JPS61259431A - 回路しや断器 - 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】 ［＆楽土の利用分野］ この発明は、光ファイバ温度センサを利用した回路しゃ
断器に関するものである。

［従来の技術］ 従来の回路しゃ断器は、各相に流れる電流をＣＴ（変流
器）により検出し、最大電流によって生じた電圧により
電圧センサが各時限回路を動作させ、電流に応じた時限
の後にトリガ回路からトリガ信号が出て１ｒ１．１ａコ
イルを励磁させ、開閉機構部を作動させて事故電流をし
ゃ断する構造になっていた。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記従来の回路しゃ断器においては、高価なＣＴ部が必
要であり、また半導体リレーの中に時限回路が内蔵され
ているため、時限回路のノイズ対策などの考慮も必要に
なり、価値の低い回路しゃ断器になっていた。

この発明は上記従来の欠点を解決するためになされたも
ので、高価なＣＴ部や時限回路のノイズ対策などを不要
とし、小型かつ安価で、しかも省電力化を達成し得る回
路しゃ断器を提供することを目的としている。

［問題点を解決するための手段］ この発明にかかる回路しゃ断器は、加熱子を回路しゃ断
器に内蔵し、その加熱子より発生する温度上昇を光ファ
イバ温度センサが検出し、加熱子の温度上昇が動作温度
に達すると、しきい値以上の出力電圧を光−電気変換器
から出力させ、電磁装置により開閉機構部を作動させて
過負荷電流をしゃ断するように構成したものであって、
とくに上記光ファイバ温度センサを、一対の光ファイバ
と、これらの光ファイバの途中に設けられロッドレンズ
を用いて平行光を発生させるレンズ部と、上記加熱子の
温度上昇により湾曲変位するバイメタルと、このバイメ
タルの自由端部に装着されバイメタルの湾曲により変位
して上記平行光の光量を制御するじゃへい板とから構成
したことを特徴とする。

［作用］ この発明においては、回路に過負荷電流が流れた場合、
加熱子の温度が上昇し、この温度上昇によりバイメタル
が変位してこのバイメタルに取付けられたじゃへい板が
一対の光ファイバ間の平行光の光量を変化させる。そし
て、この光量の変化にもとづいて光−電気変換器より出
力電圧を出力し、インターフェースを介して電磁装置に
より開閉機構部を駆動させて事故電流をしゃ断する。こ
のようにして、ＣＴ部や時限回路などを不要としている
。

［実施例］ 以下、この発明による回路しゃ断器の実施例を図面にも
とづいて説明する。第１図はその一実施例の回路図であ
る。第２図は加熱子の回路電流をパラメータにした「時
間一温度上昇」の関係を示す特性図である。第３図は光
ファイバ温度センサの構成図である。

まず、第１図において、（１）は回路しゃ断器であり、
周知のトグルリンク機構によって接点の開閉を行なう開
閉機構部（２）、以下は図示しない過電流や短絡電流に
応動してトリップ動作を行なう過電流引き外し装置、電
流をしゃ断する際に発生するアークを消滅させる消弧装
置、電線や導体を接続する端子、回路を開閉する接触子
およびこれらを一体に小形に組み込むモールドケースに
より構成されている。

（３ａ）〜（３Ｃ）は通電部の各相に挿入された高抵抗
材からなる加熱子、（４ａ）　〜（４ｃ）は加熱子（３
ａ）　〜（３Ｃ）にそれぞれ接近して配置された光ファ
イバ温度センサ、（５）はオアゲートである。

また、（６ａ）〜（６ｃ）は外部導線を接続する機能を
有する電源側端子である。この電源側端子（６ａ）〜（
８ｃ）は開閉機構部（２）、加熱子（３ａ）〜（３ｃ）
を介して負荷側端子（７ａ）〜（７Ｃ）に接続されてい
る。（８）はオアゲート（５）に接続された増幅装置、
（９）は電磁装置、（１０）は光−電気変換器である。

上記開閉機構部（２）は、速入りおよび速切り機能、把
手オン位置に拘束した状態においても引き外し動作をさ
またげないトリップフリー機能、および３極間時投入、
同時しゃ断を行なう共通引き外し機能を備えており、電
磁装置（９）と係合関係にある。

ここで、上記光ファイバ温度センサ（４ａ）〜（４Ｃ）
の構成を第３図で説明する。各温度センサ（４ａ）〜（
４ｃ）は同じ構成のため、以下については、光ファイバ
温度センサ（４ａ）のみについて詳述し、他の２つのも
のの説明を省略する。

