JPH04188532A - 回路遮断器 - Google Patents

回路遮断器

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JPH04188532A
JPH04188532A JP31963990A JP31963990A JPH04188532A JP H04188532 A JPH04188532 A JP H04188532A JP 31963990 A JP31963990 A JP 31963990A JP 31963990 A JP31963990 A JP 31963990A JP H04188532 A JPH04188532 A JP H04188532A
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tripping
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Kazuhiro Ishii
和宏 石井
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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、電子式過電流引外し装置を備えた回路遮断
器に関するものである。
[従来の技術] 第6図は例えばアメリカ合衆国特許(U、 S、 P、
 )第4849848号公報に記載された従来の回路遮
断器を示す回路図である。図において、単相電源に接続
されるべき電源側端子(101,102)はそれぞれ負
荷開閉接点(201,202)を介して対応する負荷側
端子(301,302)に接続されている。
変流器(21,22)は電源側端子(101,102)
と負荷側端子(301,302>との間の各電路(11
,12)に介挿され、各相ごとの電流を検出する。
各変流器(21,22)の2次側には、2次出力電流を
単一方向に制限する整流回路(30)が接続され、この
整流回路(30)はダイオード(31)及び(32)の
直列回路と、ダイオード(33)及び(34)の直列回
路と、ダイオード(35)及び(36)の直列回路とに
より構成されている。
直流電源を供給するための電源回路(500)は整流回
路(30)の正側出力端子に接続され、正側端子(5a
)、基準端子(5b)、中間端子(5c)及び負側端子
(5d)を有している。
第7図は上記電源回路(500)の−例を示し、図にお
いて、インピーダンス回路(501)は第6図の電磁用
外しコイル(80)の動作を容易にするために用いられ
る。このインピーダンス回路(501)は、抵抗体(R
4)と抵抗体(R5)との直列回路をトランジスタ(T
ri)のコレクタに接続するとともに、上記抵抗体(R
4)と抵抗体(R5)の接続点と、上記トランジスタ(
Tri)のベースとの間に抵抗体(R6)を接続し、さ
らに、上記抵抗体(R4)と抵抗体(R5)の接続点と
、上記トランジスタ(Tri)のエミッタとの間にツェ
ナーダイオード(ZDI)を接続して構成されている。
電圧制限素子(502)は上記インピーダンス回路(5
01)に直列接続され、たとえばツェナーダイオードか
らなる。インピーダンス回路(501)と電圧制限素子
(502)の接続点にはダイオード(503)のアノー
ド側が接続される。ダイオード(503)のカソード側
と電源回路(SOO)の負側端子(5d)との間には平
滑用コンデンサ(504)が接続されている。上記ダイ
オード(503>のカソードは電源回路(SOO)の正
側端子(5a)に接続されている。
基準電圧発生回路(505)は上記正側端子(5a)に
接続され、電圧制限素子(506)の一端は基準電圧発
生回路(505)に直列接続されるとともに中間端子(
5c)へ接続されている。この電圧制限素子(506)
の他端は電源回路(500)の負側端子(5d)に接続
されている。さらに、上記基準電圧発生回路(505)
の出力端子は電源回路(500)の基準端子(5b)に
接続されている。
第6図に戻り、上記電源回路(500)の負側端子(5
d)は、電流検出抵抗体(40)に接続され、この電流
検出抵抗体(40)の他端は電流検出抵抗体(41,4
2)の一端に接続されている。これら電流検出抵抗体(
