JP6848204B2

JP6848204B2 - 回路遮断器

Info

Publication number: JP6848204B2
Application number: JP2016088092A
Authority: JP
Inventors: 晴彦山崎
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2016-04-26
Filing date: 2016-04-26
Publication date: 2021-03-24
Anticipated expiration: 2036-04-26
Also published as: KR102036211B1; CN107316787A; JP2017199505A; KR20170122084A

Description

この発明は、引外し動作した状態を電気的信号に変換するための警報装置を備えた回路遮断器に関するもので、特に逆接続での使用が制限された回路遮断器に関するものある。

回路遮断器は、交流電路が接続される電源側端子と、この電源側端子に接続された固定接点と、この固定接点と接触および開離する可動接点と、この可動接点が一端に設けられた可動接触子と、この可動接触子を回動自在に保持し極間を貫通する可動子ホルダーと、可動接触子に接続され、回路遮断器に流れる電流が所定値を超えると開閉機構を駆動して可動子ホルダーおよび可動接触子を回動させ、可動接点を固定接点から開離させる過電流引外し装置（例えば、トリップコイル）と、この過電流引外し装置に接続された負荷側端子と、が設けられている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−２１８７６５号公報

従来の回路遮断器では、負荷側端子の近傍に、極間を貫通する可動子ホルダーに可動自在に保持された可動接触子や、過電流引外し装置が設けられている。そのため、電源側と負荷側とを逆の状態で接続して使用し、遮断動作をした場合、負荷側端子、可動接触子、および過電流引外し装置は、交流電路の電圧が印加され続ける状態となる。そうすると、遮断により発生したアークやススで、回路遮断器極間の絶縁抵抗が低下する可能性があり、その状態で電圧が印加され続けると絶縁破壊を起こし回路遮断器が故障する場合がある。
このため、回路遮断器の種類によっては、逆接続での使用時に、使用電圧を正接続より低い電圧に抑制する制限、または、逆接続での使用を禁止する制限を設ける必要があるという問題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、逆接続での故障につながる使用を防止することができる回路遮断器を得ることを目的としたものである。

この発明に係る回路遮断器は、電路を開閉する開閉接点と、電路を流れる電流を検出する電流検出器と、この電流検出器の検出した信号に基づいて引外し信号を出力する過電流引外し回路と、引外し信号により付勢される引外しコイル、および引外しコイルの付勢時に開閉接点を開離させる引外し機構を有する引外し装置と、開閉接点に連動して開閉する補助接点と、電路に設けられ、電路の電圧を検出する電圧検出器と、を備え、過電流引外し回路は、電圧検出器が出力する電圧信号と補助接点の信号を読み込み、補助接点が開で電圧検出器の電圧信号が所定値を超える値のときにも、引外し信号を引外しコイルに出力し引外し機構をトリップさせるようにしたものである。

この発明による回路遮断器によれば、過電流引外し回路は、補助接点が開で電路の線間電圧が所定値を超える値のとき、遮断信号を引外し装置に出力するので、逆接続での使用による故障を防止することができる。

本発明の実施の形態１における回路遮断器の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態１における時限回路のブロック図である。本発明の実施の形態１における過電流引外し回路の逆接続の検出動作を示すフローチャートである。本発明の実施の形態２における回路遮断器の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態３における回路遮断器の構成を示すブロック図である。

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１００の構成を示すブロック図、図２は過電流引外し回路５の構成を示すブロック図、図３は過電流引外し回路５の逆接続の検出動作を示すフローチャートである。

図１において、回路遮断器１００は、固定接点およびこの固定接点と接触および開離する可動接点からなり、交流電路１を開閉する開閉接点２と、交流電路１の１相に挿入された変流器３ａ、２相に挿入された変流器３ｂおよび３相に挿入された変流器３ｃを有する変流器３と、交流電路１の１−２相間に挿入された変圧器４ａおよび２−３相間に挿入された変圧器４ｂを有する変圧器４と、変流器３の出力信号および変圧器４の出力信号が接続され、変流器３の出力信号に基づいて過電流を検出する過電流引外し回路５と、この過電流引外し回路５の引外し信号により付勢される引外しコイル６ａおよびこの引外しコイル６ａ（電磁装置）の付勢時に開閉接点２を開離駆動する引外し機構６ｂを有する引外し装置６と、開閉接点２に連動し開閉する補助接点７と、過電流引外し回路５の引外し信号に連動し外部へ警報を出力する警報出力回路８と、を備えている。

