JP4563405B2 - 電力遮断装置用制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、高圧又は中間電圧電力断路装置を制御するための装置に関する。本願明細書では、電気断路装置は、一般的に、回路遮断装置、断路器又は接地装置を意味する。

こうした制御装置は、特に従来技術文献に記載されている（例えば、特許文献１乃至３参照）。
国際公開第００／０５７３５号パンフレット 国際公開第９６／３６９２２号パンフレット 独国特許第９１３６６５号明細書

本発明によれば、特に、接触子を開閉することに伴う機械式ばね装置と共に、標準的な制御支援モータの使用を可能にする混成された解決策を統合することによって、可動接触子の開放位置を設定及び維持することを保証するための改良された装置を設けた回路遮断器を制御するための装置を具備する課題が提起される。

これを行うために、本発明の目的は、可動接触子を備えるこの電力断路装置を開閉するための回路遮断器を制御するように構成された装置である。この制御装置は、回転出力シャフトを装備し、かつ電力供給手段に接続されたモータと、モータの出力変位を接触子の変位に変換する作動手段と、を含み、装置は前記接触子の開閉に伴う機械式ばね装置も備える。このばね装置は２つのプレストレスが加えられ且つ反対側にある機械式ばねを含み、第１ばね、いわゆる開放ばね、は前記接触子の開放を与え、第２ばね、いわゆる閉鎖ばねは、前記接触子の閉鎖を与え、前記作動手段はリングによって分離されたこれら２つのばねの各々によって応力が加えられ、かつ、前記接触子を前記開放位置及び前記閉鎖位置に固定する装置を含む。本発明によれば、作動手段は、回転出力シャフトとリングとの連結を与える１組の結合要素を含む。接触子の閉鎖位置では、１組の前記結合要素は死点位置、いわゆる開死点の近くの当接要素に当接する。開放ばねは、開放動作中にこの死点を通過して移動するときに、開放位置に向けてそれを駆動することができるのみである。

従って、本発明による装置では、可動接触子が閉鎖位置にあるときに、この可動接触子が連結される１組の前記結合要素が当接要素に対する自身の当接によって一方向において阻止され、そして他の方向においても阻止されるという事実によって、この可動接触子は開放死点を通過して移動し、従って、開放ばねはもはや何れの変位も生じせしめ得ないので、可動接触子はこの位置に保持される。この位置では、これは、さらにまた、１組の結合要素が当接要素に対して接触することを保証する開放ばねである。

閉鎖位置におけるこの保持はもっぱら機械式であるため、従って、それは、モータの電力供給装置の故障の場合に保持し得る。

さらにまた、電源又は変換器が故障した場合に、１組の結合要素が開放死点を通過して移動せしめられた後で、それにも拘わらず、それは、開放ばねによって、回路遮断器を開放可能に留める。

この混成された解決策によって蓄電器装置群に貯蔵される要求エネルギーは、全て電気による解決策よりも４倍〜６倍少ない要求エネルギーである。これはこれらの装置群のコスト及び嵩を格段に減じる。

また、より電力の少ないモータが要求される。この電力は全て電気による解決策に要する電力よりも４倍〜１０倍少ない。標準的なモータをこの用途のために更に何等の開発を行う必要なく使用し得る。

同じことが電力変換器の寸法付けにあてはまる。低電圧変換器は貯蔵手段として超蓄電器装置群と共に使用し得る。

機械式ばねでもっぱら用いる制御方法と比べて、本発明はモータが存在するために以下の利点を有する。

可動部品及び機構連結部の数は極めて減じられる。これはより少ない摩擦損失、従って、より少ないばねの使用を伴う。これは頻繁ではなく且つ集中的でないメンテナンスも生じさせる。

開放及び閉鎖の間に損失補償が実行されるため、回路遮断器は常に有用であり、かつ所与の開放及び閉鎖サイクル後の休止期間を要しない。これらのばねは再装填する必要はない。

回路遮断器の閉鎖は開放と同じくらい速くし得る。何故なら、回路遮断器が開放位置にあるときに閉鎖ばねに含まれる機械エネルギーは回路遮断器が閉鎖位置にあるときに開放ばねに含まれる機械エネルギーに等しいためである。

本発明の好ましい実施形態によれば、前記モータは、位置及び速度調節器によって制御される電力変換器によって電力供給される前記接触子の軌跡を支援且つ制御するためのモータである。

また、有利なことに、前記調節器は、開放のための移動の終端及び閉鎖のための移動の終端における、前記接触子の変位に減衰を与える。

モータは自身のサーボ制御によって、移動の終端において速度が零に到達する要求された減衰を与えるから、サーボ・モータによって、移動の終端において、もはや、減衰器に対して何等の要求もない。

