JPH02197214A - 電流制限装置 - 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】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は電気的切り換え装置、より具体的に言えば、サ
ーキットブレーカと関連させた装置に適用することので
きる電流制限回路に関する。

Ｂ、従来の技術 サーキットブレーカは、電源と負荷との間を接続する電
流路に割り込むことによって、回路に損傷を与える誤っ
た電流を遮断するように設計されている。電流路を機械
的に解放するのに必要な時間は、通常、数十分の一ミリ
秒程度である。回路を解放する際のこの遅延時間は、電
力を配分するシステムにおいて、サーキットブレーカ以
降の電流路の電気的負荷に、誤った電流が流されないほ
ど十分に母線の電圧を引下げる。

一般に、電子的システムの電源は、数十分の一ミリ秒程
度の間、残留する電圧のループを通って動作することが
出来る。誤った電流を遮断し、電気的に動作する最近の
電子システム用のサーキツトブレーカは、通常の電流を
通電する半導体回路に頼らなければならない。半導体の
この依存性は、サージを処理する能力を制限し、そして
、導電ロスによる大きな重力を消費する。半導体回路を
利用する現在の技術の下では、大きな電力を切り換える
能力は、シリコン素子を並列接続することによってのみ
達成することが出来、これは、信頼性を大巾に低下し、
装置の寸法及び重量を増加することになる。更に、誤り
回路を迅速に遮断する際の問題に対して、半導体回路を
使用したあらゆるサーキットブレーカは、遮断部以下に
ある回路について作業を遂行する作業員の安全に対して
必要とする回路遮断を与えない。

磁力で動作するサーキットブレーカにより供給電圧を降
下する問題は、この分野で大きな関心が寄せられている
が、その殆どのものは、誤動作が発生した負荷回路を迅
速に開路する方法を見出すことに向けられていた。然し
ながら、これは、電源を保護する場合において達成され
るべき最終目標ではない。従来の慣用的な技術的教義か
ら離れてみると、真に必要なことは、誤った過剰電流を
迅速に制限する装置を得ることである。過剰電流が制御
されるとすれば、従来の機械的な接触式の遮断器は、回
路を遮断するのに十分な早さを持っている。

Ｃ０発明が解決しようとする問題点 従って、本発明の目的は、サーキットブレーカと組み合
わせて使用するための新規な電流制限装置を提供するこ
とにある。

本発明の他の目的は、機械的な接点を持つサーキットブ
レーカによって与えられる信頼性と遮断性とを維持しな
がら、電流を制限することにある。

本発明の他の目的は、機械式のサーキットブレーカの機
械的な動作が回路から誤った負荷を遮断するまで、電源
装置が供給可能な電流の大きさに、誤った過剰電流を制
限するための回路を提供することにある。

本発明の他の目的は、電力供給ネットワークの過剰な負
荷を阻止するために（即ち過大電流を阻止するために）
、電力供給ネットワークに接続された他の負荷から、過
剰な負荷を迅速に隔離する新規な電流制限回路を提供す
ることにある。

本発明の他の目的は、高速度の保護能力を持ち、しかも
、電力供給源に対する擾乱を最小限にし、そして、電力
供給ネットワークによって供給される他の負荷を衰退さ
せる短絡回路電圧のサクを阻止するような、新規な電流
制限回路を提供することにある。

本発明の他の目的は、電気的エネルギを消費する抵抗性
インピーダンスを接続することのない新規な電流制限装
置を提供することにある。

本発明の他の目的は、電流制限回路それ自身が故障した
場合、動作開始期間における始動電流（１ｎｒｕｓｈ　
ｃｕｒｒｅｎｔ　）と、回路が誤動作した場合の過負荷
電流とを取り扱い、そして、高い直列インピーダンスを
与える新規な電流制限回路を提供することにある。