過電流引外し回路５は、図２に示すように、変流器３の電流出力信号をアナログ電圧信号に変換する電流検出回路５ａと、変圧器４の電圧検出信号をアナログ電圧信号に変換する電圧変換回路５ｂと、電流検出回路５ａおよび電圧変換回路５ｂからの出力信号であるアナログ電圧信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路５ｃと、過電流引外し特性及び定格電流を設定する特性設定部５ｄと、Ａ／Ｄ変換回路５ｃからのデジタル信号に基づいて交流電路１の各相に流れる電流値を演算しこの電流値と特性設定部５ｄで設定された過電流引外し特性とに基づき引外し信号を出力するマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）を含んだ制御装置５ｅと、制御装置５ｅの引外し信号により駆動され引外しコイル６ａを励磁するスイッチング素子５ｆと、を備えている。

電流検出回路５ａは、変流器３からの交流の電流出力信号を直流信号に変換する整流回路５ａ１と、整流回路５ａ１の出力電流信号を電圧信号に変換する負担回路５ａ２と、負担回路５ａ２に誘起する出力電圧信号の実効値を得るための波形変換回路５ａ３から構成されている。
また、開閉接点２は、可動接点が設けられた可動接触子を回動自在に保持し極間を貫通する可動子ホルダー、および可動子ホルダーおよび可動接触子を回動させる開閉機構により駆動され、交流電路１を開閉する。

次に回路遮断器１００の動作について説明する。
過電流引外し回路５の制御装置５ｅは、変流器３の出力信号を電流検出回路５ａによりそれぞれアナログ電圧信号に変換し、さらに、Ａ／Ｄ変換回路５ｃでそれぞれデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換回路５ｃによりデジタル信号に変換された各信号は、制御装置５ｅで実効値もしくはピーク値が算出され、交流電路１を流れる電流値を監視する。

過電流引外し回路５は、算出した交流電路１を流れる電流値が定格電流を超過し、かつ、その超過した電流値と、定格電流の超過が継続した継続時間が特性設定部５ｄで設定された過電流引外し特性を超えると、引外し信号を出力してスイッチング素子５ｆをオンさせる。スイッチング素子５ｆがオンすると引外しコイル６ａに電流が流れ引外しコイル６ａが励磁される。引外しコイル６ａが励磁されると引外し機構６ｂが駆動され、開閉接点２が開路される。また、開閉接点２の開路に連動して補助接点７も開路される。

次に、回路遮断器１００が電源側と負荷側とを逆に接続された逆接続の状態で使用された場合の動作について説明する。
図３に示すように、過電流引外し回路５は、変圧器４ａおよび変圧器４ｂの各出力信号を電圧変換回路５ｂによりそれぞれアナログ電圧信号に変換し、さらに、Ａ／Ｄ変換回路５ｃでそれぞれデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換回路５ｃによりデジタル信号に変換された各信号は、制御装置５ｅで実効値もしくはピーク値を算出される。（Ｓ１０１）。ここで、変圧器４ａの信号を電圧信号Ｖ１２とし、変圧器４ｂの信号を電圧信号Ｖ２３とする。

