JP6824094B2 - Protective device selection systems, devices, methods and programs - Google Patents
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Description
この発明は、過電圧防護素子を保護するための保護デバイスを選定する保護デバイス選定システム、装置、方法およびプログラムに関する。 The present invention relates to a protective device selection system, apparatus, method and program for selecting a protective device for protecting an overvoltage protection element.
一般に、雷サージ等の高電圧から電気電子機器を防護するため、電気電子機器の電源ラインにはバリスタ等の過電圧防護素子が配置される。このように構成することで、雷サージによる過大な電流を当該過電圧防護素子側にバイパスさせることにより、電気電子機器を雷サージから防護することができる。 Generally, in order to protect an electric / electronic device from a high voltage such as a lightning surge, an overvoltage protection element such as a varistor is arranged in a power supply line of the electric / electronic device. With this configuration, the electrical and electronic equipment can be protected from the lightning surge by bypassing the excessive current due to the lightning surge to the overvoltage protection element side.
ところで、過電圧防護素子は、想定より電流値の大きな雷サージが通過したり、雷サージの電流が幾度にもわたってバイパスされると、素子が劣化して絶縁特性が低下し、電気電子機器を防護するという機能を十分に果たせなくなることがある。このような絶縁特性の低下を補償するために、当該過電圧防護素子の保護デバイスとして、例えばヒューズを当該過電圧防護素子に直列に接続する技術が知られている（例えば、非特許文献１を参照）。 By the way, in the overvoltage protection element, when a lightning surge having a larger current value than expected passes through or the current of the lightning surge is bypassed many times, the element deteriorates and the insulation characteristic deteriorates, and the electrical and electronic equipment is used. It may not be able to fully fulfill its protective function. In order to compensate for such a decrease in insulation characteristics, as a protection device for the overvoltage protection element, for example, a technique for connecting a fuse in series with the overvoltage protection element is known (see, for example, Non-Patent Document 1). ..
上記のような目的で使用されるヒューズには、雷サージの電流に対して溶断しないような雷サージ耐力が要求される。一方、常時電圧がかかる回路に用いられる過電圧防護素子は、短絡、部分短絡時に電流が流れ続けて発熱・発火を起こすため、電気安全面から、上記ヒューズには故障時の電流を遮断すること、すなわち、故障電流に対して溶断する性能も要求される。すなわち、ヒューズは、雷サージに対しては不溶断、故障電流に対しては溶断という、ヒューズの特性上トレードオフにある性能が求められている。 A fuse used for the above purpose is required to have a lightning surge proof stress so as not to blow against a lightning surge current. On the other hand, the overvoltage protection element used in a circuit that constantly applies voltage causes current to continue to flow during a short circuit or partial short circuit, causing heat generation and ignition. Therefore, from the viewpoint of electrical safety, the fuse should be cut off from the current at the time of failure. That is, the ability to blow with respect to the fault current is also required. That is, the fuse is required to have a trade-off performance due to the characteristics of the fuse, that is, it is insoluble against a lightning surge and blown against a fault current.
雷サージに対する不溶断を優先してヒューズの雷サージ耐力を必要以上に大きく見積もると、ヒューズの定格電流値も雷サージ耐力にしたがって大きくなる。このような大きな定格電流値を有するヒューズは、過電圧防護素子が劣化して抵抗値が低下した状態で短絡する故障が発生した場合に、溶断せずに故障電流を速やかに遮断できない。一方、故障電流に対する溶断を優先すると、雷サージ耐力が小さくなるので、雷サージに対して過電圧防護素子が通常動作を行っている際にヒューズが溶断してしまうことがある。 If the lightning surge proof stress of the fuse is estimated to be larger than necessary by giving priority to infusion against lightning surge, the rated current value of the fuse also increases according to the lightning surge proof stress. A fuse having such a large rated current value cannot quickly cut off the fault current without blowing when a short circuit occurs in a state where the overvoltage protection element is deteriorated and the resistance value is lowered. On the other hand, if priority is given to blowing against the fault current, the lightning surge withstand strength becomes small, so that the fuse may blow during normal operation of the overvoltage protection element against the lightning surge.
ところが、ヒューズの選定は設計者の経験則に大きく依存していることが多い。 However, the selection of fuses often depends largely on the designer's rules of thumb.
この発明は上記事情に着目してなされたもので、設計者の経験則に依存することなく、過電圧防護素子の保護デバイスとして、電気安全面を考慮した低い定格電流値を有しかつ雷サージ耐力も不足の無い適切なヒューズを選定できるようにした保護デバイス選定システム、装置、方法およびプログラムを提供するものである。 The present invention has been made by paying attention to the above circumstances, and has a low rated current value in consideration of electrical safety as a protection device for an overvoltage protection element without depending on the empirical rule of the designer, and has a lightning surge resistance. It also provides a protective device selection system, device, method and program that enables the selection of an appropriate fuse without any shortage.
上記課題を解決するために、この発明の第１の態様は、保護デバイス選定装置において、過電圧防護素子を通過する雷サージに相当する試験電流の離散的な電流値を表す測定データを電流測定器から取得する雷サージデータ取得部と、前記取得された測定データに基づいて前記過電圧防護素子の保護デバイスを選定するデバイス選定部とを備えるようにしたものである。 In order to solve the above problems, the first aspect of the present invention is to obtain measurement data representing discrete current values of a test current corresponding to a lightning surge passing through an overvoltage protection element in a protection device selection device. It is provided with a lightning surge data acquisition unit acquired from the above and a device selection unit for selecting a protection device for the overvoltage protection element based on the acquired measurement data.
