JP4859575B2 - 遮断器 - Google Patents
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Description
第2の発明に係る遮断器では、開閉操作を行う電磁操作機構を備えた遮断器において、投入操作時に閉極動作を行うための第1の操作コイルと、前記第1の操作コイルよりもインダクタンスが小さく短絡電流遮断時に開極動作を行うための第2の操作コイルとを前記電磁操作機構に設けたものであって、短絡電流遮断時には前記第1の操作コイルよりもインダクタンスの小さい前記第2の操作コイルに通電して開極動作を行い、過電流遮断時には前記第1の操作コイルと前記第2の操作コイルを直列接続し前記第1の操作コイルに投入操作時と逆方向へ通電して開極動作を行うものである。
第3の発明に係る遮断器では、開閉操作を行う電磁操作機構を備えた遮断器において、投入操作時に閉極動作を行うための第1の操作コイルと、前記第1の操作コイルよりもインダクタンスが小さく短絡電流遮断時に開極動作を行うための第2の操作コイルとを前記電磁操作機構に設けたものであって、短絡電流遮断時には前記第1の操作コイルよりもインダクタンスの小さい前記第2の操作コイルに通電して開極動作を行い、過電流遮断時には前記第1の操作コイルに投入操作時と逆方向に通電して開極動作を行い、投入操作時には前記第2の操作コイルと前記第1の操作コイルを直列に接続して通電し閉極動作を行うものである。
この発明による実施の形態1を図1および図2について説明する。図1は実施の形態1における遮断器の全体構成を示すブロック図である。図2は実施の形態1における遮断器制御回路の構成を示す接続図である。
引外しばね99は接圧ばね107とともに可動導体101の閉極時に蓄勢される付勢力によって可動導体101に開極駆動力を与えるものである。ただし、引外しばね99を設けることなくは接圧ばね107だけで可動導体101の閉極時に蓄勢される付勢力によって可動導体101に開極駆動力を与えるようにすることもできる。すなわち、引外しばね99と接圧ばね107との両方によってそれらの蓄勢力により開極駆動力を作用させる構成とすることもでき、接圧ばね107のみによってその蓄勢力により開極駆動力を作用させる構成とすることもできるものである。
電磁操作機構103の可動子103aは可動導体101が開極状態にあり電路106が開路された状態において磁路103aの上部MUに吸着され永久磁石103cによる磁束によってその吸着状態を保持される。
電磁操作機構103の可動子103aは可動導体101が閉極状態にあり電路106が閉路された状態において磁路103aの下部MLに吸着され永久磁石103cによる磁束によってその吸着状態を保持される。
また、無通電開極等の通常の開極指令に伴い動作する開極操作時には、スイッチ4,4aを閉合しスイッチ3,3aを開放した状態で操作コイル1に投入操作時とは逆の他方向へ制御電源104から通電して電磁操作機構103の可動子103を磁路103bの上部MUに吸着し(図1参照)、電磁操作機構103によってリンク機構102を介して可動導体101を接圧ばね107又は接圧ばね107と引外しばね99の付勢力により開極方向へ駆動し電路106を開路する。
さらに、過電流遮断時には、演算回路108により過電流状態を演算結果として検出し、スイッチ5を閉合しスイッチ6を開放した状態で操作コイル1に投入操作時とは逆の他方向へ変流器10からの検出出力を入力される演算回路108の駆動電流源としての出力電流を演算回路108の出力端子STから通電して電磁操作機構103の可動子103を磁路103bの上部MUに吸着し(図1参照)、電磁操作機構103によってリンク機構102を介して可動導体101を接圧ばね107又は接圧ばね107と引外しばね99の付勢力により開極方向へ駆動し電路106を開路する。
