JPH01166434A - 回路保護器 - Google Patents

回路保護器

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JPH01166434A
JPH01166434A JP32632087A JP32632087A JPH01166434A JP H01166434 A JPH01166434 A JP H01166434A JP 32632087 A JP32632087 A JP 32632087A JP 32632087 A JP32632087 A JP 32632087A JP H01166434 A JPH01166434 A JP H01166434A
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semiconductor element
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Kunimitsu Nakano
中野 邦光
Hideya Kondo
近藤 秀也
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Panasonic Electric Works Co Ltd
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Matsushita Electric Works Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [技術分野] 本発明は、接点の開極時に発生するアークを消滅させる
消弧装置を有する回路遮断器のような回路保護器に関す
るものである。
[背景技術1 従来の回路遮断器において、主回路に半導体素子が直列
に挿入接続されている場合、短絡が生じると、短絡発生
から遮断完了までの全エネルギーが主回路に流れるため
に、半導体素子のような過電流耐量の小さな素子では、
破壊されて保護ができないという問題がある。また、第
20図は半導体整流回路の一例を示し、この場合では、
半導体りと直列にヒユーズFを挿入し、短絡電流が流れ
た場合にはヒユーズFの溶断により半導体りを保護する
ようになっている。しかし、この従来例では、ヒユーズ
Fを一々取り替えなければならないという問題がある。
[発明の目的] 本発明は、上述の点に鑑みて提供したものであって、ア
ーク転流バイパス回路を形成して、半導体素子等の短絡
耐量の小さな素子の保護を図ることを目的とした回路保
護器を提供するものである。
[発明の開示] (W/4成) 本発明は、主回路に流れる大電流等の異常電流を検知す
る異常電流検知素子と、ハンドルの撹作により接点を開
閉する接触子と、異常電流を検知した異常電流検知素子
からの信号により接点の開極方向に接触子を駆動するト
リップ機構と、接点の開極時に発生するアークを消滅さ
せる消弧装置と、電源側及び負荷側の一対の端子とを具
備し、消弧装置を含み、接点閉極時に発生するアークを
消弧装置側に移行させて大電流を流すアーク転流バイパ
ス回路を電源側と負荷側との間に挿入し、該アーク転流
バイパス回路を外部で接続される半導体素子により主回
路と並列的に接続する第3の端子を少なくとも電源側あ
るいは負荷側に設けることにより、第3の端子に半導体
素子を接続して主回路を形成し、異常電流が生じた場合
にはトリップ機構により接触子を駆動して接点を開極せ
しめると共に、主回路に並列的に接続され電源側と負荷
側との間に挿入しであるアーク転流バイパス回路に開極
時に生じるアークを消弧装置側に移行させて大電流を流
すようにし、もって、第3の端子に接続されている半導
体素子の保護を図るように、したことを特徴とするもの
である。
(実施例1) 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。第
2図は回路遮断器の電気回路図を示すものであり、4端
子の場合を示している。負荷電流が流れる主回路Mは、
短絡電流を検出する短絡コイル1、過電流を検出するバ
イメタル2、ハンドルの操作により接点を開閉する接触
子3、接触子3の可動接点3aと相対する固定接点4a
を有する固定接触子4、電源側の端子T1及び負荷側の
端子T3等で構成されている。尚、短絡コイル1及びバ
イメタル2で異常電流を検出する異常電流検知素子を構
成している。この主回路Mと並列に接続されるアーク転
流バイパス回路Sは、アーク磁気駆動により動作し、回
路遮断器の内部に形成している。アーク転流バイパス回
路Sは、消弧装置I!5、端子板9等で構成されている
