JP2603662B2 - 回路保護器 - Google Patents

回路保護器

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JP2603662B2 JP32632087A JP32632087A JP2603662B2 JP 2603662 B2 JP2603662 B2 JP 2603662B2 JP 32632087 A JP32632087 A JP 32632087A JP 32632087 A JP32632087 A JP 32632087A JP 2603662 B2 JP2603662 B2 JP 2603662B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [技術分野] 本発明は、接点の開極時に発生するアークを消滅させ
る消弧装置を有する回路遮断器のような回路保護器に関
するものである。
[背景技術] 従来の回路遮断器において、主回路に半導体素子が直
列に挿入接続されている場合、短絡が生じると、短絡発
生から遮断完了までの全エネルギーが主回路に流れるた
めに、半導体素子のような過電流耐量の小さな素子で
は、破壊されて保護ができないという問題がある。ま
た、第20図は半導体整流回路の一例を示し、この場合で
は、半導体Dと直列にヒューズFを挿入し、短絡電流が
流れた場合にはヒューズFの溶断により半導体Dを保護
するようになっている。しかし、この従来例では、ヒュ
ーズFを一々取り替えなければならないという問題があ
る。
[発明の目的] 本発明は、上述の点に鑑みて提供したものであって、
アーク転流バイパス回路を形成して、半導体素子等の短
絡耐量の小さな素子の保護を図ることを目的とした回路
保護器を提供するものである。
[発明の開示] (構 成) 本発明は、半導体が接続される主回路に直列に接続し
た電源側及び負荷側の端子と、この端子間に流れる大電
流等の異常電流を検知する異常電流検知素子と、この異
常電流検知素子からの異常検知に応答して強制的に開極
するハンドル操作で開閉可能な前記電源側及び負荷側の
端子間に設けられた接点と、この接点の開極時に発生す
るアークを消滅させる消弧装置を含み接点開極時に発生
するアークを消弧装置側に移行させて電流を流すアーク
転流バイパス回路とを具備し、前記アーク転流バイパス
回路に、前記半導体素子を前記電源側及び負荷側の端子
の少なくとも一方との間で接続して、前記アーク転流バ
イパス回路に流れる電流をバイパス通電させるバイパス
回路を設けることにより、前記電源側及び負荷側の端子
の一方とバイパス端子との間に半導体を接続して主回路
を形成し、異常電流が生じた場合には接点を強制開極さ
せるとともに、前記アーク転流バイパス回路に開極時に
生じるアークを消弧装置側に移行させて大電流を流すよ
うにして、前記電源側及び負荷側の端子の一方とバイパ
ス端子との間に接続されている半導体素子の保護を図る
ようにしたものである。
(実施例1) 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
第2図は回路遮断器の電気回路図を示すものであり、4
端子の場合を示している。負荷電流が流れる主回路M
は、短絡電流を検出する短絡コイル1、過電流を検出す
るバイメタル2、ハンドルの操作により接点を開閉する
接触子3、接触子3の可動接点3aと相対する固定接点4a
を有する固定接触子4、電源側の端子T1及び負荷側の端
子T3等で構成されている。尚、短絡コイル1及びバイメ
タル2で異常電流を検出する異常電流検知素子を構成し
ている。この主回路Mと並列に接続されるアーク転流バ
イパス回路Sは、アーク磁気駆動により動作し、回路遮
断器の内部に形成している。アーク転流バイパス回路S
は、消弧装置5、端子板9等で構成されている。また、
電源側の端子T2及び負荷側の端子T4が設けてある。消弧
装置5は、接触子3側のアークホーン6と、多数のグリ
ッド板7と、端子板9側のアークランナー8等からな
る。アークホーン6は、主回路Mとは並列に且つ絶縁さ
れて配設されており、その一端は主回路Mの端子T3とは
独立した端子T4に接続されている。アークホーン6の他
端は、グリッド板7をはさんでアークランナー8に対向
している。アークランナー8は固定接触子4の近傍に配
設され、一端は固定接触子4とは独立している別の端子
T2に接続されている。
ここで、第3図に示すように、各々一対の端子T1,T2,
