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発明の名称 直流主回路の電流測定装置およびそれを用いた直流遮断器
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−34667
公開日 平成6年(1994)2月10日
出願番号 特願平4−189487
出願日 平成4年(1992)7月16日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】武 顕次郎
発明者 ▲吉▼田 亨 / 門脇 孝志 / 本田 春雄 / 大内 茂俊 / 久郷 幸雄 / 市川 文久 / 菅野 勉 / 山田 耕也
要約 目的
分流回路に設けた直流変流器を用いて正確に直流主回路の電流を換算することができる直流主回路の電流測定回路を提供する。

構成
直流主回路を成す主導体3に分流回路を成す分流導体2を電気的並列に接続し、この分流導体2を包囲してそのリアクトルが可変なインダクタンス素子1と直流変流器4を設け、直流変流器4で測定した分流電流I2 の電流値を(R2/R1)倍した値が、主回路を流れる主電流I1 と一致するようにするため、インダクタンス素子1を調整して(R2/R1=L2/L1)となるようにする。
特許請求の範囲
【請求項1】 直流主回路の主回路に並列に分流回路を接続し、この分流回路に直流変流器を設置して成る直流主回路の電流測定装置において、上記分流回路にそのリアクタンスが可変なインダクタンス素子を設けたことを特徴とする直流回路の電流測定装置。
【請求項2】 請求項1記載のものにおいて、上記インダクタンス素子は、上記主回路のリアクタンスと上記分流回路のリアクタンスの比が、上記主回路の抵抗と上記分流回路の抵抗の比とほぼ等しくなるようにしたことを特徴とする直流主回路の電流測定装置。
【請求項3】 請求項1記載のものにおいて、上記インダクタンス素子は、二分割されたリング状鉄心の接合面間の空隙寸法を調整可能に構成したことを特徴とする直流主回路の電流測定装置。
【請求項4】 請求項1記載のものにおいて、上記インダクタンス素子は、リング状鉄心の軸方向の厚さ寸法を増減可能に構成したことを特徴とする直流主回路の電流測定装置。
【請求項5】 直流主回路に直流遮断器接点を接続し、上記直流主回路の電流を直流変流器によって検出し、過電流継電器を介して上記直流遮断器接点に動作指令を与えるように構成した直流遮断器において、上記直流主回路の主回路に上記直流遮断器接点を接続し、また上記主回路に並列に分流回路を接続し、この分流回路に上記直流変流器と、そのリアクタンスが可変なインダクタンス素子を設けたことを特徴とする直流遮断器。
【請求項6】 請求項5記載のものにおいて、上記インダクタンス素子は、上記主回路のリアクタンスと上記分流回路のリアクタンスの比が、上記主回路の抵抗と上記分流回路の抵抗の比とほぼ等しくなるようにしたことを特徴とする直流遮断器。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は分流回路に直流変流器を設けて直流回路の電流を測定する直流主回路の電流測定装置およびそれを用いた直流遮断器に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の直流主回路の電流測定は、例えば特開昭54−149873号公報に記載されているように、直流主回路に直流変流器を設け、この直流変流器で直流主回路の電流を直接測定するようにしているが、このような測定では、測定用の直流変流器が主回路電流に対応して大形化してしまい、また大形の直流変流器で過渡応答特性の良いものとなると極めて高価になってしまう。一方、直流主回路に並列な分流回路を設置し、この分流回路に小形の直流変流器を設け、この直流変流器で分流電流を測定し、これを主回路電流に換算して測定することが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した分流回路を用いた電流測定では、過渡電流に対する応答特性について十分な考慮がなされず、必ずしも分流回路での過渡電流に対する応答特性が直流主回路と合致していない。すなわち、直流主回路に並列な分流回路を設け、この分流回路を流れる電流を測定して直流主回路を流れる電流に換算するには、直流主回路と分流回路の抵抗比Nを求め、分流回路で測定された電流値にN倍したものが直流主回路を流れる電流に一致していなければならないが、直流主回路側と分流回路側の回路定数、つまり抵抗とリアクタンスの比が等しくなければ、過渡電流測定時に、分流回路で測定した電流値と、直流主回路で測定した電流値とが異なってしまう。