KR102225851B1 - 전자식 회로 차단기 - Google Patents

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고우키 하라다
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미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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Abstract

교류 전로(2)에 삽입된 변류기(4)의 2차측에 접속되어, 그 출력 전류를 검출 전압으로 변환하는 전류 검출 저항(5)과, 전류 검출 저항(5)의 검출 전압으로부터 과전류를 판정하는 순시 트립 판정 회로(6a)와 시한 트립 판정 회로(6b)의 2종의 판정 회로를 가지는 판정 회로(6)와, 변류기(4)의 출력 전류를 정류하는 정류 회로(7)의 출력 전류를 전압원으로 변환하고, 판정 회로(6)에 전원을 공급하는 전원 회로를 구비하는 것과 함께, 상기 전원 회로에 트립 코일 동작시에 상기 전원 회로의 출력 전압을 전환하는 제1 다이오드(25)와 상기 전원 회로의 출력 전류를 억제하는 제2 다이오드(26)를 구비했다.

Description

전자식 회로 차단기
본 발명은 테스트 장치로부터의 외부 전원 공급에 의해, 오프 라인에 있어서 독립된 테스트 조작이 가능한 전자식 회로 차단기에 관한 것으로, 특히 그 전원 회로에 관한 것이다.
전자식 회로 차단기에 관한 종래 기술로서, 예를 들면 일본 특개평 8-331748호 공보(특허문헌 1)에는, 전자식 전류 검출 장치와 트리핑(tripping) 장치를 구비하고, 검출 전류의 일부를 전자 회로의 작동 전원에 이용하는 회로 구성을 가지는 전자식 회로 차단기가 개시되어 있다. 또한, 예를 들면 일본 특개평 9-211089호 공보(특허문헌 2)에는, 검출 전류의 일부를 전자 회로의 작동 전원으로 하고 있는 전자식 회로 차단기의 테스트시의 소비 전력을 적게 하는 것과 함께, 트리핑 검출 회로를 순시(instantaneous) 트리핑과 시한(time-limit) 트리핑으로 나누어 구성한 회로에 대해, 개별적으로 오프 라인에서 동작 테스트를 행하는 테스트 장치가 개시되어 있다.
일본 특개평 8-331748호 공보 일본 특개평 9-211089호 공보
상기 특허문헌 1에 개시된 전자식 회로 차단기는, 검출 전류의 일부를 제어 회로의 작동 전원에 이용하는 회로 차단기로서, 교류 전로(電路)의 전류를 검출하는 변류기의 2차 전류를 단방향 전류로 변환하는 정류 회로의 출력을, 스위칭 소자에 의해 평활 콘덴서측과 전류 검출 저항측으로 분할하고, 상기 전류 검출 저항의 전압을 감시하여 순시 트리핑 회로를 동작시키는 것과 함께, 상기 평활 콘덴서의 출력 전압을 상기 제어 회로의 작동 전원으로 하는 것이다.
또한, 상기 특허문헌 2에 개시된 전자식 회로 차단기의 테스트 장치는, 검출 전류의 일부를 전자 회로의 작동 전원으로 하고 있는 전자식 회로 차단기의 테스트시의 소비 전력을 적게 하고, 또한, 트리핑 검출 회로가 순시 트리핑과 시한 트리핑으로 나누어 구성된 회로에 대해 개별적으로 오프 라인으로 동작 테스트를 행하는 것이다.
특허문헌 1 혹은 특허문헌 2에 기초하여 본원 발명자는, 도 1에 나타내는 전자식 회로 차단기를 창출했다. 도 1은, 특허문헌 1에 개시된 회로 차단기에, 특허문헌 2에 개시된 테스트 장치를 조합시킨 전자식 회로 차단기를 나타내는 블록도로, 본 발명에 이르는 과정의 전자식 회로 차단기를 나타내는 것이다.
도 1에 있어서, 전자식 회로 차단기(1A)는 교류 전로(2)를 개폐하는 개폐 접점(3)과, 교류 전로(2)에 삽입된 변류기(4)의 2차측에 접속되어, 그 출력 전류를 검출 전압으로 변환하는 전류 검출 저항(5)과, 전류 검출 저항(5)의 검출 전압으로부터 과전류를 판정하는 순시 트립 판정 회로(6a)와 시한 트립 판정 회로(6b)의 2종의 판정 회로를 가지는 판정 회로(6)와, 변류기(4)의 출력 전류를 정류하는 정류 회로(7)의 출력 전류를 전압원으로 변환하고, 판정 회로(6)에 전원을 공급하는 전원 회로를 구비하고 있다. 이 전원 회로는 전압 감시 회로(8), 제1 스위칭 소자인 전류 제어 트랜지스터(9), 과전압 보호용 제너다이오드(10), 제2 스위칭 소자인 부하 분리용 트랜지스터(11), 풀업(pull-up) 저항(12), 역류 방지 다이오드(13), 및 부하 분리용 트랜지스터(11)를 제어하는 제3 스위칭 소자인 제어용 트랜지스터(14)로 구성되어 있다. 또한, 전류 제어 트랜지스터(9), 부하 분리용 트랜지스터(11), 제어용 트랜지스터(14)는, 각각 바이폴러 트랜지스터 또는 전계 효과 트랜지스터로 구성되어 있다.
