TW201011306A - Circuit breaker - Google Patents

Description

201011306 六、發明說明： ' 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關檢測事故電流而進行電路保護的電 遮斷器’尤其有關遮斷器的過電流的檢測及跳脫動作的言 . 速化。 ° - 【先前技術】 -習知的電路遮斷器的過電流檢測係將成為配置於各 相的變流器的二次輸出之電流予以整流而形成的定電壓電 •路作為用以使跳脫電路動作的定電壓能量源，並且以構成 上述跳脫電路的微電腦進行演算及判斷，依擄預定的反限 時特性而彈壓跳脫線圈以進行插入在各相的遮斷器 ^ 動作。（例如參照專利文獻〗） 脫 專利文獻1 :日本特開2001-165964號公報 【發明内容】 (發明所欲解決之課題） 的方腦使遮斷器的跳脫電路動 沒有_ 性之動作區域内 的短路大電流時，從開始 瞬間電流設定 束為止’實際上係需要例如約動作到遮斷動作 體而言’從發生短路到形：：夕毫秒㈣的時間。 止需要例如約lms以 人/壓電路所產生的電壓源/ 算及判斷㈣朗發電2微電腦的彳讀設定時間的; 構的動作時間需要例如約、作需要例如約10ms’跳脫^ . 、·' ms’合計需要約26ms的時間 320960 3 201011306 因此，當流通有像是超過最大瞬間電流設定值的短路 大電流時，從開始遮斷器的跳脫動作到遮斷動作結束為 止，大電流係流通於遮斷器的開閉接點，電弧(arc)長時間 在接點間產生，導致接點損耗而有損通電性能。此外，由 於接點間的發弧（arcing)而流通比平常多的短路電流，因而 亦有引起兩接點間的熔著之虞。 - 本發明乃為了解決上述問題而研創者，其目的在於提 供一種藉由縮短大電流發生時之到遮斷器跳脫動作開始為 止的時間’從而消除接點的損耗及熔著，因此通電性能長 〇 期良好且可靠度高的電路遮斷器。 (解決課題的手段） 本發明的電路遮斷器係以配置於配線電路的電源供 給變流器的二次電流予以整流而形成的定電壓電路作為用 以使跳脫電路動作的定電壓能量源，並且於上述跳脫電路 具備依據流通於上述配線電路的負載電流進行演算及判斷 以獲得預定的反限時動作特性之微電腦，且依據上述反限 時動作特性進行由第1跳脫機構進行的遮斷器的跳脫動作 者’其中’構成為：設置有第2跳脫機構，當上述負載電 流超過該遮斷器的最大瞬間電流設定值時，在遮斷器的開 閉接點間發弧之前進行上述遮斷器的跳脫動作，且由上述 第2跳脫機構進行的遮斷器的跳脫動作係比由上述第}跳 脫機構進行的跳脫動作更早進行。 (發明的效果） 依據本發明，由於設置有當流诵 通有大小超過最大瞬間 320960 4 201011306 '電流設定值且有賴器轉點間舰之虞的大電流時，立 .刻進行遮斷器的跳脫動作之第2跳脫機構，因此從流通大 電流到遮斷器的跳脫動作開始為止的時間會變短，能夠在 .兩接點間發弧之前完成遮斷動作，從而消除接點的損耗， 具有冑b夠獲彳于通電性忐良好的電路遮斷器之效果。 【實施方式】 實施形態1 以下，針對本發明實施形態i ’參照第i圖至第3圖 參進行說明。第1圖係本發明實施形態i的電路遮斷器的跳 脫電路構成圖，第2囷係顯示本發明的電路遮斷器的跳脫 動作特性圖，第3圖係第2跳脫機構的剖面圖、在第χ圖 中’ 1為配線電路，2為遮斷器的開閉接點，3a、3b、3c 為配置於上述各電路i的第1電源供給變流器’铭、朴、 4c為電流檢測線圈，5為將來自上述第1電源供給變流器 3a、3b、3c的二次輸出電流予以整流之第1整流電路，6 鲁，接收上述第1整流電路5的整流輸出並形成經穩定化的 疋電壓源之定電壓電路，7為以上述定電壓電路6的輸出 作為電壓源且以上述電流檢測線圈4a、4b 4c的二次電流 作為輸入彳s號的控制電路，且由專用IC 8及微電腦9所構 成八中專用1C 8係由未圖示的A/D(類比/數位)轉換電 、積分電路等所構成，微電腦9係内建控制遮斷器的反 限時動作之特性，進行預定的演算及判斷。 