JPH0212731A - 配線用遮断器のアクチュエータ・アクセサリ・モジュール - Google Patents

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】 ［発明の背景］ 回路保護産業は現在配線用遮断器のような標準の過電流
保護装置に補助的な保護装置を追加することによって完
全な回路保護を達成しようとする傾向にある。米国特許
第４，６２２，４４４号には遮断器の内部の部品の健全
性を損なうことなく遮断器内に現場で取り付けることの
できるアクセサリが記載されている。これは遮断器のエ
ンクロージャのカバーに形成された凹部内にアクセサリ
を取り付けることによって達成されている。

遮断器のエンクロジヤ−内に取り付けられる電子トリッ
プ・アクチュエータは米国特許第４，６７９．０１９号
に記載されている。遮断器のアクチュエータは米国特許
出願第４，５８９，０５２号に記載されているような半
導体チップ内に完全に設けられている電子トリップ・ユ
ニットによって発生されるトリップ信号に応答する。過
電流保護機能およびアクセサリ機能の両方を組合せたト
リップ・アクチュエータが米国特許第４，７００゜１６
１号に記載されている。回路保護装置の技術の発展状態
を表わしている上述した米国特許は参考のため例示して
いるものである。

分路トリップ・アクセサリ・ユニットは遮断器の接点を
分離するように遮断器作動機構を遠隔位置から動作させ
ることができ、通常電気系統の制御および保護用のトリ
ップ機能を達成する。このような１つの分路トリップ・
アクセサリ・ユニットが１９８７年１２月１６日に出願
された米国特許出願第１３３．８６７号に記載されてい
る。補助スイッチ・アクセサリ・ユニットは可聴アラー
ムまたは可視デイスプレィによって遠隔位置においてオ
ペレータが配線用遮断器の接点の「オン」または「オフ
」状態を決定できるようにしている。

このような１つの補助スイッチ・ユニットが１９８７年
１２月１６日に出願された米国特許出願第１３３．８６
８号に記載されている。上述の米国特許出願の両者は参
考のためここに列挙した。

過電流トリップφアクチュエータと多重アクセサリ・ユ
ニットとを組み合わせた更に最近の例が１９８７年１２
月１６日に出願された米国特許出願第１３３，８６９号
に記載されており、これは過電流トリップ・アクチュエ
ータと多重アクセサリ・ユニットとの組合せが遮断器の
カバー内に別の取付は用凹部を必要とし、アクセサリ制
御回路を含むプリント配線基板が収容されている。米国
特許出願第１６３．５８９号にはこのような過電流トリ
ップ・アクチュエータと多重アクセサリ・ユニットとを
組み合わせたものが記載されており、この例ではプリン
ト配線基板とアクチュエータ・アクセサリ・ユニットの
両者が遮断器のカバー内の同じ取付は用凹部内に設置さ
れている。米国特許出願第１７６．５８９号にはアクチ
ュエータ・アクセサリ・モジュールが記載されており、
この例では電磁アクチュエータおよび電子制御回路が単
一の一体モジュール内に設けられている。これらの米国
特許出願の全ては参考のためにここに列挙した。

［発明の概要］ 過電流保護機能と補助アクセサリ機能とを共通のエンク
ロージャ内に有している集積化された保護モジュールは
、選択されたアクセサリ・モジュールにアクセスするた
めのアクセサリ・カバーを有し、これにより集積化回路
保護ユニット内にアクセサリ・モジュールを現場で取り
付けることを可能にしている。組み合わせられたアクチ
ュエータ・アクセサリ・モジュールは過電流保護機能及
び分路トリップ機能を備えている。電磁アクチュエータ
は過電流動作用の第１のコイルと分路トリップ動作用の
第２のコイルとを育している。過電流電子制御が集積化
保護ユニットの遮断器部内に含まれている電子トリップ
回路によって行われ、これに対し分路トリップ制御はア
クセサリ・モジュール内に含まれている電子回路によっ
て行われる。

