JPH0212366B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、直流しや断器回路に関するもので
あり、特に核融合電源や直流送電に用いられる直
流しや断器回路に関するものである。

〔従来の技術〕

第３図は、例えば本出願人に係る特公昭41−
12533号公報に示されている従来の直流しや断器
回路の概略構成図である。この第３図において、
１は直流電源１の両端間には、負荷２としや断器
３との直列回路が接続されており、更に、スイツ
チ４、インダクタ５およびコンデンサ電源６の直
列回路が前記しや断器３と並列接続されている。

また、第４図には、第３図の従来の直流しや断
器回路例でしや断動作が行われたときにしや断器
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、従来例の動作について説明する。いま、時点
t₁においてしや断器３を開き、これと同時（しや
断器３が所定のストロークだけ開極した時刻）に
スイツチ４を閉じるものとする。このときには、
予め充電されているコンデンサ電源６の極性に依
存して、（−）極性のときには波形ｉ（−）に示す
如く時点t₂において、また、（＋）極性のときに
は波形ｉ（＋）に示す如く時点t₂′において、しや
断器３を流れる電流Ｉがゼロになり、これにした
がつて所期のしや断が行われることになる。そし
て、この時点t₂またはt₂′におけるしや断が失敗に
終つたときには、次に続くサイクルでしや断器３
を流れる電流がゼロになる時点で、前記所期のし
や断がくり返して行われる。なお、インダクタ５
は、しや断器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。

従来の公知の直流しや断器回路は以上のように
構成されているので、アークプラズマが長く存在
することから、しや断器を流れる電流がゼロにな
ることがあつても、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、しや断失敗が起き
てしまう等の問題点があつた。

このような公知の直流しや断器回路の欠点に鑑
み、本発明者は先に本出願人が出願した特願昭60
−171796号において、第５図に示すような改良さ
れた直流しや断器回路の提案を行つた。

第５図において、７は可変電圧式直流電源であ
り、これは、例えばイグナイトロンスイツチのよ
うな第１スイツチ８、ならびに、しや断器９とダ
イオード１０との直列回路を介して負荷コイル１
５に接続されている。また、しや断器９とダイオ
ード１０との直列回路には、コンデンサ電源１２
のような、直流電源７とは別異の電源、インダク
タ１３および第２スイツチ１４からなる直列回路
ならびにエネルギーを吸収するためのしや断抵抗
１１がそれぞれ並列に接続されている。そして、
クローバダイオード１６が、スイツチ８としや断
器９との接続点および直流電源７の一端の間に接
続されており、さらに、して断器９と並列に電圧
検知回路１７が設けられている。尚、この電圧検
知回路１７の出力によりスイツチ１４が開閉制御
されるようになつている。

次に、第６図に示されたしや断器電流の波形も
参照しながら、第５図に示されている上記従来例
の動作について説明する。先ず、第１スイツチ８
を閉じ、直流電源７を負荷コイル１５に接続し
て、これに通電し、励磁する。この負荷コイル１
５を流れる電流が、ある一定値I₁まで達してか
ら、直流電源７の電圧を低下させると、クローバ
ダイオード１６の作用により、通電される回路に
ついて設定された時定数の範囲で一定の電流が流
れるとともに、直流電源７は負荷コイル１５から
切離されることになる。

次に、故障等の発生に伴つて時点t₃においてし
や断器９が開成され、これとほぼ同時に第２スイ
ツチ１４が閉成される。なお、一般的には、しや
断器９が開になるときにはジツタが生じることが
多く、実際の操作としては、しや断器９が開にな
つたときのその両端での電圧上昇を電圧検知回路
１７で検知し、これの出力により第２スイツチ１
４を閉じるように構成されている。

このようにして第２スイツチ１４が閉成された
ことにより、コンデンサ電源１２から逆方向の電
流I₂が過渡的に流れ、このために、しや断器９を
流れる電流は急激に減衰し、時点t₄においてゼロ
になる。この時点t₃から時点t₄までの時間帯にお
いては、しや断器９の電極間にはアークプラズマ
が生じる。時点t₄以降の、所定の時点t₅までは、
ダイオード１０の作用により、しや断器９を流れ
る電流はゼロにされる。そして、この時点t₄から
時点t₅までの時間帯において、しや断器９の電極
間に生じていたアークプラズマは充分に減衰し、
ついには消えてしまう。時点t₅以降は、コンデン
サ電源１２からの電流がしや断器９に流れようと
するけれども、このときには、しや断器９が既に
完全に開いているために流れることができず、所
期のしや断動作が完了するとともに、負荷コイル
１５を流れている電流はしや断抵抗１１を流れ、
こゝで減衰することになる。なお、上記実施例か
らダイオード１０を除去した場合であつて、しや
断が失敗したときには、第６図に一点破線で示さ
れているような電流が流れることになる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記の本発明者が先に開発した従来の直流しや
断器回路は種々の長所を有するものであるが、し
や断に成功した後、コンデンサ電源１２からの放
電電流により抵抗１１に電圧降下を生じ、このし
や断器両端に発生する電圧によつてコンデンサ電
源１２が逆充電されるという問題点があつた。

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、しや断器電極の損傷が少なく
且つしや断器を短時間で確実に行なうことが出来
るとともに、コンデンサ電源を保護できる直流し
や断器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や断器回路は、直流電源
と負荷との間にしや断器と整流素子との直列回路
が設けられ、この直列回路と並列に少なくともコ
ンデンサ電源としや断器の開指令に関連して閉じ
るスイツチとの直列回路が設けられ、さらに、し
や断動作時にコンデンサ電源を短絡するために並
列にバイパススイツチが設けられているものであ
る。

〔作用〕

この発明によれば、しや断器への開指令に関連
してコンデンサ電源と直列接続されたスイツチを
閉じることによりコンデンサ電源から流れる電流
によつてしや断器に流れる電流がゼロにされ、こ
の電流ゼロの期間内にしや断動作が行なわれる。
しや断時には、この時発生する電圧でコンデンサ
電源をバイパススイツチで短絡してその逆充電を
しないようにしている。

〔実施例〕

以下、この発明に係る直流しや断器回路の一実
施例を図について説明する。

第１図は、上記実施例の構成図であり、また、
第２図は、上記実施例におけるしや断器電流の波
形図を示している。

先ず、第１図において、第５図と異なる処は、
しや断抵抗１１をコンデンサ電源１２の放電回路
に挿入し、コンデンサ電源１２には並列に電圧検
知回路１８及びバイパススイツチ１９を接続した
点である。電圧検知回路１８はバイパススイツチ
１９を開閉制御できるようになつている。その他
の部分又は素子については第５図と同様であるの
で説明は省略する。

次に、第２図を参照しながら、第１図に示され
ている上記実施例の動作について説明する。尚、
第２図の波形図は第６図のものと基本的には変わ
らない。先ず、第１スイツチ８を閉じ、直流電源
７を負荷コイル１５に接続して、これに通電し、
励磁する。この負荷コイル１５を流れる電流が、
ある一定の値I₁まで達してから、直流電源７の電
圧を低下させると、クローバダイオード１６の作
用により、ダイオード１０、しや断器９、負荷１
５、及びダイオード１６から成る回路について設
定された時定数の範囲で一定の電流が流れるとと
もに、直流電源７は負荷コイル１５から切離され
ることになる。この時、負荷コイル１５に流れる
電流はしや断器９に流れるI₁と等しく、これによ
つてエネルギーが負荷コイル１５に蓄積される。

次いで故障等の発生に伴ない時点t₃において、
しや断器９が開くように外部から指令される。電
圧検知回路１７はしや断器９の両端電圧に応じて
第５図の場合と同様に第２スイツチ１４を閉成す
る。この結果、コンデンサ電源１２より流れ込む
電流I₂によつて、全しや断器電流I₁−I₂は第２図
の様に減り始める。そして、時点t₄において、し
や断器電流はゼロになる。第２図において、一点
破線はしや断器９と直列にダイオード１０を入れ
なく、またしや断器９を閉状態にしたままの時の
電流波形であり、時点t₄からt₅の間は負の値をと
り時点t₅において再度電流はゼロになるが、ダイ
オード１０を挿入した場合は、しや断器電流はし
や断器９のみによつてしや断されなくても、ゼロ
電流の状態が保持される。従つて、アークプラズ
マはこの期間t₄−t₅に完全に消えてしまい、しや
断動作は完了することになる。したがつて、ダイ
オード１０の働きによつて、より完全なしや断が
行なわれることになる。