또한, 전자식 회로 차단기(1A)는 동작 테스트 장치(15)로부터 단자 16, 17을 통해서 전원을 공급할 때의 역방향 전류를 방지하는 정류 다이오드(18)와, 동작 테스트 장치(15)로부터 출력되는 순시 트립 신호와 시한 트립 신호를 전환하는 전환용 다이오드(19)와, 판정 회로(6)의 출력 신호에 의해 사이리스터(20)를 통해서 가압되는 트립 코일(21)과, 트립 코일(21)의 가압시에 개폐 접점(3)을 개리(開離) 구동시키는 트립 기구(도시하지 않음)를 구비하여 구성되어 있다. 또한, 부호 22는 평활 콘덴서, 부호 23은 테스트용 검출 저항, 부호 24는 동작 테스트 장치(15)의 동작 테스트 신호를 전환용 다이오드(19)에 공급하는 단자를 나타내고 있다.
도 1에 나타내는 전자식 회로 차단기(1A)는 상기와 같이 구성되고, 동작 테스트 장치(15)를 이용했을 때의 동작은, 교류 전로(2)에의 통전이 없는 오프 라인일 때, 회로로의 전원을 외부로부터 입력할 필요가 있기 때문에, 접속한 동작 테스트 장치(15) 내부의 정전류 IIN을 단자 16으로부터 정류 다이오드(18)를 통해서 전원 회로로 공급한다.
정전류 IIN은 부하 분리용 트랜지스터(11)를 통해서 평활 콘덴서(22)에 충전되어 출력 전압 VOUT으로 변환되고, 판정 회로(6)에 공급된다. 출력 전압 VOUT은 전압 감시 회로(8)에 의해서 전압 검출되고 있고, 소정의 임계값보다도 큰 경우는 전류 제어 트랜지스터(9)의 베이스에 신호를 출력하고, 전류 제어 트랜지스터(9)를 통해서 정전류 IIN을 GND에 바이패스함으로써, 출력 전압 VOUT의 제어를 행하고 있다.
출력 전압 VOUT이 상승하고, 판정 회로(6)가 기동한 후, 동작 테스트 장치(15)는, 단자 24로부터 순시 조작 테스트 신호를 판정하는 순시 트립 판정 회로(6a), 또는 시한 트립 테스트 신호를 판정하는 시한 트립 판정 회로(6b) 중 어느 한쪽의 판정 회로를 선택하고, 정전류의 동작 테스트 신호 ITEST1 또는 ITEST2를 공급한다. 동작 테스트 신호 ITEST1 또는 ITEST2는, 테스트용 검출 저항(23) 및 전류 검출 저항(5)에 의해서 과전류 인가 상당의 전압을 발생시켜, 의사적(疑似的)인 과전류를 판정 회로(6)의 순시 트립 판정 회로(6a), 또는 시한 트립 판정 회로(6b) 중 어느 것으로 검출시킨다. 또한, 단자 17은 그라운드이다.
판정 회로(6)의 순시 트립 판정 회로(6a), 시한 트립 판정 회로(6b) 중 어느 것은, 검출한 전압값이 소정의 임계값을 초과하면, 트립 신호 VTRIP를 사이리스터(20)의 게이트에 출력하여, 사이리스터(20)를 온 상태로 한다. 또한, 전원 회로의 제어용 트랜지스터(14)는 온 상태로 되고, 부하 분리용 트랜지스터(11)의 베이스·이미터간 전압은 GND 전위로 되어, 출력 전압 VOUT≒0V가 된다. 동시에 전압 감시 회로(8)의 출력이 오프되고, 전류 제어 트랜지스터(9)는 오프 상태로 되어, 정전류 IIN은 트립 코일(21)에 유입된다. 이것에 의해서 트립 코일(21)이 구동되어, 개폐 접점(3)을 연다.
