JPS60148027A - ブレ−カ - 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】 〔技術分野〕 本発明は機械的な回路ａｖ！機構とサイリスタのような
半導体スイッチンク素子による高速遮断回路とを組み合
わせたブレーカに関するものである〔背景技術〕 □　第１図は従来の一般的な回路鹿断器の内部構成を示
す正面図である。同図において、（１）および（２）は
端子金具であシ、電源から負荷への電流経路内に介装さ
れる。負荷に流れる電流が過大であるときには、検出コ
イル（３）が動作して連動アーム（４）を介して引外し
機構（５）が動作し、可動接点（６１と！定接点（７）
とを引外すものである。（８）はハンドルであシ、可動
接点（６）と、固定接点（７）とを手動でオシオフさせ
るものである。、また（９）は消弧装置であシ、可動接
点（６）と固定接点、（７）との開離時に発生するアー
クを消弧するようになっている。しかしながら、このよ
うな従来例にあっては、機械的な引外し機構（５）が使
用されているので、その応答速度はメ九・の遅れによっ
て決定され、普通４４Ｑ、＋ｍ　Ｓｅｃ程度である。し
たがって負荷側に半導体回路のような過負荷耐量の少な
諭回路が使用されている場合には、上述のような通断動
作の遅れによって電荷が破壊されてしまうおそれがあっ
た。

〔発明の目的〕

本発明は上述のような点に鑑みて為されたものであシ、
（幾械的な回路遮断機構とサイリスタのような半導体ス
イッチング素子による高速遮断回路とを組み合わせて、
負荷電流の高速遮断を可能にし、過負荷耐量の少ない負
荷を保護できるようにしたプレー力を提供することを目
的とするものである。

〔発明の開示〕

以下、本発明の構成を図示実施例について説明する。第
２図は本発明の一実施例の回路図である。同図において
、ｔｌｏｌは機械的遮断機構であシ、従来のサイリスタ
保護用のサー中ツトプロテクタあるいはブレーカよシな
る。（＋１）は高速適所用のサイリスタであり、電源端
子Ｔｌ、Ｔ２から負荷端子で３、Ｔ４に出力される電源
電圧を短絡せしめるものである。（＋匂は′覗流検出用
の抵抗であシ、この抵抗（１′４の両端間に発生する゛
電圧は過電流検知回路−に入力されて、過電流検出用に
使用されるものである。

しかして負荷側に流れる電流が過大であるときには、過
電流検知回路（１１からゲートドライブ回路０４に信号
が入力され、サイリスタｆｌｌｌがトリガされる。ゲー
トドライブ回路（＋４には過電圧検知回路−の出力も入
力されており、負荷端子Ｔ３．１４間に出力される電圧
が過大であるときには、過電圧検知回路−からゲートド
ライブ回路Ｉに信号が入力され、サイリスタ（川がトリ
フｊされる。サイリスタｆｌｉ＋は一旦トリガされると
、そのまま導通状態に保、持されるものであり、これに
よって機械的遮断機構（１０）には短絡電流が流れる。

この機械的遮断機構（ｌＯ）には、過電流を検出する検
出コイル（３）と、検出コイル（３）によって強制的に
開離される引外し接点（１匈とを有しておシ、常時は引
外し接点（Ｉ＠が閉成されているが、サイリスタ（１１
）のオン時には短絡電流によって約Ｉｏｍ（５）程度の
応答速度で引外し接点−が開離するようになっている。

したがって電源端子Ｔ１％Ｔｊｌの側から見た遮断速度
は、従来通りに機械的遮′ｌＸＲ機構叫のメｈの遅れに
よって定まることになる。しかしながら負荷端子Ｔ３、
Ｔ４の側から見たときには、サイリスタ１１１）がター
ンオンすると負荷端子Ｔ３．１４間の電圧がほとんど零
になるので、その遮断速度はサイリスタ（％ｌ）のオン
時間である１０μ式程度にまで高速化されるものである
。第３図はその様子を表わした特性図である。同図にお
いて、実線は従来のサイリスタ保護用のサー十ットプ０
テクタの遮断特性を糸しそおり、横軸は負荷電流が定格
電流の何％であるかを示し、縦軸はその場合の遮断速度
が何□□□であｉかを示している。