軌跡の閉ループ制御は、例えば、温度に依存する断続チャンバに含まれるばねの剛性又はガスの粘性の変動のような、媒介変数的な変動に対する回路遮断器の堅牢さを増大させる。

好ましくは、前記ばねは、軸線に沿って整合して取り付けられ、これらのばねのそれぞれの端部はばね当接部に対して当接し、かつこれらのばねの反対側にある端部はリングによって分離される。

好ましくは、１組の前記結合要素は前記回転出力シャフトによって駆動されて回転し、かつ連接棒の一端で結合され、その他端が前記リングに結合するクランクを備える。

有利なことに、前記接触子の開放位置では、１組の前記結合要素は死点、いわゆる閉鎖死点の近くにあり、閉鎖の間中にこの死点を通過して移動するときに、閉鎖ばねのみが閉鎖位置に向けてそれを駆動することができる。

従って、ここで再びもう一度、可動接触子が連結される１組の前記結合要素は、当接要素に対する自身の当接によって一方向に阻止され、及び他の方向にも、この可動接触子は閉鎖死点を通過して移動し、閉鎖ばねはもはや何れの変位も生じせしめ得ないという事実によって、可動接触子が閉じた位置にあるときに、それはこの位置に保持される。この位置では、それは、さらにまた、１組の結合要素が当接要素に対して接触することを保証する閉鎖ばねである。開放位置におけるこの保持はもっぱら機械式であるため、従って、それは、モータの電力供給装置の故障の場合に保持し得る。

有利なことに、前記連接棒は前記クランクの回転軸線の周りに自身の一部を形成するＵ字形状端部を具備する。

前記クランクは前記回転出力シャフトに噛合する歯付き部分を介して前記回転出力シャフトによって回転駆動し得る。

別の実施形態によれば、これは閉鎖ばねの作動を開放する装置を含む。

好ましくは、前記解放装置は、閉鎖ばねの前記当接部の制御された変位のための装置から成る。

有利なことに、制御装置は、自身の開放死点に向けて１組の結合要素を押圧する装置を備える。

前記押圧装置は前記クランクに応力を加えるハンマ(striker)に存し得る。

本発明の他の利点及び特徴は以下の非限定的な説明から明らかになる。

図１及び図２は、本発明の実施形態による制御装置を設けた回路遮断器を例示する。

この回路遮断器は、固定接触子と協働するように構成された可動接触子（図示せず）の軌跡を支援及び制御するためのモータ３を備える。本願明細書では、モータ３は電力供給手段に接続された回転出力シャフト１２を具備する。

より詳細には、これらの電力供給手段はモータ３と関連するセンサ６によって位置及び速度調節器５で制御される電力変換器４を備える。この調節器５は、開放のための移動の終端及び閉鎖のための移動の終端で可動接触子の移動に減衰を与える。

コンデンサ装置群７は電力変換器４を駆動するのに必要な瞬間的な駆動力を与える。コンデンサを再充電する処理はＤＣ又はＡＣ電気通信ネットワークに接続された充電ユニット８で達成される。入力及び出力を具備するユニット９は回路遮断器を開閉する程度に応じて速度及び位置基準を上手く処理する。

図１及び図２により分かるような方向が基準になされる場合、制御装置のＡ−Ａ´軸線は鉛直位置で例示されており、モータ３の回転出力シャフト１２は軸線に直角に位置づけられる。これらの相対的な装置構成は例示的実施形態であり、他の装置構成も考え得る。

回路遮断器の可動接触子は例示されておらず、回転出力シャフト１２に平行でありＡ−Ａ´軸線から偏倚した軸線Ｂの周りで回転可能なクランク１４に既知の態様で接続される。クランク１４の駆動は、クランク１４に結合され且つ回転出力シャフト１２に噛合する、Ｂ軸線の周りで回転可能な歯付き部分１３によって達成される。図示しない別の実施形態では、この駆動はＢ軸線上でシャフト１２の直接的な芯出しによって達成し得る。

機械式ばね装置は２つのプレストレスを加えた機械式ばねを含む。第１ばね１５はいわゆる開放ばねであって、前記接触子の開放を保証する。第２ばね１６はいわゆる閉鎖ばねであって、前記接触子の閉鎖を保証する。これらのばねの両方は対向し、かつ実質的に等価な剛性を有する。両方のばねにプレストレスを加えることは、閉じたばねを解放するときに開放操作を行うために開放ばねに十分なエネルギーを与える。プレストレスを加えることは、これらのばねが均衡位置にあるときにこれらの機械的安定性も与える。

