JP5537779B2

JP5537779B2 - 電流遮断装置

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Publication number: JP5537779B2
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Inventors: 繁飛田
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Publication date: 2014-07-02
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Description

本発明は、設定された電流値を超える負荷がかかると電流を遮断する開閉器を介して、複数の電気負荷設備に対して電流を流す電気回路に組み込まれる電流遮断装置に関する。

現在、工場で主に使用される電気負荷設備が動力(三相200V)である場合の電気料金は、実際の電気使用量の他に、動力毎に基本料金がかかっている。
又、前記基本料金は、電力会社との「負荷設備契約」、及び「主開閉器契約」の２種類の契約方式により決定されている。

前記「負荷設備契約」は、全ての電気負荷設備の最大動力(モーター)容量(ＫＷ)の合計を契約容量(ＫＷ)とし、この契約容量に単価(円)を掛けた数値を基本料金(円)とするものである。

前記「主開閉器契約」は、全ての電気負荷設備の動力容量にかかわらず、電気負荷設備の稼動時に、工場の主開閉器に実際に流れる電流値を基にして契約容量(ＫＷ)とし、この契約容量に単価(円)を掛けた数値を基本料金(円)とするものである。

尚、前記単価(円)は、各電力会社によって異なるが、基本的には「負荷設備契約」と「主開閉器契約」ともに同額である。
又、前記基本料金は、実際には、力率割引や消費税がかかるため、

基本料金(円)=契約容量(KW)×単価(円)×95%(力率割引)×1.05％(消費税)

という算定式により算定される。

この「主開閉器契約」の契約容量は、

契約容量(KW)=主開閉器の定格電流(A)×電圧(200V)×1.732(係数)×力率(100%)÷1000

という算定式で算定される。

例えば、下記の表１に示す電気負荷設備を備えた施設における基本料金を、前記の算定式で算定して比較すると、「主開閉器契約」の基本料金は、「負荷設備契約」の基本料金に比べて約半分となるため、工場稼動における電気料金のコスト削減に効果的である。
尚、下記の算定式における980(円)は、ある電力会社の単価(円)を例示したものであり、電力会社によって異なる可能性はある。

「負荷設備契約」では、表１の電気負荷設備の総動力容量が34KWであるので、その契約容量は34KWとなり、これを前記算定式に当てはめて基本料金を算定すると、

34(KW)×980(円)×95(%)×1.05(％)=33,236円

となる。

「主開閉器契約」では、表１の電気負荷設備の総電流値が50Aであるので、契約する主開閉器の最小定格電流値を50Aとし、この数値を主開閉器の契約容量を前記算定式に当てはめて算定すると、

50(A)×200(V)×1.732(係数)×100(%)÷1000=17.32(KW)

となり、小数点以下は、切り捨てられるので、その契約容量は17KWとなる。
そして、この17KWを前記算定式に当てはめて基本料金を算定すると、

17(KW)×980(円)×95(%)×1.05(％)=16,618円

となる。

ところで、「主開閉器契約」の基本料金は、前記算定式の通り、主開閉器の定格電流値の大きさによって増減するため、基本料金を好適なものにするには、電気負荷設備の総電流値に比例して主開閉器の定格電流値を変更する必要がある。
基本的に主開閉器の定格電流値の設定は、全ての電気負荷設備を最大能力で稼動させたり、電気負荷設備の動力始動時において、定格電流値以上の電流が瞬間的に流れたりしてもトリップ(電流が遮断する状態)しないようにするため、主開閉器の最小定格電流値を電気負荷設備の総電流値と同等としている。
又、主開閉器は、漏電事故を検知し除去する目的で、瞬時動作、又は時延動作を選択して設置されるものであるが、通常、工場で使用されている主開閉器は、突然のトリップや火災防止のために、時延動作するものが使用されている。

前記時延動作する開閉器として、例えば、設定された電流値を超える電流値(負荷)がかかると同時に時間計測が開始され、あらかじめ設定された時間に達すると電流の遮断動作を行い、前記設定された時間前に前記負荷が設定された電流値以下になると、時間計測が停止されると共に、該時間が計測開始時の値にリセットされる電子制御式の開閉器がある。(例えば、非特許文献１参照)。

前記非特許文献１に記載の開閉器は、カタログに添付されている「配線用遮断機動作表」に示すように、開閉器に定格電流値(A)を上回る電流値(負荷)がかかった際に、その電流値の大きさ毎に遮断操作までの時間が設定されていて、この設定された時間に達すると、遮断動作を行うようにしたものであり、更に、定格電流値を上回る電流値の率が、定格電流値に対して０〜１２４%の範囲であれば、遮断動作が行われないようにもしている。
すなわち、この開閉器は、該開閉器に対して定格電流値を上回る電流値がかかっても、設定された時間はトリップしないので、その時間内に、現状において運転しなくても問題の少ない電気負荷設備の電源を切れば、開閉器にかかる負荷を下げることができるので、開閉器のトリップを防止することができる。
したがって、開閉器に対して定格電流値を上回る電流値がかかった際に、突然トリップすることが防止されているので、余裕のある最小定格電流値とする主開閉器契約とする必要がなく、「主開閉器契約」のメリットを最大限生かすこと、すなわち電気料金の基本料金の低減を図ることができる。
尚、下記表２において、非特許文献１に記載の開閉器の「配線用遮断機動作表」の一部を抜粋して示す。