同図から明らかなように、従来のサー士ットプＤテクタ
のような機械的遮断機構−のみを使用した場合にけ、負
荷１流が定格電流の２００％以上の頭載でも魂断速度は
約１０ｍ（３）程度となっている。

一方、第３図における破線で示す特性は、第２図実施例
回路のようにサイリスタ１１１１よりなる高速遮ｆｒ回
路を付加した場合の遮断特性であり、サイリスタｔｒｉ
）のオン時間に相当する１０μ安程度の遮断・速１度を
央現しているものであ名。第３図において破線（イ）は
、・尚電流検出回路（Ｉ：１の動作点を負荷電流が定格
電流の２００％に達し庭点に設定した例を示しておシ、
また破線Ｏは、上記動作点を負荷電流が定格電流の５０
０％に達した点に設定した例を示している。この破線（
イ）Ｏに示すように過電流検出回路Ｉの動作点を第３図
の（Ａ示ｐｆ）範囲内で可変とすること罠より、回路嶺
断を行なう負荷電流の大きさを自由に設定することがで
きるものである。なお機械的遮断機構ｆＩＯ＋の接点α
曖が開離した場合にはサイリスタ（川に流れる１流は遮
断されるので、サイリスタ（Ｉｌｌはターンオフして非
導通、状態に戻るものである。

ところで１２図実施例において用いる機械的遮断機構−
の構成については、上述のように従来のサイリスタ保護
用のサー牛ットプＯテクタあるいはブレーカをそのまま
使用すればよいものであるが、−例として第１図従来例
のブレーカをそのまま使用する場合について説明する。

第４図は第１図図示のブレーカの構成部品を示す図であ
シ、第５図は第１図図示のブレーカの断面図である。ま
た第６図乃至第８図はそれぞれ主犯第１図図示のブレー
カの接点閉成時、過電流遮断動作時、および短絡電流遮
断動作時の断面図である。上記各図において、過電流ま
たは短絡電流を検出するための保護ｔシ＋ｊＱηには断
面が実質的に矩形の磁性体ヨーク−並びに長手のシリシ
タ（１呻が包有されている。前記シリシタ０１は上端部
が開口した非磁性体、好ましくは真鍮でなる下部シリン
ジ体（２０）と、両端部が開口した非磁性体、好ましく
はプラスチックでなシ、下部シリ−ｊ−５２体ｒａ）よ
シ僅かに大径の上部シリンジ体１２１１とが具備され、
前記下部シリンタ体四上端部の開口並びに上部シリンダ
体１２１）の開口には両シリンタ体端、＋２１）を相連
結するように磁気ヘッド（〃が嵌着されている。また前
記下部シリンジ体（イ）内には粘性流体、好ましくはシ
リコンオイルが封入されると共に、磁性体のオイルプラ
ンジ１７ノ並びに通常前記オイルプランジャ１地を下部
シリンジ体（イ）の下端内面に向って弾圧するコイルス
プリンタ（至）が収容され、且前記ヨーク１１１の下辺
部固中央を貫通し一部が下向きに突出せしめられて前記
下辺部１′ａに対し固定されている。更に上部シリンジ
体＋ａには磁性体の作動プランジ′ｐ（至）が内装され
、前記作動プラーＪジャ（層にはヘッド部（勿が固設さ
れたＤラド部（２）が一体に設けられておシ、前記Ｄラ
ド部１１１ｄ、上部シリンジ体１２υの口細の上端部か
ら外方に延出可能に設けられている。且前記上部シリン
タ体ｑＩｌの自軸の上端部はヨーク（Ｉ＃の上辺部（滲
の口唇部用を有する円穴に嵌合され、固定されている。

