JPH05506120A - 固体電流制御遮断システム - 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】 固体電流割面遮断システム 本発明の分野 本発明は一般に回路遮断器、より詳しくは、固体回路遮断システムに関する。

本発明の背景 従来の固体遮断器は、第１図に例示するように適当な固体スイッチ１０を含み、 電子論理制御器１４に与えられる開閉信号（リード＃１１３での）の制御の下に 、電源１１と負荷１２の間の電流を遮断する。開閉信号は、手動または外部のｔ ｌＨＩＪ源から与えられる。電流検知器１６力月つまたは複数の信号を電子制御 器１４に送り、電子制御器１４はこの情報を処理して、過負荷または短絡条件を 検出するとスイッチｌＯを開く。過渡電圧抑制器Ｉ８かスイッチにまたがって接 続され、流入する線の過渡電流、またはスイッチを開いた時に負荷および／また は線インダクタンス（コイル１５で表す）に蓄積されるエネルーを吸収する。

従来の固体遮断システムでは、スイッチが短絡電流を遮断すると、電流路の電流 が急上昇し、この電流は、線および／または負荷に蓄積されるエネルギーを吸収 する過渡電流吸収器に送られる。例えば、２２，０ＯＯＡＩＣ１２４０ボルト、 ３相線の第１図の構造ては、電流は約２３マイクロ秒間に２８０アンペアのレベ ルに達する。

この時点て、スイッチは開いて電流を遮断しなければならない。このとき電流は 、線および／または負荷に蓄積されたエネルギーを吸収する過渡電流吸収器に送 られる。

スイッチはきわめて迅速に動作しなければならない。さもないと、電流は非常に 高いレベルに上昇して、スイッチは遮断できない。応答時間が速くなければなら ないことが災いして、線にノイズなとの不都合な条件があると、スイッチは厄介 なトリップを起こしやすい。

回路遮断器かおおきな過負荷に耐えなければならないという要件も、固体遮断器 にとって大きな問題である。

従来の回路遮断器はモータのような長期の過負荷にはトリップせずに耐えるか、 固体装置は熱容量が小さく、従ってモータが発生するような大きな過負荷を処理 することができない。例えば従来の普通の回路遮断器は、定格レベルの３５倍の 過負荷に０．１５秒間耐えることができる。固体スイッチがこの大きさの過負荷 に耐えるためには、スイッチはきわめて過剰設計になる。

既知の固体回路遮断器における別の問題は、遮断器を「通過させる」過負荷電流 の量に関係する。この「通過させる」電流は、主として負荷の電流需要ではなく て固体スイッチの設計によって決まるものである。従って固体遮断システムを設 計するに当たっては、遮断器の定常状態の性能仕様をそのまま実現するのではな く、予想される最悪の負荷条件を処理できることが重要である。

固体遮断システムで予想される過負荷の種類は、次の２つの型のいずれかである 。第１の型は長期の過負荷で、モータなどの装置か発生するものである。第２の 型は、変圧器、コンデンサ、白熱灯などの装置が発生する短期の過負荷で、最初 に付勢されたときに急上昇する。前者の型の過負荷はモータを起動させるために 耐えなければならないか、短期の急上昇する過負荷は負荷自体に有害なので、望 ましくない過渡電流である。

更に、真の短絡によって生じる急上昇する電流過負荷と、充電されていないコン デンサを線に接続する場合に発生するような電流の流入による過負荷とを区別す ることは事実上不可能である。スイッチか２８０アンペアの電流を例えば２３マ イクロ秒で遮断するのは、短絡を適切に遮断する場合か、またはコンデンサを誤 って完全に充電するのを防ぐ場合である。どちらにしても、２つの過負荷の型を 区別することかできないので、従来のスイッチは電流を２８０アンペアのレベル で遮断するように設計されている。

従って、上に述べたような既知の従来の技術の欠点を克服するような固体遮断器 の装置と技術が必要である。

本発明の目的と概要 本発明の重要な目的は、負荷に供給する電流を調節して、負荷や吸収器や固体ス イッチにかかるストレスを制限するような固体遮断装置を提供することである。

望ましい実施態様では、本発明は、電源と負荷の間の電流路の電流を遮断する固 定遮断装置を提供し、制御回路が発生する遮断信号に応答して固体スイッチが電 流路を遮断するようにする。電流路の電流を検知するために、検知回路が設けら れる。制御回路は検知回路に応答して、定期的に遮断信号を発生して所定の間隔 で電流路を遮断し、負荷に入る電流を所定の最大と最小の電流レベルの間に制御 する。

