JPS6010413B2 - 限流装置 - Google Patents

限流装置

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JPS6010413B2
JPS6010413B2 JP12713081A JP12713081A JPS6010413B2 JP S6010413 B2 JPS6010413 B2 JP S6010413B2 JP 12713081 A JP12713081 A JP 12713081A JP 12713081 A JP12713081 A JP 12713081A JP S6010413 B2 JPS6010413 B2 JP S6010413B2
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JP
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current
current limiting
circuit
limiting element
impedance
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三津男 秋定
一浩 横内
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H85/00Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/02Details
    • H01H85/46Circuit arrangements not adapted to a particular application of the protective device
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/02Details
    • H02H3/025Disconnection after limiting, e.g. when limiting is not sufficient or for facilitating disconnection
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/26Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured
    • H02H7/30Staggered disconnection

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  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Fuses (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は常時の電流においては固体あるいは液体で、
所定値以上の電流(以下過電流と称す)が流れるとその
ジュール熱で気化して高抵抗となって限流し、過電流が
なくなって常時の亀流に回復すると固化あるいは液化し
て良導体に復旧する限流素子を使った限流装置に関する
ものである。
この種の限流素子としてはその原理的なものが実用新案
公報「昭53−117擬」に、また、その具体的構成例
が特許公報昭49一5540に示されている。第1図に
よってその構成および動作の概略を説明する。第1図に
おいて、1は第1の電極筒で、銅、黄鋼などの導電性金
属を切削加工して形成され、一端に端子ネジlaを有し
、他端は中央に孔3aを有する絶縁筒3を介して第2の
電極筒2に対向している。
第1の電極筒1の中心線上には長孔lbとネジ孔lcが
貫通し、ねじ孔lcには、ニードルバルブからなる密封
体4が螺合されている。また、絶縁筒3は中空パイプ状
で、ベリリア、その他の耐熱性、耐アルカリ性等に優れ
た絶縁物で構成されている。2aは第2の電極筒2にそ
の中′○線に沿って設けられた孔、2bは第2の電極筒
2のねじ部で、金属で機成された圧力緩衝筒5が螺合さ
れている。
6はガスケットで、第2の電極筒2と圧力緩衝筒5とが
内部で密封されるように配設されている。
そして、圧力緩衝筒5にはその中心線に沿って長孔5a
、細孔5b、ねじ孔5cが貫通している。7はピストン
で、0リング8を介して長孔5aに密着しながら情勤可
能に配置されている。
9はねじ孔5cに螺合したニードルバルブからなる密封
体である。
5dは圧力緩衝筒5に設けられたねじ部で、第2の電極
筒2から突出する部分は端子取付を兼用することができ
る。
10は絶縁体で絶縁筒3を介して第1と第2の電極筒1
,2を強固に接着している。
絶縁体10は、例えば、マィカとガラスの粉末を結合す
べき部材一体に嫌結成形したようなものが適当である。
