(57)【要約】  サージ低減フィルタ(SRF)は、カートリッジハウジングと、AC電源の活性ラインに接続するための第1の活性接続ポイントと、AC電源の中性ラインに接続するための中性接続ポイントとを有するカートリッジを含む。活性接続ポイントおよび中性接続ポイントは、カートリッジの外部からアクセスできるように配置されている。活性接続ポイントと中性接続ポイント間に、第1のフューズおよび第1のサージ保護要素が直列に電気的に接続されている。サージ保護要素を監視するように状態回路が接続されており、サージ保護要素の通常状態および障害状態を少なくとも表示するように、状態回路に対して表示器が接続されている。状態回路が、フューズと保護要素の間のあるポイントの電圧の変化を検出し、フューズの動作による電圧変化が検出された場合には故障表示を生成する。
2016518096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カートリッジを備えるサージ低減フィルタ(SRF)であって、
前記カートリッジが、
カートリッジハウジングと、
前記カートリッジの外部からアクセスできるように配置されている、AC電源電力の活回線に接続するための第1の活性接続ポイントと、
前記カートリッジの外部からアクセスできるように配置されている、前記AC電源電力の中性ラインに接続するための第1の中性接続ポイントと、
前記第1の活性接続ポイントと前記第1の中性接続ポイントの間に直列に電気的に接続された第1のフューズおよび第1のサージ保護要素と、
前記第1のサージ保護要素を監視するように接続された状態回路と、
前記第1のサージ保護要素の、通常状態および障害状態を少なくとも表示するように前記状態回路に対して接続された表示器であって、前記状態回路が、前記第1のフューズと前記第1のサージ保護要素の間のあるポイントの電圧の変化を検出して、前記第1のフューズの動作による電圧変化が検出された場合には故障表示を生成する、表示器と、
を含む、サージ低減フィルタ(SRF)。
【請求項２】
前記第1のフューズの一方の側が前記第1の活性接続ポイントに接続されており、前記第1のサージ保護要素が、前記第1のフューズの第2の側と前記第1の中性接続ポイントの間に接続されている、請求項1に記載のSRF。
【請求項３】
前記カートリッジが、アース接続ポイント、第2のフューズおよび第2のサージ保護要素を含み、前記アース接続ポイントが、前記カートリッジの外部からアクセスできるように配置されており、前記第2のフューズおよび前記第2のサージ保護要素が、前記第1の活性接続ポイントと前記アース接続ポイントの間に直列に接続されている、請求項1または2に記載のSRF。
【請求項４】
前記第2のフューズの一方の側が前記第1の活性接続ポイントに接続され、前記第2のサージ保護要素が、前記第2のフューズの第2の側と前記アース接続ポイントの間に接続されている、請求項3に記載のSRF。
【請求項５】
前記カートリッジが、前記第1のフューズの前記第2の側と前記アース接続ポイントの間に接続された第3のサージ保護要素を含む、請求項3または4に記載のSRF。
【請求項６】
前記カートリッジが、前記第2のフューズの前記第2の側と前記第1の中性接続ポイントの間に接続された第4のサージ保護要素を含む、請求項3、4または5に記載のSRF。
【請求項７】
前記カートリッジが、前記第1の活性接続ポイントの相に対して前記AC電源の別の相へ接続するための第2の活性接続ポイントと、第2のフューズと、第2のサージ保護要素とを含み、
前記第2の活性接続ポイントが、前記カートリッジの外部からアクセスできるように配置されており、
前記第2のフューズおよび前記第2のサージ保護要素が、前記第1の活性接続ポイントと前記第2の活性接続ポイントの間に直列に接続されている、請求項1または2に記載のSRF。
【請求項８】
前記第2のフューズの一方の側が前記第1の活性接続ポイントに接続され、前記第2のサージ保護要素が、前記第2のフューズの前記第2の側と前記第2の活性接続ポイントの間に接続されている、請求項7に記載のSRF。
【請求項９】
前記カートリッジが、前記第1のフューズの前記第2の側と前記第2の活性接続ポイントの間に接続された第3のサージ保護要素を含む、請求項7または8に記載のSRF。
【請求項１０】
前記カートリッジが、前記第2のフューズの前記第2の側と前記第1の中性接続ポイントの間に接続された第4のサージ保護要素を含む、請求項7、8または9に記載のSRF。
【請求項１１】
前記状態回路が、前記第1および第2のフューズのそれぞれの状態を監視して、1つのフューズが働いたときは、2つのフューズが働いたときの故障表示とは異なる故障表示を生成する、請求項3、4、5、6、7、8、9または10に記載のSRF。
【請求項１２】
前記カートリッジが、前記第1の中性接続ポイントと前記アース接続ポイントの間に接続された第5のサージ保護要素を含む、請求項3、4、5、6、7、8、9、10または11に記載のSRF。
【請求項１３】
前記カートリッジが、前記第1の中性接続ポイントと前記アース接続ポイントの間に接続された第6のサージ保護要素を含む、請求項12に記載のSRF。
【請求項１４】
前記カートリッジが、第2の活性接続ポイント、第2の中性接続ポイント、第2のフューズおよび第2のサージ保護要素を含み、前記第2の活性接続ポイントおよび前記第2の中性接続ポイントが、前記カートリッジの外部からアクセスできるように配置されており、前記第2のフューズおよび前記第2のサージ保護要素が、前記第2の活性接続ポイントと前記第2の中性接続ポイントの間に直列に接続されている、請求項1または2に記載のSRF。
【請求項１５】
前記カートリッジがアース接続ポイントおよび第3のサージ保護要素を含み、前記アース接続ポイントが、前記カートリッジの外部からアクセスできるように配置されており、前記第1のフューズおよび前記第3のサージ保護要素が、前記第1の活性接続ポイントと前記アース接続ポイントの間に直列に接続されている、請求項14に記載のSRF。
【請求項１６】
前記第3のサージ保護要素が、前記第1のフューズの前記第2の側と前記アース接続ポイントの間に接続されている、請求項15に記載のSRF。
【請求項１７】
前記カートリッジが、前記第2のフューズの前記第2の側と前記アース接続ポイントの間に接続された第4のサージ保護要素を含む、請求項14、15または16に記載のSRF。
【請求項１８】
