JPH0576131U - 開閉装置用操作器の駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】開閉装置用操作器の駆動部に電流を供給する駆
動回路に設ける電圧検出素子の数を半減させ、駆動回路
とコントロールユニットとの間の伝送線の引き回しを簡
単にする。 【構成】トランジスタ１１のエミッタをトランジスタ１
２のコレクタに共通接続する。トランジスタ１１のコレ
クタに抵抗１４の一端を接続し、トランジスタ１２のエ
ミッタに抵抗１５の一端を接続する。抵抗１４の他端と
抵抗１５の他端との間に発光ダイオード１６を接続し、
発光ダイオード１６のアノード及びカソードをそれぞれ
ダイオード１８ａ，１８ｂからなる結合回路及びダイオ
ード１９ａ，１９ｂからなる結合回路を通してトランジ
スタ１１，１２の共通接続点１７に接続する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、遮断器や断路器等の開閉器を操作する操作器の操作部への駆動電流 の供給を制御する開閉装置用操作器の駆動回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

ガス絶縁開閉装置等に用いる遮断器や断路器等の開閉装置を操作する操作器は 、通常モータや電磁石等からなる駆動部を備えていて、開閉装置を操作する際に は、所定の駆動回路から該駆動部に駆動電流が与えられる。開閉装置用操作器の 駆動部に駆動電流を与える駆動回路は、トランジスタやＦＥＴ等の半導体スイッ チ素子を用いたスイッチ回路を備えており、該スイッチ回路をオンオフ制御する ことにより、駆動電流の供給を制御するようになっている。

【０００３】 開閉装置用操作器の駆動部に駆動電流を与える駆動回路では、サージノイズに よるスイッチ素子の誤動作や、スイッチ素子の偶発的な故障により、開閉器が誤 操作されることがないようにするため、通常は複数の半導体スイッチ素子を直列 に接続して、一方の半導体スイッチ素子の短絡故障によっては操作器が誤動作し ないようにしている。

【０００４】 図４は従来の駆動回路を示したもので、同図において１及び２はそれぞれ第１ の半導体スイッチ素子及第２の半導体スイッチとしてのＮＰＮトランジスタ、３ は開閉器用操作器の駆動部である。トランジスタ１のコレクタは図示しない直流 電源の正極側出力端子に接続され、エミッタはトランジスタ２のコレクタに共通 接続されている。トランジスタ２のエミッタは開閉器用操作器の駆動部３の一端 に接続され、該駆動部３の他端は図示しない直流電源の負極側出力端子に接続さ れている。また各トランジスタのオープン破壊を検出するため、トランジスタ１ のコレクタエミッタ間に抵抗４を通して電圧検出素子としての発光ダイオード５ が接続され、トランジスタ２のコレクタエミッタ間に抵抗６を通して電圧検出素 子としての発光ダイオード７が接続されている。

【０００５】 発光ダイオード５及び７の発光は、光ファイバーケーブルからなる伝送線を通 してコントローラの入力ポートに入力されるか、または発光ダイオード５及び７ の発光が光電変換部により電気信号に変換された後に、該電気信号がケーブルか らなる伝送線を通してコントローラに入力され、該コントローラにより発光ダイ オード５及び７の発光状態が一括して監視される。

【０００６】 図４に示した駆動回路では、１つの駆動回路当り２つの発光ダイオードが設け られるため、ｎ個の駆動回路が設けられている場合には、２ｎ本の伝送線が設け られる。

【０００７】 上記の駆動回路により開閉装置用操作器の駆動部に電流を供給する（開閉装置 を開路操作または閉路操作する）場合には、トランジスタ１及び２のベースに同 時に駆動信号（この場合はベース電流）を与えて、両トランジスタを同時に導通 状態にする。

