JPH0714249B2

JPH0714249B2 - 回路しゃ断器

Info

Publication number: JPH0714249B2
Application number: JP62157083A
Authority: JP
Inventors: 和宏石井
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1987-06-23
Filing date: 1987-06-23
Publication date: 1995-02-15
Anticipated expiration: 2010-02-15
Also published as: EP0375797A1; US4866558A; EP0375797B1; JPS641421A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は過電流引外し装置を備えた回路しや断器に関
するものである。

［従来の技術］この種の回路しや断器は、たとえば特開昭60-32211号公
報や実公昭55-29931号公報に開示されているように、負
荷開閉接点が閉成されて電源側端子から負荷開閉接点を
介して対応する負荷側端子に電力が供給されている状態
において、交流電路に事故電流が流れると、上記変流器
がそれに固有の変流比で事故電流を検出し、２次側に出
力電流を誘起する。

上記信号変換回路からの出力信号は、事後処理回路に印
加され、事故電流が所定のレベル以上であると判断され
たとき、そのレベル検出信号が時限回路に入力され、こ
の時限回路はこの信号にもとづいて所定の限時動作を行
ない、サイリスタのゲートをトリガして釈放形過電流引
外しコイルを駆動し、上記負荷開閉接点を開放して電路
をしや断する。

上記時限回路は、第６図で示す瞬時引外し電流領域，短
限時引外し電流領域および長限時引外し電流領域を越え
たとき、時限動作する瞬時引外し回路、短限時引外し回
路および長限時引外し回路を具備している。

第７図は従来の長限時引外し回路を示す。事故電流に相
当する検出電圧は実効値変換回路でその実効値に変換さ
れたのち、その出力電圧eXが長限時引外し回路（170）
の比較器（35）に入力され、その出力電圧eXが基準電圧
設定回路（37）の基準電圧eYに対して、たとえば1.1倍
に達すると、比較器（35）の出力スイツチ（36）が閉よ
り開となり、コンデンサ（38）への充電を可能とする。

いま、交流電路に流れる定格電流がたとえば200Aのと
き、基準電圧設定回路（37）の基準電圧eYをたとえば0.
5Vに設定しておく。実効値変換回路からの出力電圧eXが
基準電圧eYの1.1倍の0.55Vに達したとき、比較器（35）
の出力スイツチ（36）を閉より開にして、コンデンサ
（38）への充電を開始する。この場合、充電開始時に上
記交流電路に流れる事故電流は220Aである。

他方、上記比較器（35）の入力端子ａに印加される入力
電圧eXは電圧電流変換回路（44）に印加されて、その入
力電圧eXに相当する出力電流Ibに変換される。

ここで、上記電圧電流変換回路（44）の入力電圧eXと出
力電流Ibとの関係は、たとえば入力電圧eXの２乗に出力
電流Ibが比例するように達成されている。つまり、入力
電圧eXがたとえば1Vであるとき、その出力電流Ibが１μ
Ａに変換され、入力電圧eXが2Vであるとき、その出力電
流Ibが４μＡに変換されるように構成されている。

したがつて、上記交流電路に流れる事故電流が回路しや
断器の定格電流の２倍の400Aであるとき、上記電圧電流
変換回路（44）により、その出力電圧eX（1V）は電流Ib
（１μＡ）に変換されて、その出力電流Ibがコンデンサ
（38）に充電される。

上記コンデンサ（38）の充電電圧e1が上昇して、長限時
動作時間の基準電圧設定回路（42）の出力電圧e2より高
くなると、比較器（41）から長限時動作時間の出力信号
を出して、たとえば100secでしや断動作をする。

［発明が解決しようとする問題点］ところで、上記回路しや断器の定格電流を200Aから、た
とえば400Aに変える場合、基準電圧設定回路（37）の基
準電圧eYを0.5Vの２倍である1Vに設定する。