［好適実施例の説明］ 第１図には、モールド成形されたプラスティック製のケ
ース１１および同様なプラスティック製のカバー１２を
有する集積化遮断器１０が示され、アクセサリ・カバー
１３がねじ１４によって遮断器のカバー１２に取り付け
られている。ケース１１には配線用スロット１８が形成
され、導体３４を介して遠隔のスイッチと外部接続する
ことを可能にしている。遮断器の操作ハンドル１９がカ
バーの装飾板部９に形成されたスロット２ｏを通って上
方に延出している。米国特許第４．７２８゜９１４号に
記載されているような定格プラグ１５がアクセサリ・カ
バー１３内に組み立てられている。一対のアクセサリ・
ドア１６および１７がアクセサリ・カバーに形成されて
おり、このドアにより第２図に示されているように凹部
４０内に収容される符号３１で表わした以下「アクチュ
エータ・アクセサリ・モジュール」と称する過電流およ
び分路トリップ・アクチュエータとアクセサリモジュー
ルとの組合せにアクセスすることができる。更に、第２
図を参照すると、定格プラグ１５はアクセサリ・カバー
１３に形成された凹部２３内に嵌合され、このアクセサ
リ・カバー１３はねじ１４、貫通孔２４およびネジ付開
口部２５により遮断器カバーに固定されている。較正の
ための定格プラグ内部へのアクセスは定格プラグ・アク
セス孔２１を介して行われる。

集積化遮断器１０用のトリップ・ユニットは、トリップ
・ユニット凹部２６内に配置されるプリント配線基板２
７内に含まれている。定格プラグ１５は、定格プラグ凹
部２３内に挿入されると、プリント配線基板２７から直
立しているピン２８および定格プラグ１５の底部に形成
されているソケット２９を介してプリント配線基板２７
と接続される。また、トリップ・ユニットは米国特許第
４．６５２，９７５号に記載されているような手段によ
って電流変成器４７．４８（第３図）に電気的に接続さ
れている。トリップ・ユニットのプリント配線基板２７
がその凹部２６内に組み立てられた後、アクチュエータ
・アクセサリ・モジュール３１は凹部４０内に取り付け
られる。アクチュエータ争アクセサリｅモジュール３１
はハウジング３２を有し、このハウジング３２内には二
重アクチュエータ・アクセサリφコイル３５が配置され
、更にプランジャ３６およびプランジャばね４１が配置
されており、プランジャばね４１は二重アクチュエータ
・アクセサリ・コイル３５が付勢されたときに前方のト
リップ位置にプランジャ３６を突出させる。このアクチ
ュエータ・アクセサリ・モジュールは前述した米国特許
出願箱１６３．５８９号に記載されているアクチュエー
タ・アクセサリ・ユニットと類似のものであり、トリッ
プ・アクチュエータ・ラッチ３７がハウジング３２に旋
回自在に取り付けられている。トリップ・アクチュエー
タ・ラッチ３７の一端に形成されているフック３８は前
述した米国特許第４，７００．１６１号に示されている
遮断器作動機構と以下に詳細に説明するように協働する
。アクチュエータ・アクセサリモジュールの動作は米国
特許第４．６４１．１１７号および第４，６７９，０１
９号内に記載されている動作と同じであり、詳しくはこ
れらの特許を参照されたい。二重アクチュエータ・アク
セサリ・コイル３５は過電流トリップ動作用の個別のフ
ラックス・シフト・コイル２２および遠隔分路トリップ
動作用の別個の分路トリップ・コイル６０を有している
点において前述した特許に記載されているものと異なっ
ている。

永久磁石５９が両コイルの端部に設けられて、荷重され
たプランジャのばね４１によってプランジャにかかるバ
イアスに抗してプランジャ３６を保持するように作用す
る。アクセサリおよびトリップ・アクチュエータ・ユニ
ットの同様な組合せは米国特許節４．６４１，１１７号
に記載されている。アクチュエータ・アクセサリ争モジ
ュールはプリント配線基板３３を有し、このプリント配
線基板３３は分路トリップ・コイル６０を作動するに必
要な部品を有し、一対のワイヤ導体６７．６８を介して
分路トリップ・コイルに接続されている。一対のワイヤ
導体３４はアクチュエータ・アクセサリ・モジュールを
分路トリップ動作用の外部電圧源およびスイッチに接続
する。フラックス・シフト・コイル２２はこのコイルに
取り付けられている一対のワイヤ導体６９とトリップ・
ユニット２７上に直立している一対のピン３０を受は入
れるようにハウジング内に設けられているエツジ・コネ
クタ６１とを介してトリップ・ユニット２７に接続され
る。