【０００８】 また開閉装置用操作器の駆動部に駆動電流を供給しないときに、トランジスタ １及び２に交互に駆動信号を与えて、各トランジスタのコレクタエミッタ間の電 圧を検出することにより、各トランジスタの動作が正常に行われるか否かを確認 する。図示の例では、発光ダイオード５，７の動作によりトランジスタ１，２の コレクタエミッタ間の電圧を検出してそれぞれの動作を確認するようにしている 。即ち、動作確認試験の際には、先ずトランジスタ１のみにベース電流を与える 。駆動部３は通常導通があるため、トランジスタ１が導通状態になる（正常に動 作する）と、図示しない直流電源からトランジスタ１と抵抗６と発光ダイオード ７と駆動部３とを通して電流が流れ、発光ダイオード７が発光する。次にトラン ジスタ１へのベース電流の供給を停止し、トランジスタ２のみにベース電流を与 える。このときトランジスタ２が導通状態になると、図示しない直流電源から抵 抗４と発光ダイオード５とトランジスタ２と駆動部３とを通して電流が流れるた め、発光ダイオード５が発光する。またトランジスタ１及び２のいずれにもベー ス電流を与えない状態で、両トランジスタが遮断状態にあるときには、発光ダイ オード５及び７の双方が発光する。従って、トランジスタ１，２の双方にベース 電流を与えない状態でのこれら両発光ダイオードの動作状態から、駆動部のモー タや電磁石等の断線の有無を検出することができる。

【０００９】 図４において、抵抗４と発光ダイオード５とトランジスタ２とを通して駆動部 ３に通電されるときの通電電流、及びトランジスタ１と抵抗６と発光ダイオード ７とを通して駆動部３に通電されるときの通電電流が共に駆動部３を動作させな い程度に十分に微弱になるように、抵抗４及び６の抵抗値が設定されているのは 当然である。

【００１０】

【考案が解決しようとする課題】

図４に示した駆動回路では、各スイッチ素子毎に電圧検出素子（上記の例では 発光ダイオード）を設ける必要があるため、電圧検出素子の出力をコントローラ に伝えるための伝送線の数、及び該伝送線を接続するコントローラの入力ポート の数が多くなって、開閉装置の駆動部回りの構成が複雑になるだけでなく、伝送 線の引き回しが面倒になるという問題があった。

【００１１】 本考案の目的は、電圧検出素子の数及び該電圧検出素子の出力をコントローラ に伝送するための伝送線の数を少なくすることができるようにした開閉装置用操 作器の駆動回路を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】

本考案は、直列に接続された第１及び第２の半導体スイッチ素子を有するスイ ッチ回路を通して開閉装置用操作器の操作部に駆動電流を供給する開閉装置用操 作器の駆動回路に係わるものである。

【００１３】 本考案においては、第１の半導体スイッチ素子及び第２の半導体スイッチ素子 の直列回路の一端及び他端にそれぞれ第１及び第２の電流制限素子の一端を接続 し、該第１及び第２の電流制限素子の他端間に、一定の閾値以上の電圧が印加さ れたときに検出動作を行う電圧検出素子を接続する。第１の半導体スイッチ素子 と第２の半導体スイッチ素子との共通接続点と電圧検出素子の一端側の回路との 間、及び該共通接続点と電圧検出素子の他端側の回路との間をそれぞれ、所定の 閾値以上の電圧が印加されたときに実質的な動作電流が流れる第１の結合回路及 び第２の結合回路により結合する。そして、第１及び第２の結合回路の閾値の和 が電圧検出素子の閾値よりも大きくなるように、各結合回路及び電圧検出素子の 閾値を選定する。

【００１４】 上記の電圧検出素子としては発光ダイオードを用いることができる。この場合 、第１の結合回路は共通接続点側にカソードを向けた少なくとも１つのダイオー ドにより構成でき、第２の結合回路は共通接続点側にアノードを向けた少なくと も１つのダイオードにより構成できる。

【００１５】

【作用】

上記の構成において、開閉装置用操作器を動作させる際に第１の半導体スイッ チ素子及び第２の半導体スイッチ素子に同時に駆動信号が与えられる点は従来の ものと同様である。