한편, 동작 테스트 장치(15)의 단자 16과 GND 간의 트립 동작 검출 전압 VIN2는, 부하 분리용 트랜지스터(11)가 오프, 또한 전류 제어 트랜지스터(9)가 오프로 되어 있고, 전원 회로의 부하인 판정 회로(6)보다 트립 코일(21)의 임피던스 쪽이 크다고 하면, 트립 동작 검출 전압 VIN2는 트립 동작전과 비교하여, 상승한다. 트립 동작 검출 전압 VIN2를 동작 테스트 장치(15)가 검출하고 있고, 소정의 트립 동작 검출의 임계값을 초과한 상태가 수 ms 지속되면 동작 테스트 장치(15)는 전자식 회로 차단기(1A)의 트립 동작을 검출하고, 트립 동작 시간의 검출을 행한다. 다만, 동작 테스트 장치(15)가 트립 검출을 행하기 위해서는, 트립 동작 검출을 행하는 시간, 판정 회로(6)로의 전원 공급을 평활 콘덴서(22)에 충전되어 있는 전하만으로 보충할 필요가 있어, 대용량의 평활 콘덴서가 필요하게 된다.
상기 도 1에 나타내는 전자식 회로 차단기(1A)가 문제가 되는 경우의 동작 파형을 도 2에 나타낸다. 도 2에 있어서, (a)는 동작 테스트 장치(15)의 공급 전류 IIN을 나타내고, (b)는 전원 회로의 출력 전압 VOUT을 나타내며, (c)는 전압 감시 회로(8)의 출력 전압을 나타내고, (d)는 부하 분리용 트랜지스터(11)의 베이스 전압 VB를 나타내며, (e)는 사이리스터(20)의 애노드·캐소드간 전압 VSR을 나타내고 있다. 또한, (f)는 트립 신호 VTRIP을 나타내고, (g)는 동작 테스트 신호 ITEST1 또는 ITEST2를 나타내며, (h)는 동작 테스트 장치(15)의 단자 16의 전압 VIN2를 나타내고, (i)는 동작 테스트 장치(15)의 트립 동작 검출의 타이밍을 나타내며, (j)는 동작 테스트 장치(15)의 트립 동작 검출의 카운트를 나타내고 있다.
동작 테스트 신호 ITEST1 또는 ITEST2를 인가했을 때, 판정 회로(6)의 순시 트립 판정 회로(6a)와 시한 트립 판정 회로(6b) 중 어느 판정 회로로부터 트립 신호가 출력되어, 사이리스터(20)가 도 2의 (e)와 같이 온 상태로 된다. 동시에 부하 분리용 트랜지스터(11)의 제어용 트랜지스터(14)가 온 상태로 되고, 부하 분리용 트랜지스터(11)의 베이스의 전위는 GND의 전위와 거의 같게 되므로, 부하 분리용 트랜지스터(11)는 부하와 분리되어, 오프 상태로 된다. 부하 분리용 트랜지스터(11)가 오프인 동안, 판정 회로(6)로의 전원 공급은 평활 콘덴서(22)의 충전 전류만으로 되고, 순시 트립 판정 회로(6a)와 시한 트립 판정 회로(6b)의 각각에 의한 트립 동작 출력 신호의 지속 시간은 도 2의 (f)에 나타내는 바와 같이 평활 콘덴서(22)의 남은 용량에 의존하여 t1이 된다.
트립 동작 검출은 신뢰성 확보를 위해 도 2의 (i)에 나타내는 바와 같이, 트립 동작 검출의 타이밍 t2에서 n회의 검출을 행하고 있다. 도 2의 (j)에 나타내는 바와 같이, 트립 동작 검출 전압 VIN2 단자의 전압이 트립 검출 전압 임계값을 초과하고, n회 카운트업 됨으로써 소정의 임계값을 초과했을 때, 동작 테스트 장치(15)가 트립 동작 검출을 행하려고 하면, 트립 신호 지속 시간은 t1≥(t2×n) 필요하다.
그러나, 평활 콘덴서(22)의 용량이 작은 경우는 트립 동작 출력 신호 지속 시간 t1＜(t2×n)이 되어, 동작 테스트 장치(15)는 트립 동작의 검출이 불가로 된다. 또한, 트립 신호 VTRIP의 정지 후, 제어용 트랜지스터(14)는 오프 상태로 되기 때문에 부하 분리용 트랜지스터(11)는 온으로 복귀하여, 판정 회로(6)로의 전류 공급을 재개한다. 한편, 사이리스터(20)는 온 상태를 유지하기 때문에, 입력 전류가 트립 코일(21)과 전원 회로로 분류(分流)되고, 출력 전압 VOUT은 판정 회로(6)의 기동 전압에 이르지 않는 상태를 유지하기 때문에, 동작 테스트 장치(15)는 트립 동작 검출 불가로 된다.
평활 콘덴서(22)로 대용량의 것을 사용함으로써, 동작 테스트 장치(15)는 트립 검출을 행하는 것이 가능하게 되지만, 전원 회로의 출력 전압의 상승 시간에 영향을 주어, 고속 동작을 할 수 없게 되는 과제가 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 평활 콘덴서의 저용량화에 의해 전자 회로의 소형화를 도모하고, 또한 평활 콘덴서의 용량을 삭감함으로써 고속 동작이 가능한 전자식 회로 차단기를 얻는 것을 목적으로 하는 것이다.