1 1は第1と第2の電極筒1,2を更に機械的に強固
に結合するための金属外筒、12は孔lb,3a,2a
,5aに充填された例えばナトリウムやカリウムなどの
アルカリ金属からなる限流材料、13はアルゴンガスな
どの不活性ガスからなる圧力緩衝ガス体、14は1〜1
3によって構成された限流素子である。
この限流素子14に過電流が流れた場合、限流材料12
の少なくとも一部が気化してプラズマとなり、高抵抗と
なって電流を所定値以下に限流するのであるが、気化時
に発生する高い蒸気圧はピストン7が移動してガス体1
3が圧縮されることによって緩衝される。
限流後、絶縁筒3の両端、すなわち、第1の電極1と第
2の電極2との間には回路電圧が現われるが、これに対
する絶縁は絶縁体10でもつて行なわれる。過電流はこ
の装置で限流された後に直列に設けたしや断器(図示せ
ず)でしや断さる。その後限流材料12は冷却し、ガス
体13の背圧によって液化または固化して常態に復旧す
る。上記のような限流素子14には、第2図に示すよう
に、一般に抵抗、あるいはリアクトルからなる並列イン
ピーダンス15が特許公報「昭50一18193」に示
されたように設置されて限流中の限流素子にかかるエネ
ルギーの軽減および動作過電圧の抑制が行なわれる。
そして、第3図に例を示すようなコントロールセン夕や
パワーセンタ等呼ばれているシステムに多く使われてい
る。
このようなシステムについては、実用新案公報「昭49
一24651」に詳記されているが、次に概説する。第
3図において、限流素子14幹線に入れるれ、それから
多数の分岐がされ、各々の分岐しや断器16a,16b
,16c,16dを経て各負荷17a,17b,17c
,17dに至っている。
今、短絡事故がA点で生じたとすると、限流素子14が
瞬時に動作し、事故電流を限流して電気回路やしや断器
16aを保護する。それから、ある時限をとってしや断
器16aが動作して限流された電流をしや断する。この
間、他の分岐回路には限流素子14に流れる続流および
限流素子14に並列に入れられた並列インピーダンス1
5を流れる電流によって給電され、無停電で事故回路の
切り離しのできる給電信頼性の高い優れたシステムであ
る。また、各しや断器16a〜16dは限流素子14に
よって限流された電流をしや断するだけですむので、し
や断容量の小さなものを使用することができ、経済的な
システムになる。しかし、第3図のシステムでは限流素
子14には下位の各しや断器16a〜16dが動作して
事故回路を切り離すまでの時間は限流した事故電流が流
れ続け、この間、限流素子14内の限流材料12が数1
000qoのプラズマとなった状態であるので、限流素
子14の構成材料、特にプラズマにさらされる絶縁筒3
が損耗し、限流動作のできる回数、すなわち、動作寿命
が短くなるという問題がある。また、限流動作後に流れ
る電流が限流素子14に流れる競流と並列インピーダン
ス15に流れる電流とによって決まる。そして、並列イ
ンピーダンス15の大きさは上記特許公報「昭50一−
18193」に示されたように限流中のエネルギーの軽
減上から決定されるので、任意に変えることができない
という問題がある。この発明は上記に鑑みてなされたも
ので、限流素子と開閉装置との直列回路に並列インピー
ダンスを接続することによって、動作寿命を延長し、限
流後の電流の大きさを任意に変えることができる限流装
置を提供する。
以下、図について説明する。
第4図において、14,15は従来と同様である。18
は限流素子14と並列インピーダンス15に対して電気
的に直列接続された開閉装置で、開動作時に励磁される
トリップコィル18aと閉動作時に励磁されるクロ−ジ
ングコィル18bとを有する。
19は限流素子14、並列インピーダンス15および開
閉装置18に対して電気的に並列に接続された限流イン
ピーダンスで、抵抗あるいはリアクトルが使われる。
20は並列インピーダンス15に流れる電流を変成する
変成器、21は変成器20からの出力を受けて並列イン
ピーダンス15に流れる電流を検出する検出器で、出力
によってトリップコィル18aを励磁する。
22は検出器21の開動作出力後に所定の遅れ時限を設
定する遅延装置で、出力によってクロージングコイル1
8bを励磁する。
次に、動作について説明する。
第4図において、並列インピーダンス15および限流イ
ンピーダンス19に対して限流素子14および開閉装置
18のインピーダンスは低いので、常時の電流のほとん
どは限流素子14および開閉装置18を流れる。過電流
が流れると、限流素子14の限流材料、12が気化して
高抵抗となり、並列インピーダンス15および限流イン
ピーダンス19に分流する。並列インピーダンス15に
流れる電流を変成器20を介して検出器21によって検
出し、その出力によってトリツブコイル18aが励磁さ