図面の簡単な説明 本発明の他の目的と利点は、以下の詳細な説明を読み、以下の図面を参照すれば 明らかになる。

第１図は、従来の固体遮断回路のブロック図である。

第２図は、第１図の従来の固体遮断回路の動作を示す一連のタイミング図である 。

第３図は、本発明の固体電流制御遮断回路のブロック図である。

第４ａ図は、本発明が短絡や急速な過渡的過負荷なとの線の故障を処理できるこ とを図示する、本発明のタイミング図である。

第４ｂ図も、本発明が別の方法で線の故障を処理できることを図示する、本発明 の別のタイミング図である。

第５図は、第３図の制御回路２０を実現するのに用いる、本発明の制御回路の回 路図である。

第６図は、３相の配電システムへの応用を図示する、本発明の制御回路のブロッ ク図である。

本発明は各種の変形や代替形式が可能であるか、例示の実施態様を例として図示 してこれを詳細に説明する。

しかしながら、本発明はここに開示した特殊の形式に制限されないものとする。

逆に、意図するところは、特許請求の範囲に定義される本発明の精神と範囲の中 に入るすべての変形品、同等品、代替品を含むものである。

望ましい実施態様の詳細な説明 本発明の実施態様に関連して第３図は、電源１１と負荷１２の間の電流路（ＤＣ またはＡＣ）を遮断する適当な固体スイッチ１０を備えた固体遮断器をブロック 図の形で図示する。第１図と同様に、電流路の線インピーダンスを独立のコイル Ｉ５で図示し、電流検知器（または変流器）１６か電流路から電流を検知し、ま た金属酸化物バリスタのような過渡電圧抑制器（「吸収器」）１８がスイッチ１ ０にまたがって接続され、流入する線の過渡電流、またはスイッチを開いたとき に負荷および／または線インダクタンスに蓄積されるエネルギーを吸収する。

第３図に示す構造の重要な部分は新しい制御回路２０を含み、検知回路１６に応 答して、スイッチｌＯと負荷１２に対して正確で信頼性の高いエネルギー割面を 行う。

制御回路２０は検知回路１６に応答して、定期的にスイッチ１０に命令して所定 の期間電流路を遮断し、負荷に供給される電流を所定の最大と最小の電流レベル の間に制置する。

この動作は、制御回路２０の中の２つの分岐回路を用いて行われる。２つの分岐 回路の違いは、第１の分岐回路は長期型の過負荷に対してスイッチ１０を制御す るように動作する長期副部回路２０ａを含み、第２の分岐回路は過負荷が所定の 値を超えるとスイッチを作動させる短期制御回路２０ｂを含む。長期制御回路２ ０ａと短期制御回路２０ｂは共に信号調整器２２を通して入力信号を受け、それ ぞれの出力信号を論理回路２３とドライバ２４に送り、スイッチ１０を制御する 。

更に特定すると、検知電流が所定の値例えば定格電流の８倍以下であれば、長期 制御回路２０ａか固体スイッチＩＯを制御して、過負荷の程度に応じた時間、電 流路を遮断する。例えば従来の回路遮断器の特性に従って、長期制御回路２０ａ はスイッチｌＯをオフにして、過負荷検知後６０秒つまり定格電流の２倍、過負 荷検知後１０秒つまり定格電流の４倍、過負荷検知後３秒つまり定格電流の８倍 、などに電流路を遮断する。もちろんこれらの値は、個々の遮断器の設計によっ て異なる。

検知電流か所定の値を超えると、論理回路２３は短期制御回路２０ｂか発生する 出力を用いてドライバ２４およびスイッチ１０を制御する。短期制御回路２０ｂ は検知器１６に応答してスイッチ１０を定期的に開閉し、負荷に供給する電流を 所定の最大と最小の電流レベルの間に制御する。このようにして、スイッチは最 大電流レベルを超える電流レベルでストレスをかけられることはない。同様に、 負荷１２に達する電流も最大電流レベルに制限される。

第３図の固体スイッチ１０を選択するに当たっては、従来の回路遮断器の電流・ 時間曲線に従って、定格負荷なら連続して、またそのＸ倍の過負荷なら７秒間（ 例えば、８倍なら３秒間）耐えるようにしなければならない。

