JPH11289655A - 回路遮断器 - Google Patents

回路遮断器

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JPH11289655A
JPH11289655A JP11047016A JP4701699A JPH11289655A JP H11289655 A JPH11289655 A JP H11289655A JP 11047016 A JP11047016 A JP 11047016A JP 4701699 A JP4701699 A JP 4701699A JP H11289655 A JPH11289655 A JP H11289655A
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amplitude
circuit breaker
capacitor
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JP11047016A
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Thomas Christopher Rae
クリストファー ラエ トーマス
Thomas Edward Natili
エドワード ナチリ トーマス
Robert Tracy Elms
トレーシー エルムズ ロバート
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Eaton Corp
Original Assignee
Eaton Corp
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H1/00—Details of emergency protective circuit arrangements
    • H02H1/0007—Details of emergency protective circuit arrangements concerning the detecting means
    • H02H1/0015—Using arc detectors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H1/00—Details of emergency protective circuit arrangements
    • H02H1/04—Arrangements for preventing response to transient abnormal conditions, e.g. to lightning or to short duration over voltage or oscillations; Damping the influence of DC component by short circuits in AC networks

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  • Power Engineering (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
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  • Keying Circuit Devices (AREA)
  • Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)
  • Breakers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アーク故障の誤表示を惹き起こすタングステ
ン電球（１０３）の焼損や低温タングステン電球の点灯
のような他の現象の影響を最小限に抑えるアーク故障検
知器を組み込んだ回路遮断器を提供する。 【解決手段】 アークが発生するたびに生じる電流パル
スの時間減衰積分値が所定レベルになるとトリップ信号
を発生するアーク故障検知器（２９）は、積分器（７
１）に印加されるパルスの振幅を制限するツェナーダイ
オード（１０７）よりなるパルス調整手段（１０５）を
有する。このパルス調整手段はさらに、パルスを引き伸
ばすことによりパルスの持続時間のばらつきを減少させ
るパルス引き伸ばし手段を有する。パルス引き伸ばし手
段は、ツェナーダイオードよる振幅制限値に到達したパ
ルスの持続時間を少なくとも約一半サイクルに引き伸ば
すピーク検出器（１０９）よりなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】本発明はアーク故障の検出及
びそれに応じた電流の遮断に係わり、さらに詳細には、
アーク故障の誤表示を惹き起こすタングステン電球の焼
損のような他の現象の影響を最小限に抑えるアーク故障
検知器及びかかる検知器を組み込んだ回路遮断器に関す
る。
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】アーク
故障は、例えば、電気機器の隣接する裸の導体間、断線
導体の露出端部間、故障した接続部、また導体要素が近
接した他の状況下で発生することがある。交流系統にお
けるアーク故障は断続的な現象であるが、これはアーク
電流が発生する磁気反発力により導体同士が強制的に引
き離されてアークが消えた後、機械的な力により導体同
士が再接触してまたアークが生じるからである。アーク
故障は通常、高い抵抗を有するため、アーク電流は従来
型回路遮断器の瞬時または磁気トリップしきい値よりも
小さい。また、アーク故障は叙上のように断続する性質
のため、平均ＲＭＳ電流値もかかる回路遮断器の熱動し
きい値より小さい。それでも、アークにより損傷が発生
し、これが可燃性材料の近傍であると火災が生じる可能
性がある。アーク故障時と同様な電流が普通の負荷によ
り発生することがあるため、望ましくないトリップの発
生を回避すべく従来型回路遮断器のピックアップ電流値
をただ下げるということは実際的でない。アーク電流を
それ以外の断続的な電流とは異なるものとして判別しよ
うとする試みが種々なされている。アーク電流が発生す
ると、電流値がステップ状に増加することが分かってい
る。しかしながら、普通の負荷の多くは、例えば電源投
入時など、電流の同様なステップ状増加を生起させる。
多くの場合、これらの負荷により発生する電流のステッ
プ状増加は一回限りの事象であるが、アーク故障ではス
テップ状増加が一連の事象として発生する。米国特許第
５，２２４，００６号に記載されたアーク故障検知器
は、電流のステップ状増加の回数をカウントし、所与の
時間内に所定の数のステップ状増加が発生するとトリッ
プ信号を発生させる。しかしながら、点弧角の位相を実
質的に遅延させるソリッドステート調光スイッチのよう
な、電流のステップ状増加を反復的に発生させる負荷が
存在する。米国特許第５，６９１，８６９号に記載され
たアーク故障検知器は、この問題に対処するため、アー
ク電流を帯域幅を制限したフィルタに通して振幅がステ