雖然未圖示，但如專利文獻1之記載’於微電腦9係 具備有·長限時特性檢測部，檢測額定電流的115%至短 5 320960 201011306 限時電流設定值為止之範圍；短限時特性檢測部，檢測短 限時電流設定值至瞬間電流設定值為止之範圍；及瞬間特 性檢測部，檢測瞬間電流設定值以上之範圍；且係利用各 自相異的指數函數型特性來控制電流值與跳脫時限之關 係。另外，10為藉由上述微電腦9的輸出信號而動作的閘 流體(thyristor)等觸發電路，11為藉由上述觸發電路10導 通而激磁的第1跳脫線圈，12a、12b、12c係配置於上述 各電路1的第2電源供給變流器，13係將來自上述第2電 源供給變流器12a、12b、12c的二次輸出電流予以整流的 第2整流電路，14係接受上述第2整流電路13的輸出而 激磁的第2跳脫線圈。 接著，依據第2圖的跳脫動作特性圖說明本實施形態 1的電路遮斷器的跳脫動作。如第2圖所示，係具有反限 時特性，亦即，當額定電流以上的電流流通於配線電路1 時，隨著該電流的大小變大，遮斷器的開閉接點2開路的 時間係變短，其中，分別將額定電流的115%至短限時電 流設定值為止之範圍定義為長限時動作區域、將短限時電 流設定值至瞬間電流設定值（最大）為止之範圍定義為短限 時動作區域、將瞬間電流設定值以上定義為瞬間動作區 域。此外，在第2圖中係為了幫助理解而以與額定電流之 比來顯示假設特定的遮斷器（例如額定電流為2000A)的跳 脫動作時的具體電流值，當遮斷器的額定電流改變時，其 特性亦變化。 在此，當負載電流流通於配線電路1時，第1電源供 6 320960 201011306 給變流器3a、3b、3c的二次輸出電流係藉由第1整流電路 ’ 5而整流並藉由定電壓電路6而穩定化，成為使控制電路7 動作之電源。另一方面，藉由電流檢測線圈4a、4b、4c 檢測流通於配線電路1的電流的大小，並經由上述控制電 路7的專用1C 8而以微電腦9進行監視。微電腦9係依據 流通於配線電路1的負载電流的大小來判斷是第2圖中的 長限時動作區域、短限時動作區域或者瞬間動作區域，依 據各者的反限時特性輸出計算結果，使由閘流體所構成的 觸發電路10動作而激磁第1跳脫線圈，以進行遮斷器的跳 脫動作。到該第1跳脫機構的動作結束而止，如前所述需 要約二十多毫秒(ms)的時間。 另外，實際情形中，在負載電流超過最大瞬間電流設 定值、至到達有遮斷器本體發弧之虞的電流為止的範圍A 中，上述第2跳脫機構的動作係比上述第1跳脫機構的動 作先開始。 _ 亦即，若令第2圖中的遮斷器本體發弧的區域為B， - 則在本發明中，當超過最大瞬間電流設定值X(額定電流的 例如約16倍）且大小達使遮斷器本體的接點間發弧的電流 Y(額定電流的例如約30倍）之過電流流通於配線電路1 時，係從第2電源供給雙流器12a、12b、12c經由第2整 流電路13激磁第2跳脫線圈14，而使遮斷器的開路動作 比第1跳脫線圈11的動作早進行。此時的第2跳脫線圈的 動作電流係以第2圖的Z點所示，係為額定電流的例如約 25倍之值而在遮斷器本體發弧之前進行觸發動作。 320960 201011306 © 因此，當不存在上述第2跳脫機構而僅有第1跳脫機 構時係如前所述，到動作結束為止需要例如約二十多毫 秒，相對於此，當併用第2跳脫機構時，則由於不用透過 由含有微電腦9的控制電路7與閘流體所構成的觸發電路 10，因此到其動作結束為止的時間係減少達有包含微電腦 9的初始設定之演算及判斷時間（例如約l〇ms)而成為例如 十多毫秒。另外，第2跳脫線圈Η的激磁時點係以如下述 使上述Ζ點會在從最大瞬間電流設定值X至使遮斷器本體 的接點間發弧的電流Υ之間（Α區間）出現之方式進行調整。