。また、電源側の端子T2及び負荷側の端子T、が設け
である。
消弧装置5は、接触子3gAのアークホーン6と、多数
のグリッド板7と、端子板9側のアークランナー8等か
らなる。アークホーン6は、主回路Mとは並列に且つ絶
縁されて配設されており、その一端は主回路Mの端子T
、とは独立した端子T、に接続されている。アークホー
ン6の他端は、グリッド板7をはさんでアークランナー
8に対向している。アークランナー8は固定接触子4の
近傍に配設され、一端は固定接触子4とは独立している
別の端子T2に接続されている。
ここで、第3図に示すように、各々一対の端子TItT
2、T3*T4を外部で短絡し、回路に適用した場合を
考え、短絡時について考察する。すなわち、共通接続し
た端子T、、T、に交流電源ACを接続し、また、共通
接続した負荷側の端子T、。
T、に負荷りを接続する。
短絡時、大電流が発生した場合、主回路M(A−T、−
T、−B)の瞬時例外し素子である短絡コイル1により
トリップ機構が動作し、このトリップ機構により接触子
3を開極方向に駆動する。よって接触子3は開極し、こ
の開極時に接点3 a、 4 a間に発生したアークは
磁気駆動によりグリッド板7方向に移行し、アーク転流
バイパス回路5(A−T、−T、−B)が形成される。
この時の回路でのアーク電圧、電流は第4図に示すよう
になる。
短絡が生じて接点が開極した時刻をtlとすると、時刻
t、までは第4図(b)に示すように主回路MのT、−
T、間に短絡電流が流れるが、時刻t1において接点が
開極してアーク転流バイパス回路Sが形成されるので、
主回路Mは遮断し、アーク転流バイパス回路SのT2−
T、間に第4図(e)に示すような電流が流れる。従っ
て、時刻1.以後、主回路Mに電流は流れない。回路全
体のA−8間において、アーク電圧は第4図(a)のよ
うになり、電流はtjIJ4図(d)のようになる。よ
って、アーク転流バイパス回路Sがない場合に破線で示
している電流と比べて、アーク転流バイパス回路Sを形
成している場合は、小さく、また、早く消滅して、電流
の全エネルギーは小さいものとなる。
従って、端子T 、、T 、間、または、端子7311
1間、あるいは、T l t T 2とT、、T、間に
過電流耐量の小さな素子、例えば、半導体素子を接続す
れば、短絡事故に対して半導体素子を保護できる遮断器
を4端子型にて実現することができる。また、端子T、
、T、間、端子T、、T、間のいずれかを短絡バーにて
接続すれば、3端子型に展開で外、更に、端子T l 
j T 2及V端子T、、T、の両方を短絡させれば一
般の回路遮断器として使用できるものである。従って、
従来の回路遮断器と同様多極型への展開も当然可能であ
る。
第1図(a)〜(e)はその適用例を示すものである。
第1図(a)は、端子T、とT2を短絡し、端子T、と
T、とを半導体素子であるトライアックTRを接続した
ものである。第1図(b)は端子T、とT2とにトライ
アックTRを接続し、端子T、とT4を短絡したもので
ある。また、第1図(e)では、端子T、、T、とT3
1T4に夫々トライアックTRを接続しているものであ
る。
第5図は、上記の回路遮断器Xを用いた回路例を示し、
第1図(a)の回路を用いたものである。
上側の回路遮断器Xでは半導体素子としてダイオードD
を端子T、、T、間に接続している。また、端子T I
−72間は短絡している。下側の回路遮断器Xでは逆に
している。
11i16図はこの回路遮断器Xの具体構成の断面図を
示している。ハウジング10内には上記主回路Mやアー
ク転流バイパス回路Sの構成部材が収納配置されており
、ハンドル11がハウジング10の上面より突出してい
る。ハンドル11を操作することでリンク機構を介して
接触子3を駆動して接点3 a、 4 aを開閉する。
主回路Mは、端子T1、L型の固定接触子4、接触子3
、編素線12、バイメタル2、編素[13、コイル1、
端子板14及び端子T、で構成され、この主回路Mに負
荷電流が流れる。そして、この主回路Mの下方に上述に
アーク転流バイパス回路Sが配設しである。尚、端子T
2.T、はハウジング10より外部に突出して設けてあ
ろが、突出させずに設けてもよい。
(実施例2) 第7図は3端子型とした場合の実施例を示し、アーク転
流バイパス回路Sの一端を主回路Mの警部に接続したも
のである。すなわち、第7図(a)ではアーク転流バイ
パス回路Sを構成するアークホーン6の一端を負荷側の
端子T、に接続し、第7図(b)はアークホーン6の一
端を接触子3側に接続し場合であり、第7図(e)はア
ークホーン6の一端をコイル1とパイ/タル2との間に
接続したものである。
第8図は第7図(b)の3端子構成の2端子TltT2
