JPH05284639A - 交流変流器の過電圧保護回路 - Google Patents

交流変流器の過電圧保護回路

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JPH05284639A
JPH05284639A JP7371792A JP7371792A JPH05284639A JP H05284639 A JPH05284639 A JP H05284639A JP 7371792 A JP7371792 A JP 7371792A JP 7371792 A JP7371792 A JP 7371792A JP H05284639 A JPH05284639 A JP H05284639A
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JP
Japan
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current transformer
voltage
transistor
secondary winding
zener diode
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Application number
JP7371792A
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English (en)
Inventor
Yoshio Kimura
好男 木村
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 交流変流器の過電圧保護回路において、その
電圧制限機能を担うツェナーダイオードの使用条件を緩
和し、その部品選定、調達を容易にする。 【構成】 相互に逆極性に並列接続された一対のトラン
ジスタTR1、TR2を、2次巻線W2の端子S1、S
2間に接続する。そして、各トランジスタTR1、TR
2のコレクタ・ベース間にツェナーダイオードZD1、
ZD2を接続する。2次巻線W2に過電圧が発生する
と、ツェナーダイオードZD1またはZD2が動作して
トランジスタTR1またはTR2がターンオンし、2次
巻線W2を短絡してその電圧を制限する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、交流変流器の2次巻
線両端に発生する過大電圧を制限して保護する回路に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】図7は従来の一般的な交流変流器の使用
例を示す回路図である。図において、AC、R1は交流
系統を構成する交流電源および負荷、CTは交流変流器
で、交流電源ACと負荷R1とに接続された1次巻線W
1と、2次側負荷R2が接続された2次巻線W2とを備
えている。
【0003】図8は3相交流電源に接続され、その負荷
電流を測定するための交流変流器の応用回路例である。
図において、R,S,Tは3相交流電源、CT1、CT
2はR相とT相とに挿入された交流変流器、KSは切替
スイッチ、AMは2次側負荷に相当する交流電流計であ
る。
【0004】次に、通常時の動作について説明する。図
7において、交流変流器CTの1次巻線W1を流れる電
流I1は、アンペアターンの法則に従い、(1)式によ
り2次電流I2に変換される。 I2=(N1/N2)×I1・・・・・(1) (ここで、N1:1次巻線W1の巻線、N2:2次巻線
W2の巻線)この2次電流I2は、2次側負荷R2に通
電され電流計測その他各種制御信号として利用される。
この時、2次巻線W2の両端には(2)式に示す2次電
圧V2が発生する。 V2=I2×R2・・・・・(2) 通常、この2次電圧V2があまり高くならないように
(10V以下程度)、2次電流I2、2次側負荷R2が
選定される。
【0005】図8は、3相交流電源R、S、Tの電流I
R1、IS1、IT1を交流変流器CT1、CT2、切
替スイッチKS、電流計AMにより測定するもので、例
えばIR1(2次電流はIR2)を測定する場合を以下
に説明する。交流変流器CT1の2次端子S1、S3に
は、前述の(1)式に従う2次電流IR2が誘起され
る。切替スイッチKSのノッチがRに選択された場合、