さらにこの発明の第１の態様は、前記デバイス選定部が、前記取得された測定データが表す離散的な電流値について、その測定間隔毎にそれぞれ電流値の２乗の値と前記測定間隔の時間との積を計算し、計算された各積を前記離散的な電流値の全測定期間にわたり合計してジュール積分値の累積値を算出し、当該算出されたジュール積分値の累積値を前記保護デバイスの最低限必要な耐力値として決定する耐力値決定部と、前記決定された最低限必要な耐力値に基づいて保護用ヒューズを選定するヒューズ選定部とを備えるようにしたものである。 Further , in the first aspect of the present invention, the device selection unit uses the squared value of the current value and the time of the measurement interval for each measurement interval for the discrete current values represented by the acquired measurement data. The product of and is calculated, each calculated product is summed over the entire measurement period of the discrete current values to calculate the cumulative value of the Joule integrated value, and the cumulative value of the calculated Joule integrated value is protected. It is provided with a strength value determining unit that determines the minimum required strength value of the device and a fuse selection unit that selects a protective fuse based on the determined minimum required strength value.
この発明の第２の態様は、前記ヒューズ選定部が、前記決定された最低限必要な耐力値に基づいて、複数のヒューズの各々に対応する耐力値および定格電流値を定義したヒューズカタログデータから、前記最低限必要な耐力値に対応する保護用ヒューズを選定するようにしたものである。 A second aspect of the present invention is from fuse catalog data in which the fuse selection unit defines a proof stress value and a rated current value corresponding to each of a plurality of fuses based on the determined minimum required proof stress value. , The protective fuse corresponding to the minimum required proof stress value is selected.
この発明の第３の態様は、前記ヒューズ選定部が、前記選定された保護用ヒューズの中から、定格電流値が予め定められた条件を満たす保護用ヒューズを特定するようにしたものである。 In the third aspect of the present invention, the fuse selection unit identifies a protective fuse having a rated current value satisfying a predetermined condition from among the selected protective fuses.
この発明の第１の態様によれば、過電圧防護素子を通過する雷サージに相当する試験電流の離散的な電流値を表す測定データに基づいて、当該過電圧防護素子の保護デバイスが選定される。このため、当該過電圧防護素子が避雷素子として使用される際に当該過電圧防護素子に印加されることが想定される雷サージに相当する試験電流の実データに基づいて、当該過電圧防護素子のオン抵抗も考慮した、過電圧防護素子の保護デバイスの選定を設計者の経験則に依存することなく行うことができる。 According to the first aspect of the present invention, the protection device of the overvoltage protection element is selected based on the measurement data representing the discrete current values of the test current corresponding to the lightning surge passing through the overvoltage protection element. Therefore, when the overvoltage protection element is used as a lightning protection element, the on-resistance of the overvoltage protection element is based on actual data of a test current corresponding to a lightning surge that is assumed to be applied to the overvoltage protection element. In consideration of the above, the selection of the protection device for the overvoltage protection element can be performed without depending on the empirical rule of the designer.
さらにこの発明の第１の態様によれば、取得された測定データが表す離散的な電流値について、その測定間隔毎にそれぞれ電流値の２乗の値と前記測定間隔の時間との積が計算され、計算された各積を前記離散的な電流値の全測定期間にわたり合計してジュール積分値の累積値が算出され、当該算出されたジュール積分値の累積値が前記保護デバイスの最低限必要な耐力値として決定され、この決定された最低限必要な耐力値に基づいて、保護用ヒューズが選定される。このため、雷サージに対する耐力値という基準で、かつ取得された電流値から正確かつ簡便な方法で算出されたジュール積分値に基づいて、保護用ヒューズを選定することができる。 Further , according to the first aspect of the present invention, the product of the square value of the current value and the time of the measurement interval is calculated for each measurement interval of the discrete current values represented by the acquired measurement data. Then, the calculated products are summed over the entire measurement period of the discrete current values to calculate the cumulative value of the Joule integrated value, and the cumulative value of the calculated Joule integrated value is the minimum required for the protection device. is determined as a proof stress, based on the minimum required strength value that this has been determined, the protection fuse is selected. Therefore , the protective fuse can be selected based on the proof stress value against lightning surge and the Joule integral value calculated from the acquired current value by an accurate and simple method .
この発明の第２の態様によれば、決定された最低限必要な耐力値に基づいて、複数のヒューズの各々に対応する耐力値および定格電流値を定義したヒューズカタログデータから、前記最低限必要な耐力値に対応する保護用ヒューズが選定される。このため、想定される雷サージに対して溶断しない雷サージ耐力を有する保護用ヒューズを選定することができる。 According to the second aspect of the present invention, the minimum required proof stress value is defined from the fuse catalog data in which the proof stress value and the rated current value corresponding to each of the plurality of fuses are defined based on the determined minimum proof stress value. A protective fuse corresponding to the appropriate proof stress value is selected. Therefore, it is possible to select a protective fuse having a lightning surge proof stress that does not blow against a assumed lightning surge.
この発明の第３の態様によれば、選定された保護用ヒューズの中から、定格電流値が予め定められた条件を満たす保護用ヒューズが特定される。このため、想定される雷サージに対する不溶断と故障電流に対する溶断というヒューズの特性上トレードオフにある性質を有するヒューズを特定することができる。 According to the third aspect of the present invention, the protective fuse whose rated current value satisfies a predetermined condition is specified from the selected protective fuses. Therefore, it is possible to identify a fuse having a trade-off property in terms of the characteristics of the fuse, that is, incombustibility to a assumed lightning surge and fuse to a fault current.
すなわちこの発明の各態様によれば、設計者の経験則に依存することなく、過電圧防護素子の保護デバイスとして、電気安全面を考慮した低い定格電流値を有しかつ雷サージ耐力も不足の無い適切なヒューズを選定できるようにした保護デバイス選定システム、装置、方法およびプログラムを提供することができる。 That is, according to each aspect of the present invention, as a protective device for an overvoltage protection element, it has a low rated current value in consideration of electrical safety and has no insufficient lightning surge proof stress, without depending on the empirical rule of the designer. Protective device selection systems, devices, methods and programs can be provided that allow the selection of suitable fuses.
以下、図面を参照してこの発明に係わる実施形態を説明する。
［第１の実施形態］
（構成）
図１は、この発明の第１の実施形態に係る、過電圧防護素子としてのバリスタの保護用ヒューズを選定するためのシステムの概略構成図である。バリスタ２は、例えば、酸化亜鉛からなり、避雷素子として用いられる。
Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
(Constitution)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a system for selecting a varistor protection fuse as an overvoltage protection element according to the first embodiment of the present invention. The varistor 2 is made of zinc oxide, for example, and is used as a lightning rod.
