(57)【要約】      （修正有）【課題】遠隔地にある遮断器がトリップしたとき、負荷側の異常が既になくなっていても出向いていってリセット投入しないと復旧出来ないので、遠隔地から投入出来るようにしたり、負荷に応じて遮断特性を変更したいとき、遮断器全体を交換しなくても変更可能としたい。【解決手段】電気機械式回路遮断器１１に、独立の配電ユニット７０を設け、配電ユニット７０にマイクロコントローラユニット５１、第２の遮断条件を選択する電流セレクタ５８、出力回路を電流センサ４１で監視して回路が第２の遮断条件を超えた場合に回路遮断器を機械的に遮断するドライバ２７，ソレノイド２１により駆動可能なコア２４を設けることにより、電気機械式回路遮断器１１に備わった第１の遮断条件および／または第２の制御可能な遮断条件を使用することが可能となる。更に配電ユニット７０と遠隔的に相互通信出来るインターフェース５５を設ける。【選択図】図１
2014225454.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの配電線上の回路遮断器装置であって、
前記配電線に接続された電気機械式回路遮断器（１１）であって、前記電気機械式回路遮断器は、前記配電線の回路が前記回路遮断器の第１の遮断条件を越えた場合に前記配電線の回路を切断するユニットを有する、電気機械式回路遮断器（１１）
を備え、
前記電気機械式回路遮断器は、
ＯＮ位置およびＯＦＦ位置を有する位置レバー（１４，１４ａ，１４ｂ）であって、レバーをＯＮ／ＯＦＦ位置にすることによりそれぞれ前記配電線の電流が接続／遮断するようにＯＮ／ＯＦＦ位置が配置されている、レバー（１４，１４ａ，１４ｂ）を備え、
前記装置は、追加回路をさらに備え、前記追加回路は、
前記配電線の電流を計測するためのセンサユニット（４１、４７）と、
第２の遮断条件を設定するためのユニット（５１〜５８）と、
前記計測された電流の値を前記第２の遮断条件と比較するための制御ユニット（５１）と、
前記電気機械式回路遮断器のレバーを機械的に移動させるためのアクチュエータユニット（２１，２２，２４）と、
を有し、
前記制御ユニットは、前記第２の条件を満たす場合に前記遮断器電気機械式回路遮断器のレバーをＯＦＦ位置にすることで、前記配電線の電流を遮断するように前記アクチュエータユニットを駆動する
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記第１の遮断条件および前記第２の遮断条件は、公称電流値を含み、前記配電線の電流値が所定の量により前記公称電流を越える場合に遮断が起こる
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１の遮断条件および前記第２の遮断条件は、電流レベル値と、対応する遮断閾値時間長値とを含む遮断曲線データを含み、前記制御ユニットは、各電流レベルが所定の時間窓内を越える時間を監視し、遮断閾値時間長を超過可能に監視するように適合され、前記閾値時間長の超過は、前記遮断条件を満たすように示す
ことを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記第２の遮断条件を設定するためのユニットは、前記第２の遮断条件を手動で選択するためのユニットを含む
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記第２の遮断条件を設定するためのユニットは、前記第２の遮断条件のデータを前記制御ユニットへ入力する、および／または前記第２の遮断条件を選択するためのデジタル制御インターフェースを含む
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記制御ユニットは、状態情報を提供する提供する、および／または前記デジタル制御インターフェースを介してＯＮ／ＯＦＦ制御コマンドを受信する
ことを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記装置は、有線または無線のデータ転送により前記制御ユニットと遠隔的に相互通信するためのユニットを含む
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記アクチュエータユニットは、前記電気機械式回路遮断器のレバーをＯＮ位置にリセットするための機能をさらに有する