【００１６】 第１の半導体スイッチ素子及び第２の半導体スイッチ素子のいずれにも駆動信 号が与えられておらず、両半導体スイッチ素子が共に遮断状態にあるときには、 第１及び第２の結合回路の直列回路と電圧検出素子との並列回路の両端に第１及 び第２の電流制限素子を通して電源電圧が印加される。このとき、第１及び第２ の結合回路のそれぞれの閾値の和が電圧検出素子の閾値よりも高いため、電圧検 出素子に電流が流れ、該電圧検出素子が検出動作を行う。このようにいずれの半 導体スイッチ素子にも駆動信号が与えられていない状態で、電圧検出素子が検出 動作を行っていることを確認することにより、操作器の駆動部の導通がとれてい ることを確認することができる。駆動部の導通がとれていないときには、第１及 び第２の半導体スイッチ素子に駆動信号を与えない状態で、電圧検出素子が検出 動作を行わない。

【００１７】 各半導体スイッチ素子の動作を確認する場合には、第１及び第２の半導体スイ ッチに交互に駆動信号を与える。第１の半導体スイッチ素子に駆動信号を与えた ときに該第１の半導体スイッチ素子が正常であれば、該半導体スイッチ素子が導 通する。このとき第１の半導体スイッチ素子が第１の電流制限素子と第１の結合 回路との直列回路の両端を実質的に短絡するため、電圧検出素子の両端に電圧が 印加されなくなり、電圧検出素子が検出動作を停止する。これにより第１の半導 体スイッチ素子が正常に動作することを確認できる。

【００１８】 また第１の半導体スイッチ素子への駆動信号の供給を停止し、第２の半導体ス イッチ素子に駆動信号を与えたときに第２の半導体スイッチ素子が正常であると 、該第２の半導体スイッチ素子が導通する。このとき第２の結合回路と第２の電 流制限素子との直列回路が第２の半導体スイッチ素子により実質的に短絡される ため、電圧検出素子の両端に電圧が印加されなくなり、該電圧検出素子が検出動 作を停止する。これにより第２の半導体スイッチ素子が正常に動作することを確 認できる。

【００１９】 いずれかの半導体スイッチ素子が故障して短絡状態になったときにも、電圧検 出素子が検出動作を停止する。従って第１及び第２の半導体スイッチ素子の双方 に駆動信号を与えていない状態で電圧検出素子が検出動作を停止したときに、い ずれかの半導体スイッチ素子が短絡故障を起こしたことを検出できる。

【００２０】 尚上記の場合、第１の半導体スイッチ素子及び第２の半導体スイッチ素子のい ずれが短絡故障を起こしたのかを判別できないが、通常第１及び第２の半導体ス イッチ素子は１つのパッケージとなっており、いずれか一方が故障したときには 双方を交換することになるため、いずれの半導体スイッチ素子が故障したのかを 判別できなくても実用上は何等支障がない。

【００２１】 上記のように構成すると、各駆動回路毎に１つの電圧検出素子を設ければよい ため、各駆動回路とコントロールユニットとの間を結ぶ伝送線（光ファイバケー ブルまたは往復ケーブル）の数を従来の１／２にすることができ、開閉装置用操 作器の駆動部回りの構成を簡単にすることができる上に、伝送線の引き回しを簡 単にすることができる。

【００２２】

【実施例】

図１は本考案の実施例を示したもので、同図において、１１は第１の半導体ス イッチとしてのＮＰＮトランジスタ、１２は第２の半導体スイッチとしてのＮＰ Ｎトランジスタ、１３は開閉装置用操作器の駆動部であり、トランジスタ１１の エミッタ及びトランジスタ１２のコレクタが共通接続されて両トランジスタが直 列に接続されている。

【００２３】 トランジスタ１１のコレクタには抵抗器からなる第１の電流制限素子１４の一 端が接続され、トランジスタ１２のエミッタには抵抗器からなる第２の電流制限 素子１５の一端が接続されている。第１の電流制限素子１４の他端と第２の電流 制限素子１５の他端との間に電圧検出素子としての発光ダイオード１６が、その アノードを電流制限素子１４側（直流電源の正極出力端子側）に向けて接続され ている。トランジスタ１１のエミッタとトランジスタ１２のコレクタとの共通接 続点（第１及び第２の半導体スイッチ素子の共通接続点）１７と発光ダイオード １６のアノードとの間がカソードを共通接続点１７側に向けて直列に接続された ２個のダイオード１８ａ，１８ｂからなる第１の結合回路１８を通して結合され ている。また共通接続点１７と発光ダイオード１６のアノードとの間が、アノー ドを共通接続点１７側に向けた２個のダイオード１９ａ，１９ｂの直列回路から なる第２の結合回路１９を通して結合されている。