40)、 (41)及び(42)の共通の接続点は整流
回路(30)のダイオード(36)のアノードに接続さ
れ、上記電流検出抵抗体(41)及び(42)の他端は
整流回路(30)内のダイオード(32)及び(34)
のアノードにそれぞれ接続されている。上記構成によっ
て、電流検出抵抗体(40)には各相の負荷電流に対応
する全波整流波形電流が流れ、電流検出抵抗体(41)
及び(42)には各相の負荷電流に対応する半波整流波
形電流が流れる。
差動増幅回路(60)、 (61)及び(62)は電流
検出抵抗体(40)、 (41>及び(42)の電圧降
下を電源回路(500)の中間端子(5c)の中間電位
V。を基準とする信号にそれぞれ変換する。
差動増幅回路(60)は演算増幅器(63)と4つの抵
抗体(64)、 (65)、 (66)及び(67)と
によって構成されている。また、差動増幅回路(61)
は演算増幅器(631)と4つの抵抗体(641)、 
(651)、 (661)及び(671)とによって構
成されている。さらに、差動増幅回路(62)は演算増
幅器(632)と4つの抵抗体(642)。
(652)、 (662)及び(672)とによって構
成されている。
時限回路(70)は瞬時引外し回路(230)、短限時
引外し回路(22G)及び長限時用外し回路(170)
を備え、各回路(230)、 (220)及び(1)0
)の出力端子は並列接続されて、時限回路(7o)の出
力端子(70a)へと接続されている。
差動増幅回路(60)の出力端子には、瞬時引外し回路
(230)が接続され、この瞬時引外し回路(230)
にはピーク値変換回路(210)と短限時引外し回路(
220)との直列回路が並列接続されている。最大相選
択回路(160)は差動増幅回路(61)及び(62)
の出力端子に接続されている。実効値変換回路(91)
は最大相選択回路(160)の出力端子に接続され、長
限時用外し回路(170)は実効値変換回路(91)の
出力端子に接続されている。
電磁引外しコイル(80)の一端は整流回路(30)の
正側出力端子に接続されている。開閉回路(120)は
電磁引外しコイル(80)の他端に直列接続され、この
開閉回路(120)の他端は電源回路(SOO)の負側
端子(5d)に接続されている。電磁引外しコイル(8
0)は開閉接点(201)及び(202)と遮断機構(
100)とを介して機械的に連動しており、開閉回路(
120)が開より閉に切換ることにより、上記開閉接点
(201)及び(202)が開放されるように構成され
ている。
不足電圧動作禁止回路(50)は時限回路(70)の出
力端子(70a)と開閉回路(120)の制御入力端子
との間に接続されている。この不足電圧動作禁止回路(
50)は、第7図に示すように、比較器(53)と電圧
分割回路(51)とから構成される。抵抗体(R7)及
び(R8)からなる電圧分割回路(51)は電源回路(
500)の正側端子(5a)と中間端子(5c)とに接
続されるとともに、抵抗体(R7)と(R8)との接続
点が比較器(53)の一方の入力端子に接続され、比較
器(53)の他方の入力端子は基準端子(5b)に接続
されている。
出力接点(54)は不足電圧動作禁止回路(50)の出
力として開閉される。
つぎに、上記従来例の動作について説明する。
交流電路m、 t2)に電流が流れると、変流器(21
゜22)の2次巻線に、固有の変流比で定まった2次電
流が流れる。この2次電流は整流回路(30)によって
単一方向の電流に整流され、整流回路(30)の出力電
流は電源回路(500)と検出抵抗体(40,41,4
2)とを通って整流回路(30)に帰る閉回路を流れる
この時、電源回路(500)と検出抵抗体(40)とに
は交流電路(11,12)における各相の負荷電流に対
応する全波整流波形電流が流れる。また、他の検出抵抗
体(41,42)には各相の負荷電流に対応する半波整
流波形電流が流れる。
上記電源回路(500)に全波整流波形電流が流れ込む
と、第7図に示す出力端子(5a)、 (5b)及び(
5d)には、接地された中間端子(5c)の電位V。を
基準とした電圧(+V) 、 (Vref)及び(−V
)がそれぞれ発生する。その場合、出力端子(5a)の
出力電圧(+V)にはリップル分が含まれていてもよい
。出力電圧(+V)と出力電圧(Vref)との関係は