このシステムでは、雷サージに相当する試験電流の、バリスタのオン抵抗を考慮した電流値を取得して、取得された電流値に基づいてバリスタの保護用ヒューズを選定することができる。 In this system, the current value of the test current corresponding to the lightning surge in consideration of the on-resistance of the varistor can be acquired, and the varistor protection fuse can be selected based on the acquired current value.
本実施形態のシステムは、バリスタ２の特性を検出する検出装置と、ヒューズ選定装置５とから構成される。検出装置は、雷サージ発生器１の印加端子１１，１２に電線１３，１４を介してバリスタ２を接続し、雷サージ発生器１からバリスタ２に対し雷サージに相当する試験電流を供給して、このとき電線１３に流れる電流に対応する電圧をカレントプローブ４により検出してその検出電圧をオシロスコープ３の計測端子３１に入力するように構成されている。 The system of this embodiment includes a detection device that detects the characteristics of the varistor 2 and a fuse selection device 5. The detection device connects the varistor 2 to the application terminals 11 and 12 of the lightning surge generator 1 via the electric wires 13 and 14, and supplies a test current corresponding to the lightning surge from the lightning surge generator 1 to the varistor 2. At this time, the voltage corresponding to the current flowing through the electric wire 13 is detected by the current probe 4, and the detected voltage is input to the measurement terminal 31 of the oscilloscope 3.
なお、バリスタ２は極性を持たないため、接続の順序は問わない。また、雷サージ発生器１は、波形の異なる複数種類の雷サージに相当する試験電流を発生させることができ、各波形は、試験対象の外部接続ポートごとに規定される。例えば、国際規格であるＩＥＣ６１０００−４−５およびＩＥＥＥ Ｓｔｄ Ｃ６２．４１．２で規定されている１．２／５０マイクロ秒（８／２０マイクロ秒）及び１０／７００マイクロ秒（５／３２０マイクロ秒）コンビネーション波形を発生する。雷サージ発生器１は、試験対象の外部接続ポートが選択されるごとに、当該選択された外部接続ポートに対応する試験波形を選択的に発生させ出力することができる。 Since the varistor 2 has no polarity, the order of connection does not matter. Further, the lightning surge generator 1 can generate a test current corresponding to a plurality of types of lightning surges having different waveforms, and each waveform is defined for each external connection port to be tested. For example, 1.2 / 50 microseconds (8/20 microseconds) and 10/700 microseconds (5/320 microseconds) specified in the international standards IEC61000-4-5 and IEEE Std C62.41.2. ) Generates a combination waveform. Each time the external connection port to be tested is selected, the lightning surge generator 1 can selectively generate and output a test waveform corresponding to the selected external connection port.
カレントプローブ４は、バリスタ２の接続端子２１に接続された電線１３をその中空部に通しており、カレントプローブ４の計測端子４１が、同軸ケーブル３３を介してオシロスコープ３の計測端子３１に接続されている。これにより、カレントプローブ４は、バリスタ２を通過する試験電流を検出電圧に変換し、変換された検出電圧を同軸ケーブル３３を介してオシロスコープ３に入力する。 The current probe 4 passes an electric wire 13 connected to the connection terminal 21 of the varistor 2 through the hollow portion thereof, and the measurement terminal 41 of the current probe 4 is connected to the measurement terminal 31 of the oscilloscope 3 via the coaxial cable 33. ing. As a result, the current probe 4 converts the test current passing through the varistor 2 into a detection voltage, and inputs the converted detection voltage to the oscilloscope 3 via the coaxial cable 33.
オシロスコープ３は、上記カレントプローブ４から同軸ケーブル３３を介して入力された検出電圧から、バリスタ２を通過する雷サージに相当する試験電流の離散的な電流値を測定する。また、オシロスコープ３の接続端子３２には、信号線３４を介してヒューズ選定装置５が接続されており、これにより、オシロスコープ３により測定された上記離散的な電流値の測定データがヒューズ選定装置５に入力される。 The oscilloscope 3 measures the discrete current value of the test current corresponding to the lightning surge passing through the varistor 2 from the detection voltage input from the current probe 4 via the coaxial cable 33. Further, a fuse selection device 5 is connected to the connection terminal 32 of the oscilloscope 3 via a signal line 34, whereby the measurement data of the discrete current values measured by the oscilloscope 3 is collected by the fuse selection device 5. Is entered in.
ヒューズ選定装置５は次のように構成される。図２はその機能構成を示すブロック図である。 The fuse selection device 5 is configured as follows. FIG. 2 is a block diagram showing the functional configuration.
先ず、ヒューズ選定装置５は、外部インタフェースユニット５２と、入出力インタフェースユニット５３と、制御ユニット５４と、記憶ユニット５５とを備えている。 First, the fuse selection device 5 includes an external interface unit 52, an input / output interface unit 53, a control unit 54, and a storage unit 55.
外部インタフェースユニット５２は、上記オシロスコープ３から出力された上記離散的な電流値の測定データを受信して、制御ユニット５４に入力する。入出力インタフェースユニット５３は、例えば、キーボードやマウス等を含む入力部６により入力された操作信号等を制御ユニット５４に入力すると共に、制御ユニット５４から出力された表示データを表示部７に表示させる。 The external interface unit 52 receives the measurement data of the discrete current values output from the oscilloscope 3 and inputs them to the control unit 54. The input / output interface unit 53 inputs, for example, an operation signal or the like input by the input unit 6 including a keyboard, a mouse, or the like to the control unit 54, and causes the display unit 7 to display the display data output from the control unit 54. ..