본 발명에 따른 전자식 회로 차단기는, 교류 전로에 삽입되어, 트립 코일에 의해 개폐 조작이 행해지는 개폐 접점과, 상기 교류 전로에 흐르는 전류를 검출하는 변류기의 2차측에 접속되어, 2차측 출력 전류를 단방향 전류로 변환하는 정류 회로와, 상기 정류 회로의 출력측에 접속된 제1 스위칭 소자와, 상기 정류 회로의 출력측으로부터 부하를 분리시키는 제2 스위칭 소자와, 상기 제2 스위칭 소자의 제어 단자에 접속되고, 상기 트립 코일에 직렬 접속된 사이리스터에 접속된 전원 회로의 출력 전압을 전환하는 전압 전환 수단과, 상기 제2 스위칭 소자의 출력측에 접속된 전압 억제 수단과, 상기 전압 억제 수단을 통해서 접속되어, 상기 제1 스위칭 소자의 제어를 행하는 전압 감시 회로와, 상기 정류 회로에 접속되어, 상기 교류 전로의 각층의 전류를 검출하는 전류 검출 저항과, 상기 전압 억제 수단을 통해서 접속되어, 상기 전류 검출 저항에 흐르는 전류에 의해서 발생하는 전압을 감시하고, 감시 전압이 소정의 임계값을 초과했을 때, 상기 트립 코일을 통해서 상기 개폐 접점을 개리시키는 순시 트립 판정 회로와, 시한 트립 판정 회로로 이루어지는 판정 회로와, 상기 전류 검출 저항에 접속되고, 상기 판정 회로의 입력 단자와 직렬로 접속된 테스트용 검출 저항과, 상기 교류 전로가 오프 라인인 경우에, 외부로부터 접속 커넥터를 통해서 상기 정류 회로의 후단에 정전류를 입력하는 것과 함께, 상기 테스트용 검출 저항에 테스트 신호를 입력하고, 회로 차단기의 트립 동작 테스트를 행하는 동작 테스트 장치를 구비한 것이다.
본 발명에 따른 전자식 회로 차단기에 의하면, 트립 코일 동작시에 전원 회로의 출력 전압의 전환 수단과 전원 회로의 출력 전류의 억제 수단을 구비한 것에 의해, 평활 콘덴서의 용량을 삭감할 수 있으므로, 전자 회로의 소형화가 도모되고, 또한, 평활 콘덴서의 용량을 삭감함으로써 고속 동작이 가능하게 된다.
본 발명의 상기 이외의 목적, 특징, 관점 및 효과는, 도면을 참조하는 이하의 본 발명의 상세한 설명으로부터, 더욱 분명하게 될 것이다.
도 1은 본원 발명자에 의해 창출된 본 발명에 이르는 과정의 전자식 회로 차단기를 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 전자식 회로 차단기의 동작 파형을 나타내는 차트도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태 1에 따른 전자식 회로 차단기의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태 1에 따른 전자식 회로 차단기의 동작 파형을 나타내는 차트도이다.
이하, 본 발명에 따른 전자식 회로 차단기의 적합한 실시 형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.
실시 형태 1.
도 3은 본 발명의 실시 형태 1에 따른 전자식 회로 차단기의 구성을 나타내는 블록도이고, 도 4는 그 동작 파형을 나타내는 차트도이다.
도 3에 있어서, 전자식 회로 차단기(1B)는 교류 전로(2)를 개폐하는 개폐 접점(3)과, 교류 전로(2)에 삽입된 변류기(4)의 2차측에 접속되어, 그 출력 전류를 검출 전압으로 변환하는 전류 검출 저항(5)과, 전류 검출 저항(5)의 검출 전압으로부터 과전류를 판정하는 순시 트립 판정 회로(6a)와 시한 트립 판정 회로(6b)의 2종의 판정 회로를 가지는 판정 회로(6)와, 변류기(4)의 출력 전류를 정류하는 정류 회로(7)의 출력 전류를 전압원으로 변환하여, 판정 회로(6)에 전원을 공급하는 전원 회로를 구비하고 있다. 이 전원 회로는 전압 감시 회로(8), 제1 스위칭 소자인 전류 제어 트랜지스터(9), 과전압 보호용 제너다이오드(10), 제2 스위칭 소자인 부하 분리용 트랜지스터(11), 풀업 저항(12), 역류 방지 다이오드(13), 부하 분리용 트랜지스터(11)를 제어하는 제3 스위칭 소자인 제어용 트랜지스터(14), 및 후술하는 전원 회로의 출력 전압을 전환하는 전압 전환 수단인 제1 다이오드(25), 전압 억제 수단인 제2 다이오드(26)에 의해 구성되어 있다. 또한, 전류 제어 트랜지스터(9), 부하 분리용 트랜지스터(11), 제어용 트랜지스터(14)는, 각각 바이폴러 트랜지스터 또는 전계 효과 트랜지스터로 구성되어 있다.