第３図において、光ファイバ温度センサ（４ａ）は、後
述するバイメタル（ｌｌａ）の湾曲とともにじゃへい板
（１２ａ）が光ビームをよぎることによって光量が変化
することを利用し、バイメタル（ｌｌａ）の温度上昇を
検知する機能を有する。（４ａ２）は光ファイバ（４ａ
４）に接続されたロッドレンズである。（４ａ３）はロ
ッドレンズ（４ａ２）に対向して配設されたロッドレン
ズで、光ファイバ（４ａ５）に接続されている。しかし
て、光ファイバ（４ａ４）から流入する光をロッドレン
ズ（４ａ２）とロッドレンズ（４ａ３）間において平行
ビームに変換する。

（ｌｌａ）は加熱子（３ａ）に固着されたバイメタルで
、上記平行ビームと平行状態に配設されている。（１２
ａ）は一端がバイメタル（ｌｌａ）の自由端部に固着さ
れたＬ字形状のしゃへい板で、その自由端がバイメタル
（ｌｌａ）の湾曲とともに変位して、平行ビームをよぎ
る構造になっている。

第１図において、（ｌＯ）は光−電気変換器であり、上
記光ファイバ温度センサ（４ａ）〜（４Ｃ）から入力さ
れる光量を電気信号に変換するものである。

たとえば、加熱子（３ａ）を例にした場合、加熱子（３
ａ）の温度が、第２図におけるｔ１２５、ｔ２００の時
間後に動作温度ＴＡになり、このとき、バイメタル（ｌ
ｌａ）の湾曲によりじゃへい板（１２ａ）がロッドレン
ズ（４ａ２）とロッドレンズ（４ａ３）間の平行ビーム
による光をしや光すると、＋ｔ　Ｈ＋＋レベルの出力電
圧を後述のオアゲート（５）の入力側に供給するように
なっている。また、加熱子（３ａ）の温度が、第２図に
おいて各相に流れる電流が１００％以下の電流で動作温
度ＴＡ以下であれば、しやへい板（１２ａ）がロッドレ
ンズ（４ａ２）とロッドレンズ（４ａ３）　間の平行ビ
ームを十分にじゃ光しないため、“Ｌ　１１レベルの出
力電圧をオアゲート（５）の入力側に供給するようにな
っている。

オアゲート（５）は、上記光−電気変換器（１０）より
供給される入力側Ａ、Ｂ、Ｃの電圧がすべて°“Ｌ”レ
ベルの電圧であれば出力側りには“Ｌ　１１レベルの電
圧が現われ、増幅装置（８）には微少電流は流れない。

しかし、光−電気変換器（１０）より供給される入力側
Ａ、Ｂ、Ｃの電圧の中で一つでも“Ｈ”レベルの電圧が
あれば出力側りには“Ｈ°゛レベルの電圧が現われ、増
幅装置（８）に微少電流が供給される。

増幅装置（８）は、上記オアゲート（５）の出力側りよ
り供給される微少電流をトランジスタ回路で増幅する機
能と、トリガ回路からトリガ信号を出す機能とを有する
。増幅装置（８）からのトリガ信号は゛ｎｌｉ装置（８
）に送られるようになっている。

１砧装置（８）はトリガ信号を受けて電磁コイルを励磁
させ、開閉機構部（２）を駆動させるものである。

つぎに、以上のように構成された回路しゃ断器の動作を
第１図〜第３図を用いて説明する。

第１図において、電流は電源側端子（６ａ）〜（６Ｃ）
→加熱子（３ａ）〜（３ｃ）−”負荷側端子（？ａ）〜
（７ｃ）を通して電動機（図示しない）に供給される。

この回路に過負荷電流が流れると、加熱子（３ａ）〜（
３ｃ）はジュール熱により加熱されて温度上昇する。し
たがって、光ファイバ温度センサ（４ａ）〜（４Ｃ）が
加熱子（３ａ）〜（３Ｃ）の温度上昇を検出する。

第２図に加熱子（３ａ）〜（３Ｃ）の温度特性を示す。

１００％電流に対しては、連続通電しても温度上昇は動
作温度ＴＡ以下、つまりＴＢなる温度である。しかし、
１２５％電流を連続通電すると、ｔ１２５時間後にＴＡ
なる動作温度に、また２００％電流を連続通電すると、
し２００時間後にＴＡなる動作温度になる。なお、この
関係は電動機の熱特性に類似していると一般に言われて
いる。