次に、ステップＳ１０２では、補助接点７の信号を読み込み、補助接点７が開のときには、フラグＦに１をセットし、補助接点７が閉のときには、フラグＦに０をセットし、ステップと１０３に進む。ステップＳ１０３では、Ｆ＝１、すなわち補助接点７が開の場合、ステップＳ１０４に進み、Ｆ＝０、すなわち補助接点７が閉の場合、処理を終了する。ステップＳ１０４では、電圧信号Ｖ１２が所定値（例えば、ＡＣ５０Ｖ）より大きいかどうか判定する。電圧信号Ｖ１２が所定値より大きい場合にはステップＳ１０６に進み、電圧信号Ｖ１２が所定値以下の場合にはステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０５では、電圧信号Ｖ２３が所定値（例えば、ＡＣ５０Ｖ）より大きいかどうか判定する。電圧信号Ｖ２３が所定値より大きい場合にはステップＳ１０６に進み、電圧信号Ｖ２３が所定値以下の場合には処理を終了する。
ステップＳ１０６では、本ステップに処理が進む場合、回路遮断器１００の電源側と負荷側とが逆に接続された状態と判断されるので、引外し信号を出力する。

引外し信号が出力されると、スイッチング素子５ｆがオンし、引外しコイル６ａに電流が流れ引外しコイル６ａが励磁される。引外しコイル６ａが励磁されると引外し機構６ｂがトリップする。つまり、開閉接点２および補助接点７が開であるオフ状態において、引外し機構６ｂがトリップするオフトリップの状態となる。
また、警報出力回路８は、過電流引外し回路５より引外し信号に連動して駆動され、外部へ警報を出力する。

本実施の形態によれば、過電流引外し回路５は、補助接点７が開で、変圧器４が検出する交流電路１の線間電圧が所定値を超える値のとき、遮断信号を引外し装置６に出力するので、回路遮断器１００が逆接続されていることを検知することができ、逆接続での使用による故障を防止することができる。
なお、本実施の形態では、電路は、交流電路として説明したが、直流電路の場合にも同様に適用可能である。
また、過電流引外し回路５の所定のしきい値および所定の時間は、接続する負荷への配線を保護できる特性を有しているものとする。

また、本実施の形態では、過電流引外し回路５は、引外し信号を引外し装置６に出力するとともに、引外し信号に連動し警報出力回路８を駆動して外部へ警報こととしたが、引外し装置６だけの駆動、または、警報出力回路８だけを駆動してもよい。過電流引外し回路５が警報出力回路８だけを駆動する場合、この警報出力により回路遮断器１００より交流電路１の電源側に設けられている別の回路遮断器を遮断させて、回路遮断器１００を保護することができる。

実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２における回路遮断器２００の構成を示すブロック図である。
実施の形態１では、電圧検出器として変圧器４を用いていたが、本実施の形態では電圧検出器として変圧器４に替えて、分圧抵抗４１としたものである。
詳細に説明すると、分圧抵抗４１は、一端が交流電路１の１相に接続された抵抗４１ａと、一端が交流電路１の２相に接続され、他端が抵抗４１ａの他端に接続された抵抗４１ｂと、一端が交流電路１の２相に接続された抵抗４１ｃと、一端が交流電路１の３相に接続され、他端が抵抗４１ｃの他端に接続された抵抗４１ｄと、を有している。

そして、抵抗４１ａおよび抵抗４１ｂの接続点と、抵抗４１ｃおよび抵抗４１ｄの接続点とが過電流引外し回路５に設けられた差動のＡ／Ｄコンバーターに接続され、両接続点間の差電圧を差動のＡ／Ｄコンバーターにて検出している。
ここで、抵抗４１ａと４１ｄは、例えば、１ＭΩ、抵抗４１ｂと４１ｃは、例えば、５００Ωの抵抗値とする。
交流電路１の電圧をＡＣ２００Ｖとした場合、抵抗４１ａおよび抵抗４１ｂの接続点と、抵抗４１ｃおよび抵抗４１ｄの接続点との間の電圧は、０．１Ｖ程度となる。しかし、電圧がＡＣ３００Ｖの交流電路１に接続されたとすると、両接続点間の電圧は、０．１５Ｖ程度となり、検出することが可能である。
その他の構成については、実施の形態１と同様であるので、詳細説明は省略する。