例えば、図2に示すように分流回路側の回路定数が直流主回路側の実際の回路定数よりも小さいと、実際の直流主回路の電流Aより大きな値の電流Cとして換算してしまうし、一方、分流回路側の回路定数が直流主回路側の実際の回路定数よりも大きいと、実際の直流主回路の電流Aより小さな値の電流Bとして換算してしまうことになる。従って、このような直流主回路の電流測定装置を直流遮断器に用いた場合、電流変化率が大きく直ちに遮断すべき電流が実際の直流主回路を流れているにも拘らず、遮断指令が与えられなかったり、実際には遮断すべき電流ではないのに遮断指令が与えられて直流遮断器の誤動作となってしまう。
【0004】本発明の第一番目の目的は、分流回路に設けた直流変流器を用いて正確に直流主回路の電流を換算することができる直流主回路の電流測定装置を提供するにある。また本発明の第二番目の目的は、分流回路に設けた直流変流器を用いて正確に直流主回路の電流を換算し、これに基いて正確に対応する動作を行なう信頼性の高い直流遮断器を提供するにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は上記第一番目の目的を達成するために、直流主回路の主回路に並列に分流回路を接続し、この分流回路に直流変流器を設置して成る直流主回路の電流測定装置において、上記分流回路にそのリアクタンスが可変なインダクタンス素子を設けたことを特徴とする。本発明は上記第二番目の目的を達成するために、直流主回路に直流遮断器接点を接続し、上記直流主回路の電流を直流変流器によって検出し、過電流継電器を介して上記直流遮断器接点に動作指令を与えるように構成した直流遮断器において、上記直流主回路の主回路に上記直流遮断器接点を接続し、また上記主回路に並列に分流回路を接続し、この分流回路に上記直流変流器と、そのリアクタンスが可変なインダクタンス素子を設けたことを特徴とする【0006】
【作用】本発明による直流主回路の電流測定装置は、上述のように分流回路にそのリアクタンスが可変なインダクタンス素子を設けたため、分流回路のリアクタンスを変化させて分流回路の回路定数を調整し、主回路と分流回路の応答特性を合わせることができ、分流回路を流れる分流電流から正確に対応する主回路の電流を換算することができる。また本発明による直流遮断器は、上述したように分流回路にそのリアクタンスが可変なインダクタンス素子を設けて分流回路のリアクタンスを変化させて分流回路の回路定数を調整し、主回路と分流回路の応答特性を合わせ、分流回路を流れる分流電流から正確に対応する主回路の電流を過電流継電器で得、これを基に遮断指令を与えるようにしたため、小型の直流変流器を用いて誤動作等を防止して信頼性を向上させることができる。
【0007】
【実施例】以下本発明の実施例を図面によって説明する。図1は本発明の一実施例による直流主回路の電流測定装置を示す構成図で、直流主回路を成す主導体3に分流回路を成す分流導体2を電気的並列に接続し、この分流導体2を包囲して硅素鋼板を軸方向に積層した積層鉄心、フェライトコア等からなるリング状のインダクタンス素子1と直流変流器4を設けている。インダクタンス素子1は、例えば図4に示すように、半円筒状に成した一対の鉄心1a,1bの対向部間に予め所定の厚さにされた絶縁物5を介在し、両鉄心1a,1bの対向部近傍にそれぞれ機械的に結合した取付部材6a,6b間をボルト7によって締め付け、両鉄心1a,1bの対向部間に空隙gを形成して構成されている。
【0008】このような構成の直流主回路において、定常状態で流れる全電流Iは、主導体3を流れる主電流I1 と、分流導体2を流れる分流電流I2 とに分散して流れることになり、分流電流I2 が直流変流器4によって測定されることになる。しかしながら、上述した直流主回路を電気回路記号を用いて回路図に書き直すと図3に示すように、主導体3から成る主回路は抵抗R1 とリアクタンスL1 によって表わされ、分流導体2から成る分流回路は抵抗R2 とインダクタンス素子1を含むリアクタンスL2 によって表わされる。従って、この直流主回路に定電流が流れる場合、主導体3の抵抗R1 と分流導体2の抵抗R2 の比に比例した主電流I1 と分流電流I2 が流れることになり、直流変流器4によって測定された分流電流I2 の電流値から主電流I1 もしくは全電流Iを換算して求めることができる。しかしながら、直流主回路に遮断すべき電流が流れる場合、それは図2に示す電流Aのような過渡電流であるため、直流変流器4で測定した分流電流I2 の電流値を(R2/R1)倍した値が、主電流I1 と一致するようにするには(R2/R1=L2/L1)となるようにする必要がある。そこで、この等式が成立するリアクタンスL2となるように、図4に示したインダクタンス素子1の空隙gを変更するわけであるが、予め用意した厚みの異なる複数の絶縁物5の中から変更する空隙gに対応する厚みの絶縁物5を選定し、それを両鉄心ア1a,1bの対向部間に介在させて再びボルト7で締め付ければ良い。
