JP4811231B2 - 回路遮断器の電動操作装置 - Google Patents

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Description

この発明は、回路遮断器のハンドルを遠隔で操作する回路遮断器の電動操作装置に関し、詳しくは主回路の電圧低下時における該電動操作装置の作動防止に関するものである。
回路遮断器には、過電流が流れることによる電線や負荷機器の焼損を未然に防止するために電路を遮断する役目があるとともに、この回路遮断器に具備されたハンドルを操作することで電路の開閉、いわゆるスイッチの機能も兼ね備えている。この開閉は、例えば電気管理者による手動操作が一般的ではあるものの、該回路遮断器が例えば盤の奥まった箇所に設置された場合に備え、該回路遮断器のハンドルに係合する電動操作装置をこの回路遮断器に付設し、該電動操作装置に外部からON信号(開→閉)、あるいはOFF信号(閉→開)を与えることで、該回路遮断器の操作を遠隔で行うことも知られている。なお、OFF信号は、上述した電路を遮断(トリップ)した際にOFF位置に戻す(いわゆるリセット)ことにも活用されている。
言うまでもないが、この電動操作装置には、例えば商用電源による操作電圧が必要となるが、この操作電圧が何らかの理由で低下している状態で、ON信号(またはOFF信号)が入力されて、その結果、該電動操作装置に内蔵されたモーターを駆動させようとすることは、(電圧低下に伴う)消費電流の増大によるモーターの焼損などが予測され、好ましくないことは明らかである。そこで、従来の回路遮断器の電動操作装置では、モーターに印加されている電圧を常時監視し、その電圧が所定値以下に低下した場合には、直ちにこのモーターへの電力供給を中止できるように構成されたものが開示されている(例えば、特許文献1参照)。
なお、この特許文献1では述べられていないが、前述したリセットにおいて、回路遮断器の警報スイッチと電動操作装置とを組み合わせ、該回路遮断器がトリップした場合、このトリップにより作動する警報スイッチの信号を取り込むことで、自動的にOFF位置に該ハンドルを移動させる、いわゆる自動リセットも知られている。
特開平6−187887号公報(第3頁右欄第46行〜第4頁左欄第1行)
一方、電路の電圧が低下した際、この電路に接続された負荷への悪影響を防止するために、回路遮断器に不足電圧引き外し装置(nder oltage rip、以下UVTと称す)を内蔵し、電路電圧が所定値を下回ると、この回路遮断器をトリップさせることが知られているが、この場合、電路電圧が回復しない限り、該回路遮断器はトリップ状態での静止が求められる。これは、電路電圧が正常時であれば、UVTはその電圧での励磁による、いわゆる吸引状態にあり、電路電圧が低下すると、その吸引が解ける、いわゆる落下状態となって、例えばUVTに設けたロッドが、該回路遮断器のトリップバーを押し続けるためである。つまり、この状態で、ハンドルをOFF位置に移動させても、再び、即トリップ状態に陥ってしまうため、該回路遮断器のON操作はもとより、OFF操作(リセット)であっても、UVTの落下→吸引への移行、すなわち電路電圧の回復を待たなければならない。
特許文献1では示唆されていないものの、回路遮断器(付番7)にUVTが内蔵されるケースも当然の如く考えられる。したがって、電動操作装置の商用電源が、回路遮断器が接続された電路の電圧とは違う、いわゆる別電源であったなら、電路電圧低下による回路遮断器7のトリップを知らずに、遠隔オフスイッチ(付番30)を押し続けてしまうと、OFF→トリップを繰り返すことになり、電動操作装置、特にモーターとしての正常な動作とは言い難い。また、制御回路(付番3)を構成する電子部品、あるいはリレー、タイマーといった機能部品に対しても、過度な作動(例えばチャタリング)を引き起こすことになり、電動操作装置そのものの故障を招きかねない。
前述した異常動作を防ぐために、電動操作装置の商用電源を電路電圧から直接供給することが考えられるが、この場合も、電動操作装置の最低動作電圧(特許文献1では、出力電圧よりも低い所定の電圧以下のとき出力する検出信号に相当)を、必ずUVTの動作電圧(落下電圧)より大きくしておくことが求められる。ところが、通常、使用者側にて、回路遮断器と電動操作装置を現地にて組み合わせていることを考えると、それぞれに相当な精度が要求される結果となり、現実的な対策とは言えない。なお、これまでの説明で明らかなように、電動操作装置の最低動作電圧がUVTの落下電圧より小さい場合は、前述した異常動作(OFF→トリップの繰り返し)を引き起こしてしまう。