このような使用状態で、交流電路の事故電流が回路しや
断器の定格電流の２倍の800A流れた場合、実効値変換回
路からの出力電圧eXは2Vとなる。

したがつて、電圧電流変換回路（44）からコンデンサ
（38）に充電される充電電流Ibは４μＡとなつて、定格
電流が200Aの使用態様における定格電流の２倍の事故電
流が流れた場合の充電電流Ib（１μＡ）に対して４倍と
なり、長限時引外し回路（170）の定格電流の２倍にお
ける長限時動作は定格電流が200Aの場合と、400Aの場合
とで大きく相違する。

この動作時間を一定に保つには、上記コンデンサ（38）
の時定数を定格電流を変えると同時に変えればよいが、
充電電流Ibは事故電流の大きさの２乗に比例する関係に
あるから、コンデンサ（38）の時定数を変えて、長限時
動作時間を調整しようとしても、事故電流に対応させる
ことがきわめて困難である。

また別の方法としては，電流検出抵抗体「（40）」を変
えて回路しや断器の定格電流を変えてもよいが、許容電
力の大きい可変抵抗を要し、また、３相回路しや断器の
場合には、３個が連動する可変の電流検出抵抗体を要
し、高価であつた。

したがつて、従来の長限時引外し回路（170）は、負荷
開閉接点を流れる電流の定格値を変更した場合、定格電
流の200％の事故電流での動作時間を、同一に保つのが
困難であり、またできたとしても高価であつたこの発明は上記の問題点を解決するためになされたもの
で、負荷開閉接点を流れる電流の定格値を変更した場合
でも、事故電流が定格電流の同一倍率であれば，同一の
動作時間が容易に得られる回路しや断器を提供すること
を目的とする。

［問題点を解決するための手段］この発明による回路しや断器は、長限時引外し回路が実
効値変換回路と基準電圧設定回路からの各出力電圧を比
較する比較器と、この比較器の入力電圧の比を演算して
その比に対応する電圧を出力する演算回路と、この演算
回路からの出力電圧を電流に変換する電圧電流変換回路
とを具備したことを特徴とする。

［作用］上記演算回路は比較器の両入力端子に印加される入力電
圧eX,eYの比Ｚ＝eX/eYを演算して、その比に相当する電
圧eZを出力するものである。

したがつて、定格電流が変更された場合でも、電圧電流
変換回路に印加される入力電圧eZが変化しないから、そ
の出力電流も変化せず、長限時動作を決定するコンデン
サの時定数を変更する必要がない。これによつて、負荷
開閉接点を流れる電流の定格値を変更した場合でも、事
故電流が定格電流の同一倍率であれば、同一の動作時間
が得られ、かつ正確な時限動作を達成することができ
る。

［実施例］以下、この発明の実施例を図面にしたがつて説明する。

第１図はこの発明による回路しや断器の一例を示す回路
図である。

（21）は交流電路（11）に介挿された変流器で、この変
流器（21）の２次側には、２次出力電流を単一方向に変
える整流回路（30）が接続され、この整流回路（30）は
ダイオード（31），（32）の直列回路と、ダイオード
（33），（34）の直列回路とから構成されている。（50
0）は整流回路（30）の正側出力端子に接続された直流
定電圧電源回路で、正側端子（5a），中間端子（5c）お
よび負側端子（5d）をもつている。

上記電源回路（500）の負側端子（5d）は電流検出抵抗
体（40）の一端に接続され、この電流検出抵抗体（40）
の他端は整流回路（30）の負側接続端子に接続されて、
この検出抵抗体（40）には電路（11）の負荷電流に対応
する全波整流波形電流が流れる。（60）は電流検出抵抗
体（40）の電圧降下を電源回路（500）の中間電位Voを
基準とする信号に変換する差動増幅回路である。