T3,T4を外部で短絡し、回路に適用した場合を考え、短
絡時について考察する。すなわち、共通接続した端子
T1,T2に交流電源ACを接続し、また、共通接続した負荷
側の端子T3,T4に負荷Lを接続する。
短絡時、大電流が発生した場合、主回路M(A−T1
T3−B)の瞬時引外し素子である短絡コイル1によりト
リップ機構が動作し、このトリップ機構により接触子3
を開極方向に駆動する。よって接触子3は開極し、この
開極時に接点3a,4a間に発生したアークは磁気駆動によ
りグリッド板7方向に移行し、アーク転流バイパス回路
S(A−T2−T4−B)が形成される。この時の回路での
アーク電圧、電流は第4図に示すようになる。短絡が生
じて接点が開極した時刻をt1とすると、時刻t1までは第
4図(b)に示すように主回路MのT1−T3間に短絡電流
が流れるが、時刻t1において接点が開極してアーク転流
バイパス回路Sが形成されるので、主回路Mは遮断し、
アーク転流バイパス回路SのT2−T4間に第4図(c)に
示すような電流が流れる。従って、時刻t1以後、主回路
Mに電流は流れない。回路全体のA−B間において、ア
ーク電圧は第4図(a)のようになり、電流は第4図
(d)のようになる。よって、アーク転流バイパス回路
Sがない場合に破線で示している電流と比べて、アーク
転流バイパス回路Sを形成している場合は、小さく、ま
た、早く消滅して、電流の全エネルギーは小さいものと
なる。
従って、端子T1,T2間、または、端子T3,T4間、あるい
は、T1,T2とT3,T4間に過電流耐量の小さな素子、例え
ば、半導体素子を接続すれば、短絡事故に対して半導体
素子を保護できる遮断器を4端子型にて実現することが
できる。また、端子T1,T2間、端子T3,T4間のいずれかを
短絡バーにて接続すれば、3端子型に展開でき、更に、
端子T1,T2及び端子T3,T4の両方を短絡させれば一般の回
路遮断器として使用できるものがある。従って、従来の
回路遮断器と同様多極型への展開も当然可能である。
第1図(a)〜(c)はその適用例を示すものであ
る。第1図(a)は、端子T1とT2を短絡し、端子T3とT4
とを半導体素子であるトライアックTRを接続したもので
ある。第1図(b)は端子T1とT2とにトライアックTRを
接続し、端子T3とT4を短絡したものである。また、第1
図(c)では、端子T1,T2とT3,T4に夫々トライアックTR
を接続しているものである。
第5図は、上記の回路遮断器Xを用いた回路例を示
し、第1図(a)の回路を用いたものである。上側の回
路遮断器Xでは半導体素子としてダイオードDを端子
T3,T4間に接続している。また、端子T1,T2間は短絡して
いる。下側の回路遮断器Xでは逆にしている。
第6図はこの回路遮断器Xの具体構成の断面図を示し
ている。ハウジング10内には上記主回路Mやアーク転流
バイパス回路Sの構成部材が収納配置されており、ハン
ドル11がハウジング10の上面より突出している。ハンド
ル11を操作することでリンク機構を介して接触子3を駆
動して接点3a,4aを開閉する。主回路Mは、端子T1、L
型の固定接触子4、接触子3、編素線12、バイメタル
2、編素線13、コイル1、端子板14及び端子T3で構成さ
れ、この主回路Mに負荷電流が流れる。そして、この主
回路Mの下方に上述にアーク転流バイパス回路Sが配置
してある。尚、端子T2,T4はハウジング10より外部に突
出して設けてあるが、突出させずに設けてもよい。
この実施例1は、アーク転流バイパス回路Sの両端に
バイパス端子T2,T4を備えており、それぞれの用途に応
じてバイパス端子T2,T4にそれぞれ半導体素子を接続し
たりできる。
(実施例2) 第7図は3端子型とした場合の実施例を示し、アーク
転流バイパス回路Sの一端を主回路Mの要部に接続した
ものである。すなわち、第7図(a)ではアーク転流バ
イパス回路Sを構成するアークホーン6の一端を負荷側
の端子T3に接続し、第7図(b)はアークホーン6の一
端を接触子3側に接続し場合であり、第7図(c)はア
ークホーン6の一端をコイル1とバイメタル2との間に
接続したものである。
第8図は第7図(b)の3端子構成の2端子T1,T2
外部で短絡した場合を示している。ここで、短絡時、大
電流が流れた場合、主回路M(A−T1−T3)のコイル1
によりトリップ機構が駆動され、上記と同様に接触子3
が開極する。この時、接点間に発生したアークは磁気駆
動によりグリッド板7方向へ移行し、アーク転流バイパ
