JP4434499B2 - 直流遮断システム - Google Patents
直流遮断システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP4434499B2 JP4434499B2 JP2001001445A JP2001001445A JP4434499B2 JP 4434499 B2 JP4434499 B2 JP 4434499B2 JP 2001001445 A JP2001001445 A JP 2001001445A JP 2001001445 A JP2001001445 A JP 2001001445A JP 4434499 B2 JP4434499 B2 JP 4434499B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- capacitor
- current
- circuit breaker
- resistor
- inductance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマ立上げ用として使用される直流電源装置において、電源回路に設けられた遮断器により直流大電流を遮断する直流遮断システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
プラズマ立上げ用として使用される直流電源装置において、電源回路に設けられた遮断器により直流大電流を遮断するには、一般に遮断器に並列に接続されたコンデンサを予めプリチャージしておき、遮断時にこのコンデンサにチャージされたエネルギーを放電し、遮断器に通電電流とは逆方向の電流を流すことによって電流零点を作り、この電流零点近傍で遮断器を遮断するようにしている。
【0003】
この場合、コンデンサと直列にコンデンサ放電時の過電流を制限するためのリアクトルが設けられ、また遮断器と並列に遮断器で遮断した電流を転流させてエネルギーを消費させる抵抗器が設けられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の直流遮断システムにおいては、遮断器に電流零点が構築されアークが消滅した後は、LRC直列回路のコンデンサ放電現象となる。また、回路定数がR<2√(L/C)であるため、コンデンサ電圧は振動的となり、逆充電電圧は初期充電電圧よりも大きくなり、その過電圧のために機器の絶縁が破壊され、機器が損傷するという問題があった。
【0005】
又、過大な逆充電電圧発生の原因は回路のインダクタンスが大きいことによるため、抵抗器に存するインダクタンスを小さくすると、今度は抵抗器回路へ分流するコンデンサの放電電流が増大するため、コンデンサの容量が大きくなるという問題があった。
【0006】
本発明はかかる従来の事情に対処してなされたものであり、機器の絶縁破壊を防止し、コンデンサの容量を過大としない直流遮断システムを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するため、次のような手段により直流遮断システムを構成するものである。
【0008】
本発明は、直流電源と負荷との間に設けられる遮断器に並列に接続されたコンデンサと、このコンデンサと直列に接続され前記コンデンサ放電時の過電流を制限するためのリアクトルと、前記遮断器と並列に接続され前記遮断器で遮断した直流電流を転流させてエネルギーを消費させる抵抗器とを備え、且つ前記遮断器の遮断時に前記コンデンサにチャージされたエネルギーを放電させ、前記遮断器に通電電流とは逆方向の電流を流すことによって電流零点を作り、この電流零点近傍で前記遮断器を遮断するようにした直流遮断システムにおいて、前記コンデンサの容量をC、前記コンデンサの充電電圧をV、前記リアクトルのインダクタンスをL1、前記遮断器回路のインダクタンスL0、前記抵抗器の抵抗値をR、前記抵抗器のインダクタンスをL2、遮断電流をIとしたとき、前記抵抗器のインダクタンスL2を
L0×{(V×√C)/(I×√L1)}−1
以上で、且つ CR2/2−L1
以下となるようにしたものである。
【0009】
このような構成の直流遮断システムとすれば、抵抗器のインダクタンスが規定値範囲内であるため、コンデンサの逆充電電圧を抑制でき、且つコンデンサの放電電流の抵抗器回路への流れ込みを抑制することができる。
【0010】