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記アクチュエータユニットは、ソレノイド、および前記ソレノイド内の強磁性または永久磁石のコアを含み、前記コアは、前記ソレノイドに電流が供給されることで、回路遮断器の前記レバーをＯＦＦ位置にするために、移動可能である
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
前記アクチュエータユニットは、第１のソレノイド、第２のソレノイド、および前記第１および第２のソレノイド内部の強磁性または永久磁石のコアを含み、前記コアは、前記第１のソレノイドに電流を供給することで、回路遮断器の前記レバーをＯＦＦ位置にするために、第１の方向に移動可能であり、前記コアは、少なくとも前記第２のソレノイドに電流を供給することで、前記回路遮断器の前記レバーをＯＮ位置に移動させるために、第２の方向に移動可能である
ことを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記アクチュエータユニットは、ソレノイド、および前記ソレノイド内部の永久磁石のコアを含み、前記コアは、前記ソレノイドに第１の電流を供給することで、回路遮断器の前記レバーをＯＦＦ位置にするために、第１の方向に移動可能であり、前記コアは、前記ソレノイドに第２の電流を供給することで、前記回路遮断器の前記レバーをＯＮ位置にするために、第２の方向に移動可能であり、これにより、前記第１の電流と前記第２の電流とが前記ソレノイド内で逆方向となる
ことを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１２】
前記アクチュエータユニットは、１つまたは複数の電気機械式回路遮断器のレバーをＯＮ位置にリセットするために少なくとも１つのモータを含む
ことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
前記装置は、少なくとも２つの配電線に対応するために、少なくとも２つの電気機械式回路遮断器、センサユニットおよびアクチュエータユニットを含み、前記アクチュエータユニットは、回路遮断器の前記レバーをＯＮ位置に独立してリセットし、および／または前記アクチュエータユニットは、少なくとも２つの回路遮断器の前記レバーをＯＮ位置に同時にリセットする
ことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】
前記装置は、少なくとも２つの配電線に対応するために、少なくとも２つの電気機械式回路遮断器、センサユニットおよびアクチュエータユニットを含み、前記装置は、少なくとも２つのアクチュエータユニットを制御するための共通制御ユニットを含む
ことを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１５】
少なくとも１つの電源から少なくとも１つの負荷へ電力を供給するための配電ユニットであって、
前記配電ユニットは、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の、過負荷保護のための回路遮断器装置を含む
ことを特徴とする配電ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に電力の供給における回路遮断器装置に関する。具体的には、本発明は、独立請求項のプリアンブルに開示されたものに関する。本発明は、例えば、電源と負荷との間の配電ユニットに使用され得る。
【背景技術】
【０００２】
スイッチング電源などの電源は、セルラー通信システムにおける基地局などの様々な電子機器に直流電源（ＤＣ）を提供するために使用される。このような電源は、超えてはならない一定の出力電流リミットを有する。過負荷による過電流から電源を保護するために回路遮断器を使用することが一般的である。また、回路遮断器は、高エネルギー回路における配線を保護し、故障状態の場合の供給停止を制限する。従って、１つのユニットの故障により、同じ電源の他のユニットの機能停止が引き起こされることはない。
【０００３】
回路遮断器の一般的なタイプは、電気機械式回路遮断器である。このような回路遮断器は、固定電流リミットまたは固定遮断曲線を有し、電流リミットまたは遮断曲線を超えると、回路遮断器を遮断させる。回路遮断器は、通常、その前面パネルに、回路遮断器をリセットするためのレバーを有する。電気機械式回路遮断器は、大量生産され、当局により認可された、標準的で信頼性があり、低コストの部品である。