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、回路遮断器にUVTが組み込まれた場合は、このUVTの励磁もしくは無励磁状態を判別し、無励磁状態では、ON操作信号およびOFF操作信号を受け付けないように構成した回路遮断器の電動操作装置を得るものである。
この発明に係る回路遮断器の電動操作装置は、UVTを装着した回路遮断器のハンドルをON方向およびOFF方向に操作することで、該回路遮断器をON状態およびOFF状態にせしめる駆動部と、この駆動部の作動および上記ON方向か上記OFF方向かの作動方向を制御する駆動部制御回路と、ON操作信号およびOFF操作信号の入力により、上記駆動部制御回路による制御を決定する制御回路とを備えた回路遮断器の電動操作装置において、上記UVTの励磁状態および無励磁状態を検出する検出回路を上記制御回路に組み込むとともに、上記UVTの無励磁状態では、上記検出回路により、上記制御回路から上記駆動部制御回路への信号伝達が行われないように構成されたものである。
この発明は以上説明したように、電路電圧が所定値を下回ったUVT無励磁状態では、ON操作信号はもとより、OFF操作信号も受け付けないので、回路遮断器のトリップ状態での静止が可能となり、電動操作装置のモーターなどの異常動作を未然に防ぐことができる。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1における回路遮断器および電動操作装置の側面図、図2は電動操作装置のカバーを除去し内部を示した上面図であり、図1におけるA視図に相当する。また、図3はこれら回路遮断器および電動操作装置、さらには回路遮断器に内蔵されたUVTへの電力供給経路を示す概略図、図4は回路遮断器(UVT)および電動操作装置の電気的主要構成部によるブロック図、図5は図4で示したブロック図の詳細回路図である。なお、図6はこの実施の形態1の変形例を示す図4相当図である。
図1および図2に示すように、回路遮断器101のハンドル枠101aから突出するハンドル101bに、延長ハンドル101cをジョイント101dにより連結した状態で、電動操作装置102を図1紙面上、左方向より取り付けることで、ハンドル枠101aの面(すなわち回路遮断器101の上面)は図2からもわかるように、ほぼ電動操作装置102で覆われることになる。つまり、回路遮断器101、電動操作装置102とも、長手方向(図1および図2紙面上、上下方向)および幅方向(図2紙面上、左右方向)の寸法はほぼ同じとなっている。一方、UVT103は、UVT機構部103a、およびUVT制御回路103bより構成されており、このうちUVT機構部103aは、図1に示すように回路遮断器101に内蔵されている。なお、図1(図2)紙面上、上側が電源側、下側が負荷側であることから、ハンドル101bの位置より回路遮断器101はON状態を示している。
UVT103の動作は周知の通りである。すなわち、UVT制御回路103bを介して印加される正常な電路電圧によって、UVT機構部103aが励磁され続けることで、回路遮断器101はONおよびOFF操作が可能となり、結果的にON状態にある回路遮断器101を通して、負荷に正常な電力を供給し続ける。このとき、何らかの理由で電路電圧が所定値を下回ってしまうと、その電圧をUVT制御回路103bが検出し、UVT機構部103aそのものへの電力供給を停止する。すると、UVT機構部103aは無励磁状態となり、このUVT機構部103aに具備されたロッドが回路遮断器101のトリップバー(ともに図示せず)を押すことで、回路遮断器101はトリップし、負荷への電力供給がストップする。なお、このロッドは、一旦、突出すると、電路電圧が回復しない限り、つまり、再度励磁状態にならない限り、元の位置に戻らないため、発明が解決しようとする課題の項でも述べたように、回路遮断器101をOFF状態にすることはできない。また、これまでの説明で明らかなように、通常、UVT機構部103aとUVT制御回路103bは直結しているが、図1に示すように、UVT機構部103aの他方、およびUVT制御回路103bの他方とも、電動操作装置102に接続している。この接続こそが、本発明のポイントであるため、後で詳しく説明する。