アークプラズマが消弧した後、しや断器９に再
起電圧が生じた時は、すでに電極間が大きく離れ
ているので、しや断器９は高い電圧をしや断する
ことができる。ここまでの動作は第５図の場合と
同じである。

一方、上記の通りしや断動作が開始することに
よつて、コンデンサ電源１２は抵抗１１、負荷１
５、ダイオード１６、スイツチ１４、及びインダ
クタ１３を介して逆方向に充電されようとする
が、コンデンサ電源１２のゼロ又はわずかな逆電
圧を電圧検知回路１８によつて検出し、逆電圧に
なる前に、バイパススイツチ１９に指令信号を送
つて閉成させ、コンデンサ電源１２を逆充電しな
いように短絡し、しや断抵抗１１を介して電流を
減衰させ完全なしや断を行うことができる。

なお、上記実施例においては、負荷としてコイ
ルを用いた場合について説明したが、これに限る
ことなく、負荷抵抗を用いた場合についても同様
の効果が奏せられる。ただし、この場合には、し
や断抵抗１１は必要なくなる。また、通常、浮遊
インダクタンスが含まれているので時定数を調節
することによりインダクタ１３を除去しても構わ
ない。

また、電圧検出回路１７はしや断器９でのジツ
タが微小なものであれば省略し、しや断器９とス
イツチ１４とを同時に動作させてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明による直流しや
断器回路は、しや断器の開成に関連してスイツチ
を閉にしたときにコンデンサ電源から流れる電流
によつてしや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や断動作が行なわれる
が、このしや断動作時に、コンデンサ電源にバイ
パススイツチにより短絡するようにしたために、
コンデンサ電源が逆充電されなく、コンデンサ電
源の損傷を防止出来る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例である直流しや断
器回路の概略構成図、第２図は上記実施例のしや
断器電流の波形図、第３図は従来の公知の直流し
や断器回路の概略構成図、第４図は第３図の従来
例のしや断器電流の波形図、第５図は本出願人の
先の出願に係る従来の直流しや断器回路の概略構
成図、及び第６図は第５図の直流しや断器回路の
しや断器電流の波形図、である。 ７……直流電源、９……しや断器、１０……整
流素子、１１……しや断抵抗、１２……コンデン
サ電源、１４……第２スイツチ、１５……負荷、
１７……電圧検知回路、１８……電圧検知回路、
１９……バイパススイツチ。なお、各図中、同一
符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 直流電源と負荷との間に設けられたしや断器
   によつて直流しや断を行う直流しや断器回路にお
   いて、該直流電源と並列にされたクローバダイオ
   ード、該しや断器と直列接続された整流素子、該
   しや断器と整流素子との直列回路に対して並列接
   続された少なくともコンデンサ電源とスイツチと
   の直列回路、上記しや断器への開指令に関連して
   上記スイツチを閉成させる手段、及び上記コンデ
   ンサ電源の逆電圧を検出して該コンデンサ電源を
   短絡する手段、を備えたことを特徴とする直流し
   や断器回路。 ２ 上記閉成させる手段が、上記しや断器の両端
   電圧を検知し、該電圧に応じて上記スイツチを閉
   成させる信号を出力する電圧検知回路である特許
   請求の範囲第１項記載の直流しや断器回路。 ３ 上記閉成させる手段が、上記しや断器の開指
   令とほぼ同時に上記スイツチを閉成指令するもの
   である特許請求の範囲第１項記載の直流しや断器
   回路。 ４ 上記短絡する手段が、上記コンデンサ電源の
   両端に接続され、上記逆電圧を検出したとき該コ
   ンデンサ電源の短絡指令信号を発生する電圧検知
   回路と、上記コンデンサ電源の両端に接続され上
   記短絡指令信号により閉成するバイパススイツチ
   と、から成る特許請求の範囲第２項又は第３項記
   載の直流しや断器回路。