本発明の他の目的は、フェイル・セーフ（故障安全対策
）特性が強化された新規な電流制限装置を提供すること
にある。

本発明の他の目的は、電流制限装置の制限電流がプログ
ラム可能な新規な電流制限装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、精密且つ正確な制限電流を持つ新
規な電流制限装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、機械的なサーキットブレーカを制
御するのに用いられた時、プログラム可能な電流を持ち
、且つ、電流制限装置の動作と、制御されたサーキット
ブレーカの機械的接点の動作との間に、プログラム可能
な遅延期間を持つ新規な電流制限装置を提供することに
ある。

Ｄ６問題点を解決するための手段 本発明を適用したサーキットブレーカは、回路の誤った
電流を制限し、そして、機械的な接点のブレーカによっ
て与えられる信頼性と遮断性の長所を利用することに向
けられている。その内部回路は、ブレーカの機械的動作
が、故障した負荷回路を遮断するまで、電源が供給可能
な大きさの電流まで、誤った電流を制限するよう設計さ
れる。

電流制限動作は、接点が解放されるまで、誤った電流を
現在の値に保持するように、数マイクロ秒で応答する。

この高速度の保護能力は、電源の擾乱を最小限に止め、
そして、電力供給ネットワークによって供給される他の
負荷を衰退する短絡回路電圧サグを阻止する。

本発明を適用したサーキットブレーカは、従来のサーキ
ットブレーカと同じ接点と、同じ機械的トリップ機構（
機械的な止め金外しの機構）とを持っている。磁気増幅
器（「マグ・アンプ」または可飽和磁気コア・リアクト
ルとも称される）は、誤り電流状態の間で、過剰電流を
制御された電流値に、誘導作用で制限するのに使用され
る。磁気増幅器のインピーダンスは、負荷の電流を監視
する電子的制御装置によって、オンまたはオフに転じら
れる。過大な電流が負荷端子に流れた時、制御装置は、
電流を制限するマグ・アンプのインピーダンスを直ちに
オンに切り換える。また、若し過剰な負荷収態が続いた
とすれば、制御装置はブレーカをトリップするソレノイ
ドを付勢する。

通常の動作状態において、磁気増幅器の素子は、飽和モ
ードで動作させ、磁気コア本来の透磁率と、飽和状態の
磁気コアの透磁率（空気の透磁率１゜０に近い）との間
の比率によって、誘導作用を減少させる。１００対１を
越えるリアクタンスの比率が、達成可能であり、この幅
広いダイナミックなインダクタンスの範囲が、通常の動
作の間で、回路の「オン」の低インピーダンスを許容す
る。

可飽和磁気コア・リアクトルは、高い交流電力を制御す
るために、低いエネルギ直流信号の使用ができる大きな
電力利得の係数を持っている。制御装置は、可飽和磁気
リアクトルの巻線に使用される鉄芯の部分を飽和するた
めに、調整された直流電流を与える。可飽和磁気コア・
リアクトルが、飽和モードで動作している間、可飽和磁
気コア・リアクトルは成る値に減少された有効インダク
タンス値を持っている。この小さなインダクタンス値に
おいて、主巻線を通る交流電流は、はんの僅かだけしか
抵抗を受けない。制御電圧が除去された時、磁気回路は
、閉じられ、可飽和コア・リアクトルは、誤り電流に対
して大きな抵抗を発生し、その抵抗は、ブレーカの接点
が開かれるまで、電流を、電源が供給可能な大きさの電
流値に誤り制限する。可飽和磁気コア・リアクトルは誤
り電流を制限するのに、抵抗ではなく誘導リアクタンス
を用いているので、全体としてのエネルギの消費量は非
常に小さい。

サーキットブレーカは、可飽和コア・リアクトル素子に
対して直列に一対の接点を持っている。

ディジタル制御回路は負荷回路を監視し、そして、ピー
ク電流を制限することが必要なとき、可飽和コア・リア
クトルをオン、またはオフに切り換える。また、制御装
置はトリップ用のコイルを付勢することによってブレー
カの接点を解放する。制御回路を動作する電力は電源か
ら取出される。電流感知回路と、磁気リアクトルは二重
デユーティに磁気的に結合して、ブレーカの筐体内に物
理的に装着される素子の数を減少することが出来る。