しかしながら、前記電子制御式の開閉器を使用した場合、該開閉器に対して過負荷がかかった際に、前記設定された時間内に、いずれかの電気負荷設備の電源を手動により切断する必要があるため、表２における「過負荷１」や「過負荷２」のように、電流遮断までの時間がある程度余裕がある場合には、余裕を持って電源切断可能な電気負荷設備を探し、該電気負荷設備の電源切断作業を行うことができるが、表２における「過負荷４」〜「過負荷６」のように、電流遮断までの時間が数十秒〜数秒程度の短時間である場合には、時間的な余裕がないために、電気負荷設備の電源切断が間に合わなかったり、誤って作動を続けなければならない電気負荷設備の電源を切断してしまったりする可能性がある。
すなわち、電気負荷設備の電源切断が間に合わない場合には、開閉器がトリップして全ての電気負荷設備が停止してしまい、作動を続けなければならない電気負荷設備の電源を切断すると、必要な作業に支障を来たし、更に、電気負荷設備の電源を切断するために工場内を急いで移動することによる事故の発生という虞もある。

株式会社ＮＥＯＣＰＵ制御主開閉器内蔵型電力管理装置Ｎ−ＥＢｓｅｒｉｅｓのカタログ

本発明は、定格電流値を超える負荷が作用した際における時延動作式の開閉器のトリップを防止して、電気負荷設備を連続的に、且つ効率的に稼動させることを課題とし、この課題を解決する電流遮断装置の提供を目的とする。

前記目的を達成するため、本発明に係る電流遮断装置は、以下の構成を少なくとも具備する。

すなわち、定格電流値を超える負荷の大きさを複数の範囲に分割すると共に、この複数の範囲毎に電流遮断動作までの時間が設定され、定格電流値を超える負荷がかかったときに、該負荷が含まれる範囲に設定された時間の経過後に電流遮断動作を行う時延動作式の開閉器であり、且つ、計測された時間が設定された時間に達すると電流遮断動作を行い、設定された時間前に前記負荷が定格電流値以下になると時間計測が停止されると共に、該時間が計測開始時の値にリセットされ、更に、電流遮断動作が行われる前に、該電流遮断動作が行われることを警報する警報手段に対して電流を出力する警報回路を有する開閉器を介して、複数の電気負荷設備に対して電流を流す電気回路に組み込まれる電流遮断装置であって、
前記電流遮断装置は、第一の電流遮断装置と、第二の電流遮断装置とを備え、これら二つの電流遮断装置の一方の電流遮断動作を行うまでの時間よりも、他方の電流遮断動作を行うまでの時間が長くなるように設定され、
前記第一の電流遮断装置は、前記警報回路からの電流を検出すると共に、この検出結果を出力する制御手段を備え、
前記第二の電流遮断装置は、前記電気回路中の電流値を検出する電流値検出手段と、
前記電流値検出手段に接続され、該電流値検出手段で検出された電流値と、電流が流れている時間を計測し、この計測結果を出力する制御手段とを備え、
前記第一の電流遮断装置の前記制御手段及び前記第二の電流遮断装置の前記制御手段が、前記開閉器の２次側と電気負荷設備のうち選択された１、又は複数の電気負荷設備に亘る電気配線道中に接続され、電気負荷設備に対して電流遮断、及び電流遮断解除すると共に、前記制御手段の出力結果に基づいて、前記電気負荷設備に対する電流遮断動作、及び電流遮断解除動作が制御される接続手段に接続され、
前記第一の電流遮断装置における前記制御手段は、前記警報回路からの電流を検出したときに、前記接続手段に対して電流遮断動作をさせる制御と、電流が遮断された状態から前記警報回路からの電流が検出されなくなったときに、前記接続手段に対して電流遮断解除動作させる制御とを行ない、
前記第二の電流遮断装置における前記制御手段は、前記電流値検出手段で計測された電流値が、前記複数の範囲のいずれかに含まれるものであるかを判定する制御と、前記定格電流値を超える負荷であるときに、電流が流れている時間の計測を開始する制御と、前記電流が流れている時間が、前記判定された範囲に設定された電流遮断動作を行う時間に達する時間以前の時間に達したときに、前記接続手段に対して電流遮断動作させる制御と、前記電流遮断動作を行う時間に達する時間以前の時間を設定する制御と、前記電流遮断動作と同時に、電流が流れている時間の計測を停止すると共に、該時間を計測開始時の値にリセットする制御と、前記リセットと同時に又は後に、電流が流れている時間の計測を開始すると共に、前記接続手段に対して電流遮断解除動作させる制御と、前記電流遮断動作を行う時間に達する時間以前の時間の前に、負荷が定格電流値未満になったときに、電流が流れている時間の計測を停止すると共に、該時間を計測開始時の値にリセットする制御とを行なうことを特徴とする。

前記電気負荷設備の負荷増により生じる遅れ無効電力値が、あらかじめ設定された値を超えたときに、開閉器の２次側の電気配線道中に進相コンデンサを接続することにより、該電気配線道中を進み力率状態とし、この進み力率状態により生じる進み無効電力が、あらかじめ設定された値を越えたときに、進相コンデンサの接続を遮断する力率制御装置を備えていることを特徴とする。