ップ状増加に比例するパルスを発生させ、これらのパル
スの時間減衰蓄積量（積分値）が所定の大きさになると
アーク発生を示す表示を発生させる。従って、ある時間
内に非常に大きなステップ状増加が数回発生するか或い
は同じような時間内にそれ程大きくないステップ状増加
が多数回発生すると、トリップ信号が発生する。トリッ
プレベルの設定は、調光装置が発生させる反復的なパル
スの時間減衰蓄積値がトリップレベルを越えないように
することが可能である。被保護回路において発生する状
況の中でアーク故障検知器が応答して欲しくない現象が
少なくとも１つある。この現象は電球内にあるようなタ
ングステンフィラメントの焼損により発生するアークで
ある。フィラメントが焼き切れると、フィラメントの焼
損端部間に小さなギャップが生じ、このギャップに発生
したアークがフィラメント全体を急速に包囲して２つの
導体間に広がるため、非常に大きなアーク電流が流れる
ことがある。このアークを消滅させるために、タングス
テン電球にはその基部に小さなヒューズが設けられてい
る。それでも、フィラメントの焼損及びヒューズの溶断
により、通常は互いに反対極性の一対の電流パルスが発
生する。このパルス対の大きさは、その時間減衰蓄積量
が米国特許第５，６９１，８６９号に記載された回路遮
断器のしきい値を越えて回路遮断器をトリップさせるに
充分なものである。ヒューズが最初にアークを遮断する
のであるから、これは望ましくないトリップと考えられ
る。タングステンフィラメントを有する電球はまた、調
光装置と併用すると誤トリップを発生させる可能性があ
る。叙上のように、位相を遅延させる調光装置は、電流
の各半サイクルにおいて反復性のステップ状増加を発生
させる。これも既述したが、調光装置が発生させるパル
スの時間減衰蓄積量が普通の負荷のトリップレベルに到
達しないように回路遮断器を設定することができる。し
かしながら、タングステンフィラメントを有するランプ
を最初に点灯するとき、低温のフィラメントが非常に低
い抵抗値を持つため、通常電流の最大１５倍の電流が流
れることがある。このため調光スイッチにより制御され
るタングステンランプを最初に点灯する時、望ましくな
いトリップが発生する可能性がある。１９９７年９月２
９日出願の本出願人の米国特許出願第０８／９３９，９
７６号に記載されたアーク故障検知器は、タングステン
フィラメントを有する電球により発生するこの問題に対
処するため、振幅が被保護回路の電流のステップ状増加
の大きさに比例するパルスの振幅をツェナーダイオード
により制限することにより、これらパルスの時間減衰蓄
積量が、タングステンランプの焼損時または調光スイッ
チにより制御されるタングステンランプの点灯時に発生
する少数の非常に大きなパルスを考慮して設定したトリ
ップレベルに到達しないように設計されている。詳説す
ると、このツェナーダイオードは被保護回路の電流のス
テップ状増加に応答して発生するパルスを、蓄積（積
分）して時間減衰させる前にクリッピングする。真のア
ーク故障は発生レートがランダムであり、パルスを蓄積
して時間減衰させてもトリップが生じるしきい値を越え
るため、タングステンランプの焼損または低温タングス
テン電球の点灯による誤トリップを回避できる。上記米
国特許出願に記載されたアーク故障検知器はタングステ
ンランプの焼損及び調光装置により制御されるタングス
テン電球の点灯による誤トリップの可能性を減少させる
が、依然として改良の余地がある。真のアーク故障には
迅速に応答できるが、タングステン電球の焼損または調
光装置により制御されるタングステン電球の点灯のよう
な他の現象には不応答で誤トリップを発生させないアー
ク故障検知器を備えた回路遮断器に対する要望が存在す
る。このような好ましい結果を、簡単で、高信頼度且つ
低コストのアーク故障検知器で達成したいという要望が
ある。さらに詳細には、被保護回路の電流のステップ状
増加に、その大小に拘らず迅速に応答することが可能で
しかもアーク故障による現象とタングステン電球により
生じる非連続的な電流とを判別できるアーク故障検知器
に対する要望が存在する。
【課題を解決するための手段】上記及び他の要望は、タ
ングステン電球により発生するパルスは通常、振幅が大
きいだけでなく真のアーク故障により発生するパルスと
比べて持続時間が長いという知見に基づくアーク故障検
知器を組み込んだ回路遮断器により充足される。本願発
明によると、パルス発生器が、アークが発生するたびに
生じる電流のステップ状増加にその振幅が関連するパル
スと、同じくその振幅がタングステン電球により発生さ
れるような他の電流パルスに関連するパルスとを含むパ
ルス信号を発生するアーク故障検知器において、パルス
発生器により発生されるパルスの振幅を制限するだけで
なくそのパルスを引き伸ばすことによりトリップ信号発
生手段に印加されるパルスの持続時間のばらつきを減少
させるパルス調整手段が設けられる。パルス持続時間の
ばらつきを減少させると、タングステン電球により発生
されるパルスと真のアーク故障により発生するパルスと
による不釣合な影響の相違が軽減する。調整済みパルス
を蓄積し時間減衰させた結果の評価に基づきトリップを
行なうトリップ手段は、振幅が所定のしきい値を越える
調整済みパルスだけに応答する。このパルス調整手段
は、調整済みパルスの振幅がしきい値よりも高い所定値
になるように制限する。好ましくは、ピーク検出器を設
け、その時定数を調整済みパルスの持続時間がパルスの
振幅がこの所定値から所定しきい値へ減衰するような所
定値になるように選択する。好ましくは、この所定パル
ス持続時間は交流系統の約１半サイクルである。本願発
明の好ましい実施例において、このピーク検出器はキャ
パシタを有し、パルス発生手段からのパルスが第１の抵
抗及びこのキャパシタを分路する第２の抵抗を介して印
加される。さらに、パルス発生手段とピーク検出器のキ
ャパシタとの間にダイオードを設けることにより、キャ
パシタがパルス発生手段を介して放電しないようにす
る。また、調整済みパルスを所定の振幅に制限する手段
は、好ましくは、第１の抵抗とピーク検出器のキャパシ
タの間でこのキャパシタと並列に接続したツェナーダイ
オードより成る。
【発明の実施の形態】図１は、線導体５と中性導体７を
含む電気系統３を保護するための本発明のアーク故障検
知型回路遮断器１を示す。回路遮断器１は、この電気系
統３に対して過電流及び短絡保護、アーク故障保護及び
地絡保護を与える。過電流及び短絡保護は、バイメタル
１１を含む従来の熱動−磁気トリップ機構（図示せず）
により与えられる。よく知られているように、バイメタ
ルは持続性過電流状態に応答してばねにより付勢される
操作機構９を作動することにより、線導体５に直列接続
した１組の開離可能接点１３を開いて電気系統の電流を
遮断する。地絡保護は地絡回路１５により与えられる。
かかる回路は当該技術分野においてよく知られている。
図示の地絡回路１５はよく知られたドーマント発振器型
であり、線導体５及び中性導体７を流れる電流を感知す
る２つの感知コイル１７，１９を用いる。地絡回路１５
は、線−大地間または中性−大地間の故障に応答して、
地絡故障トリップ信号を発生することにより、シリコン
