JPS592526A - 回路しや断器の引はずし装置 - 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】 本発明は、回路しゃ断器の引はずし装置に関し特に配線
用しゃ断器のしゃ断性能を向上させるに適した静止形引
はずし装置に関するものである。

従来の配線用しゃ断器に用いられている静止形引はずし
装置にあっては、一般的に主回路の通電電流（以下、負
荷電流という）を変流器により監視して、その出力端子
より過電流引はずし回路および引はずしコイルを作動さ
せるために必要な電力と信号電圧を取り出し、その信号
電圧により過電流引はずし回路で主回路の過電流を検出
し、その信号電圧の大きさに応じた規定の時間経過後に
前記変流器の出力により後述する釈放形磁気引はずし装
置の引はずしコイルを付勢するよう構成されている。

前記変流器は、過電流引はずし回路および引はずしコイ
ルへの電力の供給と信号の変成を兼ねているため、定格
電流の１２５％以上の負荷電流に対して釈放形磁気引は
ずし装置を駆動し得ると共に精度の良い信号変成を行な
うことが要求され、特に短限時用はずしないし瞬時用は
すしを必要とする定格しゃ断電流付近の大電流（定格電
流の１００倍程度）に対しては、釈放形磁気引はずし装
置を安定に、かつ速やかに駆動することが要求されるし
かし、現実にはこれらの要求を満足させることがなかな
か困難であった。

第１図は静止形引はずし装置を用いた回路しゃ断器の従
来例の内部接続図、第２図はこれに使用される釈放形磁
気引はずし装置の縦断面図である第１図において、回路
しゃ断器１内の線路導体に流れる負荷電流■Ｌは変流器
２に電圧を誘起させ、変流器２の二次出力は過電流引は
ずし回路３の整流器４、ツェナダイオード５、抵抗６に
よって電子回路を動作させるに適した範囲の直流電圧に
変換され、その直流電圧は抵抗７とコンデンサ８からな
る積分回路に加えられる。この積分回路は間欠的な事故
電流に対しても保護対象である電線の温度上昇に対応し
た適正な遅延時間で引はずし装置を動作させるために設
けられたものである（特願昭５６−５４３１１　）。

９は上記コンデンサ８の電圧より定格電流の１２５％な
いし十数倍程度までの過電流を検出し、その過電流の大
きさに応じた規定の遅延時間の経過後にハイレベル出力
を生ずる反限時特性をもつ長限時用はずし回路、１０は
抵抗６の両端間の直流電圧より定格電流の士数倍をこえ
定格しゃ断電流付近までの過電流を検出し、規定の遅延
時間の経過後にハイレベル出力を生ずる短限時用はずし
回路、１１は抵抗６の両端間の直流電圧より定格しゃ断
電流付近の過電流を検出して瞬時にハイレベル出力を生
ずる瞬時引はずし回路で、上記長限時用はずし回路９、
短限時用はずし回路１０および瞬時引はずし回路１１の
いずれかのハイレベル出力を受けてトリガ回路１２がオ
ンになり、サイリスタ１３をターンオンさせる。

トランジスタ１４．１５は、サイリスタ１３のターンオ
ン前にはオン状態にあり、トランジスタ１５で引はずし
コイル１６の両端間を短絡しているが、サイリスタ１３
がターンオンすると、過電流引はずし回路３の正電位線
１７と基準電位線１８がサイリスタ１３で短絡された状
態になるため、トランジスタ１４がオフになり、これに
伴いトランジスタ１５もオフになって、基準電位線１８
と負電位線１９との間に接続された引はずしコイル１６
に変流器２の出力側の全電圧が印加される。これにより
引はずしコイル１６が付勢されて主接点２０を開放し、
負荷電流をしゃ断する。２１はサイリスタ１３のターン
オン後も引はずし動作が完了するまでレベル検出回路９
、電圧−周波数変換回路１０、計数回路１１、トリガ回
路１２を作動状態に維持するため、それらの電源線２２
にコンデンサ２３と共に接続されたダイオード、２４は
引はず′しコイル１６に印加される電圧波高値を制限す
るために設けられた電圧抑制素子である。