또한, 전자식 회로 차단기(1B)는 동작 테스트 장치(15)로부터 단자 16, 17을 통해서 전원을 공급할 때의 역방향 전류를 방지하는 정류 다이오드(18)와, 동작 테스트 장치(15)로부터 순시 트립 신호와 시한 트립 신호를 전환용 다이오드(19)와, 판정 회로(6)의 출력 신호에 의해 스위칭 소자의 사이리스터(20)를 통해서 가압되는 트립 코일(21)과, 트립 코일(21)의 가압시에 개폐 접점(3)을 개리 구동시키는 트립 기구(도시하지 않음)를 구비하여 구성되어 있다. 또한, 부호 22는 평활 콘덴서, 부호 23은 테스트용 검출 저항, 부호 24는 동작 테스트 장치(15)의 동작 테스트 신호를 전환용 다이오드(19)에 공급하는 단자를 나타내고 있다.
실시 형태 1에 따른 전자식 회로 차단기(1B)는 상기와 같이 구성되어 있고, 그 전원 회로, 즉, 전압 감시 회로(8), 전류 제어 트랜지스터(9), 과전압 보호용 제너다이오드(10), 부하 분리용 트랜지스터(11), 풀업 저항(12), 역류 방지 다이오드(13), 부하 분리용 트랜지스터(11)의 제어용 트랜지스터(14), 및 제1 다이오드(25), 제2 다이오드(26)로 구성되는 전원 회로는, 교류 전로(2)로부터 변류기(4)를 통해서 입력되는 교류 전류를 소정의 직류 전압으로 변환하여, 판정 회로(6)에 전원을 공급한다. 그리고, 사이리스터(20)가 온 되었을 때 이 전원 회로는 오프되어, Iout≒0이 되고, VIN1의 전압을 상승시켜 트립 코일(21)로의 전류 공급을 행한다.
이하, 상기 전원 회로의 상세에 대하여, 도 4의 동작 파형을 나타내는 차트도를 이용하여 설명한다. 또한, 도 4의 (a)는 동작 테스트 장치(15)의 공급 전류 IIN을 나타내고, (b)는 전원 회로의 출력 전압 VOUT을 나타내며, (c)는 전압 감시 회로(8)의 출력 전압을 나타내고, (d)는 부하 분리용 트랜지스터(11)의 베이스 전압 VB를 나타내며, (e)는 사이리스터(20)의 애노드·캐소드간 전압 VSR을 나타내고 있다. 또한, (f)는 트립 신호 VTRIP을 나타내고, (g)는 동작 테스트 신호 ITEST1 또는 ITEST2를 나타내며, (h)는 동작 테스트 장치(15)의 단자 16의 전압 VIN2를 나타내고, (i)는 동작 테스트 장치(15)의 트립 동작 검출의 타이밍을 나타내며, (j)는 동작 테스트 장치(15)의 트립 동작 검출의 카운트를 나타내고 있다.
개폐 접점(3)이 열려 있는 오프 라인의 상태에 있어서, 도 4의 (a)에 나타내는 바와 같이 동작 테스트 장치(15)로부터 직류의 정전류 IIN이 공급되었을 때, 도 4의 (d)에 나타내는 바와 같이 부하 분리용 트랜지스터(11)에는 풀업 저항(12)을 통해서 베이스에 전류가 공급되어, 베이스 전압 VB가 상승하고, 도 4의 (b)에 나타내는 바와 같이 평활 콘덴서(22)에 전하가 충전되어, 판정 회로(6)에 전원을 공급한다.
전원 회로의 출력 전압 VOUT은 제2 다이오드(26)를 통해서 전압 감시 회로(8)로 전압을 검출하고 있고, 도 4의 (c)에 나타내는 바와 같이 소정의 임계값(예를 들면 12V)을 초과하는 전압으로 되면 전류 제어 트랜지스터(9)의 게이트에 전압을 출력하여, 전류 제어 트랜지스터(9)를 온 상태로 한다. 이때 정전류 IIN은 전류 제어 트랜지스터(9)의 컬렉터로 유입되어, VIN≒0V가 된다.