制御整流器（ＳＣＲ）２１を作動させる。このため、中
性導体７と、リード線２４を介して線導体５に関連付け
られた回路遮断器の共通電位との間でＳＣＲ２１に接続
されたトリップ用ソレノイドまたはコイル２３が付勢さ
れる。抵抗２５はコイル２３を流れる電流を制限し、キ
ャパシタ２７はＳＣＲ２１のゲートがノイズにより誤っ
てトリップされないように保護する。トリップ用コイル
２３が付勢されると、ばねにより付勢される操作機構９
が作動され開離可能接点１３が開く。地絡回路１５への
給電は、コイル２３及びリード線２６を流れる電流によ
り行われる。しかしながら、この電流はトリップコイル
を付勢するには不十分である。アーク故障に対する保護
はアーク故障回路２９により与えられる。このアーク故
障回路２９は、バイメタル１１の両端に接続された一対
のリード線３１を用いて被保護電気系統３の電流を感知
する。米国特許第５，５１９，５１６号に示すように、
バイメタル１１の抵抗は既知の値であるため、バイメタ
ルの電圧降下が線導体５を流れる電流の測定を可能にす
る。アーク故障回路２９はまた、パルス発生器３３、こ
のパルス発生器３３が発生するパルスの時間減衰蓄積量
を与える回路３５、及びリード線３９を介してＳＣＲ２
１を作動することにより地絡回路１５と同様な態様で開
離可能接点を開くトリップ信号を与える出力回路３７を
含む。パルス発生器３３は、直列接続のキャパシタ４３
と抵抗４５により形成されるハイパスフィルタ４１と、
それに続く並列接続のキャパシタ４９と抵抗５１により
形成されるローパスフィルタ４７とを有する。このハイ
パスフィルタ４１とローパスフィルタ４７は、アークの
発生により生じる電流のステップ状増加に応答してパル
スを発生させしかも電力線上の任意の搬送周波数以下で
あるような範囲の通過帯域を有する。実施例の回路の通
過帯域は３ｄｂポイントで約２９０乃至１５４０Ｈｚの
範囲にあり、最大１０ＫＨｚまたはそれ以上の周波数に
なることがある。演算増幅器５３はパルスに利得を与え
る。キャパシタ５４はパルスの高周波数ノイズを減少さ
せる。演算増幅器５３の非反転入力は１３ボルトの直流
電圧でバイアスされている。抵抗５５とキャパシタ５７
はこのバイアス電圧の印加を遅延させることにより、点
灯時に誤トリップ信号が発生するのを防止する。バンド
パスフィルタにより発生される正及び負のパルスは、演
算増幅器５３に印加される＋１３ボルトの直流バイアス
を凌駕する。このバイアスは、抵抗６１と共にもう１つ
のハイパスフィルタを形成する交流結合キャパシタ５９
によって除去される。その結果生じる双極性のパルス信
号は、もう１つの演算増幅器６５を含む整流器回路６３
により整流される。正のパルスがダイオード６７を介し
て演算増幅器６５の非反転入力に印加され、負のパルス
がダイオード６９を介して反転入力に印加される。演算
増幅器６５の出力は単一極性のパルスよりなるパルス信
号である。回路３５は、パルス発生器３３により発生さ
れるパルス信号中のパルスの時間減衰蓄積値を与える。
これらのパルスは、２６ボルトの直流電源に接続された
キャパシタ７１に蓄積される。このキャパシタの両端に
接続されたブリーダ抵抗７３が蓄積された値を時間減衰
させる。パルスは一対のトランジスタ７５ａ，７５ｂに
より形成される差動増幅器を介してこのキャパシタ７１
に印加される。パルスの発生がない場合、キャパシタ７
１の両方の電極は２６ボルトである。パルス発生器３３
からのパルスはトランジスタ７５ａのベース駆動電流を
与える。トランジスタ７５ｂのベースにその中間接続点
が接続される抵抗７７及び７９よりなる分圧器は、トラ
ンジスタ７５ａを「オン」にするためのパルスの最小振
幅値を設定する。パルスが存在しない場合、トランジス
タ７５ｂは「オン」であり、このためトランジスタ７５
ａは抵抗８０の電圧降下により「オフ」に保持される。
パルスの振幅がしきい値を越えると、トランジスタ７５
ａが「オン」になり、トランジスタ７５ｂが「オフ」に
なる。このしきい値は例えば、通常の負荷で作動する調
光スイッチのようなある通常負荷により発生されるパル
スが蓄積されないように選択される。パルスの振幅は、
フィードバック抵抗８１と入力抵抗８３の比率により決
まる演算増幅器６５の利得により決まる。各パルスの振
幅及び持続時間は、キャパシタ７１に印加される電荷量
を決定する。パルスがキャパシタ７１へ印加され電荷が
加算されることによって、パルスが次々に蓄積（積分）
される。抵抗７３はキャパシタ７１と抵抗７３の値によ
り決まる時定数でキャパシタ７１上の電荷を継続的にブ
リーディングまたは放電させることにより、パルスの蓄
積量を時間的に減衰させる。パルスの大きさ及びパルス
間の時間インターバルとが、キャパシタ７１の両端間に
現れる電圧降下の瞬時値を決定することが分かる。出力
回路３７は、パルス発生器により発生されるパルス信号
中のパルスの時間減衰蓄積量を表わす、キャパシタ７１
にかかる電圧をモニターする。パルスが印加されるたび
に、出力回路のトランジスタ８５のベースに印加される
キャパシタの電圧が低くなる。トランジスタ８５のエミ
ッタには、抵抗８７及びダイオード８９を介して１３ボ
ルトの直流電源から電圧が印加されている。パルスの発
生がない場合、トランジスタ８５のベース電圧は２６ボ
ルトである。ダイオード８５が存在しないと、１３ボル
トの逆バイアスによりトランジスタ８５のベース−エミ
ッタ接合が破壊されるであろう。ダイオード８９はこの
電圧に耐える。キャパシタ７１の下方端子、従ってトラ
ンジスタ８５のベースの電圧が１３ボルトからダイオー
ド８９の順方向電圧降下を引いた値以下に低下すると、
トランジスタ８５が「オン」になる。リード線９１及び
抵抗９３，９５を介するフィードバックにより、演算増
幅器６５の連続的な出力がトランジスタ７５ａを「オ
ン」に保持するため、トランジスタ８５が「オン」に保
持される。トランジスタ８５が「オン」になると、トラ
ンジスタ９７にベース駆動電流が流れて抵抗９９により
制限された電流が流れ、アーク故障トリップ信号が発生
して、ＳＣＲ２１を「オン」にし、開離可能接点１３を
「開」位置にトリップする。パルス発生器３３により発
生されるパルス信号中のパルスが大きければ大きいほ
ど、トランジスタ７５ａは強く「オン」になり、その結
果キャパシタ７１により早く電荷が蓄積される。ところ
で、叙上にように、回路遮断器１が保護を与える電気系
統３により付勢されるタングステン電球１０１が焼損す
る時、典型的には、連続する半サイクルにおいて２つの
大きな振幅のパルスが発生する。このため、キャパシタ
７１上には、トランジスタ８５のベース電圧をトリップ
信号を発生させるしきい値まで低下させるに充分な量の
電荷が蓄積される。また、調光装置により制御される低
温のタングステン電球の点灯時、最初に大きな振幅のパ
ルスが発生して、キャパシタ７１上にトリップ信号を発
生させるに充分な電荷が蓄積される。タングステン電球
の焼損は電球１０１内のヒューズ１０３により対処され
るから、かかる状況をアーク故障とは異なる現象である
として判別するために、また調光装置により制御される
低温のタングステン電球の点灯による誤ったアーク故障
