JPH0714252B2 - 回路しゃ断器 - Google Patents

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機能を備えた回路しや断器に関
するものである。

［従来の技術］ 従来、たとえば特開昭60-32211号に開示されている回路
しや断器は、電流検出手段である変流器の２次側電流が
整流回路に流れ、この整流回路からの直流電圧の一部が
マイクロコンピユータなどの信号処理回路の電源回路に
印加されるとともに、上記整流回路の直流電圧の残部が
分流回路に流れて、上記信号処理回路の制御信号となる
ように構成されていた。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の回路しや断器においては、電流検出手段である変
流器の２次側電流の一部が電源回路に流れるため、分流
回路に流れる電流が交流電路を流れる電流に対応しなく
なつて、事故電流のレベル検出に誤差が生じる。しか
も、上記電源回路に流入する電流は一定でないから、事
故電流のレベル検出誤差の補正が困難であつた。

また、従来の回路しや断器の引外し諸特性を現場におい
てチエツチすることがきわめて危険かつ困難であつた。

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、事故電流のレベル検出精度を高めるとともに、引外
し諸特性を現場において安全かつ容易にチエツチするこ
とができる回路しや断器を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明による回路しや断器は、交流電路の電流を検出
する変流器の出力を整流回路で単一方向の電流に変換
し、この整流回路の出力端子に電源回路と電流検出抵抗
体を直列に接続し、上記電流検出抵抗体の両端間の電位
差を増幅する差動増幅器を設けるとともに、直流電源か
らの疑似入力電圧をスイツチを介し上記差動増幅回路に
切り換えて印加するためのテスト信号発生回路と、上記
電源回路およびテスト信号発生回路に外部電源から直流
電圧を供給するための複数の外部接続端子をもつたテス
ト用コネクタとを具備し、上記電源回路とこの電源回路
に接続される外部接続端子との間に逆流防止用素子を介
挿したことを特徴とする。

［作用］ 変流器で検出された交流電路の電流は整流回路で単一方
向の電流に変換されて、電源回路と電流検出抵抗体にそ
の全電流が流れる。このように、全電流が上記検出抵抗
体を通るため、検出電流の誤差が生じない。そのため、
事故電流のレベル検出精度を高めることができる。

また、テスト信号発生回路を設けて、直流電源からの疑
似入力電圧を上記差動増幅回路に切り換えて印加するよ
うに構成したから、現場において引外し諸特性のチエツ
チ動作が容易にできる。

さらに、電源回路と外部接続端子との間に逆流防止用素
子を介挿したから、交流電路が活線状態において、すべ
ての外部接続端子を短絡しても、上記変流器からの電流
が外部接続端子に供給されるおそれはなく、所期の過電
流引外し動作を達成することができる。

［発明の実施例］ 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。この実施例においては、説明を簡略化するた
めに、１相の交流電路（１）をしや断する回路しや断器
について説明する。

図において、（101）は交流電源に接続される電源側端
子、この電源側端子（101）は負荷開閉接点（201）を介
して負荷側端子（301）に接続されている。（21）は電
源側端子（101）と負荷側端子（301）との間の電路（1
1）に介挿された電流検出用の変流器で、この変流器（2
1）の２次側には、２次出力電流を単一方向に変えるダ
イオードブリツジ回路からなる整流回路（30）が接続さ
れている。（500）は整流回路（30）の正側出力端子に
接続された直流電源回路で、正側端子（5a），基準端子
（5b），中間端子（5c）および負側端子（5d）をもつて
いる。

第２図は上記電源回路（500）の一例を示し、図におい
て、（501）は電磁引外し装置（80）の動作を容易にす
るインピーダンス回路で、このインピーダンス回路（50
1）は、抵抗体R4と抵抗体R5の直列回路をトランジスタT
r1のコレクタに接続するとともに、上記抵抗体R4と抵抗
体R5の接続点と、上記トランジスタTr1のベースとに抵
抗体R6を接続し、さらに、上記抵抗体R4と抵抗体R5の接
続点と、上記トランジスタTr1のエミツタにツエナダイ
オードZD1を接続して構成されている。

（502）は上記インピーダンス回路（501）に直列接続さ
れた、たとえばツエナダイオードからなる電圧制限素
子、（503）はインピーダンス回路（501）と電圧制限素
子（502）の接続点にアノード側が接続されたダイオー
ド、（504）はダイオード（503）のカソード側と電源回
路（500）の負側端子（5d）の間に接続された平滑用コ
ンデンサであり、上記ダイオード（503）のカソードは
電源回路（500）の正側端子（5a）に接続されている。