부하 분리용 트랜지스터(11)는 베이스 전류≒0이 되기 위해 IOUT≒0이 된다. 판정 회로(6)에 의해서 평활 콘덴서(22)의 전하가 감소하면 출력 전압 VOUT이 저하되지만, 전압 감시 회로(8)에 의해서 소정의 임계값(예를 들면 11.9V) 이하로 되면 전류 제어 트랜지스터(9)를 오프로 함으로써, 다시 부하 분리용 트랜지스터(11)를 온 상태로 하여, 평활 콘덴서(22)에 전류를 충전한다. 따라서 전압 감시 회로(8)에 의해서, 정전류 IIN의 입력에 대해서 출력 전압 VOUT은, 일정 전압으로 제어된다.
판정 회로(6)가 기동한 후에, 동작 테스트 장치(15)로부터 동작 테스트 신호 ITEST2 또는 ITEST1 중 어느 한쪽의 선택된 신호가 전환용 다이오드(19)를 통해서 테스트용 검출 저항(23)에 인가된다. 이때, 테스트용 검출 저항(23)과 전류 검출 저항(5)에서 발생한 전압값을 판정 회로(6)가 검출하고, 소정의 값을 초과하면 트립 신호 VTRIP을 출력한다. 트립 신호 VTRIP을 출력하면, 도 4의 (e)에 나타내는 바와 같이 사이리스터(20)가 온 된다. 동시에 전압 감시 회로(8)는 오프로 되고, 전류 제어 트랜지스터(9)의 베이스로의 출력은 오프 상태로 된다.
또한, 부하 분리용 트랜지스터(11)의 제어용 트랜지스터(14)는 온 되기 때문에 베이스 전압 VB≒0이 되고, 부하 분리용 트랜지스터(11)는 오프로 되기 때문에 IOUT≒0이 된다. 전원 회로의 부하인 판정 회로(6)보다 트립 코일(21)의 임피던스가 크기 때문에, 입력 전압 VIN1은 상승한다. 이때 제어용 트랜지스터(14)의 이미터에 흐르는 전류는, 풀업 저항(12)이 수십 kΩ(예를 들면 47kΩ)인 경우, 수백 ㎂(예를 들면 530㎂) 정도로 된다.
정전류 IIN = 수십 mA(예를 들면 30mA)일 때, 대부분의 전류는 트립 코일(21)에 유입되도록 동작한다. 또한 이 트립 코일(21)에 흐르는 전류는 과전압 보호용 제너다이오드(10)의 제너 전압에 의해서 제한된다.
동작 테스트 장치(15)는 VIN1의 전압값을 검출하고 있고, 소정의 임계값(예를 들면 15V)을 초과하면 차단기가 동작한 것을 검출한다. 이 차단기 동작의 검출은 신뢰성을 확보하기 위해, 도 4의 (i), 도 4의 (j)와 같이 수 ms마다 수차례 검출하는 방식이며, 예를 들면 t2=5ms마다 2회 이상 검출했을 경우, 차단기가 트립 동작한 것을 검출한다.
트립 동작시에는 판정 회로(6)의 트립 신호 VTRIP에 의해서, 부하 분리용 트랜지스터(11)를 오프로 제어하고 있지만, 이 전원 공급원은 평활 콘덴서(22)에 충전된 전하를 전원으로 하도록 전환되기 때문에, 판정 회로(6)에 의해서 발생한 소비 전류에 의해 평활 콘덴서(22)의 전하는 저하된다. 그러므로, 판정 회로(6)로의 공급 전압이 최저 동작 전압을 밑돌면, 도 4의 (f)와 같이 트립 신호 VTRIP은 t1의 수 ms에서 정지한다.
만약 여기서, 트립 신호 VTRIP이 정지되어 제어용 트랜지스터(14)가 오프되고, 부하 분리용 트랜지스터(11)가 온으로 되어 버렸을 경우, 전원의 공급은 트립 코일(21)에 더하여, 판정 회로(6)에도 행해지게 되어, 도 2의 (f)에 나타내는 트립 신호가 오프된 후, 도 2의 (h)의 전원 회로의 출력 전압 VOUT이 저하되고, 동작 테스트 장치(15)는 트립 검출이 불가로 된다. 동작 테스트 장치(15)가 트립 검출을 행하기 위해서는, 트립 동작 검출을 행하는 도 2의 (j)에 나타내는 바와 같이 카운트수가 임계값을 초과할 때까지, 판정 회로(6)로의 전원 공급을 평활 콘덴서(22)에 충전되어 있는 전하만으로 보충할 필요가 있어, 대용량의 평활 콘덴서가 필요하게 된다. 이 경우는 전자식 회로 차단기의 CO동작의 속도, 즉, 투입 동작에 이어서, 유예 없이 차단 동작을 행하는 속도가 늦어지기 때문에, 새로운 문제가 발생한다.