、 +V>Vref である。第8図中段のグラフはこれらの電圧の時間的な
変化を示すグラフである。なお、上段のグラフは電源回
路(500)に流れ込む電流波形を示し、また下段のグ
ラフは出力スイッチ(54)のオン・オフ状態変°化を
示している。
また、第7図において、電源回路(500)の出力電圧
は不足電圧動作禁止回路(50)に供給されるが、不足
動作禁止回路(50)は、ヒステリシスを持った比較器
(53)のため出力電圧(+V)が第8図に示すオンレ
ベルより大きくなれば出力接点(54)を閉じ、出力電
圧(+V)がオフレベルより小さくなれば出力接点(5
4)を開く。
このオンレベルとオフレベルとの差は、出力電圧(+V
)のリップル分より大きく設定されており、リップル分
により出力接点(54)がオン、オフを繰返さないよう
に設定されている。
すなわち、出力電圧(+V)が規定値以上であって、出
力電圧(Vref)が十分安定し、さらに出力電圧(−
V)が規定値のときのみ、不足電圧動作禁止回路(50
)の出力接点(54)が閉じる。
第6図に戻って、差動増幅器(60)、 (61)及び
(62)はその所要電力を電源回路(500)から供給
され、電流検出抵抗体<40>、 (41)及び(42
)のそれぞれに生じる電圧信号を入力とする。これらの
電圧信号はそれぞれ差動増幅器(60)、 (61)及
び(62)の所定の利得で増幅され、時限回路(70)
に入力される。
第9図は回路遮断器の引外し特性を示すグラフである。
第6図の差動増幅器(60)の出力の瞬時値によって表
わされるその時の負荷電流が瞬時引外し領域のカーブを
越えたとき、瞬時引外し回路(230)から時限回路(
70)としての出力信号を出す。
また、差動増幅器(60)の出力はピーク値変換回路(
210)にも入力され、そのピーク値に等しい直流電圧
信号に変換される。この直流電圧信号は短限時引外し回
路(220)に入力され、その直流電圧によって示され
る負荷電流が第9図に示す短限時引外し電流領域のカー
ブを越えたとき、引外し回路(220)から時限回路(
70)としての出力信号を出す。
さらに、差動増幅回路(61,62)の出力は、それぞ
れ最大相選択回路(160)の入力となり、その内の最
大値を有する方の相の信号が実効値変換回路(91)へ
出力される。
最大相選択回路(160)で選択された相の信号は、実
効値変換回路(91)に入力され、その出力は直流信号
に変換される。実効値変換回路(91)の出力信号は長
限時引外し回路(170)に入力され、その出力信号に
よって示される負荷電流が第9図で示す長限時引外し電
流領域のカーブを越えたとき、上記引外し回路(170
)から時限回路(70)としての出力信号を出す。
時限回路(70)の出力は不足電圧動作禁止回路(50
)の出力スイッチ(54)を経由して開閉回路(120
)の制御入力をトリガし、開閉回路(120)の出力を
開より閉にし、電磁引外し装置(80)を励磁する。
電磁引外し装置(80)は開閉接点(201,202)
を閉より開に操作し、事故電流等を遮断する。
なお、開閉接点(201,202)を流れる電流が定格
電流の10%〜20%程度の小さい電流のときには、そ
のときの電源回路(500)の出力電圧は時限回路(7
0)を動作させるに不十分な状態がある。その状態で時
限回路(70)が誤った出力を出すのを防ぐため、この
ような場合には不足電圧動作禁止回路(50)の出力ス
イッチ(54)が開となって開閉回路(120)が動作
するのを防いでいる。
[発明が解決しようとする課題] 上記のような従来の回路遮断器では、回路遮断器の負荷
電流が零になると、第7図の電流■は第8図に示すよう
に時刻TOで零になる。しかし、入力電流lが零になっ
ても電源回路(SOO)の出力電圧(+V)は、内部の
コンデンサ(504)に蓄えられた電荷によって、すぐ
にはオフレベルにまで下がらず、徐々に低下する。時刻
TOから時間遅れTdを伴って電圧はやっとオフレベル
に達し、その時点で出力接点(54)はオフ状態となる
。長限時引外し回路(170)も同様に、電流Iが零に
なってもしばらくの間は内部に蓄えている電荷によって
動作できる状態にある。
そこで、上記のような時間遅れTdの間に長限時引外し
回路(170)が出力信号を出すと、不足動作禁止回路