また前記シリ−Ｊり１１９）の周囲には実質的にその長
手方向全体に亘って検出コイル（３）が巻装されておシ
、前記検出コイル（３）の引出端＋３１）、□□□は一
方がヨーク−＋８１の一側辺部（晒から実質的に水平に
貫通し突出せしめられて充分な可能性をもつリード線（
財）に接続され、他方が３−クーの開放した側面から導
出されて下向嘴に折曲されると共に、本遮断器の端子金
具（２）に固着されている。更に前記作動プランジ？＋
２ｆ９には通常上向に変位するように後述するコイルス
プリンタのバネ力が加えられ、通常時に作動プランジ１
７（■の上面が上部シリンジ体＋２Ｄの上端内面に当接
されるように設けられている。

上記ヨーク四の側辺部（至）の上端部にはトリップ機構
を含む手動開閉機構を支承するフレームの四が一体に且
実質的に上辺部１の延邊方向に延びるように設けられて
いる。フレーム（３輪には垂直且互いに平行に延びる短
）し−ム部関と畏フレーム部鈴ηが具備されてい為。前
記短フレーム部−には最先端の耳部−１後縁近傍の上角
隅部に夫々軸穴■。

四が穿設され、且前記軸穴四よシ下位の後縁近傍に軸穴
（４１１が穿設されている。一方長フレーム部のηには
短フレーム部−の耳部−に相応する位置に設けられ−た
膨大部６ＳＯに軸穴（へ）が、且後縁近傍の、短フレー
ム部−〇軸穴（伺、（４υに対応する位置に夫々軸穴；
偵、ｉ４ｍが穿設されている。また長フレーム部いηに
は逆り字状の摺動窓（４＋ＩＯが、−辺部に弧状縁けη
を持之せて形成され、且先端部は実質的に直角に折曲さ
れている。更に折曲部−の上縁には係止部−が設けられ
ると共に、下縁には水平方向に小ディスク伏のアーク走
行耳部−が延設されている。

手動開閉機構のハンドル（８）の円筒状の下部６１’に
は中心部に軸穴〇塾が穿設されると共に、周囲の一部に
透孔嬶を有した膨大部槽が突設されている。

前記ハンドル（８）は短、長フレーム部（ト）、ｃＩη
の袖穴（至）、（４１に保持される支軸僧を軸穴６′！
Ｊに挿通することによシフレーム（至）に回動可能に支
承される。また前記膨大部−〇透孔・嗜には０字状のリ
ンクとン−の一方の脚辺部６ηが挿通され、前記脚辺部
１１５ηの自由端は長フレーム部１３ηの５字状の摺動
窓（イ）内に遊合されていて、弧状縁（ηに沿い移動可
能に設けられている。リンクビン、＠の他方の脚辺部州
はり゛ンクアーム噛に対設された耳部６４　、・６訃の
軸穴横。

喝に挿通され、且その自由端は摺動窓−に遊合されてい
て、その他辺部内において移動可能に配設されてｈる。

リンクアーム・醐自体は端面から見て逆Ｕ字状の基部→
を備え、前記基部ｉ→には係入窓（至）が形成されてい
る。また基部・６嚇の前端からは垂直且互いに平行に下
向きに延び、上記耳部６４　、　・（ｌが上向きに突設
されたアーム部嗜、６ηが一体に延設されておシ、前記
アーム部噛、・悄の先端部には夫々軸穴嗜、；（至）が
穿設されている。更に一方のアーム部の下縁からは５字
状に折曲され且垂直方向に対し僅かに上向きに傾斜した
蹴シ舌部閥が延設され、且上縁からはＬ字状に折曲され
実質的に水平に延びる停止耳部（７υが延設されている
。前記両アーム部噛、１悄先端の軸穴嗜、・噛には支軸
（２）が保持され、前記支軸（２）は検出コイル（３）
の一端とり一部Ｍ（財）を介して接続された山形の可動
接触子（至）の軸穴Ｈに挿通せしめられて、これにょシ
リンファーム醐に対し可動接触子間が枢支される。前記
可動接触子（７８１の軸穴（７４Ｉの上位には係止穴四
を有する膨大部−が上向きに突設されておシ、且先端部
下縁には好ましくは高導電性の接点材料でなる可動接点
（６１が固設されている。