그러나, 사이리스터(20)의 애노드·캐소드간 전압 VON을, 전원 회로의 출력 전압의 전환 수단인 제1 다이오드(25)를 이용하는 것과, 추가로 전압 억제 수단인 제2 다이오드(26)를 이용함으로써, 동작 테스트 장치(15)의 트립 동작 검출 중에는 상시, 부하 분리용 트랜지스터(11)를 오프로 유지하는 것이 가능하게 되어, 소용량의 평활 콘덴서(22)로 트립 동작의 검출이 가능하게 된다. 이하, 평활 콘덴서(22)의 소용량화가 가능하게 되는 동작 원리에 대해 상세하게 설명한다.
판정 회로(6)의 순시 트립 판정 회로(6a)와 시한 트립 판정 회로(6b) 중 어느 한쪽의 트립 신호 출력에 의해 사이리스터(20)가 온 상태로 되면, 부하 분리용 트랜지스터(11)의 베이스 전압 VB는, 사이리스터(20)의 온 전압 VON을 VON=1.2V, 전원 회로의 출력 전압의 전환 수단인 제1 다이오드(25)의 순방향 전압 VD3를 VD3=0.7V로 했을 경우,
VB=VON＋VD3=1.2V＋0.7V=1.9V
가 된다.
또한, 출력 전압 VOUT은, 부하 분리용 트랜지스터(11)가 온 되기 위해서 필요한 베이스·이미터 전압 VBE를 VBE=0.6V, 역류 방지 다이오드(13)의 순방향 전압 VD1을 VD1=0.6V로 했을 때,
VOUT=VB-VBE-VD1=(1.9V-0.6V-0.6V)=0.7V
가 된다.
또한, 전류 억제 수단인 제2 다이오드(26)의 순방향 전압 VD2에 의해서 판정 회로(6)로의 인가 전압 VOUT2는
VOUT2=VOUT-VD2=0.6V-VD2
로, VOUT2≒0으로 되기 위해서는 VD2≒0.6이 될 필요가 있지만, 제2 다이오드(26)의 순방향 전압은 0.6V정도이면 출력 전류 IOUT이 수십 ㎂(예를 들면 50㎂) 정도로 발생한다고 하면, IIN≫IOUT이 되어, IOUT≒0이 된다.
따라서, 사이리스터(20)가 온 되어 있는 한, 동작 테스트 장치(15)의 단자 16의 트립 동작 검출 전압 VIN2로부터 본 전원 회로의 입력 임피던스는, 평활 콘덴서(22)의 전하가 0μC이 되고, 판정 회로(6)가 정지되었을 경우에서도 일정하게 되어, 도 4의 (h)와 같이 트립 동작 검출 전압 VIN2는 안정된다. 또한, 동작 테스트 장치(15)는 검출하기 위한 트립 동작 검출의 카운트를 실행할 수 있기 때문에, 트립 동작 검출이 가능하게 된다.
따라서 평활 콘덴서(22)의 용량은 사이리스터를 온, 또한 출력 전압 VOUT을 안정화할 수 있는 용량이 있으면 문제 없이, 콘덴서의 용량을 저감시킬 수 있어, 전원 회로의 소형을 도모할 수 있다. 또한 평활 콘덴서(22)의 용량 삭감에 의해서 고속 동작이 가능하게 된다.
이상과 같이, 실시 형태 1에 따른 전자식 회로 차단기(1B)에 의하면, 트립 코일(21)의 동작시에, 전원 회로의 출력 전압의 전환 수단인 제1 다이오드(25)와, 전압 억제 수단인 제2 다이오드(26)를 구비한 것에 의해, 평활 콘덴서(22)의 용량을 삭감할 수 있으므로, 전자 회로의 소형화가 도모되고, 평활 콘덴서(22)의 용량을 삭감함으로써 고속 동작이 가능하게 된다.
또한, 상기에 있어서 본 발명의 실시 형태 1에 따른 전자식 회로 차단기에 대해 설명했지만, 본 발명은 그 발명의 범위 내에 있어서, 실시 형태를 적절히 변형, 생략하는 것이 가능하다.
