JPS6376222A - 直流しや断器回路 - 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】 〔産業上の利用分野〕 へ。

９の発明は、直流しゃ断器回路に関するものであり、特
に、しゃ断器を流れる電流がゼロであるときにしゃ断動
作を行なうようにされた直流しゃ断器回路に関するもの
である。

〔従来の技術〕

第３図は、例えば特公昭４１−１２５３３号公報に示さ
れている従来の直流しゃ断器回路の概略構成図である。

この第３図において、（１）は直１ｌｌｉ！Ｌｉｔ源で
あり、負荷（２）としゃ断器（３）との直列回路が前記
直＠電源ｆｌ）と並列にされており、さらに、スイッチ
（４）、インダクタ（５）およびコンデンサ電ａ　（６
１の直列回路が前記しゃ断器（３）と並列にされている
。

また、第４図には、前記第３図の従来例でしゃ断動作が
行なわれたときにしゃ断器（３）を流れる電流波形図が
例示されている。

以下、前記第３図および第４図を参照しながら、動作に
ついて説明する。いま、時点（ｔｌ）においてしゃ断器
（３）を開き、これと同時にスイッチ（４）を閉じたも
のとする。このときには、コンデンサ電源（６）の極性
に依存して、（＋）極性のときには時点（ｔ８）におい
て、また、（＋）極性のときには時点（ｔｚ　’　）に
おいて、しゃ断器（３）を流れる電流がゼロになり、こ
れにしたがって所期のしゃ断が行なわれることになる。

そして、この時点（１＊）または（ｔｚ　’　）におけ
るしゃ断器が失敗したときには、次に続くサイクルでし
ゃ断器（３）を流れる電流がゼロになる時点で、前記所
期のしゃ断がくり返して行なわれる。なお、インダクタ
（５）は、しゃ断器（３）が開いてから、これを流れる
電流がゼロになるまでの時間を規定する時定数を調節す
るためのものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の直流しゃ断器回路は以上のように構成されている
ので、しゃ断器は開にされてからしゃ断が行なわれるま
での間にしゃ断器の電極間にアークプラズマが発生する
ことがある。そして、このアークプラズマのために前記
しゃ断器のＴｌｆ！ｊが損傷を受けて、その寿命が短か
くなってしまう。また、前記アークプラズマが存在する
ことがら、しゃ断器を流れる電流がゼロになることがあ
っても、次の瞬間には、それまでとは逆方向の電流が流
れ易くなり、しゃ断が失敗してしまう可能性がある等の
問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たものであって、しゃ断器の電極間でのアークプラズマ
の発生を防止してその使用可能期間を延長させ、しゃ断
を短時間で確実に行なうことができ、また、小容量のし
ゃ断器によって大電流をしゃ断することのできる直流し
ゃ断回路を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る直流しゃ断器回路は、直流電源と負荷と
の間にしゃ断器とダイオードとの直列回路が設けられ、
前記直列回路と並列にコンデンサ電源とスイッチとの直
列回路が設けられ、少なくとも前記しゃ断器の動作時間
をモニターしておきその結果により前記スイッチの投入
タイミングを制御ｎするスイッチの投入タイミングを制
御するスイッチ同期投入制御回路が設けられているもの
である。

〔作用〕

この発明によれば前記スイッチ同期投入制御回路の指令
により前記スイッチを閉にしたときに前記コンデンサ電
源から流れる電流によって前記しゃ断器を流れる電流が
ゼロにされ、この電流ゼロの期間内に無アークしゃ断が
行なわれると＼もに、前記スイッチの投入タイミングを
過去の前記しゃ断器の動作時間をモニターしてその結果
を反映して決めているため前記コンデンサ電源の設備容
量を極力小さく出来る。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図は、上記実施例の概略構成図であり、また、第２回は
、上記実施例におけるしゃ断器電流の波形図である。