【０００４】
しかしながら、電気機械式回路遮断器に関連する複数の問題がある。遮断した後、手動でリセットする必要がある。電子機器は、遠隔地に設置され、多くの努力と、そのような場所に赴くための時間が必要になる。回路遮断器の遮断は、電子機器を修理する必要のない理由により引き起こされ得る。このような場合、回路遮断器をリセットするために設置場所に未だに行く必要がある。この問題を解決するために、遠隔制御を有する回路遮断器をリセットするための装置が存在する。このような解決法は、米国特許第６，５２２，２２７号公報に開示されている。
【０００５】
電気機械式回路遮断器の別の問題は、固定遮断電流リミットまたは固定遮断曲線に関連する。回路遮断器の電流リミットを変更する必要がある様々な状況が存在する。電流リミットを変更するには、回路遮断器を交換する必要がある。回路遮断器の変更は、電子機器の設置場所での作業を必要とする。また、必要な電流リミットを有する回路遮断器が利用できないことが可能である。この場合、非最適、低電流リミットを有する回路遮断器を使用することが必要である。これは、回路遮断器の不要な遮断を発生させ得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、様々な用途のための回路保護を提供することであって、従来技術の記載された欠点を回避または低減する。従って、本発明の目的は、標準的な、認可された電気機械式回路遮断器を有する過負荷保護を達成し、遮断条件を制御／選択することを可能にする。
【０００７】
本発明の目的は、第１の固定遮断条件を有する電気機械式回路遮断器を有する回路遮断器装置を提供することによって達成される。第１の遮断条件は、回路遮断器のオリジナルのデフォルト遮断曲線に基づいている。また、装置は、追加の回路を有し、出力電流を監視し、電流が第２の遮断条件を超えた場合に回路遮断器を機械的に遮断する。第２の遮断条件は、本発明により実装される補助条件である。これにより、電気機械式回路遮断器の第１の遮断条件および／または第２の制御可能な遮断条件を使用することが可能になる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
具体的には、本発明の目的は、少なくとも１つの配電線上の回路遮断器装置であって、前記装置は、前記配電線に接続された電気機械式回路遮断器であって、前記電気機械式回路遮断器は、前記配電線の回路が前記回路遮断器の第１の遮断条件を越えた場合に前記配電線の回路を切断するユニットを有する、電気機械式回路遮断器を備え、前記電気機械式回路遮断器は、ＯＮ位置およびＯＦＦ位置を有する位置レバーであって、レバーをＯＮ／ＯＦＦ位置にすることによりそれぞれ前記配電線の電流が接続／遮断するようにＯＮ／ＯＦＦ位置が配置されており、レバーを備え、前記装置は、追加回路をさらに備え、前記追加回路は、
−前記配電線の電流を計測するためのセンサユニットと、
−第２の遮断条件を設定するためのユニットと、
−前記計測された電流の値を前記第２の遮断条件と比較するための制御ユニットと、
−前記電気機械式回路遮断器のレバーを機械的に移動させるためのアクチュエータユニットと、を有し、
前記制御ユニットは、前記第２の条件を満たす場合に前記遮断器電気機械式回路遮断器のレバーをＯＦＦ位置にすることで、前記配電線の電流を遮断するように前記アクチュエータユニットを駆動することを特徴とする装置、を提供することによって、達成される。
【０００９】
また、本発明は、少なくとも１つの電源から少なくとも１つの負荷へ電力を供給する配電ユニットに関し、配電ユニットは、本発明に係る回路遮断器装置を有し、装置は、少なくとも１つの配電線に対して少なくとも１つの電気機械式回路遮断器、センサユニットおよびアクチュエータユニットを含む。
【００１０】
本発明の複数の好ましい実施形態は、従属項に記載されている。
【００１１】
本発明の一実施形態によれば、遮断条件は、公称電流値を含み、配電線の電流値が公称電流値の所定の割合などの、所定の量により公称電流を越える場合に遮断が起こる。
【００１２】
別の実施形態によれば、遮断条件は、電流レベル値と、対応する遮断閾値時間長値とを含む遮断曲線データを含む。制御ユニットは、各電流レベルが所定の時間窓内を越える時間を監視し、遮断閾値時間長を超過可能に監視する。閾値時間長の超過は、遮断条件を満たすことを示す。
【００１３】
