JPS62117226A - 開閉器の遮断不能検出装置 - 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〕 この発明は、電動機等の負荷に電源電流を選択的に供給
する開閉器の主接点故障による開閉不能を検出する装置
に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、電動機に電源電流全供給する回路としては、第４
図に示す装置が知られている。図において、（１）は電
動機、（２）は６相交流電源、（３）は遮断器、（４）
は開閉器であり、電動機（１）と５相交流電源（２）と
の間に遮断器（３）と開閉器（４）とが直列に接続され
ている。速断器（３）は通常手動Ｖこよって開閉操作す
ることができ、そして電動機等に過電流が流れると、こ
の速断器（３）は自動的に開放されて電流を遮断するこ
とができるようになっている。また、外部信号によって
遮断機構（５）全付勢することにより、遮断器（３）全
強制的に開放して電流を遮断するようになっている。ま
た、開閉器（４）は固定接点と可動接点の対で構成され
た主接点（４ａ）〜（４ｃ）の他、電磁コイル（６〉を
有し、そして制御電源（７）から電磁コイル（６）に通
電することにより、主接点（４ａ）〜（４ｃ）が閉結す
るように構成されている。

上記のように構成された電源電流の供給回路では、例え
ば遮断器（３）？手動Ｖこよυ閉結して電動機回路を閉
路状態Ｋ　Ｌだ後、開閉器（４）の電磁コイル（６）に
通電したυ、または通電ヲ止めることにょυ、主接点（
４ａ）、（４ｂ）、（４ｃ）は閉結または開放される。

その結果、６相交流電源（２）から電動機（１）へ電源
電流の供給または停止がなされる。これら遮断器（３）
および開閉器（４）が閉結状態にあるとき、すなわち電
動機（１）への電力が供給される状態にあるとき、電動
機（１）の故障等により電動機（１）の定格値を越える
過負荷電流がある時間持続して流れたり、または短絡電
流が流れたりすると、速断器（３）にょシ自動的に電動
機の付勢回路が速断されて、電動機（１）や開閉器（３
）等の災害事故が防止される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のような電源電流供給回路では、開閉器（４）の異
常により次の現象が発生する。

■　開閉器（４）の閉結動作時に、主接点（４ａ）〜（
４ｃ）の対をなす固定接点と可動接点とのいずれかに溶
着するものが生じ、そのため電磁コイル（６）の通電を
止めて開閉器（４）を開放条件にするけれども、主接点
（４ａ）〜（４ｃ）が開放できずに電源電流が持続して
流れる。

■　上記のような主接点（４ａ）〜（４ｃ）の溶精現象
が生じない、すなわち、開閉器（４）の電磁コ・イル（
６）全付勢して主接点（４ａ）〜（４ｃ）が開放された
としても、固定接点と可動接点との間に発生するアーク
の消弧に失敗してアーク電流が持続して流れる。

これらの場合に持続して流れる電源電流は、通常電動機
（１）の定格電流値以下の場合が多いので、遮断器（３
）による回路の自動遮断ができない。このために回路に
重大災害が発生フ゛るという問題があった。

この発明はかかる問題点全解消するためになされたもの
で、開閉器（４）の主接点を開放条件としたときに、主
接点（４ａ）〜（４ｃ）の溶着や、前記アークの消弧失
敗に起因する持続電流の検出、および前記検出に基づい
て速断器を開放して開閉器（４）を含む電源電流供給回
路の保護、そして開閉器（４）の開閉動作時の強い衝撃
による誤動作の防止と、長期間にわたる高信頼性の保持
の各機能金具えた開閉器の速断不能検出装置の実現全目
的とする。

〔問題点全解決するための手段〕

この発明に係る開閉器の遮断不能検出装置は、開閉器の
主接点を開閉する電磁コイルの通電の有無を示す信号と
、上記の主接点に流れる電流の有無を検出する変流器や
分流器からなる回路の出力信号とを入力とし、上記主接
点が開放条件になったにもかかわらず主接点に電流が流
れつづける場合にのみ、任意の設定時間経過後に警報信
号を出力するように構成したものである。

〔作用〕

この発明においては、開閉器の主接点を開放条件にした
とき、該開閉器の異常によって主接点が溶着して開放で
きなかったり、あるいは主接点間が開放しても発生する
アークの消弧に失敗したときに、異常を示す警報信号が
出力され、この出力（Ｒ号により遮断器等を動作させて
回路を開放し、もって上記開閉器の異常に起因する災害
から該開閉器金倉む電源電流供給回路を保護する。

〔発明の実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示す回路図であす、符号
（１）〜（７）および（４ａ）〜（４ｃ）で示した部分
は前記第４図に示した従来装置の七′ｉ１と同様のもの
である。ａｌは本発明の実施例による開閉器の遮断不能
検出装置でおり、電磁コイル（６）の両端子に接続され
ている端子（１１ａ）、（１１ｂ）は、電磁コイル（６
）に対する電圧印加の有無、′１−なわち開閉器（４）
の主接点（４ａ）〜（４Ｃ）が閉結または開放条件を示
す信号の導入端子である。（８１Ｌ）および（８ｂ）は
変流器で、これは遮断器（３）から開閉器（４）の主接
点（４ａ）〜（４Ｃ）に至る線路に配置され、これら変
流器の２次逆接続回路ｔこは分流器（９）が直列に挿入
されている。そしてこの分流部（９）の両端が遮断不能
検出装置αＱの端子（１２ａ）、（１２ｂ）に接続され
ており、これにより主回路通電の南無を示す信号が端子
（１２ａ）、（１２ｂ）間に導入される。端子（１３ａ
）、（Ｌ５ｂ）は遮断不能検出装置叫の出力端子であり
、この出力端子間には遮断器（３）の遮断機構（５）と
第１の操作電源（１■とが直列に接続されている。なお
、端子（１３ａ）、（１３ｂ）間が導通しているとき（
すなわち、出力オン）は、遮断機構（５）に動作電流が
供給されるように構成されている。また、端子（１４ａ
）、（１４ｂ）は遮断不能検出装置αυの藺源端子であ
シ、第２の操作電源＋１６）が接、続されている。

第２図は第１図に示す遮断不能検出装置αＯの詳細回路
図であυ、第１図と同一符号はこれと同一のものを示す
。（イ）は変圧器、（ハ）は整流回路、（イ）は平滑用
コンデンサ、四は平滑用抵抗器、（ハ）はツェナーダイ
オード、（ハ）、圀は分圧用抵抗器であり、こＦＬらの
素子（イ）〜（７）にて直流電源回路（Ｓ）が構成され
る。そして端子（１４ａ）、（１４ｂ）間に規定の交流
電圧全印加すれば、電源回路（Ｓ）の出力端子（１７ａ
）には端子（１７ｃ）’に基準（例えば直流ＯＶ）とし
て正の直流電圧が、また端子（１７ｂ）には負の直流電
圧がそれぞれ生じる。に）はトランジスタ、器、（１）
はフォトカブラである。ここでフォトカブラ（ハ）は、
発光ダイオード（２８ａ）および（２８ｂ）とフォトト
ランジスタ（２８ｃ）から成り、そしてフォトカブラ（
１）はこれと同様の構成である。■は固体リレーであり
、これは発光ダイオード（３０ａ）と双方向性フォトサ
イリスタ（３０ｂ）から成る。

Ｇ心は可変抵抗器、＜３０はコンデンサであシ、これら
はトランジスターの限時回路を構成する。（至）はトラ
ンジスタ勾のバイアス用抵抗器、（ロ）〜（ロ）はそれ
ぞれ電流制限用に挿入された抵抗器である。

次に第１図の遮断不能検出装置０１、すなわち第２図の
回路例についての動作を説明する。まず、端子（１４ａ
）、（１４ｈ）間に規定の交流電圧を印加すると、端子
（１７ｅ）ｆｆｉ基準にして端子（１７ｍ）には正電圧
、端子（１７ｂ）には負の直流電圧がそれぞれ得られ、
これにより回路α１は動作状態となる。次に端子（１１
ａ）、（１１ｂ）間および端子（１２ａ）、（１２ｂ）
間における入力信号の有、無く入力オン、オフ）と端子
（１３ａ）、（１３ｂ）間の導通。

不導通（出力オン、オフ）の関係について述べる。

まず第１のケースは、端子（１１ａ）、（１１ｂ）間お
よび端子（１２ａ）、（１２ｂ）間の入力信号が共ｅこ
無（すなわち入力オフ）の場合である。この場合はフォ
トカブラ（ハ）、翰のそれぞれの発光ダイオード（２８
ａ）、（２８ｂ）、（２９ａ）−（２９ｂ）が発光しな
いので、フォトトランジスタ（２８ｅ）。

（２９（りは共にカットオフ（高インピーダンス）の状
態Ｖこある。そのためトランジスタ勾のベース電流は供
給されないので、トランジスタ（社）はカットオフであ
る。したがって、固体リレー■の発光ダイオード（ろＤ
ａ）は通電されないので発光せず、そのため双方向性フ
ォトサイリスタ（３０ｂ）は不導通となる。その結果、
出力端子（１３ａ）、（１３ｂ）間は不導通（出力オフ
）状態となる。

第２のケースは、端子（１１＆）、（１１ｂ）間および
端子（１２ａ）、（１２ｂ）間の入力信号が共に有（す
なわち入力オン）の場合である。この場合は発光ダイオ
ード（２８ａ）、（２８ｂ）、（２９ａ）。

（２９ｂ）か共に発光して、フォトトランジスタ（２８
ｃ）　、（２９ｅ）は共ＶＣオン（低インピーダンス）
の状態になるが、抵抗器（ト）の存在とフォトトランジ
スタ（２９ｃ）がオンのため、トランジスタ（イ）のベ
ース端子ｕＱの１１位は基準端子（１７ｃ）の電位（こ
ハはトランジスタ（イ）のエミッタ電位でちる）より低
くなるので、トランジスタ（２）のベース電流は供給さ
れない。したがって前記第１のケースと同じく出力端子
（１３ａ）、（１３ｂ）間は不導通（出力オフ）となる
。

第６のケースは、端子（１１ａ）、（１１ｂ）間の入力
信号が無（入力オフ）であり、そして端子（１２ｍ）、
（１２ｂ）間の入力信号が有（入力オン）の場合である
。この場合、フォトトランジスタ（２９ｃ）はオン（低
インピーダンス）の状態、トランジスタ（２８ｅ）はカ
ットオフ（高インピーダンス）の状態となるため、フォ
トトランジスタ（２９ｅ）、抵抗器（ハ）、可変抵抗器
０■を通してトランジスタ（財）にベース電流が供給さ
れる。その結果トランジスタ勾がオン状態となり、固体
リレー■の発光ダイオード（３０ａ）に通電され、次い
で双方向性フォトサイリスタ（３０ｂ）が導通する。す
なわち、出力端子（１３ａ）、（１３ｂ）間が導通（出
力オン）する。

第４のケースは、端子（１１ａ）、（１１ｂ）間の人力
信号が有（入力オン）で、かつ端子（１２ａ）。

（１２ｂ）間の入力信号が無（入力オフ）の場合である
。この場合、フォトトランジスタ（２９ｅ）はカットオ
フでかつトランジスタ（２８ｃ）がオンのため、端子（
１秒の電位は端子（１７ｅ）の電位より著しく低くなる
。その結果、前記第２のケースと同じように出力端子（
１３ｍ）−（１３ｂ）間は不導通（出力オフ）となる。

以上の結果よシ、第６のケース、すなわち、端子（１１
ａ）、（１１ｂ）間の入力信号が無（入力オフ）で、か
つ端子（１２ａ）、（１２ｂ）間の入力信号が有（入力
オン）の場合のみ、出力端子（１３ａ）。

（１３ｂ）は導通（出力オン）となる。しかし、これは
定常状態Ｖこおけるものであり、前記第６のケースにお
いて入力信号の条件が満たされた瞬間は、コンデンサ０
躇の存在によりトランジスタ勾はオンにならない。しか
して、コンデンサＧ諺の端子間電圧は可変抵抗器Ω力、
コンデンサＰ３■およびバイアス用抵抗器（至）で定ま
る時定数で充電され、これにより端子ＯｇＪの電位があ
る規定値まで上昇した後にトランジスターがオン状態と
なり、そして出力端子（Ｌ５ａ）、（１３ｂ）間が導通
（出力＃：／）する。この出力オンの動作遅延時間は可
変抵抗器０υにて個整することができる。

開閉器の遮断不能検出装置０１は上記のごとき機能を有
するために、第１図において、遮断器（３）および開閉
器（４）が閉結条件ＶＣあシ、そして６相交流電源（２
）から電動機（１）へ電源電流が供給されている正常な
動作状態では、電磁コイル（６）の端子間電圧が入力信
号として端子（１１ｍ）、（１１ｂ）間に導入される。

また、変流器（８ａ　）　、　（８ｂ　）の２次誘起電
流が分流器（９）に流れているので、これが端子（１２
ａ）、（１２ｂ）間に入力信号として導入される。

これは前記第２のケースに相当するので、端子（１５ｍ
）、（１３ｂ）間は不導通（出力オフ）となる。

次に制御電源（７）から電磁コイル（６）への通電が停
止され、これによシ開閉器（４）の主接点が開放き几で
電動機回路が遮断された場合には、端子（１１ａ）。

（１１ｂ）間の入力信号は無（入力オフ）となり、それ
と共に電動機回路に電流が流れないので、分流器（９）
にも電流が流れない。そのため、端子（１２ａ）、（１
２ｂ）間の入力信号は無（入力オフ）となる。これは前
記第１のケースに相当するので、端子（１３ａ）、（１
３ｂ）間は不導通（出力オフ）となる。

しかし、上述のごとく電磁コイル（６）への通電が停止
され、そして開閉器（４）の主接点が開放条件になって
も、主接点（４＆）〜（４ｃ）のいずれかが溶着して開
閉器（４）の主接点が開放されない場合、または主接点
の溶着は生ぜずに正常に開放された場合でも、この主接
点間にアークが持続する場合は前記電動機回路に電流が
流れ続ける。この場合、端子（１１ａ）、（Ｉｌｂ）間
の入力信号は零（入力オフ）であるが、端子（１２ａ）
、（１２ｂ）間の入力信号は有（入力オン）となるので
、これは前記第６のケースに相当する。したがって、こ
の人力条件が満足してから所定の時間経過後に、端子（
１３ａ）。

（１３ｂ）間は導通（出力オン）して、＄１の操作（Ｌ
ωから遮断器（３）の遮断機構（５）に付勢電流が供給
される。その結果、遮断機構（５）が動作して遮断器（
３）は強制的に遮断状態となる。

なお、上記の実施例は６相交流回路Ｖここの発明を適用
したものであるが、単相交流回路にも適用可能であり、
この場合、変流器は１個だけ用いればよい。また、上記
実施例では、交流回路にこの発明を適用したものである
が、直流回路にも適用することができる。この場合、変
流器は不用であ夛、そして電動機回路の２本の線路のい
ずれかに分流器（９）全直接挿入するとともに、分流器
（９）の両端を速断不能検出装置αＯの端子（１１ａ）
、（１１ｂ）に接続する。

第６図は本発明の他の実施例による遮断不能検出回路金
示す回路図である。図において、（１０’）は前記第２
図の顛と等価な遮断不能検出回路であｐｌそれは第２図
の変圧器■、整流回路（ハ）の代りに整流器（２１”）
　ｋ用いて直流電源回路（Ｓ′）を簡略にした点と、フ
ォトカプラ（至）の代わりに、ベース端子付のフォトカ
プラ（２８’　）　ｋ用いた点、および抵抗器（ロ）〜
１１１１＝に追加した点等、その回路構成は着干異なる
が、その作用、効果は前記第２図のそれとほぼ同じであ
る。第６図の遮断不能検出装置（１０’）は交直両用で
あり、第１図しこおける操作電源（１０が直流の場合に
は、端子（１４ａ）を正、端子（１４ｂ）’に負の電極
にそれぞれ接続して用いることができる。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、開閉器（４）の主接点
が開放条件にあることの信号と、そのとき電動機回路の
電流が流れていることの信号との、２つの信号が入力さ
れたときのみ、所定の時限をもたせて遮断器の開放信号
を出力するようにしたので、開閉器（４）の主接点が溶
着したり、または開放時の消弧に失敗してアークが継続
した′ときの過渡現象による誤動作が防止される。また
これらの検出された異常信号によｊ）１ｔｉ断器を速断
状態に切υ替えることで、上記電源電流の継続供給によ
シ発生するであろう開閉器（４）ヲ含む電源電流供給回
路の災害を有効に防止することができる効果がある。

さらに、実施例による検出装置ａ１は主に半導体等の無
接点素子で構成されているので、耐震、耐衝撃性に優れ
、かつ小型コンパクトに表層できる。

また、この検出装置は開閉器（４）の開閉時に相当大き
な衝撃を生ずるようなものにも直接搭載することができ
るとともに、その動作には高信頼性が得られる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による電源電流供給回路の
回路図、第２図はその検出装置の要部を示す詳細回路図
、第６図は他の実施例による検出装置の詳細回路図、第
４図は従来の電源電流供給回路を示す回路図である。 図中、（１）は電動機、（２）は６相交流電源、（３）
は速断器、（４）は開閉器、（４ａ）−（４ｂ）、（４
ｃ）は主接点、（８ｍ）。（８ｂ）は変流器、（９）は
分流器、α０９（１０’）は速断不能検出装置、（Ｓ）
は直流電源回路、■は変圧器、ｑｐは整流回路、（至）
、器はフォトカプラ、（１）は双方向性サイリスタ内蔵
の固体リレーである。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分金示す〇

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）開閉器における主接点の開、閉路条件を制御する
   電磁コイルの通電状態を検出する手段と、前記主接点の
   通電電流を検出する手段とを具え、これら２つの手段か
   ら得られるそれぞれの信号の組み合わせにより前記主接
   点に直列接続された遮断器のオン、オフを制御するよう
   にしたことを特徴とする開閉器の遮断不能検出装置。
2. （２）前記のオン、オフ制御は半導体素子の無接点部品
   により構成されていることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の開閉器の遮断不能検出装置。