（505）は上記正側端子（5a）に接続された基準電圧発
生回路、（506）は基準電圧発生回路（505）に直列接続
された電圧制限素子で、この電圧制限素子（506）と基
準電圧発生回路（505）の接続点は上記電源回路（500）
の中間端子（5c）に接続されている。さらに、上記基準
電圧発生回路（505）の出力端子は電源回路（500）の基
準端子（5b）に接続されている。

上記電源回路（500）の負側端子（5d）には、第１図で
示すように、電流検出抵抗体（40）の一端が接続され、
この電流検出抵抗体（40）の他端は電流検出抵抗体（4
1）の一端に接続され、さらに、上記電流検出抵抗体（4
1）の他端は整流回路（30）の負側端子に接続されてい
る。

（60），（61）は電流検出抵抗体（40），（41）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。上記差動増幅器（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。また、差動増幅器
（61）は演算増幅器（631）と４つの抵抗体（641），
（651），（661），（671）から構成されている。

上記差動増幅器（60），（61）の電源は電源回路（50
0）の正側端子（5a）と負側端子（5d）より供給され、
差動増幅器（60），（61）の入力端子は電流検出抵抗体
（40），（41）の両端に接続されている。上記差動増幅
器（60），（61）の各利得はたとえば電源回路（500）
に近い方が小さく設定されている。

すなわち、 差動増幅器（60）の利得＜差動増幅器（61）の利得 に設定されている。

（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
力端子となつている。

すなわち、差動増幅器（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（230）
にはピーク値変換回路（210）と短限時引外し回路（22
0）の直列回路、ならびにピーク値変換回路（210）と長
限時引外し回路（170）の直列回路がそれぞれ並列接続
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）はしや断機構（100）
を介し開閉接点（201）に対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（201）が開放されるように構成されてい
る。

（50）は時限回路（70）の出力と開閉回路（120）の入
力の間に接続された出力スイツチ（54）を有する不足電
圧動作禁止回路で、この不足電圧動作禁止回路（50）
は、第２図で示すように比較器（53）と電圧分割回路
（51）とから構成され、抵抗体R7とR8からなる電圧分割
回路（51）は電源回路（500）の正側端子（5a）と中間
端子（5c）に接続されるとともに、上記抵抗体R7とR8の
接続点が上記比較器（53）の一方の入力端子に接続さ
れ、比較器（53）の他方の入力端子は基準端子（5b）に
接続されている。

（11）はテスト用コネクタで、このコネクタ（11）は外
部接続端子（11a），（11b），（11c），（11d）を有す
る。上記接続端子（11a）は上記電源回路（500）の負側
端子（5d）に、接続端子（11b）は逆流防止用のダイオ
ード（12）を介して整流回路（30）の正側出力端子にそ
れぞれ接続されている。また、上記接続端子（11c）は
第１のテスト信号発生回路（13）に、接続端子（11d）
は第２のテスト信号発生回路（14）にそれぞれ接続され
ている。

（15a），（15b），（15c），（15d）は上記各接続端子
（11a），（11b），（11c），（11d）にそれぞれ着脱可
能に接続される端子で、端子（15a）は直流電源（16）
の負極に接続され、他の端子（15b），（15c），（15
d）はスイツチ（17a），（17b），（17c）を介して直流
電源（16）の正極にそれぞれ接続されている。

つぎに、上記構成の動作について説明する。

交流電路（１）に電流が流れると、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），（41）を通つて整流回路（30）に帰る。こ
の時、電源回路（500）と検出抵抗体（40），（41）に
は電路（１）における負荷電流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）は第２図で示す構成とするこ
とにより、その各出力端子（5a），（5b），（5c）およ
び（5d）には、第３図で示すような接地された中間端子
（5c）の電位Voを基準とした電圧（＋Ｖ），（Vref），
（−Ｖ）が発生する。その場合、上記出力端子（5a）の
出力電圧（＋Ｖ）にはリツプル分が含まれてもよく、出
力電圧（＋Ｖ）と出力電圧（Vref）の関係は （＋Ｖ）＞（Vref） である。

また、電源回路（500）の出力電圧は不足電圧動作禁止
回路（50）に供給され、ヒステリシスを持つた比較器
（53）のために出力電圧（＋Ｖ）が第３図のONレベルよ
り大きくなれば出力スイツチ（54）を閉じ、出力電圧
（＋Ｖ）がOFFレベルより小さくなれば出力スイツチ（5
4）を開く。

このONレベルとOFFレベルの差は、出力電圧（＋Ｖ）の
リツプル分より大きく設定されており、リツプル分によ
り出力スイツチ（54）がON,OFFを繰返さないように設定
されている。