第３図には集積化遮断器１０の凹部４０内に入れられた
アクチュエータ・アクセサリ中モジュール３１が示され
、図では、アクチュエータφアクセサリ・モジュール用
プリント配線基板３３の一部、アクチュエータ・アクセ
サリ・モジュール用ハウジング３２およびアクセサリ・
カバー１３が示されている。またこのアクセサリ−カバ
ー１３はアクチュエータφアクセサリφモジュール３１
と集積化遮断器用ケース１１内に配設されている機械的
アクチュエータ５０との間の相互作用を示すために破断
して示されている。遮断器作動機構は全体的に５３で示
されているが、作動クレードル５４を有し、この作動ク
レードル５４の一端にはフック５５が形成され、これは
第１ラツチ５６によって保持されている。第２ラッチ組
立体５７は第２ラツチが変位するまで第１ラツチが作動
クレードルを開放することを防止している。第２ラツチ
から延出しているタブ５８は機械的アクチュエータ５０
の動作によって接触し、第２ラツチを変位させ、これに
より次のようにトリップ指令に応答して遮断器作動機構
を動作させる。すなわち電流の流れが負荷用ラグ端子５
１．５２の前方に設けられている電流変成器４７．４８
によって感知され、第２図について前述したトリップ・
ユニット２７が電流に応じて動作する。作動レバー４６
はケース１１内に配設され、接続アーム４５を介してア
クチュエータ・アクセサリ・モジュール用凹部４０内の
ラッチ支持アーム４４に接続されている。ラッチ・ピン
４３はトリップ・アクチュエータ用ラッチ３７によって
保持されている。このラッチ３７はまたトリップ・アク
チュエータ用アーム３９の位置によって制御され、トリ
ップ・アクチュエータ用アーム３９はアクチュエータ・
アクセサリ・モジュール用ハウジング３２の側壁４２を
通って延出している。トリップ拳アクチュエータ用アー
ム３９は次のようにプランジャ３６と連動する。回路電
流が所定値を超えたとき、電流はフラックス・シフト・
コイル２２に供給され、これによりプランジャ３６がプ
ランジャばね（第２図）の作用によって駆動されて、ト
リップ・アクチュエータ用ラッチ３７を時計方向に回転
させ、トリップ・アクチュエータ用ラッチ３７をラッチ
・ピン４３から開放する。

分路トリップ機能は第４図に示す分路トリップ回路６２
によって達成される。前述したアクチュエータ・アクセ
サリに関する特許に記載されているような補助スイッチ
は分路トリップ・コイル６０に供給される外部電圧信号
を遮断するためにもはや必要でないことに注意されたい
。分路トリップ回路自身が以下により詳しく説明するよ
うに分路トリップ・コイルへの外部信号を制御する。動
作について説明すると、遠隔分路トリップ信号電圧がワ
イヤ導体３４および端子ＴＩ、Ｔ２を介して入力回路６
３に供給される。入力端子間に接続された直列抵抗Ｒ１
およびツェナーダイオードＺ１の組合せによって回路に
対する過渡電圧保護機能を構成する。抵抗Ｒ２は電流制
限抵抗であり、ダイオードＤ１乃至Ｄ４から成るダイオ
ード・ブリッジ整流器４２の入力の１つに直列に接続さ
れている。ブリッジ整流器の出力はそれぞれ正および負
のライン７０および７１に接続されている。