先ず、第１図において、（７）は直流電源であり、これ
は、しゃ断器（８）およびダイオードαυからなる直列
回路を介して負荷コイルａ１に接続されている。

また、前記されたしゃ断器（８）とダイオードαυとの
直列回路には、コンデンサ電源（９）およびスイッチＱ
ｌからなる直列回路ならびに転流用抵抗０３がそれぞれ
並列されている。そして、クローバスイッチ圓が直流電
源（７）と並列されている。又０９はスイッチ同期投入
制御回路であり、少なくともしゃ断器（８）とスイッチ
０ωと関連づけられている。なお、コンデンサ電＃（９
）およびスイッチαωからなる直列回路には、必要に応
じてインダクタα・が挿入されることもある。

次に、第２図をも参照しながら、第１図に示されている
この発明の実施例の動作について説明する。始めに直流
電源（７）を動作させ、負荷コイルＣ３に流れる電流を
立上げ一定（■１）にする、このとき、負荷コイルミツ
を流れる電流としゃ断器（８）を流れる電流とは互いに
略々等しいものである。この通電により負荷コイル０１
に所定のエネルギが保持された後で、クローバスイッチ
００が閉にされ、負荷コイルミツを流れる電流は前記ク
ローバスイッチＱ４１によってクローバされ、直流型ａ
（７）は回路から切離される。

次いで時点（Ｌ、）に於てしゃ断器（８）にしゃ断指令
を与えると、しゃ断器は一般にレバー、リンク等の機構
を空気圧、油圧、バネ圧等で駆動して接点機構を動かす
ための動作時間を要し、時点（ｔ、）で実際に接点が開
極する事になる。そこで時点（ｔ４）に於てスイッチ同
期投入制御回路α９がらスイッチＯ１に投入指令を与え
てスイッチ顛を閉にし、コンデンサ電源（９）から過渡
的な電流（Ｉｇ）を前記電流（Ｉｔ）とは逆向きにしゃ
断器（８）に流してやると時点（ｔ、）でしゃ断電流は
ゼロとなりダイオード０υには逆電圧が印加され始める
。この時点（ｔ、）からコンデンサ電源（９）からの放
電が終了し、ダイオード０υに順電圧が印加され始める
時点（ｔ、）までの逆バイアス期間の間はしゃ断器（８
）の電流はゼロに保持される。従って、スイッチα１を
投入する時点（ｔ４）を適切に選んでしゃ断器が実際に
開極する時点（ｔ、）が時点（ｔ、）から時点（ｔ、）
までの逆バイアス期間中にくるように選ぶとアークプラ
ズマが生ずることはない０時点（ｔ、）以降はしゃ断器
（８）に再起電圧が印加されるが、このときまでにはし
ゃ断器（８）の電極間距離は大きくされておりアークプ
ラズマを生しることはなく無アークしゃ断が行われるこ
とになる。しかし、前述に如くしゃ断器（８）は動作時
間を有し、かつ動作時間がバラツキを持つと−もに経年
変化を有するため逆バイアス期間を長く選んでおかない
と開極時点（ｔ、）が逆バイアス期間に入らなくなる。