本発明の一実施形態において、制御ユニットは、プログラム可能なマイクロコントローラを含む。第２の遮断条件を設定するためのユニットは、交渉電流値を制御ユニットの入力へ手動的に選択するためのユニットを含でよい。第２の遮断条件を設定するためのユニットは、第２の遮断条件のデータを制御ユニットへ入力するおよび／または第２の遮断曲線を選択するデジタル制御インターフェースを追加的に、代替的に含んでよい。また、第１および／または第２の遮断条件が使用されるか否かをこれらの設定ユニットで決定することが可能である。また、制御ユニットに対するデジタルインターフェースは、過負荷保護装置の状態または警告情報を提供するために使用されてよい。また、制御ユニットは、電気機械式回路遮断器をＯＮ／ＯＦＦに制御するためにデジタル制御インターフェースを介してＯＮ／ＯＦＦ制御コマンドを受信してよい。また、装置は、有線または無線データ転送により制御ユニットと遠隔に通信するためのユニットを含んでよい。従って、上記の制御を遠隔に実行することができる。
【００１４】
本発明の更なる実施形態によれば、アクチュエータユニットは、ソレノイド、およびソレノイド内部の強磁性または永久磁石のコアを含み、コアは、ソレノイドに電流が供給されることで、回路遮断器の前記レバーをＯＦＦ位置に設定するために、移動可能である。さらなる一実施形態において、アクチュエータユニットは、また、電気機械式回路遮断器のレバーをＯＮ位置に設定するための機能を有する。
【００１５】
本発明の一実施形態において、アクチュエータユニットは、第１のソレノイド、第２のソレノイド、および第１および第２のソレノイド内部の強磁性または永久磁石のコアを含み、コアは、第１のソレノイドに電流を供給することで、回路遮断器のレバーをＯＦＦ位置にするために、第１の方向に移動可能であり、コアは、少なくとも第２のソレノイドに電流を供給することで、回路遮断器の前記レバーをＯＮ位置に移動させるために、第２の方向に移動可能である。
【００１６】
本発明の別の実施形態において、アクチュエータユニットは、ソレノイド、およびソレノイド内部の永久磁石のコアを含み、コアは、ソレノイドに第１の電流を供給することで、回路遮断器のレバーをＯＦＦ位置にするために、第１の方向に移動可能であり、コアは、ソレノイドに第２の電流を供給することで、回路遮断器のレバーをＯＮ位置にするために、第２の方向に移動可能であり、これにより、第１の電流と第２の電流とは、ソレノイド内で逆方向となる。
【００１７】
本発明の好ましい一実施形態において、装置は、配電線に対応する、２つまたは複数の電気機械式回路遮断器、センサユニットおよびアクチュエータユニットを有する。このような装置は、各アクチュエータユニットに対して個別の制御ユニットおよび／または２つまたは複数のアクチュエータユニットを制御するための共通制御ユニットを含む。回路遮断器をリセットするためのアクチュエータユニットは、個別の、１つの電気機械式回路遮断器のレバーをＯＮ位置にリセットする各アクチュエータユニットであってよい。また、装置は、共通アクチュエータユニットを含んでよく、少なくとも２つの電気機械式回路遮断器のレバーをＯＮ位置に同時にリセットする。アクチュエータユニットは、複数の回路遮断器の同時リセットのための１つまたは複数のモータおよび／または回路遮断器を個別にリセットするための複数のモータを含んでよい。
【００１８】
本発明は、従来技術の解決法に比べて実質的な利点を有する。装置の回路遮断器を変更することなく、遮断電流リミットを選択することが可能である。また、遮断器電流リミットを変更し、または遠隔にＯＮ／ＯＦＦに配電線を制御することが可能であることによって、装置の設置の場所に赴く必要がない。遮断電流リミットの値は、要求に従って、調整または選択され、少ない所定の固定値から遮断電流値を選択する必要がない。さらに、回路遮断器の自動または遠隔リセットする機能を提供することが可能である。これらの機能は、電流をＯＮ／ＯＦＦに切り替えるための標準電気機械式回路遮断器を使用することで達成し、これにより従来技術の利点が得られる。また、さらに、追加の過負荷保護回路が複数の理由により操作できない場合、電気機械式回路遮断器は、追加の過負荷保護回路上で通常遮断条件に従って個別に遮断するように、バックアップ過負荷保護を提供する。
【００１９】
また、過負荷条件無しに個別の配電線の遠隔ＯＮ／ＯＦＦ制御に対する装置を使用することが可能である。これは、装置を機械的に停止させることにより、より多くのエネルギーを制御する遠隔に制御されたＯＮ／ＯＦＦインターフェースで供給を停止することが必要でないので、電源節約を可能にする。全ての補助電力が従来技術の装置の他で可能でないユニットから遮断される。