(50)の出力接点(54)がオンの状態のままである
ため、開閉回路(120)は閉路する。ところが、その
時既に回路遮断器の負荷電流は零であるため変流器(2
1,22)の2次電流がなく、すなわちエネルギー源が
ないため大きな動作エネルギーを必要とする電磁引外し
装置(80)は動作しない。また、−旦は出力信号を出
して開閉回路(120)を駆動した長限時引外し回路(
170)もそのことによって電荷を放電させ、完全に停
止してしまうので、負荷電流が復活するまで出力信号を
出し続けることは期待できない。
このように、従来の回路遮断器は遮断指令信号が出ても
トリップしないことがあるという問題点があった。これ
は、回路遮断器に、断続的に過負荷電流が流れる場合に
特に問題であり、このような場合には配電路を過負荷か
ら確実に保護できなかった。
この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、断続的過負荷電流に対しても確実に配電路
を保護することのできる回路遮断器を提供することを目
的とする。
[課題を解決するための手段] この発明に係る回路遮断器は、 交流電路に挿入された負荷開閉接点と、上記交流電路に
流れる電流を検出する変流器と、上記変流器の2次巻線
に接続された整流回路と、上記整流回路の出力端子に接
続され、所定の直流電圧を発生する電源回路と、 上記整流回路の出力端子に接続され、上記交流電路の各
相の負荷電流に対応する電流を検出し、この検出値を上
記電源回路の出力の所定の電位を基準とする信号に変換
する電流検出手段と、上記電源回路によって電源を供給
され、上記信号を受けて所定の引外し特性に従って引外
し信号を出力する時限回路と、 上記整流回路の出力によって駆動される電磁引外し装置
を有し、上記負荷開閉接点を開路する引外し手段と、 上記電磁引外し装置と直列に接続され、上記引外し信号
を受けて閉路することにより上記電磁引外し装置を駆動
するスイッチ手段と、 上記電源回路の出力端子に接続され、該電源回路の出力
電圧が所定の値に達していないとき上記時限回路の出力
電路を開路する第1の不足電圧動作禁止回路と、 上記整流器の出力端子に接続され、上記変流器の2次電
流が所定の値に達していないとき上記スイッチ手段の開
路を阻止する第2の不足電圧動作禁止回路と、 を備えたものである。
[作用] この発明における第1の不足電圧動作禁止回路は、電源
回路の出力電圧が所定の値に達していないとき時限回路
の出力電路を開路する。第2の不足電圧動作禁止回路は
変流器の2次電流が所定の値に達していないとき、スイ
ッチ手段の動作を阻止する。
[実施例] 第1図はこの発明の一実施例を示す回路図である。従来
例と同一部分には同一符号を付してその説明は省略する
。また、回路遮断器としては、説明を簡略化するために
、2相の交流電路(11,12)を遮断するものについ
て説明するが、3相用についても同様である。
図において、コンデンサ(171)及びそれに並列にコ
レクターエミッタ間が接続された放電用トランジスタ(
172)は、長限時引外し回路(170)の一部を構成
している。コンデンサ(171)は従来例においても存
在している(図示せず)が、トランジスタ(172)は
本実施例において設けたものである。
第2の不足電圧動作禁止回路(700)は整流回路(3
0)の+側電路(13)に接続され、その出力接点(7
10)は第1の不足電圧動作禁止回路(50)の出力接
点(54)と開閉回路(120)との間に接続されてい
る。出力接点(710)の開閉回路(120)側端子部
はトランジスタ(172)のベースに接続されている。
第2図は、第1図に示した不足電圧動作禁止回路(70
0)及び開閉回路(120)の具体的回路例を示したも
のである。図において、不足電圧動作禁止回路(700
)は抵抗(701)及び(702)の各一端とダイオー
ド(703)のカソードを互いに接続して成り、抵抗(
701)の他端は+側電路(13)に、抵抗(702)
の他端は電源回路(500)からの出力端子(5d)に
、ダイオード(703)のアノードは不足動作禁止回路
(50)の出力端子(54)に、それぞれ接続されてい
る。開閉回路(120>はサイリスタ(121>とツェ
ナーダイオード(122)との直列体によって構成され
ている。
次に、上記実施例の動作について説明する。第1図にお