指示の発生を回避するために、全波整流器６３のパルス
出力を修正するパルス調整回路１０５を設ける。このパ
ルス調整回路１０５はパルスを２つの点において調整す
る。第１に、パルスの振幅を制限し、第２にパルスを引
き伸ばすことによりパルス持続時間のばらつきを減少さ
せる。タングステン電球に関連する２種類の現象により
発生するパルスは真のアーク故障により発生するパルス
と比較すると振幅が大きく持続時間が長い傾向がある。
このため、叙上のようにパルスを調整することにより、
タングステン電球の上記現象がキャパシタ７１上の電荷
の蓄積に寄与する効果を軽減させる。タングステン電球
の焼損により通常は２個のパルスが発生し、またタング
ステン電球の低温時の点灯によりフィラメントが温まる
までに２個の大きなパルスが発生するに過ぎないが、真
のアーク故障は継続的にパルスを発生させる。このた
め、タングステン電球に関連する現象を無視し且つアー
ク故障に迅速に応答するように、パラメータを設定する
ことが可能である。パルスの振幅制限はツェナーダイオ
ード１０７により行わせる。ツェナーダイオード１０７
のブレークオーバー電圧を、トランジスタ７５ａを「オ
ン」にするに必要なしきい値電圧よりも高いがタングス
テン電球の焼損または低温の電球の点灯時に通常発生す
るパルスの振幅よりも小さい値に選択する。パルスの引
き伸ばしはパルス引き伸ばし回路１０９により行わせ
る。パルス引き伸ばし回路１０９は、パルス発生器３３
の出力と大地電位との間に接続したキャパシタ１１１を
含む。パルス発生器からのパルスは第１の抵抗１１３を
介してキャパシタ１１１へ印加される。分路接続の第２
の抵抗１１５はこのキャパシタ１１１から電荷を放電さ
せる。ダイオード１１７は、パルス発生器の整流器６３
の方へ逆の方向にキャパシタ１１１の放電が行われない
ようにする。このパルス引き伸ばし回路１０９は、時定
数がキャパシタ１１１と抵抗１１５の値により決まるピ
ーク検出器を形成する。この時定数は、ツェナーダイオ
ード１０７により設定された所定の制限電圧に等しい振
幅を有する、パルス発生器３３からのパルスが、約半サ
イクルのうちに、即ち６０サイクルの系統では約８．３
ミリ秒で、抵抗７７，７９により設定されるしきい値電
圧まで減衰するように選択される。本発明の実施例にお
けるこの時定数の設定値は約２３ミリ秒である。この時
定数とツェナーダイオード１０７により与えられるクリ
ッピング効果及び抵抗７７，７９により設定されるしき
い値とにより、ピーク値７０アンペアのアーク電流はキ
ャパシタ７１上において完全な一半サイクルの間積分さ
れ導通状態を発生するように引き伸ばされる。タングス
テン電球の焼損は半サイクル離れた一対のパルスを発生
させるが、これはツェナーダイオードによる制限値より
も格段に大きい、例えば約２倍の大きさである。これら
のパルスはまた、クリッピング電圧よりも高いレベルに
ある期間があるため、キャパシタ１１１は充電状態を継
続し、パルス電圧がツェナーダイオード１０７により設
定されるクリッピング電圧以下になって初めて放電を開
始する。従って、タングステンの焼損により発生される
パルスは、半サイクルにパルスがクリッピング電圧より
高いレベルにある期間を加えた時間持続する傾向があ
る。タングステンの焼損により発生される２個のパルス
は半サイクル離れているため、第２のパルスは第１のパ
ルスが減衰してしきい値に到達する前に発生する。この
ため、積分作用を有するキャパシタ７１は第２のパルス
が消滅するまで継続して充電状態にある。これらのパル
スの積分時間の合計は２つの半サイクルに第２のパルス
がクリッピング電圧よりも高いレベルにある期間を加え
たものである。一方、クリッピング電圧はタングステン
電球の焼損により発生する２個のパルスがアーク故障に
より発生される２つのパルスよりもキャパシタ７１によ
り小さな積分電流を与えるように選択されるため、トリ
ップ回路は振幅がクリッピング電圧に近い第３のアーク
故障パルスに応答してトリップを行うように設定可能で
ある。しきい電圧を越えるがクリッピング電圧は越えな
い小さなアーク故障により発生する電流のステップ状増
加により発生するパルスも同様に引き伸ばされるが、半
サイクル全体に亘って引き伸ばされるものではない。し
かしながら、タングステン電球により発生されるパルス
はアーク電流により発生するパルスと比例するほどに引
き伸ばされることがないため、本発明のアーク故障検知
器はアーク故障に対してより迅速に応答してトリップを
行うことが可能となり、タングステン電球の焼損及び調
光装置制御時の低温点灯に応答して誤トリップが生じる
ことがない。本発明の特定実施例につき詳細に説明した
が、当業者にとってはこれらの記載に照らして種々の変
形例及び設計変更が可能であることが分かるであろう。
従って、図示説明した特定の構成は例示的なものであっ
て本発明の技術的範囲を限定するものでなく、この範囲
には頭書した特許請求の範囲及びそれらの均等物の全幅
が与えられるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明によるアーク故障検知回路遮断
器の概略図である。
【符号の説明】
２９ 故障検知器 ３３ パルス発生器 ３７ 出力回路 １０５ パルス調整回路 １０７ ツェナーダイオード １０９ ピーク検出器 １１１ 調光装置
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年６月１４日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 回路遮断器
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はアーク故障の検出及
びそれに応じた電流の遮断に係わり、さらに詳細には、
アーク故障の誤表示を惹き起こすタングステン電球の焼
損のような他の現象の影響を最小限に抑えるアーク故障
検知器及びかかる検知器を組み込んだ回路遮断器に関す
る。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】アーク
故障は、例えば、電気機器の隣接する裸の導体間、断線
導体の露出端部間、故障した接続部、また導体要素が近
接した他の状況下で発生することがある。交流系統にお
けるアーク故障は断続的な現象であるが、これはアーク
電流が発生する磁気反発力により導体同士が強制的に引
き離されてアークが消えた後、機械的な力により導体同
士が再接触してまたアークが生じるからである。
【０００３】 アーク故障は通常、高い抵抗を有するた
め、アーク電流は従来型回路遮断器の瞬時または磁気ト
リップしきい値よりも小さい。また、アーク故障は叙上
のように断続する性質のため、平均ＲＭＳ電流値もかか
る回路遮断器の熱動しきい値より小さい。それでも、ア
ークにより損傷が発生し、これが可燃性材料の近傍であ
ると火災が生じる可能性がある。アーク故障時と同様な
電流が普通の負荷により発生することがあるため、望ま
しくないトリップの発生を回避すべく従来型回路遮断器
のピックアップ電流値をただ下げるということは実際的
でない。