第２図に全体を符号２５で示す釈放形磁気引はずし装置
は、引はずしコイル１６、保持磁石２６、プランジャ２
７、磁極２８、継鉄２９、ばね３０で構成されており、
常時は空隙３１を含む２６−２７−２８−２９−２６の
閉磁路を通る保持磁石２６の磁束により図示のようにプ
ランジャ２７がはね３０に抗して磁極２８に吸着保持さ
れているが、引はずしコイル１６に規定の直流電圧が印
加されると、・空隙３２を含む２８−２７−２９−２８
の閉磁路に引はずしコイル１６による磁束が保持磁石２
６の磁束と逆の向きに発生し、その減磁作用によりプラ
ンジャ２７が釈放されて図示しないしゃ新機構を操作し
、引はずし動作させる。

このような従来の静止形引はずし装置にあっては、引は
ずしコイル１６の巻数は、変流器２の出力が比較的小さ
い定格電流の１２５％程度の小電流域でのしゃ断に際し
ても釈放形磁気引はずし装置２５を駆動するのに充分な
アンペアターンが得られるように選定されており、この
引はずしコイル１６の全巻数に相当するインピーダンス
がしゃ断電流のすべての領域を通じて変流器２の負担に
なる。それに加えて、この静止形引はずし装置を用いた
配線用しゃ断器では、モールドケース内に設置する変流
器２の鉄心断面積に制約があるため、通常定・格電流の
３倍程度の負荷電流で変流器２の鉄心が一磁気飽和に達
し、負荷電流がそれより大きくなればなるほど鉄心の飽
和度は高くなる。

第３図はその負荷電流の大きさと引はずしコイルに印加
される変流器出力電圧の波高値ＶＰおよびパルス幅ｔ（
５０Ｈｚ時）の関係を示す図で、変流・器の鉄心が磁気
飽和に達するまでは、その出方電圧波高値ＶＰが負荷電
流の大きさに比例して増大し、波形ひずみもない。しか
し、鉄心が磁気飽和してしまうと、出力電圧波高値ＶＰ
の増加かにぶり、かつ図中の出力電圧波形に示すように
波形がひずんで、波高値ｖＰは高いが幅ｔの狭いパルス
状の波形となる。

一方、第１図に示すように常時は引はずしコイル１６を
トランジスタ１５で短絡しておき、サイリスタ１３のタ
ーンオンと同時にトランジスタ１５をオフにして引はず
しコイル１６に変流器２の出力電圧を印加する構成とし
た場合には、トランジスタ１５の電圧耐量の関係から引
はずしコイル１６に印加し得る電圧波高値が制限され、
変流器２か４供給される電流の一部をバリスタなどの電
圧抑制素子２４（０分流させることが必要となる。

その結果、負荷電流が定格しゃ断電流に近い大電流域で
は、引はずしコイル１６に印加される電圧。

は、波高値ＶＰが制限され、かつ幅ｔの狭い実効。

値の小さなものとなり、しゃ断すべき負荷電流の増大と
ともに、釈放形磁気引はずし装置を駆動するエネルギー
が減少して、動作時間が遅れることになる。この動作時
間の遅れにより、大電流のしゃ断時にしゃ断器に流れる
電気エネルギーが過大となり、しゃ新機構として大規模
なものが必要であった。

よって本発明の目的は、しゃ断すべき負荷電流の全領域
において釈放形磁気引はずし装置を安定に動作させるこ
とができ、特に定格しゃ断電流付近の大電流域での動作
時間を速めてしゃ断性能な太き（向上できる回路しゃ断
器の静止形引はずし装置を提供することにある。

よく知られているように変流器の鉄心内に発生する磁束
の量は変流器の負担する二次インピーダンスの大きさに
対応するので、大電流しゃ断時の変流器の負担インピー
ダンスを軽減することができれば、変流器鉄心の磁気飽
和が緩和されて、出力電圧波形のひずみが少なくなり、
引はずしコイルに印加される出力電圧の実効値を大きく
することが可能である。本発明はこれを実現するため、
引はずしコイルを複数個に区分し、変流器より過電流引
はずし回路に供給される信号電圧の大きさに対応して引
はずしコイルの各区分の結線を変更することにより、し
ゃ断電流の比較的小さな領域では引はずしコイルの実効
巻数をふやして引はずし動作に必要なアンペアターンを
確保し、しゃ断電流の比較的大きな領域では引はずしコ
イルの実効巻数を減らして変流器の負担インピーダンス
を小さくするようにしたものである。