れて開閉装置18が開動作する。そして、上記動作と並
行して検出器21の開動作出力を受けて遅延装置22が
動作し、所定の遅れ時限後にその出力によってクロージ
ングコイル18bが励磁されて開閉装置18が開動作し
、旧状に復帰する。ここで、上記遅延装置22による遅
れ時限中に、上記限流装置と直列に回路に入れられたし
や断器、例えば、第3図に示すシステムの場合には、し
や断器16aが動作して限流された事故電流をしや断す
るように遅延装瞳22による遅れ時限が設定される。第
5図は第4図の動作説明をよりわかりやすくするために
、各部分に流れる電流の変化を示す図で、1,は限流素
子14に流れる電流、Z‘ま並列インピーダンス15に
流れる電流、13は限流インピーダンス19に流れる電
流、ITは回路に流れる全電流、すなわち、IT=1,
十12+Lを示している。
なお、ITの破線は限流装置がない場合の過電流を示す
。また、a点は事故発生時点、b点は開閉装置18の開
動作時真、c点は下位のしや断器16aの動作時点、d
点は開閉装置18の関動作によって旧状に復帰した時点
を示す。上記のようなこの発明の限流装置によると、眼
流素子14が限流動作後、開閉装置18によって縦流が
しや断され、並列に接続された限流インピーダンス19
に電流を転流させることができるので、過電流が娘流素
子14に流れる時間を極めて短時間とすることができる
そのため、限流素子14の構成材料、特に絶縁筒3の損
耗が少なく、限流動作のできる回数、すなわち、寿命を
長くするとができる。また、限流後の電流が限流インピ
ーダンス19によって決まるので、限流インピーダンス
19の大きさを変えることによって限流後の電流の大き
さを任意に変えることができるという効果がある。尚、
上記第4図に示す構成では、限流素子14に対して並列
インピーダンス15と限流インピーダンス19の2つの
インピーダンスを並列に袋燈しているが、所要の限流後
の電流の大きさによって決められた限流インピーダンス
19の大きさが上記特許公報「昭50−18193」に
示された条件を満足する場合には並列インピーダンス1
5を省略することができる。
ただし、この場合には変成器20を限流インピーダンス
19に直列に入れる必要がある。次にこの発明の他の構
成例を第6図に示す。
第4図では限流動作後の復旧動作が遅延装置22によっ
て所定時限後に行なわれる場合を示したが、第6図の場
合には、主回路に流れる電流を検出し、過電流がなくな
ると復旧動作が自動的に行なわれる場合を示している。
その構成は第4図の遅延回路の代りに、主回路に流れる
電流を変成する変成器23、変成器23の出力を受けて
主回路に流れる電流を検出する検出器24、検出器24
の出力によって開閉装置18を閉動作させるクロ−ジン
グコィル18bよりなっている。その他の構成は第4図
の場合と同じである。そして、その動作は、限流素子1
4に引続いて開閉装置18が開動作して過電流を限流後
に下位のしや断器、例えば、第3図の16aが動作し、
事故回路をしや断して過電流がなくなると、検出器24
が検出してクロージングコイル18bに出力し、開閉装
置18を閉動作させて旧状に復帰する。
上記第6図の場合の構成では第4図の場合の構成よりも
限流装置の動作後に復旧するまでの時間を短か〈できる
という効果がある。
上記第6図では下位のしや断器が動作して過電流がなく
なったことの検出を主回路の電流を検出することによっ
て行なったが、下位のしや断器、例えば、第3図の16
aの開動作の信号をクロージングコィル18bに与えて
開閉装置18を閉動作させることもできる。
第T図はこの発明の他の例を示すもので、第4図または
第6図に示すものと眼流素子14の動作を検出する手段
が異なっている。
すなわち、第4図または第6図の例では並列インピーダ
ンス15に流れる電流を検出したのに対して、本例では
限流素子14の圧力緩衝用ピストン7から外部にロッド
7aを引出し、このロッド7aの移動によつて表示接点
25を動作させ、トリップコイル18aに信号を送って
、開閉装置18を開動作させるように構成している。尚
、図中、26はトリツプコィル18aに信号を送る制御
電源を示す。上記騰成において、限流素子14のロッド
7aにより表示接点26を動作ごせて、限流素子14の
動作を検出する技術は実用新案公報「昭44一1251
2」に示されている。上記第7図に示す構成では、ロッ
ド7aすなわち、表示接点25は限流素子14の動作に
はほとんど遅れ時間がなく動作し、限流素子14の動作
に引続いて開閉装置18の動作を極めて速く行なうこと
ができるので、限流動作のできる回数、すなわち、寿命
を長くすることができるという効果がある。
尚、上記ではすべて限流素子14の動作を検出して電気
的信号を送り、開閉装置18を開動作させる構成を示し
たが、第7図の場合の限流素子14のピストン7から外