一方逆バイアス期間を長くとるためにはコンデンサ電源
（９）の容量を大きくし充電々圧を高くする必要があり
設備容量が大きくなって経済的に問題となる。こ＼で経
年変化的なづれは急激に大きく変化する事なく徐々に変
化するための過去の動作時間をモニターしておき、その
結果を次回のスイッチＯＩの投入タイミングの設定に生
かすことにより経年変化的な動作時間のづれの影響を小
さく押えうる。特に核融合用実験設備のトカマク等でプ
ラズマ電流発生用にポロイダル磁場コイル電流を高頻度
で計画的に何回もしゃ断するような場合には毎日実験開
始前に無ｉｉ１電で何回がしゃ断動作を行わせて動作時
間をモニターし、その結果をスイッチ＋ＩＩの投入タイ
ミングの設定に生がしてやる事は非常に有効である。第
５図はこのような目的のためのスイッチ同期投入制御回
路の一例であり、Ｑｌは絶縁増巾器、０咎は電圧検出回
路、０！Ｉはカウンター回路、（至）は偏差検出回路、
（２１）は加算回路、（２２）はプリセントカウンター
回路、（２３）はしゃ断指令信号発信器、（２４）はク
ロックパルス発振器、（２５）はしゃ断器標準動作時間
設定器、（２６）はスイッチ作動標準遅延時間設定器、
（２７）はクロックパルス発振器を示す、こ＼でカウン
ター回路α鴫はしゃ断器（８）の動作時間を計測するた
めのもので、しゃ断指令信号発信器（２３）からしゃ断
指令がしゃ断器（８）に与えられると同時にその信号が
カウンター回路０１にも与えるカウンター回路θ１はク
ロックパルス発信器（２４）からのクロックパルスをカ
ウント開始する。しゃ断器（８）が開極した事はしゃ断
器（８）の接点間の電圧をモニターして行うものとし、
接点間の電圧信号を絶縁増１】器α刀を介して電圧検出
回路Ｏ１に与え、しゃ断器（８）によって短絡されてい
た電圧信号がしゃ断器（８）が開極することにより発生
するのを検出する。しゃ断器（８）が開極したこ−とを
電圧検出回路ｔｍが検出するとその信号がカウンター回
路α鴫にリセット信号として与えられカウンター回路α
優はクロックパルスのカウントを停止する。従ってカウ
ンター回路ｏｌのカウント結果はしゃ断器（８）にしゃ
断指令が与えられてから接点が開極するまでの動作時間
に比例することになる。プリセットカウンター回路（２
２）はスイッチＯＩをしゃ断器（８）にしゃ断指令が与
えられてから適切な遅延時間後スイッチ（ＩＩを閉とす
ることにより、前述の如くダイオード０υの逆バイアス
期間中に丁度しゃ断器（８）が開極するようタイミング
調整するもので、遅延時間をブリセント値とし、しゃ断
指令信号発信器（２３）がらしゃ断器（８）に与えられ
るしゃ断指令を受けてクロックパルス発振器（２７）か
らのクロックパルスをカウント開始しプリセット値に到
達するとスイッチ（ＩＩを同期投入する。スイッチ作動
標準遅延時間設定器（２６）は上記プリセントカウンタ
ー回路（２２）の標準プリセット値を設定するもので、
その出力信号は加算器（２１）に与えられ、偏差検出回
路（至）で検出されたしゃ断器（８）の実際の動作時間
として計測されたカウンター回路Ｑｌからの出力信号と
しゃ断器標準作動時間設定器（２６）により設定された
しゃ断器標準作動時間設定値との偏差信号と加算されて
ブリセフ）信号としてブリセントカウンター回路（２２
）に与えられしゃ断器（８）の動作時間の経年変化を遂
次修正して次回のスイッチα僑の同期投入のタイミング
を制御するものである。又第５図のスイッチ同期投入制
御回路の例では図示の如き回路構成でしゃ断器（８）が
作動する毎にその作動時間を計測し、その結果を次回の
スイッチＱｌの投入タイミングの設定に反映する方式に
ついて説明したが核融合実験設備のトカマク等でプラズ
マ電流発生用にボロイダル磁場コイルを塊を計画的に高
頻度でしゃ断するような場合には毎日実験開始前に無負
荷で何回かしゃ断動作を行わせその平均値をしゃ断器（
８）の最新の動作時間と見做してこれを基にスイッチα
１の投入タイミングを設定する方式を採用しても有効で
ある。

更にこのような実験設備では計画的にしゃ断が行われし
ゃ断電流も任意に設定される場合がある。

このような場合コンデンサ電源（９）のコンデンサ容量
と充電々圧及びインダクタＯ１の値が一定とするとスイ
ッチ叫を投入してからしゃ断器（８）を流れる電流がゼ
ロとなるまでの時間はしゃ断電流により変化するので、
しゃ断電流の値もモニタしてその結果をも反映してスイ
ッチＯＩの投入タイミングを設定する方式も考えられる
。又一方これらの信号処理を行うハードウェアについて
は第５図のような回路構成によらずマイクロプロセッサ
を利用してもよい。