長期制御回路２０ａはいくつかの従来の方法で実現できる。例えば、信号調整器 からの調整電流信号を自乗し、適当な時定数を持つ遅れ回路に加える。次に遅れ 回路の出力を基準と比較して、基準を超えると次の半サイクルで電流がゼロクロ スするときにスイッチを開く。時定数と基準レベルを適当に選ぶことによって、 望ましい時間・電流特性を得ることができる。

長期制御回路２０ａはマイクロコンピュータを用いて実現することもできる。マ イクロコンピュータは、各半サイクルの間にスイッチ１０をとおる電流の自乗を 時間で積分して過負荷の測度とする。この実施例では、積分値の移動平均をマイ クロコンピュータで計算する。すなわち最近の値を加え、最初の値を計算から除 く。この平均を半サイクル全体で計算して必要な時間・電流特性を得る。計算し た■２の平均値か最終的に所定の最大値を超えると、次の半サイクルの電流のゼ ロクロスでスイッチを開く。

また、他の計算方法（電流の自乗を計算する以外の）を用いて、簡単だか恐らく 結果かやや劣るシステムを用いてもよい。例えば、制御回路２０の長期分岐回路 は電流の自乗ではなくて電流を積分してもよく、またはピーク電流を監視して連 続したピークが所定の時間以上続く場合に遮断器を開いてもよい。

電流のゼロクロスで電流路の過負荷を遮断すれば、線および負荷に貯蔵されるエ ネルギーは無視できる程度で、大量の負荷エネルギーを放散させる負担はなくな る。例えば遮断の時にモータ負荷を起動すると、負荷が持つ誘導エネルギーは非 常に大きくて線インダクタンス・エネルギーをはるかに超える。

第４ａ図の電流・時間曲線は、短絡および高速の過渡負荷を短期制御回路２０ｂ で扱う状況を図示する。第３図の負荷１２か短絡したとき、電流の急上昇を制限 するのは線インピーダンスと短絡インピーダンスだけである。

所定の最大電流（ＮｍａｘＪ　）に達するとスイッチＩＯは短期制御回路２０ｂ によって開き、電流が減少して下限（Ｎｍ１ｎＪ　）に達するとスイッチは再び 閉じる。

従って短絡が続く間、電流はこれらの２つの予め設定した限界、ＩｍａｘとＴｍ １ｎの間でサイクリングする。

同様に、荷電していないコンデンサを急に負荷に接続すると電流は急上昇し、Ｉ ｍａｘに達するとスイッチＩＯか開いて電流を減少させる。スイッチ１０が再び 閉じると電流は再び増加してＩｍａＸに達する。このサイクルはコンデンサが線 電圧にまで充電されるまて続き、ここて電流はｒｍａｘ以下に安定し、スイッチ は閉じたままになる。

この技術でよく知られているように、磁気要素を初めて付勢すると高い流入電流 が発生する。例えば、変圧器または磁心を持つ誘導器をスイッチ１０で初めて付 勢すると、サイクル中の時刻および磁心の飽和レベルに応じた高い流入電流か発 生する。この場合も電磁機器が不飽和になり、電流が適当な値に落ち着くまで電 流はサイクリングする。

疑似ノイズパルスまたは過渡電流がある場合はスイッチは開かれ、過渡電流また はノイズかなくなるまで電流の限界の間をサイクリングする。ノイズが存在する 時間の長さによるが、負荷はあまりひとく乱されない。

真の短絡と、コンデンサや変圧器を線内に投入することによって生じる一時的な 過負荷とを区別するために、タイマを用いる。このタイマは、電流の制限サイク ルの初め（を流か最初に「ＩｍａＸ」に達したとき）に起動する。タイマの時間 は、コンデンサが充電できる時間、または変圧器が飽和から離れる時間に設定す る。この時間か過ぎても電流が通常のまたは許容できる値まで減少しない場合は 、この過渡状態は短絡のためであると判断して制御回路２０はスイッチｌＯを開 きそのまま保持する。

スイッチ１０をサイクリングさせるこの方法は、アーク障害を防ぐのに特に官用 である。アーク障害は高レベルの急上昇する電流を繰り返し発生するので、スイ ッチはサイクリングする。この状態のまま所定の時間またはサイクル数を経たこ とを検出したときは、タイミング操作を用いてスイッチを開きそのままにするよ う支持することによって、この状態に対処することができる。

