JPS59500249A - 直流配電装置に含まれる電流しや断器 - 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】 本発明は直流配電装置に含まれる、特に電話局用の、さらにかかる□装置の可溶 ヒユーズおよび自ヒユーズを交換するようにされる電流しゃ断器に関するもので ある。

背景技術 在来ヒユーズを持つ配電装置に短絡が生じると、極めて大きな短絡電流が生じ、 その結果重大な過渡過電圧および不足電圧を招く。例えば電話局では、不足電圧 は電子回路の機能を止め、長時間の作動中断の危険を招く。過電圧は電子回路を 破壊する危険を持っている。配電装置を「高オーム」にすることによって短絡時 に生じる問題を解決することは、例えばエリクンン・レビューの１９７４年第４ 号、第１２０頁から既に知られている。整流器ＲＬはフィルタＦ１ヒユーズＳ１ およびケーブルＫを介して負荷りに電力を供給する。

起電力Ｅおよび内部抵抗Ｒ１の電池Ｂは予備として装置に接続されている。ヒユ ーズ５２−ｓ６は、別の図示されていない負荷に接続されている。装置の高オー ム状態は、いろいろな回路の抵抗が電池とケーブルと符表昭５９−５００２４９ （２） の間で例えば１：１０の比に分配されていることを表わす。これは、電池の内部 インピーダンスＲ１およびケーブルにの線路インーーダンスが一定値より降下し ないことを表わす。４８Ｖの装置では、例えばＲ１−４，５ＭΩ、ケーブル抵抗 Ｒｋ−４５ｍΩであるが、これにもかかわらず損失の見地から望ましくない。高 オーム状態により、短絡電流の発生はしたが□ってこの例では最大１０００Ａに 制限される。この解決は、短絡の場合でも配電において最大４．５■の電圧降下 を与える。短絡負荷り以外のヒユーズ、すなわちＳ２−８６に接続される負荷は したがって、受は入れられる電圧レベルに保つことができる。

負荷りにおける短絡では、第２図に示される点Ａ（第１図）における過渡順序が 得られる。第２図は電圧が短絡の瞬間に急速に降下し、ヒユーズＳ１が溶断した 瞬間に急速に上昇するまではその後一定であることを示す図である。上記（グラ フｂ）による高オーム装置では、短絡の瞬間およびヒユーズが溶断した時に、そ れぞれ約４．５ｖの最大電圧降下ならびに最大電圧上昇が得られる。実線でプロ ットされたグラフは高オームでない在来のリレー装置の順序を示し、鎖一点線グ ラフＣは本発明による電子式電流しゃ断器を用いるときの順序を示す。しかし、 上述の過渡問題に対する高オーム解決は大形の電池を必要とし、したがって大形 配電装置用としてのみ実際に可能である。約２００ＣＩＡＨ未満の電池を持つ小 形の装置では、受は入れられるレベル間で過渡値を保つために極めて大きなコン デンサが要求される。

発明の開示 本発明の目的は、短絡電流を制限し、それによって短絡およびヒユーズ溶断中の 電圧降下ならびに過渡値を極めて低い値まで減少し得る電子電流しゃ断器を提供 することである。

本発明はそれによシ、別記請求の範囲第１項に開示される特徴を有する。

第１図のヒユーズ５ｌ−ｓ６に全部または一部代わる提案の電子式電流しゃ断器 によって、電池およびケーブルの高オーム寸法決定の助けを借りて′既知の装置 で達成される電流制限の改良がかくて得られる。本発明による電流しゃ断器の利 点は、かかる寸法決定かもはや不要であり、すなわち装置の簡素化とその損失の 低下を表わすことである。提案の電流しゃ断器を用いることによって、短絡の場 合の電流制限は小形配電装置でも得られる。

図面の説明 本発明を付図についてこれから詳しく説明するが、第１図は高オーム配電装置の 概略図であり、第２図は短絡中のヒユーズ両端の電圧降下を示す図であり、第３ 図は本発明の電流しゃ断器の原理を示すゾロツク図であり、第４図は本発明によ る１つの実施例の回路図であり、第５図は電流図であシ、第６図は第６図の電流 しゃ断器に含まれる電力回路の１つの実施例を示す。