そして、短絡電流遮断時には、演算回路108により短絡状態を演算結果として検出し、スイッチ6を閉合しスイッチ5を開放した状態でインダクタンスの小さな操作コイル2に変流器10からの検出出力を入力される演算回路108の駆動電流源としての出力電流を演算回路108の出力端子STから通電して電磁操作機構103の可動子103を磁路103bの上部MUに吸着し(図1参照)、電磁操作機構103によってリンク機構102を介して可動導体101を接圧ばね107又は接圧ばね107と引外しばね99の付勢力により開極方向へ駆動し電路106を瞬時に開路する。このとき、演算回路108の出力端子STから導出される駆動電流源としての出力電流値は電力系統を構成する電路106の短絡電流値に応じた大電流値を示すため、操作コイル1に比べて操作コイル2のインダクタンスが小さいことと相俟って、操作コイル2には大きなアンペアターンが発生し短絡電流を瞬時に遮断することができる。
図中Lに示される過電流領域では応答時間は一般に数100ミリ秒から分単位のオーダでの動作が要求される。また変流器10で得られる出力電流においても省電流な領域である。したがって、この領域では投入操作で使用したターン数の多い操作コイル1へスイッチ5により通電することで省電力での動作が可能な開極動作を行う。
図中Mに示される短絡電流領域では応答速度は一般に数10ミリ秒単位での動作が要求される。また変流器10で得られる出力電流においてはLの領域と比較してより大きい電流が確保可能な領域である。したがって、この領域ではより応答時間の速い動作が可能なターン数の少ない操作コイル2へスイッチ6により通電することで開極動作を行う。
ここで、この領域で用いる操作コイルのターン数については変流器10の出力電流によって図中Mの応答時間を満足する動作が可能な適当なターン数を選択していることは言うまでも無い。
すなわち、無通電開極等の通常の開極指令に伴い動作する開極操作時において、スイッチ4を閉合して操作コイル2に制御電源104から通電して電磁操作機構103の可動子103を磁路103bの上部MUに吸着し(図1参照)、電磁操作機構103によってリンク機構102を介して可動導体101を接圧ばね107又は接圧ばね107と引外しばね99の付勢力により開極方向へ駆動し電路106を開路することができる。
すなわち、筐体100と、前記筐体100内に設けられ電路106を開閉する可動導体101と、可動導体101の接点部に接触圧力を印加する接圧ばね107とを有し、電磁操作機構103と制御電源104と制御スイッチ105により前記可動導体101の接点部の開閉操作を行うとともに、電路106に流れる電流を検出する変流器10と、前記変流器10により検出された電流値の状態に応じて遮断動作指令および遮断動作タイミングを制御する演算回路108からなる制御回路を有し、前記電磁操作機構103の第1の操作コイル1へ投入時励磁方向とは逆方向に電流を通電して過電流遮断操作を行い、前記電磁操作機構103の第2の操作コイル2へ電流を通電して短絡電流遮断操作を行う遮断器において、前記電磁操作機構103の磁路103aにターン数が異なりインダクタンスが異なる2つ以上の操作コイル1,2を有し、前記変流器10により検出された電流値に依存して異なる操作コイル構成で投入操作時と逆方向に通電して過電流遮断操作を行うとともに短絡電流遮断操作を行うことを特徴とする遮断器が構成されている。
したがって、遮断電流値に応じて最適な動作時間特性のもとに動作電流を電磁操作機構に供給し、省電力かつ安定した遮断動作を行うことができる。速い動作が要求される短絡電流遮断にはコイルのターン数が少くインダクタンスの小さい操作コイル2を用いることで動作遅延を少なくして瞬時遮断動作を確保し、一方、瞬時動作を必要としない過電流領域の遮断動作はターン数の多い操作コイル1を用いることで省電流での遮断動作が可能となる。
すなわち、短絡電流遮断時には前記第1の操作コイル1よりもターン数が少なくインダクタンスの小さい第2の操作コイル2に通電し、過電流遮断時には第1の操作コイル1に投入操作時と逆方向に通電し遮断操作を行うことを特徴とする前記(1A)項に記載の遮断器が構成されている。
したがって、速い動作が要求される短絡電流遮断にはターン数が少なくインダクタンスの小さい操作コイル2を用いることで瞬時遮断動作を確保し、一方、瞬時動作を必要としない過電流領域の遮断動作は投入操作コイル1を用いることで省電流での遮断動作が可能となる。