以下、本発明の実施例を第４図〜第１１図によって説明
する。

第４図は本発明の一実施例を示す内部接続図、第５図は
その要部詳細図である。本実施例中、変流器と過電流引
はずし回路により主回路の過電流を検出して引はずしコ
イルを付勢する静止形引は１ずし装置の基本的構成につ
いては従来例と変わりがないので、第１図と対応する部
分には同一符号を付し、その説明を省略する。

第４図には引はずしコイルを１６Ａ、　１６Ｂに２等分
し、２組の切換接点３３Ａ、　３３Ｂを用いて各区分を
直並列に切換える例を示す。

第５図は切換接点３３Ａ、　３３Ｂの操作回路の構成例
を示し、これら切換接点を連動操作するリレー続され、
他端は基準電圧を与えるツェナダイオード３５のカソー
ド側に接続されている。コンパレータ３４の非、反転入
力端子には変流器２より供給される信号電圧を抵抗７と
コンデンサ８で積分した電して加えられた基準電圧と比
較される。これにより、変流器２より供給される信号電
圧かあ、る設定レベル以下のときにコンパレータ３４の
出力がハイレベルとなって、リレーコイル３３が付勢さ
れ、信号電圧がある設定レベルをこえると、コンパレー
タ３４の出力がローレベルとなり、リレーコイル３３の
付勢が解かれることになる。切換接点３３Ａ、　３３Ｂ
は、リレーコイル３３が付勢されていないときはｂ１ｂ
２の位置にあり、リレーコイル３３が付勢されるとａｌ
、ａ２の位置に切換わるようになっている。

力端子に帰還され、引はずし動作が完了するまで同じ出
力状態を維持できるようヒステリシス特性をもたせであ
る。コンパレータ３４は、たとえば負荷電流が定格電流
の十数倍をこえる領域で出力がローレベルとなるように
設定しておく。

このようにすると、定格電流の十数倍以下の小電流域で
は、リレーコイル３３が付勢されるため、切換接点３３
Ａ、　３３Ｂは図示のａ１＋　ａ２の位置にあって、引
はずしコイル１６Ａ、　１６Ｂを直列接続の法制□とす
る。したがって、引はずしコイルの実効巻数は１６Ａ、
　１６Ｂのそれぞれの巻数の和となり、変流器２の出力
電流はわずかであっても、釈放形磁気引はずし装置を動
作させるに充分なアンペアターンが生じて、安定に動作
させることができる。負荷電流が定格電流の十数倍をこ
える領域では、リレーコイル３３が付勢を解かれて切換
接点３３Ａ、　３３Ｂをｂｌ、ｂ２の位置に移し、引は
ずしコイル１６Ａ。

１６Ｂを並列接続の状態とする。このときは、前の状態
と比べて引はずしコイルの実効巻数は雀となり、したが
って変流器２の負担インピーダンスは■ ■になるので、変流器鉄心の磁気飽和は大きく緩和され
ることになる。

上述した引はずしコイルの結線変更を行なうリレーとし
て小電力で動作速度の速いリードリレーなどを使用すれ
ば、主回路の通電中に短絡電流が流れた場合でも、引は
ずしコイルの直列接続から並列接続への切換を引はずし
コイルに電圧が印加される前に完了させることが可能で
あり、通電開始当初より短絡電流が流れた場合は、それ
以前より引はずしコイルが並列接続された状態にあるの
で、そのままの状態で問題な（引はずし動作が行なわれ
る。また、サイリスタ１３のターンオン後も釈放形磁気
引はずし装置が引はずし動作完了する亀 までの間（交流電源の１サイクル程度）は、ダイオード
２１とコンデンサ２３によってリレーコイル３３とコン
パレータ３４の電源が確保され、コンパレータ３４の＼
反転入力はコンデンサ８により保持されているので、リ
レーコイル３３をそれまでの状態に維持することができ
る。

第６図は本実施例に使用される釈放形磁気引はずし装置
の一例を示し、引はずしコイル１６Ａ、　１６Ｂが継鉄
２９の２箇所に分けて巻かれた意思外は第２図の従来例
と同じである。