実施例 第６図のブロック図は本発明による電子式電流しゃ断器の原理を示す。それは、 短絡電流を監視すべき負荷りに接続された電力回路ＫＫを含む。負荷１は装置の 中性導体に接続され、電力回路ＥＫは電流検出抵抗器・、Ｒを経て装置の負極（ この場合は一４８ｖ）に接続されている。電力回路は、常時導電のかつ制御可能 な電流通路と、制御可能な電流制限の電流通路とを含み、かつトランジスタ回路 の１つが負荷電流全通し、また１つが負荷の短絡で生じる過電流を与えられた公 称値工。まで制限する前記トランジスタ回路を有する。負荷りが容量性の場合は 、電力回路も起動順序中に負荷に生じる過電流を制限する仕事を持っている。あ る実施例（下記）では、制御可能な電流通路および電流制限通路は１つの電流通 路を含むことがある。電子式電流しゃ断器はさらに、１つの入力によって抵抗器 Ｒに接続されかつその他の入力によって基準電圧Ｖ　に接続される限界回路ＪＦ を含む。限界回路ＪＦの出力は時間回路ＴＫに接続されるが、この時間回路ＴＫ の出力は視覚表示装置、例えば発光ダイオードＬＤを介し５ て保持回路ＨＫの制御入力に接続されている。保持回路の出力は、電力回路ＥＫ に含まれる制御可能な電流通路の制御入力に接続されている。保持回路の仕事は 、それがどんな電流も導かないように電力回路を作動させることである。すべて のユニット（接点にも）は、トランジスタ、ダイオードおよび受動部品（抵抗器 、コンデンサ）を含む電ギ回路から作られる。

正常な状態において、負荷電流■≦工。は電力回路導電通路を流れるとともに、 抵抗器Ｒを流れる。これは電圧降下”Ｒ〈Ｕｒｅｆを与えるが、時間回路ＴＫを 作動させることができる限界回路には出力量が得られない。この回路は保持回路 ＨＫと共にかくて休止状態にあシ、負荷電流は認められる抵抗（抵抗器Ｒではな い）なしにＯＶから負荷および電力回路ＥＫを経て一４８Ｖに流れる。

短絡すなわち過電流では工〉工。であシ、また抵抗器Ｒの両端における電圧降下 ＵＲはＵｒｅｆより大きくなる。この場合、出力量（出力電圧）は回路ＪＰから 得られるが、これは電力回路ＥＫに制御量として加えられ、それを定電流調整に 制御する。これは、短絡電流が電流しゃ断器の公称電流値工。と同じ大きさの位 の値に制限されることを表わす。時間回路ＴＫは限界回路ＪＰからの出力量によ って同時に作動され、与えられた選択された時間△ｔをカウントし始める。時間 △ｔのカウントが終わると、ＬＩＩＣＤに対する出力信号１情昭５９−５００２ ４９（３） および保持回路ＨＫの制御入力に対する出力信号が得られる。後者はさらに電力 回路ＥＫに対する出力信号を与え、その結果その電流通路（１個または複数個） はしゃ断されて、負荷電流が完全にしゃ断される。時間回路ＴＫの遅延順序は、 電子式電流しゃ断器が配電装置−の耐え得る個々の過渡現象によってトリがされ ないようにし、また電流しゃ断器が容量性負荷の起動でトリがされないようにす るために必要である。

保持回路は、「外部トリがｊ用の外部信号がそれを作動させゝてしゃ断器を作動 させるように、すなわち負荷電流のしゃ断を達成するように、寸法を決定するこ とができると思われる。これは例えば回路網故障の場は 合に、負荷の優先度を整える機能を与える。しゃ断器は手動でリセットすること ができ、または外部信号の助けを借シて接点Ｋを閉じることによシリセットする ことができる。時間回路ＴＫはアナログＲＣ回路（抵抗器とコンデンサから成る ）として適当に寸法を定められるが、２進カウンタを持つディジタル回路による 解決も可能である。