いて、交流電路(11,12)に回路遮断器の定格電流
以上の負荷電流が流れると、従来の回路遮断器と同様に
実効値変換回路(91)は、負荷電流に比例した直流電
圧信号を出力する。それによって長限時引外し回路(1
70)は、長限時引外しコンデンサ(171)に充電を
開始し、所定の時間後、長限時引外し回路(170)か
ら時限回路(70)としての出力信号を出す。第1の不
足電圧動作禁止回路(50)と第2の不足電圧動作禁止
回路(700)との双方が動作禁止状態を解除されてい
れば、時限回路(70)の出力信号は出力接点(54)
及び(710)を介して開閉回路(120)を閉路し、
電磁引外し装置(80)を励磁して回路遮断器を引外す
。出力接点(54)及び(710)の開路によってトラ
ンジスタ(172)がオン状態となり、コンデンサ(1
72)に蓄えられた電荷を放電させる。
次に、上記の動作を第2図にもとづいてさらに具体的に
説明する。図において、電源回路(500)の入力端子
電圧が高い場合には抵抗(701)と抵抗(702)と
の接続点(704)の電位はV。より高くなり、ダイオ
ード(703)は逆バイアスされる。従って、時限回路
(70)の出力信号によってサイリスタ(121)及び
トランジスタ(172)は駆動され得る状態である。
第3図は第2図中の各部分の電流、電圧又は接点の開閉
状態の時間的変化を示すグラフである。
グラフの最上段は電源回路(SOO)へ流れ込む電流I
の波形を示す。又、電圧波形のうちAは電源回路(50
0)の入力端子電圧、Bは電源回路(500)の出力端
子(5a)の電圧+V、 Cは抵抗(701)及び(7
(12)の間の接続点(704)の電圧、D及びEはそ
れぞれ電源回路(500)の出力端子(5c)の電圧V
。及び(5d)の電圧−■を示す。Fは不足電圧動作禁
止回路(50)の出力接点(54)の開閉状態を示す。
電源回路(500)の入力端子電圧(A)が時刻tlに
おいて急に零になると、接続点(704)の電位(C)
は−■近傍まで低下する。一方、出力端子(5a)の電
圧(B)は急には下がらず、時間遅れTdを伴ってやっ
とオフレベルに達する。不足電圧動作禁止回路(50)
の出力接点(54)の状態(P)はこのとき初めてオン
からオフに転じる。上記の時間遅れTdの間に時限回路
(70)から回路遮断器の引外し信号が出力された場合
、電流はダイオード(703)と抵抗(702)を介し
て−v#Iii路へ流れ込む。従って、サイリスタ(1
21)及びトランジスタ(172)は引外し信号による
駆動が行われず、結果的に動作を禁止される。結局、電
磁引外し装置(80)は働かず、また長限時引外しコン
デンサ(17りの充電電圧は変化しない。次に、時刻t
2において負荷電流が流れ始めると、前記各部の電圧(
A、 B、 C,D、 E)がそれぞれ復活し、時刻【
3で電圧+V(B)がオンレベルに達して不足電圧動作
禁止回路(50)の出力接点(54)もオフからオンに
転じる。長限時引外し回路(170)は動作を開始し、
長限時引外しコンデンサ(171)をさらに充電する。
長限時引外しコンデンサ(171)の電圧が所定の値に
達すると、時限回路(70)としての出力信号(引外し
信号)を出す。接続点(704)の電圧はこのとき既に
所定のプラス電位に達しているので上記出力信号によっ
てサイリスタ(121)及びトランジスタ(172)が
ターンオンする。その結果、電磁引外し装置(80)は
励磁され、回路遮断器が引外される。
又、長時限引外しコンデンサ(171)はその電荷をト
ランジスタ(172)によって放電させられる。
第4図は本発明の第2の実施例を一部ブロック回路によ
って示した回路図である。
第1の実施例と基本的に同様の回路構成要素を有するが
、信号の流れが異なる。すなわち、時限回路(70)の
出力は出力接点(54)のみを通して開閉回路(120
)を閉路する。それと同時に、出力接点(710)が閉
じていればトランジスタ(172)も駆動させ、長限時
引外しコンデンサ(172)の電荷を放電させる。
第5図は第4図に示した信号の流れを達成するための具
体的な回路例である。第1の実施例における回路(第2
図)と異なるのは開閉回路(120)内にツェナーダイ
オード(第2図(122))がなく、代わりに抵抗(1
23)がサイリスタ(121)のゲート回路に接続され