また、本発明は直流電源と負荷との間に設けられた遮断器に並列に接続されたコンデンサと、このコンデンサと直列に接続され前記コンデンサ放電時の過電流を制限するためのリアクトルと、前記遮断器と並列に接続され前記遮断器で遮断した直流電流を転流させてエネルギーを消費させる抵抗器とを備え、且つ前記遮断器の遮断時に前記コンデンサにチャージされたエネルギーを放電させ、前記遮断器に通電電流とは逆方向の電流を流すことによって電流零点を作り、この電流零点近傍で前記遮断器を遮断するようにした直流遮断システムにおいて、前記コンデンサの容量をC、前記コンデンサの充電電圧をV、前記リアクトルのインダクタンスをL1、前記遮断器回路のインダクタンスL0、前記抵抗器の抵抗値をR、前記抵抗器のインダクタンスをL2、遮断電流をIとしたとき、前記リアクトルのインダクタンスL1を
{L2×V×√C/I×(L0+L2)}2
以下で、且つ CR2/2−L2
以下となるようにしたものである。
【0011】
このような構成の直流遮断システムとすれば、コンデンサの逆充電電圧を抑制し、且つ遮断器回路に流れるコンデンサ放電電流は遮断電流以上となり、必要十分なコンデンサ放電電流を遮断回路に流すことができる。
【0012】
さらに、本発明は直流電源と負荷との間に設けられた遮断器に並列に接続されたコンデンサと、このコンデンサと直列に接続され前記コンデンサ放電時の過電流を制限するためのリアクトルと、前記遮断器と並列に接続され前記遮断器で遮断した直流電流を転流させてエネルギーを消費させる抵抗器とを備え、且つ前記遮断器の遮断時に前記コンデンサにチャージされたエネルギーを放電させ、前記遮断器に通電電流とは逆方向の電流を流すことによって電流零点を作り、この電流零点近傍で前記遮断器を遮断するようにした直流遮断システムにおいて、前記コンデンサの容量をC、前記コンデンサの充電電圧をV、前記リアクトルのインダクタンスをL1、前記遮断器回路のインダクタンスL0、前記抵抗器の抵抗値をR、前記抵抗器のインダクタンスをL2、遮断電流をIとしたとき、前記コンデンサの容量Cを
(L0+L2)2×L1×I2/(L2×V)2
以上で、且つ 2(L1+L2)/R2
以上となるようにしたものである。
【0013】
このような構成の直流遮断システムとすれば、コンデンサの逆充電電圧を抑制し、且つ遮断器回路に流れるコンデンサ放電電流は遮断電流以上となり、必要十分なコンデンサ放電電流を遮断器回路へ流すことができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【0015】
図1は本発明に係る直流遮断システムの第1の実施の形態を示す回路構成図である。
【0016】
図1において、遮断器1、充電用直流電源3によりスイッチを介して充電され電流零点を作るためのエネルギーを蓄積しておくコンデンサ2、コンデンサ2を放電させるスイッチ4、コンデンサ2の放電時の過電流を制限する直列リアクトル5、遮断器1の電流零点直前の電流変化率を緩和させるリアクトル6、遮断器1で遮断した直流電流を転流させてエネルギーを消費させる抵抗器8、遮断後の遮断器1の極間電圧を調整する抵抗器とコンデンサ7及び負荷9より構成されている。この場合、上記抵抗器8自身にはインダクタンスが存在している。
【0017】
このような構成の直流遮断システムにおいて、遮断器1に流れている直流電流を遮断するには、まず遮断器1を開極し、遮断器内にアークを発生させる。
【0018】
次にスイッチ4をオンすると、あらかじめ充電しておいたコンデンサ2のエネルギーが放電して遮断器1に逆方向の放電電流が流れ、遮断器1に流れていた直流電流を打消して遮断器1に電流零点を作り、アークを消滅させる。
【0019】
その際、コンデンサ放電時の電流変化率によりコンデンサ2やスイッチ4が損傷しないように、コンデンサ2に直列にリアクトル5が設置されている。又、電流零点近傍で電流変化率が大きいと遮断器1が再点弧するので、電流変化率を緩和するためと、並列接続された遮断器間の電流不平衡を抑制するために遮断器1と直列にリアクトル6が設置されている。
【0020】
また、抵抗器8に存するインダクタンスはコンデンサ2の放電電流が抵抗器8の回路へ漏れるのを抑制するように働く。コンデンサ2の放電周波数は約1kHzと高周波であるため、抵抗器の数十μH程度のインダクタンスであっても非常に大きな回路インピーダンスとして作用し、抵抗器8回路への分流を十分に抑制する。
【0021】
さらに、遮断器1のアークが消滅した際、遮断器1の極間に電圧が印加されるが、この極間電圧を緩和するために抵抗器とコンデンサ7が設置されている。遮断器1のアークが消滅した後、コンデンサ2の放電電流は抵抗器8を介して流れ、コンデンサ2は逆充電される。
【0022】
コンデンサ2の充電電圧が逆転した時点から抵抗器8に負荷9の電流が流れ込み、抵抗器8でエネルギーを消費することにより直流電流を減衰させる。このような作用により直流電流を遮断する。
【0023】
いま、上記直流遮断システムにおいて、図2に示すようにコンデンサ2の充電電圧をV、コンデンサ2の容量をC、遮断器1と直列のリアクトル6のインダクタンスをL0、コンデンサ2と直列のリアクトル5のインダクタンスをL1、抵抗器8に存するインダクタンスをL2とすると、コンデンサ2の放電電流は、下式で表すことができる。