然しながら、ブレーカの筐体の内部空間の一部は、従来
の通常のブレーカが必要する電気的素子よりも物理的な
大きさが小さい接点及び竜頭発生用電極のような誤り電
流制限用の電子素子を収容するのに用いられる。

電源スィッチが投入されていない状態において、可飽和
コアのりアクタンスは回路中に「人」であり、従って、
電力の最初の供給の間の始動電流を制限して、「緩やか
な開始」効果を与える。与えられた大きさのブレーカの
制限インピーダンスは、相対的に小さな値であり、安全
な範囲内にサージ電流と誤り電流とを保持するためのみ
に使われる。

本発明の実施例のサーキットブレーカは、誤り電流を最
大安全電流（ｒａｔｅｄ　ｖａｌｕｅ−サーキットブレ
ーカに対する最大の安全電流）の１０倍までに制限する
ように設計されている。電流を制限するのに使用される
インピーダンスは、抵抗性ではないので、電流制限モー
ドにおいて、サーキットブレーカの素子の加熱は最小限
にされている。

本発明の実施例のサーキットブレーカのトリップ回路は
、多様性を持っており、電子的に、磁気的に、熱的に動
作し、また、手操作によっても動作するように設計され
ている。最大安全電流よりも１０倍の大きさの過剰電流
状態が始動の遅延時間を越えて持続した場合、磁気リア
クトルを制御する感知回路は、駆動を開始する。また、
取り出した電流が可成り長い時間の間、最大安全電流を
僅かに越えて流れている場合にも、可飽和コア・リアク
トルを制御する感知回路が駆動される。制御装置がディ
ジタル的な性質を持っており、そして、供給電流を測定
し、且つ制御する設計にされているので、可飽和コア・
リアクトルを制御する感知回路を駆動する態様は、精密
で、正確で、且つプログラム可能なものである。

本発明を適用したブレーカの実施例は、通常の磁気的及
び熱的トリップ機構をバックアップすることを含んでお
り、それは、従来の制御装置に対して設定された性能を
越えて動作する。これらは、制御装置、感知回路、マグ
・アンプ、またはトリップ用コイルが故障した蒔にのみ
動作する。この二重保護は、ブレーカの素子の故障が原
因で生じる危険性に対する安全性を維持して既存のブレ
ーカと置換する設計を可能にする。通常のブレーカにお
いて僅かに過剰な負荷がかかつている場合、パイ・メタ
ルの金属条片の加熱による熱的な応答時間は、磁気的動
作よりも数倍遅い。磁気的なトリップ動作は、最大安全
電流よりも数倍大きな過剰電流に応答し、通常、トリッ
プするのに数サイクルを必要とする。

若し、リアクタンスが、誤りよって回路中に挿入された
ならば、結果の電圧の損失は、数パーセントだけである
。この中間的な電圧降下は、修理が行われるまで、負荷
回路の装置の動作を可能とする。

Ｅ、実施例 第１図は本発明の電流制限装置全体の機能的ブロック図
を示している。第１図の装置は、三相の負荷に印加され
た時、夫々開運する位相において電流を制限するのに使
用される三相の電力供給源に適用するものとして示され
ている。位相Ａ１位相Ｂ及び位相Ｃと記された各相は、
第４図、第５図及び第６図に、より詳細が示されている
磁気増幅器ＩＡ、１Ｂ及びＩＣを含んでいる。電流感知
器２Ａ、２Ｂ及び２Ｃは、位相Ａ、位相Ｂ及び位相Ｃ用
の電源と負荷との間の電流路に接続されている。電流感
知器２Ａ、２Ｂ及び２Ｃは、増幅器７を介してディジタ
ル制御装置２０に接続された出力を持っている。ディジ
タル制御装置２０は、夫々の位相Ａ、位相Ｂ及び位相Ｃ
用の磁気増幅器ＩＡ、１Ｂ及びＩＣに接続された制御８
力を持っている。各磁気増幅器ＩＡ、ＩＢ及びＩＣは、
第５図に示した主コイル２４．　ａ、２４．　ｂを有し
ており、それらの主コイル２４ａ、２４ｂは、１つの位
相、例えば位相Ａに対して、第４図に示したように、電
源端子１５と負荷端子１７との間の電流路に直列に接続
されている。また、各磁気増幅器１Ａ、ＩＢ及びＩＣは
、ディジタル制御装置２０の制御出力に接続されている
第５図の磁気増幅器１Ａ用の制御コイル３０．３０′の
ような関連した制御コイルを持っている。例えば、磁気
増幅器１Ａは、最初の制御信号が制御コイルの端子３０
．３０′に入力された時、電源端子１５から負荷端子１
７への電流導通路に高い誘導リアクタンスを与える。良
好な実施例において、第５図に示した磁気増幅器ＩＡは
、電源端子１５と負荷端子１７との間の電流路に直列に
接続された主コイル２４ａ、２４．ｂを持つ強磁性体の
可飽和コアである。