上記差動増幅回路（60）は演算増幅器（63）と４つの抵
抗体（64），（65），（66），（67）から構成されてい
る。上記差動増幅回路（60）の電力は電源回路（500）
から供給され、差動増幅回路（60）の入力端子は電流検
出抵抗体（40）に接続されている。

（70）は時限回路で、この時限回路（70）は瞬時引外し
回路（230）、短限時引外し回路（220）および長限時引
外し回路（170）を備え、各回路（230），（220），（1
70）の出力端子は並列接続されて、時限回路（70）の出
力端子（70a）となつている。

すなわち、差動増幅回路（60）の出力端子には、瞬時引
外し回路（230）が接続され、この瞬時引外し回路（23
0）にはピーク値変換回路（44）（210）と短限時引外し
回路（220）の直列回路と、実効値変換回路（211）と長
限時引外し回路（170）の直列回路とが並列接続されて
いる。

（80）は整流回路（30）の正側出力端子に接続された電
磁引外しコイル、（120）は電磁引外しコイル（80）に
直列接続された開閉回路で、この開閉回路（120）の他
端は電源回路（500）の負側端子（5d）に接続されてい
る。上記電磁引外しコイル（80）は開閉接点（120）に
対し、しや断機構（100）を介して機械的に連動してお
り、開閉回路（120）が開より閉に切換ることにより、
上記開閉接点（120）が開放されるように構成されてい
る。

（50）は電源回路（500）の正側端子（5a）と負側端子
（5d）との間に接続された不足電圧動作禁止回路、（5
5）はその出力スイツチである。

第２図は長限時引外し回路（170）を示す。図におい
て、比較器（35）の一方の入力端子ａには実効値変換回
路（211）からの出力電圧eXが印加されるように接続さ
れている。（36）は比較器（35）の出力スイツチで、通
常は閉じ、過電流になると開くように接続されている。

（37）は比較器（35）の他方の入力端子に接続された定
格電流基準電圧設定回路で、この基準電圧設定回路（3
7）は比較器（35）の基準となる定格電流の電流値を設
定するためのものである。（38）は出力スイツチ（36）
に並列接続された長限時引外しコンデンサ、（39）は長
限時引外しコンデンサ（38）に並列接続された放電抵抗
体で、実効値変換回路（211）からの出力電圧が印加さ
れる上記比較器（35）の一方の入力端子ａと、上記コン
デンサ（38）と放電抵抗体（39）の接続点ｂとの間に
は、演算回路（45）と電圧電流変換回路（44）（44）の
直列回路が接続されている。

上記演算回路（45）は比較器（35）の両入力端子に印加
される入力電圧eX,eYの比 eZ＝eX/eY …（１）を演算して、その比に相当する電圧eZを出力するもので
ある。

（41）は長限時引外し時間を決定するたもの比較器で、
この比較器（41）の一方の入力端子には長限時引外しコ
ンデンサ（38）の充電電圧e1が印加されるように接続さ
れている。（42）は上記比較器（41）の他方の入力端子
に接続された長限時動作時間の基準電圧設定回路で、こ
の基準電圧設定回路（42）は比較器（41）の基準となる
長限時動作時間に相当する電圧e2を設定するためのもの
である。

つぎに、上記構成の動作について説明する。

交流電路（11）に電流Iaが流れると、変流器（21）の２
次巻線に固有の変流比で定まつた２次電流が流れる。こ
の２次電流を整流回路（30）で単一方向の電流に変換
し、整流回路（30）の出力電流が電源回路（500）と検
出抵抗体（40）を通つて整流回路（30）に還流する。こ
のとき、電源回路（500）と検出抵抗体（40）には交流
電路（11）の電流Iaに対応する全波整流波形電流が流れ
る。

上記電源回路（500）に全波整流波形電流が流れ込む
と、この電源回路（500）の各出力端子（5a），（5c）
および（5d）には、中間端子（5c）の電位Voを基準とし
た電圧（＋Ｖ），（−Ｖ）が発生する。