【0024】
V×C1/2/{(L0×L2)/(L0+L2)+L1}1/2
ここで、(L0×L2)/(L0+L2)はL1に比べて非常に小さいため、無視すると、
V×C1/2/L11/2
また、コンデンサ2の放電電流の遮断器1回路への分流は、下式で表すことができる。
【0025】
V×C1/2/L11/2×L2/(L0+L2)
ここで、コンデンサ2の放電電流の遮断器1回路への分流が遮断電流Iより大きくなるためには
V×C1/2/L11/2×L2/(L0+L2)>I
これより、
L0×{(√C/I×√L1)−1}−1<L2 ……(1)
したがって、抵抗器のインダクタンス値を
L0×{(V×√C/I×√L1)−1}−1以上とすることにより、コンデンサ2の放電電流の遮断器1回路への分流が遮断電流Iを上回る。
【0026】
一方、コンデンサ2の逆充電電圧は、下式で表すことができる。
【0027】
V=RI+(Asinβt−RIcosβt)exp(−αt)
ここで、A={1−CR2/2(L1+L2)}I/βC
α=R/2(L1+L2)
β=√(1/(L1+L2)C−R2/4(L1+L2)2)
sinβt>0であるから、A<0の条件が逆充電電圧を下限に導くことにより、
L2<CR2/2−L1 ……(2)
したがって、抵抗器のインダクタンス値をCR2/2−L1以下とすることにより、コンデンサ2の逆充電電圧を抑制することができる。
【0028】
本実施の形態によれば、抵抗器8回路のインダクタンスを、コンデンサ2回路のインダクタンス、遮断器1回路のインダクタンス、遮断電流、コンデンサ充電電圧、コンデンサ容量及び抵抗器8の抵抗値から決まる規定値の範囲内とするため、必要最低限のコンデンサ容量にて、コンデンサ2の放電電流の抵抗器8回路への漏れ電流を制限し、小型の直流遮断システムを提供することができる上、コンデンサ2の逆充電電圧を抑制し機器の絶縁破壊による損傷を防止することができる。
【0029】
次に、本発明に係る直流遮断システムの第2の実施の形態を説明するに回路構成については図1及び図2と同じである。
【0030】
第2の実施の形態において、コンデンサ2回路のインダクタンスL1は(1)式より、
{L2×V×√C/I×(L0+L2)}2>L1 ……(3)
又、(2)式より
L1<CR2/2−L2 ……(4)
したがって、コンデンサ2回路のインダクタンス値を
{L2×V×√C/I×(L0+L2)}2以下とすることにより、コンデンサ2の放電電流の遮断器1回路への分流が遮断電流Iを上回り、CR2/2−L2以下とすることにより、コンデンサ2の逆充電電圧を抑制することができる。
【0031】
本実施の形態によれば、コンデンサ2回路のインダクタンスを、遮断器1回路のインダクタンス、遮断電流、抵抗器8のインダクタンス、コンデンサ充電電圧、コンデンサ容量及び抵抗器8の抵抗値から決まる規定値以下とするため、必要最低限のコンデンサ容量にて、コンデンサ2の放電電流の抵抗器8回路への漏れ電流を制限し、小型の直流遮断システムを提供することができる上、コンデンサ2の逆充電電圧を抑制し、機器の絶縁破壊による損傷を防止することができる。
【0032】
次に、本発明に係る直流遮断システムの第3の実施の形態を説明するに回路構成については図1及び図2と同じである。
【0033】
第3の実施の形態において、コンデンサ2の容量Cは(1)式より、
(L0+L2)2×L1×I2/(L2×V)2<C2 ……(5)
又、(2)式より
C>2(L1+L2)/R2 ……(6)
したがって、コンデンサ2の容量を
(L0+L2)2×L1×I2/(L2×V)2
以上とすることにより、コンデンサ2の放電電流の遮断器1回路への分流が遮断電流Iを上回り、2(L1+L2)/R2以上とすることにより、コンデンサ2の逆充電電圧を抑制することができる。
【0034】
本実施の形態によれば、コンデンサ容量を、コンデンサ2回路のインダクタンス、コンデンサ充電電圧、遮断電流、抵抗器8回路のインダクタンス及び抵抗器8の抵抗値から決まる規定値範囲内とするため、必要最低限のコンデンサ容量にて、コンデンサ2の放電電流の抵抗器8回路への漏れ電流を制限し、小型の直流遮断システムを提供することができる上、コンデンサ2の逆充電電圧を抑制し機器の絶縁破壊による損傷を防止することができる。
【0035】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、機器の絶縁破壊を防止し、コンデンサの容量を過大としない直流遮断システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の直流遮断システムの実施の形態を示す回路構成図。