磁気増幅器ＩＡの中心ｍ２２に巻かれた制御コイルの端
子３０．３０′によって印加される磁束が無い時、主コ
ア２１中の強磁性体ドメインは、電源端子から負荷端子
への電流路中に流れる電流から生じ、主コイル２４ａ、
２４ｂによって発生された磁界によって方向付けられる
ような方向である。この状態は、電源端子１５と負荷端
子１７との間に直列に接続された誘導インピーダンスを
与え、これにより、電源端子１５と負荷端子１７との間
の電流を制限する。この状態は、電源端子１５から負荷
端子１７への最初の電力が供給されるときに与えられる
ので、始動電流を制限する。また、この状態は、電源端
子１５と負荷端子１７との間に、直列の誘導インピーダ
ンスを与えることが必要な場合に、この時間を得ること
が出来る。この時間は、通常、過負荷電流が第５図の電
流感知器２Ａによって感知された時に発生する。電源端
子１５と負荷端子１７との間の直列の低い誘導インピー
ダンスを加えることが必要な他の場合には、磁気増幅器
ＩＡの中央脚の巻線の端子３０．３０′へ第２の制御信
号を印加することによって可飽和磁気コア・リアクトル
２１を磁気的に飽和させることが必要である。端子３０
．８０’　において可飽和コアに印加された信号は、可
飽和コア２２中の磁気ドメインを少なくともほぼ方向付
け、または完全に方向付けるのに十分な直流電流なので
、磁気増幅器の有効透磁率は、真空における透磁率に実
質的に減少される。コアの透磁率の減少のために、小数
の磁力線しか、主コイル２４ａ、２４ｂを通過せず、従
って、電源端子１５と負荷端子１７との間の電流路に直
列に接続されている磁気増幅器の有効誘導リアクータン
スが減少される。これは、電流感知装置２Ａによって過
剰電流が感知されない場合の通常動作の時の状態である
。

本発明の高速度電流制限装置を適用したサーキットブレ
ーカは、電源端子１５と負荷端子１７との間で直列に接
続された、ソレノイドで動作する機械的なサーキットブ
レーカのソレノイドを制御することのできる長所を利用
している。この装置は、夫々電気的接点３Ａ、３Ｂ及び
３Ｃが電源から位相Ａ、Ｂ及びＣに対する負荷へ接続す
る電流路に直列に接続されている。夫々の電気的接点３
Ａ、３Ｂ及び３Ｃは第４図に示したトリップ・コイル用
のドライバ５から制御することが出来る。

転じて、トリップ・コイル用のドライバ５は、位相Ａ、
Ｂ及びＣに対する電流路の過剰電流状態を検出する電流
感知装置２Ａ、２Ｂ及び２Ｃに応答するディジタル制御
装置２０によって制御される。

また、第１図に示したように、電源の入力端子からその
電力を供給する電源装置１２は、高速度電流制限装置を
動作するためのディジタル制御装置２０へ電力を与える
ことが出来る。これは、１つの位相、例えば位相Ａに対
して、第４図にその細部が示されている。