電動操作装置102の動作も周知の通りである。すなわち、図2の状態(ON状態)より、OFF操作ボタン2(図4または図5参照)を押すことで、駆動部3の核となる正逆回転可能なモーター31が作動しボールねじ32が回転する。このボールねじ32には、ハンドル101bの紙面上、上下に位置するハンドル操作ピン33a(図1も参照)を設けたスライダー33が螺着されていることから、ボールねじ32の回転に伴いスライダー33が下方に移動する。このスライダー33の移動により、紙面上、上側のハンドル操作ピン33aがハンドル101b(ジョイント101d)を下方に押すことで、回路遮断器101はOFF状態に移行する。このOFF状態から、今度はON操作ボタン1(図4または図5参照)を押せば、前述した作動に準じて、ON状態、すなわち図2の状態に戻る。この図2の状態で、電路に過電流が発生した場合、言うまでもないが、回路遮断器101はトリップ状態となり、ハンドル101bが図1紙面上、下側のハンドル操作ピン33aを押しつつ、左右方向にほぼ平行な位置まで移動する。なお、このトリップ状態からON状態にするには、一旦、OFF操作ボタン2を押してOFF状態にし、その後、ON操作ボタン1を押すことになるが、これは、この電動操作装置102がない、回路遮断器101単体での手動操作(トリップ→OFF(リセット)→ON)と何ら変わりはない。また、スライダー33の位置検出、換言すれば回路遮断器101の状態確認のために、スライダー33に固着された操作板33bが、制御回路5を成すリミットスイッチ51を切り換えている。具体的には、図2に示すON状態では、接点51aが閉、接点51bが開、一方、OFF状態では、逆に、接点51aが開、接点51bが閉、となっている。因みにトリップ状態はON状態と同じになるが、これはリミットスイッチ51に、次押動で初めて接点が切り換わるラッチングタイプを使用しているからである。
続いて、本発明のポイントである、電動操作装置102とUVT103との電気的接続について説明する。まず、これら電動操作装置102およびUVT103への電力供給は、図3に示すように、回路遮断器101の電源側より行われている。これは、UVT103の場合は、前述したように、電路電圧を常時監視するため、また、電動操作装置102の場合は、OFF→ON(あるいはトリップ→OFF)操作に当然の如く電力が欠かせないため、に他ならない。
電動操作装置102とUVT103の間は、図4に示す通りである。すなわち、電動操作装置102の電気回路は、大別すると、駆動部3、駆動部制御回路4、および制御回路5からなり、この制御回路5にUVT吸引/落下検出回路6(請求項では検出回路、以下検出回路と称す)が組み込まれている。この検出回路6は、前述したUVT機構部103aとUVT制御回路103b間に介在しており、制御回路5との間で信号の伝達を行うことで、いわゆる電動操作装置102とUVT103間の電気的接続を成している。
検出回路6には、リレーU61が具備されており、このリレーU61のa接点61aがON操作ボタン1およびOFF操作ボタン2と制御回路5間に介在している。ここで、UVT103が励磁(吸引)状態であれば、リレーU61も励磁され、a接点61aが閉となることで、ONあるいはOFF操作信号を制御回路5は受け付ける。逆にUVT103が無励磁(落下)状態であれば、リレーU61も無励磁となり、a接点61aが図示の通り開となり、ON操作ボタン1あるいはOFF操作ボタン2を押動しても、電動操作装置102は何ら応答しない。この検出回路6をどのように制御回路5に組み込んだか、換言すると、如何にしてa接点61aの開を駆動部制御回路4の作動停止に波及させたかを、図5に基づき詳しく説明する。
図5において、リミットスイッチ51の接点51aが開、接点51bが閉であることから、この電動操作装置102を備えた回路遮断器101はOFF状態であることがわかる(0015参照)。このOFF状態から、ON操作ボタン1を押して、ON状態に移行するまでを順をおって説明するが、これまでの説明で明らかなように、「OFF状態(ON状態)=電路電圧正常」という図式が成り立つことから、UVT103は励磁状態を保っている。したがって、この励磁電流によって検出回路6に設けたフォトカプラ62の発光側は導通となり、この発光が受光側の導通を促すことから、リレーU61も、前述したように、UVT103と同期するように励磁状態を継続している。この励磁により、a接点61aは閉であることから、ON操作ボタン1を押すと、まず、ポンピング防止用となるリレーTA52、モーター31の極性切換用となるリレーZ53、およびON操作用となるリレーX54が励磁され、それぞれのa接点である53a、54a、およびc接点である53cが閉となる。