ス回路S(A−T2−T3)が形成される。この時のアーク
電圧、電流は第4図の場合と同様である。従って、A−
T1間に過電流耐量の小さな素子、例えば、半導体素子を
接続すれば、電流は半導体素子に流れないので、短絡事
故に対しても半導体素子を保護できる回路遮断器Xを3
端子型として実現できるものである。第9図は、半導体
素子としてトライアックTRを端子T1,T2間に接続した場
合の回路図を示すものである。他の第7図(a)(c)
に示す2例についても同様である。このように構成する
ことで、端子T1,T2間を短絡バー等で結線すれば、一般
の回路遮断器として使用することができる。また、従来
の回路遮断器と同様、多極型への展開も可能である。
第10図は第7図(a)に対応した具体構成を示す断面
図で、第11図は第7図(b)に対応した具体構成を示す
断面図であり、また、第12図は第7図(c)に対応した
具体構成を示す断面図である。
この実施例2は、アーク転流バイパス回路Sの主回路
における電源側にバイパス端子T2を設けており、このバ
イパス端子T2と主回路の電源側の端子T1との間に半導体
素子を接続できる。
(実施例3) 第13図は第3実施例を示し、主回路Mのコイル1を負
荷側の端子T3に接続し、接触子3は接点を介して電源側
の端子T1に接続される。アーク転流バイパス回路Sのア
ークランナー8は固定接触子4を介して端子T1に接続さ
れ、アークホーン6の一端は主回路Mの端子T3とは別に
独立した端子T4に接続されている。第14図は端子T3,T4
を外部で接続して回路に適用した場合を示している。短
絡時、大電流が発生すると、上述と同様に接点が開極す
る。接点の開極により主回路Mには電流が流れず、ま
た、アークは磁気駆動によりグリッド板7方向に移行す
るため、アークホーン6、グリッド板7、固定接触子
4、アークランナー8でのアークのアーク転流バイパス
回路(D−T4−T1)Sが形成される。この時に発生する
アーク電圧及び各回路に流れる電流は第4図と同様に第
15図のようになる。ここで、第15図(a)はT1−D間に
発生するアーク電圧で、同図(b)は主回路(D−T3
T1)Mに流れる電流であり、また、同図(c)はアーク
転流バイパス回路(D−T4−T1)Sに流れる電流で、同
図(d)は負荷(D−T1)Lに流れる電流である。尚、
動作は第4図の場合と同様なので説明は省略する。この
ように構成することで、主回路(D−T3−T1)Mに流れ
る通過エネルギーは著しく軽減されるので、端子T3,T4
間に過電流耐量の小さな素子、例えば、整流回路におけ
る半導体素子を接続しても、短絡事故に対して半導体素
子を保護できる回路遮断器Xを3端子型にて実現できる
ものである。第16図は、端子T3,T4間にトライアックTR
を接続した例を示している。
第17図(a)は本実施例の回路遮断器Xを整流回路に
用いた場合の回路図を示し、上側の回路遮断器Xは第13
図に対応し、下側の回路遮断器Xは第7図(b)に対応
している。尚、下側の回路遮断器(X)は、第17図
(b)に示すように、上側の回路遮断器Xを逆に接続し
て下側に用いてもよい。
第18図は本実施例(第13図)の場合の具体構成を示す
断面図であり、第19図は回路的には同じであるが、構成
を異に断面図を示すものである。
この実施例3は、アーク転流バイパス回路Sの主回路
における負荷側にバイパス端子T4を設けており、このバ
イパス端子T4と主回路の負荷側の端子T3との間に半導体
素子を接続できる。
[発明の効果] 本発明は上述のように、半導体が接続される主回路に
直列に接続した電源側及び負荷側の端子と、この端子間
に流れる大電流等の異常電流を検知する異常電流検知素
子と、この異常電流検知素子からの異常検知に応答して
強制的に開極するハンドル操作で開閉可能な前記電源側
及び負荷側の端子間に設けられた接点と、この接点の開
極時に発生するアークを消滅させる消弧装置を含み接点
開極時に発生するアークを消弧装置側に移行させて電流
を流すアーク転流バイパス回路とを具備し、前記アーク
転流バイパス回路に、前記半導体素子を前記電源側及び
負荷側の端子の少なくとも一方との間で接続して、前記
アーク転流バイパス回路に流れる電流をバイパス通過さ
せるバイパス端子を設けることにより、前記電源側及び
負荷側の端子の一方とバイパス端子との間に半導体を接
続して主回路を形成し、異常電流が生じた場合には接点
を強制開極させるとともに、前記アーク転流バイパス回
路に開極時に生じるアークを消弧装置側に移行させて大