すなわち、出力電圧（＋Ｖ）が規定値以上で、出力電圧
（Vref）が十分安定し、出力電圧（−Ｖ）が規定値のと
きのみ、不足電圧動作禁止回路（50）の出力スイツチ
（54）が閉じる。

他方、上記差動増幅器（60），（61）の電力は電源回路
（500）から供給され、差動増幅器（60），（61）の各
入力は電流検出抵抗体（40），（41）から供給される。

上述したように、上記差動増幅器（60），（61）の各利
得は、 差動増幅器（60）の利得＜差動増幅器（61）の利得 に設定されているから、第４図で示すように差動増幅器
（60）の出力電圧特性Ａを長限時引外し領域において高
くすることができる。つまり、長限時引外し領域におけ
る微弱な電流変化を精度良く検出することができる。

なお、他方の差動増幅器（61）の出力電圧特性Ｂは電流
変化の大きな短限時引外し領域を受けもつから、従来と
同様の特性Ｃであつてもよい。しかしながら、上記差動
増幅器（60）の出力電圧特性Ａは他方の差動増幅器（6
1）の出力電圧特性Ｂと同様の特性Ｃであつてもよい。

上記差動増幅器（60）の出力の瞬時値が、第４図で示す
瞬時引外し電流領域を越えたとき、瞬時引外し回路（23
0）から時限回路（70）としての出力信号を出す。ま
た、上記差動増幅器（60）の出力は各ピーク値変換回路
（210），（210）に印加され、このピーク値変換回路
（210），（210）の入出力電圧波形はたとえば第５図で
示すようになる。このピーク値変換回路（210），（21
0）の各出力は短限時引外し回路（220）および長限時引
外し回路（170）にそれぞれ入力され、その出力電流が
第４図で示す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、上記各引外し回路（220），（1
70）から時限回路（70）としての出力信号を出す。

時限回路（70）の出力は不足電圧動作禁止回路（50）の
出力スイツチ（54）を経由して開閉回路（120）の入力
をトリガし、開閉回路（120）の出力を開より閉にし、
電磁引外し装置（120）を励磁する。電磁引外し装置（1
20）は開閉接点（201）を閉より開に操作し事故電流を
遮断する。この動作特性曲線の一例を示すと、たとえば
第６図の通りである。

なお、開閉接点（201）を流れる電流が定格電流の10％
〜20％程度の小さい電流の時には、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
防ぐため、不足電圧動作禁止回路（50）の出力スイツチ
（54）が開となつて開閉回路（120）の動作を防ぐ。

つぎに、上記構成による回路しや断器のテスト動作につ
いて説明する。

まず、テスト用コネクタ（11）の各接続端子（11a），
（11b），（11c），（11d）に端子（15a），（15b），
（15c），（15d）をそれぞれ接続する。

いま、開閉接点（201）を開放し、変流電路（１）に電
流が流れていない状態において、スイツチ（17a）を閉
成すると、外部の直流電源（16）から所定の電圧、たと
えば24Vが電源回路（500）に供給されて、電源回路（50
0）に直流電流が流れる。

上記の状態で、スイツチ（17b）を閉成すると、第１の
テスト信号発生回路（13）の出力で、スイツチ（18）が
第１の直流電源（19）側に切り換わり、上記直流電源
（19）からの電圧が差動増幅器（60）の一方の入力とし
て印加され、上記差動増幅器（60）の出力が、第４図お
よび第６図で示す瞬時引外し電流領域において、瞬時引
外し回路（230）から時限回路（70）としての出力信号
を出す。

他方、上記スイツチ（17b）に代えて、スイツチ（17c）
を閉成すると、第２のテスト信号発生回路（14）の出力
で、スイツチ（22）が第２の直流電源（20）側に切り換
わり、上記直流電源（20）からの電圧が差動増幅器（6
1）の一方の入力として印加され、上記差動増幅器（6
1）の出力の実効値が第４図および第６図で示す長限時
引外し電流領域において、長限時引外し回路（170）か
ら時限回路（70）としての出力信号を出す。

上述から明らかなように、現場において、テスト用コネ
クタ（11）の各接続端子（11a），（11b），（11c），
（11d）に端子（15a），（15b），（15c），（15d）を
接続してスイツチ（17a）を閉成し、直流電源（16）か
らの電圧を電源回路（500）に供給した状態で、スイツ
チ（17b）や（17c）を閉成し、回路しや断器に内蔵され
たテスト信号発生回路（13），（14）の出力で、スイツ
チ（18），（22）を閉成し、直流電源（19），（20）の
電源電圧を差動増幅器（60），（61）の一方の疑似入力
として印加することにより、瞬時引外しおよび長限時引
外し特性のチエツクを容易に達成することができる。