を外部で短絡した場合を示している。ここで、短絡時、
大電流が流れた場合、主回路M(A−T。
−T s )のコイル1によりトリップ機構が駆動され
、上記と同様に接触子3が開極する。この時、接点間に
発生したアークは磁気駆動によりグリッド板7方向へ移
行し、アーク転流バイパス回路5(A−’r z−T 
s)が形成される。この時のアーク電圧、電流は第4図
の場合と同様である。従って、A−丁0間に過電流It
量の小さな素子、例えば、半導体素子を接続すれば、電
流は半導体素子に流れないので、短絡事故に対しても半
導体素子を保護できる回路遮断器Xを3端子型として実
現できるものである。第9図は、半導体素子としてトラ
イアッりTRを端子T I t T 2間に接続した場
合の回路図を示すものである。1!の第7図(a)(c
)に示す2例についても同様である。このように構成す
ることで、端子TI、T2間を短絡パー等で結線すれば
、一般の回路遮断器として使用することができる。
また、従来の回路遮断器と同様、多極型への展開も可能
である。
第10図は第7図(a)に対応した具体構成を示す断面
図で、第11図は第7図(h)に対応した具体構成を示
す断面図であり、また、@12図は第7図(c)に対応
した具体構成を示す断面図である。
(実施例3) 第13図は第3実施例を示し、主回路Mのコイル1を負
荷側の端子T、に接続し、接触子3は接点を介して電源
側の端子T、に接続される。7一ク転流バイパス回路S
のアークランナー8は固定接触子4を介して端子T、に
接続され、アークホーン6の一端は主回路Mの端子T、
とは別に独立した端子T4に接続されている。第14図
は端子T3.T、を外部で接続して回路に適用した場合
を示している。短絡時、大電流が発生すると、上述と同
様に接点が開極する。接点の開極により主回路Mには電
流が流れず、また、アークは磁気駆動によりグリッド板
7方向に移行するため、アークホーン6、グリッド板7
、固定接触子4、アークランナー8でアークのアーク転
流バイパス回路(D−T、−T、)Sが形成される。こ
の時に発生するアーク電圧及び各回路に流れる電流は第
4図と同様に第15図のようになる。ここで、第15図
(a)はT、−D間に発生するアーク電圧で、同図(b
)は主回路(D −T s−T +)Mに流れる電流で
あり、また、同図(c)はアーク転流バイパス回路(D
−TI−TI)Sに流れる電流で、同図(d)は負荷(
D−T、)Lに流れる電流である。尚、動作は第4図の
場合と同様なので説明は省略する。このように構成する
ことで、主回路(D  T3−TI)Mに流れる通過エ
ネルギーは着しく軽減されるので、端子Ts*T<IW
Iに過電流ittの小さな素子、例えば、整流回路にお
ける半導体素子を接続しても、短絡事故に対して半導体
素子を保護できる回路遮断器Xを3端子型にて実現でき
るものである。第16図は、端子T 3 t T 4闇
にトチイアツクTRe接続した例を示している。
第17図(a)は本実施例の回路遮断器Xを整流回路に
用いた場合の回路図を示し、上側の回路遮断器Xは第1
3図に対応し、下側の回路遮断器Xは第7図(b)に対
応している。尚、下側の回路遮断器Xは、第17図(b
)に示すように、上側の回路遮断器Xを逆に接続して下
側に用いてもよい。
第18図は本実施例(第13図)の場合の具体構成を示
す断面図であり、第19図は回路的には同じであるが、
構成を異にした断面図を示すものである。
[発明の効果1 本発明は上述のように、主回路に流れる大電流等の異常
電流を検知する異常電流検知素子と、ハンドルの操作に
よI)接点を開閉する接触子と、異常電流を検知した異
常電流検知素子からの信号により接点の開極方向に接触
子を駆動するトリップ機構と、接点の開極時に発生する
アークを消滅させる消弧装置と、電源側及び負荷側の一
対の端子とを具備し、消弧!!置を含み、接点閉極時に
発生するアーク電流を流すアーク転流バイパス回路を電
源側と負荷側との間に挿入し、該アーク転流バイパス回
路を外部で°接続される半導体素子により主回路と並列
的に接続する第3の端子を少なくとも電源側あるいは負
荷側に設けたものであるから、第3の端子に半導体素子
を接続して主回路を形成し、異常電流が生じた場合には
トリップ機構により接触子を駆動して接点を開極せしめ
ると共に、主回路に並列的に接続され電源側と負荷側と
の間に挿入しであるアーク転流バイパス回路に開極時に
生じるアークを消弧装置側に移行させて大電流を流すよ
うにし、もって、第3の端子に接続されている半導体素
子の保護を図ることができる効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(c)は本発明の実施例の端子に半導体