【０００４】 アーク電流をそれ以外の断続的な電流とは
異なるものとして判別しようとする試みが種々なされて
いる。アーク電流が発生すると、電流値がステップ状に
増加することが分かっている。しかしながら、普通の負
荷の多くは、例えば電源投入時など、電流の同様なステ
ップ状増加を生起させる。多くの場合、これらの負荷に
より発生する電流のステップ状増加は一回限りの事象で
あるが、アーク故障ではステップ状増加が一連の事象と
して発生する。米国特許第５，２２４，００６号に記載
されたアーク故障検知器は、電流のステップ状増加の回
数をカウントし、所与の時間内に所定の数のステップ状
増加が発生するとトリップ信号を発生させる。
【０００５】 しかしながら、点弧角の位相を実質的に遅
延させるソリッドステート調光スイッチのような、電流
のステップ状増加を反復的に発生させる負荷が存在す
る。米国特許第５，６９１，８６９号に記載されたアー
ク故障検知器は、この問題に対処するため、アーク電流
を帯域幅を制限したフィルタに通して振幅がステップ状
増加に比例するパルスを発生させ、これらのパルスの時
間減衰蓄積量（積分値）が所定の大きさになるとアーク
発生を示す表示を発生させる。従って、ある時間内に非
常に大きなステップ状増加が数回発生するか或いは同じ
ような時間内にそれ程大きくないステップ状増加が多数
回発生すると、トリップ信号が発生する。トリップレベ
ルの設定は、調光装置が発生させる反復的なパルスの時
間減衰蓄積値がトリップレベルを越えないようにするこ
とが可能である。
【０００６】 被保護回路において発生する状況の中でア
ーク故障検知器が応答して欲しくない現象が少なくとも
１つある。この現象は電球内にあるようなタングステン
フィラメントの焼損により発生するアークである。フィ
ラメントが焼き切れると、フィラメントの焼損端部間に
小さなギャップが生じ、このギャップに発生したアーク
がフィラメント全体を急速に包囲して２つの導体間に広
がるため、非常に大きなアーク電流が流れることがあ
る。このアークを消滅させるために、タングステン電球
にはその基部に小さなヒューズが設けられている。それ
でも、フィラメントの焼損及びヒューズの溶断により、
通常は互いに反対極性の一対の電流パルスが発生する。
このパルス対の大きさは、その時間減衰蓄積量が米国特
許第５，６９１，８６９号に記載された回路遮断器のし
きい値を越えて回路遮断器をトリップさせるに充分なも
のである。ヒューズが最初にアークを遮断するのである
から、これは望ましくないトリップと考えられる。
【０００７】 タングステンフィラメントを有する電球は
また、調光装置と併用すると誤トリップを発生させる可
能性がある。叙上のように、位相を遅延させる調光装置
は、電流の各半サイクルにおいて反復性のステップ状増
加を発生させる。これも既述したが、調光装置が発生さ
せるパルスの時間減衰蓄積量が普通の負荷のトリップレ
ベルに到達しないように回路遮断器を設定することがで
きる。しかしながら、タングステンフィラメントを有す
るランプを最初に点灯するとき、低温のフィラメントが
非常に低い抵抗値を持つため、通常電流の最大１５倍の
電流が流れることがある。このため調光スイッチにより
制御されるタングステンランプを最初に点灯する時、望
ましくないトリップが発生する可能性がある。
【０００８】 １９９７年９月２９日出願の本出願人の米
国特許出願第０８／９３９，９７６号に記載されたアー
ク故障検知器は、タングステンフィラメントを有する電
球により発生するこの問題に対処するため、振幅が被保
護回路の電流のステップ状増加の大きさに比例するパル
スの振幅をツェナーダイオードにより制限することによ
り、これらパルスの時間減衰蓄積量が、タングステンラ
ンプの焼損時または調光スイッチにより制御されるタン
グステンランプの点灯時に発生する少数の非常に大きな
パルスを考慮して設定したトリップレベルに到達しない
ように設計されている。詳説すると、このツェナーダイ
オードは被保護回路の電流のステップ状増加に応答して
発生するパルスを、蓄積（積分）して時間減衰させる前
にクリッピングする。真のアーク故障は発生レートがラ
ンダムであり、パルスを蓄積して時間減衰させてもトリ
ップが生じるしきい値を越えるため、タングステンラン
プの焼損または低温タングステン電球の点灯による誤ト
リップを回避できる。上記米国特許出願に記載されたア
ーク故障検知器はタングステンランプの焼損及び調光装
置により制御されるタングステン電球の点灯による誤ト
リップの可能性を減少させるが、依然として改良の余地
がある。
【０００９】 真のアーク故障には迅速に応答できるが、
タングステン電球の焼損または調光装置により制御され
るタングステン電球の点灯のような他の現象には不応答
で誤トリップを発生させないアーク故障検知器を備えた
回路遮断器に対する要望が存在する。
【００１０】 このような好ましい結果を、簡単で、高信
頼度且つ低コストのアーク故障検知器で達成したいとい
う要望がある。
【００１１】 さらに詳細には、被保護回路の電流のステ
ップ状増加に、その大小に拘らず迅速に応答することが
可能でしかもアーク故障による現象とタングステン電球
により生じる非連続的な電流とを判別できるアーク故障
検知器に対する要望が存在する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記及び他の要望は、タ
ングステン電球により発生するパルスは通常、振幅が大
きいだけでなく真のアーク故障により発生するパルスと
比べて持続時間が長いという知見に基づくアーク故障検
知器を組み込んだ回路遮断器により充足される。本願発
明によると、パルス発生器が、アークが発生するたびに
生じる電流のステップ状増加にその振幅が関連するパル
スと、同じくその振幅がタングステン電球により発生さ
れるような他の電流パルスに関連するパルスとを含むパ
ルス信号を発生するアーク故障検知器において、パルス
発生器により発生されるパルスの振幅を制限するだけで
なくそのパルスを引き伸ばすことによりトリップ信号発
生手段に印加されるパルスの持続時間のばらつきを減少
させるパルス調整手段が設けられる。パルス持続時間の
ばらつきを減少させると、タングステン電球により発生
されるパルスと真のアーク故障により発生するパルスと
による不釣合な影響の相違が軽減する。
【００１３】 調整済みパルスを蓄積し時間減衰させた結
果の評価に基づきトリップを行なうトリップ手段は、振
幅が所定のしきい値を越える調整済みパルスだけに応答
する。このパルス調整手段は、調整済みパルスの振幅が
しきい値よりも高い所定値になるように制限する。好ま
しくは、ピーク検出器を設け、その時定数を調整済みパ
ルスの持続時間がパルスの振幅がこの所定値から所定し
きい値へ減衰するような所定値になるように選択する。
好ましくは、この所定パルス持続時間は交流系統の約１
半サイクルである。
【００１４】 本願発明の好ましい実施例において、この
ピーク検出器はキャパシタを有し、パルス発生手段から
のパルスが第１の抵抗及びこのキャパシタを分路する第
２の抵抗を介して印加される。さらに、パルス発生手段
とピーク検出器のキャパシタとの間にダイオードを設け