【図2】同実施の形態の作用を説明するための基本回路構成図。
【符号の説明】
1…遮断器
2…コンデンサ
3…充電用直流電源
4…スイッチ
5…リアクトル
6…リアクトル
7…抵抗器とコンデンサ
8…抵抗器
9…負荷
Claims (3)
- 直流電源と負荷との間に設けられる遮断器に並列に接続されたコンデンサと、このコンデンサと直列に接続され前記コンデンサ放電時の過電流を制限するためのリアクトルと、前記遮断器と並列に接続され前記遮断器で遮断した直流電流を転流させてエネルギーを消費させる抵抗器とを備え、
且つ前記遮断器の遮断時に前記コンデンサにチャージされたエネルギーを放電させ、前記遮断器に通電電流とは逆方向の電流を流すことによって電流零点を作り、この電流零点近傍で前記遮断器を遮断するようにした直流遮断システムにおいて、
前記コンデンサの容量をC、前記コンデンサの充電電圧をV、前記リアクトルのインダクタンスをL1、前記遮断器回路のインダクタンスL0、前記抵抗器の抵抗値をR、前記抵抗器のインダクタンスをL2、遮断電流をIとしたとき、
前記抵抗器のインダクタンスL2を
L0×{(V×√C)/(I×√L1)}−1
以上で、且つ CR2/2−L1
以下となるようにしたことを特徴とする直流遮断システム。 - 直流電源と負荷との間に設けられた遮断器に並列に接続されたコンデンサと、このコンデンサと直列に接続され前記コンデンサ放電時の過電流を制限するためのリアクトルと、前記遮断器と並列に接続され前記遮断器で遮断した直流電流を転流させてエネルギーを消費させる抵抗器とを備え、
且つ前記遮断器の遮断時に前記コンデンサにチャージされたエネルギーを放電させ、前記遮断器に通電電流とは逆方向の電流を流すことによって電流零点を作り、この電流零点近傍で前記遮断器を遮断するようにした直流遮断システムにおいて、
前記コンデンサの容量をC、前記コンデンサの充電電圧をV、前記リアクトルのインダクタンスをL1、前記遮断器回路のインダクタンスL0、前記抵抗器の抵抗値をR、前記抵抗器のインダクタンスをL2、遮断電流をIとしたとき、
前記リアクトルのインダクタンスL1を
{L2×V×√C/I×(L0+L2)}2
以下で、且つ CR2/2−L2
以下となるようにしたことを特徴とする直流遮断システム。 - 直流電源と負荷との間に設けられた遮断器に並列に接続されたコンデンサと、このコンデンサと直列に接続され前記コンデンサ放電時の過電流を制限するためのリアクトルと、前記遮断器と並列に接続され前記遮断器で遮断した直流電流を転流させてエネルギーを消費させる抵抗器とを備え、
且つ前記遮断器の遮断時に前記コンデンサにチャージされたエネルギーを放電させ、前記遮断器に通電電流とは逆方向の電流を流すことによって電流零点を作り、この電流零点近傍で前記遮断器を遮断するようにした直流遮断システムにおいて、
前記コンデンサの容量をC、前記コンデンサの充電電圧をV、前記リアクトルのインダクタンスをL1、前記遮断器回路のインダクタンスL0、前記抵抗器の抵抗値をR、前記抵抗器のインダクタンスをL2、遮断電流をIとしたとき、
前記コンデンサの容量Cを
(L0+L2)2×L1×I2/(L2×V)2
以上で、且つ 2(L1+L2)/R2
以上となるようにしたことを特徴とする直流遮断システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001001445A JP4434499B2 (ja) | 2001-01-09 | 2001-01-09 | 直流遮断システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001001445A JP4434499B2 (ja) | 2001-01-09 | 2001-01-09 | 直流遮断システム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002208334A JP2002208334A (ja) | 2002-07-26 |
JP4434499B2 true JP4434499B2 (ja) | 2010-03-17 |
Family
ID=18870083
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001001445A Expired - Fee Related JP4434499B2 (ja) | 2001-01-09 | 2001-01-09 | 直流遮断システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4434499B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5265063B1 (ja) * | 2012-09-05 | 2013-08-14 | 三菱電機株式会社 | 直流遮断器 |