【００２０】
本明細書において、用語「電力」は、電力の任意の源を意味する。好ましくは、ＤＣ出力で電力を切り替えることを意味するが、ソーラーまたは風力発電機または主電源またはＤＣまたはＡＣ電力の他の電源を意味してよい。
【００２１】
本明細書において、用語「配電線」は、任意の電源から負荷へ電力を供給するための線を意味する。
【００２２】
本発明の記載された他の利点は、添付の図面を参照することによって、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る例示的な回路遮断器装置および例示的な配電ユニットのブロック図を示す。
【図２】ソレノイドで電気機械式回路遮断器のレバーを制御するための本発明に係る例示的な装置を示す。
【図３】モータで電気機械式回路遮断器のレバーをリセットするための本発明に係る例示的な装置を示す。
【図４】電流レベルの関数として最大時間長から成る遮断曲線のグラフを示す。
【図５】本発明に係る例示的な配電ユニットを有する電力供給システムを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１は、ブロック図として、例示的な装置および配電ユニットを示す。電源からの電力線は、電気機械式回路遮断器（ＣＢ）１１の入力へ接続される。回路遮断器は、固定公称電流を有する標準的な回路遮断器である。回路遮断器の遮断は、所定の量を有する交渉電流の超過に基づく、または遮断は、例えば、固定電流時間曲線に基づいてよい。
【００２５】
装置は、電気機械式回路遮断器１１と負荷との間で電流センサ４１を有する。電流センサの出力信号は、信号増幅器４７で増幅され、増幅された信号は、マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）５１へ導かれる。電力線の電流値は、ＭＣＵで監視され、保存された遮断データ、すなわち、電流リミットおよび／または保存された電流時間曲線の値と比較される。ＭＣＵのメモリまたは外部メモリに保存された遮断曲線を選択するための手動電流セレクタ５８があってよい。配電ユニットは、好ましくは、遮断曲線データをＭＣＵのメモリに入力および／または既にメモリに保存された遮断曲線を選択するためのデジタルインターフェース５５を有してよい。このようなデジタルインターフェースは、配電ユニットの状態または警告情報を受信したり、電気機械式回路遮断器をＯＮ／ＯＦＦに制御するなどと同様に、他の目的に使用されてよい。また、デジタルインターフェースは、湯銭または無線データ転送を使用することにより遠隔に使用されてよい。これにより、設置場所へ赴く必要無しに、配電ユニットの操作を遠隔に制御および監視することが可能である。また、通常状態（無負荷または故障）である場合であっても、局地的または遠隔的に配電線をＯＮ／ＯＦＦに制御することが可能である。ＯＦＦ制御は、例えば、エネルギー節約または負荷の保守による通常状態において使用されてよい。ＯＮ制御は、過負荷後の復旧または負荷状態にするために使用されてよい。
【００２６】
装置は、回路遮断器のレバー位置をリセット／設定するための可動の強磁性または永久磁石のコア２４を備えるソレノイド２１を有する。ＭＣＵは、ソレノイドに電流を出力するドライバ２７を制御する。ソレノイドの電流が磁界を形成する場合、コアおよびレバーが移動される。ソレノイドは、電気機械式回路遮断器をＯＦＦ状態に遮断するために本実施形態で使用される。また、回路遮断器をＯＮ状態にリセットするためにソレノイドを使用することも可能である。この機能は、２つのソレノイド、回路遮断器を遮断するもの、およびリセットするものを使用することにより実行される。あるいは、永久磁石のコアおよび単一ソレノイドの双極駆動電流が使用され得る。また、回路遮断器に独立、および／または複数の回路遮断器に共通である、モータを使用することも可能である。これらの代替実施は、図２および３の説明として以下により詳細に記載する。
【００２７】
図１は、トレイ３４を移動させるモータ３１を示す。トレイは、１つまたは複数の回路遮断器のレバーに接続され得る。モータは、例えば、配電ユニットの全ての回路遮断器を同時にリセットするために制御され得る。回路遮断器のリセットの後、トレイは、遮断条件が満たされる場合に回路遮断器を遮断させるために、元の位置に駆動される。モータは、ＭＣＵ５１により制御されるドライバ３７によって駆動される。