1A, 1B 전자식 회로 차단기, 2 교류 전로, 3 개폐 접점, 4 변류기, 5 전류 검출 저항, 6 판정 회로, 6a 순시 트립 판정 회로, 6b 시한 트립 판정 회로, 7 정류 회로, 8 전압 감시 회로, 9 전류 제어 트랜지스터, 10 과전압 보호용 제너다이오드, 11 부하 분리용 트랜지스터, 12 풀업 저항, 13 역류 방지 다이오드, 14 제어용 트랜지스터, 15 동작 테스트 장치, 16, 17, 24 단자, 18 정류 다이오드, 19 전환용 다이오드, 20 사이리스터, 21 트립 코일, 22 평활 콘덴서, 23 테스트용 검출 저항, 25 제1 다이오드, 26 제2 다이오드

Claims (4)

  1. 교류 전로에 삽입되어, 트립 코일에 의해 개폐 조작이 행해지는 개폐 접점과,
    상기 교류 전로에 흐르는 전류를 검출하는 변류기의 2차측에 접속되어, 2차측 출력 전류를 단방향 전류로 변환하는 정류 회로와,
    상기 정류 회로의 출력측에 접속된 제1 스위칭 소자와,
    상기 정류 회로의 출력측으로부터 부하를 분리시키는 제2 스위칭 소자와,
    상기 트립 코일에 직렬 접속된 사이리스터와,
    상기 사이리스터와 상기 제2 스위칭 소자의 제어 단자 사이에 접속되고, 순방향 전압과 상기 사이리스터의 온 전압에 의해, 상기 제2 스위칭 소자의 베이스 전압을 제어하는 제1 다이오드와,
    상기 제2 스위칭 소자의 출력측에 접속되어, 상기 제2 스위칭 소자의 출력측 전압을 억제하는 전압 억제 수단과,
    상기 전압 억제 수단을 통해서 접속되어, 상기 제1 스위칭 소자의 제어를 행하는 전압 감시 회로와,
    상기 정류 회로에 접속되어, 상기 교류 전로의 각층의 전류를 검출하는 전류 검출 저항과,
    상기 전압 억제 수단을 통해서 접속되어, 상기 전류 검출 저항에 흐르는 전류에 의해서 발생하는 전압을 감시하고, 감시 전압이 소정의 임계값을 초과했을 때, 상기 트립 코일을 통해서 상기 개폐 접점을 개리(開離)시키는 순시 트립 판정 회로와 시한 트립 판정 회로로 이루어지는 판정 회로와,
    상기 전류 검출 저항에 접속되고, 상기 판정 회로의 입력 단자와 직렬로 접속된 테스트용 검출 저항과,
    상기 교류 전로가 통전되고 있지 않은 경우에, 외부로부터 접속 커넥터를 통해서 상기 정류 회로의 후단에 정전류를 입력하는 것과 함께, 상기 테스트용 검출 저항에 테스트 신호를 입력하여, 회로 차단기의 트립 동작 테스트를 행하는 동작 테스트 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 전자식 회로 차단기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전압 억제 수단은 다이오드 또는 제너다이오드인 것을 특징으로 하는 전자식 회로 차단기.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 동작 테스트 장치의 공급 전류를 상기 제2 스위칭 소자를 통해서 충전 하고, 상기 판정 회로에 공급하는 출력 전압으로 변환하는 평활 콘덴서를 더 구비한 것을 특징으로 하는 전자식 회로 차단기.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 스위칭 소자와 상기 제2 스위칭 소자는, 각각 바이폴러 트랜지스터 또는 전계 효과 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 전자식 회로 차단기.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110879352B (zh) * 2019-11-25 2022-07-12 广东电网有限责任公司广州供电局 开关储能机构打压状态远程监测***、方法及装置
CN111781494B (zh) * 2020-07-09 2021-04-20 西安交通大学 一种改良的断路器机械特性自动在线检测方法及其装置
CN115291093B (zh) * 2022-05-27 2023-12-22 国网江苏省电力有限公司南通供电分公司 一种基于电压监视的断路器工作状态检测方法及***

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0235479B1 (fr) * 1986-01-10 1993-08-04 Merlin Gerin Déclencheur statique à circuit de test pour disjoncteur électrique
FR2612347B1 (fr) * 1987-03-09 1989-05-26 Merlin Gerin Declencheur statique comportant un circuit de detection d'un courant homopolaire
JPH0611550A (ja) * 1992-06-25 1994-01-21 Mitsubishi Electric Corp 回路遮断器のテスト装置
KR950006921Y1 (ko) * 1993-02-05 1995-08-23 금성계전 주식회사 누전 차단기용 테스트 회로
JP2548894B2 (ja) * 1993-12-15 1996-10-30 日東工業株式会社 電子式配線保護遮断器
JP3335838B2 (ja) * 1995-03-31 2002-10-21 三菱電機株式会社 回路遮断器
JPH09166634A (ja) * 1995-12-14 1997-06-24 Mitsubishi Electric Corp 電子式回路遮断器の引外し動作試験装置
JP3251486B2 (ja) 1996-01-30 2002-01-28 三菱電機株式会社 回路遮断器およびそのテスト装置
JP4983523B2 (ja) * 2007-10-09 2012-07-25 三菱電機株式会社 電源回路及びこの電源回路を用いた漏電遮断器
KR101515321B1 (ko) * 2011-05-24 2015-04-24 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 전자식 회로 차단기
CN105699886A (zh) * 2012-07-27 2016-06-22 胡小青 具有交流漏电调节电路的改进型检测设备
JP6058315B2 (ja) * 2012-08-17 2017-01-11 株式会社東芝 デジタル保護リレー

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