前記カートリッジが、前記第1の活性接続ポイントの相に対して前記AC電源の別の相へ接続するための第2の活性接続ポイントと、第2のサージ保護要素とを含み、前記第2の活性接続ポイントが、前記カートリッジの外部からアクセスできるように配置されており、前記第1のフューズおよび前記第2のサージ保護要素が、前記第1の活性接続ポイントと前記第2の活性接続ポイントの間に直列に接続されている、請求項14または15に記載のSRF。
【請求項１９】
前記第1のフューズの一方の側が前記第1の活性接続ポイントに接続され、前記第2のサージ保護要素が、前記第1のフューズの前記第2の側と前記第2の活性接続ポイントの間に接続されている、請求項18に記載のSRF。
【請求項２０】
前記カートリッジが、前記AC電源の第3の活性供給ラインに接続するための第3の活性接続ポイントと、前記AC電源の第2の中性ラインに接続するための第2の中性接続ポイントとを含み、前記第3の活性接続ポイントおよび前記第2の中性接続ポイントが、前記カートリッジの外部からアクセスできるように配置されており、第2のフューズおよび第3のサージ保護要素が、前記第3の活性接続ポイントと前記第2の中性接続ポイントの間に直列に電気的に接続されている、請求項18または19に記載のSRF。
【請求項２１】
前記カートリッジが、前記第3の活性接続ポイントの相に対して前記AC電源の別の相へ接続するための第4の活性接続ポイントと、第4のサージ保護要素とを含み、前記第4の活性接続ポイントが、前記カートリッジの外部からアクセスできるように配置されており、前記第2のフューズおよび前記第4のサージ保護要素が、前記第4の活性接続ポイントと前記アース接続ポイントの間に直列に接続されている、請求項20に記載のSRF。
【請求項２２】
前記第2のフューズの一方の側が前記第3の活性接続ポイントに接続され、前記第4のサージ保護要素が、前記第2のフューズの前記第2の側と前記第4の活性接続ポイントの間に接続されている、請求項21に記載のSRF。
【請求項２３】
前記第1および第2の活性接続ポイントが前記AC電源のフィルタリングされた活性供給ラインに接続されるように配置されており、前記第1の中性接続ポイントが前記AC電源のフィルタリングされた中性供給ラインに接続されるように配置されており、前記第3および第4の活性接続ポイントが前記AC電源のフィルタリングされていない活性供給ラインに接続されるように配置されており、前記第2の中性接続ポイントが前記AC電源のフィルタリングされていない中性ラインに接続されるように配置されている、請求項20、21または22に記載のSRF。
【請求項２４】
前記状態回路が、前記第1および第2のフューズのそれぞれの状態を監視して、1つのフューズが働いたときは、2つのフューズが働いたときの故障表示とは異なる故障表示を生成する、請求項14、15、16、17、18、19、20、21、22または23に記載のSRF。
【請求項２５】
前記カートリッジが、前記第1の中性接続ポイントと前記アース接続ポイントの間に接続された第5のサージ保護要素を含む、請求項14、15、16、17、18、19、20、21、22または23に記載のSRF。
【請求項２６】
前記SRFが、前記カートリッジを挿入することができるカートリッジトレーと、前記カートリッジトレーの基部から突出するコネクタであって、前記カートリッジから突出する協働コネクタと協働し、前記カートリッジの接触点に関連付けられたコネクタとを含み、それによって、前記カートリッジトレーの前記コネクタと前記カートリッジの前記コネクタが、前記カートリッジの回路を、前記AC電源を備える外部回路に接続する、請求項1から25のいずれか一項に記載のSRF。
【請求項２７】
前記カートリッジトレーと前記カートリッジが、前記カートリッジを、前記カートリッジトレーへと正確な配向で挿入するために、協働可能に合わされる、請求項26に記載のSRF。
【請求項２８】
前記カートリッジトレーと前記カートリッジのコネクタの位置が、定格設定が不適切なカートリッジの接続を防止するために、前記カートリッジと前記カートリッジトレーを協働可能に合わせるように、カートリッジの電圧定格に従って多様である、請求項26または27に記載のSRF。
【請求項２９】
前記カートリッジが、前記状態回路によって監視された前記サージ保護要素の状態を示す状態表示LEDを含み、前記状態回路が、前記LEDの発光状態を変化させることによって前記LEDを駆動して障害状態を示す、請求項1から28のいずれか一項に記載のSRF。
【請求項３０】
前記カートリッジが監視接続ポイントを含み、前記監視回路が、前記監視接続ポイントに接続された遠隔監視出力を含み、協働コネクタが、前記遠隔監視出力を遠隔監視インターフェースに接続するための前記監視接続ポイントに関連した前記カートリッジトレーの基部および前記カートリッジから突出する、請求項1から29のいずれか一項に記載のSRF。
【請求項３１】
前記サージ保護要素のそれぞれがMOVである、請求項1から30のいずれか一項に記載のSRF。
【請求項３２】
1つのAC電力相の第1の未処理側の活性ラインコネクタと、
第1の処理済み側の活性ラインコネクタと、
未処理側の中性ラインコネクタと、
処理済み側の中性ラインコネクタと、
前記第1の未処理側の活性ラインコネクタを前記第1の処理済み側の活性ラインコネクタに接続する第1の単一の固体活性導体であって、その両端の中間にインダクタの巻線を形成する第1の単一の固体活性導体と、
前記未処理側の中性ラインコネクタを前記処理済み側の中性ラインコネクタに接続する単一の固体中性導体であって、その両端の中間にインダクタの巻線を形成する単一の固体中性導体と、
前記第1の処理済み側の活性ラインコネクタと前記処理済み側の中性ラインコネクタの間に接続された第1のサージ保護要素と、
を備える、サージ低減フィルタ(SRF)。
【請求項３３】
前記第1の処理済み側の活性ラインコネクタと前記処理済み側の中性ラインコネクタの間にキャパシタが接続されている、請求項32に記載のSRF。
【請求項３４】
前記キャパシタがプリント回路基板に取り付けられ、前記プリント回路基板が、それぞれの第1の処理済み側の活性ラインコネクタ、処理済み側の中性ラインコネクタ、およびアースコネクタに挿入して接続するタブを有する、請求項33に記載のSRF。
【請求項３５】