本発明でいう開閉器は、時延動作する形式のものであれば、非特許文献１で例示した電子制御式のものや、電磁式等、その形式は限定するものではない。
又、本発明でいう、電気負荷設備は、三相(200V)の動力と呼ばれるもの全てを含み、例えば、工場で使用されるＮＣ旋盤・ＮＣフライス・旋盤等の各種工作機械や、エアコンディショナー等の各種空調設備、コンベア・エレベーター等の各種運搬設備等が例示できる。
又、本発明の接続手段と接続される電気負荷設備は、例えば、工場内において、停止しても生産活動に影響を及ぼさないものを１、又は複数、任意に選択する。

本発明によれば、定格電流値を超える負荷が作用した際における時延動作式の開閉器のトリップを防止して、電気負荷設備を連続的に、且つ効率的に稼動させることができる電流遮断装置を提供できる。

以下、本発明に係る電流遮断装置Ａを実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図３は、本発明に係る電流遮断装置Ａを示す模式的な電気回路図であり、図４、図５は、電流遮断装置Ａの動作を示すフローチャートである。
電流遮断装置Ａは、第一の電流遮断装置Ｄと第二の電流遮断装置Ｅからなる。

本形態で例示する電気回路は、図１〜図３に示すように、一次側の電源Ｖ(３相200v)から二次側の複数(図示では５個)の電気負荷設備Ｍ１〜Ｍ５までの配線道中に、一次側から二次側へ順に、電力量計１、後述の力率制御装置Ｂの一部を構成する変流器Ｂ１、ＥＬＢ(漏電遮断機)を内蔵した周知の開閉器２、電子制御により時延動作する主開閉器(開閉器)３が接続されている。

尚、以下では、図１〜図２において、電流が流れている配線を実線にし、電流が流れていない配線を破線にして図示する。

本形態の前記主開閉器３は、定格電流値を超える負荷を複数の範囲に分割すると共に、この複数の範囲毎に電流遮断動作までの時間が設定され、定格電流値を超える負荷がかかったときに、該負荷が含まれる範囲に設定された時間の経過後に電流遮断動作を行う時延動作式の開閉器であり、且つ、計測された時間が設定された時間に達すると電流遮断動作を行い、設定された時間前に前記負荷が定格電流値以下になると時間計測が停止されると共に、該時間が計測開始時の値にリセットされ、更に、電流遮断動作が行われる前に、該電流遮断動作が行われることを警報する警報手段Ｃに対して電流を出力する警報回路Ｐを有する周知のものである。

警報回路Ｐは、例えば、図５に示すようなスイッチ回路であり、主開閉器３に流れる電流値を検出する検出手段Ｐ１と、該検出手段Ｐ１で検出された電流値が低格電流値を超えるものであるときに、前記検出手段Ｐ１によりＯＮ状態にされるスイッチＰ２と、該スイッチＰ２をＯＮ／ＯＦＦ動作させると共に、ＯＮ状態の回路内に電力を供給する電源Ｐ３と、から構成される。

この警報回路Ｐは、検出手段Ｐ１が低格電流値を超えた電流値を検出したときに、スイッチＰ２をＯＮ状態にして電源Ｐ３からの電力を回路内に供給し、検出手段Ｐ１が低格電流値未満の電流値を検出したときに、スイッチＰ２をＯＦＦ状態にして電源Ｐ３からの電力の供給を停止するものである。
すなわち、スイッチＰ２のＯＮ状態では、前記電流遮断装置Ａ、並びに前記警報手段Ｃに対して電流が出力され、スイッチＰ２のＯＦＦ状態では、前記電流遮断装置Ａ、並びに前記警報手段Ｃに対して電流が出力されない。
又、警報回路ＰのスイッチＰ２をＯＮするタイミングは、例えば、主開閉器３の電流が遮断される時間(表２参照)の数秒〜数十秒前で任意に設定できる。

前記電流遮断装置Ｄは、前記警報回路Ｐに接続され、該警報回路Ｐから出力された電流を検出したときに電荷負荷設備Ｍ５に流れる電流を遮断するものである。
前記電流遮断装置Ａは、図１〜図３に示すように、電流リレーＡ１及びタイマＡ２を備えた制御手段Ａ’と、接続手段の一例である電磁接触器Ａ３とを備え、電流リレーＡ１がタイマＡ２に接続され、タイマＡ２に電磁接触器Ａ３が接続されている。

制御手段Ａ'は、基本的には、前記警報回路Ｐから出力された電流を検出すると、前記電磁接触器Ａ３を電流遮断解除、及び電流遮断解除状態を維持するように制御するものである。
前記電磁接触器Ａ３は、前記主開閉器３の二次側から前記電気負荷設備Ｍ５に亘る配線道中に接続されており、前記制御手段Ａ'の制御に基づいて、電気負荷設備Ｍ５に対する電流遮断、及び電流遮断解除するものである。

ここで、制御手段Ａ’の動作を説明すると、警報回路Ｐから出力される電流を電流リレーＡ１が検出すると、電磁接触器Ａ３が電磁接触器Ａ３を電気負荷設備Ｍ５への電流を遮断する(電流遮断)。
そして、警報回路Ｐの電流が出力されず、電流リレーＡ１が電流の出力を検出しなくなると、電磁接触器Ａ３が電気負荷設備Ｍ５への電流の遮断を解除する(電流遮断解除)。
前記タイマＡ２は、電気負荷設備Ｍ５を電流遮断状態から電流遮断解除状態に復帰させるときに、ある程度時間をおいてから電流遮断解除状態にするためのものであり、その時間を０秒〜任意の秒数まで設定できる。
タイマ２の時間を０秒に設定した場合、電気負荷設備Ｍ５を電流遮断状態から直ちに電流遮断解除状態に復帰させることができる。

前記力率制御装置Ｂは、回路内の力率を常に最適なものに制御するためのものであり、該力率が遅れ力率であるときに進相コンデンサＢ２の電荷(電気エネルギー)を回路内に投入するものである。
力率制御装置Ｂは、基本的には、遅れ無効電力が発生する電気負荷設備を使用する電気回路において該遅れ無効電力により、回路内が遅れ力率状態になったとき、進相コンデンサから電荷(電気エネルギー)を投入することにより生じる進み力率で遅れ力率を打ち消して、電力を効率的に使用するようにした周知のものが使用できる。

本形態の力率制御装置Ｂは、図３に示すように、前述の変流器Ｂ１と、電流リレーＢ３と、電磁接触器Ｂ４と、前述の進相コンデンサＢ２とが一次側(変流器Ａ４側)から二次側(電気負荷設備Ｍ１〜Ｍ４側)に順に接続されてなる。
又、前記電磁接触器Ｂ４は、前記主開閉器３の二次側から前記進相コンデンサＢ２に亘る配線道中に接続されている。
又、本形態では、前記変流器Ｂ１が検出した電流値を力率に換算し、該力率があらかじめ設定された一定の力率以下であることを電流リレーＢ３が計測すると、該電流リレーＢ３が、回路内が遅れ力率状態となったと判定すると共に、前記電磁接触器Ｂ４に対して主開閉器３の二次側と進相コンデンサＢ２とが接続状態(図３参照)となるように出力するようにしている。
又、力率が設定された力率以上〜１００％であることを電流リレーＢ３が計測すると、該電流リレーＢ３が、回路内の遅れ力率状態が解除されたと判定すると共に、前記電磁接触器Ｂ４に対して主開閉器３の二次側と進相コンデンサＢ２とが非接続状態(図１参照)となるように出力するようにしている。
すなわち、回路内が遅れ力率状態になった際に、自動的に進相コンデンサＢ２の電荷を回路内に投入することにより、回路内の力率を常に最適なものに保持することができる。
尚、前記設定された一定の力率は、電気料金において力率割引が設定される９５%以上であることが好ましい。

本形態の力率制御装置Ｂを配設することによれば、下記のように主開閉器３の定格電流値を下げることができる。
例えば、前記電気負荷設備Ｍ１〜Ｍ５が７５％の遅れ力率のものである場合、該電気負荷設備Ｍ１〜Ｍ５の電流値が４０Ａであるとき、実際には、この４０Ａの２５％である１０Ａ分が無効電力となり、３０Ａ分が有効電力となるため、主開閉器３の定格電流値を３０Ａとすることが可能となる。
すなわち、前記したように「主開閉器契約」の基本料金は、主開閉器の定格電流値の大きさによって増減するため、主開閉器３の定格電流値を１０Ａ下げることができれば、その分基本料金を低減することができる。
そして、前記電流遮断装置Ａによる基本料金の低減に加えて、この力率制御装置Ｂによる基本料金の低減ができるので、より経済的な電気回路とすることができる。

警報手段Ｃは、前記警報回路Ｐに接続され、該警報回路Ｐから出力された電流に基づいて、主開閉器３に定格電流値を超える負荷がかかっていることを作業者に知らせるための警報手段である。
前記警報手段Ｃは、基本的には、警報回路Ｐから電流が出力されたときに、各作業者に警報するという観点から、警報動作する周知のものが使用できる。
ちなみに、本形態の警報手段Ｃは、前記電流遮断装置Ａの電流リレーＡ１の一次側に接続された電流リレーＣ１と、該電流リレーＣ１に接続された回転灯Ｃ２、及びブザーＣ３とからなる。

本形態の前記電流リレーＣ１は、警報回路Ｐから出力された電流に基づき、前記回転灯Ｃ２、及びブザーＣ３を作動(図示せず)させるように出力するようにしている。
又、警報回路Ｐからの電流の出力が停止したときに電流リレーＣ１が前記回転灯Ｃ２、及びブザーＣ３の作動を停止(図１参照)させるように出力するようにしている。
すなわち、回路内の電流が過負荷状態になると、作業者に対して視覚的、及び聴覚的に警報を出すことにより、作業者は、この警報に基づいて、回路内の現在の負荷状態を知ることができる。
そして、作業者が回路内の現在の負荷状態を知ることができれば、例えば、該作業者が新たな電気負荷設備の稼動をさせようとした際に、過負荷状態が解除されるまで待つことができる。

以下、本形態の電流遮断装置Ｄの具体的な動作を、図１〜図３の電気回路図、及び図４のフローチャートに基づいて説明する。

先ず、電流遮断装置Ｄが、電気負荷設備Ｍ５に対する電流を遮断する条件を表３に示す。
尚、表中、負荷率は、主開閉器３の定格電流値を１００%としたとき、これを超える電流値の率を示している。
又、表中Ａは、警報回路ＰのスイッチＰ２がＯＮされる時間を示し、Ｂは主開閉器３が電流遮断動作するまでの時間を示している。

前記警報回路Ｐにおける検出手段Ｐ１には、表３に示す定格電流値を超える負荷率を、主開閉器３に設定されている負荷率と同範囲、且つ同数で設定し、設定された負荷率に対応する計測時間(表３Ａ欄)を、主開閉器３に設定されている時間(表３Ｂ欄)よりも短い時間でスイッチＰ２をＯＮ状態に動作するように設定している。
尚、本形態では、負荷率が１２４%までは、検出手段Ｐ１がスイッチＰ２をＯＦＦ状態にし、これを超えた負荷率のときにスイッチＰ２をＯＮ状態にするようにしている。
又、表３Ａ欄に示す、前記検出手段Ｐ１がスイッチＰ２をＯＮ状態にする時間は、本発明における一例であり、この時間は、検出手段Ｐ１に対して任意に設定できる。
又、電流遮断装置Ａで制御される電気負荷設備Ｍ５は、電流が遮断されると、主開閉器３の定格電流値以下、又は、表３に示す番号１の負荷率になる程度の容量のもので、且つ例えば、工場等において稼動していなくても問題がないものを選択する。
又、本形態では、電流遮断装置Ｄで電流遮断制御される電気負荷設備を１個として例示しているが、これは、２個以上としてもよく、主開閉器の定格電流値や、工場等において稼動していなくても問題がないもの等を考慮して決定する。

次に、電流遮断装置Ｄの動作を図４のフローチャートに基づいて説明する。
電気負荷設備Ｍ１〜Ｍ５を起動させると、検出手段Ｐ１の主開閉器３に流れる電流値の検出が開始される(ステップＳ１)。
検出した電流値が、表３Ｂ欄の番号２〜番号６に示す負荷率を超えるものであるか否かを判定する(ステップＳ２〜Ｓ６)。
判定結果が、表３Ｂ欄の番号２〜番号６に示す負荷率を超えるものである場合、その負荷率に対応する表３Ａ欄の番号２〜番号６のいずれかの時間までの計測を開始する（ステップＳ７)。

この時間の計測中に電流値が表３Ｂ欄の番号１以下の負荷率になる(ステップＳ８)と、前記ステップＳ３における時間の計測が停止し(ステップＳ９)、計測された時間を計測開始時の値(初期状態)にリセットする(ステップＳ１０)。

ステップＳ３で計測された時間が、主開閉器３にかかる負荷率に対応する表３Ａ欄の番号２〜番号６のいずれかの時間に至る(ステップＳ１１)と、検出手段Ｐ１がスイッチＰ２をＯＮ状態にする(ステップＳ１２)。
スイッチＰ２がＯＮ状態になると、警報回路Ｐ中に電流が流れ、この電流が電流リレーＡ１及び警報手段Ｃに出力される(ステップＳ１３)。
電流が出力されると電流リレーＡ１が電磁接触器Ａ３を電流遮断状態にし(ステップＳ１４)、電流リレーＣ１が前記回転灯Ｃ２、及びブザーＣ３を作動させる(ステップＳ１５)。
このとき前記電気負荷設備Ｍ５は、電磁接触器Ａ３が電流遮断状態となるので、その稼動が停止する(図２参照)。
そして、電気負荷設備Ｍ５の稼動が停止することにより、稼動している電気負荷設備Ｍ１〜Ｍ４の総電流値が主開閉器３の定格電流値以下、又は、表３Ａ欄に示す番号１の負荷率以下になるので、主開閉器３が設定された時間(表３Ｂ欄)を経過してもトリップすることはない。
更に、稼動している電気負荷設備Ｍ１〜Ｍ４の総電流値が主開閉器３の定格電流値以下、又は、表３Ａ欄に示す番号１の負荷率以下になる(ステップＳ１６)と、計測された時間を計測開始時の値(初期状態)にリセットし(ステップＳ１７)、該リセット後に、ステップＳ２において定格電流値の１２５％以上の負荷率であるか否かの計測を初期状態から計測する。

稼動している電気負荷設備Ｍ１〜Ｍ４の総電流値が主開閉器３の定格電流値以下、又は、表３Ａ欄に示す番号１の負荷率以下になると、検出手段Ｐ１がスイッチＰ２をＯＦＦ状態にして、警報回路Ｐから電流の出力を停止する(ステップＳ１８)。
警報回路Ｐから電流の出力が停止されると、電流リレーＣ１が回転灯Ｃ２、及びブザーＣ３の作動を停止させ(ステップＳ１９)、タイマＡ２が設定された時間の計測を開始する(ステップＳ２０)。
タイマＡ２が計測する時間が設定した時間に達する(ステップＳ２１)と、電流リレーＡ１が電磁接触器Ａ３に対する電流遮断状態を解除する(ステップＳ２２)。
このとき、前記電気負荷設備Ｍ５は、電磁接触器Ａ３が電流遮断解除状態となるので、その稼動が再開する(図２参照)。
そして、電気負荷設備Ｍ１〜Ｍ５の全ての作動を停止するまで、再びステップＳ１からの動作が繰り返される。

本形態のタイマＡ２の設定によれば、電磁接触器Ａ３の電流の遮断状態から、ある程度時間をおいて電流の遮断解除状態にすることにより、回路に対して連続的に過負荷を作用させることを防止することができる。
尚、タイマＡ２の設定を０秒にしたり、又、タイマＡ２を作動不能状態にしたりすることで、直ちに電磁接触器Ａ３を電流遮断解除状態にするようにしてもよい。
このような構成によっても、電気負荷設備Ｍ１〜Ｍ５の電流値が主開閉器３の定格電流値を超える負荷率となっても、主開閉器３のトリップを防止することができる。

第二の電流遮断装置Ｅは、電気回路中の電流値を検出する変流器Ａ４を備え、該変流器Ａ４が定格電流値を超える負荷を検出した際に、電荷負荷設備Ｍ５に流れる電流を遮断するものである。

第二の電流遮断装置Ｅは、主開閉器３の一次側に接続された前記変流器Ａ４が、電流遮断装置Ｄと同構成の制御手段Ａ”の電流リレーＡ１’に接続されてなる。
前記変流器Ａ４は、主開閉器３の一次側で電気回路中の電流値を常時検出するものであり、この検出した結果を前記電流リレーＡ１’に出力するものである。
すなわち、本形態における制御手段Ａ”の制御は、前記変流器Ａ４で計測された電流値に基づいて、前記電磁接触器Ａ３が電流遮断解除、及び電流遮断解除状態を維持するように制御するものである。
又、本形態のタイマＡ２’は、負荷の大きさ毎に設定された主開閉器３の遮断動作の時間(表４Ｂ欄参照)に達する前の時間までの時間を計測し、この時間が計測された時点で、電磁接触器Ａ３を電気負荷設備Ｍ５への電流を遮断する状態にするものである。
又、タイマＡ２’の時間計測中に、変流器Ａ４で検出した電流値が、定格電流値以下の負荷であると前記電流リレーＡ１’が計測したときには、タイマＡ２’は、時間計測を停止すると共に、タイマＡ２’の時間が計測開始時(初期状態)の値にリセットされる。
又、電磁接触器Ａ３の電流遮断後には、前記タイマＡ２’の時間が計測開始時の値にリセットされる。
又、変流器Ａ４で検出している電流値が、定格電流値以下の負荷であるときには、タイマＡ２’は作動せず、電磁接触器Ａ３の電流遮断解除状態を維持するものである。

以下、本形態の電流遮断装置Ｅの具体的な動作を、図１〜図３の電気回路図、及び図５のフローチャートに基づいて説明する。

先ず、電流遮断装置Ｅが、電気負荷設備Ｍ５に対する電流を遮断する条件を表４に示す。
尚、表中、負荷率は、主開閉器３の定格電流値を１００%としたとき、これを超える電流値の率を示している。
又、表中Ａは、電流遮断装置Ｅが電気負荷設備Ｍ５に対する電流を遮断する動作までの時間を示し、Ｂは主開閉器３が電流遮断動作するまでの時間を示している。

前記制御手段Ａ”には、表４示す定格電流値を超える負荷率を、主開閉器３に設定されている負荷率と同範囲、且つ同数で設定し、設定された負荷率に対応する計測時間(表４Ａ欄)を、主開閉器３に設定されている時間(表４Ｂ欄)よりも短い時間で電流遮断動作するように設定している。
尚、本形態では、負荷率が１２４%までは、電流遮断装置Ｅが動作せず、これを超えた負荷率のときに動作するようにしている。
又、表４Ａ欄に示す、電流遮断装置Ｅが電気負荷設備Ｍ５に対する電流を遮断するまでの時間は、本発明における一例であり、この時間は、制御手段Ａ”に対して任意に設定できる。

次に、本形態の電流遮断装置Ｅの動作を図５のフローチャートに基づいて説明する。
電気負荷設備Ｍ１〜Ｍ５を起動させると、変流器Ａ４が電流値の検出を開始する(ステップＳ１)。
このとき、電磁接続器Ａ４は、制御手段Ａ”により、制御される電気負荷設備Ｍ５に対して電流を流す状態(電流遮断解除状態)にされており、前記電気負荷設備Ｍ５が稼動状態にある(図６参照)。

変流器Ａ４で検出した電流値が、主開閉器３の定格電流値の１２５％以上の負荷率であるか否かを計測する(ステップＳ２)。
計測された負荷率が１２５％以上である場合、その負荷率が表３で示すどの番号に含まれるかを判定する(ステップＳ３〜Ｓ７)。
番号が判定されると、タイマＡ２’の時間計測が開始される(ステップＳ８)。

判定された番号に対応するＡ欄の時間(制御手段Ａ”に設定された時間)が経過すると(ステップＳ９)、タイマＡ２’の時間計測を停止(ステップＳ１０)し、該時間を計測開始時(初期状態)の値にリセットする(ステップ１１)と共に、電磁接触器Ａ３を電流遮断状態にする(ステップＳ１２)。
このとき前記電気負荷設備Ｍ５は、電磁接触器Ａ３が電流遮断状態となるので、その稼動が停止する(図２参照)。
そして、電気負荷設備Ｍ５の稼動が停止することにより、稼動している電気負荷設備Ｍ１〜Ｍ４の総電流値が主開閉器３の定格電流値以下、又は、表３に示す番号１の負荷率になるので、主開閉器３が設定された時間(表４Ｂ欄)を経過してもトリップすることはない。

本形態では、前記ステップＳ１１でリセットされたタイマＡ２’を、再び時間計測動作(ステップＳ１３)させて、任意の時間経過後(ステップＳ１４)に、再びタイマＡ２’の時間計測を停止する(ステップＳ１５)と共に、タイマＡ２’の時間を計測開始時(初期状態)の値にリセットし(ステップＳ１６)、電磁接触器Ａ３を電流の遮断解除状態にする(ステップＳ１７)(図１参照)制御をする。
そして、該リセット後に、ステップＳ２において定格電流値の１２５％以上の負荷率であるか否かの計測を初期状態から計測する。

すなわち、電磁接触器Ａ３の電流の遮断状態から、ある程度時間をおいて電流の遮断解除状態にすることにより、回路に対して連続的に過負荷を作用させることを防止することができる。
尚、前記ステップＳ１１でのタイマＡ２’のリセット後に、直ちに電磁接触器Ａ３を電流遮断解除状態にするようにしてもよく、このような構成によっても、電気負荷設備Ｍ１〜Ｍ５の電流値が主開閉器３の定格電流値を超える負荷率となっても、タイマＡ２’の時間計測が初期状態から開始されるので、主開閉器３のトリップを防止することができる。

又、時間経過前に、負荷率が１２５％未満になる(ステップＳ１８)と、タイマＡ２’の時間計測を停止する(ステップＳ１９)と共に、タイマＡ２’の時間を計測開始時(初期状態)の値にリセットし(ステップＳ２０)、該リセット後に、ステップＳ２において定格電流値の１２５％以上の負荷率であるか否かの計測を初期状態から再開する。

以上の電流遮断装置Ｄ、Ｅによれば、主開閉器３の定格電流値を全ての電気負荷設備Ｍ１〜Ｍ５の総電流値よりも低いものにした場合、電気負荷設備Ｍ１〜Ｍ５の電流値が、主開閉器３の定格電流値を超える負荷率となっても、電気負荷設備Ｍ５に流れる電流を、主開閉器３に設定された時間の前に自動的に遮断することができると共に、遮断された電流を電気負荷設備Ｍ５に再び流すことができる。
したがって、前記したように「主開閉器契約」の基本料金は、主開閉器の定格電流値の大きさによって増減するため、主開閉器３の定格電流値を全ての電気負荷設備Ｍ１〜Ｍ５の総電流値よりも低い値にすれば、その分基本料金を低減することができ、しかも、電流遮断装置Ａにより、主開閉器３のトリップが防止されているので、必要な電気負荷設備を停止させることなく、連続的な稼動をさせることができる。

第二の電流遮断装置Ｅは、第一の電流遮断装置Ｄのバックアップ用として使用するものであり、主として使用する電流遮断装置Ｄが故障等で作動しなくなっても、バックアップ用の電流遮断装置Ｅで電流遮断制御を行なうことができると共に、主として使用する電流遮断装置Ｄが作動しないときに、これを監視して自動的にバックアップ用の電流遮断装置Ｅが作動できるようにされている。

電流遮断装置Ｄが作動しないことを監視する方法としては、例えば、バックアップ用の電流遮断装置Ｅの電流リレーＡ１’及びタイマＡ２’を利用する方法が挙げられる。

本形態では、表５に示すように、電流遮断装置Ｅが電流遮断動作する時間(表５Ｂ欄参照)を、電流遮断装置Ｄが電流遮断動作する時間(表５Ａ欄参照)よりも長くなるように設定しておき、電流遮断装置Ｄが電流遮断動作する時間に至っても、副装置Ｅの変流器Ａ４が検出する電流値が低下しないときに、電流遮断装置Ｄに異常があったものと判断して電流遮断装置Ｅが電流遮断動作するようにしたものである。
又、表５Ｂ欄に示す時間の設定は、電流遮断装置ＥのタイマＡ２’の設定により行なうことができる。
したがって、電流遮断装置Ｄが故障等で作動しなくなっても、電流遮断装置Ｅが電流遮断制御を行なうため、主開閉器３のトリップを確実に防止することができる。

尚、本形態では、第一の電流遮断装置Ｄを主として使用する装置とし、第二の電流遮断装置Ｅをバックアップ用に使用する装置として例示したが、本発明では、主として使用する装置とバックアップ用に使用する装置の関係を逆にしてもよく、いずれの場合でも、バックアップ用に使用する装置が電流遮断する時間を主として使用する装置が電流遮断する時間よりも長くすればよい。
又、表５Ａ欄及び表５Ｂ欄に示す時間は、本発明における一例であり、この時間は任意に設定できる。

尚、本発明は、例示した実施の形態に限定するものでは無く、特許請求の範囲の各項に記載された内容から逸脱しない範囲の構成による実施が可能である。
例えば、本形態では、電磁接触器Ａ３の作動を制御する制御手段が、電流リレーＡ１、Ａ１’とタイマＡ２、Ａ２’を用いた構造のものを例示したが、本発明では、例示した構造に限定されるものではなく、例えば、ＣＰＵを用いた制御手段、すなわち、装置全体の制御を司るＣＰＵと、該ＣＰＵが実行する制御プログラムや、電流値、負荷率、時間、電流遮断動作、電流遮断解除動作等の各種データを記憶するＲＯＭと、電流値、負荷率、時間、電流遮断動作パターン、電流遮断解除動作パターン等の各種データ、及び各種入力情報及び演算結果等を一時的に記憶するＲＡＭと、各種時間を計測するタイマと、各種編集を行うスイッチ類と、各種編集画面や各種情報等を表示するディスプレイと、前記制御プログラムを含む各種アプリケーションプログラムや各種データ等を記憶する記憶装置等を含む制御手段が挙げられる。
又、前記ＣＰＵを用いた制御手段により、力率制御装置Ｂ及び警報手段Ｃの制御を行うようにしてもよい。