前記可動接触子（７３）の可動接点（６）は可動接触、
子（１四の下位に配設される固定接触子（７７）に付設
された、好ましくは高専心材の固定接点（７）と接触可
能゛に配設される。固定接触子ση自体は前記固定接点
（７）が固設されたＵ字状部（７８１の一脚部から下向
きに傾斜し且曲記フレームｊ３１１９のアーク走行耳部
（５ｏ）に対峙するように延びるアーク走行部（７９）
が延設され、Ｕ字状部μｓの池脚部からＬ字状に折曲さ
れ且端子金具（１）と一体にされた連接部（ロ）が延設
されている。

更にトリップ機構を詳述するにフし−ム州の軸穴１．ｓ
ｌ　、　！４４に保持される支ｌ？１ＩｔＩ（８″４に
はトリップ機構の連動アーム（４）が枢支される。前記
連動アーム（４）は保−センサ（１ηのヘッド部１層を
係入する切欠（−を有した基部（財）を備え、且前記基
部−〇前端から垂直且互いに平行に一対のアーム部！Ｆ
’Ａ　、　ｔ８Ｑが延設され、前記各アーム部ｔ８Ｆ９
．鵜に穿設された軸穴−、ｔｌに支軸９３４が挿通され
て、前述の如くフレーム彌に連動アーム（４）が枢支さ
れる。また一方のアーム部（晴にはＬ字状に折曲して下
向きに延び、且連動アーム（４）の回動時にリンクアー
ム・瑚の蹴り舌部四を打撃可能な蹴シ足部（８９）が突
設されている。また前記支軸（ハ）匂には前記連動アー
ム（４）と一体に動作する側面から見てＬ字状のラッチ
金具（９鴫が軸穴町）、咽を介して枢支され、前記ラッ
チ金具＠鴫の一辺部は連動アーム（４）の基部（３４）
下面に当接可能なアーム部（９鴫として設けられ、他辺
部は下向きに延び、リンクアーム・醐の係入窓Ｉ増に突
入してその縁部に係止する引掛部−を有した足部（９均
として設けられている。

一方上述のハンドル（３）の支軸碍にはコイルスプリン
タ輔が巻装されており、前記コイルスプリンタ１９＠は
ハンドル（８）の下部＄９の半環状のガイド（８ａ）に
案内されつ−１その〒端Ｉ／′ｉ摺動窓鵠の角隅部緑呼
係止され、他端はＵ字状のリンクビン頓の脚辺部面に係
止されていて、ハンドル（８）に対し常に接点の開成動
作方向、即ち第２図の時計方向の回動力を与えている。

またフレーム州の長フレーム部（３η先端の係止部（４
９）には復帰スプリンタ０ηの一一端が係止され、前記
復帰スプリンタ−の他端は可動接触子１７３１の係止穴
四に係入されていて、可動接触子（２）に対し常に固定
接触子ワηから開離する方向の力を与えている。更に連
動アーム（４）の支軸−には連動アームスプリンジ州並
びにラッチスプリン′）＋９９）が巻装されておシ、前
記連動アームスプリンターの一端は連動アーム（４）の
基部−の下面に、他端はフレーム（至）の軸穴け１）、
四に保持され、に係に止・５軸（ロ）に係止：“され・
て・いて連動アーム（４）を常に第１図の反時計方向、
即ち作＠ウランジャ（イ）を引き上げる方向に作用して
いる。また前記ラッチスプリング−の一端は前記係止軸
−に、他端はフレーム（至）の適所、例えば長フレーム
部ｅηの丸穴（ｌｏｔ）の縁に係止されていて、ラッチ
金具−を常に第１図の反時計方向、即ちリンクアーム噛
と係止し得るように機能する。