前記第1の処理済み側の活性ラインコネクタ、前記処理済み側の中性ラインコネクタおよび前記アースコネクタがねじなしタイプコネクタであって、前記プリント回路基板の前記タブが、前記ねじなしタイプコネクタの電圧タップ入力に差し込まれる、請求項34に記載のSRF。
【請求項３６】
前記第1のサージ保護要素が、前記プリント回路基板に対してプラグ接続可能なカートリッジの中に取り付けられている、請求項35に記載のSRF。
【請求項３７】
前記カートリッジが、
カートリッジハウジングと、
処理済み側の第1の活性接続ポイントおよび処理済み側の第1の中性接続ポイントであって、前記カートリッジの外部からアクセスできるように配置されており、それぞれ前記プリント回路基板を介して前記活性導体の処理済み側および前記第1の中性導体の処理済み側にプラグ接続可能である、処理済み側の第1の活性接続ポイントおよび処理済み側の第1の中性接続ポイントと、
前記活性接続ポイントと前記第1の中性接続ポイントの間に直列に電気的に接続された第1のフューズおよび前記第1のサージ保護要素と、
前記第1のサージ保護要素を監視するように接続された状態回路と、
前記第1のサージ保護要素の通常状態および障害状態を少なくとも表示するように前記状態回路に対して接続された表示器あって、前記状態回路が、前記第1のフューズと前記第1のサージ保護要素の間のあるポイントの電圧の変化を検出し、前記第1のフューズの動作による電圧変化が検出された場合には故障表示を生成する、表示器と、
を含む、請求項36に記載のSRF。
【請求項３８】
前記第1のフューズの一方の側が前記第1の活性接続ポイントに接続されており、前記第1のサージ保護要素が、前記第1のフューズの前記第2の側と前記第1の中性接続ポイントの間に接続されている、請求項37に記載のSRF。
【請求項３９】
前記カートリッジが、アース接続ポイント、第2のフューズおよび第2のサージ保護要素を含み、前記アース接続ポイントが、前記カートリッジの外部からアクセスできるように配置され、前記プリント回路基板を介して前記アースコネクタにプラグ接続可能であり、前記第2のフューズおよび前記第2のサージ保護要素が、前記第1の活性接続ポイントと前記アース接続ポイントの間に直列に接続されている、請求項36または37に記載のSRF。
【請求項４０】
前記第2のフューズの一方の側が前記第1の活性接続ポイントに接続され、前記第2のサージ保護要素が、前記第2のフューズの前記第2の側と前記アース接続ポイントの間に接続されている、請求項39に記載のSRF。
【請求項４１】
前記カートリッジが、前記第1のフューズの前記第2の側と前記アース接続ポイントの間に接続された第3のサージ保護要素を含む、請求項39または40に記載のSRF。
【請求項４２】
前記カートリッジが、前記第2のフューズの前記第2の側と前記第1の中性接続ポイントの間に接続された第4のサージ保護要素を含む、請求項39、40または41に記載のSRF。
【請求項４３】
前記カートリッジが、前記第1の中性接続ポイントと前記アース接続ポイントの間に接続された第5のサージ保護要素を含む、請求項39から42のいずれか一項に記載のSRF。
【請求項４４】
前記カートリッジが、前記第1の中性接続ポイントと前記アース接続ポイントの間に接続された第6のサージ保護要素を含む、請求項43に記載のSRF。
【請求項４５】
前記カートリッジが、未処理側の第2の活性接続ポイント、未処理側の第2の中性接続ポイント、第2のフューズおよび第2のサージ保護要素を含み、前記第2の活性接続ポイントおよび前記第2の中性接続ポイントが、前記カートリッジの外部からアクセスできるように配置されており、前記第2のフューズおよび前記第2のサージ保護要素が、前記第2の活性接続ポイントと前記第2の中性接続ポイントの間に直列に接続されている、請求項37または38に記載のSRF。
【請求項４６】
前記カートリッジがアース接続ポイントおよび第3のサージ保護要素を含み、前記アース接続ポイントが、前記カートリッジの外部からアクセスできるように配置されており、前記第1のフューズおよび前記第3のサージ保護要素が、前記第1の活性接続ポイントと前記アース接続ポイントの間に直列に接続されている、請求項45に記載のSRF。
【請求項４７】
前記第3のサージ保護要素が、前記第1のフューズの前記第2の側と前記アース接続ポイントの間に接続されている、請求項46に記載のSRF。
【請求項４８】
前記カートリッジが、前記第2のフューズの前記第2の側と前記アース接続ポイントの間に接続された第4のサージ保護要素を含む、請求項45、46または47に記載のSRF。
【請求項４９】
前記カートリッジが、前記第1の活性接続ポイントの相に対して前記AC電源の別の相へ接続するための処理済み側の第2の活性接続ポイントと、第2のサージ保護要素とを含み、前記第2の活性接続ポイントが、前記カートリッジの外部からアクセスできるように配置されており、前記第1のフューズおよび前記第2のサージ保護要素が、前記第1の活性接続ポイントと前記第2の活性接続ポイントの間に直列に接続されている、請求項45または46に記載のSRF。
【請求項５０】
前記第1のフューズの一方の側が前記第1の活性接続ポイントに接続され、前記第2のサージ保護要素が、前記第1のフューズの第2の側と前記第2の活性接続ポイントの間に接続されている、請求項49に記載のSRF。
【請求項５１】
前記カートリッジが、前記AC電源の第3の活性供給ラインに接続するための未処理側の第3の活性接続ポイントと、前記AC電源の第2の中性ラインに接続するための未処理側の第2の中性接続ポイントとを含み、前記第3の活性接続ポイントおよび前記第2の中性接続ポイントが、前記カートリッジの外部からアクセスできるように配置されており、第2のフューズおよび第3のサージ保護要素が、前記第3の活性接続ポイントと前記第2の中性接続ポイントの間に直列に電気的に接続されている、請求項49または50に記載のSRF。
【請求項５２】
前記カートリッジが、前記第3の活性接続ポイントの相に対して前記AC電源の別の相へ接続するための未処理側の第4の活性接続ポイントと、第4のサージ保護要素とを含み、前記第4の活性接続ポイントが、前記カートリッジの外部からアクセスできるように配置されており、前記第2のフューズおよび前記第4のサージ保護要素が、前記第4の活性接続ポイントと前記アース接続ポイントの間に直列に接続されている、請求項51に記載のSRF。
【請求項５３】
前記第2のフューズの一方の側が前記第3の活性接続ポイントに接続され、前記第4のサージ保護要素が、前記第2のフューズの前記第2の側と前記第4の活性接続ポイントの間に接続されている、請求項52に記載のSRF。
【請求項５４】
第2の未処理側の活性ラインコネクタと、
第2の処理済み側の活性ラインコネクタと、
第3の未処理側の活性ラインコネクタと、
第3の処理済み側の活性ラインコネクタと、
前記第2の未処理側の活性ラインコネクタを前記第2の処理済み側の活性ラインコネクタに接続する第2の単一の固体活性導体であって、その両端の中間にインダクタの巻線を形成する、第2の単一の固体活性導体と、
前記第3の未処理側の活性ラインコネクタを前記第3の処理済み側の活性ラインコネクタに接続する第3の単一の固体活性導体であって、その両端の中間にインダクタの巻線を形成する、第3の単一の固体活性導体と、
前記第2の処理済み側の活性ラインコネクタと前記処理済み側の中性ラインコネクタの間、および前記第3の処理済み側の活性ラインコネクタと前記処理済み側の中性ラインコネクタの間に接続されたサージ保護要素と、
をさらに備える、請求項32から35のいずれか一項に記載のSRF。
【請求項５５】
前記第1の処理済み側の活性ラインコネクタと前記処理済み側の中性ラインコネクタの間に第1のキャパシタが接続されており、前記第2の処理済み側の活性ラインコネクタと前記処理済み側の中性ラインコネクタの間に第2のキャパシタが接続されており、前記第3の処理済み側の活性ラインコネクタと前記処理済み側の中性ラインコネクタの間に第3のキャパシタが接続されている、請求項54に記載のSRF。
【請求項５６】
前記キャパシタがプリント回路基板に取り付けられ、前記プリント回路基板が、前記第1の処理済み側の活性ラインコネクタ、前記第2の処理済み側の活性ラインコネクタ、前記第3の処理済み側の活性ラインコネクタ、前記処理済み側の中性ラインコネクタ、およびアースにそれぞれ挿入して接続するタブを有する、請求項55に記載のSRF。
【請求項５７】
前記第1の処理済み側の活性ラインコネクタ、前記第2の処理済み側の活性ラインコネクタ、前記第3の処理済み側の活性ラインコネクタ、前記処理済み側の中性ラインコネクタおよび前記アースコネクタがねじなしタイプコネクタであり、前記プリント回路基板の前記タブが、前記ねじなしタイプコネクタの電圧タップ入力に差し込まれる、請求項56に記載のSRF。
【請求項５８】
前記サージ保護要素が、前記プリント回路基板に対してプラグ接続可能な3つのカートリッジの中に取り付けられており、それぞれのカートリッジが、1つの活性相と中性ラインの間、および前記1つ活性相と別の活性相の間に、サージ保護をもたらし、前記3つのカートリッジのそれぞれが、三相のうちの1つおよび、三相対のうちの1対の間に接続可能であり、前記プリント回路基板が異なる相および相の対をそれぞれのカートリッジに接続し、それによって、前記3つのカートリッジが、組合せで、前記相のそれぞれに対する相から中性ラインへの保護と、三相AC電源のそれぞれの相の対の間の相間の保護とをもたらす、請求項57に記載のSRF。
【請求項５９】
前記3つのカートリッジのそれぞれが、カートリッジハウジングと、前記カートリッジの外部からアクセスできるように配置され、それぞれ前記プリント回路基板を介して前記活性導体の前記処理済み側および前記中性導体の前記処理済み側にプラグ接続可能である、処理済み側の第1の活性接続ポイントおよび処理済み側の第1の中性接続ポイントと、前記第1の活性接続ポイントと前記第1の中性接続ポイントの間に直列に電気的に接続された第1のフューズおよび前記第1のサージ保護要素と、前記サージ保護要素を監視するように接続された状態回路と、前記サージ保護要素の通常状態および障害状態を少なくとも表示するように前記状態回路に対して接続された表示器あって、前記状態回路が、前記第1のフューズと前記サージ保護要素の間のあるポイントの電圧の変化を検出し、前記第1のフューズの動作による電圧変化が検出された場合には故障表示を生成する表示器とを含む、請求項58に記載のSRF。
【請求項６０】
前記第1のフューズの一方の側が前記第1の活性接続ポイントに接続されており、前記第1のサージ保護要素が、前記第1のフューズの第2の側と前記処理済み側の中性接続ポイントの間に接続されている、請求項59に記載のSRF。
【請求項６１】
各カートリッジが、前記第1の活性接続ポイントの相に対して前記三相AC電源の別の相へ接続するための処理済み側の第2の活性接続ポイントと、第2のフューズと、第2のサージ保護要素とを含み、前記第2の活性接続ポイントが、前記カートリッジの外部からアクセスできるように配置され、前記プリント回路基板を介して前記第2の活性導体の前記処理済み側にプラグ接続可能であり、前記第2のフューズおよび前記第2のサージ保護要素が、前記第1の活性接続ポイントと前記第2の活性接続ポイントの間に直列に接続されている、請求項59または60に記載のSRF。
【請求項６２】
前記第2のフューズの一方の側が前記第1の活性接続ポイントに接続され、前記第2のサージ保護要素が、前記第2のフューズの前記第2の側と前記第2の活性接続ポイントの間に接続されている、請求項61に記載のSRF。
【請求項６３】
各カートリッジが、前記第1のフューズの前記第2の側と前記第2の活性接続ポイントの間に接続された第3のサージ保護要素を含む、請求項61または62に記載のSRF。
【請求項６４】
各カートリッジが、前記第2のフューズの前記第2の側と前記第1の中性接続ポイントの間に接続された第4のサージ保護要素を含む、請求項61、62または63に記載のSRF。
【請求項６５】
各カートリッジが、前記第1の活性接続ポイントの相に対して前記AC電源の別の相へ接続するための処理済み側の第2の活性接続ポイントと、第2のサージ保護要素とを含み、前記第2の接続ポイントが、前記カートリッジの外部からアクセスできるように配置されており、前記第1のフューズおよび前記第2のサージ保護要素が、前記第1の活性接続ポイントと前記第2の活性接続ポイントの間に直列に接続されている、請求項59または60に記載のSRF。
【請求項６６】
前記第1のフューズの一方の側が前記第1の活性接続ポイントに接続され、前記第2のサージ保護要素が、前記第1のフューズの前記第2の側と前記第2の活性接続ポイントの間に接続されている、請求項65に記載のSRF。
【請求項６７】
各カートリッジが、前記AC電源の第3の活性供給ラインに接続するための未処理側の第3の活性接続ポイントと、前記AC電源の第2の中性ラインに接続するための第2の中性接続ポイントとを含み、前記第3の活性接続ポイントおよび前記第2の中性接続ポイントが、前記カートリッジの外部からアクセスできるように配置されており、第2のフューズおよび第3のサージ保護要素が、前記第3の活性接続ポイントと前記第2の中性接続ポイントの間に直列に電気的に接続されている、請求項65または66に記載のSRF。
【請求項６８】
各カートリッジが、前記第3の活性接続ポイントの相に対して前記AC電源の別の相へ接続するための未処理側の第4の活性接続ポイントと、第4のサージ保護要素とを含み、前記第4の接続ポイントが、前記カートリッジの外部からアクセスできるように配置されており、前記第2のフューズおよび前記第4のサージ保護要素が、前記第4の活性接続ポイントと前記アース接続ポイントの間に直列に接続されている、請求項67に記載のSRF。
【請求項６９】
前記第2のフューズの一方の側が前記第3の活性接続ポイントに接続され、前記第4のサージ保護要素が、前記第2のフューズの前記第2の側と前記第4の活性接続ポイントの間に接続されている、請求項68に記載のSRF。
【請求項７０】
前記状態回路が、前記第1および第2のフューズのそれぞれの状態を監視して、1つのフューズが働いたときは、2つのフューズが働いたときの故障表示とは異なる故障表示を生成する、請求項61から69のいずれか一項に記載のSRF。
【請求項７１】
前記カートリッジが、前記カートリッジの外部からアクセスできるように配置されており、前記プリント回路基板を介してアースコネクタにプラグ接続可能なアース接続ポイントを含み、第5のサージ保護要素が、前記第1の中性接続ポイントと前記アース接続ポイントの間に接続されている、請求項59から70のいずれか一項に記載のSRF。
【請求項７２】
前記SRFが、3つのカートリッジを挿入することができる3つのカートリッジトレーと、各カートリッジトレーの基部から突出するコネクタであって、各カートリッジから突出する協働コネクタと協働し、前記カートリッジの接触点に関連付けられたコネクタとを含み、それによって、前記カートリッジトレーの前記コネクタと前記カートリッジの前記コネクタが、前記カートリッジの回路を、前記AC電源を備える外部回路に接続する、請求項59から71のいずれか一項に記載のSRF。
【請求項７３】
前記カートリッジトレーと前記カートリッジが、前記カートリッジを前記カートリッジトレーの中へ正確な配向で挿入するために、協働可能に合わされる、請求項72に記載のSRF。
【請求項７４】
前記カートリッジトレーと前記カートリッジのコネクタの位置が、定格設定が不適切なカートリッジの接続を防止するために、前記カートリッジと前記カートリッジトレーを協働可能に合わせるように、カートリッジの電圧定格に従って多様である、請求項72または73に記載のSRF。
【請求項７５】
前記カートリッジまたは各カートリッジが、前記状態回路によって監視された前記サージ保護要素の状態を示す状態表示LEDを含み、前記状態回路が、前記LEDの発光状態を変化させることによって前記LEDを駆動して障害状態を示す、請求項37から53または請求項59から74のいずれか一項に記載のSRF。
【請求項７６】
前記カートリッジまたは各カートリッジが監視接続ポイントを含み、前記監視回路が、前記監視接続ポイントに接続された遠隔監視出力を含み、協働コネクタが、前記遠隔監視出力を遠隔監視インターフェースに接続するための前記監視接続ポイントに関連した前記カートリッジトレーの基部および前記カートリッジから突出する、請求項37から53または請求項59から75のいずれか一項に記載のSRF。
【請求項７７】
前記サージ保護要素のそれぞれがMOVである、請求項37から53または請求項59から76のいずれか一項に記載のSRF。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電源用の過渡保護システムに関し、特に、供給電圧のサージおよび/またはノイズに対する保護のための保護デバイスの新規の構成を提供するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子機器は、一般に、環境的設計仕様および電気的設計仕様の範囲内で動作するとき非常に高信頼であるが、そうした仕様を上回ると障害が生じやすい。電子機器は、電源ラインに過渡スパイクが生じた場合など、非常に短時間であっても、過度な高電圧に曝されることには特に弱い。そのような過渡現象が数マイクロ秒にわたって持続するだけでも、接続されている回路は、公称の供給電圧を数桁上回る非常に高い電圧に曝されることがある。住宅または工業地帯の分散した電力の状況など、供給ラインの負荷が非常に大きく、しかも分散している場合には、給電機関は、いかなる存続する過渡現象も、深刻な被害なく分布負荷によって吸収され得るように、電力ネットワークから最悪の過渡現象を解消するエアギャップサージプロテクタを用いて電源を保護する。しかしながら、消費者は、コンピュータおよび高くつく視聴覚装置などの影響を受けやすい装置を、商用電源フィルタを用いて残留サージから保護するように勧められることが多い。
【０００３】
他方では、装置が専用の供給ラインに接続されている場合、特に装置が鉄道信号システムなどの直線状の供給ライン上で十分に間隔を置いた位置にある場合、装置は、落雷による深刻な過渡現象に曝される可能性がある。鉄道システムの場合、通過する列車も、供給ラインに顕著な雑音レベルをもたらすという、さらなる問題が存在する可能性がある。
【０００４】
鉄道では、供給側の落雷、電力サージまたは他の未定義の過渡電流の結果として、損害を与える可能性のある電力変動から1つまたは複数の信号伝達電力システムを局所的に保護するために、サージ低減フィルタ(SRF)が慣例的に使用されている。電話交換および携帯電話の伝送器のタワー、病院、コンピュータサーバの施設、空港管制塔および軍事施設などの影響を受けやすい装置が設置されている他の重要なインフラストラクチャも、供給変動による故障停止を最小限にするためにSRFを使用することがある。
【０００５】
これまで、SRFに組み込まれる保護要素(一般に酸化金属バリスタ(MOV))は、ボルト連結で半恒久に取り付けられており、したがって、役に立たなくなると、回路を分解するか、または全体のSRFを交換する必要がある。鉄道の信号システムの場合、いくつかの地域では、保護要素の交換の頻度は6か月ごとであり得る。したがって、保守整備は、時間がかかるうえに、その間、電力を落とす必要があり、これは鉄道システムにとって列車の停止を意味する。鉄道網は、広大な地域に分散した何百ものSRFを有することがある。