CN116799767A (zh) * | 2022-04-24 | 2023-09-22 | 固赢科技(深圳)有限公司 | 抑弧和采样调理电路、其控制方法及镀膜电源 |
-
2001
- 2001-01-09 JP JP2001001445A patent/JP4434499B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2002208334A (ja) | 2002-07-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4624414B2 (ja) | プラズマにおけるアーク電流の早期短絡を用いた迅速なアーク消滅のための装置 | |
KR101550374B1 (ko) | 고전압 dc 차단기 | |
US5473494A (en) | Electrical power supply system | |
EP1995818A1 (en) | Circuit and method for reducing electrical energy stored in a lead inductance for fast extinction of plasma arcs | |
CA2178356C (en) | A high voltage electric power line current limiter | |
KR20150078491A (ko) | 고전압 dc 차단기 | |
JP3965037B2 (ja) | 直流用真空遮断装置 | |
CA2214586A1 (en) | Voltage and current based control and triggering for isolator surge protector | |
JP4434499B2 (ja) | 直流遮断システム | |
JP2004014241A (ja) | 直流遮断装置 | |
US20060071640A1 (en) | Fast-recovery circuitry and method for a capacitor charging power supply | |
KR20240033002A (ko) | 펄스-테스트 능력을 갖춘 직렬 z-소스 회로 차단기 | |
JP2002110006A (ja) | 直流遮断器 | |
JP2991266B2 (ja) | ガス遮断器 | |
JP3103240B2 (ja) | 残留電圧放電装置 | |
JP3719456B2 (ja) | 直流遮断器 | |
CN201022148Y (zh) | 电网元件操作过电压虚拟接地保护装置 | |
JP3777926B2 (ja) | 直流遮断器 | |
KR20190116745A (ko) | 양방향 dc 전류 차단 장치 | |
CA1309487C (en) | Apparatus for reducing stresses that initiate restrike of breakers in disconnecting capacitor banks | |
JP4480372B2 (ja) | 転流式遮断装置 | |
JP2004039411A (ja) | 真空遮断器 | |
JP2005044591A (ja) | 直流遮断器 | |
JPH07177648A (ja) | 超電導応用装置の直流しゃ断システム | |
JP2003199332A (ja) | エネルギー蓄積装置の保護方法及びエネルギー蓄積装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060824 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090217 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090407 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090525 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20091201 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20091222 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130108 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |