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技術 回路遮断器

出願人 三菱電機株式会社
発明者 山崎晴彦
出願日 2016年4月26日 (5年2ヶ月経過) 出願番号 2016-088092
公開日 2017年11月2日 (3年8ヶ月経過) 公開番号 2017-199505
状態 特許登録済
技術分野 ブレーカ
主要キーワード 時限回路 波形変換回路 電流出力信号 直流電路 警報出力回路 正接続 電磁装置 可動子ホルダ
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年11月2日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

課題

電源側、負荷側を逆接続して使用不可、もしくは使用可能な電圧に制限がある場合に、制限を超える状態で接続されていることを検知し回路遮断器開路させることにより絶縁劣化による故障を防止することができる回路遮断器を得る。

解決手段

交流電路1を開閉する開閉接点2と、交流電路1に設けられ、交流電路1を流れる電流を検出する変流器3と、この変流器3の検出した信号に基づいて引外し信号を出力する過電流引外し回路5と、引外し信号により付勢され、開閉接点2を開離させる引外し装置6と、開閉接点2に連動して開閉する補助接点7とを備え、過電流引外し回路5は、補助接点7が開で交流電路1の線間電圧所定値を超える値のときにも、引外し信号を引外し装置6に出力するものである。

概要

背景

回路遮断器は、交流電路が接続される電源側端子と、この電源側端子に接続された固定接点と、この固定接点と接触および開離する可動接点と、この可動接点が一端に設けられた可動接触子と、この可動接触子を回動自在に保持し極間を貫通する可動子ホルダーと、可動接触子に接続され、回路遮断器に流れる電流所定値を超えると開閉機構を駆動して可動子ホルダーおよび可動接触子を回動させ、可動接点を固定接点から開離させる過電流引外し装置(例えば、トリップコイル)と、この過電流引外し装置に接続された負荷側端子と、が設けられている(例えば、特許文献1参照)。

概要

電源側、負荷側を逆接続して使用不可、もしくは使用可能な電圧に制限がある場合に、制限を超える状態で接続されていることを検知し回路遮断器を開路させることにより絶縁劣化による故障を防止することができる回路遮断器を得る。交流電路1を開閉する開閉接点2と、交流電路1に設けられ、交流電路1を流れる電流を検出する変流器3と、この変流器3の検出した信号に基づいて引外し信号を出力する過電流引外し回路5と、引外し信号により付勢され、開閉接点2を開離させる引外し装置6と、開閉接点2に連動して開閉する補助接点7とを備え、過電流引外し回路5は、補助接点7が開で交流電路1の線間電圧が所定値を超える値のときにも、引外し信号を引外し装置6に出力するものである。

目的

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、逆接続での故障につながる使用を防止することができる回路遮断器を得ることを目的とした

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

電路に接続される端子と、この端子に接続された固定接点およびこの固定接点と接触および開離する可動接点からなる開閉接点と、前記可動接点が設けられた可動接触子と、この可動接触子を回動自在に保持し極間を貫通する可動子ホルダーと、前記電路を流れる電流を検出する電流検出器と、この電流検出器の検出した信号に基づいて引外し信号を出力する過電流引外し回路と、前記引外し信号により付勢され、前記可動子ホルダーおよび前記可動接触子を回動させて前記可動接点を前記固定接点から開離させる過電流引外し装置と、前記開閉接点に連動して開閉する補助接点と、を備え、前記過電流引外し回路は、前記補助接点が開で前記電路の電圧所定値を超える値のときにも、前記引外し信号を前記引外し装置に出力することを特徴とする回路遮断器

請求項2

前記電路に設けられ、前記電路の電圧を検出する電圧検出器を備え、前記過電流引外し回路は、前記補助接点が開で前記電圧検出器の検出した信号が前記所定値を超える値のときにも、前記引外し信号を前記引外し装置に出力することを特徴とする請求項1に記載の回路遮断器。

請求項3

前記電路に設けられ、前記電路の電圧が前記所定値を超える値のとき動作し、前記過電流引外し回路に電源の供給を開始する制御電源回路を備えたことを特徴とする請求項1に記載の回路遮断器。

請求項4

前記過電流引外し回路は、前記補助接点が開で前記電路の電圧が所定値を超える値のときに前記引外し信号を前記引外し装置に出力するとともに、警報信号を出力することを特徴とする請求項1から請求項3に記載の回路遮断器。

請求項5

電路を開閉する開閉接点と、前記電路に設けられ、前記電路を流れる電流を検出する電流検出器と、前記電流検出器の検出した信号に基づいて引外し信号を出力する過電流引外し回路と、前記引外し信号により付勢され、前記開閉接点を開離させる引外し装置と、前記開閉接点に連動して開閉する補助接点と、を備え、前記過電流引外し回路は、前記補助接点が開で前記電路の電圧が所定値を超える値のとき、警報信号を出力することを特徴とする回路遮断器。

請求項6

前記電路に設けられ、前記電路の電圧を検出する電圧検出器を備え、前記過電流引外し回路は、前記補助接点が開で前記電圧検出器の検出した信号が所定値を超える値のとき、警報信号を出力することを特徴とする請求項5に記載の回路遮断器。

請求項7

前記電路に設けられ、前記電路の電圧が前記所定値を超える値のとき動作し、前記過電流引外し回路に電源の供給を開始する制御電源回路を備えたことを特徴とする請求項5に記載の回路遮断器。

技術分野

0001

この発明は、引外し動作した状態を電気的信号に変換するための警報装置を備えた回路遮断器に関するもので、特に逆接続での使用が制限された回路遮断器に関するものある。

背景技術

0002

回路遮断器は、交流電路が接続される電源側端子と、この電源側端子に接続された固定接点と、この固定接点と接触および開離する可動接点と、この可動接点が一端に設けられた可動接触子と、この可動接触子を回動自在に保持し極間を貫通する可動子ホルダーと、可動接触子に接続され、回路遮断器に流れる電流所定値を超えると開閉機構を駆動して可動子ホルダーおよび可動接触子を回動させ、可動接点を固定接点から開離させる過電流引外し装置(例えば、トリップコイル)と、この過電流引外し装置に接続された負荷側端子と、が設けられている(例えば、特許文献1参照)。

先行技術

0003

特開2010−218765号公報

発明が解決しようとする課題

0004

従来の回路遮断器では、負荷側端子の近傍に、極間を貫通する可動子ホルダーに可動自在に保持された可動接触子や、過電流引外し装置が設けられている。そのため、電源側と負荷側とを逆の状態で接続して使用し、遮断動作をした場合、負荷側端子、可動接触子、および過電流引外し装置は、交流電路の電圧印加され続ける状態となる。そうすると、遮断により発生したアークススで、回路遮断器極間の絶縁抵抗が低下する可能性があり、その状態で電圧が印加され続けると絶縁破壊を起こし回路遮断器が故障する場合がある。
このため、回路遮断器の種類によっては、逆接続での使用時に、使用電圧正接続より低い電圧に抑制する制限、または、逆接続での使用を禁止する制限を設ける必要があるという問題があった。

0005

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、逆接続での故障につながる使用を防止することができる回路遮断器を得ることを目的としたものである。

課題を解決するための手段

0006

この発明に係る回路遮断器は、電路に接続される端子と、この端子に接続された固定接点およびこの固定接点と接触および開離する可動接点からなる開閉接点と、可動接点が設けられた可動接触子と、この可動接触子を回動自在に保持し極間を貫通する可動子ホルダーと、電路を流れる電流を検出する電流検出器と、この電流検出器の検出した信号に基づいて引外し信号を出力する過電流引外し回路と、引外し信号により付勢され、可動子ホルダーおよび可動接触子を回動させて可動接点を固定接点から開離させる引外し装置と、開閉接点に連動して開閉する補助接点と、を備え、過電流引外し回路は、補助接点が開で電路の電圧が所定値を超える値のとき、遮断信号を引外し装置に出力するようにしたものである。

発明の効果

0007

この発明による回路遮断器によれば、過電流引外し回路は、補助接点が開で電路の線間電圧が所定値を超える値のとき、遮断信号を引外し装置に出力するので、逆接続での使用による故障を防止することができる。

図面の簡単な説明

0008

本発明の実施の形態1における回路遮断器の構成を示すブロック図である。
本発明の実施の形態1における時限回路のブロック図である。
本発明の実施の形態1における過電流引外し回路の逆接続の検出動作を示すフローチャートである。
本発明の実施の形態2における回路遮断器の構成を示すブロック図である。
本発明の実施の形態3における回路遮断器の構成を示すブロック図である。

実施例

0009

実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1における回路遮断器100の構成を示すブロック図、図2は過電流引外し回路5の構成を示すブロック図、図3は過電流引外し回路5の逆接続の検出動作を示すフローチャートである。

0010

図1において、回路遮断器100は、固定接点およびこの固定接点と接触および開離する可動接点からなり、交流電路1を開閉する開閉接点2と、交流電路1の1相に挿入された変流器3a、2相に挿入された変流器3bおよび3相に挿入された変流器3cを有する変流器3と、交流電路1の1−2相間に挿入された変圧器4aおよび2−3相間に挿入された変圧器4bを有する変圧器4と、変流器3の出力信号および変圧器4の出力信号が接続され、変流器3の出力信号に基づいて過電流を検出する過電流引外し回路5と、この過電流引外し回路5の引外し信号により付勢される引外しコイル6aおよびこの引外しコイル6a(電磁装置)の付勢時に開閉接点2を開離駆動する引外し機構6bを有する引外し装置6と、開閉接点2に連動し開閉する補助接点7と、過電流引外し回路5の引外し信号に連動し外部へ警報を出力する警報出力回路8と、を備えている。

0011

過電流引外し回路5は、図2に示すように、変流器3の電流出力信号アナログ電圧信号に変換する電流検出回路5aと、変圧器4の電圧検出信号をアナログ電圧信号に変換する電圧変換回路5bと、電流検出回路5aおよび電圧変換回路5bからの出力信号であるアナログ電圧信号をデジタル信号に変換するA/D変換回路5cと、過電流引外し特性及び定格電流を設定する特性設定部5dと、A/D変換回路5cからのデジタル信号に基づいて交流電路1の各相に流れる電流値演算しこの電流値と特性設定部5dで設定された過電流引外し特性とに基づき引外し信号を出力するマイクロコンピュータ(CPU)を含んだ制御装置5eと、制御装置5eの引外し信号により駆動され引外しコイル6aを励磁するスイッチング素子5fと、を備えている。

0012

電流検出回路5aは、変流器3からの交流の電流出力信号を直流信号に変換する整流回路5a1と、整流回路5a1の出力電流信号電圧信号に変換する負担回路5a2と、負担回路5a2に誘起する出力電圧信号実効値を得るための波形変換回路5a3から構成されている。
また、開閉接点2は、可動接点が設けられた可動接触子を回動自在に保持し極間を貫通する可動子ホルダー、および可動子ホルダーおよび可動接触子を回動させる開閉機構により駆動され、交流電路1を開閉する。

0013

次に回路遮断器100の動作について説明する。
過電流引外し回路5の制御装置5eは、変流器3の出力信号を電流検出回路5aによりそれぞれアナログ電圧信号に変換し、さらに、A/D変換回路5cでそれぞれデジタル信号に変換する。A/D変換回路5cによりデジタル信号に変換された各信号は、制御装置5eで実効値もしくはピーク値が算出され、交流電路1を流れる電流値を監視する。

0014

過電流引外し回路5は、算出した交流電路1を流れる電流値が定格電流を超過し、かつ、その超過した電流値と、定格電流の超過が継続した継続時間が特性設定部5dで設定された過電流引外し特性を超えると、引外し信号を出力してスイッチング素子5fをオンさせる。スイッチング素子5fがオンすると引外しコイル6aに電流が流れ引外しコイル6aが励磁される。引外しコイル6aが励磁されると引外し機構6bが駆動され、開閉接点2が開路される。また、開閉接点2の開路に連動して補助接点7も開路される。

0015

次に、回路遮断器100が電源側と負荷側とを逆に接続された逆接続の状態で使用された場合の動作について説明する。
図3に示すように、過電流引外し回路5は、変圧器4aおよび変圧器4bの各出力信号を電圧変換回路5bによりそれぞれアナログ電圧信号に変換し、さらに、A/D変換回路5cでそれぞれデジタル信号に変換する。A/D変換回路5cによりデジタル信号に変換された各信号は、制御装置5eで実効値もしくはピーク値を算出される。(S101)。ここで、変圧器4aの信号を電圧信号V12とし、変圧器4bの信号を電圧信号V23とする。

0016

次に、ステップS102では、補助接点7の信号を読み込み、補助接点7が開のときには、フラグFに1をセットし、補助接点7が閉のときには、フラグFに0をセットし、ステップと103に進む。ステップS103では、F=1、すなわち補助接点7が開の場合、ステップS104に進み、F=0、すなわち補助接点7が閉の場合、処理を終了する。ステップS104では、電圧信号V12が所定値(例えば、AC50V)より大きいかどうか判定する。電圧信号V12が所定値より大きい場合にはステップS106に進み、電圧信号V12が所定値以下の場合にはステップS105に進む。

0017

ステップS105では、電圧信号V23が所定値(例えば、AC50V)より大きいかどうか判定する。電圧信号V23が所定値より大きい場合にはステップS106に進み、電圧信号V23が所定値以下の場合には処理を終了する。
ステップS106では、本ステップに処理が進む場合、回路遮断器100の電源側と負荷側とが逆に接続された状態と判断されるので、引外し信号を出力する。

0018

引外し信号が出力されると、スイッチング素子5fがオンし、引外しコイル6aに電流が流れ引外しコイル6aが励磁される。引外しコイル6aが励磁されると引外し機構6bがトリップする。つまり、開閉接点2および補助接点7が開であるオフ状態において、引外し機構6bがトリップするオフトリップの状態となる。
また、警報出力回路8は、過電流引外し回路5より引外し信号に連動して駆動され、外部へ警報を出力する。