この発明による実施の形態2を図4について説明する。図4は実施の形態2における遮断器制御回路の構成を示す接続図である。
この実施の形態2において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態1における構成と同様の構成内容を具備し同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
図4において、過電流領域での遮断動作時には、変流器10の検出電流出力が入力される演算回路108の演算結果に応じてスイッチ5が閉合されるとともに、スイッチ6が開放されて、演算回路108の駆動電流源としての出力電流が出力端子STから操作コイル1と操作コイル2との直列回路に通電され、開極動作が行われる。
すなわち、短絡電流遮断時には前記第2の操作コイル2に通電し、過電流遮断時には第1の操作コイル1と前記第2の操作コイル2を直列接続し投入操作時と逆方向に通電し遮断操作を行うことを特徴とする実施の形態1での前記(1A)項に記載の遮断器が構成されている。
したがって、短絡電流遮断時における瞬時遮断動作の確保と、より省電流での過電流領域遮断動作の確保を行うことができる。
この発明による実施の形態3を図5について説明する。図5は実施の形態3における遮断器制御回路の構成を示す接続図である。
この実施の形態3において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態1または実施の形態2における構成と同様の構成内容を具備し同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
図5において、投入操作時には、スイッチ3,3aを閉合しスイッチ3bを開放した状態で操作コイル1に制御電源104から操作コイル2を介して一方向へ通電し、電磁操作機構103の可動子103を磁路103bの下部MLに吸着し(図1参照)、電磁操作機構103によりリンク機構102を介して可動導体101を閉極方向へ駆動し電路106を閉路する。
ここで、投入相当の大電流が通電された場合の動作としては、操作コイル1および操作コイル2を介して一方向へ通電し、電磁操作機構103の可動子103aを磁路103bの下部MLに吸着している永久磁石103cによる磁束のキャンセルを行い可動子103aを磁極103bの上部MUに吸着させるようにした後、可動子103aを磁極103bの下部MLへ駆動するように作用する逆方向の磁束が電磁操作機構103の磁路103bにさらに発生し、電磁操作機構103には投入方向の電磁力が発生するが、ここではこの電磁力が発生しても誤投入されないようなコイルターン数を操作コイル1および操作コイル2で選択している。
すなわち、短絡電流遮断時には前記第2の操作コイル2に投入方向とは逆方向に通電し、過電流遮断時には第1の操作コイル1に投入操作時と逆方向へ通電し、投入操作時は第2の操作コイル2と第1の操作コイル1を直列に接続し投入操作時と同一方向に通電し操作を行うとともに、投入操作は第1と第2の操作コイル1,2を直列に接続したアンペアターンでしか操作できない条件としたことを特徴とする実施の形態1での前記(1A)項に記載の遮断器が構成されている。
したがって、短絡電流遮断時における瞬時遮断動作機能および省電流での過電流領域遮断動作機能を確保することができとともに、投入操作は第1と第2の操作コイルを直列に接続したアンペアターンでしか操作できない条件とし、瞬時動作時に何らかの事故で大きな電流を通電してしまった場合でも誤投入が起らないようにすることができる。
この発明による実施の形態4を図6について説明する。図6は実施の形態4における遮断器制御回路の構成を示す接続図である。
この実施の形態4において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態1から実施の形態3までのいずれかにおける構成と同様の構成内容を具備し同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