作動手段はこれらのばね１５、１６の両方によって応力が加えられ、かつ開放及び閉鎖位置で当接要素１９に再び当接する１組の結合要素を含む。これらの可動／結合要素は連接棒１７の第１端部に結合されその他端がリング１８に結合される前記クランク１４である。この連接棒１７は、クランク１４の回転軸線Ｂの周りで自身の部分的な回転を保証するＵ字形状を有することが好ましい。

ばね１５、１６は軸線ＡーＡ´に沿って整合して取り付けられる。これらのばねのそれぞれの端部の１つはばね当接部１５Ａ、１６Ａに当接し、これらのばねの反対側にある端部は前記可動リング１８によって分離される。

図１に例示するような閉鎖位置及び図２に例示するような開位置に例示されるように、連接棒１７は当接要素１９に当接する。

接触子の閉鎖位置では、クランク１４が上死点中央位置の近くにあり、開放ばね１５は、作動中にこの死点中央位置を通過すると開放位置に向けてこれを駆動することができるのみである。より詳細には、この閉鎖位置で、両方の結合部を連結する連接棒１７の長手方向軸線はＢ軸線の自身の割線位置を過ぎて右に向かって移動する。

同じことが図２に視認し得るような開放位置にあてはまる。クランク１４は下死点近くにあり、閉鎖ばね１６は、閉鎖する間にこの死点を通過して移動するときに閉鎖位置に向けてこれを駆動することが可能であるのみである。より詳細には、この開放位置では、両方の結合部を連結する連接棒１７の長手方向軸線はＢ軸線の自身の割線位置を過ぎて右に向かって移動する。

ここで、開放サイクルを説明する。

可動接触子は、図１に例示するような形状構成をした閉鎖位置にある。開放命令が送信される場合、モータ３は作動して、上述したような死点を通過移動することに応じた移動をする。この死点を通過するや否や機械エネルギー伝達は、この時、実行され、機械エネルギーは運動エネルギーに変換されて閉鎖ばね１５を圧縮する。図２に例示すれるように、速度が零で閉じるべく移動の終端に到達するように、可動接触子の軌跡を与える。

閉鎖サイクルは類似の態様で実行される。

可動接触子は、図２に例示するような形状構成をした開放位置にある。閉鎖命令が送信される場合、モータ３は作動して、上述したような死点を通過して移動することに応じた移動をする。閉鎖ばね１６から開放ばね１５に向かってこの死点を通過するや否や機械エネルギー伝達はこうして実行され、機械エネルギーは運動エネルギーに変換されて開放ばね１５を圧縮する。図１に例示すれるように、速度が零で閉じるべく移動の終端に到達するように、可動接触子の軌跡を与える。

別の実施形態によれば、制御装置は閉鎖ばね１６の作用を解放するための装置を備え得る。この別の実施形態を図３に例示する。

この解放装置は閉鎖ばね１６の当接部１６Ａに制御された変位を与える装置に存する。
これをするために、この当接部１６Ａは図３から分かるように円筒状ガイド２０内で下向きに摺動し得る。この変位は関連する当接部１６Ａと一体の歯付き棒２２に噛合するギア装置によって制御される。このギア装置２１は、通常の作動では、図３に例示するような上部位置に当接部１６Ａを保持する。

従って、モータ３が故障した場合、この解放装置が作動し、かつ当接部１６Ａは下向きに移動する。重力に加えられ、プレストレスが加えられた閉鎖ばね１６の力は、閉鎖ばね１６の何れの作用も抑止する。開放ばね１５の作用に対する何等の作用も伴わない。

自身が上死点を過ぎて移動するように、作動時に、クランク１４を押圧することができるように位置づけられた、ハンマ２３も設けられる。このハンマ２３を作動させることによって、閉鎖ばね１６が解放されるや否や、接触子を開放することができる。このハンマ２３は電気エネルギーを機械エネルギーに変換するシステムに存する。これはばね又はソレノイドを解放するロックを作動させるコイルとし得る。

モータ３が再び作動するや否や、閉鎖ばね１６は再び当接部１６Ａの上向き運動によって圧縮される。制御装置は自身の通常動作を回復し得る。

勿論、様々な変更は非限定的な例示としてもっぱら説明してきた当業者によってなし得る。

可動接触子の閉鎖位置における、本発明の好ましい実施形態による制御装置の長手方向断面図である。 可動接触子の開位置における、この好ましい実施形態による制御装置の長手方向断面図である。 可動接触子の閉鎖位置における、この実施形態の代替実施形態の長手方向断面図である。

符号の説明

３ モータ
４−９ 電力供給手段
１２ 回転出力シャフト
１３ 歯付き部分
１４ クランク
１５ 第１ばね
１５Ａ ばね当接部
１６ 第２ばね
１６Ａ ばね当接部
１７ 連接棒
１８ リング
１９ 当接要素
２０ 円筒状ガイド
２１ ギア装置
２２ 歯付き棒
２３ ハンマ