第４図は第６図による電子式電流しゃ断器の１つの実施例を示す。

ここで電力回路ＥＫは２つの電流通路を含み、その１つは第１　ｎ−ｐ−ｎ　） ランジスタＴ１のコレクタ・エミッタ通路を、構成し、もう１つは第２ｎ−ｐ− ｎ）ランゾヌタＴ２のコレクタ・エミッタ通路と直列な抵抗器Ｒ４を有する。ト ランジスタＴ１およびＴ２ｆ７）コレクタ・エミッタ通路は並列に接続されてい る。トランジスタＴ１およびＴ２のエミッタに接続されている抵抗器Ｒ１は第２ 図の抵抗器Ｒに相当する。比較回路−ｒ　矧ｎ　−ｐ　−ｎ　）ランジスタＴ３ を含むが、そのベースは抵抗器Ｒ１に接続されているとともに、トランジスタＲ １およびＴ２の共通エミッタ接続点に接続されている。時間回路ＴＫはｎ−ｐ− ｎ）ランジスタＴ６と、コンデンサＣおよび抵抗器Ｒ３から成るＲＣＩ７７りと 、コンデンサＣと抵抗器Ｒ３との間に接続されたトランジスタテ６用のベース抵 抗器Ｒ６とを含むＲＣ回路によって構成されている。接点に２は、閉じたときに コンデンサＣを短絡するようにコンデンサＣと並列に接続されている。保持回路 ＨＫは２個のトランジスタ回路を含む。１つの回路はｎ−ｐ−ｎ）ランジスタＴ ４によって構成されるが、そのベースは時間回路ＴＫＯトランジスタＴ６のコレ クタに接続され、そのコレクタは電力回路にあるトランジスタＴ１のベースに接 続されている。もう１つの回路はｎ−ｐ−ｎトランジスタテ５によって一構成さ れるが、抵抗器Ｒ５は電力回路ＥＫに組み込まれている。トランジスタＴ５のベ ースはトランジスタＴ６のコレクタに接続され、またそのエミッタは（トランジ スタＴ４のエミッタと共に）−４８Ｖ端子に接続されている。トランジスタＴ５ のコレクタはトランジスタＴ２のベース抵抗器Ｒ５を介して端子○Ｖに接続され ている。

電力装置の正常状態においては、負荷電流工、〈籟はトランジスタＴ１のコレク タに流れる。抵抗器Ｒ１の抵抗値は、負荷電流工、の場合のベース・エミッタ電 圧降下が０．７Ｖ未満となり、したがってトランジスタＴ３がゾロツクされるよ うな大きさである。さらＫ、抵抗器Ｒ２の抵抗値は、トランジスタＴ１の十分な ベース・エミッタ電圧降下が得られるような大きさであシ、力丈くてトランジス タＴ１は完全に導通して、低オーム電流通路が負荷出力から一４８Ｖまでの間の 負荷電流用に得られる。

短絡の結果として、負荷電流工、がｘ、　）　Ｉ、、すなわち過電流を生じるよ うに増加すると、例えば、抵抗器Ｒ１の両端の電圧降下はトランジスタＴ３を導 通させるのに必要な０．７　Ｖまで増加するであろう。かくてトランジスタＴ３ は導通を開始し、電流は抵抗器Ｒ２およびトランジスタＴ３のコレクタ・エミッ タ通路を経て−４，８Ｖに流れる。この結果、トランジスタＴ１のベース電流は 低オーム通路から一４８Ｖに流れ、トランジスタＴ１はブロックされる（その点 の電位は負となる）。短絡電流はそのとき、いま導通しているトランジスタＴ２ を通して導かれ（抵抗器Ｒ５を通るベース電流）、抵抗器Ｒ４によって制限され るであろう。

また電流はＯＶかも、時間回路のコンデンサＣと抵抗器Ｒ３を通シ、かつ完全導 通のトランジスタＴ３を通つて、−４８Ｖに流れる。この結果コンデンサＣは充 電される（接点に２は開く）。与えられた時間△ｔの後で、コンデンサＣはトラ ンジスタＴ６のベース・エミッタ電圧降下が０．７■を越えてこのトランジスタ が導通を開始するように十分充電され、この結果電流は抵抗器Ｒ７、Ｒ８および トランジスタＴ５に流れ、これは別の電流がＯＶから抵抗器Ｒ５に流れるがいま はトランジスタＴ５に流れることを意味する。トランジスタＴ２のベース・エミ ッタ電圧降下はいま極めて低くなり、このトランジスタはブロックされるように なおよびＴ２によってブロックされるので、電子式電流しゃ断器が作動状態にな ること意味する。導通トランジスタＴ５を通る電流は抵抗器Ｒ５によって制限さ れる。