第７図は上記のように信号電圧の大きさに応じて引はず
しコイルの直並列切換を行なう構成とした場合の負荷電
流の大きさと引はずしコイルに印加される変流器の出力
電圧波高値■Ｐおよびパルス幅ｔの関係を示す。すなわ
ち本発明によれば、負荷電流のある設定値（本図では定
格電流の１５倍ン゛以下の領域ではＶ、、ｔともに第３
図と同様の変化・を示すが、負荷電流が上記設定値に達
すると、引はずしコイルの直列接続から並列接続への切
換によって変流器の負担インピーダンスが減少するため
、変流器鉄心の磁気飽和が緩和され、その結果′として
いったん出力電圧波高値Ｖｐが低下し、ツク。

ルス幅ｔが増大する。このため、定格しゃ断電流・に近
い大電流域でも従来のようにパルス幅ｔが極・端に狭く
なることはなく、出力電圧実効値の減少・割合が少ない
。また、出力電圧波高値Ｖｐを半導体素子（トランジス
タ１５）の許容電圧以下に抑えることができるので、第
１図中に用いられていた電圧抑制素子２４は不要となり
、電圧抑制素子２４に分流していた変流器２の出力電流
をすべて引はずしコイル１５Ａ、　１６Ｂの付勢に振り
向けることができる。したがって、大電流域で釈放形磁
気引はずし装置を駆動するエネルギーが従来より増大し
、釈放形磁気引はずし装置の動作時間を速めることが可
能となる。

第８図は本発明の他の実施例図である。本実施例は、第
４図のリレー接点３３Ａ、　３３ＢをそれぞれＮＰＮ　
）ランジスタ４０．Ａ、　４０Ｂ、　ＰＮＰ　ｌ−ラン
ジスタ４１Ａ、　４１Ｂに置き換え、インバータ回路４
２．４３と組合せて、引はずしコイル駆動回路を無接点
化したもので、負荷電流のある設定値以下の領域では１
過電流引はずし回路３からの制御信号出力Ｘを７％イレ
ベルとし、制御信号出力又をローレベルとしてトランジ
スタ４０Ａ、　４１Ａをオンさせることにより、２等分
された引はずしコイル１６Ａ、　１６Ｂを直列接続して
駆動し、負荷電流が設定値をこえる僑域では、制御信号
出力Ｘをローレベルとし、制御信号出力Ｘをハイレベル
としてトランジスタ４０Ｂ４１Ｂをオンさせることによ
り、引はずしコイル１６Ａ、　１６Ｂを並列接続して駆
動するものである。

制御信号Ｘ、又としては、第５図に示すようなコンパレ
ータの出力とその反転出力を用いる。このような無接点
切換回路を使用すれば、接点による制御よりも高速で引
はずしコイルを駆動できる。

第９図は釈放形磁気引はずし装置の他の例として、同一
ボビンに２つの引はずしコイル１６Ａ、　１６Ｂ（を巻
いて構成したものを示す。

第１０図は、同じ（継鉄２９を４極化し、それぞれの極
に１個ずつ合計４個の引はずしコイル１６Ａ。

１６Ｂ、　１６Ｃ，１６Ｄを巻いて構成したものを示す
。

第１１図は、第１０図のように４個の引はずしコイルを
用いた場合の本発明の他の実施例の回路図である。

本実施例では、引はずしコイル１６Ａ〜１６Ｄの結線変
更のため４４Ａ、　４４Ｂ、　４４Ｃ，４４Ｄの連動操
作される１組のリレー接点と、４５Ａ、　４５Ｂの連動
操作される他の１組のリレー接点を用いている。

負荷電流が第１の設定値より小さい領域では、接点４４
　Ａ　〜４４　Ｄと接点４！５Ａ、　４５Ｂが図示のａ
１〜ａ６の位置にあり、引はずしコイル１６Ａ〜１６Ｄ
はすべて直列接続されている。負荷電流が第１の設定値
より大きく第２の設定値より小さい領域では、接点４４
Ａ〜４４Ｄがｂ１〜ｂ４の位置に移って、引はずしコイ
ル１６Ａ、　１６Ｂおよび１６Ｃ，１６Ｄがそれぞれ並
列接続され、かつそれぞれが接点４５Ａ、４５Ｂにより
直列接続された状態となるので、最初の状態に比べてコ
イルの実効巻数はＩ、インピーダンスは■ Ｔになる。