第４図に示したサーキットブレーカの接点３Ａの高速度
制御を含む単相の装置の実施例を参照すると、電源端子
１５と負荷端子１７との間の電流路に接続された電流感
知装置２Ａは、増幅器７へその電流感知装置の出力を印
加することが判る。

増幅器７は電流感知器２Ａの出力信号を増幅し、そして
その出力をアナログ・ディジタル変換器８に印加する。

アナログ・ディジタル変換器８は、電流感知器２Ａによ
って発生された制御信号をディジタル値に変換し、その
出力は、マイクロプロセッサ９のディジタル入力に印加
される。マイクロプロセッサ９は、高速度電流制限装置
を動作するための制御プログラムを記憶するランダム・
メモリ１０を用いた、例えばインテル８０８０型の８ビ
ツト制御プロセツサのようなマイクロプロセッサである
。また、マイクロプロセッサ９に接続されたプログラム
可能なタイマ１１は、マイクロプロセッサ９からタイマ
１１に出力される現在のディジタル値からタイム・イン
ターバルを刻時することが出来る。メモリ１０はランダ
ム・アクセス・メモリの素子と読取専用メモリの素子の
両方に書込み可能である。読取専用メモリの素子は、高
速度電流制限装置によって遂行される成る種の変わらな
い機能の幾つかをランさせるのに必要なオペレーティン
グ・システムのソフトウェアと、パーマネントなアプリ
ケーションのソフトウェアとを記憶することが出来る。

ランダム・アクセス・メモリの部分は、電流の制限値、
タイム・インターバルの値、そして高速度電流制限装置
の動作特性を選択的に変化するのに用いることの出来る
他のプログラム可能な情報を記憶するのに使用すること
が出来る。メモリ１０の読取専用メモリの部分に記憶さ
れているデータは、サーキットブレーカのトリップ遅延
のグラフを表わすテーブル（表）から作成され、１例と
しで、第３図には、機械的サーキットブレーカ３Ａのト
リップ用コイル４の特定の装置の動作を表わす上述のテ
ーブルを示しである。メモリ１０に含ませることが出来
る第３のタイプのメモリは、電流制限装置に接続される
特定のサーキットブレーカと整合されるサーキットブレ
ーカのトリップ遅延特性を表わす複数個のデータ・テー
ブルの１つを選択するための手操作で着脱出来るジャン
パー線を使用することの出来るジャンパー線でプログラ
ムするメモリである。

磁気増幅器は、端子３０．３０′に印加される直流電流
によって磁気的に方向付けられるそれ自身の可飽和コア
２２である。これは第６図に示したブロックキング・コ
ア・ドライバ６をブロックする磁気増幅器によって達成
される。電流感知器２Ａが電源端子１５と負荷端子１７
とを接続している電流路に過剰電流を感知しない場合、
それは、磁気増幅器ＩＡが電流路中に高い誘導インピー
ダンスを付加しない。磁気増幅器ＩＡの低い誘導インピ
ーダンスを作るために、直流電流がコイルの端子３０．
３０′に印加されなければならないから、可飽和コア２
２は、磁気的な飽和状態にある。

その磁気コアが磁気的な飽和状態にある時、主コイル２
４ａ、２４ｂと結合する磁力線は小数なので、誘導イン
ピーダンスは最小にされる。このために、第６図に示し
たブロッキング・コア・ドライバ回ｌ！８６が、端子３
０．３０′に直流電流を印加しなければならない。これ
は、第６図に示したブロッキング・ダイオード８８を通
る直流電流を流すことによって達成される。ブロッキン
グ・ダイオード８８は、端子３０に直流電流を導通しな
ければならないので、ブロッキング・ダイオード８８の
陽極は、その陰極に対して正電位でなければならない。