第3圖係第2跳脫機構的概略構成圖，與上述第2跳 脫線圈14的激磁時點的調整方法合併說明。在圖中，14 係為捲繞於繞線管(bobbin)21的芯部之線圈，相當於第i 圖中的第2跳脫線圈14。在上述繞線管21内係以彼此相 對向的方式配設有固定鐵心22與可動鐵心23，此外，於 上述固定鐵心22與可動鐵心23之間係存在有回復彈菁 (return spring)24而使兩者保持預定間隙27。耗部（y〇ke)25 係用以使上述線圈14產生的磁通透過上述固定鐵心、 可動鐵心23而磁性耦合者，軸26係在超過上述最大瞬間 電流設定值且大小達使遮斷器本體的接點間發弧之過電流 流通於酕線電路1時使遮斷器的開閉接點2動作（未圖示） 者。 、 如上所述，第2跳脫機構係由線圈14、固定鐵心μ、 可動鐵Θ 23、回復彈簧24等所構成，且如上述，藉由回 復彈簧24的彈簧力，可動鐵心23與固定鐵心22係往彼此 8 # • 320960 201011306 分離的方向被彈壓。^上述負载電流為超過額定電流且達 -到最大瞬間電流設定值x之值時，線圈u的磁動勢係設 定為比回復彈簧24的彈簧荷重小，可動鐵心23不會被固 定鐵心22吸著，因此不會使遮斷器觸發。但當流通有超過 ，最大瞬間電流設定值X的大電流時，線圈14的磁動勢係 -設定為比前述彈簧荷重大，可動鐵心23會被固定鐵心22 - 吸著，使轴26突出而使第2跳脫機構動作。 上述回復彈簧24的彈簧荷重及線圈14的磁動勢係以 ❹使該可動鐵心23被吸著於固定鐵心22的動作點成為超過 最大瞬間電流設定值X且未滿於遮斷器間的接點間發弧的 電流之方式進行調整、設定。 如上述，當為最大瞬間電流設定值以下的電流時係使 第1跳脫機構精密度佳地動作，此外，當為超過最大瞬間 電流設定值且未滿於遮斷器的接點間發弧的電流時係使第 2跳脫機構動作，因此’能夠縮短含有微電腦的控制電路 ❹所進行的演算及判斷時間，能夠抑制大電流區域的發弧。 - 實施形態2 第4圖係本發明實施形態2的電路遮斷器的跳脫電路 構成圖，與針對實施形態1說明的第1圖中相同或相當之 部分係標註相同的符號。本發明的實施形態2係為省略實 施形態1的第2電源供給變流器12a、12b、12c及第2整 流電路13，且在整流電路5與定電壓電路6之間插入第2 跳脫線圈14者。藉由改5十為上述構成’與實施形態1的構 成相比’電源供給變 '⑺1·器及整流電路分別只要.有1 .組即 320960 201011306 可，因此電路構成變得較簡單。 實施形態3 第5圖係本發明實施形態3的電路遮斷器的跳脫電路 構成圖。與第1圖中相同或相當之部分係標註相同的符 號，以下僅針對與第1圖中相異之部分進行說明。本發明 的實施形態3係為將實施形態1的第2電源供給變流器 12a、12b、12c及第2整流電路13插入至第1電源供給變 流器3a、3b、3c的二次側電路者。藉由設計為上述構成， 與實施形態1的構成相比，能夠將貫通的導體的外形及電 流的大小皆減小，因此能夠將第2電源供給變流器12a、 12b、12c及整流電路構成為小容量。 實施形態4 第6圖係本發明實施形態4的電路遮斷器的跳脫電路 構成圖。與第1圖中相同或相當之部分係標註相同的符 號，以下僅針對與第1圖中相異之部分進行說明。本發明 的實施形態4係為將可變電阻器15以與實施形態1的第2 跳脫線圈14並聯的方式插入者。藉由設計為上述構成，能 夠使從第2電源供給變流器12a、12b、12c供給至上述第 2跳脫線圈14的電流分流，因此藉由調整該可變電阻器15 的值，便能夠依照遮斷器的額定電流等來設定使第2跳脫 線圈14動作的短路電流的大小。 【圖式簡單說明】 第1圖係本發明實施形態1的電路遮斷器的跳脫電路 構成圖。 10 - 320960 201011306 ， 第2圖係顯示本發明的電路遮斷器的跳脫動作特性的 一例之圖。 ， 第3圖係第2跳脫機構的概略剖面圖。 第4圖係本發明實施形態2的電路遮斷器的跳脫電路 構成圖。 第5圖係本發明實施形態3的電路遮斷器的跳脫電路 構成圖。