【０００６】
鉄道システムには、別に振動の問題もある。大きい振動環境に存在する、オペレータが居る鉄道脇の設備は、少なくとも11Gの振動力に耐えるように装置の定格を設定することがしばしば必要とされる。
【０００７】
振動によって端子の結合部が緩むと、結合部の抵抗値が高くなる可能性がある。ボルト連結が単一のスタッド上に複数の結合部を含んでいる場合、別の結合部が締められるとき1つの接合部が緩むこともあり、緩んだ結合部の接触抵抗が意図せず高くなって障害の原因となる。
【０００８】
遠隔設置された装置に関連したSRFは、オペレータが知ることなく故障していることもあり、装置が保護されるまで、故障が重大な安全上の問題をもたらす。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】IEC 60947_1:2004のAnnex D、「Low-voltage switchgear and control gear Part 1: general Rules」
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第1の態様によれば、サージ低減フィルタ(SRF)は、カートリッジハウジングと、カートリッジの外部からアクセスできるように配置されている、AC電源の活回線に接続するための第1の活性接続ポイントと、カートリッジの外部からアクセスできるように配置されている、AC電源の中性ラインに接続するための中性接続ポイントと、活性接続ポイントと中性接続ポイントの間に直列に接続された第1のフューズおよび第1のサージ保護要素と、サージ保護要素を監視するように接続された状態回路と、サージ保護要素の通常状態および障害状態を少なくとも表示するように状態回路に対して接続された表示器であって、状態回路が、フューズと保護要素の間のあるポイントの電圧の変化を検出し、フューズの動作による電圧変化が検出された場合には故障表示を生成する表示器とを含むカートリッジを備える。
【００１１】
SRFの一実施形態では、第1のフューズが第1の活性接続ポイントに接続されてよく、第1のサージ保護要素が、第1のフューズのもう一方の側と中性接続ポイントの間に接続されてよい。カートリッジは、カートリッジの外部からアクセスできるように配置されたアース接続ポイント、第2のフューズおよび第2のサージ保護要素も含み得、第2のフューズおよび第2のサージ保護要素は、第1の活性接続ポイントとアース接続ポイントの間に直列に接続されてよい。第2のフューズも第1の活性接続ポイントに接続されてよく、第2のサージ保護要素が、第2のフューズのもう一方の側とアース接続ポイントの間に接続されてよい。カートリッジは、第1のフューズの前記もう一方の側と中性接続ポイントの間に接続された第3のサージ保護要素と、第2のフューズの前記もう一方の側とアース接続ポイントの間に接続された第4のサージ保護要素とも含み得る。
【００１２】
三相電源に関する一実施形態では、カートリッジは、AC電源の第1の活性接続ポイントの相に対して別の相に接続するための第2の活性接続ポイントを含み得、第2の活性接続ポイントも、カートリッジの外部からアクセスできるように配置されている。この場合、第2のフューズおよび第2のサージ保護要素は、第1の活性接続ポイントと第2の活性接続ポイントの間に直列に接続されてよく、第2のフューズの一方の側が第1の活性接続ポイントに接続され、第2のサージ保護要素が、第2のフューズのもう一方の側と第2の活性接続ポイントの間に接続されてよい。同様に、第1のフューズの前記もう一方の側と第2の活性接続ポイントの間に第3のサージ保護要素が接続されてよく、第2のフューズの前記もう一方の側と中性接続ポイントの間に第4のサージ保護要素が接続されてよい。
【００１３】
状態回路は、第1および第2のフューズのそれぞれの状態を監視して、1つのフューズが働いたときは、2つのフューズが働いたときの故障表示とは異なる故障表示を生成してよい。
【００１４】
単相システムと三相システムに両用のカートリッジは、中性接続ポイントとアース接続ポイントの間に接続された第5のサージ保護要素も含み得る。任意選択で、このカートリッジは、中性接続ポイントとアース接続ポイントの間に接続された第6のサージ保護要素も含み得るが、中性接続ポイントとアース接続ポイントの間のこの第2の(すなわち冗長な)保護要素は、三相システムについては、中性接続ポイントとアース接続ポイントの間に、なお3つの保護要素が3つのカートリッジによって与えられるので、カートリッジから省略されてよい。
【００１５】
SRFは、カートリッジを挿入することができるカートリッジトレーを含み得る。カートリッジトレーはその基部から突出するコネクタを含み得、このコネクタがカートリッジから突出するコネクタと協働し、これらがカートリッジの接触点に関連付けられ、それによって、トレーのコネクタとカートリッジのコネクタが、カートリッジの回路を、AC電源を備える外部回路に接続する。カートリッジトレーとカートリッジは、カートリッジを、カートリッジトレーおよびカートリッジトレーのコネクタの位置へと正確な配向で挿入するために、協働可能に合わされ(co-operatively keyed)てよく、カートリッジは、定格設定が不適切なカートリッジの接続を防止するために、カートリッジとカートリッジトレーを協働可能に合わせるように、カートリッジの電圧定格に従って多様であり得る。
【００１６】
各カートリッジは状態表示LEDを含むことができ、状態表示LEDは、LEDの発光状態を変化させることにより、状態回路によって監視されたサージ保護要素の状態を示す。また、カートリッジは遠隔監視出力を含むことができ、遠隔監視出力は、監視接続ポイントを介して、遠隔監視出力を遠隔監視インターフェースに接続するためにカートリッジトレーの基部およびカートリッジから突出している協働コネクタに接続されている。
【００１７】