いま、たとえば加熱子（３ａ）が動作温度ＴＡに達する
と、バイメタル（ｌｌａ）は加熱子（３ａ）の熱を受け
るため、加熱子（３ａ）の固着部を中心として、第３図
において反時計方向に回動する。したがって、しやへい
板（１２ａ）がロッドレンズ（４ａ２）　　、　（４ａ
３）間の平行ビームをしやへいする方向に大きく回動す
る。その結果、光ファイバ（４ａ４）→ロッドレンズ（
４ａ２）〜（４ａ３）→光ファイバ（４ａ５）を通る光
路はしや光されるので、しきい値なるＨ”レベルの出力
電圧がオアゲート（５）の入力側Ａに供給される。これ
によってオアゲート（５）の出力側りには゛Ｈ゛レベル
の電圧が現われるので、増幅装置（８）により増幅され
た４８号はサイリスタ（図示せず）のゲートを開き、サ
イリスタはオンする。サイリスタがオンすると、直列に
接続された電磁装置（９）が駆動し、開閉機構部（２）
を作動させて＄放電流をしゃ断する。

なお、加熱子（３ｂ）〜（３Ｃ）にそれぞれ対応するし
やへい板（１２ｂ）　　、　（１２ｃ）についても、上
記と同様の動作を行なうことはもちろんである。

［発明の効果］ 以上のように、この発明の回路しゃ断器によれば、過負
荷電流が流れた場合には、加熱子の温度上昇を光ファイ
バ温度センサで検出し、光−電気変換器からの出力電圧
にもとづいて電磁装置により開閉機構部を駆動させて事
故電流をしゃ断するようにしたので、従来のバイメタル
でトリップ機構のラッチを外す接触方式の熱動式に比べ
て、加熱子の電力損が少なくなる。たとえば、従来、加
熱子の動作温度が１５０℃であったものを１７２以下に
することができるので省電力化になる。

また、光ファイバ温度センサは、バイメタルの湾曲によ
ってしやへい板を変位させ、光量を制御するという簡単
な構造であるから、従来のＣＴを電流検出に採用した電
子式に比べて、外形の大きいかつ高価なＣＴ部が不要に
なるとともに、時限回路のノイズ対策などの考慮も必要
としない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の回路しゃ断器の一実施例を示す電気
回路図、第２図は第１図の回路しゃ断器における加熱子
の回路電流をパラメータにした「時間一温度上昇」の関
係を示す特性図、第３図は光ファイバ温度センサの構成
図である。 （２）・・・開閉機構部、（３ａ）〜（３ｃ）・・・加
熱子、（４ａ）〜（４Ｃ）・・・光ファイバ温度センサ
、（ｌｌａ）・・・バイメタル、（４ａ２）−・−ロッ
ドレンズ、　（４ａ３）・・・ロッドレンズ、（４ａ４
）・・・光ファイバ、（４ａ５）・・・光ファイバ、（
１２ａ）・・・しやへい板、（５）・・・オアゲート、
（８）・・・増幅装置、（９）・・・電磁装置、（ｌＯ
）・・・光−電気変換器。 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. （１）負荷への通電の開閉制御を行なう開閉機構部と、
   この開閉機構部と各相ごとに直列に接続されて各相に流
   れる電流により加熱される加熱子と、この加熱子に発生
   する温度上昇を検知する光ファイバ温度センサと、この
   光ファイバ温度センサから入力する光−を電気信号に変
   換する光−電気変換器と、この光−電気変換器に接続さ
   れ、入力側において光−電気変換器の出力電圧がしきい
   値以上の電圧に一つでも達すると出力側に所定レベルの
   電圧を出力する論理手段と、この論理手段に接続されて
   論理手段の電圧が所定レベルのときに流入する微少電流
   を増幅するとともにトリガ信号を発生する増幅装置と、
   この増幅装置より発生するトリガ信号を受けて上記開閉
   機構部を作動させて事故電流をしゃ断する電磁装置とを
   備え、上記光ファイバ温度センサを、一対の光ファイバ
   と、これらの光ファイバの途中に設けられロッドレンズ
   を用いて平行光を発生させるレンズ部と、上記加熱子の
   温度上昇により湾曲変位するバイメタルと、このバイメ
   タルの自由端部に装着されバイメタルの湾曲により変位
   して上記平行光の光量を制御するしゃへい板とから構成
   したことを特徴とする回路しゃ断器。