電磁操作機構103および演算回路108からなる制御回路の駆動電源として使用する変流器10は鉄心を用いることでより大きな電流を確保している。しかしながら、鉄心を用いることで大電流通電時は鉄心の磁気飽和により電流検出において精度劣化が発生する。
そこで、個別に大電流通電時でも高精度な電流検出が可能な変流器9を用いている。例えば空芯系の変流器を用いることで磁気飽和を心配することなく高精度な電流検出が可能となる。
すなわち、筐体100と、前記筐体100内に設けられ電路106を開閉する可動導体101と、可動導体101の接点部に接触圧力を印加する接圧ばね107とを有し、電磁操作機構103と制御電源104と制御スイッチ105により前記可動導体101の接点部の開閉操作を行うとともに、電路106に流れる電流を検出する第1の変流器9と、動作電源として機能する第2の変流器10と、前記電流値の状態に応じて遮断動作指令および遮断動作タイミングを制御する制御回路を有し、前記電磁操作機構の第1の操作コイルへ投入時励磁方向とは逆方向に第2の変流器10から得られる電流を通電し遮断操作を行う遮断器において、前記電磁操作機構103の磁路103aに2つ以上の操作コイル1,2を有し、前記変流器10により検出された電流値に依存して異なる操作コイル構成で投入操作時と逆方向に通電し遮断操作を行うことを特徴とする遮断器が構成されている。
したがって、遮断電流値に応じて最適な動作時間特性のもとに動作電流を電磁操作機構に供給し、省電力かつ安定した遮断動作を行うことができる。速い動作が要求される短絡電流遮断には操作コイルのターン数の少ない、即ち、インダクタンスの小さい操作コイルを用いることで動作遅延を少なくして瞬時遮断動作を確保し、一方、瞬時動作を必要としない過電流領域の遮断動作はターン数の多い操作コイルを用いることで省電流での遮断動作が可能となり、しかも、駆動電源として大きな電流を確保できるとともに、高精度の電流検出を行うことができる。
そして、この発明による実施の形態においては、それぞれの項目で述べた通り、引外しばね99と接圧ばね107との両方によってそれらの蓄勢力により開極駆動力を作用させる構成とすることもでき、接圧ばね107のみによってその蓄勢力により開極駆動力を作用させる構成とすることもできるものであって、これらの構成のいずれを採用した場合についても実施の形態として含まれるものである。
Claims (3)
- 開閉操作を行う電磁操作機構を備えた遮断器において、投入操作時に閉極動作を行うための第1の操作コイルと、前記第1の操作コイルよりもインダクタンスが小さく短絡電流遮断時に開極動作を行うための第2の操作コイルとを前記電磁操作機構に設けたものであって、短絡電流遮断時には前記第1の操作コイルよりもインダクタンスの小さい前記第2の操作コイルに通電して開極動作を行い、過電流遮断時には前記第1の操作コイルに投入操作時と逆方向に通電して開極動作を行うことを特徴とする遮断器。
- 開閉操作を行う電磁操作機構を備えた遮断器において、投入操作時に閉極動作を行うための第1の操作コイルと、前記第1の操作コイルよりもインダクタンスが小さく短絡電流遮断時に開極動作を行うための第2の操作コイルとを前記電磁操作機構に設けたものであって、短絡電流遮断時には前記第1の操作コイルよりもインダクタンスの小さい前記第2の操作コイルに通電して開極動作を行い、過電流遮断時には前記第1の操作コイルと前記第2の操作コイルを直列接続し前記第1の操作コイルに投入操作時と逆方向へ通電して開極動作を行うことを特徴とする遮断器。
- 開閉操作を行う電磁操作機構を備えた遮断器において、投入操作時に閉極動作を行うための第1の操作コイルと、前記第1の操作コイルよりもインダクタンスが小さく短絡電流遮断時に開極動作を行うための第2の操作コイルとを前記電磁操作機構に設けたものであって、短絡電流遮断時には前記第1の操作コイルよりもインダクタンスの小さい前記第2の操作コイルに通電して開極動作を行い、過電流遮断時には前記第1の操作コイルに投入操作時と逆方向に通電して開極動作を行い、投入操作時には前記第2の操作コイルと前記第1の操作コイルを直列に接続して通電し閉極動作を行うことを特徴とする遮断器。
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