負荷電流がさらに大きくなって第２の設定値を・こえる
と、接点４５Ａ、　４５Ｂもｂ５．ｂ６の位装置に移り
。

すべてのコイル１６Ａ〜１６Ｄが並列接続となるため１
ζ最初の状態に比べてコイルの実効巻数はＴ、インピー
ダンスは■に低下する。

この構成によれば、定格しゃ断電流付近で引はずしコイ
ルを付勢する変流器の負担インピーダンスは前の実施例
よりさらに軽減され、変流器鉄氾νの磁気飽和が緩和さ
れるので、釈放形磁気引はずし装置をより高速で駆動す
ることができる。

本実施例では、第５図に示すようなコンパレータとリレ
ーコイルを２組設ければよい。

本実施例についても第８図と同様、接点を半導体素子に
置き換えて無接点化することが可能である。

上記実施例より、引はずしコイルを４個以上に区分して
大電流域での変流器の負担インピーダンスをさらに小さ
くした構成も考えられることは言うまでもない。

以上説明したように本発明によれば、変流器の発生する
信号電圧の大きさに応じた引はずしコイルの結線変更に
より、しゃ断電流の比較的小さな領域から定格しゃ断電
流付近の大電流域に至るま１で釈放形磁気引はずし装置
を安定に動作させ、時に大電流域での動作時間の遅れを
小さくすることができるので、静止形引はずし装置を用
いた回路。

しゃ断器のしゃ、断性能を向上させ、しゃ新機構を。

小形化できるという効果が得られる。

また、従来変流器の磁気飽和を避けるため比較的大きく
とっていた鉄心断面積をｉ以下に小さくすることができ
、コストを低減できると共に、スペース的にも有利とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の内部接続図、第２図は従来例に使用さ
れていた釈放形磁気引はずし装置の縦断面図、第３図は
従来例の変流器出力電圧波高値とそのパルス幅の負荷電
流の大きさに対する変化を示す線図、第４図は本発明の
一実施例の内部接続図、第５図はその要部詳細図、第６
図は本実施例に使用する釈放形磁気引はずし装置の縦断
面図、第７図は本実施例の変流器出力電圧波高値とパル
ス幅の負荷電流の大きさに対する変化を示す線図・第８
図は本発明の他の実施例の内部接続図、第９１図は本実
施例に使用する釈放形磁気引はずし装置の他の例を示す
縦断面図、第１０図は継鉄を４極化した釈放形磁気引は
ずし装置の横断面図、第１１図は第１０図の釈放形磁気
引はずし装置を用いた本発。 明の他の実施例の内部接続図である。 １・・・回路しゃ断器　　２・・・変流器３・・・過電
流用はずし回路 １６Ａ、　１６Ｂ、　１６Ｃ，１６Ｄ・・・引はずしコ
イル２５・・・釈放形磁気引はずし装置 ３３Ａ、３３Ｂ・・・引はずしコイルの結線切換用接点
３３・・・リレーコイル ３４・・・信号電圧の大きさを判別するコンパレータ４
ＯＡ、　４０Ｂ、　４１Ａ、　４１Ｂ・・・引はずしコ
イルの結線切換用トランジスタ ４４Ａ、４４Ｂ、　４４Ｃ，４４Ｄ、　４５Ａ、　４５
Ｂ・・・引はずしコイルの結線切換用接点 代理人弁理士　中村純之助

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 主回路中に設置された変流器と、この変流器より供給さ
   れる信号電圧により主回路の過電流を検出し、前記信号
   電圧の大きさに応じた規定の時間経過後に前記変流器の
   出力により引はずしコイルを付勢する過電流引はずし回
   路を有する回路しゃ断器の引はずし装置において、前記
   引はずしコイルを複数個に区分して設け、かつ前記変流
   器の出力により付勢される前記引はずしコイルの実効巻
   数を、しゃ断電流の比較的小さな領域では大きくし、し
   ゃ断電流の比較的大きな領域では小さくするように、前
   記信号電圧の大きさに応じて前記引はずしコイルの各区
   分の結線を変更する手段を設けたことを特徴とする回路
   しゃ断器の引はずし装置。