すると、接点51b、a接点54a、c接点53cを介して、モーター31の駆動用となるリレーR55が励磁されることで、駆動部制御回路4内に設けたa接点55aが閉、さらには、同様に駆動部制御回路4内に設けたc接点53cが切り換わり、モーター31は、前述したボールねじ32に対し、スライダー33がON方向に移動すべく回転力を与えることになる。ここで、駆動部制御回路4内のc接点53cが切り換わることは、前述した通り、リレーZ53がモーター31の極性切換の役目を担っていることに他ならないが、一方では、a接点53aがこのリレーZ53と直列に接続されていることから、リレーX54、さらにはリレーR55の励磁を保持する役目、すなわちワンショット機能(ON方向に移動中にON操作ボタン1の押動を継続する必要がない)も担っている。
ON状態への移行が完了すると、リミットスイッチ51が切り換わり、接点51aが閉、接点51bが開となる。つまり、リレーX54、さらにはリレーR55の励磁電流が断たれることで、a接点55aが開となり、モーター31の作動は停止する。さらに、ON操作ボタン1押動後、所定の時間経過後(ON状態への移行までに要する時間+α、例えば0.5s)、b接点52bが開となるので、リレーZ53の無励磁により、c接点53cも切り換わる(図5の状態に戻る)。すなわち、接点51aが閉であることから、このON状態(あるいはON状態からの過電流によるトリップ状態)からのOFF操作を受け付ける準備が整ったことになる。
そこで、次に、このON状態からOFF状態に移行するまでを説明する。OFF操作ボタン2を押すと、依然a接点61aが閉、さらには、前述したように、接点51aが閉であることから、OFF操作用となるリレーY56が励磁される。この励磁により、a接点56aが閉となり、リレーR55、およびリレーTB57が励磁される。なお、a接点56aがリレーY56と直列にも接続されている理由は、ON操作時と同様、ワンショット機能を構成しているためである。また、リレーTB57は、OFF操作時の焼損防止用であるが、本発明の要部ではないので、詳しい説明は省略する。
リレーR55の励磁により、ON操作時と同様、駆動部制御回路4内に設けたa接点55aがON操作時と同様、閉となるが、c接点53cは切り換わっていないので、モーター31は、今度は、ボールねじ32に対し、スライダー33がOFF方向に移動すべく回転力を与えることになる。この回転により、OFF状態への移行が完了すると、再度、リミットスイッチ51が切り換わり(図5の状態)、リレーY56、さらにはリレーR55の励磁電流が断たれることで、a接点55aが開となり、モーター31の作動は停止する。これにより、a接点61aを除く各接点は、図5の状態に戻ることで、ON操作を受け付ける準備が整ったことになる。
電動操作装置102の一連の動作は以上述べた通りであるが、これまでの説明からも明らかなように、これら動作は、リレーU61のa接点61aの閉に依存していることがわかる。すなわち、a接点61aが開であれば、ONおよびOFF操作とも受け付けない構成となっている。そして、この開となるモードが、電路電圧の瞬停、あるいは所定値を下回ったときに、前述したUVT制御回路103bからの電力供給停止による、フォトカプラ62の非導通→リレーU61の励磁中断によって得られている。したがって、電路電圧の低下、換言すれば、電動操作装置102に対するパワーがダウンしたときには、直ちに、モーター31を作動させないようにしたことで、電圧低下に伴う、モーター31への過剰な電流供給による、モーター31自身、あるいは周辺回路部品の異常発熱を未然に防ぐことができ、UVT103を併用した場合でも、電動操作装置102に対する信頼性を損なうことがない。
ON操作ボタン1およびOFF操作ボタン2の押動を無効にする手段として、リレーU61のa接点61aをON操作ボタン1およびOFF操作ボタン2と制御回路5間に介在させたことを、これまで実施の形態として述べてきたが、a接点61aの設置箇所は、必ずしもここである必要はなく、例えば、図6に示すように、駆動部制御回路4と制御回路5の間(より具体的に示すと、図5紙面上、リレーR55の下側)に設けてもよい。しかも、この場合、リレーR55のa接点数が図4の2個に対し1個で済むので、リレー選定の幅が広がるとともに、これらリレーなどを搭載した、例えばプリント基板のパターンの設計裕度があがるなどの効果が期待できる。
実施の形態2.