ることにより、キャパシタがパルス発生手段を介して放
電しないようにする。また、調整済みパルスを所定の振
幅に制限する手段は、好ましくは、第１の抵抗とピーク
検出器のキャパシタの間でこのキャパシタと並列に接続
したツェナーダイオードより成る。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１は、線導体５と中性導体７を
含む電気系統３を保護するための本発明のアーク故障検
知型回路遮断器１を示す。回路遮断器１は、この電気系
統３に対して過電流及び短絡保護、アーク故障保護及び
地絡保護を与える。過電流及び短絡保護は、バイメタル
１１を含む従来の熱動−磁気トリップ機構（図示せず）
により与えられる。よく知られているように、バイメタ
ルは持続性過電流状態に応答してばねにより付勢される
操作機構９を作動することにより、線導体５に直列接続
した１組の開離可能接点１３を開いて電気系統の電流を
遮断する。
【００１６】 地絡保護は地絡回路１５により与えられ
る。かかる回路は当該技術分野においてよく知られてい
る。図示の地絡回路１５はよく知られたドーマント発振
器型であり、線導体５及び中性導体７を流れる電流を感
知する２つの感知コイル１７，１９を用いる。地絡回路
１５は、線−大地間または中性−大地間の故障に応答し
て、地絡故障トリップ信号を発生することにより、シリ
コン制御整流器（ＳＣＲ）２１を作動させる。このた
め、中性導体７と、リード線２４を介して線導体５に関
連付けられた回路遮断器の共通電位との間でＳＣＲ２１
に接続されたトリップ用ソレノイドまたはコイル２３が
付勢される。抵抗２５はコイル２３を流れる電流を制限
し、キャパシタ２７はＳＣＲ２１のゲートがノイズによ
り誤ってトリップされないように保護する。トリップ用
コイル２３が付勢されると、ばねにより付勢される操作
機構９が作動され開離可能接点１３が開く。地絡回路１
５への給電は、コイル２３及びリード線２６を流れる電
流により行われる。しかしながら、この電流はトリップ
コイルを付勢するには不十分である。
【００１７】 アーク故障に対する保護はアーク故障回路
２９により与えられる。このアーク故障回路２９は、バ
イメタル１１の両端に接続された一対のリード線３１を
用いて被保護電気系統３の電流を感知する。米国特許第
５，５１９，５１６号に示すように、バイメタル１１の
抵抗は既知の値であるため、バイメタルの電圧降下が線
導体５を流れる電流の測定を可能にする。アーク故障回
路２９はまた、パルス発生器３３、このパルス発生器３
３が発生するパルスの時間減衰蓄積量を与える回路３
５、及びリード線３９を介してＳＣＲ２１を作動するこ
とにより地絡回路１５と同様な態様で開離可能接点を開
くトリップ信号を与える出力回路３７を含む。
【００１８】 パルス発生器３３は、直列接続のキャパシ
タ４３と抵抗４５により形成されるハイパスフィルタ４
１と、それに続く並列接続のキャパシタ４９と抵抗５１
により形成されるローパスフィルタ４７とを有する。こ
のハイパスフィルタ４１とローパスフィルタ４７は、ア
ークの発生により生じる電流のステップ状増加に応答し
てパルスを発生させしかも電力線上の任意の搬送周波数
以下であるような範囲の通過帯域を有する。実施例の回
路の通過帯域は３ｄｂポイントで約２９０乃至１５４０
Ｈｚの範囲にあり、最大１０ＫＨｚまたはそれ以上の周
波数になることがある。
【００１９】 演算増幅器５３はパルスに利得を与える。
キャパシタ５４はパルスの高周波数ノイズを減少させ
る。演算増幅器５３の非反転入力は１３ボルトの直流電
圧でバイアスされている。抵抗５５とキャパシタ５７は
このバイアス電圧の印加を遅延させることにより、点灯
時に誤トリップ信号が発生するのを防止する。バンドパ
スフィルタにより発生される正及び負のパルスは、演算
増幅器５３に印加される＋１３ボルトの直流バイアスを
凌駕する。このバイアスは、抵抗６１と共にもう１つの
ハイパスフィルタを形成する交流結合キャパシタ５９に
よって除去される。その結果生じる双極性のパルス信号
は、もう１つの演算増幅器６５を含む整流器回路６３に
より整流される。正のパルスがダイオード６７を介して
演算増幅器６５の非反転入力に印加され、負のパルスが
ダイオード６９を介して反転入力に印加される。演算増
幅器６５の出力は単一極性のパルスよりなるパルス信号
である。
【００２０】 回路３５は、パルス発生器３３により発生
されるパルス信号中のパルスの時間減衰蓄積値を与え
る。これらのパルスは、２６ボルトの直流電源に接続さ
れたキャパシタ７１に蓄積される。このキャパシタの両
端に接続されたブリーダ抵抗７３が蓄積された値を時間
減衰させる。パルスは一対のトランジスタ７５ａ，７５
ｂにより形成される差動増幅器を介してこのキャパシタ
７１に印加される。パルスの発生がない場合、キャパシ
タ７１の両方の電極は２６ボルトである。パルス発生器
３３からのパルスはトランジスタ７５ａのベース駆動電
流を与える。トランジスタ７５ｂのベースにその中間接
続点が接続される抵抗７７及び７９よりなる分圧器は、
トランジスタ７５ａを「オン」にするためのパルスの最
小振幅値を設定する。パルスが存在しない場合、トラン
ジスタ７５ｂは「オン」であり、このためトランジスタ
７５ａは抵抗８０の電圧降下により「オフ」に保持され
る。パルスの振幅がしきい値を越えると、トランジスタ
７５ａが「オン」になり、トランジスタ７５ｂが「オ
フ」になる。このしきい値は例えば、通常の負荷で作動
する調光スイッチのようなある通常負荷により発生され
るパルスが蓄積されないように選択される。パルスの振
幅は、フィードバック抵抗８１と入力抵抗８３の比率に
より決まる演算増幅器６５の利得により決まる。各パル
スの振幅及び持続時間は、キャパシタ７１に印加される
電荷量を決定する。パルスがキャパシタ７１へ印加され
電荷が加算されることによって、パルスが次々に蓄積
（積分）される。抵抗７３はキャパシタ７１と抵抗７３
の値により決まる時定数でキャパシタ７１上の電荷を継
続的にブリーディングまたは放電させることにより、パ
ルスの蓄積量を時間的に減衰させる。パルスの大きさ及
びパルス間の時間インターバルとが、キャパシタ７１の
両端間に現れる電圧降下の瞬時値を決定することが分か
る。
【００２１】 出力回路３７は、パルス発生器により発生
されるパルス信号中のパルスの時間減衰蓄積量を表わ
す、キャパシタ７１にかかる電圧をモニターする。パル
スが印加されるたびに、出力回路のトランジスタ８５の
ベースに印加されるキャパシタの電圧が低くなる。トラ
ンジスタ８５のエミッタには、抵抗８７及びダイオード
８９を介して１３ボルトの直流電源から電圧が印加され
ている。パルスの発生がない場合、トランジスタ８５の
ベース電圧は２６ボルトである。ダイオード８５が存在
しないと、１３ボルトの逆バイアスによりトランジスタ
８５のベース−エミッタ接合が破壊されるであろう。ダ
イオード８９はこの電圧に耐える。キャパシタ７１の下
方端子、従ってトランジスタ８５のベースの電圧が１３
ボルトからダイオード８９の順方向電圧降下を引いた値
以下に低下すると、トランジスタ８５が「オン」にな