【００２８】
配電ユニットは、通常、過負荷保護に対応する複数の負荷出力を有するが、配電ユニットが１または２の出力を有することも可能である。入力電力は、共通電源または複数の電源から受けてよい。配電ユニットは、インターフェースを備える共通ＭＣＵおよび全ての過負荷保護回路のためのドライバ３７を備える共通モータ３１を有してよい。破線７０は、各負荷出力に対して独立の配電ユニットの各部分を示す。
【００２９】
図２は、ソレノイドを有するレバーを移動させるための機械構造の一例を示す。電気機械式回路遮断器１１は、ＯＮおよびＯＦＦ位置を有するレバー１４を有する。図２は、ＯＦＦ位置におけるレバーを示す。図２の回路遮断器は、レバーが上位置にある場合にＯＮとなり、レバーが下位置にある場合にＯＦＦとなる。可動コア２４は、関節接合部を有するレバーに取り付けられる。好ましくは、コアは、非強磁性カバーの内側に埋め込まれるスチールなどの永久磁石材料を含む。コアは、２つのコイル２１および２２から成るソレノイドに通電することにより移動される。ソレノイドが通電された場合、永久磁石のコアは、ソレノイドの中間位置に向かって移動する傾向がある。従って、図２において、コアの永久磁石部分２４１は、コア全体よりも短く、コア２４２の残りは、非強磁性材料から作られる。コイル２１は、ＯＮ位置からＯＦＦ位置にレバーを遮断するために使用される。制御装置が回路遮断器をリセットするために使用されない場合、コイル２２を含む必要は無い。コイル２２は、ＯＦＦ位置からＯＮ位置へレバーをリセットするために使用される。また、２つのコイルは、レバーをリセットするために２つの段階で使用され得る。コイル２１は、コアを少し移動させる、第１の段階で通電される。第２の段階で、コイル２２のみが通電され、コア２４およびレバー１４をそれぞれ端部に移動させる。一般に、レバーをＯＦＦ位置に設定するよりもＯＮ位置にリセットする方がより高い力が必要であるので、引き続きレバーをリセットするための２つのコイルを活性化することが必要である。また、レバーの遮断およびリセットの両方に対して１つのコイルのみを使用することも可能である。本実施形態では、永久磁石は、コアで使用され、コアの移動の方向は、コイルに印加される電流の方向により決定される。永久磁石は、コアの長さの一部または全体を覆ってもよい。
【００３０】
ソレノイドおよびコアの設計における様々な代替案がある。ソレノイド対コア２４の数および位置、コア２４の長さ、コア２４１の強磁性／永久磁石部分およびコア２４内の位置、ソレノイド電流の方向および大きさ、同様に、電流がソレノイドを通って駆動される順序は、該電流に対応する遮断器を遮断またはリセットするための適切な大きさおよびセンス（下向きまたは上向き）を備えるコア２４に機械的な力を与えるように設計される。
【００３１】
図３は、電気機械式回路遮断器をリセットするための別の解決法を示す。図は、２つの回路遮断器１１ａ，１１ｂを示すが、回路遮断器の数は、本質的に２と異なってもよい。図３の回路遮断器は、レバーが上位置の場合にＯＮとなり、レバーが下位置の場合にＯＦＦとなる。回路遮断器のリセットは、一般に、遮断よりも多くの力を必要とし、ソレノイドおよびコアでそのような力を提供することは難しい。図３の装置において、モータ３１は、リセットするために使用される。モータの回転は、機械的変換器構造３２で軸３４ａ，３４ｂの直線移動に変換される。このような機械的変換器を実装するのに利用可能な様々な既知の代替案がある。
【００３２】
軸３４ａ，３４ｂは、回路遮断器１１ａ，１１ｂのレバー１４ａ，１４ｂを回転させるためのトレイ３５に取り付けられる。本実施形態において、遮断機能は、対応するソレノイドで移動されるコア２４ａおよび２４ｂで実施される。リセット機能は、装置の全ての回路遮断器のレバーを同時にリセットする、トレイ３５で実施される。モータ３１が通電されると、軸２４ａおよび３４ｂは、図においてトレイ３５を上方に上昇させ、トレイが回路遮断器のレバーをリセットする。リセット後、モータは、レバーが自由に遮断し得るように、通常の下位置にトレイを戻すために反対方向に駆動される。１つ以上の回路遮断器がＯＦＦ状態のままである場合、回路遮断器は、リセット後、関連するソレノイドを通電させることによりＯＦＦ状態に設定され得る。
【００３３】