本実施の形態によれば、過電流引外し回路５は、補助接点７が開で、分圧抵抗４１で検出する交流電路１の線間電圧が所定値を超える値のとき、遮断信号を引外し装置６に出力するので、回路遮断器２００が逆接続されていることを検知することができ、逆接続での使用による故障を防止することができる。
なお、本実施の形態では、電路は、交流電路として説明したが、直流電路の場合にも同様に適用可能である。

実施の形態３．
図５はこの発明の実施の形態３における回路遮断器３００の構成を示すブロック図である。
実施の形態１では、変圧器４を備え、交流電路１の１−２相間および２−３相間の線間電圧が所定値より大きく、かつ、補助接点７が開の場合に、過電流引外し回路５が引外し信号を出力する例で示した。一方、過電流引外し回路５を駆動する電源回路が、交流電路１の線間電圧から供給される場合には、過電流引外し回路５が動作することをもって、交流電路１の１−２相間または２−３相間の線間電圧が所定値より大きいと判断できる。

よって、本実施の形態では、交流電路１に設けられ、交流電路１の線間電圧が所定値（例えば、ＡＣ５０Ｖ）を超える値のとき動作し、過電流引外し回路５に電源の供給を開始する制御電源回路９を備え、過電流引外し回路５は、制御電源回路９から電源を供給されるものである。
そして、過電流引外し回路５は、補助接点７が開の状態を所定時間（例えば、１００ｍｓｅｃ以上）連続して検出した場合に、交流電路１の１−２相間または２−３相間の線間電圧が所定値より大きく、かつ、補助接点７が開の状態とみなし、引外し信号を出力するようにしたものである。この場合、変圧器４や分圧抵抗４１のような電圧検出器を回路遮断器３００に設ける必要はない。

本実施の形態によれば、過電流引外し回路５は、補助接点７が開で、交流電路１の線間電圧が所定値を超える値のとき、制御電源回路９が過電流引外し回路５に電源の供給を開始し、過電流引外し回路５は遮断信号を引外し装置６に出力するので、回路遮断器３００が逆接続されていることを検知することができ、逆接続での使用による故障を防止することができる。
なお、本実施の形態では、電路は、交流電路として説明したが、直流電路の場合にも同様に適用可能である。

１交流電路、２開閉接点、３変流器、４変圧器、５過電流引外し回路、
６引外し装置、６ａ引外しコイル、６ｂ引外し機構、７補助接点、
１００回路遮断器。

Claims

電路を開閉する開閉接点と、前記電路を流れる電流を検出する電流検出器と、この電流検出器の検出した信号に基づいて引外し信号を出力する過電流引外し回路と、前記引外し信号により付勢される引外しコイル、および前記引外しコイルの付勢時に前記開閉接点を開離させる引外し機構を有する引外し装置と、前記開閉接点に連動して開閉する補助接点と、前記電路に設けられ、前記電路の電圧を検出する電圧検出器と、を備え、
前記過電流引外し回路は、前記電圧検出器が出力する電圧信号と前記補助接点の信号を読み込み、前記補助接点が開で前記電圧検出器の前記電圧信号が所定値を超える値のときにも、前記引外し信号を前記引外しコイルに出力し前記引外し機構をトリップさせることを特徴とする回路遮断器。
前記過電流引外し回路は、前記補助接点が開で前記電路の前記電圧信号が所定値を超える値のときに前記引外し信号を前記引外し装置に出力するとともに、警報信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の回路遮断器。
電路を開閉する開閉接点と、前記電路を流れる電流を検出する電流検出器と、前記電流検出器の検出した信号に基づいて引外し信号を出力する過電流引外し回路と、前記引外し信号により付勢され、前記開閉接点を開離させる引外し装置と、前記開閉接点に連動して開閉する補助接点と、前記電路に設けられ、前記電路の電圧を検出する電圧検出器と、を備え、
前記過電流引外し回路は、前記電圧検出器が出力する電圧信号と前記補助接点の信号を読み込み、前記補助接点が開で前記電圧検出器の前記電圧信号が所定値を超える値のとき、警報信号を出力することを特徴とする回路遮断器。