【００２４】 上記の実施例において、開閉装置用操作器の駆動部１３に駆動電流を供給する 場合には、トランジスタ１１及び１２の双方にベース電流（駆動信号）を与えて 、両トランジスタを同時に導通させる。

【００２５】 トランジスタ１１及び１２の双方にベース電流を与えない状態で、両トランジ スタが遮断状態にある場合には、図２に示すように発光ダイオード１６と、ダイ オード１８ａ，１８ｂ，１９ａ及び１９ｂの直列回路とが並列に接続された状態 になる。ここで、１個のダイオードの閾値（実質的な動作電流が流れ始める直前 の印加電圧）は約０．７Ｖであるため、４個のダイオード１８ａ，１８ｂ，１９ ａ及び１９ｂの直列回路の閾値（第１及び第２の結合回路の閾値の和）は約２． ８Ｖとなる。一方発光ダイオード１６の閾値は約０．７Ｖである。従って図２に おいて、ダイオード１８ａ，１８ｂ，１９ａ，１９ｂの直列回路を流れる電流Ｉ D と発光ダイオード１６を流れる電流ＩL との間には、ＩL ＞＞ＩD の関係が成 立し、抵抗１４を通して流れ込む電流Ｉo のほとんどは発光ダイオード１６を通 して流れる。そのため発光ダイオード１６が発光し（検出動作を行い）、トラン ジスタ１１及び１２が共に遮断状態にあり、駆動部１３の導通がとれていること を表示する。

【００２６】 また駆動部１３の導通がとれていないときには、トランジスタ１１及び１２に ベース電流を与えない状態で、発光ダイオード１６が発光を停止する。

【００２７】 各トランジスタの動作を確認する場合には、トランジスタ１１及び１２に交互 にベース電流（駆動信号）を与える。トランジスタ１１にベース電流を与えたと きに該トランジスタ１１が導通すると、トランジスタ１１が第１の電流制限素子 １４と第１の結合回路１８との直列回路の両端を実質的に短絡するため、発光ダ イオード１６の両端に電圧が印加されなくなり、発光ダイオード１６が発光を停 止する。これによりトランジスタ１１及び１２が正常に動作することを確認でき る。

【００２８】 またトランジスタ１１へのベース電流の供給を停止し、トランジスタ１２にベ ース電流を与えたときにトランジスタ１２が導通すると、該トランジスタ１２が 第２の結合回路１９と第２の電流制限素子１５との直列回路を実質的に短絡する ため、発光ダイオード１６の両端に電圧が印加されなくなり、該発光ダイオード が発光を停止する。これによりトランジスタ１２が正常に動作することを確認で きる。

【００２９】 いずれかのトランジスタ１１または１２が故障して短絡状態になったときにも 、発光ダイオード１６が発光を停止する。従ってトランジスタ１１及び１２の双 方にベース電流を与えていない状態で発光ダイオード１６が発光を停止したとき に、いずれかのトランジスタが短絡故障を起こしたことを検出できる。

【００３０】 トランジスタ１１及び１２と発光ダイオード１６との動作状態をまとめて示す と表１のようになる。

【００３１】

【表１】 また上記の実施例において、発光ダイオード１６が接続されていないとすると 、ダイオード１８ａ，１８ｂ，１９ａ及び１９ｂの直列回路の印加電圧と該直列 回路を通して流れる電流との関係は、図３の曲線ａのようになり、印加電圧が閾 値２．８Ｖを超えると電流が増大する。一方発光ダイオード１６の印加電圧と該 発光ダイオードを通して流れる電流との関係は曲線ｂのようになる。発光ダイオ ード１６が接続されていると、ダイオードの直列回路と発光ダイオードとの並列 回路の両端の電圧は発光ダイオードの両端電圧Ｖo により決まる。このときダイ オードの直列回路の両端の電圧の変化は、曲線ａと線対称な曲線ｃのようになり 、ダイオードの直列回路と発光ダイオードとは曲線ｂとｃとの交点で動作するこ とになる。このとき発光ダイオード１６を通して流れる電流はＩL となり、ダイ オードの直列回路には微小電流ＩD が流れる。ダイオードの直列回路と発光ダイ オードとの並列回路を流れる全電流Ｉo はＩL ＋ＩD となる。