本質的に蓄積コンデンサＣ１から成る充電回路６４がＦ
ＥＴおよび抵抗Ｒ３を介して正および負のラインの間に
接続されている。充電回路の機能は蓄積コンデンサＣ１
に第１および第２の充電速度を提供することである。第
１の充電速度では、１０ミリ秒以下でコンデンサを充電
するが、これはＦＥＴ、抵抗Ｒ３＋　Ｒ５＋　Ｒ６＋単
一のダイオードＤ５およびツェナーダイオードＺ２から
成る充電回路で行われる。遠隔信号電圧が導体３４を介
して端子ＴＩ、Ｔ２に供給されると、ＦＥＴのゲートは
正になって、コンデンサＣ１を充電し、１０ミリ秒以下
の期間で完全に充電する。コンデンサＣ１の両端間の電
圧はスイッチング回路６５内の抵抗Ｒア、シリコン・ス
イッチＱ１およびツェナーダイオードＺ２に供給される
。電圧がシリコン・スイッチのトリガ電圧を超えると、
スイッチは導通し、前述したように端子Ｔ３．Ｔ４およ
び導体６７．６８によってこの分路トリップ回路６２に
接続されている分路トリップ・コイル６０を介してコン
デンサＣ１を放電させる。分路トリップ・コイル６０は
直ちに応答して、第２図のアクチュエータｅアクセサリ
・モジュール３１内の永久磁石５９とは反対に電磁界を
発生させて、プランジャ３６をトリップ・アクチュエー
タ用ラッチ３７と相互作用させ、これにより第３図に示
して説明した遮断器作動機構５３を動作させる。フライ
バック・ダイオードＤ６が分路トリップ回路の両端間に
接続され、回路がオフになるときの過渡電圧の発生を防
止している。−回連断器作動機構が応動し、かつ連続電
圧が端子ＴＩ、Ｔ２に供給されている場合、通常遠隔ス
イッチが非動作状態にされるまでは遮断器作動機構をリ
セットできないように保証する何らかの手段が必要であ
る。上述した従来の構成においては、補助スイッチが遮
断器作動機構と相互作用して、分路トリップ・コイルに
供給される電流を遮断し、コイルが過熱されないように
防止している。補助スイッチは遮断器作動機構と機械的
に相互作動して、この補助スイッチが最初にリセットさ
れない限り遮断器作動機構をリセットできないように保
証している。本発明のアクチュエータ・アクセサリ・モ
ジュールは補助スイッチを含んでいないし、また必要と
もしていないので、回路は本質的に電圧信号が端子ＴＩ
、Ｔ２の両端に印加されている間は遮断器作動機構を手
動でリセットできないように保証している。これはＦＥ
Ｔがオフ状態の場合にＦＥＴをバイパスする抵抗Ｒ４を
通る第２のコンデンサ充電回路によって得られる。蓄積
コンデンサに供給される充電電流は１秒ないし２秒以内
に蓄積コンデンサを完全に充電する。シリコン・スイッ
チは前述したように応答して、１秒程度の間隔で電流パ
ルスを分路トリップψコイル６０に供給し続け、端子Ｔ
Ｉ、Ｔ２が付勢されている限り遮断器作動機構を「トリ
ップされた」状態に維持する。スイッチング機能はシリ
コン・スイッチＱ１、ツェナーダイオードＺ２抵抗Ｒ７
，Ｒ８およびトランジスタ・スイッチＱ２．Ｑ３から構
成される電子スイッチ７４によって与えられる。この電
気スイッチは前述した米国特許出願節１７６．５８９号
に記載されているように動作する。電子スイッチのオン
およびオフ動作の繰り返しによって、コイルを過熱する
ことなく、必要なトリップ電流を分路トリップ・コイル
６０に供給される。−旦電子スイッチがターンオフされ
ると、蓄積コンデンサは再び充電を開始する。シリコン
・スイッチＱ１が導通状態になると、電流が抵抗Ｒ７お
よびトランジスタ・スイッチＱ２のエミッタ・ベース接
合部を介して流れ、Ｑ２を導通状態にする。このとき、
電流が抵抗Ｒ８およびトランジスタ・スイッチＱ３のエ
ミッタ・ベース接合部を介して流れ、Ｑ３を導通させる
。Ｑ３が導通すると、電流はシリコン・スイッチＱ１を
分路して、このシリコン・スイッチをオフにし、トラン
ジスタ・スイッチＱ２を通して更に電流を流れさせ、こ
れによって再生ラッチ作用を起こし、蓄積コンデンサか
らの放電電流が抵抗Ｒ８によって設定される所定値に低
下するまで電子スイッチをオン状態に維持する。

分路トリップ・コイルに流れるトリップ電流が所定値以
下に低下すると、電子スイッチは非導通状態になり、こ
れによりシリコン・スイッチＱ１のトリガ電圧を超える
に充分な電圧まで蓄積コンデンサが充電することができ
、こうしてオン・オフのサイクルが繰り返される。ＦＥ
Ｔのオン・オフ状態を制御するタイミング回路６６は抵
抗Ｒ９を介して正ライン７０に接続され、次のように動
作する。端子Ｔ１．Ｔ２が付勢されると、タイミング・
コンデンサＣ２が抵抗Ｒ＋２およびツェナーダイオード
Ｚ５のクランプ電圧によって決定される値まで充電され
る。トランジスタ・スイッチＱ４のベース・エミッタ接
合部の両端間に接続されている抵抗Ｒ１＋はトランジス
タ・スイッチＱ４が非導通状態に維持されるように保証
する。タイミング・コンデンサＣ２がツェナーダイオー
ドＺ４のクランプ電圧を超えると、電流が抵抗Ｒ１０％
ツェナーダイオードＺ４および抵抗Ｒ１ｌを介して流れ
てトランジシスタ・スイッチＱ４をオンにする。

Ｑ４がオンになると、ＦＥＴのゲート端子が抵抗Ｒ６を
介して負ライン７１にクランプされ、ＦＥＴをオフにす
る。これはまた前述したように抵抗Ｒ４を介して第２の
充電回路を起動する。

遠隔電圧源スイッチを介した分路トリップ動作のための
分路トリップ回路に接続された分路トリップ・コイルお
よび過電流保護のための遮断器トリップ・ユニットによ
る直接動作用のフラックス・シフト・コイルを含むアク
チュエータ・アクセサリ・モジュールが単一のアクチュ
エータ・アクセサリ・モジュール内に設けられることを
示した。