他方、上記差動増幅回路（60）の電力は電源回路（50
0）から供給され、差動増幅回路（60）の入力は電流検
出抵抗体（40）から供給される。この差動増幅回路（6
0）の利得Ａは、となる。

上記差動増幅回路（60）の出力が時限回路（70）の対応
する瞬時引外し回路（230）、短限時引外し回路（220）
および長限時引外し回路（170）に印加され、これらの
各回路は第５図で示す瞬時引外し，短限時引外しおよび
長限時引外しの各特性動作を達成するように出力信号を
出す。

これを長限時引外しの特性動作について説明すると、上
記時限回路（70）における実効値変換回路（211）から
の出力電圧eXは、第２図で示す長限時引外し回路（17
0）の比較器（35）に入力され、その入力電圧eXが基準
電圧設定回路（37）の基準電圧eYに対して、たとえば1.
1倍に達すると、比較器（35）の出力スイツチ（36）が
閉より開となり、コンデンサ（38）への充電を可能とす
る。

いま、交流電路（11）に流れる電流Iaがたとえば定格値
200Aのとき、基準電圧設定回路（37）の基準電圧eYをた
とえば0.5Vに設定しておく。実効値変換回路（211）か
らの出力電圧eXが基準電圧eYの1.1倍の0.55Vに達する
と、比較器（35）の出力スイツチ（36）が閉より開とな
り、コンデンサ（38）への充電を開始する。この充電開
始時に上記交流電路（11）に流れる事故電流Iaは220Aで
ある。

他方、上記比較器（35）の両入力端子に印加される入力
電圧ex,eYは演算回路（45）により（１）式の演算がな
されて、その比に相当する電圧eZを出力する。すなわ
ち、入力電圧eXが1Vのとき、この出力電圧eZは（１）式
から、 eZ＝1/0.5V＝2V …（３）となる。

ここで、上記電圧電流変換回路（44）の入力電圧eZと出
力電流Ibとの関係は、たとえば入力電圧eZの２乗に出力
電流Ibが比例するように構成されているから、入力電圧
eZ（2V）は出力電流Ib（４μＡ）に変換される。

上記出力電流Ibがコンデンサ（38）に充電され、その充
電電圧e1が上昇して、長限時動作時間の基準電圧設定回
路（42）の出力電圧e2より高くなると、時限回路（70）
から長限時動作時間の出力信号を出す。

上記時限回路（70）の出力信号は不足電圧動作禁止回路
（50）の出力スイツチ（55）を経由して開閉回路（12
0）の入力をトリガし、開閉回路（120）の出力を開より
閉にし、電磁引外しコイル（80）を励磁する。電磁引外
しコイル（80）は開閉接点（201）を閉より開に操作し
事故電流を、その過電流開始から、たとえば100secでし
や断する。

つぎに、定格電流が200Aから、たとえば400Aである交流
電路（11）に上記回路しや断器が使用されたとき、基準
電圧設定回路（37）の基準電圧eYを0.5Vの２倍である1V
に設定変更する。

このような使用状態で、交流電路（11）に800Aの事故電
流が流れたとき、実効値変換回路（211）からの出力電
圧eXは2Vとなり、基準電圧設定回路（37）の基準電圧eY
は1Vであるから、上記演算回路（45）の出力電圧eZは
（１）式から、（３）式と同様に、 eZ＝2/1V＝2V …（４）となる。

したがつて、電圧電流変換回路（44）からコンデンサ
（38）に充電される充電電流Ibは４μＡとなつて、定格
電流が400Aであつても、200Aの使用態様と同様であり、
事故電流の発生から100secで時限回路（70）の長限時動
作を達成することができる。

なお、上記開閉接点（201）を流れる電流が定格電流の1
0％〜20％程度の小さいときには、電源回路（500）の出
力電圧は時限回路（70）の動作に不十分な状態がある。
その状態で、時限回路（70）が誤つた出力を出すのを防
止するため、不足電圧動作禁止回路（50）の出力スイツ
チ（55）が開となつて、開閉回路（120）の閉動作を防
ぐ。