この2次電流IR2は、端子S1→切替スイッチKSの
端子2→同じく端子4→接点C3→端子3→電流計AM
→端子S3の経路で流れ、電流計AMは2次電流IR2
を指示する。この時、交流電源T相の2次電流IT2
は、端子S2→切替スイッチKSの端子6→接点C2→
端子5→端子1→端子S3の経路を通り、電流計AMを
流れないで切替スイッチKSで短絡された状態となる。
【0006】同様に、切替スイッチKSのノッチをTに
選択した時は、2次電流IT2が電流計AMで測定され
る。またノッチをSとした場合は、IR2とIT2との
ベクトル和の電流がIS2として電流計AMで計測され
る。ノッチ切の場合は、交流変流器CT1、CT2の各
2次電流IR2、IT2は切替スイッチTSで短絡され
るため、電流計AMには電流が流れずその指示値は零と
なる。切替スイッチのノッチ切替時、各接点C1〜C5
は、図中破線で示すようにオーバーラップしているた
め、交流変流器CT1、CT2の2次回路は切替スイッ
チKSの各接点を通じ短絡されるか、もしくは電流計に
接続されるかのいずれかとなり2次回路は開放となるこ
とはない。
【0007】次に2次側回路異常時の動作について説明
する。図7において、2次回路中のいずれかで(例えば
A点で)、断線・接触不良その他により2次抵抗値(R
2相当)が大きくなると、(2)式に従い2次電圧が過
大となり、2次巻線W2の絶縁破壊、その他の機器の損
傷等が発生する。
【0008】以上の弊害を防止するため従来から種々の
対策が採用されているが、図9はその代表的なもので、
例えば、実開平1−150436号公報に開示されたも
のである。図において、VSがこの保護を行う電圧制限
回路で、逆直列接続されたツェナーダイオードZD1、
ZD2からなり、これが2次巻線W2の両端子S1、S
2間に接続されている。
【0009】この場合、交流変流器CTの2次巻線W2
から2次側負荷R2に接続される回路中(例えばA点)
で断線・接触不良等が発生すると、図7で説明したよう
に、2次端子S1、S2間に過大電圧が発生しようとす
る。ここで、ツェナーダイオードZD1とZD2のツェ
ナー電圧VZを定格時より多少高い適当な電圧に選定し
ておくことにより、2次端子に発生する電圧V2を、上
記ツェナー電圧VZ以下に制限することができる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】従来の交流変流器の過
電圧保護回路は以上のように、ツェナーダイオードZD
1、ZD2により電圧を制限する構成であるので、この
ツェナーダイオードとしては、所望の電圧で動作して電
圧を制限し、かつ、その動作後、交流変流器CTの2次
電流I2を通電する必要がある。即ち、ツェナーダイオ
ードの選定にあたり、その電圧条件と電流条件との両方
を満足させる必要があり、部品選定やその調達が煩雑で
種々困難を伴うなどの問題点があった。
【0011】この発明は以上のような問題点を解消する
ためになされたもので、使用部品の選定が容易でその調
達が簡便となる交流変流器の過電圧保護回路を提供する
ことを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項1に係
る交流変流器の過電圧保護回路は、相互に逆極性に並列
接続され2次巻線の両端間に接続された一対のトランジ
スタ、および上記各トランジスタのコレクタ・ベース間
に接続されたツェナーダイオードを備えたものである。
【0013】また、請求項2に係る交流変流器の過電圧
保護回路は、上記2次巻線の交流電圧を直流電圧に変換
するダイオードスタック、このダイオードスタックの出
力のそれぞれ正極にコレクタが負極にエミッタが接続さ
れたトランジスタ、および上記トランジスタのコレクタ
・ベース間に接続されたツェナーダイオードを備えたも
のである。
【0014】更に、請求項3に係る交流変流器の過電圧
保護回路は、上記ツェナーダイオードと直列に発光ダイ
オードを接続したものである。
【0015】
【作用】2次巻線に過電圧が発生すると、ツェナーダイ
オードが動作してトランジスタをターンオンさせる。以
後、トランジスタが2次巻線間を短絡し、交流変流器の
2次電流は上記トランジスタを流れる。
【0016】また、発光ダイオードを設けたものでは、
ツェナーダイオードの動作でこの発光ダイオードが発生
し外部に表示する。
【0017】