【0009】このような構成によれば、分流回路に設けた比較的小電流用の直流変流器4を用いて、主回路を流れる主電流I1 を正確に検出することができる。尚、上述した実施例ではインダクタンス素子1として二分割されたリング状鉄心を用い、その接合面間の空隙gを変更してリアクタンスL2 を調整するようにしたが、インダクタンス素子1として積層鉄心を用い、その軸方向長さ、すなわち積層枚数を増減して所望のリアクタンスL2 を得るようにしても良い。また上述した実施例におけるインダクタンス素子1では両鉄心1a,1bの対向部間に絶縁物5を介在させて空隙gを設定したが、絶縁物5を省略したり、図4の取付部材6a,6b間に絶縁物5を介在して空隙gを設定するようにしても良い。更にインダクタンス素子1としてコイルを用いることもできるが、分流回路のリアクタンス値だけでなく抵抗値も変化してしまうため、直流主回路の電流値が一定になった定電流の場合の分流回路で測定される電流値の絶対値も変化してしまい、分流回路で測定された電流値を何倍すれば直流主回路電流となるかが一定でなくなるので、倍数対応別回路を設置しなければならず構成が複雑になってしまう。
【0010】図5は、上述した直流主回路の電流測定装置を用いて構成した直流遮断器を示している。直流遮断器10は直流電源14と負荷15間に接続されており、直流遮断器10を構成する部分内の直流主回路を成す主導体3に分流導体2を電気的並列に接続し、この分流導体2を包囲して上述したリアクタンスが可変なインダクタンス素子1と直流変流器4が設けられ、直流変流器4の出力は過電流継電器12に取込まれ、遮断すべき電流を検出したとき直流遮断器接点11を開路操作する駆動装置13に動作信号を与えるように構成されている。この主導体3と分流導体2における抵抗R1,R2とリアクタンスL1,L2の関係は上述の場合と同様であり、過電流継電器12は、一般に知られるように分流導体2を流れる分流電流I2を直流変流器4によって検出した後、上述の抵抗R1,R2とインダクタンスL1,L2 の関係から主電流I1 に換算し、これが所定の値になったり、所定の電流変化率になったとき、駆動装置13に動作信号を与えるように構成されている。
【0011】このような構成の直流遮断器10によれば、分流導体2を流れる比較的小さな分流電流を直流変流器4によって検出すれば良いから、直流変流器4を小型にすることができる。また分流回路にリアクタンスが可変なインダクタンス素子1を設けて、主回路と分流回路の抵抗R1,R2とリアクタンスL1,L2の比を一致させたため、直流主回路に遮断すべき電流が流れ、それが図2に示す電流Aのような過渡電流であっても正確な主電流I1 を換算することができ、従来のように図2に示すような電流変化率の大きな電流Cとして誤検出して直流遮断器10を誤動作させたり、あるいは遮断すべき電流であるにも拘らず電流変化率の小さな電流Bとして誤検出して不動作であったりすることを防止して、直流遮断器としての動作信頼性を向上させることができる。また上述した直流主回路の電流測定装置は、直流遮断器10の外側の直流主回路に設けても良いが、上述のように直流遮断器10内に組み込んで構成すると、直流遮断器10の点検と共に直流主回路の電流測定装置の点検を行うことができる。
【0012】
【発明の効果】以上説明したように本発明の直流主回路の電流測定装置によれば、分流回路にそのリアクタンスが調整可能なインダクタンス素子を設けたため、測定電流が過渡電流であっても分流回路に設けた小型の直流変流器を用いて正確に直流主回路の主電流を換算して得ることができる。また上述した直流主回路の電流測定装置を用いて直流遮断器を構成したため、遮断すべき電流が過渡電流であっても分流回路に設けた小型の直流変流器を用いて正確に直流主回路の電流に換算し、これに基いて正確に対応する動作を行なう信頼性の高い直流遮断器が得られる。




 

 


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