フレーム（３四のアーク走行耳部−と固定接触子σηの
アーク走行部四間には消弧装置（９）が配設されている
。消弧装［（９）は可動接触子ｇ囚の先端が通過可能な
凹所（１０２）を備え、相互に小間隙を置いて離間した
多数のデアイオンクリッド（＋０３）を具備する。また
前記デアイオンクリッド（＋０３）群は両側板（１０４
）　、（１０５）に保持されると共にその端縁には前記
、側板（１０４）　、（１０５）と固着された端板（＋
０６）が配設されている。前記端板（＋０６）にはアー
ク月スの流出窓（＋０７）が形成され、前記流出窓（＋
０７）の中央にはデアイオンクリッド（＋０３）の凹所
（＋０２）に対応する個所に直放出抑止板部（１０８）
が設けられている。

更に本遮＃Ｔ器の動作を説明する。いま第１図又は第５
図の位置、即ち手動開閉機構のハンドル（８）が図にお
いて時計方向に回動されているときは、リンクピーＪ＠
の一方の脚辺部・６ηが摺動窓部の弧状縁１４′６に沿
ってその上端部に位置すると共に、他方の脚辺部Ｉ幡が
摺動１！−の他辺部の上部に位置していて、復帰スプリ
ンタ（転）のバネ力も加わシ、リンクアーム、６α並び
に可動接触子（７３）が上動される。従って可動接触子
（７３）の可動接点（６）が固定接触子（７７）の固定
接点（７）から開離される、即ち接点開成状態にある。

この場合リンクアーム曖の必要以上の上動はケーシンジ
の突部（図示せず）によって規制される。一方、第１図
又は第５図の位置から第６図の位置、即ちハンドル（８
）を、ハンドル（８）の支軸頓に巻装したコイルスプリ
ンタＩ！＋６）並びに復帰スづリンク（！］ηのバネ力
に抗して回動せしめれば、ハンドル下部すｌ′の膨大部
−の透孔・＋ｉｌに挿通されたリンクピンｉｉ＠の一方
の脚辺部ｉｉの位置が、ハンドルの支軸・禰とリンクピ
ン５６１の他方０脚辺部ｈｇｌを結ぶ線を越えたとき、
コイルスプリンタ（３）並びに復帰スプリング（社）の
バネ力に打ち勝ってハンドル（８）が反時計方向の回動
位置に停止され、保持される。これによりリンクビン禰
の一方の脚辺部６７）が摺動窓に）の弧状縁（４′６の
下部に、他方の脚辺部州が摺動窓部の他辺部の下部に達
する、即ちリンクとン掴が実質的に垂直に近い状態とな
り、且リンクアーム・＠）の係入窓１（増縁にラッチ金
具−の引掛部（財）が係止しているから、リンクアーム
（−並びに支軸仔ηを介して前記リンクアームＦ１９）
に連結された可動接触子つ３）は共に下動しり〜前傾し
、可動接点（６）が固定接点（））に接触する、即ち接
点開成状態にある。この場合電路は端子金具（２）、検
出コイル（３）、リード線（財）、可動接触子ｉ７ｇ）
　、可動接点（６）、固定接点（７）、固定接触子（７
η、端子金具（りによシ形成される。

また第６図の接点開成時に、過大電流、例えば定格電流
の１．１５倍の電流が流れ続けると、保護センサ（１′
６において検出コイル（３）を介し磁気ヘッド■が励磁
され、オイルプランジャ＠がコイルスプリンタ（至）お
よび下部シリ、７タ休（イ）に封入されたオイルの粘性
に抗しつ一相対的に緩徐に磁気ヘッドのに吸着される。