【実施例】実施例1.図1はこの発明の実施例1による
交流変流器の過電圧保護回路の構成を示す回路図であ
る。図において、VSはこの発明に係る過電圧保護回路
としての電圧制限回路で、相互に逆極性に並列接続され
2次巻線W2の両端子S1、S2間に接続されたトラン
ジスタTR1、TR2と、この各トランジスタTR1お
よびTR2のコレクタ・ベース間に接続されたツェナー
ダイオードZD1およびZD2とからなる。
【0018】次に、保護時の動作について説明する。交
流変流器CTの2次巻線W2から2次側負荷R2に接続
される回路中(例えばA点)で断線・接触不良等が発生
すると、従来の図7で説明したように、2次端子S1、
S2間に過大電圧が発生しようとする。ここで、ツェナ
ーダイオードZD1とZD2のツェナー電圧VZを
(3)式の関係を満足するように選定する。 I2×R2A>VZ>I2×R2・・・・・(3) (但し、R2:2次負荷抵抗値、R2A:断線等発生時
の2次負荷等価抵抗値)以上のように選定することによ
り、2次端子に発生する電圧V2は、ツェナー電圧VZ
以上には上昇しない。
【0019】そして、ツェナーダイオードZD1または
ZD2が動作して導通すると、これによって直ちにトラ
ンジスタTR1またはTR2がターンオンして2次端子
S1、S2間を短絡し、2次電流I2は以後このトラン
ジスタTRを流れ、ツェナーダイオードZDに流れるこ
とはない。従って、ツェナーダイオードZDの選定にお
いては、例えばI2×R2=10V程度であれば、これ
を少し超える15V程度のツェナー電圧VZを有するも
のを選定すればよく、特に大きな電流容量を考慮する必
要がなく、その部品選定や調達が容易となる。
【0020】実施例2.図2はこの発明の実施例2によ
る交流変流器の過電圧保護回路を示すもので、ここで
は、電圧制限回路VSを、交流変流器CTの2次端子S
1、S2に接続されたダイオードスタックDSと、この
ダイオードスタックDSの直流出力側に接続されたトラ
ンジスタTRと、このトランジスタTRのコレクタ・ベ
ース間に接続されたツェナーダイオードZDとにより構
成している。この場合、2次巻線W2の電圧はダイオー
ドスタックDSで直流電圧に変換され、2次回路の断線
等による異常時は、直流に変換された過大電圧によりツ
ェナーダイオードZDが動作し、これによりトランジス
タTRがターンオンしてダイオードスタックDSを介し
て2次巻線W2の端子S1、S2間を短絡する。
【0021】実施例3.図3は、この発明の更に他の実
施例を示すもので、図1で示したものに発光ダイオード
LD1、LD2を加えたものである。即ち、発光ダイオ
ードLD1、LD2はそれぞれツェナーダイオードZD
1、ZD2と直列に接続されてそれぞれトランジスタT
R1、TR2のコレクタ・ベース間に挿入され、過大電
圧が発生してツェナーダイオードZD1またはZD2が
動作すると同時にこの発光ダイオードLD1またはLD
2が発光して過大電圧に対する制限動作の発生を外部に
表示する。従って、この実施例の過電圧保護回路は、先
の電圧制限機能に加えて保護動作表示機能をも具備する
電圧制限動作表示回路WSを構成する。
【0022】実施例4.図4は、この発明の更に他の実
施例で、図2の実施例に発光ダイオードLDを付加して
電圧制限動作表示回路WSを構成したものである。
【0023】実施例5.図5はこの発明を、従来の図8
で示した3相回路に適用したもので、ここでのダイオー
ドスタックDSは交流変流器CT1およびCT2からの
3相交流電圧を直流電圧に変換する。従って、直流変換
後は先の図4の単相の実施例の場合を同一の簡単な構成
で済む。従って、たとえ切替スイッチKS内の一部に接
触不良等が生じて交流変流器の2次回路に過大電圧が発
生しようとしても、簡単な構成で発生電圧を低く制限し
各部品の保護を図ることができる。
【0024】実施例6.図6はこの発明の更に他の実施
例を示すもので、図4の実施例において動作表示機能を
担う発光ダイオードLDに替えて電圧制限回路VSの出
力電圧を検出して動作する比較器CPを採用したもので
ある。即ち、図において、ICは電圧制限回路VSの出
力電圧が基準電圧EBより大きくなったときパルス信号
を出力する演算器である。
【0025】電圧制限回路VSが動作すると、比較器C
Pの入力端子INにはツェナーダイオードZDのツェナ
