JP3827252B2 - 回路遮断器 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、越流や突入電流では誤動作することなく、コード皮膜の溶融等による心線間の放電短絡（ヒゲショート）事故が発生したとき、遮断器に流れる電流値が越流や突入電流以下でも瞬時に遮断して、コード等の焼損を未然に防止する回路遮断器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来過電流や短絡電流によるコード及び負荷機器の保護機器として、電流検出素子としてバイメタルや、電磁コイルを用いた配線用遮断器が使用されていた。
しかし、配線用遮断器では、越流、突入電流における誤動作を避けるため、瞬時遮断電流（半〜数サイクルで遮断動作するための検出電流）を、越流突入電流より小さくすることができなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一般的に、瞬時遮断電流は、配線用遮断器定格電流の１０倍程度に設定してある。
しかしながら、コンセントに接続して用いるコードの皮膜の絶縁劣化や、加熱による皮膜の溶融等による心線間の放電短絡の場合は短絡電流が数１０Ａから２００Ａ程度までであり、さらに短絡電流は連続した正弦波でなく、非連続の間欠的な放電状の電流となるため、配線用遮断器では瞬時に遮断動作せず、遮断まで時間がかかり、最悪の場合短絡部分から出火、火災に至ることがあった。
【０００４】
【発明の目的】
本発明の目的とするところは、越流や突入電流では誤動作することなく、コード皮膜の溶融による心線間の放電短絡の場合は、短絡電流が越流や突入電流値以下であっても、瞬時動作する回路遮断器を提供しようとするところにある。
【０００５】
【目的を解決するための手段及び作用】
かかる課題を解決するために、本発明の回路遮断器は、遮断器の一方の極に挿入され、電流を電圧に変換して出力する電流電圧変換手段Ａと、電流電圧変換手段Ａの電源側にカソードを負荷側にゲートを接続されるサイリスタＡと、遮断器の他方の極に挿入され電流を電圧に変換して出力する電流電圧変換手段Ｂと、電流電圧変換手段Ｂの電源側にカソードを負荷側にゲートを接続されるサイリスタＢと、遮断器の一方の極にアノードを接続されるダイオードＢと遮断器の他方の極にアノードを接続されるダイオードＡと、サイリスタＡとサイリスタＢのアノード同志を接続して接続点Ａとし、ダイオードＡとダイオードＢのカソード同志を接続して接続点Ｂとし、接続点Ａと接続点Ｂの間には、第一の抵抗と、コンデンサを並列に接続した回路と第二の抵抗を直列に接続し、第一の抵抗とコンデンサの並列回路側の端部を接続点Ａに、第二の抵抗側の端部を接続点Ｂ側に接続し、カソードを接続点Ａに、ゲートを第一の抵抗と第二の抵抗の接続点に接続したサイリスタＣとサイリスタＣのアノードと接続点Ｂの間にトリップコイルを接続し、トリップコイルの動作により接点を開とする機構により構成されている。
【０００６】
この構成により、短絡電流の最初の半サイクルの電流が零クロスした後、次のピーク電流が予め設定された電流値を越えたかどうかを検出して、接点を開動作するように構成できるので、半サイクルのピークがゼロ点クロスした後、減衰するような越流や、突入電流では誤動作せず、コード事故等による放電短絡電流では瞬時遮断動作する回路遮断器を構成できる。
【０００７】
【実施例の説明】
以下に本発明について図面を用いて詳細に説明する。
【０００８】
図１は本発明の請求項１の適用を示した図である。
【０００９】
図１の１は電圧発生部Ａであり、より詳しくは、回路遮断器の一方の極に配置され回路遮断器の内部インピーダンスによって回路遮断器の主回路に流れる電流に比例した電圧を出力する。
【００１０】
なお、電圧発生部Ａのインピーダンスは従来の熱動引き外し素子としてのバイメタルのインピーダンスを用いることができる。
【００１１】
図１の１６は分圧抵抗Ａである。電圧発生部Ａで発生した電圧をサイリスタＡのゲートカソード間に分圧させるための抵抗であり、たとえば、炭素皮膜抵抗を２本用いゲートカソード間の抵抗の両端に既定の一定値以上の電圧を発生する。
【００１２】
図１の２は、サイリスタＡである。分圧抵抗Ａを介して、サイリスタＡのゲートは電圧発生部Ａの電源側に、カソードは電圧発生部Ａの負荷側に接続される。
【００１３】
図１の９、１０、１４、１５は抵抗、コンデンサ、ツェナーダイオードで形成される充放電回路である。充電の時定数はコンデンサ１０と抵抗１５で決定される。但し、抵抗１５は第二の抵抗１１よりも抵抗値が大きいものとする。又、放電の時定数は、コンデンサ１０と、抵抗１５と、第一の抵抗９で決定される。ここで、放電の時定数は充電の時定数より大きい。また、ツェナーダイオード１４は、充電電圧を一定にする役割を果たしている。
【００１４】
図１の１２はサイリスタＣである。サイリスタＣのゲートは充放電回路のうちの抵抗１５と第二の抵抗１１の接続点に、サイリスタＣのカソードは接続点Ａに接続される。
【００１５】
図１の１３はトリップコイルである。トリップコイルの一端は前述のサイリスタＣのアノード側に接続され、他端は接続点Ｂに接続されている。
【００１６】
図１の６はダイオードＢである。ダイオードＢのアノードは電圧発生部Ｂ３の負荷側に接続され、ダイオードＢのカソードは接続点Ｂに接続される。
【００１７】
本発明における回路は、回路遮断器の左右の極について対照的に備えている。
【００１８】