記憶ユニット５５は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）またはＳＳＤ（Solid State Drive）等の随時書き込みおよび読み出しが可能な不揮発メモリを記憶媒体に使用するものであり、本実施形態を実施するために使用される記憶領域として、雷サージデータ記憶部５５１と、算出結果記憶部５５２と、ヒューズカタログ記憶部５５３とを備えている。 The storage unit 55 uses a non-volatile memory such as an HDD (Hard Disk Drive) or SSD (Solid State Drive) that can be written and read at any time as a storage medium, and is used to carry out the present embodiment. As a storage area, a lightning surge data storage unit 551, a calculation result storage unit 552, and a fuse catalog storage unit 553 are provided.
雷サージデータ記憶部５５１は、オシロスコープ３から外部インタフェースユニット５２を介して取得された試験電流の離散的な電流値の測定データを記憶するために使用される。 The lightning surge data storage unit 551 is used to store measurement data of discrete current values of test currents acquired from the oscilloscope 3 via the external interface unit 52.
算出結果記憶部５５２は、制御ユニット５４において上記測定データから算出されたジュール積分値等の計算結果を記憶するために使用される。 The calculation result storage unit 552 is used in the control unit 54 to store the calculation results such as the Joule integral value calculated from the measurement data.
ヒューズカタログ記憶部５５３は、複数のヒューズの各々に対応する耐力値および定格電流値を定義したヒューズカタログデータを記憶するために使用される。 The fuse catalog storage unit 553 is used to store fuse catalog data that defines a proof stress value and a rated current value corresponding to each of a plurality of fuses.
制御ユニット５４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を含み、本実施形態における処理機能を実行するために、雷サージデータ取得部５４１と、ジュール積分値算出部５４２と、耐力値決定部５４３と、ヒューズ選定部５４４とを備えている。これらの各部における処理機能はいずれも、図示しないプログラムメモリに格納されたプログラムを上記ＣＰＵに実行させることにより実現される。 The control unit 54 includes a CPU (Central Processing Unit), and in order to execute the processing function in the present embodiment, the lightning surge data acquisition unit 541, the Joule integral value calculation unit 542, the proof stress value determination unit 543, and the fuse It is equipped with a selection unit 544. All of the processing functions in each of these parts are realized by causing the CPU to execute a program stored in a program memory (not shown).
雷サージデータ取得部５４１は、オシロスコープ３から外部インタフェースユニット５２を介して、バリスタ２を通過する雷サージに相当する試験電流の離散的な電流値を表す測定データを取得し、取得された測定データを上記記憶ユニット５５の雷サージデータ記憶部５５１に記憶させる処理を実行する。 The lightning surge data acquisition unit 541 acquires measurement data representing discrete current values of the test current corresponding to the lightning surge passing through the varistor 2 from the oscilloscope 3 via the external interface unit 52, and the acquired measurement data. Is stored in the lightning surge data storage unit 551 of the storage unit 55.
ジュール積分値算出部５４２は、雷サージデータ記憶部５５１に記憶された上記測定データを読み出して、当該測定データが表す離散的な電流値の各々の２乗の値と当該電流値の測定間隔の時間の値との積を合計してジュール積分値を算出し、当該算出されたジュール積分値を上記記憶ユニット５５の算出結果記憶部５５２に記憶させる処理を実行する。 The Joule integral value calculation unit 542 reads the measurement data stored in the lightning surge data storage unit 551, and determines the square value of each of the discrete current values represented by the measurement data and the measurement interval of the current value. The Joule integral value is calculated by summing the product with the time value, and a process of storing the calculated Joule integral value in the calculation result storage unit 552 of the storage unit 55 is executed.
耐力値決定部５４３は、上記算出結果記憶部５５２に記憶された上記算出されたジュール積分値を読み出し、当該算出されたジュール積分値が保護用ヒューズの最低限必要な耐力値であると決定する処理を実行する。 The proof stress value determination unit 543 reads the calculated Joule integral value stored in the calculation result storage unit 552, and determines that the calculated Joule integral value is the minimum required proof stress value of the protective fuse. Execute the process.
ヒューズ選定部５４４は、上記記憶ユニット５５のヒューズカタログ記憶部５５３から、複数のヒューズの各々に対応する耐力値および定格電流値を定義したヒューズカタログデータを読み出す。そして、当該読み出されたヒューズカタログデータから、耐力値決定部５４３において決定された保護用ヒューズの最低限必要な耐力値に基づいて、当該最低限必要な耐力値に対応する保護用ヒューズを選定する処理を実行する。 The fuse selection unit 544 reads out the fuse catalog data in which the withstand force value and the rated current value corresponding to each of the plurality of fuses are defined from the fuse catalog storage unit 553 of the storage unit 55. Then, from the read fuse catalog data, a protective fuse corresponding to the minimum required proof stress value is selected based on the minimum required proof stress value of the protective fuse determined by the proof stress value determining unit 543. Execute the process to be performed.
さらに、ヒューズ選定部５４４は、選定された保護用ヒューズが複数ある場合に、その中から、定格電流値が予め定められた条件を満たす保護用ヒューズを特定する処理を実行する。 Further, the fuse selection unit 544 executes a process of specifying a protective fuse whose rated current value satisfies a predetermined condition from among a plurality of selected protective fuses.
ヒューズ選定部５４４は、上記選定または特定された保護用ヒューズの情報を入出力インタフェースユニット５３を介して表示部７へ出力して表示させる。 The fuse selection unit 544 outputs the information of the protective fuse selected or specified above to the display unit 7 via the input / output interface unit 53 and displays it.
（動作）
次に、以上のように構成されたヒューズ選定装置５において実行されるヒューズ選定処理の動作を説明する。図３は、図２に示したヒューズ選定装置５の主要部である制御ユニット５４によって実行される処理の手順および内容を示すフロー図である。
(motion)
Next, the operation of the fuse selection process executed in the fuse selection device 5 configured as described above will be described. FIG. 3 is a flow chart showing a procedure and contents of processing executed by the control unit 54, which is a main part of the fuse selection device 5 shown in FIG.