背景技術の項でも述べたように、電動操作装置には自動リセット式も存在する。この自動リセット式が組み込まれた場合でも、UVTが無励磁状態では、電動操作装置を作動させないようにしたことを、実施の形態2として説明する。なお、図7はこの発明の実施の形態2における図4相当図、図8は同じく図5相当図である。また、実施の形態1と同一部品については、同番号を付し、その説明は省略する。
自動リセット式を具現化するうえで、警報スイッチが不可欠なことは既に述べたが、この警報スイッチは、回路遮断器に内蔵される周知のいわゆる付属装置の一種であり、該回路遮断器がONあるいはOFF状態か、トリップ状態かを、外部から識別するために用いられる。なお、警報スイッチ104そのものの図示は省略するが、図2に示すように、回路遮断器101から引き出されたリード線を、UVT103と同様、電動操作装置102に、具体的には、図7に示すように、一方を電源側に、他方を制御回路5に接続する。また、回路遮断器101がONおよびOFF状態では(図示の通り)開、トリップ状態では閉となる。
この実施の形態2では、警報スイッチ104が加わったことで、図8に示すように、この警報スイッチ104に直列接続されるリレーS58、およびこのリレーS58のa接点58aおよびc接点58cが制御回路5に追加されるとともに、これらa接点58aおよびc接点58cが、OFF操作ボタン2に関与するリレーU61のa接点61aと直結するように構成されている点が、実施の形態1(図5)との違いである。ここで、実施の形態1と同様、まず、電路電圧が正常時におけるOFF状態(図8の状態、これはリミットスイッチ51の状態で判別可能)からON状態、およびON状態からOFF状態について説明するが、OFF→ONについては、実施の形態1と同様につき省略する。
ON状態、すなわち、接点51aが閉、接点51bが開であるため、OFF操作ボタン2を押すと、リレーY56が励磁されるが、これは、警報スイッチ104が開であるが故に、リレーS58は無励磁であることから、c接点58cのうちb接点側が励磁電流の経路となっているためである。なお、このリレーY56の励磁以降の動作は実施の形態1と同様であるため省略する。
再びON状態に戻り、この状態から、過電流によるトリップ、さらには自動リセットによるOFF状態への移行を説明する。回路遮断器101がトリップすると、警報スイッチ104は閉となることから、リレーS58が励磁され、a接点58aの閉により、一旦、リレーZ53が励磁される。この励磁により、c接点53cが切り換わってしまうが、前述したように、所定の時間経過後、b接点52bが開となるので、リレーZ53は無励磁となり、後述するリレーR55を励磁させるべく、c接点53cは元(図8の状態)に戻る。
前述したリレーS58の励磁により、c接点58cでは、今度はa接点側が励磁電流の経路となり、リレーY56が励磁される。つまり、このリレーY56は前述したようにOFF操作用であるため、リレーR55の励磁を経て、回路遮断器101はOFF状態となり、次のON操作に向けて準備が整ったことになる。すなわち、この「準備」が自動的に行われることが、「自動リセット式」たる所以である。ところで、このOFF状態によって、接点51bが閉となるが、b接点52bが開である点、さらには警報スイッチ104の開により、a接点58aが開(この開により、b接点52bは元に戻る)になる点、から明らかなようにリレーX54の励磁経路は断たれているので、リレーX54の励磁→勝手なONへの移行が行われることはない。