本発明に係る電流遮断装置を適用した電気回路図。電気負荷設備に対して電流遮断状態とした電気回路図。進相コンデンサの電荷を投入した状態の電気回路図。第一の電流遮断装置の動作を示すフローチャート。第二の電流遮断装置の動作を示すフローチャート。警報回路図。

符号の説明

Ａ：電流遮断装置
Ａ１：電流リレー
Ａ２：タイマ
Ａ１’：電流リレー
Ａ２’：タイマ
Ａ３：電磁接触器
Ａ４：変流器
Ａ’：制御手段
Ａ”：制御手段
Ｂ：力率制御装置
Ｂ２：進相コンデンサ
Ｍ１：電気負荷設備
Ｍ２：電気負荷設備
Ｍ３：電気負荷設備
Ｍ４：電気負荷設備
Ｍ５：電気負荷設備
３：主開閉器(開閉器)
Ｃ：警報手段
Ｐ：警報回路
Ｄ：第一の電流遮断装置
Ｅ：第一の電流遮断装置

Claims

定格電流値を超える負荷の大きさを複数の範囲に分割すると共に、この複数の範囲毎に電流遮断動作までの時間が設定され、定格電流値を超える負荷がかかったときに、該負荷が含まれる範囲に設定された時間の経過後に電流遮断動作を行う時延動作式の開閉器であり、且つ、計測された時間が設定された時間に達すると電流遮断動作を行い、設定された時間前に前記負荷が定格電流値以下になると時間計測が停止されると共に、該時間が計測開始時の値にリセットされ、更に、電流遮断動作が行われる前に、該電流遮断動作が行われることを警報する警報手段に対して電流を出力する警報回路を有する開閉器を介して、複数の電気負荷設備に対して電流を流す電気回路に組み込まれる電流遮断装置であって、
前記電流遮断装置は、第一の電流遮断装置と、第二の電流遮断装置とを備え、これら二つの電流遮断装置の一方の電流遮断動作を行うまでの時間よりも、他方の電流遮断動作を行うまでの時間が長くなるように設定され、
前記第一の電流遮断装置は、前記警報回路からの電流を検出すると共に、この検出結果を出力する制御手段を備え、
前記第二の電流遮断装置は、前記電気回路中の電流値を検出する電流値検出手段と、
前記電流値検出手段に接続され、該電流値検出手段で検出された電流値と、電流が流れている時間を計測し、この計測結果を出力する制御手段とを備え、
前記第一の電流遮断装置の前記制御手段及び前記第二の電流遮断装置の前記制御手段が、前記開閉器の２次側と電気負荷設備のうち選択された１、又は複数の電気負荷設備に亘る電気配線道中に接続され、電気負荷設備に対して電流遮断、及び電流遮断解除すると共に、前記制御手段の出力結果に基づいて、前記電気負荷設備に対する電流遮断動作、及び電流遮断解除動作が制御される接続手段に接続され、
前記第一の電流遮断装置における前記制御手段は、前記警報回路からの電流を検出したときに、前記接続手段に対して電流遮断動作をさせる制御と、電流が遮断された状態から前記警報回路からの電流が検出されなくなったときに、前記接続手段に対して電流遮断解除動作させる制御とを行ない、
前記第二の電流遮断装置における前記制御手段は、前記電流値検出手段で計測された電流値が、前記複数の範囲のいずれかに含まれるものであるかを判定する制御と、前記定格電流値を超える負荷であるときに、電流が流れている時間の計測を開始する制御と、前記電流が流れている時間が、前記判定された範囲に設定された電流遮断動作を行う時間に達する時間以前の時間に達したときに、前記接続手段に対して電流遮断動作させる制御と、前記電流遮断動作を行う時間に達する時間以前の時間を設定する制御と、前記電流遮断動作と同時に、電流が流れている時間の計測を停止すると共に、該時間を計測開始時の値にリセットする制御と、前記リセットと同時に又は後に、電流が流れている時間の計測を開始すると共に、前記接続手段に対して電流遮断解除動作させる制御と、前記電流遮断動作を行う時間に達する時間以前の時間の前に、負荷が定格電流値未満になったときに、電流が流れている時間の計測を停止すると共に、該時間を計測開始時の値にリセットする制御とを行なうことを特徴とする電流遮断装置。
前記電気負荷設備の負荷増により生じる遅れ無効電力値が、あらかじめ設定された値を超えたときに、開閉器の２次側の電気配線道中に進相コンデンサを接続することにより、該電気配線道中を進み力率状態とし、この進み力率状態により生じる進み無効電力が、あらかじめ設定された値を越えたときに、進相コンデンサの接続を遮断する力率制御装置を備えていることを特徴とする請求項１に記載の電流遮断装置。