雷サージ発生器１からバリスタ２に対し雷サージに相当する試験電流が印加されると、当該バリスタ２を通過する上記雷サージに相当する試験電流の離散的な電流値がカレントプローブ４を介してオシロスコープ３で測定される。オシロスコープ３では、例えば、３×１０−７秒以下のサンプリングレートで電流値の測定が行われる。 When a test current corresponding to a lightning surge is applied from the lightning surge generator 1 to the varistor 2, discrete current values of the test current corresponding to the lightning surge passing through the varistor 2 are measured via the current probe 4. Measured with oscilloscope 3. With the oscilloscope 3, for example, the current value is measured at a sampling rate of 3 × 10 -7 seconds or less.
ヒューズ選定装置５は、雷サージデータ取得部５４１の制御の下、ステップＳ１において、上記の試験電流の離散的な電流値を表す測定データを、オシロスコープ３から外部インタフェースユニット５２を介して取得し、取得された測定データを雷サージデータ記憶部５５１に記憶させる。 Under the control of the lightning surge data acquisition unit 541, the fuse selection device 5 acquires measurement data representing the discrete current values of the test current from the oscilloscope 3 via the external interface unit 52 in step S1. The acquired measurement data is stored in the lightning surge data storage unit 551.
次に、ヒューズ選定装置５は、ジュール積分値算出部５４２の制御の下、ステップＳ２において、雷サージデータ記憶部５５１に記憶された上記測定データを読み出して、当該測定データが表す離散的な電流値の各々の２乗の値と当該電流値の測定間隔の時間の値との積を合計してジュール積分値を算出し、当該算出されたジュール積分値を算出結果記憶部５５２に記憶させる。なお、ここでは、例えばオシロスコープ３におけるサンプリングレートの値が上記の測定間隔の時間の値となる。 Next, the fuse selection device 5 reads out the measurement data stored in the lightning surge data storage unit 551 in step S2 under the control of the Joule integral value calculation unit 542, and the discrete current represented by the measurement data. The Joule integral value is calculated by summing the product of the squared value of each value and the time value of the measurement interval of the current value, and the calculated Joule integral value is stored in the calculation result storage unit 552. Here, for example, the value of the sampling rate on the oscilloscope 3 is the value of the time of the above measurement interval.
ヒューズ選定装置５は、ジュール積分値算出部５４２の制御の下、ステップＳ３において、雷サージに相当する試験電流の離散的な電流値を表す測定データから、雷サージに相当する試験電流が収束したか否かを判定する。試験電流が収束していないと判定された場合は、動作はＳ２に戻り、上記ジュール積分値を計算してその結果を算出結果記憶部５５２に記憶させる処理を実行する。このジュール積分値の計算および記憶処理は、試験電流が収束したと判定されるまで繰り返し実行される。 In step S3, the fuse selection device 5 converges the test current corresponding to the lightning surge from the measurement data representing the discrete current values of the test current corresponding to the lightning surge under the control of the Joule integral value calculation unit 542. Judge whether or not. If it is determined that the test current has not converged, the operation returns to S2, and a process of calculating the Joule integral value and storing the result in the calculation result storage unit 552 is executed. The calculation and storage process of the Joule integral value is repeatedly executed until it is determined that the test current has converged.
図４は、このようなジュール積分値を算出する際に実行される表計算の一例を示す図である。図４に示した表計算の例では、オシロスコープ３において０．０４マイクロ秒のサンプリングレートで測定された試験電流の離散的な電流値が示されている。図４に示した表計算の例では、４．７６マイクロ秒において電流値が立ち上がりジュール積分値の計算が始まっている。「Ｉ２ｔ［Ａ２ｓ］」の列に示されているように、測定間隔の０．０４マイクロ秒毎に、離散的な電流値の２乗の値と測定間隔の０．０４マイクロ秒とで囲まれた長方形の面積を導出することによりジュール積分値の近似計算が順に行われている。「Ｉ２ｔ［Ａ２ｓ］累積」の列では、「Ｉ２ｔ［Ａ２ｓ］」の列に示されている数値を対応する時間まで合計した数値が示されており、試験電流が収束した時間である１０マイクロ秒までのジュール積分値の累積が順に算出されている。 FIG. 4 is a diagram showing an example of a spreadsheet executed when calculating such a Joule integral value. In the spreadsheet example shown in FIG. 4, discrete current values of the test current measured on the oscilloscope 3 at a sampling rate of 0.04 microseconds are shown. In the example of spreadsheet shown in FIG. 4, the current value rises at 4.76 microseconds and the calculation of the Joule integral value starts. As shown in the column "I 2 t [A 2 s]", every 0.04 microsecond of the measurement interval, the squared value of the discrete current value and 0.04 microsecond of the measurement interval. By deriving the area of the rectangle surrounded by and, the approximate calculation of the Joule integral value is performed in order. In the "I 2 t [A 2 s] cumulative" column, the values shown in the "I 2 t [A 2 s]" column are totaled up to the corresponding time, and the test current is Accumulation of Joule integral values up to 10 microseconds, which is the time of convergence, is calculated in order.
次に、ヒューズ選定装置５は、耐力値決定部５４３の制御の下、ステップＳ４において、算出結果記憶部５５２に記憶された上記算出されたジュール積分値を読み出し、当該算出されたジュール積分値が保護用ヒューズの最低限必要な耐力値であると決定する。図４の例では、１０マイクロ秒までのジュール積分値の累積である９．９８Ａ２ｓが、保護用ヒューズの最低限必要な耐力値であると決定される。 Next, the fuse selection device 5 reads out the calculated Joule integral value stored in the calculation result storage unit 552 in step S4 under the control of the proof stress value determination unit 543, and the calculated Joule integral value is calculated. Determine the minimum proof stress value of the protective fuse. In the example of FIG. 4, 9.98A 2 s is the accumulation of I2t of up to 10 microseconds, is determined to be the minimum required yield strength of the protection fuse.