図４は、遮断条件を決定するために使用され得る遮断曲線の一例を示す。例示的なグラフ６１は、電流値の関数として最大時間長を示す。横軸は、時間長を示し、縦軸は、電源の瞬間電流値と定格公称電流値との間の比を示す。図４のグラフは、ＥＴＳＩ（欧州電気通信標準化機構）標準ＥＮ  ３００１３２−２により決定される。グラフは、公称電圧の電気通信機器に対する最大突入電流および最大負荷を示す。グラフの値を超えないようにするために、グラフに示すよりも小さい遮断閾値に対する時間長値を使用することが望ましい。グラフの時間値と過負荷保護装置の遮断閾値との間の違いは、電流計測精度、過負荷保護装置の解像度等のタイミングに依存する。
【００３４】
次に、過負荷保護装置の遮断条件が遮断曲線に基づく場合の、例示的な過負荷保護装置の操作を記載する。最初に、電流ステップが監視され、遮断閾値として使用される時間長であることを決定する。このデータは、マイクロコントローラユニットのメモリに保存される。そして、スイッチ要素の電流は、装置の電流センサで計測される。
【００３５】
電流が電流ステップを超える場合、例えば、電流ステップが指定された時間窓内でどれくらいの時間発生したのかを監視する。次に、該時間長が監視された電流ステップに対して適宜された時間閾値を超えるか否かを確認する。時間閾値が超えない場合、電流計測および時間計測が続く。時間閾値が超える場合、電気機械式回路遮断器は、過負荷保護装置が遮断することを意味する、ＯＦＦに切り替えられる。
【００３６】
遮断閾値を超えることは、過負荷状況が発生したことを意味し、これは、電力を供給し続ける場合は、電源が損傷する。従って、スイッチ要素は、自動的にＯＮへ戻らない。例えば、ユーザが過負荷状況を認識し、遮断後、制御手段を活性化させてＯＮに切り替え再び、負荷に電力を与えることが必要である。
【００３７】
遮断監視を実施するための複数の可能な形態があることに留意されたい。電流ステップは、例えば、６ステップであってよいが、代替的には、ステップが多くても少なくもよい。電流計測におけるサンプリング時間は、例えば、１ｍｓ（ミリ秒）であってよいが、代替的には、それよりも低くても高くてもよい。これらのパラメータは、プログラム可能であってよい。
【００３８】
遮断監視のための計測時間窓を適用することが好ましい。このような時間窓は、例えば、１秒の長さを有してよい。時間窓中の監視された電流レベルの超過が記録および累積される。任意のレベルに対する時間閾値が時間窓の範囲を超えると、スイッチ要素が、ＯＦＦ、すなわち、遮断に切り替えられる。時間窓が超えた後、超過電流レベルの記録された時間値がリセットされ、新しい時間窓が超過電流レベルのゼロ累積時間値で開始され得る。新しい時間窓は、電流レベルが次に超える場合に開始してよい。また、時間窓は自動的に繰り返されることも可能である。
【００３９】
代替として、スライドする時間窓を適用することが可能である。この場合、超過電流レベルの記録された時間長は、最新の時間窓内に記録されたデータから累積される。この手順は、より正確であるが、より効率的なデータ処理を必要とする。
【００４０】
図５は、配電ユニットＰＤＵを介して４つの電源７１〜７４から８つの負荷９１〜９８に電力を供給するための例示的なシステムを示す。負荷９１，９３〜９７は、１つの電源入力を有し、負荷９２は、２つの電源入力を有し、負荷９８は、３つの電源入力を有する。システムは、３つの出力Ｖ１、Ｖ２およびＶ３を有する第１の電源７１を有する。第１の電源は、負荷９１，９２に対して電力を提供する。第２の電源７２は、２つの出力Ｖ４およびＶ５を有する。第２の電源は、負荷９３，９４に対して電力を提供する。第３の電源７３は、３つの負荷９５，９６，９７に対して電力を提供する、１つの電源出力Ｖ６を有する。第４の電源７４は、単一の負荷９８の３つの電源入力に対して電力を提供する、１つの出力を有する。
【００４１】
配電ユニットは、電気機械式回路遮断器を含む保護回路７０１〜７０９と、本実施形態において各回路遮断器に対して個別のアクチュエータ手段とを含む。保護回路は、図１の回路７０に対応する。また、配電ユニットは、制御手段８０を有し、制御手段は、マイクロコントローラ、メモリ、およびＩ／Ｏインターフェースを含んでよい。制御ユニットは、アクチュエータ手段を制御し、出力電流に対応する信号を受信する。負荷９１〜９５の各６つの電源接続は、それぞれ個別の保護回路７０１〜７０６を有する。負荷９６，９７は、共通の保護回路７０７を有する。負荷９８は、２つの電源入力のための１つの保護回路７０８と、第３の電源入力のための別の保護回路７０９とを有する。
【００４２】
配電ユニットにおける電源、過負荷保護回路または負荷の数が前述の数に限定されないことに留意されたい。従って、配電ユニットは、１つ以上の電源に対して入力を有してよく、電源は、１つ以上の電源出力を有してよい。１つの過負荷保護回路は、１つ以上の負荷に対して電力を提供してよく、負荷は、１つ以上の電源入力を有してよい。さらに、１つの負荷は、１つ以上の過負荷保護回路から電力を受けてよい。過負荷保護回路の入力および出力は、共通のグラウンドを有する。
【００４３】
過負荷保護回路は、例えば、マイクロコントローラユニットの直列または並列制御インターフェース５５でプログラムされ得る。過負荷保護回路は、個別の制御に対して個別のアドレスを有する。また、有線または無線のデータ転送は、過負荷保護回路の遠隔制御のために配置されることを可能にする。制御出力データは、例えば、過負荷保護回路の操作に関する状態、警告および履歴情報を含んでよい。また、例えば、装置をＯＮ／ＯＦＦに移動させるための遠隔制御を使用することも可能である。
【００４４】
制御手段は、例えば、最初に製造時にプログラムされ、および／またはそれらは、設置または保守中に局所的にプログラムされ、および／またはそれらは、中央制御機能から遠隔的にプログラムされ得る。プログラミングは、例えば、マイクロプロセッサに対してプログラムをインストールおよび更新する、および／または遮断曲線に対するデータを保存することを指す。制御手段は、履歴、状態、警告および計測情報をこのような遠隔制御センタへ送信してよい。また、過負荷保護回路は、それらの状態、警告および他の可能性のある情報を接続された電源のプロセッサへ転送することも可能である。これにより、電源は、例えば、その出力で回路遮断器が遮断した場合に、ＯＦＦに切り替えてよい。
【００４５】
本明細書において、装置の構造および部品は、当業者が上記の説明および一般知識を利用して実施し得るように、より詳細に記載していない。
【００４６】
過負荷保護回路の制御機能は、ＡＳＩＣ回路などのアナログ回路で実施され、それにより、単純な実施が達成される。このような実施において、遮断条件は、例えば、アナログフィルタにより決定され得る。しかしながら、より進歩した機能を達成するために、デジタルな実施が望ましい。マイクロコントローラ／プロセッサが使用される場合、回路は、装置で実行される、適切なプロセッサプログラムを必要とする。既知の装置またはシステムを本発明に係る機器に変換するために、ハードウェアの修正に加えて、上記の機能を実行するためにマイクロプロセッサに命令する１組の機械可読な命令をメモリ手段に保存することが必要である。このような命令を構成するおよびそのれらをメモリに保存することは、本明細書における教示を組み合わせる場合に当業者の能力の範囲内である既知の技術を含む。
【００４７】
本発明に係る解決法の上記のいくつかの実施形態のみを記載した。本発明に係る原理は、例えば、使用の実施および範囲の詳細を変更することにより、特許請求の範囲で定義される範囲のフレーム内で実質的に変更され得る。
【００４８】
本発明の特徴は、様々な組み合わせで実施し得る。例えば、
−リセット構造なしで回路遮断器を遮断するために１つのソレノイドおよび可動コアを使用すること、
−遮断機能およびリセット機能の両方を提供するために２つのソレノイドおよび可動コアを使用すること、
−遮断機能およびリセット機能の両方を提供するために１つのソレノイドおよび可動永久磁石のコアを使用すること、回路遮断器を遮断するためのソレノイドと可動コアおよび回路遮断器をリセットするためのモータを使用すること、
の組み合わせが可能である。
【００４９】
また、本発明に係る配電ユニットがソレノイドで遮断されないがソレノイドまたはモータでリセットされ得る回路遮断器を有することも可能である。
【００５０】
また、「第２の遮断条件」が選択可能な複数の代替遮断条件を含んでよいことに留意されたい。遮断条件は、各回路遮断器に対して個別であってよいが、回路遮断器グループに対して共通であってもよい。
【００５１】
本発明は、ＤＣ電流が供給される実施形態で説明したが、本発明に係る過負荷保護回路は、ＡＣ電流供給での負荷に対しても適用可能である。
【００５２】
本発明は、通信システム、電気自動車用途、ソーラーオアネル等の様々な目的に対するＤＣおよびＡＣ配電において適用され得る。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【外国語明細書】
2014225454000001.pdf