分路トリップ回路は過熱状態を生じさせることなく分路
トリップ・コイルに連続してトリップ電流を供給するこ
とを可能にし、外部信号電圧がアクチュエータ・アクセ
サリ・モジュール内の分路トリップ回路に供給されてい
る限り遮断器作動機構をトリップ状態に維持する。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明による過電流および分路トリップ・アク
チュエータ・アクセサリ・モジュールを含む集積化配線
用遮断器の斜視図である。 第２図は本発明による過電流および分路トリップ・アク
チュエーターアクセサリ・モジュールの組立前の第１図
の集積化遮断器の分解斜視図である。 第３図は第２図の遮断器作動機構と組み合わせられた過
電流および分路トリップ・アクチュエータ・アクセサリ
・モジュールとの間の相互作用を示すようにカバーの一
部が取り除かれている集積化配線用遮断器の平面図であ
る。 第４図は第２図の過電流および分路トリップ・アクチュ
エータ・アクセサリ・モジュール用のプリント配線基板
内に設けられている分路トリップ回路の回路図である。 １０・・・集積化配線用遮断器、１１．１２・・・プラ
スティック製のケース、１３・・・アクセサリ・カバ、
１９・・・操作ハンドル、２２・・・フラックス・シフ
ト・コイル、２７・・・トリップ・ユニット、３１・・
・アクチュエータ・アクセサリ譬モジュール、３２・・
・アクチュエータ・アクセサリ・モジュール用ハウジン
グ、３３・・・プリント配線基板、３９・・・トリップ
・アクチュエータ用アーム、４７．４８・・・電流変成
器、５０・・・機械的アクチュエータ、６０・・・分路
トリップ・コイル、６２・・・分路トリップ回路、６３
・・・入力回路、Ｃ１・・・蓄積コンデンサ、６４・・
・充電回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一対の分離し得る接点と、 指令時に前記接点を分離するように構成された作動機構
   と、 プランジャ、永久磁石、およびそれらと関連した電磁コ
   イルであって、前記プランジャは前記永久磁石と接触す
   ることによってばねのバイアスに抗して前記作動機構と
   相互作用することを阻止され、前記電磁コイルはそれに
   電流信号が供給されたときに前記プランジャを前記作動
   機構と相互作用させるように前記永久磁石とは反対の作
   用を行うように構成されている、前記のプランジャ、永
   久磁石および電磁コイルと、 前記電磁コイルに接続されて、前記電磁コイルへの前記
   電流信号を制御する分路トリップ回路であって、第１お
   よび第２の充電回路を介して前記電流信号を供給するよ
   うに前記電磁コイルに接続された蓄積コンデンサを含ん
   でいる前記分路トリップ回路と、 を備えている遮断器。 ２、前記第１の充電回路がＦＥＴを含んでいる請求項１
   記載の遮断器。 ３、前記ＦＥＴは前記電流信号を前記電磁コイルの一方
   の側に接続する請求項２記載の遮断器。 ４、前記第２の充電回路が線形抵抗を含んでいる請求項
   ２記載の遮断器。 ５、前記線形抵抗が前記ＦＥＴのソース端子とドレイン
   端子との間に接続されている請求項４記載の遮断器。 ６、前記電磁コイルの他方の端側に電子スイッチが接続
   されている請求項３記載の遮断器。 ７、前記電子スイッチ内のシリコン・スイッチがツェナ
   ーダイオードを介して前記蓄積コンデンサに接続されて
   いる請求項６記載の遮断器。 ８、前記電子スイッチが一対の第１および第２のトラン
   ジスタ・スイッチを含み、前記第１のトランジスタ・ス
   イッチのコレクタが前記第２のトランジスタ・スイッチ
   のベースに接続されている請求項７記載の遮断器。 ９、関連する電流制限抵抗を介して前記ＦＥＴのゲート
   とドレイン端子との間に接続されるとともに、前記蓄積
   コンデンサに共通に接続されているタイミング・コンデ
   ンサを含んでいる請求項８記載の遮断器。 １０、エミッタが前記蓄積コンデンサに接続され、コレ
   クタが信号ダイオードを介して前記ＦＥＴの前記ゲート
   端子に接続された第３のトランジスタ・スイッチを含ん
   でいる請求項９記載の遮断器。 １１、前記第１の充電回路は前記第２の充電回路よりも
   充電速度が速い請求項１０記載の遮断器。 １２、前記タイミング・コンデンサの両端間には、前記
   第１の充電回路のタイミング速度を設定するために第２
   の電流制限抵抗を介して第２のツェナーダイオードが接
   続されている請求項１１記載の遮断器。