さらにしゃ断器（８）が閉極したことの検出はしゃ断器
（８）の機構部と連動して作動するバレー／　）接点で
検出してもよい。

なお、上記実施例においては、負荷コイルが用いられる
場合について説明されたけれども、これに限ることなく
、負荷抵抗が用いられる場合についても同効が奏せられ
る。また、コンデンサ電源（９）から流れる電流の変化
率を制限するために必要なときは、第１図において点線
で示されているように、コンデンサ電源（９）およびス
イッチＯＩと直列にインダクタｑ鶴を設けることもでき
る。

〔発明の効果〕

以上説明されたように、この発明による直流しゃ断器回
路は、直流電源と負荷との間にしゃ断器とダイオードと
の直列回路が設けられ、前記直列回路と並列にコンデン
サ電源とスイッチとの直列回路が設けられ、少なくとも
前記しゃ断器の動作時間をモニターしておきその結果に
より前記スイッチの投入タイミングを制御するスイッチ
同期投入制御ｎ回路が設けられた構成にされていること
から、前記スイッチ同期投入制御回路の指令により前記
スイッチを閉にしたとき前記コンデンサ電源から流れる
電流によって前記しゃ断器を流れる電流がゼロにされ、
この電流ゼロの期間内にしゃ断が行われ、このために前
記しゃ断器の電極間にアークプラズマが生じることがな
く、その使用可能期間が長くなり、しゃ断が短時間内で
確実に行われ、小容量のしゃ断器で大を流をしゃ断する
ことが出来るとともに、しゃ断器の動作時間をモニター
してスイッチの投入タイミングを決めているためコンデ
ンサ電源の設備容量を極力小さくすることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例である直流しゃ断器回路
の概略構成図、第２図は、上記実施例のしゃ断器電流の
波形図、第３図は、従来のこの種の直流しゃ断器回路の
概略構成図、第４図は、上記従来例のしゃ断器電流の波
形図、第５図はこの発明の直流しゃ断器回路に用いるス
イッチ＠朋投入回路の一実施例を示す。 （７）は直流電源、（８）はしゃ断器。（９）はコンン
サ電源、ＯＩはスイッチ、０υはダイオード、（財）は
転流用抵抗、６階は負荷コイル、Ｑ４１はクローバスイ
ッチ、αりは動作検出器、αｅは開極検出器、ａ刀はス
イッチ同期投入制御回路、０１はインダクタ。 なお、図中、同一符号は同−又は相当部分を示凱 代理人　　　　大　　岩　　増　　誰 第１図 ７：直ａ　・１　シｌ、 ７２　　私滝）ｆＩ払乱 １６：イン７°’７７ 第２閃 ｂ：ｔヤｆｆＴ著釈　δにＣぞ遼汀君１ンＥ与之コ椅、
黄、ｔ４ニス４・ソ＋ＩＯの設入時ぼ、 ｔｆ：’ｂマ釘β床′屯７ｆＬが゛（ｒ’口にな５埼、
ぞ、ｔｉ、：Ｌ”ｅｉ随肩、ａ広゛開紬すり綺Ｊ、ｔ７
：コンデンｔｉｅジ原、ｑｒむン色霧冬、了すり巧２、
第３図 Ｉ：ｊん１渫 ２：λ苗 ３；Ｌず耐熱 ４　：　　ス、イ・７手 第４図 ・ｔう毘

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 直流電流と負荷との間に設けられたしゃ断器によって直
   流しゃ断器を行う直流しゃ断器回路において、前記しゃ
   断器と直列に整流器が設けられ、前記しゃ断器と整流器
   との直列回路に対して並列にコンデンサ電源とスイッチ
   との直列回路が設けられ、少なくとも前記しゃ断器の動
   作時間をモニターしておきその結果により前記スイッチ
   の投入タイミングを制御するスイッチ同期投入制御回路
   が設けられ、前記スイッチ同期投入制御回路の指令によ
   り前記スイッチを閉にしたときに前記コンデンサ電源か
   ら流れる電流によって前記しゃ断器を流れる電流がゼロ
   にされ、この電流ゼロの期間内にしゃ断動作を行なうよ
   うにされた直流しゃ断器回路。