ていることである。この抵抗(123)はサイリスタ(
121)のカソード電位−■とトランジスタ(172)
のエミッタ電位Voとの電位差を補償することによって
サイリスタ(121)とトランジスタ(172)とを同
時に駆動できるようにする働きをしている。
不足電圧動作禁止回路(700)に電圧が印加されてい
ないときは、ダイオード(703)のカソード電位は一
■となるため出力接点(54)を通った時限回路(70
)の出力信号はダイオード(703)を通って流れ、ト
ランジスタ(172)は駆動されない。不足電圧動作禁
止回路(Too)に十分な電圧が印加されているときは
、ダイオード(703)のカソード電位は電位Voより
高くなり、従って、時限回路(7o)の出力はダイオー
ド(703)を通らずトランジスタ(172)及びサイ
リスタ(121)を駆動できる状態となる。
[発明の効果] 以上のように、この発明によれば、時限回路に与えられ
る電源電圧が所定の値以上である場合にのみ時限回路の
出力電路を閉路する第1の不足電圧動作禁止回路に加え
て、電磁引外し装置の動作エネルギー、すなわち変流器
の2次電流が所定値以上であるときのみスイッチ手段(
開閉回路)の閉路を行わせる第2の不足電圧動作禁止回
路を設けたので、引外しを行うに足るエネルギーがあり
且つ引外し信号が出たときにのみスイッチ手段を閉路す
る。従って、断続的に過負荷電流が流れても引外し動作
エネルギーのあるときにのみ引外しを行って確実に電路
の保護を行うことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示す、一部機能的ブロッ
ク図を含む回路図、第2図は第1rIIJをさらに具体
的に示した回路図、第3図は第2図に示す回路の各部の
電流・電圧波形等を示すグラフ、第4図はこの発明の他
の実施例を示す、一部機能的ブロック図を含む回路図、
第5図は第4図をさらに具体的に示した回路図、第6図
は従来の回路遮断器を示す回路図、第7図は本発明及び
従来例に共通する図面であり、電源回路(500)と不
足電圧動作禁止回路(5(1)の内部回路図、第8図は
第6図に示す従来例の回路の各部の電流・電圧波形等を
示すグラフ、第9図は本発明及び従来例に共通する図面
であり、回路遮断器の過電流用外し特性を示すグラフで
ある。 図において、(21,22)は変流器、(30)は整流
回路、(40〜42)は電流検出抵抗体、(50)は第
1の不足電圧動作禁止回路、(60〜62)は差動増幅
回路、(70)は時限回路、(80)は電磁用外しコイ
ル、(120)は開閉回路、(201,202)は開閉
接点、(SOO)は電源回路、(700)は第2の不足
電圧動作禁止回路である。 なお、各図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)交流電路に挿入された負荷開閉接点と、上記交流
    電路に流れる電流を検出する変流器と、上記変流器の2
    次巻線に接続された整流回路と、上記整流回路の出力端
    子に接続され、所定の直流電圧を発生する電源回路と、 上記整流回路の出力端子に接続され、上記交流電路の各
    相の負荷電流に対応する電流を検出し、この検出値を上
    記電源回路の出力の所定の電位を基準とする信号に変換
    する電流検出手段と、上記電源回路によって電源を供給
    され、上記信号を受けて所定の引外し特性に従って引外
    し信号を出力する時限回路と、 上記整流回路の出力によって駆動される電磁引外し装置
    を有し、上記負荷開閉接点を開路する引外し手段と、 上記電磁引外し装置と直列に接続され、上記引外し信号
    を受けて閉路することにより上記電磁引外し装置を駆動
    するスイッチ手段と、 上記電源回路の出力端子に接続され、該電源回路の出力
    電圧が所定の値に達していないとき上記時限回路の出力
    電路を開路する第1の不足電圧動作禁止回路と、 上記整流器の出力端子に接続され、上記変流器の2次電
    流が所定の値に達していないとき上記スイッチ手段の閉
    路を阻止する第2の不足電圧動作禁止回路と、 を備えた回路遮断器。
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