続いてヒューズ選定装置５は、ヒューズ選定部５４４の制御の下、ステップＳ５において、ヒューズカタログ記憶部５５３から、複数のヒューズの各々に対応する耐力値および定格電流値を定義したヒューズカタログデータを読み出し、当該読み出されたヒューズカタログデータから、ステップＳ４において決定された保護用ヒューズの最低限必要な耐力値に基づいて、当該最低限必要な耐力値に対応する保護用ヒューズを選定する。さらに、ヒューズ選定装置５は、ヒューズ選定部５４４の制御の下、ステップＳ５において、選定された保護用ヒューズが複数ある場合に、その中から、定格電流値が予め定められた条件を満たす保護用ヒューズを特定する。 Subsequently, under the control of the fuse selection unit 544, the fuse selection device 5 reads out the fuse catalog data defining the proof stress value and the rated current value corresponding to each of the plurality of fuses from the fuse catalog storage unit 553 in step S5. From the read fuse catalog data, a protective fuse corresponding to the minimum required proof stress value is selected based on the minimum required proof stress value of the protective fuse determined in step S4. Further, in the fuse selection device 5, under the control of the fuse selection unit 544, when there are a plurality of protective fuses selected in step S5, the fuse selection device 5 is for protection in which the rated current value satisfies a predetermined condition. Identify the fuse.
なお、当該保護用ヒューズの選定処理では、ヒューズカタログ記憶部５５３に記憶されたヒューズカタログデータではなく、図示しない通信インタフェースユニットを介してＷｅｂ上から取得されたヒューズカタログデータを使用してもよい。 In the selection process of the protective fuse, the fuse catalog data acquired from the Web via a communication interface unit (not shown) may be used instead of the fuse catalog data stored in the fuse catalog storage unit 553.
図５は、このように保護用ヒューズが選定および特定される際に使用されるヒューズカタログデータの一例を示す図である。図４に示した表計算の例では、９．９８Ａ２ｓが保護用ヒューズの最低限必要な耐力値であると決定されていた。図５に示されるヒューズカタログデータを使用する場合、最低限必要な耐力値９．９８Ａ２ｓに対応する保護用ヒューズとして、「公称溶断Ｉ２ｔ値［Ａ２ｓ］」が９．９８Ａ２ｓよりも大きい値を示している、形名「００５．」、「００６．」、「００７．」、「００８．」、「０１０．」のヒューズが選定される。これらの選定されたヒューズの中から、定格電流値が予め定められた条件を満たす保護用ヒューズを特定することもできる。 FIG. 5 is a diagram showing an example of fuse catalog data used when a protective fuse is selected and specified in this way. In the example spreadsheet shown in FIG. 4, has been determined to 9.98A 2 s is a minimum required strength value of protection fuse. When using fuses catalog data shown in Figure 5, as a protective fuse corresponding to the minimum required yield strength 9.98A 2 s, "nominal fusing I 2 t value [A 2 s]" is 9.98A 2 Fuses with model names "005.", "006.", "007.", "008.", and "010.", which have values larger than s, are selected. From these selected fuses, it is also possible to identify a protective fuse whose rated current value satisfies a predetermined condition.
例えば、定格電流値が最も小さい値を示している「００５．」のヒューズが特定される。あるいは、「公称溶断Ｉ２ｔ値［Ａ２ｓ］」以外の他の何らかの安全マージンを考慮した上で定格電流値が最も小さい値を示す「００６．」のヒューズが特定される。そのような他の安全マージンには、例えば、パルスに対するヒューズの耐力値や、ヒューズの安全率等が含まれる。 For example, the fuse of "005." indicating the smallest rated current value is specified. Alternatively, a fuse of "006." showing the smallest rated current value is specified in consideration of some safety margin other than the "nominal fusing I 2 t value [A 2 s]". Such other safety margins include, for example, the proof stress value of the fuse against a pulse, the safety factor of the fuse, and the like.
その後、ヒューズ選定装置５は、ヒューズ選定部５４４の制御の下、ステップＳ６において、当該選定または特定された保護用ヒューズの情報を入出力インタフェースユニット５３へ出力し、入出力インタフェースユニット５３では上記選定された保護用ヒューズの情報を表示部７に表示させる。このとき、上記選定された保護用ヒューズが複数ある場合は、選定された複数の保護用ヒューズをすべて表示させるようにしてもよいが、これらの中から特定された最適な保護用ヒューズを１つだけ表示させるようにしてもよい。 After that, the fuse selection device 5 outputs the information of the selected or specified protective fuse to the input / output interface unit 53 in step S6 under the control of the fuse selection unit 544, and the input / output interface unit 53 selects the above. The information of the protective fuse is displayed on the display unit 7. At this time, if there are a plurality of the above-selected protective fuses, all of the selected plurality of protective fuses may be displayed, but one of the optimum protective fuses specified is selected. May be displayed only.
（効果）
以上詳述したように、この発明の第１の実施形態に係るヒューズ選定装置５は、以下のような処理を行っている。
(effect)
As described in detail above, the fuse selection device 5 according to the first embodiment of the present invention performs the following processing.
（１）雷サージデータ取得部５４１の制御の下、バリスタ２を通過する雷サージに相当する試験電流の離散的な電流値を表す測定データをオシロスコープ３から取得する。ジュール積分値算出部５４２の制御の下、当該測定データが表す離散的な電流値の各々の２乗の値と当該電流値の測定間隔の時間の値との積を合計してジュール積分値を算出する。耐力値決定部５４３の制御の下、当該算出されたジュール積分値が保護用ヒューズの最低限必要な耐力値であると決定する。ヒューズ選定部５４４の制御の下、複数のヒューズの各々に対応する耐力値および定格電流値を定義したヒューズカタログデータから、決定された保護用ヒューズの最低限必要な耐力値に基づいて、当該最低限必要な耐力値に対応する保護用ヒューズを選定する。 (1) Under the control of the lightning surge data acquisition unit 541, measurement data representing the discrete current values of the test current corresponding to the lightning surge passing through the varistor 2 is acquired from the oscilloscope 3. Under the control of the Joule integral value calculation unit 542, the product of the squared value of each of the discrete current values represented by the measurement data and the time value of the measurement interval of the current value is summed to obtain the Joule integral value. calculate. Under the control of the proof stress value determination unit 543, it is determined that the calculated Joule integral value is the minimum required proof stress value of the protective fuse. Under the control of the fuse selection unit 544, the minimum required proof stress value of the protective fuse determined from the fuse catalog data that defines the proof stress value and rated current value corresponding to each of the plurality of fuses is the minimum. Select a protective fuse that corresponds to the required proof stress value.