素子を接続する場合の各種適用例を示す回路図、第2図
は同上の要部回路図、第3図は同上の端子間を接続した
場合の回路図、第4図は同上の動作波形図、第5図は同
上の整流回路に用いた場合の回路図、第6図は同上の具
体構成を示す断面図、第7図(a)〜(c)は同上の第
2実施例の各回路を示す図、第8図は同上の端子を接続
した場合の回路図、第9図は同上の端子に半導体素子を
接続した場合の回路図、第10図は同上の第7図(a)
に対応する具体構成を示す断面図、第11図は同上の第
7図の(b)に対応した具体構成を示す断面図、第12
図は同上の第7図(c)に対応した具体構成を示す断面
図、第13図は同上の実施例3の要部回路図、第14図
は同上の端子間を接続した場合の回路図、第15図は同
上の動作波形図、第16図は同上の端子間に半導体素子
を接続した場合の回路図、第17図(a)(b)は同上
の整流回路に用いた場合の回路図及び逆接続した場合の
要部回路図、第18図は同上の具体構成を示す断面図、
第19図は同上の他の具体構成を示す断面図、第20図
は従来例の整流回路の回路図である。 3は接触子、5は消弧装置、T、−T、は端子、Mは主
回路、Sはアーク転流バイパス回路である。 代理人 弁理士 石 1)長 七 第2図 第3図 第4図 て 第5図 第6図 第7図 第8図 第9図 第10図 第11図 第12図 第13図 第15図 第16図 第18図 第20図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)主回路に流れる大電流等の異常電流を検知する異
    常電流検知素子と、ハンドルの操作により接点を開閉す
    る接触子と、異常電流を検知した異常電流検知素子から
    の信号により接点の開極方向に接触子を駆動するトリッ
    プ機構と、接点の開極時に発生するアークを消滅させる
    消弧装置と、電源側及び負荷側の一対の端子とを具備し
    、消弧装置を含み、接点閉極時に発生するアークを消弧
    装置側に移行させて大電流を流すアーク転流バイパス回
    路を電源側と負荷側との間に挿入し、該アーク転流バイ
    パス回路を外部で接続される半導体素子により主回路と
    並列的に接続する第3の端子を少なくとも電源側あるい
    は負荷側に設けて成る回路保護器。
  2. (2)アーク転流バイパス回路と並列的に接続される主
    回路の両端に端子を夫々設け、電源側の2つの端子間を
    短絡し、負荷側の2つの端子間に半導体素子を接続した
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の回路保護
    器。
  3. (3)アーク転流バイパス回路の一端を主回路の要部と
    接続し、アーク転流バイパス回路の他端側の端子と第3
    の端子との間に半導体素子を接続したことを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の回路保護器。
  4. (4)主回路の負荷側に設けた第3の端子と、アーク転
    流バイパス回路の負荷側の端子との間に半導体素子を接
    続したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の回
    路保護器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011228303A (ja) * 2010-04-16 2011-11-10 Abb Technology Ag 中電圧回路のためのスイッチ・ユニット及びサーキット・ブレーカ
JP2017010796A (ja) * 2015-06-23 2017-01-12 日東工業株式会社 配線用遮断器

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JP2011228303A (ja) * 2010-04-16 2011-11-10 Abb Technology Ag 中電圧回路のためのスイッチ・ユニット及びサーキット・ブレーカ
US8735757B2 (en) 2010-04-16 2014-05-27 Abb Technology Ag Switch unit and circuit breaker for a medium voltage circuit
JP2017010796A (ja) * 2015-06-23 2017-01-12 日東工業株式会社 配線用遮断器

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