0019

本実施の形態によれば、過電流引外し回路5は、補助接点7が開で、変圧器4が検出する交流電路1の線間電圧が所定値を超える値のとき、遮断信号を引外し装置6に出力するので、回路遮断器100が逆接続されていることを検知することができ、逆接続での使用による故障を防止することができる。
なお、本実施の形態では、電路は、交流電路として説明したが、直流電路の場合にも同様に適用可能である。
また、過電流引外し回路5の所定のしきい値および所定の時間は、接続する負荷への配線を保護できる特性を有しているものとする。

0020

また、本実施の形態では、過電流引外し回路5は、引外し信号を引外し装置6に出力するとともに、引外し信号に連動し警報出力回路8を駆動して外部へ警報こととしたが、引外し装置6だけの駆動、または、警報出力回路8だけを駆動してもよい。過電流引外し回路5が警報出力回路8だけを駆動する場合、この警報出力により回路遮断器100より交流電路1の電源側に設けられている別の回路遮断器を遮断させて、回路遮断器100を保護することができる。

0021

実施の形態2.
図4はこの発明の実施の形態2における回路遮断器200の構成を示すブロック図である。
実施の形態1では、電圧検出器として変圧器4を用いていたが、本実施の形態では電圧検出器として変圧器4に替えて、分圧抵抗41としたものである。
詳細に説明すると、分圧抵抗41は、一端が交流電路1の1相に接続された抵抗41aと、一端が交流電路1の2相に接続され、他端が抵抗41aの他端に接続された抵抗41bと、一端が交流電路1の2相に接続された抵抗41cと、一端が交流電路1の3相に接続され、他端が抵抗41cの他端に接続された抵抗41dと、を有している。

0022

そして、抵抗41aおよび抵抗41bの接続点と、抵抗41cおよび抵抗41dの接続点とが過電流引外し回路5に設けられた差動のA/Dコンバーターに接続され、両接続点間差電圧を差動のA/Dコンバーターにて検出している。
ここで、抵抗41aと41dは、例えば、1MΩ、抵抗41bと41cは、例えば、500Ωの抵抗値とする。
交流電路1の電圧をAC200Vとした場合、抵抗41aおよび抵抗41bの接続点と、抵抗41cおよび抵抗41dの接続点との間の電圧は、0.1V程度となる。しかし、電圧がAC300Vの交流電路1に接続されたとすると、両接続点間の電圧は、0.15V程度となり、検出することが可能である。
その他の構成については、実施の形態1と同様であるので、詳細説明は省略する。

0023

本実施の形態によれば、過電流引外し回路5は、補助接点7が開で、分圧抵抗41で検出する交流電路1の線間電圧が所定値を超える値のとき、遮断信号を引外し装置6に出力するので、回路遮断器200が逆接続されていることを検知することができ、逆接続での使用による故障を防止することができる。
なお、本実施の形態では、電路は、交流電路として説明したが、直流電路の場合にも同様に適用可能である。

0024

実施の形態3.
図5はこの発明の実施の形態3における回路遮断器300の構成を示すブロック図である。
実施の形態1では、変圧器4を備え、交流電路1の1−2相間および2−3相間の線間電圧が所定値より大きく、かつ、補助接点7が開の場合に、過電流引外し回路5が引外し信号を出力する例で示した。一方、過電流引外し回路5を駆動する電源回路が、交流電路1の線間電圧から供給される場合には、過電流引外し回路5が動作することをもって、交流電路1の1−2相間または2−3相間の線間電圧が所定値より大きいと判断できる。

0025

よって、本実施の形態では、交流電路1に設けられ、交流電路1の線間電圧が所定値(例えば、AC50V)を超える値のとき動作し、過電流引外し回路5に電源の供給を開始する制御電源回路9を備え、過電流引外し回路5は、制御電源回路9から電源を供給されるものである。
そして、過電流引外し回路5は、補助接点7が開の状態を所定時間(例えば、100msec以上)連続して検出した場合に、交流電路1の1−2相間または2−3相間の線間電圧が所定値より大きく、かつ、補助接点7が開の状態とみなし、引外し信号を出力するようにしたものである。この場合、変圧器4や分圧抵抗41のような電圧検出器を回路遮断器300に設ける必要はない。

0026

本実施の形態によれば、過電流引外し回路5は、補助接点7が開で、交流電路1の線間電圧が所定値を超える値のとき、制御電源回路9が過電流引外し回路5に電源の供給を開始し、過電流引外し回路5は遮断信号を引外し装置6に出力するので、回路遮断器300が逆接続されていることを検知することができ、逆接続での使用による故障を防止することができる。
なお、本実施の形態では、電路は、交流電路として説明したが、直流電路の場合にも同様に適用可能である。

0027

1交流電路、2開閉接点、3変流器、4変圧器、5過電流引外し回路、
6引外し装置、6a引外しコイル、6b 引外し機構、7補助接点、
100回路遮断器。

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