（２）ヒューズ選定部５４４の制御の下、選定された保護用ヒューズの中から、定格電流値が予め定められた条件を満たす保護用ヒューズを特定する。 (2) Under the control of the fuse selection unit 544, a protective fuse whose rated current value satisfies a predetermined condition is specified from the selected protective fuses.
以上の各処理を実行することで、この発明の第１の実施形態によれば次のような効果が奏せられる。 By executing each of the above processes, the following effects can be obtained according to the first embodiment of the present invention.
（１）バリスタ２を通過する雷サージに相当する試験電流の離散的な電流値を表す測定データからジュール積分値が算出され、当該算出されたジュール積分値が保護用ヒューズの最低限必要な耐力値であると決定される。ヒューズカタログデータから、決定された保護用ヒューズの最低限必要な耐力値に基づいて、当該最低限必要な耐力値に対応する保護用ヒューズが選定される。このため、当該バリスタ２が避雷素子として使用される際に当該バリスタ２に印加されることが想定される雷サージに相当する試験電流の実データに基づいて、当該バリスタ２のオン抵抗も考慮した、雷サージに対して溶断しない雷サージ耐力を有する保護用ヒューズを、設計者の経験則に依存することなく選定することができる。 (1) The Joule integral value is calculated from the measurement data representing the discrete current value of the test current corresponding to the lightning surge passing through the varistor 2, and the calculated Joule integral value is the minimum required yield strength of the protective fuse. Determined to be a value. From the fuse catalog data, the protective fuse corresponding to the minimum required proof stress value is selected based on the determined minimum required proof stress value of the protective fuse. Therefore, the on-resistance of the varistor 2 is also considered based on the actual data of the test current corresponding to the lightning surge that is expected to be applied to the varistor 2 when the varistor 2 is used as a lightning rod. , A protective fuse having a lightning surge resistance that does not blow against a lightning surge can be selected without depending on the empirical rule of the designer.
（２）選定された保護用ヒューズの中から、定格電流値が予め定められた条件を満たす保護用ヒューズが特定される。このため、例えば定格電流値ができるだけ小さい保護用ヒューズを特定することにより、想定される雷サージに対する不溶断と故障電流に対する溶断というヒューズの特性上トレードオフにある性質を有するヒューズを特定することができる。また、選定された保護用ヒューズの中から、小容量で小型のヒューズを特定することや、ヒューズの実装数を削減するようなヒューズの特定をすることもできる。 (2) From the selected protective fuses, a protective fuse whose rated current value satisfies a predetermined condition is specified. Therefore, for example, by specifying a protective fuse having a rated current value as small as possible, it is possible to specify a fuse having a trade-off property in terms of the characteristics of the fuse, that is, infusion against a assumed lightning surge and fuse against a fault current. it can. Further, from the selected protective fuses, it is possible to identify a small-capacity and small-sized fuse, or to specify a fuse that reduces the number of fuses mounted.
［他の実施形態］
なお、この発明は上記第１の実施形態に限定されるものではない。例えば、上記の第１の実施形態では、バリスタ２に印加される電流として雷サージに相当する試験電流を扱う例を説明したが、バリスタ２が他の回路中で使用される際に印加される可能性がある雷サージ以外の何らかの高電圧の信号に相当する他の試験電流を扱うようにしてもよい。また、上記の第１の実施形態では、試験電流の電流値を計測する装置としてオシロスコープ３を使用する例を説明したが、試験電流の電流値を計測する装置として、オシロスコープ３の代わりに、同様の機能を有する計測機器であるメモリハイコーダ等を使用するようにしてもよい。さらに、上記の第１の実施形態では、過電圧防護素子としてバリスタ２を扱う例を説明したが、バリスタの代わりに、アレスタ、サイリスタ等の他の何らかの過電圧防護素子を使用するようにしてもよい。さらに、上記の第１の実施形態では、バリスタ２の保護デバイスとして保護用ヒューズを選定する例を説明したが、保護用ヒューズの代わりに他の何らかの保護デバイスを選定するようにしてもよい。
[Other Embodiments]
The present invention is not limited to the first embodiment. For example, in the first embodiment described above, an example in which a test current corresponding to a lightning surge is treated as the current applied to the varistor 2 has been described, but the varistor 2 is applied when it is used in another circuit. Other test currents that correspond to some high voltage signal other than possible lightning surges may be handled. Further, in the first embodiment described above, an example in which the oscilloscope 3 is used as a device for measuring the current value of the test current has been described, but the device for measuring the current value of the test current is the same instead of the oscilloscope 3. A memory oscilloscope or the like, which is a measuring device having the above function, may be used. Further, in the first embodiment described above, the example in which the varistor 2 is handled as the overvoltage protection element has been described, but some other overvoltage protection element such as an arrester or a thyristor may be used instead of the varistor. Further, in the first embodiment described above, the example of selecting the protective fuse as the protective device of the varistor 2 has been described, but some other protective device may be selected instead of the protective fuse.
その他、雷サージ発生器、バリスタ、およびオシロスコープの種類、ヒューズ選定処理を実行する装置の種類とその構成、処理手順と処理内容等についても、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施可能である。 In addition, the types of lightning surge generators, varistor, and oscilloscopes, the types and configurations of devices that execute fuse selection processing, processing procedures, processing contents, etc. are also variously modified without departing from the gist of the present invention. It is possible.
要するにこの発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。 In short, the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and at the implementation stage, the components can be modified and embodied without departing from the gist thereof. In addition, various inventions can be formed by an appropriate combination of a plurality of components disclosed in the above-described embodiment. For example, some components may be removed from all the components shown in the embodiments. In addition, components from different embodiments may be combined as appropriate.