これを達成するために、ＰＮＰバイポーラ・トランジス
タ８２は、ブロッキング・ダイオード８８の陽極への電
源１２の正の電位を印加するために導電状態でなければ
ならない。これは、マイクロプロセッサ９の制御出力２
５がバイポーラ・トランジスタ８２のエミッタに対して
、そのトランジスタのベースに相対的な負の電位を印加
することにより達成される。これは、最初の始動の闇で
予測される始動電流がなく、電流感知器２Ａにより過剰
電流が感知されない通常の電流導通動作に対して望まれ
る磁気増幅器１Ａに対する低い誘導リアクタンスの状態
である。

その代りに、若し、電流感知器２Ａが電源端子１８と負
荷端子１７とを接続する電流路に過剰電流を感知したな
らば、検知された電流の大きさに比例して、アナログ・
ディジタル変換器８へ、増幅器７を介して信号が印加さ
れる。アナログ・ディジタル変換器８の信号のディジタ
ル値の出力は、マイクロプロセッサ９へ与えられるの出
力である。

次に、マイクロプロセッサ９は、磁気増幅器ＩＡを、そ
の低い誘導インピーダンス値から高い誘導インピーダン
ス値に変化させ、これにより、電源端子から負荷端子を
接続する電流路の電流を大きさを制限する。ブロックキ
ング・コア・ドライバ回路を示す第６図を参照すると、
端子３０に供給される直流電流を、ブロッキング・ダイ
オード８８によってオフに転じることが必要である。こ
れは、ブロッキング・ダイオード８８の電圧降下によっ
て、ブロッキング・ダイオード８８の陰極よりも陽極の
方を、より負にさせるブロッキング・ダイオードの逆バ
イアスによって達成される。上述のダイオードの電圧降
下は、シリコン・ダイオードの代表例においては、０．
７ボルトである。この相対的な負の電位は、ＰＮＰトラ
ンジスタ８２の導電状態を減少すること、即ちオフにす
るととによって得られるので、電源１２の正電位は、ブ
ロッキング・ダイオード８８の陽極には最早や印加され
ない。これは、ＰＮＰトランジスタ８２のエミッタより
も、そのベース電圧を相対的により正電位にすることに
よって行われる。マイクロプロセッサ９は、過剰電流が
電源端子から負荷端子に接続された電流路で検畠された
ことを表示する電流感知器２Ａから発生された信号に応
答して、ライン２５上に正の電圧レベルを出力する。磁
気増幅器のコイル３０．３０′を通る直流電流が流れて
いないために、可飽和コア２２は優先的に方向付けられ
た強磁性体材料を持っていない。強磁性体材料は、主コ
イル２４ａ、２４ｂによって発生される磁界による方向
付けに対して、利用可能だから、主コイル２１の増加し
た透磁率は、コイル２４ａ、２４ｂ中に多数の磁力線を
結合させ、従って、磁気増幅器ＩＡの誘導リアクタンス
を増加する。この増加した誘導リアクタンスは、電源端
子と負荷端子とを接続する電流路を通る電流の大きさを
、所望のように、制限する作用をする。

検索される。ステップ５８．６０及び６２において、若
しレジスタＲ１中に保持されている過剰電流のアンペア
−秒の合計が、記憶されたテーブルからのトリップ値Ｔ
１よりも大きければ、接点は解放されて、プログラムは
終了する。他方、若し、レジスタＲ１中の過剰電流アン
ペア−秒の合計が、トリップ値Ｔ１よりも小さければ、
マイクロプロセッサ９は、タイマ１１を用いてＤ２秒の
遅延を開始し、そして流れ図の通路は決定ブロック４４
に戻って、ステップが繰り返される。過剰電流が持続し
た状態において、レジスタＲ１中の値は、テーブルの値
との比較が真になるまで行われ、そして接点が解放され
る。