電流を流すようにして、前記電源側及び負荷側の端子の
一方とバイパス端子との間に接続されている半導体素子
の保護を図ることができる効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(c)は本発明の実施例の端子に半導体
素子を接続する場合の各種適用例を示す回路図、第2図
は同上の要部回路図、第3図は同上の端子間を接続した
場合の回路図、第4図は同上の動作波形図、第5図は同
上の整流回路に用いた場合の回路図、第6図は同上の具
体構成を示す断面図、第7図(a)〜(c)は同上の第
2実施例の各回路を示す図、第8図は同上の端子を接続
した場合の回路図、第9図は同上の端子に半導体素子を
接続した場合の回路図、第10図は同上の第7図(a)に
対応する具体構成を示す断面図、第11図は同上の第7図
の(b)に対応した具体構成を示す断面図、第12図は同
上の第7図(c)に対応した具体構成を示す断面図、第
13図は同上の実施例3の要部回路図、第14図は同上の端
子間を接続した場合の回路図、第15図は同上の動作波形
図、第16図は同上の端子間に半導体素子を接続した場合
の回路図、第17図(a)(b)は同上の整流回路に用い
た場合の回路図及び逆接続した場合の要部回路図、第18
図は同上の具体構成を示す断面図、第19図は同上の他の
具体構成を示す断面図、第20図は従来例の整流回路の回
路図である。 3は接触子、5は消弧装置、T1〜T4は端子、Mは主回
路、Sはアーク転流バイパス回路である。

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体が接続される主回路に直列に接続し
    た電源側及び負荷側の端子と、この端子間に流れる大電
    流等の異常電流を検知する異常電流検知素子と、この異
    常電流検知素子からの異常検知に応答して強制的に開極
    するハンドル操作で開閉可能な前記電源側及び負荷側の
    端子間に設けられた接点と、この接点の開極時に発生す
    るアークを消滅させる消弧装置を含み接点開極時に発生
    するアークを消弧装置側に移行させて電流を流すアーク
    転流バイパス回路とを具備し、前記アーク転流バイパス
    回路に、前記半導体素子を前記電源側及び負荷側の端子
    の少なくとも一方との間で接続して、前記アーク転流バ
    イパス回路に流れる電流をバイパス通電させるバイパス
    回路を設けて成ることを特徴とする回路保護器。
  2. 【請求項2】バイパス端子を前記アーク転流バイパス回
    路の両端にそれぞれ設け、前記電源側及び負荷側の端子
    の一方とバイパス端子の一方とを短絡し、前記電源側及
    び負荷側の端子の他方とバイパス端子の他方との間に、
    半導体素子を接続して成ることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載の回路保護器。
  3. 【請求項3】前記バイパス端子を前記アーク転流バイパ
    ス回路の両端にそれぞれ設け、前記電源側及び負荷側の
    端子の一方とバイパス端子の一方との間に半導体素子を
    接続し、前記電源側及び負荷側の端子の他方とバイパス
    端子の他方との間に、半導体素子を接続して成ることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載の回路保護器。
  4. 【請求項4】前記バイパス端子を前記アーク転流バイパ
    ス回路の主回路における電源側に設け、そのバイパス端
    子と前記電源側の端子との間に半導体素子を接続し、前
    記アーク転流バイパス回路の主回路における負荷側を、
    主回路の負荷側の要部に接続して成ることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の回路保護器。
  5. 【請求項5】前記バイパス端子を前記アーク転流バイパ
    ス回路の主回路における負荷側に設け、そのバイパス端
    子と前記負荷側端子との間に半導体素子を接続し、前記
    アーク転流バイパス回路の主回路における電源側を、主
    回路の電源側の要部に接続して成ることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項記載の回路保護器。
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