スイッチ１０を繰り返しサイクリングすることにより、エネルギーは誘導的エネ ルギー吸収器１８に放散される。

このエネルギーの変動は第２図の波形を見れはよく分かる。この図で、スイッチ １０の電流（波形Ｂ）は吸収器１８に放散されている（波形Ａ）。このエネルギ ーの放散を減少させるには、その後のサイクルの電流レベルをＩｍａｘ、すなわ ち起動時にスイッチを最初にトリップさせる電流、より低い値に制限する方法が 用いられる。

これにより平均電流レベルが減少し、スイッチ１０、吸収器Ｉ８、負荷１２での エネルギー放散が少なくなる。

この型の動作を示す波形を第４ｂ図に示す。この図では最初のとリップレベルを Ｉ４で示す。第４ｂ図のレベル１１は定格電流レベルを示す。第４ｂ図のＩ４レ ベルは、第４ａ図のＩｍａｘレベルに相当する。Ｉ３およびＩ２はより低い値で 、最初のピーク■４に達した後、電流はその間をサイクリングする。

第４ａ図および第４ｂ図に示す電流レベルは、スイッチに最悪の負荷かかかった 場合を考慮して決めなければならない。またスイッチがサイクリングを行う時間 （第４ａ図のＴｃｙｃｌｅ）の長さも、最悪の自体に対処する設計によって決め なければならない。この設計ては、各種の負荷と誘導的エネルギー吸収器のエネ ルギー吸収能力を考慮する。

第３図の制御回路２０を実現するには、マイクロコンピュータ例えばモトローラ 社製のＭＣ６８Ｈ（、ＩＩ型型槽積回路用いてプログラムしてよく、ゼロクロス したことを判断し、電流の自乗を計算し、各半サイクルで１２を積分し、移動平 均を計算し、この平均を基準と比較する。更に、マイクロコンピュータを使うと 、応答時間、設定点などが簡単に変更できるので都合かよい。しかし、制御回路 ２０を個別のアナログおよびデジタル要素を用いて実現してもよい。

第５図はこのような個別の要素を用いた望ましい実施態様を示し、同じ要素には 同じシンボルを用いて示している。第５図の制卸回路２０は電流検知器１６（第 ３図）から信号調整回路２２に入力信号を受け、６２０オームのバイアス抵抗２ ４ｂを備えたトランジスタ２４ａ（例えば従来の２Ｎ３９０６ヤＰ−Ｎ−Ｐ　） ランジスタを用いて実現する）、および従来のドライバ２４ｃ（使用する固体ス イッチＩＯの型に適した）を通して命令信号を出す。

この信号調整回路２２は、従来の配列の一対の演算増幅器２２ａと２２ｂを含む 。これらの増幅器は関連する抵抗器Ｒ１，Ｒ２、Ｒ３を備え、また入力信号に乗 る可能性のある非常に速いノイズ・スパイクをフィルタリングするための抵抗器 Ｒ３とコンデンサＣＩとを備える。

抵抗器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３はそれぞれＩＯＫ、４．９９Ｋ、１にオーム、コンデン サＣＩは０．００１マイクロフアラツド、演算増幅器２２ａと２２ｂはテキサス ・インスツルメント社製のＴＬＯ７２ＣＰ（集積回路）を用いて実現してよい。

第３図の長期制御回路２０ａの望ましい実施態様は、ブロック形式で示している 。これは信号調整器２２から全波整流信号を受けて検知電流の自乗に比例する信 号を出す自乗回路２０ａ１を含む。図示の例では、■２２倍は遅れ回路２０ａ２ に入り、その出力は比較器２０ａ３に送られて、回路遮断器の連続定格よりやや 大きいＩ２値を表す基準電圧と比較される。この技術に精通した人に知られてい るように、遅れ回路のゲインと時定数および比較器の基準レベルを適当に選ぶこ とにより、望ましい時間・電流特性か得られる。ＡＣ電流を遮断する応用（本発 明はＤＣｔ流に使用することもできるか、そのＤＣ電流への応用に対して）では 、比較器２０ａ３の出力はゼロクロス検出器２０ａ４に入る。この検出回路２０ ａ４か高信号を出すのは、（＋）遅れ回路２０ａ２の出力が１２基準電圧を超え る場合と、（２）ＡＣ信号がゼロクロスしたことを演算増幅器２２ａの出力か示 す場合である。ＯＲゲート４１を用いることにより、長期制御回路２１ａまたは 短期制御回路２１ｂのどちらがかスイッチ１０を遮断する。

