil current from the release position to the electromagnet coil current corresponding to the undervoltage trip device when it is turned on, steady, and undervoltage , Current control means for switching the current to the armature's attracting state stably and the lowest level current for attracting the armature and releasing the electromagnet by cutting off the coil current when the voltage shortage continues for a predetermined time (Claim 1).
また、その具体的な態様として、前記の電流制御手段を、定電圧回路,平均値回路,電圧検出回路,制御回路,およびドライブ回路を組み合わせた電子制御回路で構成し、該電子制御回路を介して電源に引外し用電磁石のコイルを接続する(請求項2)。 Further, as a specific aspect thereof, the current control means is constituted by an electronic control circuit in which a constant voltage circuit, an average value circuit, a voltage detection circuit, a control circuit, and a drive circuit are combined, via the electronic control circuit. Then, a coil of a tripping electromagnet is connected to the power source (claim 2).
上記の構成によれば、保磁力のバラツキがある永久磁石を用いずに、電子制御回路の制御により、不足電圧引外し装置の投入時,定常時,および電圧不足の各状態に合わせて引外し用電磁石のコイル励磁電流を段階的に切り換るえことで、安定した不足電圧引外し動作の確保,並びに信頼性の向上が図れる。また、ユーザーの要求に合わせて不足電圧の上限,下限値も制御回路で任意に設定でき、しかも引外し用電磁石装置には永久磁石を使用しないので、電磁石の構造も簡素化できるなどの利点が得られる。 According to the above configuration, without using a permanent magnet with a variation in coercive force, the electronic control circuit controls the trip according to the undervoltage trip device when it is turned on, at steady state, and under voltage. By switching the coil excitation current of the electromagnet in stages, a stable undervoltage trip operation can be secured and the reliability can be improved. In addition, the upper and lower limits of the undervoltage can be arbitrarily set by the control circuit according to the user's request, and the permanent magnet is not used in the tripping electromagnet device, so that the structure of the electromagnet can be simplified. can get.
以下、本発明の実施の形態を図1〜図3に示す実施例に基づいて説明する。なお、実施例の図中で図5に対応する部材には同じ符号を付してその説明は省略する。
図1(a) は不足電圧引外し装置全体の構成図、図1(b) は動作のタイムチャート図、図2,図3は図1における電圧検出回路,制御回路の詳細回路図を示す。
まず、図1(a) において、引外し用電磁石10のコイル10bは次記の回路構成になる電子制御回路11を介して電源9に接続されている。ここで、電子制御回路11は定電圧回路12,平均値回路13,電圧検出回路14,制御回路15,およびドライブ回路16からなる。なお、17はコンデンサ、18,19はダイオードである。
上記回路において、電源9から全波整流回路11aを通じて図中のa点に定格電圧が印加されると、定電圧回路12の出力端bの定電圧出力Vc が図1(b) のように立ち上がって回路が動作可能な状態になる。そして、平均値回路13の出力端cの平均値出力がVp (pickup 電圧) を超えると、電圧検出回路14の出力(d点)が「H」となり、図2における抵抗14aとコンデンサ14bとによって決まる充電時間(短時間)だけ、図1(a) におけるドライブ回路16のFET16cをONにする。これにより、図1(b) の時間帯tp で電磁石装置10のコイル10bに第1段目のコイル電流Ip を流す(Full励磁) 。このFull励磁により、釈放状態にあった電磁石装置10のアーマチュア10cが釈放バネ10dに抗して吸引される。これにより回路遮断器は投入可能となる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below based on the examples shown in FIGS. In addition, in the figure of an Example, the same code | symbol is attached | subjected to the member corresponding to FIG. 5, The description is abbreviate | omitted.
1A is a block diagram of the entire undervoltage trip device, FIG. 1B is a time chart of the operation, and FIGS. 2 and 3 are detailed circuit diagrams of the voltage detection circuit and the control circuit in FIG.
First, in FIG. 1A, the
In the above circuit, when the rated voltage is applied from the power source 9 to the point a in the figure through the full-
その後、図1(b) の時間帯th では、ドライブ回路16の抵抗16eと16fの並列接続で定まる第2段目の電流Ih に絞って電磁石装置10のコイル10bを励磁し、アーマチュア10cを安定した吸引状態に保持し続ける(定常励磁)。
この状態から何らかの原因で電源9の電圧が低下し、平均値回路13の出力電圧が図1(b) の電圧Vr(replace 電圧) を下回るようになると、図2の電圧検出回路14におけるトランジスタ14c,14d,14eが共にOFFとなって電圧検出回路の出力が「L」に変わる。これにより、ドライブ回路16のFET16bがOFFし、電磁石装置10のコイル電流は第3段目の電流Id (アーマチュア10cを吸引保持する最小レベルの電流値)に減少する。そして、電源電圧が低下した電圧不足の状態が図3に示す制御回路15のコンデンサ15aと抵抗15bで決定される放電時間td (時延時間)を超えると、ドライブ回路16のFET16aがOFFとなる。その結果、電磁石装置10のコイル10bには励磁電流が流れなくなって磁気吸引力が消失するので、アーマチュア10cは釈放バネ10dのバネ力で釈放動作し、回路遮断器をトリップさせる。なお、前記の放電時間td を経過しない間に低下した電源電圧が回復(電源瞬断)すれば、電磁石装置10は定常時の保持状態に復帰するので回路遮断器が不用意にトリップすることはない。
Thereafter, in the time zone th of FIG. 1 (b), the
When the voltage of the power source 9 drops for some reason from this state and the output voltage of the
なお、図示例では電源9が直流である場合を例示したが、図示例の電子制御回路11には全波整流回路11a,平均値回路13を有していることから、交流電源の場合でも同様な不足電圧引外し動作が行える。
In the illustrated example, the power source 9 is a direct current, but the
7 不足電圧引外し装置
9 電源
10 引外し用電磁石装置
10b コイル
10c アーマチュア
10d 釈放バネ
11 電子制御回路
12 定電圧回路
13 平均値回路
14 電圧検出回路
15 制御回路
16 ドライブ回路
7 Undervoltage trip device 9
Claims (2)
前記回路の電源電圧を基に、投入時, 定常時, および電圧不足の各状態に対応して、電磁石のコイル電流をそれぞれ電磁石のアーマチュアを釈放位置から吸引させるに要する電流,アーマチュアの吸引状態を安定維持する電流,およびアーマチュアを吸引する最低レベル電流の3段階に切り換え、かつ電圧不足の状態が所定時間継続した際にコイル電流を絶って電磁石を釈放させる電流制御手段を備えたことを特徴とする回路遮断器の不足電圧引外し装置。 As a circuit breaker accessory device, it is a time-delayed undervoltage trip device that trips the circuit breaker when the circuit voltage to be protected drops, and is connected to the circuit breaker trip device in combination with a release spring. The tripping electromagnet coil is excited by the power supply of the above circuit, and during normal operation, the armature of the electromagnet is attracted against the release spring. When the power supply voltage drops, the electromagnet is released and the circuit is shut off. In the one that made the vessel trip,
Based on the power supply voltage of the circuit, the current required to attract the electromagnet coil current from the release position and the armature attraction state corresponding to each of the on-state, steady-state, and undervoltage conditions. The current control means is provided with a current control means for switching the current to a stable level and a minimum level current for attracting the armature and releasing the electromagnet by cutting off the coil current when the voltage shortage continues for a predetermined time. Undervoltage trip device for circuit breakers that perform.
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CN102709876A (en) * | 2012-05-30 | 2012-10-03 | 江苏国星电器有限公司 | Zero-voltage delay release |
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