然しながら、若し、レジスタＲ１中のトリップ値に達す
る前に、過剰電流状態が除かれたならば、決定ステップ
４４は通常の電流ループにプログラムの流れを移動させ
る。このプログラム通路において、コア・ドライバは、
ステップ６４において、オンに駆動され、磁気増幅器Ｉ
Ａを最小のりアクタンス状態に制御する。ステップ６６
において、電流値Ｉは、１００パーセントの最大安全電
流値から差し引かれ、そして、その結果は、集計ループ
遅延時間Ｄ２秒にで乗算され、そして、過剰電流回復係
数Ｆ１で乗算される。この負の数字は、ステップ６８に
おいて、レジスタＲ１中に集計されるので、レジスタＲ
１中の値を、より低い値に減少する。若し、Ｒ１の低い
値が、Ｏ寄りも小さければ、ステップ７０及び７２にお
いて、レジスタＲ１は０にセットされ、従って、Ｒ１の
低い値は０に設定される。その他の場合、ステップ７０
において、若し、レジスタＲ１の新しい値が、Ｏよりも
大きければ、マイクロプロセッサ９は、タイマ１１を用
いて、ステップ５６においてＤ２秒の遅延を開始し、プ
ログラムの通路は決定ブロック４４に戻り、処理を繰り
返す。ループの各繰り返しにおいて、電流感知器２Ａが
サーキットブレーカ３Ａの最大電流値を１００パーセン
ト越えているか否かに関して、ステップ４４において、
決定が行われる。若し電流が充分に長い時間の間、通常
の大きさの範囲にとどまれば、Ｒ１の値は０に減らされ
、ステップ４４における過剰電流の状態が、異なった径
路に分岐するまで、その値にとどまる。