る。リード線９１及び抵抗９３，９５を介するフィード
バックにより、演算増幅器６５の連続的な出力がトラン
ジスタ７５ａを「オン」に保持するため、トランジスタ
８５が「オン」に保持される。トランジスタ８５が「オ
ン」になると、トランジスタ９７にベース駆動電流が流
れて抵抗９９により制限された電流が流れ、アーク故障
トリップ信号が発生して、ＳＣＲ２１を「オン」にし、
開離可能接点１３を「開」位置にトリップする。
【００２２】 パルス発生器３３により発生されるパルス
信号中のパルスが大きければ大きいほど、トランジスタ
７５ａは強く「オン」になり、その結果キャパシタ７１
により早く電荷が蓄積される。ところで、叙上によう
に、回路遮断器１が保護を与える電気系統３により付勢
されるタングステン電球１０１が焼損する時、典型的に
は、連続する半サイクルにおいて２つの大きな振幅のパ
ルスが発生する。このため、キャパシタ７１上には、ト
ランジスタ８５のベース電圧をトリップ信号を発生させ
るしきい値まで低下させるに充分な量の電荷が蓄積され
る。また、調光装置により制御される低温のタングステ
ン電球の点灯時、最初に大きな振幅のパルスが発生し
て、キャパシタ７１上にトリップ信号を発生させるに充
分な電荷が蓄積される。
【００２３】 タングステン電球の焼損は電球１０１内の
ヒューズ１０３により対処されるから、かかる状況をア
ーク故障とは異なる現象であるとして判別するために、
また調光装置により制御される低温のタングステン電球
の点灯による誤ったアーク故障指示の発生を回避するた
めに、全波整流器６３のパルス出力を修正するパルス調
整回路１０５を設ける。このパルス調整回路１０５はパ
ルスを２つの点において調整する。第１に、パルスの振
幅を制限し、第２にパルスを引き伸ばすことによりパル
ス持続時間のばらつきを減少させる。タングステン電球
に関連する２種類の現象により発生するパルスは真のア
ーク故障により発生するパルスと比較すると振幅が大き
く持続時間が長い傾向がある。このため、叙上のように
パルスを調整することにより、タングステン電球の上記
現象がキャパシタ７１上の電荷の蓄積に寄与する効果を
軽減させる。
【００２４】 タングステン電球の焼損により通常は２個
のパルスが発生し、またタングステン電球の低温時の点
灯によりフィラメントが温まるまでに２個の大きなパル
スが発生するに過ぎないが、真のアーク故障は継続的に
パルスを発生させる。このため、タングステン電球に関
連する現象を無視し且つアーク故障に迅速に応答するよ
うに、パラメータを設定することが可能である。
【００２５】 パルスの振幅制限はツェナーダイオード１
０７により行わせる。ツェナーダイオード１０７のブレ
ークオーバー電圧を、トランジスタ７５ａを「オン」に
するに必要なしきい値電圧よりも高いがタングステン電
球の焼損または低温の電球の点灯時に通常発生するパル
スの振幅よりも小さい値に選択する。パルスの引き伸ば
しはパルス引き伸ばし回路１０９により行わせる。パル
ス引き伸ばし回路１０９は、パルス発生器３３の出力と
大地電位との間に接続したキャパシタ１１１を含む。パ
ルス発生器からのパルスは第１の抵抗１１３を介してキ
ャパシタ１１１へ印加される。分路接続の第２の抵抗１
１５はこのキャパシタ１１１から電荷を放電させる。ダ
イオード１１７は、パルス発生器の整流器６３の方へ逆
の方向にキャパシタ１１１の放電が行われないようにす
る。このパルス引き伸ばし回路１０９は、時定数がキャ
パシタ１１１と抵抗１１５の値により決まるピーク検出
器を形成する。この時定数は、ツェナーダイオード１０
７により設定された所定の制限電圧に等しい振幅を有す
る、パルス発生器３３からのパルスが、約半サイクルの
うちに、即ち６０サイクルの系統では約８．３ミリ秒
で、抵抗７７，７９により設定されるしきい値電圧まで
減衰するように選択される。本発明の実施例におけるこ
の時定数の設定値は約２３ミリ秒である。この時定数と
ツェナーダイオード１０７により与えられるクリッピン
グ効果及び抵抗７７，７９により設定されるしきい値と
により、ピーク値７０アンペアのアーク電流はキャパシ
タ７１上において完全な一半サイクルの間積分され導通
状態を発生するように引き伸ばされる。タングステン電
球の焼損は半サイクル離れた一対のパルスを発生させる
が、これはツェナーダイオードによる制限値よりも格段
に大きい、例えば約２倍の大きさである。これらのパル
スはまた、クリッピング電圧よりも高いレベルにある期
間があるため、キャパシタ１１１は充電状態を継続し、
パルス電圧がツェナーダイオード１０７により設定され
るクリッピング電圧以下になって初めて放電を開始す
る。従って、タングステンの焼損により発生されるパル
スは、半サイクルにパルスがクリッピング電圧より高い
レベルにある期間を加えた時間持続する傾向がある。タ
ングステンの焼損により発生される２個のパルスは半サ
イクル離れているため、第２のパルスは第１のパルスが
減衰してしきい値に到達する前に発生する。このため、
積分作用を有するキャパシタ７１は第２のパルスが消滅
するまで継続して充電状態にある。これらのパルスの積
分時間の合計は２つの半サイクルに第２のパルスがクリ
ッピング電圧よりも高いレベルにある期間を加えたもの
である。
【００２６】 一方、クリッピング電圧はタングステン電
球の焼損により発生する２個のパルスがアーク故障によ
り発生される２つのパルスよりもキャパシタ７１により
小さな積分電流を与えるように選択されるため、トリッ
プ回路は振幅がクリッピング電圧に近い第３のアーク故
障パルスに応答してトリップを行うように設定可能であ
る。しきい電圧を越えるがクリッピング電圧は越えない
小さなアーク故障により発生する電流のステップ状増加
により発生するパルスも同様に引き伸ばされるが、半サ
イクル全体に亘って引き伸ばされるものではない。しか
しながら、タングステン電球により発生されるパルスは
アーク電流により発生するパルスと比例するほどに引き
伸ばされることがないため、本発明のアーク故障検知器
はアーク故障に対してより迅速に応答してトリップを行
うことが可能となり、タングステン電球の焼損及び調光
装置制御時の低温点灯に応答して誤トリップが生じるこ
とがない。
【００２７】 本発明の特定実施例につき詳細に説明した
が、当業者にとってはこれらの記載に照らして種々の変
形例及び設計変更が可能であることが分かるであろう。
従って、図示説明した特定の構成は例示的なものであっ
て本発明の技術的範囲を限定するものでなく、この範囲
には頭書した特許請求の範囲及びそれらの均等物の全幅
が与えられるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明によるアーク故障検知回路遮断
器の概略図である。