【００３２】 上記の実施例では、第１及び第２の結合回路１８及び１９をそれぞれ２個のダ イオードにより構成したが、各結合回路を１個のダイオードで構成してもよく、 また３個以上のダイオードで構成してもよい。更に第１の結合回路１８と１９と を異なる数のダイオードで構成してもよい。

【００３３】 ダイオード１及び第２の結合回路をそれぞれ１つのダイオードで構成した場合 、動作時のダイオードの直列回路の両端の電圧と電流の関係は図３の曲線ｃ´の ようになり、曲線ｃ´とｂとの交点で動作することになる。このとき発光ダイオ ードを通して流れる電流はＩL'となり、各結合回路を２個のダイオードで構成し た場合に比べて発光ダイオードの通電電流が減少する。

【００３４】 上記の実施例では、電圧検出素子として発光ダイオードを用いたが、電圧検出 素子は、一定の閾値以上の電圧が印加されたときに検出動作を行う素子であれば いかなるものでもよい。

【００３５】

【考案の効果】

以上のように、本考案によれば、各駆動回路毎に１つの電圧検出素子を設けれ ばよいため、各駆動回路とコントロールユニットとの間を結ぶ伝送線の数を従来 の１／２にすることができ、開閉装置用操作器の駆動部回りの構成を簡単にする ことができる上に、伝送線の引き回しを簡単にすることができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例を示す回路図である。

【図２】図２の動作を説明するために同図の一部を取出
して書き替えた回路図である。

【図３】図１の実施例の電流バランスを説明する線図で
ある。

【図４】従来の駆動回路の回路図である。

【符号の説明】

１１…トランジスタ（第１の半導体スイッチ素子），１
２…トランジスタ（第２の半導体スイッチ素子）、１３
…駆動部、１４…第１の電流制限素子、１５…第２の電
流制限素子、１６…発光ダイオード（電圧検出素子）、
１８…第１の結合回路、１４…第２の結合回路。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】直列に接続された第１及び第２の半導体ス
   イッチ素子を有するスイッチ回路を通して開閉装置用操
   作器の操作部に駆動電流を供給する開閉装置用操作器の
   駆動回路において、 前記第１の半導体スイッチ素子及び第２の半導体スイッ
   チ素子の直列回路の一端及び他端にそれぞれ第１及び第
   ２の電流制限素子の一端が接続されて、該第１及び第２
   の電流制限素子の他端間に、一定の閾値以上の電圧が印
   加されたときに検出動作を行う電圧検出素子が接続さ
   れ、 前記第１の半導体スイッチ素子と第２の半導体スイッチ
   素子との共通接続点と前記電圧検出素子の一端側の回路
   との間、及び前記共通接続点と前記電圧検出素子の他端
   側の回路との間がそれぞれ、所定の閾値以上の電圧が印
   加されたときに実質的な動作電流が流れる第１の結合回
   路及び第２の結合回路により結合され、 前記第１及び第２の結合回路の閾値の和が前記電圧検出
   素子の閾値よりも大きくなるように設定されていること
   を特徴とする開閉装置用操作器の駆動回路。
2. 【請求項２】前記電圧検出素子は発光ダイオードからな
   り、 前記第１の結合回路は前記共通接続点側にカソードを向
   けた少なくとも１つのダイオードからなり、 前記第２の結合回路は前記共通接続点側にアノードを向
   けた少なくとも１つのダイオードからなっていることを
   特徴とする請求項１に記載の開閉装置用操作器の駆動回
   路。