制御回路２０の残りの部分は、４個の比較器２６−２９、例えばＬＭ２２９Ｎ型 ＩＣに応答する。各比較器は調整した入力信号を関連する基準電圧と比較する。

これらの基準電圧は通常の電圧分割回路ＲＥＦ　ＩＩ、ＲＥＦ　１４、ＲＥＦ　 １３、ＲＥＦ　Ｉ２を用いて作る。基１！Ｉ４は第４ａ図および第４ｂ［ＮのＴ ｍａｘレベルに相当し、短期制御回路２０ｂを起動させる電流レベルである。こ れは通常、回路遮断器の連続電流定格の８ないし］０倍の値である。この電流に 達すると、比較器２７の出力は高になり、Ｓ−Ｒフリップ・フロップ４２をセッ トする。基準Ｉ３は基準Ｔ４より低レベルなので、フリップ・フロップ５ｏも比 較器２８によってセットされる。フチツブ・フロップ４２と５０が共にセットさ れると、ＮＡＮＤゲート４４の出力は低になり、従ってＮＡＮＤゲート４６を経 てＯＲゲート４８に高人力か入り、トランジスタ２４と固体スイッチＩＯをオフ にする。

固体スイッチ１０がオフになると、電流はゼロに向かって減少し始める。電流が ＲＥＦ　１２に相当する値に達すると比較器２９の状態が変わり、フリップ・フ ロップ５０をリセットする。これによりＮＡＮＤゲート４４の出力は論理低にな り、ＯＲゲート４８の他方の入力は低になり、トランジスタ２４従って固体スイ ッチ１０をオンにする。

電流か再び増加してＲＥＦ　１３に相当する値に達すると、フリツプ・フロップ ５０は再びセットされる。今度はフリップ・フロップ４２か既にセントされてい るのて、ＮＡＮＤゲート４４の出力は論理低になり、トランジスタ２４と固体ス イッチ１０をオフにする。このようにして、電流は第４ｂ図に示すように１２と Ｉ３の間をサイクリングする。

このような電流のオンオフ動作の時間の長さを制限するため、および真の短絡と 一時的な高い過渡電流とを区別するために、タイマ３２を用いる。例えばＣＤ４ ０４７ＢＥ型ｒｃを用いるタイマ３２は、電流がＲＥＦ　１４を超えて比較器２ ７か最初に状態を変えたときに起動する。このときタイマ３２の出力は高になり 、時間ｔ１の間高のままである。時間ｔＩが終ると、例えばＣＤ４０４７８Ｅ型 ＩＣを用いたタイマ３４か起動する。タイマ３４は時間ｔ２の間、ＮＡＮＤゲー ト３８に高信号を与える。タイマ３２のパルス出力は１／２ミリ秒から数秒（負 荷の型およびスイッチの電流容量による）で、タイマ３４のパルス出力は、電源 周波数の少なくとも半サイクルの長さである。

時間ｔ２中の任意の時刻に電流が１１より大きくなると、ＮＡＮＤゲート３８の 出力は低になり、ＮＡＮＤゲート３９の出力は高になる。これかＤ型のフリップ ・フロップ３６のクロックとなり、トランジスタ２４はオフになり従って固体ス イッチ１０もオフになる。１．後の半サイクルの任意の時刻に電流ＩＩより大き くなると固体スイッチはオフとなり、手動でリセットするまでオフのままである 。第５図の回路を手動でリセットするためには、オンオフスイッチ５２を先ずオ フにし、次に瞬時リセットスイッチ２５を押してフリップ・フロップ３６をリセ ットする。他方、ｔｌが終る前に電流がＩＩ以下の通常の値まで落ちると、固体 スイッチはオンのままである。

パルスｔ２の前端を使用してフリップ・フロップ４２をリセットすることもでき 、この回路は再び短期の電流過負荷を監視する体勢になる。

多くの従来型の遠隔制御方法を用いることかできるが、固体スイッチ１０を手動 で開閉するには、フリップ・フロップ５４をセットまたはリセットするスイッチ ５２を用いるのが望ましい。フリップ・フロップ５４は、フリップ・フロップ４ ２．５０と同様に、ＣＤ４０１３ＢＥ　ＩＣを用いて実現してよい。ＮＡＮＤゲ ートおよびＮＯＲゲートは、それぞれＣＤ４０１１ＢＥとＣＤ４０７１ＢＥ型Ｉ Ｃを用いて実現してよい。抵抗器Ｒ４は１５キロオームが望ましい。