また、上記実施例において、開閉接点（201）を閉成
し、交流電路（１）に電流が流れている活線状態におい
て、コネクタ（11）の各接続端子（11a），（11b），
（11c），（11d）を短絡しても、接続端子（11b）と整
流回路（30）の正側出力端子との間には、逆流防止用の
ダイオード（12）が介挿されているから、上記瞬時引外
しおよび長限時引外し特性に悪影響を及ぼすような不測
事態発生のおそれがない。

なお、上記実施例においては、瞬時引外しおよび長限時
引外し特性のチエツク動作について説明したけれども、
短限時引外し特性のチエツク動作についても同様の手段
で達成することができることはいうまでもない。

また、上記実施例においては、単相の交流電路（１）を
しや断する回路しや断器について説明したけれども、２
相もしくは３相の交流電路に流れる電流を固有の変流比
で定まつた２次電流に変換する複数の変流器を設け、こ
の２次電流を整流回路で単一方向の電流に変換し、整流
回路の出力電流が電源回路（500）と検出抵抗体（4
0），（41）および付加された検出抵抗体を通つて整流
回路（30）に帰る２相もしくは３相の交流電路をしや断
する回路しや断器を構成し、上記検出抵抗体（40），
（41）に直列接続された他の検出抵抗体に対し、上記差
動増幅器（61）およびこれに付随するテスト信号発生回
路（14）やスイツチ（22）に相当する差動増幅器，テス
ト信号発生回路およびスイツチなどを付加することによ
り、上記と同様の引外し特性のチエツク機能をもつた回
路しや断器を提供することができる。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、変流器で検出された
交流電路の電流は整流回路で単一方向の電流に変換され
て、電源回路と電流検出抵抗体にその全電流が流れて上
記検出抵抗体を通るため、検出電流の誤差が生じない。
そのため、事故電流のレベル検出精度を高めることがで
きる。

また、現場において、外部の直流電源から電源回路と電
流検出抵抗体および差動増幅器に電圧を供給した状態
で、上記差動増幅器に疑似入力を印加することにより、
引外し諸特性のチエツクが安全かつ容易になされる。

【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図は電源回路と不足電圧動作禁止回路の一例を
示す回路図、第３図は電源回路と不足電圧動作禁止回路
の動作説明図、第４図は差動増幅器の動作説明図、第５
図はピーク値変換回路の単相での入出力電圧波形図、第
６図は回路しや断器の引外し特性図である。 （１）……交流電路、（13），（14）……テスト信号発
生回路、（18），（22）……スイツチ、（19），（20）
……直流電源、（21）……変流器、（30）……整流回
路、（40），（41）……電流検出抵抗体、（60），（6
1）……差動増幅器，（70）……時限回路、（80）……
電磁引外し装置、（120）……開閉回路、（170）……長
限時引外し回路、（201）……負荷開閉接点、（220）…
…短限時引外し回路、（230）……瞬時引外し回路、（5
00）……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 (1)

【特許請求の範囲】
1. 【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
   間に接続されかつ正側・中間・負側の各出力端子に正電
   位・中間電位・負電位を出力する直流電圧電源回路と、
   この電源回路に直列接続された電流検出抵抗体と、上記
   電源回路の出力により電力が供給されかつ前記単方向電
   流に比例する前記電流検出抵抗体の電圧降下を前記電源
   回路の出力の正電位と負電位の間でかつ中間電位を基準
   とする出力信号に変換する差動増幅回路と、前記電源回
   路から電力が供給されかつ前記単方向電流に比例する前
   記差動増幅回路の出力信号を入力とするように接続され
   かつ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、前記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、この開閉回路に直
   列接続されかつその直列回路が前記整流回路と前記電源
   回路の接続点および前記電源回路と前記電流検出抵抗体
   の接続点との間に接続された電磁引外しコイルと、前記
   開閉回路が閉じることによつて励磁されるとともに前記
   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、直流電源からの疑似入力
   電圧を上記差動増幅回路に切り換えて印加するためのス
   イツチと、上記直流電源からの疑似入力電圧が上記差動
   増幅回路に印加されるように上記スイツチを切り換え操
   作するテスト信号発生回路と、上記電源回路およびテス
   ト信号発生回路に外部電源から直流電圧を供給するため
   の複数の外部接続端子をもつたテスト用コネクタとを具
   備し、上記電源回路とこの電源回路に接続される外部接
   続端子との間に逆流防止用素子を介挿したことを特徴と
   する回路しや断器。