【符号の説明】 ２９ 故障検知器 ３３ パルス発生器 ３７ 出力回路 １０５ パルス調整回路 １０７ ツェナーダイオード １０９ ピーク検出器 １１１ 調光装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 390033020 Ｅａｔｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｃｌｅｖｅｌ ａｎｄ，Ｏｈｉｏ 44114，Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 トーマス エドワード ナチリ アメリカ合衆国 ペンシルベニア州 16023 キャボット ノースパイク・ロー ド 766エイ (72)発明者 ロバート トレーシー エルムズ アメリカ合衆国 ペンシルベニア州 15146 モンロービル フォックスボロ・ ドライブ 1303

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 アークが発生するたびに電流がステップ
    状に増加するアーク故障がよく発生し、また少なくとも
    或る高振幅の他の電流パルスも発生する交流電気系統の
    電流を遮断する回路遮断器であって、 開位置で交流電気系統の電流を遮断する開離可能な接点
    と、 アークが発生するたびに電流のステップ状増加に関連す
    る振幅を有するパルスと、前記他の電流パルスに関連す
    る振幅を有するパルスを含むパルス信号を発生するパル
    ス発生手段、調整済みパルスを発生するパルス調整手
    段、調整済みパルスの時間減衰蓄積値に応じてトリップ
    信号を発生する手段、及びトリップ信号に応答して開離
    可能な接点を開く手段よりなるトリップ手段とより成
    り、 パルス調整手段が前記パルスの振幅を前記他の電流パル
    スの或る高振幅よりも低い所定の振幅に制限する手段
    と、前記パルスを引き伸ばすことにより前記パルスの持
    続時間のばらつきを減少させて調整済みパルスを発生さ
    せるパルス引き伸ばし手段とよりなることを特徴とする
    回路遮断器。
  2. 【請求項２】 パルス引き伸ばし手段は、振幅が少なく
    とも前記所定の振幅と同じ大きさの、パルス発生手段に
    より発生されるパルスを引き伸ばして、持続時間が少な
    くとも交流系統の約半サイクルに等しい調整済みパルス
    にする手段よりなる請求項１の回路遮断器。
  3. 【請求項３】 パルス引き伸ばし手段はピーク検出器よ
    りなる請求項１の回路遮断器。
  4. 【請求項４】 調整済みパルスの時間減衰蓄積量に応じ
    てトリップ信号を発生する前記手段は、振幅が所定の振
    幅しきい値を越える調整済みパルスだけを蓄積する手段
    よりなる請求項３の回路遮断器。
  5. 【請求項５】 ピーク検出器は、その時定数が調整済み
    パルスの振幅が前記所定の振幅から前記振幅しきい値へ
    減衰する所定のパルス持続時間を与えるように選択され
    ている請求項４の回路遮断器。
  6. 【請求項６】 前記所定のパルス持続時間は電気系統の
    約半サイクルである請求項５の回路遮断器。
  7. 【請求項７】 ピーク検出器は、パルス発生手段により
    発生されるパルスが印加されるキャパシタと、パルス発
    生手段からのパルスをキャパシタに印加する第１の抵抗
    と、キャパシタを分路する第２の抵抗とよりなる請求項
    ４の回路遮断器。
  8. 【請求項８】 ピーク検出器はさらに、パルス発生手段
    を介してキャパシタが放電するのを阻止するためパルス
    発生手段とキャパシタの間に接続されたダイオードを含
    む請求項７の回路遮断器。
  9. 【請求項９】 調整済みパルスの時間減衰蓄積値に応じ
    てトリップ信号を発生する前記手段は振幅が所定の振幅
    しきい値を越える調整済みパルスだけを蓄積する手段よ
    りなり、ピーク検出器は、その時定数が調整済みパルス
    の振幅が前記所定の振幅から前記振幅しきい値へ減衰す
    る所定のパルス持続時間を与えるように選択されている
    請求項８の回路遮断器。
  10. 【請求項１０】 前記所定のパルス持続時間は電気系統
    の約半サイクルである請求項９の回路遮断器。
  11. 【請求項１１】 前記パルスの振幅を所定の振幅に制限
    する前記手段はツェナーダイオードである請求項１の回
    路遮断器。
  12. 【請求項１２】 少なくとも或る高振幅の他の電流パル
    スも発生する交流電気系統においてアークが発生するた
    びに電流がステップ状に増加するアーク故障を検知する
    装置であって、 アークが発生するたびに電流のステップ状増加に関連す
    る振幅を有するパルスと、前記他の電流パルスに関連す
    る振幅を有するパルスを含むパルス信号を発生するパル
    ス発生手段と、 前記パルスを引き伸ばすことにより前記パルスの持続時
    間のばらつきを減少させて調整済みパルスを発生させる
    パルス引き伸ばし手段よりなるパルス調整手段と、 調整済みパルスの時間減衰蓄積値に応じてトリップ信号
    を発生する手段とよりなる装置。
  13. 【請求項１３】 パルス調整手段はさらに、前記パルス
    の振幅を前記他の電流パルスの或る高振幅よりも低い所
    定の振幅に制限する手段よりなる請求項１２の回路遮断
    器。
  14. 【請求項１４】 パルス引き伸ばし手段はピーク検出器
    よりなる請求項１３の回路遮断器。
  15. 【請求項１５】 調整済みパルスの時間減衰蓄積値に応
    じてトリップ信号を発生する前記手段は振幅が所定の振
    幅しきい値を越える調整済みパルスだけを蓄積する手段
    よりなり、ピーク検出器は、その時定数が調整済みパル
    スの振幅が前記所定の振幅から前記振幅しきい値へ減衰
    する所定のパルス持続時間を与えるように選択されてい
    る請求項１４の回路遮断器。
  16. 【請求項１６】 前記所定のパルス持続時間は電気系統
    の約半サイクルである請求項１５の回路遮断器。
  17. 【請求項１７】 ピーク検出器は、パルス発生手段によ
    り発生されるパルスが印加されるキャパシタと、パルス
    発生手段からのパルスをキャパシタに印加する第１の抵
    抗と、キャパシタを分路する第２の抵抗と、パルス発生
    手段を介してキャパシタが放電するのを阻止するためパ
    ルス発生手段とキャパシタの間に接続されたダイオード
    とよりなる請求項１４の回路遮断器。
  18. 【請求項１８】 前記パルスの振幅を所定の振幅に制限
    する前記手段はツェナーダイオードである請求項１７の
    回路遮断器。
  19. 【請求項１９】 調整済みパルスの時間減衰蓄積値に応
    じてトリップ信号を発生する前記手段は振幅が所定の振
    幅しきい値を越える調整済みパルスだけを蓄積する手段
    よりなり、ピーク検出器は、その時定数が調整済みパル
    スの振幅が前記所定の振幅から前記振幅しきい値へ減衰
    する所定のパルス持続時間を与えるように選択されてい
    る請求項１８の回路遮断器。
  20. 【請求項２０】 前記所定のパルス持続時間は電気系統
    の約半サイクルである請求項１８の回路遮断器。
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