第６図は、本発明の固体遮断システムを３相の配電システムに適用した場合を示 す。この装置では、固体スイッチＩＯを電源と負荷１２′の間の３線それぞれに 接続する。各線の電流検知器１６が負荷電流を監視する。信号調整器２２′を各 電流検知器１６に接続して、各線の電流に相当する余波整流信号を得る。この実 施態様では、各信号調整器２２′からの信号は３個の演算増幅器６０を使用して 組み合わせ、３個の信号調整器からの信号中の必ず最大の信号が、長期および短 期制御回路２０ａ。

２Ｑｂ、論理回路２３、ドライバ２４を含む制御回路に与えられるａ第６図の制 御回路の他の機能は、第５図の説明と同様に動作する。過負荷条件を検出すると 、制御回路２０は３ドライバをすべてオフにし、固体スイッチはすべて同時に開 く。

第６図の装置は制御機能か３線すへてに共通なので、経済性の観点から望ましい ものである。しかし、各相にそれぞれの制御システムを持たせることもできる。

結局どの相で過負荷または短絡を検出しても、すべてのスイッチは開にしなけれ ばならない。

第３図の短期制御分岐回路２０ｂは、既に第５図で説明図示したような別の方法 を用いて実現してもよい。その代わり、傾斜したすなわちソフトな起動機能をマ イクロコンピュータ、またはアナログおよびデジタル回路を用いて実現してもよ い。これは電圧を徐々に上げる方法である。例えば、白熱灯負荷からの流入電流 か予め定めた故障レベルに達した場合、制御器は固体スイッチを開く。次の半サ イクルから位相角を徐々に増加して電圧を与え、この位相角でスイッチは数サイ クルにわたってオンになる。この型の制御は、スクエアＤのクラス８６６０アル フアバツクのような固体低減電圧制御器によって行うものと類似である。この方 法で再起動しようとしたとき電流が再び予め定めた故障レベルに達すると、短絡 信号が出てスイッチが開き、リセットするまで開いたままである。

本発明について各種の実施態様に関連して特に図示し説明してきたが、この技術 に精通した人には、本発明の他の変形や変更を行えることは明らかである。例え ば、本発明の範囲はＤＣおよびＡＣの単相または多相線を含むものである。更に 、固体装置の組み合せや、双方向に電流を導通し電圧を遮断することのできる単 一の固体双方向装置を含むすべての装置を用いて、スイッチｌＯを実現してよい 。例えば、逆並列の２装置、逆直列の２装置、全波整流器の出力端子に接続する １装置、などの各種の回路の配列を用いて実現してよい。どのような構成の固体 スイッチでも、両極性の電圧を遮断し、また両方向に電流を導通できることが望 ましい。更に１個の吸収器の代わりに２個の吸収器を用いて全工不ル干−１１ｒ ｉ’に減少させてよい。すなわち第１吸収器を点Ａ−０間に接続し、第２吸収器 を点Ｂ−０間（第３図）に接続してよい。このような変更は、以下に示す請求の 範囲の精神と範囲から逸脱するものではない。

浄書（内容に変更なし） 従来の技術 浄書（内容に変更なし） 要約書 固体回路遮断装置か電流路を監視して、負荷（１２）と固体スイッチ（ｌＯ）の 両方を保護する。前記装置は、前記固体スイッチ（１０）か前記電流路を遮断し たことに応答して前記電流路からエネルギーを吸収するためのエネルギー吸収器 （１８）と、定期的に前記遮断信号を発生して所定の期間前記電流路を遮断し、 また前記負荷（１２）に供給する前記電流を最大電流レベルと最小電流レベルの 間に制御するための制御回路（２０）を含む。

手続補正書（睦） １−事件の表示 固体電流制御遮断システム 氏名（名称ン スフウェアー　ディー　カンパニー ４−代理人 ５、補正命令の日付 ６、補正によりｔ曽カロする請求項の数７−補正の対象 ８、補正の内容　別紙のとおり 明細書、請求の範囲及び要約書翻訳文の浄書（内容４二変更なし）手　続　補　 正　書坊式） ％式％ １−事件の表示 固体電流制御遮断システム スフウェアー　テ゛イー　カンパニー ４−代理人 居　所　〒１００東京都千代田区大手町二丁目２番１号６−補正により増加する 請求項の数 ７−補正の対象 図面の翻訳文 国際調査報告