図１のバイメタル抵抗Ｂ３は、図１のバイメタル抵抗Ａ１に対応する電圧発生部であり、図１の分圧抵抗Ｂ１７は、図１の分圧抵抗Ａ２に対応する分圧抵抗であり、図１のサイリスタＢ４は、図１のサイリスタＡ１６に対応するサイリスタであり、図１のダイオードＢ６は、図１のダイオードＡ５に対応するダイオードである。
【００１９】
上述の適用について以下に波形のタイムチャートを用いて詳細に説明する。
【００２０】
図２の▲１▼は短絡電流が正弦波の場合のタイムチャートである。
【００２１】
回路遮断器に短絡電流が流れたとき、電圧発生部Ａ１において電圧が発生し、分圧抵抗Ａ１６により発生した電圧が分圧される。このとき、分圧された電圧がサイリスタＡ２をＯＮ動作させるに充分な電圧値であれば、サイリスタＡ２がＯＮ動作し、短絡電流は接続点Ａ７からサイリスタＡ２の方向に向かう。
【００２２】
図２の▲２▼は図１において充放電回路を通して第二の抵抗１１に流れる電流のタイムチャートである。短絡電流によってサイリスタＡ２がＯＮ動作したときからゼロクロスまでに流れる電流I1と、サイリスタＡ２が２回目にＯＮ動作したときからゼロクロスまでと、に流れる電流I2を図示してある。
【００２３】
電流I1が流れ始めると充放電回路中のコンデンサ１０では充電が始まる。
【００２４】
図２の▲３▼に、充電電圧のタイムチャートを図示してある。
【００２５】
電流I1が流れ終えた瞬間から電流I2が流れ始める直前までは充電しない状態となる。
【００２６】
電流I2が流れ始めると、コンデンサ１０は再び充電をし始め、サイリスタＣ１２を動作しうる電圧まで充電されると、サイリスタＣ１２がＯＮ動作し、トリップコイル１３に通電が行われることにより該トリップコイル１３が作動する。
【００２７】
図３に電灯などをＯＮしたときに流れる越流を図示してある。
【００２８】
越流時では、先と同様に第一のピークからゼロクロスまではコンデンサ１０に電荷が充電される。
【００２９】
ところが、第二のピークは大きく減衰しており、第二波目からはほとんど通常の電流値と同等となっているため、電圧発生部で発生する電圧が小さいため、分圧抵抗で発生する電圧は更に小さくなり、サイリスタＢ４をＯＮ動作することはできない。したがってコンデンサは充電をせず、放電を行い、サイリスタＣ１２はＯＮ動作しない。すなわちトリップコイルには電圧が供給されないのでトリップコイルは作動しない。
【００３０】
本発明による回路は回路遮断器の左右の極について対照的に構成されているので図１ａ、ｂどちらの極性の短絡電流についても検出可能となり、ａから始まる波形の短絡電流であっても、ｂから始まる波形の短絡電流であっても、同じ動作時間で検知、遮断することができるようになる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば図２に示すような短絡電流を検知し、瞬時に遮断動作し、また図３に示すような越流では遮断動作しない配線用遮断器を得られるという効果を有する。
【００３２】
さらに、前記電圧発生部に別途に抵抗等を設けることなく、従来の配線用遮断器の熱動引き外し素子であるバイメタルを電流電圧変換手段として用いることにより構成を単純化することが出来るという効果を有する。
【００３３】
また、従来から存在するバイメタルによる過電流遮断方式と組み合わせて配線用遮断器を構成することにより、通常の過電流等、遮断時間をそれほど速くしなくてよい電流領域ではバイメタルで電流を検知遮断し、短絡電流等で動作時間を高速にしなければならない電流領域では本発明により電流を検知遮断することができる配線用遮断器を得られるという効果を有する。
【００３４】
従来の配線用遮断器では遮断動作しないか、あるいは遮断動作に時間がかかるようなコード被覆の絶縁劣化や破壊等により発生する間欠的な放電短絡電流でも時間遅れなく瞬時に遮断し、コードの部分的過熱による火災の発生を防止することが出来るような配線用遮断器を提供できるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本件発明の実施例である。
【図２】▲１▼短絡電流が正弦波波形のタイムチャートである。
▲２▼図２▲１▼における図１の第二の抵抗を流れる電流のタイムチャートである。
▲３▼コンデンサ１０の充電電圧を示した例である。
【図３】越流の場合のタイムチャートである。
【符号の説明】
１ 電圧発生部Ａ
２ サイリスタＡ
３ 電圧発生部Ｂ
４ サイリスタＢ
５ ダイオードＡ
６ ダイオードＢ
７ 接続点Ａ
８ 接続点Ｂ
９ 第一の抵抗
１０ コンデンサ
１１ 第二の抵抗
１２ サイリスタＣ
１３ トリップコイル
１４ ツェナーダイオード
１５ 時定数を決める抵抗
１６、１６’ 分圧抵抗Ａ
１７、１７’ 分圧抵抗Ｂ
１８ 接点

Claims (1)

1. 回路遮断器２極のそれぞれの極に
   電流を変換して電圧を出力する電流電圧変換手段と、
   変換された電圧によって動作するサイリスタを組み合わせた電圧発生部と、
   前記電流電圧変換手段の負荷側に接続されたダイオードと、
   前記サイリスタのアノード側と前記ダイオードのカソード側との間に設けた充放電回路と、
   前記サイリスタのアノード側と前記ダイオードのカソード側との間に設けられ前記充放電回路にゲートが接続されて該充放電回路における一定の充電電圧によって動作する第３のサイリスタと、
   該第３のサイリスタと直列に接続され該第３のサイリスタの動作により通電作動するトリップコイルを設け、
   短絡電流により前記トリップコイルを作動させて接点を開とする機構を構成したことを特徴とする回路遮断器。

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