部に引出されたロッド7aの突出力を利用して限流素子
14の動作に連動して直接開閉装置18を開駆動させる
ことも可能である。
なお、限流素子14のピストン7から外部にロッド7a
を引出し、開閉装置18を駆動させる技術は特許公報「
昭48−25580」、「昭49−943」、「昭49
一21510」に開示されている。また、特許公報「昭
49−7932」に示されたような限流素子14と開閉
装置18とを一体として構成し、限流素子の動作時のピ
ストン7の動作力を直接開閉装置の駆動力として利用す
る装置を応用することも可能である。上記のようにこの
発明の目的を達成するための種々の変形・改良は可能で
あり、この発明は上記の例示に限定するものではない。
この発明によると限流素子によって過電流を限流し、そ
して直列に装置した開閉装置を開動作ごせて並列に装置
した限流インピーダンスに電流を転流させることによっ
て、限流動作ができる回数すなわち動作寿命を長くし、
限流後の電流の大きさを任意に変えることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は限流素子の構造を示す断面図、第2図は限流素
子に並列インピーダンスが後続される場合の回路図、第
3図は限流素子が使用される例を示す回路図、第4図は
この発明の限流装置の一実施例を示す接続図、第5図は
この発明の限流装置の動作を説明するための各部分に流
れる電流の変化を示す説明図、第6図はこの発明の他の
例を示す接続図、第7図はこの発明の限流装置のさらに
異なる実施例を示す接続図である。 図中、14・・・限流素子、18・・・開閉装置、19
・・・インピーダンスである。 なお、各図中同一符号は同一又は相当部分を示す。第1
図 第2図 第3図 第4図 第5図 第6図 第7図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 過電流が流れると電気抵抗が急増して限流し、常時
    の電流に回復すると良導体に復旧する限流素子、この限
    流素子の動作に連動して開路動作し上記限流素子と直列
    に接続された開閉装置、上記限流素子と上記開閉装置と
    の直列回路に並列に接続されたインピーダンスを備えた
    限流装置。 2 開閉装置は開路動作後に所定の時間経過して閉路動
    作することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の限
    流装置。 3 開閉装置は開路動作後に主回路に流れる電流を検出
    して過電流がなくなると自動的に閉路動作することを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の限流装置。
JP12713081A 1981-08-13 1981-08-13 限流装置 Expired JPS6010413B2 (ja)

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JP12713081A JPS6010413B2 (ja) 1981-08-13 1981-08-13 限流装置
DE8282304239T DE3271252D1 (en) 1981-08-13 1982-08-11 Current limiting device
EP19820304239 EP0074186B1 (en) 1981-08-13 1982-08-11 Current limiting device

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JP12713081A JPS6010413B2 (ja) 1981-08-13 1981-08-13 限流装置

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Publication Number Publication Date
JPS5828153A JPS5828153A (ja) 1983-02-19
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JP (1) JPS6010413B2 (ja)
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Also Published As

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DE3271252D1 (en) 1986-06-26
JPS5828153A (ja) 1983-02-19
EP0074186B1 (en) 1986-05-21
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