Claims (26)

【特許請求の範囲】
1. １．電源と負荷の間の電流路の電流を遮断するための固体遮断装置であって、 遮断信号に応答して前記電流路を遮断するようにした固体スイッチと、 前記電流路の電流を検知するようにした検知回路と、前記検知回路に応答して定 期的に前記遮断信号を発生し、所定の期間前記電流路を遮断し、前記負荷に供給 する前記電流を最大電流レベルと最小電流レベルの間に制御するようにした制御 回路と を含む、固体遮断装置。
2. ２．更に、前記電流路に結合され、前記固体スイッチが前記電流路を遮断したこ とに応答して前記電流路からエネルギーを吸収するエネルギー吸収手段を更に含 み、また前記検知回路は誘導電気信号を出し、前記制御回路は前記誘導電流信号 の自乗を積分する手段を含む、請求項１に記載の固体遮断装置。
3. ３．前記制御回路は、前記積分した誘導電流信号の自乗を前記固体スイッチの定 格電流の自乗を表す基準しきい値と比較する手段を含む、請求項２に記載の固体 遮断装置。
4. ４．前記制御手段は、前記積分した誘導電流信号の自乗を前記固体スイッチの定 格電流の自乗を表す基準しきい値と比較するようにプログラムしたマイクロコン ピュータを含む、請求項２に記載の固体遮断装置。
5. ５．前記電流路の前記電流が交流で、前記制御回路は、前記電流のゼロクロシン グを検出するゼロクロシング検出手段を含み、前記制御手段は前記遮断信号を発 生し、エネルギー吸収手段によって吸収される前記エネルギーを最小にするため に前記固体スイッチが前記電流路のゼロクロシングで前記電流路を遮断するよう にした、請求項１に記載の固体遮断装置。
6. ６．前記制御回路は、前記検知回路に応答して、最悪のスイッチ条件に対応する 初期トリップレベルを検出するための手段と、前記負荷に供給する前記電流を制 御し、前記負荷に供給する前記電流の最大電流レベルを前記初期のトリップレベ ルより小さくして、前記エネルギー吸収手段が吸収するエネルギーを制限するた めの手段を含む、請求項１に記載の固体遮断装置。
7. ７．前記電流路の前記電流が交流で、前記制御回路は、前記固体スイッチが前記 電流路を遮断したことに応答し、前記遮断信号を制御して電圧を前記負荷に数サ イクルにわたって徐々に供給するような手段を更に含む、請求項１に記載の固体 遮断装置。
8. ８．前記制御回路は、前記検知電流が予め定めた限度を超えたことに応答して前 記電流路を瞬時に遮断する、請求項１に記載の固体遮断装置。
9. ９．前記制御回路は、比較的長期の過負荷から流入する電流に応答して前記電流 路を遮断することがないようにする手段を含む、請求項１に記載の固体遮断装置 。
10. １０．前記制御回路は、前記過負荷の範囲を判断し、前記過負荷が予め定めた時 間存在したことに応答し遮断信号を発生して前記電流路を遮断する、請求項９に 記載の固体遮断装置。
11. １１．前記制御回路は、前記負荷を前記最大電流レベルと前記最小レベルの間に 制御する時間制限を与えるタイマを含む、請求項１に記載の固体遮断装置。
12. １２．前記制御回路は、前記電流路の前記検知電流の位相角を基礎にして、前記 制御回路により数サイクルにわたって前記電流路を導通させる傾斜手段を含む、 請求項１に記載の固体遮断装置。
13. １３．電源と負荷との間の電流路の電流を遮断するための固体遮断装置であって 、 遮断信号に応答して前記電流路を遮断するようにした固体スイッチと、 前記電流路の電流を検知するようにした検知回路と、前記検知回路に応答して、 比較的長期の過負荷から流入する電流に応答して電流路を遮断することがないよ うにする長期手段と、 前記遮断信号を定期的に発生して前記電流路を所定の期間遮断し、前記負荷に供 給する前記電流を最大電流レベルと最小電流レベルの間に制御するようにした短 期手段と を含む、制御回路と を含む、固体遮断装置。