上記実施例においては、便宜上、単相の交流電路（11）
をしや断する回路しや断器について説明したけれども、
多相の交流電路をしや断する回路しや断器であつてもよ
いことはいうまでもない。

［発明の効果］以上のように、この発明によれば、比較器の両入力端子
に印加される入力電圧eX,eYの比eZ＝eX/eYを演算回路に
よつて演算し、その比に相当する電圧eZを出力するもの
であるから、定格電流が変更された場合でも、電圧電流
変換回路（44）に印加される入力電圧eZが変化しない。

したがつて、その出力電流も変化せず、コンデンサの時
定数を変更する必要がないから、負荷開閉接点を流れる
電流の定格値を変更した場合でも、回路しや断器を事故
電流が定格電流に対して同一倍率であれば、同一時間で
動作させることが容易で、かつ正確な時限動作を達成す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による回路しや断器の一例を示す回路
図、第２図は長限時引外し回路の回路図、第３図は回路
しや断器の引外し特性図、第４図は従来の回路しや断器
の動作説明の引外し特性図、第５図は従来の長限時引外
し回路の回路図である。（11）……交流電路、（21）……変流器、（30）……整
流回路、（35）……第１の比較器、（36）……出力スイ
ツチ、（37）……第１の基準電圧設定回路、（38）……
コンデンサ、（39）……放電抵抗体、（40）……電流検
出抵抗体、（41）……第２の比較器、（42）……第２の
基準電圧設定回路、（44）……電圧電流変換回路（4
4）、（45）……演算回路、（60）……差動増幅回路、
（70）……時限回路、（80）……電磁引外しコイル、
（100）……しや断機構、（120）……開閉回路、（17
0）……長限時引外し回路、（201）……負荷開閉接点、
（211）……実効値変換回路（44）、（500）……電源回
路。なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】交流電路に挿入された負荷開閉接点と、こ
の接点に流れる電流を検出する変流器と、この変流器の
２次巻線に接続されて前記変流器の交流２次電流を単方
向電流に変換する整流回路と、この整流回路の出力端子
間に接続された直流定電圧電源回路と、前記単方向電流
に比例する前記電流検出抵抗体の電圧降下を増幅する差
動増幅回路と、前記単方向電流の所定の大きさに対して
所定の時間遅れを生じさせる時限回路と、この時限回路
の出力により開より閉に操作される開閉回路と、この開
閉回路の閉成で電磁引外しコイルにより駆動されて前記
負荷開閉接点を閉より開にするしや断機構とを具備し、
上記時限回路は前記差動増幅回路の出力信号を受けてそ
の出力信号の実効値電圧に変換する実効値変換回路と、
定格電流の基準電流値に対応する電圧を設定する第１の
基準電圧設定回路と、実効値変換回路と基準電圧設定回
路からの各出力電圧を比較して事故電流を判定する第１
の比較器と、実効値変換回路からの出力電圧を電流に変
換する電圧電流変換回路と、事故電流に相当する上記電
圧電流変換回路からの見掛け上の電流が充電されるコン
デンサと、のコンデンサに並列接続された放電抵抗体
と、上記コンデンサに並列接続されて通常は閉成されか
つ過電流になると開く上記比較器の出力スイツチと、基
準となる長限時動作時間に相当する電圧を設定する第２
の基準電圧設定回路と、上記コンデンサの充電電圧と上
記基準電圧設定回路の出力電圧を比較して長限時動作時
間を決定する第２の比較器とを備えた回路しや断器にお
いて、実効値変換回路と電圧電流変換回路の間に第１の
比較器の入力電圧の比を演算してその比に対応する電圧
を電圧電流変換回路に出力する演算回路を設けたことを
特徴とする回路しや断器。