第2の態様によれば、サージ低減フィルタは、1つのAC電力相の第1の未処理側の活性ラインコネクタと、第1の処理済み側の活性ラインコネクタと、未処理側の中性ラインコネクタと、処理済み側の中性ラインコネクタと、第1の未処理側の活性ラインコネクタを第1の処理済み側の活性ラインコネクタに接続する第1の単一の固体活性導体であって、その両端の中間にインダクタの巻線を形成する第1の単一の固体活性導体と、未処理側の中性ラインコネクタを処理済み側の中性ラインコネクタに接続する単一の固体中性導体であって、その両端の中間にインダクタの巻線を形成する単一の固体中性導体と、第1の処理済み側の活性ラインコネクタと処理済み側の中性ラインコネクタの間に接続された第1のサージ保護要素とを備える。
【００１８】
SRFは、第1の処理済み側の活性ラインコネクタと処理済み側の中性ラインコネクタの間に接続されたキャパシタを含み得る。それぞれの第1の処理済み側の活性ラインコネクタにタブが挿入されて接続されるプリント回路基板が用意され、処理済み側の中性ラインコネクタおよびアースコネクタおよびキャパシタが、プリント回路基板上で、第1の処理済み側の活性ラインコネクタと処理済み側の中性ラインコネクタの間に取り付けられてよい。
【００１９】
SRFの実施形態は、「直圧式ねじなしタイプコネクタ」(IEC 60947_1:2004のAnnex D、「Low-voltage switchgear and control gear Part 1: general Rules」で定義され、本明細書で「ねじなしタイプコネクタ」と称される)を第1の処理済み側の活性ラインコネクタのために使用するものであり、処理済み側の中性ラインコネクタおよびアースコネクタによって、プリント回路基板のタブを、ねじなしタイプコネクタの電圧タップ入力に接続することができる。
【００２０】
サージ保護要素は、プリント回路基板に対してプラグ接続可能なカートリッジの中に取り付けられてよい。カートリッジは、カートリッジハウジング、第1の活性接続ポイント、および中性接続ポイントを含んでよく、第1の活性接続ポイントおよび中性接続ポイントは、カートリッジの外部からアクセスできるように配置されており、それぞれプリント回路基板を介して活性導体の処理済み側および中性導体の処理済み側にプラグ接続可能である。第1のフューズおよび第1のサージ保護要素が、活性接続ポイントと中性接続ポイントの間に直列に電気的に接続されてよい。サージ保護要素を監視するために状態回路が接続されてよく、状態回路に接続された表示器は、通常の状態と、状態回路がフューズと保護要素の間のあるポイントにおいて電圧の変化を検出したときにはサージ保護要素の障害状態とを少なくとも表示して、フューズの作動による電圧変化が検出された場合には故障表示を生成することができる。
【００２１】
第1のフューズが第1の活性接続ポイントに接続されてよく、第1のサージ保護要素が、第1のフューズのもう一方の側と中性接続ポイントの間に接続されてよい。カートリッジは、アース接続ポイント、第2のフューズおよび第2のサージ保護要素も含み得、アース接続ポイントは、カートリッジの外部からアクセスできるように配置されており、プリント回路基板を介してアースコネクタにプラグ接続可能である。第2のフューズおよび第2のサージ保護要素が、第1の活性接続ポイントとアース接続ポイントの間に直列に接続されてよい。第2のフューズも第1の活性接続ポイントに接続されてよく、第2のサージ保護要素が、第2のフューズのもう一方の側とアース接続ポイントの間に接続されてよい。
【００２２】
カートリッジは、第1のフューズの前記もう一方の側とアース接続ポイントの間に接続された第3のサージ保護要素と、第2のフューズの前記もう一方の側と中性接続ポイントの間に接続された第4のサージ保護要素とも含み得る。第5のサージ保護要素および任意選択の第6のサージ保護要素が、中性接続ポイントとアース接続ポイントの間に接続されてよい。
【００２３】
三相の実施形態では、サージ低減フィルタは、第2の未処理側の活性ラインコネクタと、第2の処理済み側の活性ラインコネクタと、第3の未処理側の活性ラインコネクタと、第3の処理済み側の活性ラインコネクタと、第2の未処理側の活性ラインコネクタを第2の処理済み側の活性ラインコネクタに接続する第2の単一の固体活性導体と、第3の未処理側の活性ラインコネクタを第3の処理済み側の活性ラインコネクタに接続する第3の単一の固体活性導体とをさらに備えてよく、第2の単一の固体活性導体および第3の単一の固体活性導体のそれぞれが、その両端の中間にインダクタの巻線を形成し、第2の処理済み側の活性ラインコネクタと処理済み側の中性ラインコネクタの間、および第3の処理済み側の活性ラインコネクタと処理済み側の中性ラインコネクタの間に、サージ保護要素が接続されている。
【００２４】
それぞれの処理済み側の活性ラインコネクタと処理済み側の中性ラインコネクタの間にキャパシタが接続されてよい。それぞれの第1、第2、および第3の処理済み側の活性ラインコネクタにタブを挿入して接続するプリント回路基板が用意され、処理済み側の中性ラインコネクタおよびアースコネクタおよびキャパシタが、プリント回路基板上で、第1、第2、および第3の処理済み側の活性ラインコネクタと処理済み側の中性ラインコネクタとの間に取り付けられてよい。SRFの実施形態は、第1、第2、および第3の処理済み側の活性ラインコネクタのために「直圧式ねじなしタイプコネクタ」を使用し、処理済み側の中性ラインコネクタおよびアースコネクタにより、プリント回路基板のタブを、ねじなしタイプコネクタの電圧タップ入力に接続することができる。
【００２５】
サージ保護要素が、プリント回路基板に対してプラグ接続可能な3つの同一のカートリッジの中に取り付けられてよく、それぞれのカートリッジが、1つの活性相と中性ラインの間、および前記1つ活性相と別の活性相の間に、サージ保護をもたらし、3つのカートリッジのそれぞれが、三相のうちの1つと、三相対のうち1対の相の間とに接続可能であり、プリント回路基板が、別々の相および相の対をそれぞれのカートリッジに接続し、それによって、3つのカートリッジが、組合せで、相のそれぞれに対する相から中性ラインへの保護と、三相AC電源のそれぞれの相の対の間における相間の保護とをもたらす。
【００２６】