第6圖係本發明實施形態4的電路遮斷器的跳脫電路 構成圖。 【主要元件符號說明】 1 配線電路 2 遮斷器的開閉接點 3a、3b、3c 第1電源供給變流器 4a、4b、如 電流檢測線圈 5 第1整流電路 6 定電壓電路 7 控制電路

8 專用1C 9 微電腦 10 觸發電路 11 第1跳脫線圈 12a、12b、12c第2電源供給變流器 13 第2整流電路 14 第2跳脫線圈 320960 11 201011306 15 可變電阻器 21 繞線管 22 固定鐵心 23 可動鐵心 24 回復彈簧 25 輛部 26 軸 27 間隙 12 320960

Claims (1)

1. 201011306 • 七、申請專利範圍： " 1. 一種電路遮斷器，係以配置於配線電路的電源供給變 流器的二次電流予以整流而形成的定電壓電路作為用 以使跳脫電路動作的定電壓能量源，並且於上述跳脫 電路具備依據流通於上述配線電路的負載電流進行演 - 算及判斷以獲得預定的反限時動作特性之微電腦，且 . 依據上述反限時動作特性進行由第1跳脫機構進行的 遮斷器的跳脫動作者，其中，構成為：設置有第2跳 • 脫機構，當上述負載電流超過該遮斷器的最大瞬間電 流設定值時，在遮斷器的開閉接點間發弧之前進行上 述遮斷器的跳脫動作，且由上述第2跳脫機構進行的 遮斷器的跳脫動作係比由上述第1跳脫機構進行的跳 脫動作更早進行。 2. 如申請專利範圍第1項之電路遮斷器，其中，第2跳 脫機構至少由跳脫線圈、固定鐵心、可動鐵心及彈簧 φ 所構成，在上述負荷電流的大小為超過上述遮斷器的 -額定電流且達最大瞬間電流設定值前之值時，上述跳 . 脫線圈的磁動勢係設定為比上述彈簧的彈簧荷重小， 當上述負荷電流超過該遮斷器的最大瞬間電流設定值 時，在上述遮斷器的開閉接點間發弧之前，上述跳脫 線圈的磁動勢係設定為比上述彈簧荷重大。 3. 如申請專利範圍第1項或第2項之電路遮斷器，其中， 具備有：第1整流電路，藉由配置於配線電路的第1 電源供給變流器，將整流電壓供給至第1跳脫線圈； 13 320960 201011306 及第2整流電路，藉由配置於配線電路的第2電源供 給變流器，將整流電壓供給至第2跳脫線圈。 4. 如申請專利範圍第1項或第2項之電路遮斷器，其中， 具備有：單一整流電路，藉由.配置於配線電路的電源 供給變流器，將整流電壓供給至第丨跳脫線圈及第2 跳脫線圈。 5. 如申請專利範圍第1項或第2項之電路遮斷器，其中， 具備有：第1整流電路，藉由配置於配線電路的第i 電源供給變流器，將整流電壓供給至第丨跳脫線圈； 及第2整流電路，藉由配置於上述第丨電源供給變流 器的二次側的第2電源供給變流器，將整流電壓供給 至第2跳脫線圈。 6. 如申請專利範圍第3項之電路遮斷器，於上述第2跳 脫線圈並聯連接有可變電阻器。 320960 14