第７図の流れ図は、高速度電流制限装置の種々の動作を
行うために、マイクロプロセッサ９によって実行される
プログラムを表わしている。

Ｆ０発明の効果 本発明の電流制限動作は、接点が解放されるまで、現在
の値に誤った電流を保持するためにマイクロ秒で応答す
る。この高速度保護能力は、電源への擾乱を最小限にし
、そして、電力供給ネットワークによって供給される他
の負荷を衰退させる短絡回路の電圧サクを阻止する。ま
た、本発明を適用したサーキットブレーカはフェイル・
セーフ特性を強化することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の高速度電流制限装置を使用したサーキ
ットブレーカの実施例の機能的ブロック図、第２図は通
常の単相の高速度電流制限装置を示す図、第３図はサー
キットブレーカなどを制御するのに使用される電流制限
装置の動作応答の遅延を示す図、第４図は機械的サーキ
ットブレーカの制御を含む高速度電流制限装置を適用し
た単相式のサーキットブレーカの詳細なブロック図、第
５図は第４図に示した単相式のサーキットブレーカの磁
気増幅器を示す図、第６図は第５図に示した磁気増幅器
用のブロックキング・コア・ドライバの回路図、第７図
は高速度電流制限装置の種々の動作を遂行するための第
４図のマイクロプロセッサによって実行されるインスト
ラクションの順序を示す流れ図である。 ＩＡ・・・・磁気増幅器、２Ａ・・・・電流感知器、３
Ａ・・・・電気接点、４・・・・トリップ用ソレノイド
、６・・・・ブロッキング・コア・ドライバ、８・・・
・アナログ・ディジタル変換器、９・・・・マイクロプ
ロセッサ、１０・・・・メモリ、１１・・・・タイマ、
１２・・・・電源、１７・・・・付加端子、２０・・・
・ディジタル制御装置、２１・・・・主コア、２２・・
・・可飽和コア、８６・・・・スパーク用の空隙、８８
・・・・プロツクング・ダイオード。 飽和コア２２の強磁性体を急速に非飽和にするためのコ
イル３０．３０′を流れる直流電流を急速に停止するこ
とが必要であることには注意を向ける必要がある。コイ
ルの端子３０．３０′により発生された磁束は、可能な
限り急速に消費されなければならない蓄えられた磁気的
エネルギを表わす。端子３０．３０′に対して並列に接
続されたスパーク用の空隙８６は、直流電流がその空隙
を通った時、端子３０．３０′を持つコイルの磁束によ
って蓄えられたエネルギの急速な消費を可能とする。端
子３０．３０′を持つコイル中を流れる直流電流が停止
した時、スパーク用の空隙８６に跨がるバックＥＭＦは
、スパークを発生させ、これによりコイルに蓄えられた
エネルギを急速に消費し、そして飽和コア２２を急速に
非飽和にして、電源端子１５と負荷端子１７とを接続す
る電流路中の誘導リアクタンスを増加するために、スパ
ーク用の空隙８６を動作させる。既に述べたように、ト
ランジスタ８２を通って電源１２から供給される直流電
流がカットオフされた時、端子３０．３０′を持つコイ
ルは、誘起されたバックＥＭＦを持っているので、端子
３０′は相対的に正電位になり、端子３０は相対的に負
電位になる。 パックＥＭＦの高い値の電圧が、スパーク用の空隙８６
を通るスパークにより放電された後、スパークを発生す
るのには不充分な低電圧が、依然として残っている。こ
の低電圧は、端子３０′では正電圧であり、制御インピ
ーダンス８４を通り、そして端子３０へのブロッキング
・ダイオード８８を通って小さな電流を発生させる。制
御インピーダンス８４は、端子３０．３０’　を持つコ
イルのパックＥＭＦによって表わされる残りのエネルギ
をこり抵抗により消費させる。このようにして、端子３
０．３０′を持つコイル中に蓄えられたすべてのエネル
ギは、直流電流がコイルを流れた時、実質的、効果的に
消費され、従って、所望のように、磁気増幅器ＩＡの誘
導リアクタンスを増加するために、可飽和コア２２を急
速に利用可能にさせる。 第７図を参照すると、高速度電流制限装置の機能を遂行
するために行われる動作のステップの順序を示す流れ図
が示されている。この流れ図は、マイクロプロセッサ９
において実行されるインストラクションの順序を表わし
ている。流れ図の最初のステップ４０において、電源ス
ィッチを投入すると、コア・ドライバは、ステップ４１
においてオフであり、そして、マイクロプロセッサは、
ステップ４２において、Ｄ１ミリ秒の待機期間の間で呼
び出され、この期間内で、始動電流が、電源端子１５か
ら負荷端子１７へ供給される。然しながら、これは、電
流路と直列に接続されている磁気増幅器ＩＡの高い誘導
リアクタンス状態によって、サーキットブレーカ３Ａの
最大安全電流を１０倍越える大きさになることを阻止す
る。Ｄ１ミリ秒の待機時間が経過した後、プログラムの
流れは、電流感知器２Ａの出力に従って２つのループの
内の１方に分岐される決定ブロック４４に移動する。一
方のループは過剰電流状態を監視し、他方のループは通
常の電流状態を監視する。 過剰電流の場合、若し電流感知器２Ａによって測定され
た電流が最大安全電流の１００パーセントから５００パ
ーセントの間にあるならば、このプログラムは、ステッ
プ５０に分岐し、磁気増幅器ＩＡを低い誘導リアクタン
ス状態にするので、従って、ブロッキング・コア・ドラ
イバ６が付勢される。若し電流感知器２Ａにより感知さ
れた電流が、５００パーセントから１０００パーセント
の間であるならば、ステップ４８において、コア・ドラ
イバは、オフに転じ（またはオフにとどまり）、そして
磁気増幅器は高い誘導リアクタンス状態に置かれるので
、最大安全電流の１０００パーセントに過剰電流の状態
を制限する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 電力端子と負荷端子の間の電流径路に接続される電流制
   御装置において、 （ａ）上記電流径路に接続され、出力をもつ電流感知手
   段と、 （ｂ）上記電流感知手段の上記出力に接続された感知入
   力と、制御出力をもつ制御手段と、 （ｃ）上記電流径路に直列に接続された代１のコイルと
   、上記制御手段の上記制御出力に接続された制御コイル
   とをもち、上記制御コイルに制御信号が入力されない時
   は上記電流径路に高い誘導性リアクタンスを与え、上記
   制御コイルに制御信号が入力された時は上記電流径路に
   低い誘導性リアクタンスを与えるための磁気増幅手段と
   を具備し、以て上記磁気感知手段が過電流を感知するこ
   とに応答して、上記電流径路を流れる電流の大きさを制
   限することが出来るようにした、 電流制御装置。