a接点58aが介在していることで、動作が若干複雑になったが、このa接点58aの役目について説明する。通常、回路遮断器101のトリップではリミットスイッチ51は切り換わらないが、稀に、トリップ時の振動などで、リミットスイッチ51が切り換わる、すなわち、接点51bが閉になってしまうことが考えられる。この場合、前述した自動リセットの機能が働かなくなるので、このような不測の事態に備えて、ON操作用となるリレーX54を一旦励磁させ、スライダー33を故意にON方向に移動(回路遮断器101自体はトリップ状態なので、ONにはならない)させ、リミットスイッチ51を正規な位置に戻してやることが必要となる。回路遮断器101のトリップの度に閉にさせるa接点58aをリレーX54へ直列に接続させている理由はここにある。なお、前述した故意な動作は、「位置補正動作」とも呼ばれている。
これまで述べた、自動リセット式、さらには自動リセット式に係る位置補正動作を踏まえて、本発明の本質である、リレーU61のOFF操作側となるa接点61aを図8に示す箇所に介在させた。すなわち、回路遮断器101のトリップ原因が、電路電圧の瞬停、あるいは所定値を下回る低下にあった場合、直ちに、OFF操作、あるいは場合によっては故意のON操作を直ちに中断できるよう、a接点61aを介して、c接点58cのa接側、およびa接点58aを電源ラインに接続させている。この結果、UVT103が無励磁状態を継続する限り、a接点61aは開のままなので、警報スイッチ104閉による、a接点58aおよびc接点58cのa接側が閉でも、リレーX54およびY56の励磁電流経路が成立しないので、電動操作装置102が作動することはない。したがって、UVT103を併用した自動リセット式においても、実施の形態1と同様、電動操作装置102に対する信頼性を損なうことがない。
この発明の実施の形態1における回路遮断器および電動操作装置の側面図である。 この発明の実施の形態1における電動操作装置のカバーを除去し内部を示した上面図である。 この発明の実施の形態1における回路遮断器および電動操作装置、さらには回路遮断器に内蔵されたUVTへの電力供給経路を示す概略図である。 この発明の実施の形態1における回路遮断器(UVT)および電動操作装置の電気的主要構成部によるブロック図である。 図4で示したブロック図の詳細回路図である。 この発明の実施の形態1の変形例を示す図4相当図である。 この発明の実施の形態2における図4相当図である。 図7で示したブロック図の詳細回路図である。
符号の説明
1 ON操作ボタン、2 OFF操作ボタン、3 駆動部、
4 駆動部制御回路、5 制御回路、6 UVT吸引/落下検出回路、
61 リレーU、61a a接点、101 回路遮断器、101b ハンドル、
102 電動操作装置、103 UVT。

Claims (4)

  1. 主回路に接続され、この主回路の電圧が所定の値を下回ったときに上記主回路の通電を遮断せしめる不足電圧引き外し装置を装着した回路遮断器、この回路遮断器のハンドルをON方向およびOFF方向に操作することで、該回路遮断器をON状態およびOFF状態にせしめる駆動部と、この駆動部の作動および上記ON方向か上記OFF方向かの作動方向を制御する駆動部制御回路と、ON操作信号およびOFF操作信号の入力により、上記駆動部制御回路による制御を決定する制御回路とを備えた回路遮断器の電動操作装置において、
    上記不足電圧引き外し装置の励磁状態および無励磁状態を検出する検出回路を上記制御回路に組み込むとともに、上記不足電圧引き外し装置の無励磁状態では、上記検出回路により、上記制御回路から上記駆動部制御回路への信号伝達が行われないことを特徴とする請求項1に記載の回路遮断器の電動操作装置。
  2. 検出回路に設けたリレーの常開接点により、信号伝達が行われないように構成したことを特徴とする請求項1に記載の回路遮断器の電動操作装置。
  3. ON操作信号が入力されるON操作ボタン、およびOFF操作信号が入力されるOFF操作ボタンと制御回路の間に常開接点を設けたことを特徴とする請求項2に記載の回路遮断器の電動操作装置。
  4. 制御回路と駆動部制御回路の間に常開接点を設けたことを特徴とする請求項2に記載の回路遮断器の電動操作装置。
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