Claims (12)

1. 可動接触子を備えるこの電力断路装置を開閉するように構成された回路遮断器を制御する制御装置であって、
   この制御装置は、回転出力シャフト（１２）を装備するモータ（３）を具備し、かつ、電力供給手段（４−９）と、前記モータ（３）の出力変位を前記接触子の変位に変換する作動手段と、に連結され、
   当該制御装置は、前記接触子を開閉することに伴う機械式ばね装置も備え、
   前記ばね装置は、２つのプレストレスが加えられ且つ反対側にある機械式ばねを含み、
   第１ばね（１５）、いわゆる開放ばねは、前記接触子の開放を保証し、
   第２ばね（１６）、いわゆる閉鎖ばねは、前記接触子の閉鎖を保証し、
   前記作動手段は、リング（１８）によって分離されたこれら２つのばねの各々によって応力が加えられ、かつ、前記接触子を前記開放位置及び前記閉鎖位置に固定する装置を含む、制御装置において、
   前記作動手段は、前記回転出力シャフト（１２）と前記リング（１８）との連結を与える１組の結合要素を含み、
   前記接触子の閉鎖位置において、１組の前記結合要素は、死点、いわゆる開放死点の近くで一方向における当該結合要素の移動を阻止する当接要素（１９）に当接し、前記開放ばね（１５）は、他方向において作動中にこの死点を通過して移動すると前記開放位置に向けてこれを駆動することができるのみであることを特徴とする制御装置。
2. １組の前記結合要素は、前記回転出力シャフト（１２）によって駆動されて回転し、かつ連接棒（１７）の一端に結合されるクランク（１４）を備え、
   前記連接棒（１７）の他端は、前記リング（１８）に結合されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 前記接触子の開放位置において、１組の前記結合要素は、死点位置、いわゆる閉鎖死点の近くで前記当接要素（１９）に当接し、前記閉鎖ばね（１６）は、閉鎖中にこの死点を通過して移動する時に前記閉鎖位置に向けてこれを駆動することができるのみであることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
4. 前記クランク（１４）は、前記回転出力シャフト（１２）に噛合し、かつ該回転出力シャフト（１２）上に結合する歯付き部分（１３）を介して該回転出力シャフト（１２）によって駆動されて回転することを特徴とする、請求項２または請求項３に記載の装置。
5. 前記モータ（３）は、位置及び速度調節器（５）によって制御される電力変換器（４）によって電力供給される前記接触子の軌跡を支援し且つ制御するモータであることを特徴とする、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の装置。
6. 前記調節器（５）は、開放のための移動の終端及び閉鎖のための移動の終端において前記接触子の移動に減衰を与えることを特徴とする、請求項５に記載の装置。
7. 前記開放及び閉鎖ばね（１５、１６）は、一列に並んで取り付けられ、これらそれぞれの端部の一方は、当該端部の一方の変位を阻止するばね当接部（１５Ａ、１６Ａ）に当接し、これらの対向する端部の他方はリング（１８）によって分離されることを特徴とする、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の装置。
8. 前記閉鎖ばね（１６）の作動を解放する装置を含むことを特徴とする、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の装置。
9. 前記開放及び閉鎖ばね（１５、１６）は、一列に並んで取り付けられ、これらそれぞれの端部の一方は、当該端部の一方の変位を阻止するばね当接部（１５Ａ、１６Ａ）に当接し、これらの対向する端部の他方はリング（１８）によって分離され、
   前記閉鎖ばね（１６）の作動を解放する装置を含み、
   前記解放装置は前記閉鎖ばね（１６）の前記当接部（１６Ａ）の制御された移動のための装置に存することを特徴とする、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の装置。
10. 自身の開放死点に向けて１組の前記結合要素を押圧する押圧装置（２３）を備えることを特徴とする、請求項９に記載の装置。
11. １組の前記結合要素は、前記回転出力シャフト（１２）によって駆動されて回転し、かつ連接棒（１７）の一端に結合されるクランク（１４）を備え、
    前記連接棒（１７）の他端は、前記リング（１８）に結合され、
    自身の開放死点に向けて１組の前記結合要素を押圧する押圧装置（２３）を備え、
    前記押圧装置は、前記クランク（１４）に応力を加えるように構成されたハンマ（２３）に存することを特徴とする、請求項１、３から６、９のいずれか１項に記載の装置。
12. 前記接触子の閉鎖及び開口位置では、前記連接棒（１７）は前記当接要素（１９）に当接することを特徴とする、請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載の装置。

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