これによシ時延作用が持たせられ起動電流の如き相対的
に短時間流れる過大電流を検出してもこれには応動しな
い。磁気ヘッドのにオイルプランジャ（わが吸着される
と、ヨークｆｌ１９を介する磁気回路のバー三アシスが
増大して、連動アームスブリンク−に−よシ連動アーム
（４）を介して常時上動位置に置かれた作動プラ、ンジ
ャ（至）が第７図のよ−うに磁気、ヘッド（λに吸着さ
れる。これに伴い連動アーム（４）並びにラッチ金具（
９鴫は支軸（転）を中心に回動し、ラッチ金具−の引掛
部ｐ４がリンクアーム硼の係止窓・＋！９縁から外れ、
連動アーム（４）の蹴シ足部（８９１がリンクアーム醐
の蹴夛舌部（７１を打撃する。従ってこの打撃によシリ
ンファーム頓にいわば起Ｉ！ＸＩＩ力が強国に与えられ
ると共に、リンクアーム１輯の回動力が急速に高あられ
、且すンクアーム礪に連結された可動接触子（７３１Ｋ
係止せしめた復帰スラリ：／ジａ功の引張力が相俟って
固定接触子ヴηに対し可動接触子（７３１が急速に開離
される。このとき接点開成時に生するアークは固定接触
子ヴηないし可動接触子（割に流れる電流によって生す
る電磁駆動力によシ消弧装置１９）に向って駆動され、
消弧される。且可動接触子（７３１が上動したとき、可
動接触子（７３）の先端上部はフレーム（至）に極めて
近接して位＋＆Ｌ、接点開成後はアーク走行耳部φ鵠を
有するフレーム（ト）並びにフレーム−と一体のヨーク
（１鴫を介してｉｔ路が形成され得ることになる。

更に第６図に示す接点閉成時に、短絡電流、例えば定格
電流の２．３倍の電流が流れたときは検出コイル（３）
による励磁力が極めて大であるから、作動プランジ′Ｐ
（イ）のみが直ちに磁気ヘッド力に向つ。

て吸着され始める。このとき連動アーム（４）並びにラ
ッチ金具−は支軸−を中心に回動し、ラッチ金具（９鴎
の引掛部―がリンクアーム・（至）の係止窓噌縁から外
れると共に、連動アーム（４）の蹴シ足部四がリンクア
ーム・嘲の蹴シ舌部閥を打撃する。従って上述と同様こ
の打撃によシリンファーム・（至）に、いわば強固な始
動力が与えられて、第８図に示す如く固定接触子νηに
対し可動接触子ヴ緩が急速に開離される。他の作用は過
□大電流を検出した場合と同様である。

〔発明の効果〕

本発明は叙上のように構成されておシ、電源端子と負荷
端子との間に介装され、過電流の通電時には接点が強制
的に開離される機械的遮断機構と、負荷端子間に接続さ
れ、負荷への電力供給の異常時には°纜源寥圧を短絡す
るように導通ずる半導体スイッチンジ素子とを有するも
のであるから、負荷止流が過大アあるときや鍛荷イ圧が
４大であるときには半導体スイッチング素子の導通によ
って瞬時に出力電圧を低下せしめることができ、これに
よって負荷（流の著しい高速遮断が可能となシ、過改荷
耐量の少ない半導体素子のよりな負荷が破損することを
防止することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】 第１図は従来の一般的な回路ａ断器の内部構成を示す正
面図、第２図は本発明の一実施例の回路図、第３図は同
上の動作説明図、第４図け′４Ｓｌ＋司図示の回路謹断
器の構成部品を示す分解斜視図、第５図は第１図図示の
回路掩断器の断面図、第６図は同上の回路線断器の接点
閉成時の断面図、第７図は同上の回路遮断器の過電流遮
断動作時の断面図、第６図は同上の回路遮断器の短絡電
流遮断動作時の断面図である。 叫けｌ絨的遮斬機構、ｎｔｌはサイリスタ、１１４は抵
抗、（鴎は過覗流１＊知回路、ｌｌ４ｄゲ一トド８ライ
プ回路、１句は過電圧検知回路、Ｔｌｓ　Ｔ２は電源端
子、Ｔ３、Ｔ。 は負荷端子である。 代理人　弁理士　石　１）長　七 第１図 第、２図 ０ 第３図 第４図 第５図 第６図 第７飄

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 流の通電時には接点が強−的に閣ｉされる機械的遮断機
   構と・負荷端子間に一統され・負荷′電１ 通する半導体スイッチング素子とを有して成ることを特
   徴とするブレーカ〇