ー電圧VZが印加される。この電圧は、演算器ICで基
準電圧EBと比較され、VZ>EBの条件が満足される
と、出力端子OUTには出力電圧VOUTが発生する。
この出力電圧により、図示しない外部の警報あるいは保
護装置を動作させることができる。
【0026】
【発明の効果】この発明に係る交流変流器の過電圧保護
回路は、以上のように、所定のツェナーダイオードとト
ランジスタとで構成したので、そのツェナーダイオード
としては制限電圧特性のみを考慮してその選定を行えば
よく、部品選定、調達が容易になるという効果がある。
【0027】また、所定のダイオードスタックを設けて
交流変流器の出力を直流に変換して電圧制限動作を行う
ようにしたものでは、交流変流器の2次出力の相数にか
かわらず、電圧制限のための構成要素が簡便となる。
【0028】更に、所定の発光ダイオードを追加するこ
とにより、簡便な構成で、保護動作の有無を外部に表示
することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例1による交流変流器の過電圧
保護回路の構成を示す回路図である。
【図2】この発明の実施例2による交流変流器の過電圧
保護回路の構成を示す回路図である。
【図3】この発明の実施例3による交流変流器の過電圧
保護回路の構成を示す回路図である。
【図4】この発明の実施例4による交流変流器の過電圧
保護回路の構成を示す回路図である。
【図5】この発明の実施例5による交流変流器の過電圧
保護回路の構成を示す回路図である。
【図6】この発明の実施例6による交流変流器の過電圧
保護回路の構成を示す回路図である。
【図7】一般的な交流変流器の使用例を示す回路図であ
る。
【図8】切替スイッチを併用して3相電流を検出する交
流変流器の使用例を示す回路図である。
【図9】従来の交流変流器の過電圧保護回路の構成を示
す回路図である。
【符号の説明】
AC 交流電源 R1 負荷 R2 2次側負荷 CT 交流変流器 W1 1次巻線 W2 2次巻線 ZD、ZD1、ZD2 ツェナーダイオード TR、TR1、TR2 トランジスタ DS ダイオードスタック LD、LD1、LD2 発光ダイオード VS 電圧制限回路 WS 電圧制限動作表示回路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 交流系統に接続された1次巻線、および
    2次側負荷が接続された2次巻線を備えた交流変流器の
    過電圧保護回路において、 相互に逆極性に並列接続され上記2次巻線の両端間に接
    続された一対のトランジスタ、および上記各トランジス
    タのコレクタ・ベース間に接続されたツェナーダイオー
    ドを備え、上記2次巻線に過電圧が発生したとき、上記
    ツェナーダイオードの動作で上記トランジスタをターン
    オンさせ上記トランジスタにより上記2次巻線間を短絡
    するようにしたことを特徴とする交流変流器の過電圧保
    護回路。
  2. 【請求項2】 交流系統に接続された1次巻線、および
    2次側負荷が接続された2次巻線を備えた交流変流器の
    過電圧保護回路において、 上記2次巻線の交流電圧を直流電圧に変換するダイオー
    ドスタック、このダイオードスタックの出力のそれぞれ
    正極にコレクタが負極にエミッタが接続されたトランジ
    スタ、および上記トランジスタのコレクタ・ベース間に
    接続されたツェナーダイオードを備え、上記2次巻線に
    過電圧が発生したとき、上記ツェナーダイオードの動作
    で上記トランジスタをターンオンさせ上記ダイオードス
    タックを介して上記トランジスタにより上記2次巻線間
    を短絡するようにしたことを特徴とする交流変流器の過
    電圧保護回路。
  3. 【請求項3】 ツェナーダイオードと直列に接続され、
    発光により上記ツェナーダイオードの動作を外部に表示
    する発光ダイオードを備えたことを特徴とする請求項1
    または2記載の交流変流器の過電圧保護回路。
JP7371792A 1992-03-30 1992-03-30 交流変流器の過電圧保護回路 Pending JPH05284639A (ja)

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