１…雷サージ発生器、２…バリスタ、３…オシロスコープ、４…カレントプローブ、５…ヒューズ選定装置、１１，１２…印加端子、１３，１４…電線、２１，２２…接続端子、３１…計測端子、３２…接続端子、３３…同軸ケーブル、３４…信号線、４１…計測端子、５１…接続端子。 1 ... Lightning surge generator, 2 ... Varistor, 3 ... Oscilloscope, 4 ... Current probe, 5 ... Fuse selection device, 11, 12 ... Application terminal, 13, 14 ... Electric wire, 21, 22, ... Connection terminal, 31 ... Measurement terminal , 32 ... connection terminal, 33 ... coaxial cable, 34 ... signal line, 41 ... measurement terminal, 51 ... connection terminal.
Claims (6)
前記過電圧防護素子に接続され、前記過電圧防護素子に雷サージに相当する試験電流を印加する雷サージ発生器と、
前記過電圧防護素子を通過する前記試験電流の離散的な電流値を測定する電流測定器と、
前記電流測定器に接続された保護デバイス選定装置と
を具備し、
前記保護デバイス選定装置は、
前記試験電流の離散的な電流値を表す測定データを前記電流測定器から取得する雷サージデータ取得部と、
前記取得された測定データに基づいて前記過電圧防護素子の保護デバイスを選定するデバイス選定部と
を備え、
前記デバイス選定部は、
前記取得された測定データが表す離散的な電流値について、その測定間隔毎にそれぞれ電流値の２乗の値と前記測定間隔の時間との積を計算し、計算された各積を前記離散的な電流値の全測定期間にわたり合計してジュール積分値の累積値を算出し、当該算出されたジュール積分値の累積値を前記保護デバイスの最低限必要な耐力値として決定する耐力値決定部と、
前記決定された最低限必要な耐力値に基づいて保護用ヒューズを選定するヒューズ選定部と
を備える
保護デバイス選定システム。 Overvoltage protection element and
A lightning surge generator connected to the overvoltage protection element and applying a test current corresponding to a lightning surge to the overvoltage protection element.
A current measuring device that measures the discrete current value of the test current passing through the overvoltage protection element, and
It is equipped with a protective device selection device connected to the current measuring device.
The protection device selection device is
A lightning surge data acquisition unit that acquires measurement data representing discrete current values of the test current from the current measuring instrument, and
It is equipped with a device selection unit that selects a protection device for the overvoltage protection element based on the acquired measurement data .
The device selection unit
For the discrete current values represented by the acquired measurement data, the product of the square value of the current value and the time of the measurement interval is calculated for each measurement interval, and each calculated product is the discrete current value. A strength value determination unit that calculates the cumulative value of the Joule integral value by totaling over the entire measurement period of the current value, and determines the cumulative value of the calculated Joule integral value as the minimum required strength value of the protection device. ,
With the fuse selection unit that selects the protective fuse based on the determined minimum required proof stress value
Protection device selecting system Ru comprising a.
前記取得された測定データに基づいて前記過電圧防護素子の保護デバイスを選定するデバイス選定部と
を備え、
前記デバイス選定部は、
前記取得された測定データが表す離散的な電流値について、その測定間隔毎にそれぞれ電流値の２乗の値と前記測定間隔の時間との積を計算し、計算された各積を前記離散的な電流値の全測定期間にわたり合計してジュール積分値の累積値を算出し、当該算出されたジュール積分値の累積値を前記保護デバイスの最低限必要な耐力値として決定する耐力値決定部と、
前記決定された最低限必要な耐力値に基づいて保護用ヒューズを選定するヒューズ選定部と
を備える
保護デバイス選定装置。 A lightning surge data acquisition unit that acquires measurement data representing the discrete current values of the test current corresponding to the lightning surge that passes through the overvoltage protection element from the current measuring instrument.
It is equipped with a device selection unit that selects a protection device for the overvoltage protection element based on the acquired measurement data .
The device selection unit
For the discrete current values represented by the acquired measurement data, the product of the square value of the current value and the time of the measurement interval is calculated for each measurement interval, and each calculated product is the discrete current value. A strength value determination unit that calculates the cumulative value of the Joule integral value by totaling over the entire measurement period of the current value, and determines the cumulative value of the calculated Joule integral value as the minimum required strength value of the protection device. ,
With the fuse selection unit that selects the protective fuse based on the determined minimum required proof stress value
Ru a protection device selection device.
前記保護デバイス選定装置が、前記過電圧防護素子を通過する雷サージに相当する試験電流の離散的な電流値を表す測定データを電流測定器から取得する過程と、
前記保護デバイス選定装置が、前記取得された測定データに基づいて前記過電圧防護素子の保護デバイスを選定する過程と
を備え、
前記保護デバイスを選定する過程は、
前記取得された測定データが表す離散的な電流値について、その測定間隔毎にそれぞれ電流値の２乗の値と前記測定間隔の時間との積を計算し、計算された各積を前記離散的な電流値の全測定期間にわたり合計してジュール積分値の累積値を算出し、当該算出されたジュール積分値の累積値を前記保護デバイスの最低限必要な耐力値として決定する過程と、
前記決定された最低限必要な耐力値に基づいて保護用ヒューズを選定する過程と
を備える
保護デバイス選定方法。 It is a protection device selection method executed by the protection device selection device that selects the protection device of the overvoltage protection element.
A process in which the protection device selection device acquires measurement data representing discrete current values of a test current corresponding to a lightning surge passing through the overvoltage protection element from a current measuring device.
The protection device selection device includes a process of selecting a protection device for the overvoltage protection element based on the acquired measurement data .
The process of selecting the protection device
For the discrete current values represented by the acquired measurement data, the product of the square value of the current value and the time of the measurement interval is calculated for each measurement interval, and each calculated product is the discrete current value. The process of calculating the cumulative value of the Joule integral value by totaling over the entire measurement period of the current value, and determining the cumulative value of the calculated Joule integral value as the minimum required withstand power value of the protection device.
The process of selecting a protective fuse based on the determined minimum required proof stress value
Protection device selection method of Ru with a.
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