14. １４．電源と負荷の間の電流路の交流電流を遮断するための固体遮断装置であっ て、 遮断信号に応答して前記電流路を遮断するようにした固体スイッチと、 前記電流路に結合され、前記固体スイッチが前記電流路を遮断したことに応答し て前記電流路からエネルギーを吸収するためのエネルギー吸収手段と、前記電流 路に結合され、前記電流路の前記電流からの誘導電流信号を与えるための検知回 路と、前記検知回路に応答して前記遮断信号を発生する制御回路で、 前記積分した誘導電流信号の自乗を、前記固体スイッチの定格電流の自乗に対応 する下限しきい値および上限しきい値と比較する比較手段と、前記比較手段に応 答して、前記積分した誘導電流信号の前記自乗が前記下限しきい値を超える期間 のタイミングをとるためのタイミング手段と、前記電流路の前記電流のゼロクロ シングを検出するためのゼロクロシング検出手段と、 前記ゼロクロシング検出手段に応答し、前記電流路の前記電流の前記ゼロクロシ ングで前記遮断信号を定期的に発生して吸収エネルギーを最小にし、前記電流路 を所定の期間遮断して、前記負荷に供給する前記電流を前記下限および上限しき い値の間に制御するような発生手段と を含む制御回路と を含む、固体遮断装置。
15. １５．前記制御回路は、前記検知回路に応答して、最悪のスイッチ条件に対応す る初期トリップレベルを検出するための手段と、前記負荷に供給する前記電流を 制御し、上限しきい値を前記初期トリップレベルより小さくして前記エネルギー 吸収手段が吸収するエネルギーを最小にするための手段を更に含む、請求項１４ に記載の固体回路遮断装置。
16. １６．前記制御回路は、前記比較手段および前記タイミング手段を実現するよう にプログラムしたマイクロコンピュータを含む、請求項１４に記載の固体回路遮 断装置。
17. １７．前記制御回路は、前記ゼロクロシング検出手段を実現するようにプログラ ムしたマイクロコンピュータを含む、請求項１６に記載の固体回路遮断装置。
18. １８．前記制御回路は、前記ゼロクロシング検出手段を実現するようにプログラ ムしたマイクロコンピュータを含む、請求項１４に記載の固体回路遮断装置。
19. １９．前記制御回路は、前記比較手段、前記タイミング手段、前記ゼロクロシン グ検出手段、前記発生手段を実現するようにプログラムしたマイクロコンピュー タを含む、請求項１４に記載の固体回路遮断装置。
20. ２０．前記制御回路は、前記固体スイッチが前記電流路を遮断したことに応答し て、前記遮断信号を制御して、数サイクルにわたって前記負荷に電圧を徐々に供 給するための手段を更に含む、請求項１４に記載の固体回路遮断装置。
21. ２１．前記検知回路が、前記固体スイッチの前記負荷側の前記電流路に結合され る、請求項１４に記載の固体遮断装置。
22. ２２．回路遮断器遮断装置において電源と負荷の間の電流路の交流電流を遮断す るのに用いる方法であって、固体スイッチを電流路に配置して遮断信号に応答し て前記電流路を遮断するようにし、 前記固体スイッチが前記電流路を遮断したことに応答して前記電流路からエネル ギーを吸収し、前記電流路の電流を検知し、 前記検知電流に応答して、定期的に遮断信号を発生して前記電流路を所定の期間 遮断し、前記負荷に供給する前記電流を最大電流レベルと最小電流レベルの間に 制御する、 段階を含む、交流電流を遮断する方法。
23. ２３．前記固体スイッチが前記電流路を遮断したことに応答して前記遮断信号を 制御し、電圧を前記負荷に数サイクルにわたって徐々に供給するような段階を更 に含む、請求項２２に記載の交流電流を遮断する方法。
24. ２４．最悪のスイッチ条件に対応する初期トリップレベルを検出し、前記負荷に 供給する前記電流を制御して、最大電流レベルを前記初期トリップレベルより小 さくする段階を更に含む、請求項２２に記載の交流電流を遮断する方法。
25. ２５．前記電流路の前記電流のゼロクロシングを検知し、前記遮断信号を制御し 、電圧を前記負荷に数サイクルにわたって徐々に供給する段階を更に含む、請求 項２２に記載の交流電流を遮断する方法。
26. ２６．前記検知電流の自乗を積分し、前記積分した検知電流の自乗を前記固体ス イッチの定格電流の自乗を表す基準しきい値と比較する段階を更に含む、請求項 ２２に記載の交流電流を遮断する方法。