第６図による実施例では、電力回路ＥＫは抵抗器Ｒ１と共に負荷電流用の制御可 能な電流通路を構成する唯一のトランジスタＴ１を含む。限界回路ＪＦに含まれ る抵抗器ＲＩＯを介して、トランジスタＴ３のベ−，ｌ−ｔ、　）　ランシスタ ーテ１のコレクタに、また抵抗器Ｒ１１を介して一４８Ｖに接続されている。ト ランジスタＴ２、抵抗器Ｒ４、トランジスタＴ５および抵抗器Ｒ５（第４図）は 取り去られている。トランジスタＴ１を通る電流が増加すると、トランジスタＴ ３は導通するようになシ、トランジスタＴ１はブロックされ始める。それによっ てトランジスタＴ１の両端のコレクタ電圧は上昇し、電流は抵抗器Ｒ１０を通っ てトランジスタＴ３のベースに流れる。トランジスタＴ１のコレクタの両端の電 圧が増加するほど、このトランジスタは強くブロックされる。かくてトランジス タの安全作動範囲内で積■。８・秘が得られるように、トランジスタＴ１のコレ クタ・エミッタ電流の減少が得られる。その結果、短絡電流および短絡電力が制 限されることになるであろう。

第５図は時間の関数としてのトランジスタＴＩ（第４図）を流るコレクタ電流を 示す。正常負荷電流はｔ＝Ｑの場合に流れ、例えば５Ａのコレクタ電流がトラン ジスタＴ１を通る。負荷の短絡は１　＝　１０のときに生じ、電流は大幅に増加 するが、電力回路によって与えられた値、例えば８Ａに制限される。これは第４ 図による電流通路Ｒ４，Ｔ２の助けを借りて達成される。第６図による実施例で は、コレクタ電流はコレクタ電圧によりＩｎ−５Ａよシ低い値（破線のグラフ） に制限される。

国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　直流配電装置に、含まれかつ装置の電圧供給源の両端の負荷と直列に接続 される電子式電流しゃ断器を通過する負荷電流が与えられた時間（△ｔ）の後で 与えられた値を越えるときに作動するようになり、負荷電流（工ｌ）を導く限流 電力回路（ＥＫ）と、前記負荷電流を検出するとともに負荷電流（工、）が与え られた一定の値（Ｉｎ）を越えるとき第１の量を送る限界回路（Ｊ’Ｆ）と、前 記時間（△ｔ）の後で第２の量を与える第１の量によって作動される時間回路（ ＴＫ）とを含む前記しゃ断器において、 電力回路（ＫＫ）は負荷電流（工、）用の第１制御可能電流通路（Ｔ１）と、第 １電流通路と並列に接続された第２限流および制御可能電流通路（Ｒ４，Ｔ２） とを含み、第１電流通路は第２電流通路が負荷電流を制限するために導通するよ うになると同時に前記第１の量によって非導通に制御され、また保持回路（ＨＫ ）は第３の量を電力回路（ＥＫ）に送るように第２の量によって作動され、その 結果前記両軍ゐ通路は非導通になり、それによって負荷電流がしゃ断されること を特徴とする前記電子式驚梳しゃ断器。 ２、　前記請求の範囲第１項記載によるしゃ断器において、前記電力回路（ＥＫ ）はそのコレクタ・エミッタ通路が前記第１制御可能電流通路を構成し、そのベ ースが前記限界回路（ＪＦ）に接続される第１トランジスタ（Ｔ１）と、そのコ レクタ・エミッタ通路が第１抵抗器（Ｒ４）と直列に接続されて前記第２限流通 路を構成し、そのベースが第２抵抗器（Ｒ５）を介して前記供給電圧源の１つの 端子に接続され、第２抵抗器（Ｒ５）は負荷電流が前記値を越えて第１トランジ スタが非導通になるとき第２トランゾヌタが導通して負荷電流を制限するような 大きさにされる第２トランジスタ（Ｔ２）とを含むことを特徴とする前記電子式 電流しゃ断器。 １