3つのカートリッジのそれぞれが、カートリッジハウジング、第1の活性接続ポイント、および中性接続ポイントを含んでよく、第1の活性接続ポイントおよび中性接続ポイントは、カートリッジの外部からアクセスできるように配置されており、それぞれプリント回路基板を介して活性導体の処理済み側および中性導体の処理済み側にプラグ接続可能である。第1のフューズおよび第1のサージ保護要素が、活性接続ポイントと中性接続ポイントの間に直列に電気的に接続されてよい。サージ保護要素を監視するために状態回路が接続されてよく、状態回路に接続された表示器は、フューズと保護要素の間のあるポイントにおける電圧の変化を検出し、フューズの作動による電圧変化が検出された場合に故障表示を生成することにより、通常の状態とサージ保護要素の障害状態とを少なくとも表示することができる。
【００２７】
第1のフューズが第1の活性接続ポイントに接続されてよく、第1のサージ保護要素が、第1のフューズのもう一方の側と中性接続ポイントの間に接続されてよい。それぞれのカートリッジが、第1の活性接続ポイントの相に対して三相AC電源の別の相へ接続するための第2の活性接続ポイントと、第2のフューズと、第2のサージ保護要素とも含んでよい。第2の活性接続ポイントは、カートリッジの外部からアクセスできるように配置されてよく、プリント回路基板を介して第2の活性導体の処理済み側にプラグ接続可能であり、第2のフューズおよび第2のサージ保護要素は、第1の活性接続ポイントと第2の活性接続ポイントの間に直列に接続されてよい。第2のフューズの一方の側も第1の活性接続ポイントに接続されてよく、第2のサージ保護要素が、第2のフューズのもう一方の側と第2の活性接続ポイントの間に接続されてよい。
【００２８】
カートリッジは、第1のフューズの前記もう一方の側と第2の活性接続ポイントの間に接続された第3のサージ保護要素を含み得、第2のフューズの前記もう一方の側と中性接続ポイントの間に接続された第4のサージ保護要素も含み得る。
【００２９】
状態回路は、第1および第2のフューズのそれぞれの状態を監視して、1つのフューズが働いたときは、2つのフューズが働いたときの故障表示とは異なる故障表示を生成する。
【００３０】
また、カートリッジはアース接続ポイントを含むことができ、アース接続ポイントは、カートリッジの外部からアクセスできるように配置されており、プリント回路基板を介してアースコネクタにプラグ接続可能である。中性接続ポイントとアース接続ポイントの間に第5のサージ保護要素が接続されてよい。
【００３１】
SRFは3つのカートリッジトレーを含むことができ、これらカートリッジトレーには、3つのカートリッジを挿入することができ、AC電源を備える外部回路にカートリッジの回路を接続するために、それぞれのカートリッジトレーの基部から突出するコネクタが、それぞれのカートリッジから突出するコネクタと協働する。カートリッジトレーとカートリッジは、カートリッジをカートリッジトレーの中へ正確な配向で挿入するために、協働可能に合わされてよい。カートリッジトレーとカートリッジのコネクタの位置も、定格設定が不適切なカートリッジの接続を防止するために、カートリッジとカートリッジトレーを協働可能に合わせるように、カートリッジの電圧定格に従って多様であり得る。
【００３２】
当該カートリッジまたは各カートリッジは状態表示LEDを含むことができ、状態表示LEDは、LEDの発光状態を変化させることにより、状態回路によって監視されたサージ保護要素の状態を示す。当該カートリッジまたは各カートリッジは監視接続ポイントも含んでよく、監視回路は、監視接続ポイントに接続された遠隔監視出力を含み得、カートリッジトレーの基部から突出するコネクタと、関連するカートリッジから突出するコネクタとが、協働して、遠隔監視出力を、プリント回路基板を介して遠隔監視インターフェースに接続する。
【００３３】
上記で開示されたデバイスの置換のそれぞれに関して、未処理の活性電源に対して少なくとも1つのフューズが接続されるさらなる変形形態が提供され得る。未処理の活性電源にフューズが接続される場合、フューズから、未処理の中性ラインおよび/または未処理の隣接した相ラインおよび/またはAC電源のアースラインに対して、保護要素が接続されてよい。フューズの状態の監視も同様に用意されてよいが、フューズが未処理の活性電源に接続される場合には、監視されるポイントと監視回路の間に絶縁用の光結合が設けられ得る。
【００３４】
処理済みの活性電源に接続された1つまたは複数のフューズに加えて、またはその代わりに、上記で論じたように、未処理の活性電源に1つまたは複数のフューズが接続されてよい。処理済みの活性電源にフューズが接続される場合、フューズから、処理済みの中性ラインおよび/または処理済みの隣接した相ラインおよび/またはAC電源のアースラインに対して、保護要素が接続されてよい。
【００３５】
処理済みの中性ラインおよび/または未処理の中性ラインとアースの間に保護デバイスも接続されてよい。
【００３６】
サージ保護要素のそれぞれがMOVであり得る。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１Ａ】単相SRFデバイスの一例の、シャーシ回路を示す電気的概略図である。
【図１Ｂ】単相SRFデバイスの一例の、マザーボードおよびMOVカートリッジ回路を示す電気的概略図である。
【図２】図1に示された単相デバイスに類似した設計の三相SRFデバイスの、母線およびインダクタを有するバックプレート(シャーシ)の斜視図である。
【図３】図2の三相バックプレート(シャーシ)の、マザーボードが取り付けられた状態の斜視図である。
【図４】図2の三相バックプレート(シャーシ)の、3つのカートリッジトレーが取り付けられ、カートリッジトレーのうち2つにMOVカートリッジが取り付けられた状態の斜視図である。
【図５】図4に示されたシャーシの例に適するMOVカートリッジの分解組立図である。
【図６】三相システム用MOVカートリッジの一例の概略回路図である。
【図７Ａ】単相SRFデバイスの代替例の、シャーシおよび補助回路基板の回路を示す電気的概略図である。
【図７Ｂ】単相SRFデバイスの代替例の、マザーボードおよびMOVカートリッジ回路を示す電気的概略図である。
【図８】図2の三相バックプレート(シャーシ)に、マザーボードおよび補助基板が、図7Aおよび図7Bの概略図では(話を簡単にするために)単相の場合について示された代替保護機構に従って取り付けられた状態の斜視図である。
【図９】図8の三相バックプレート(シャーシ)の、3つのカートリッジトレーが取り付けられ、カートリッジトレーのうち2つにMOVカートリッジが取り付けられた状態の斜視図である。
【図１０】図9に示されたシャーシの例に適するMOVカートリッジの分解組立図である。
【図１１】図7Aおよび図7Bに示された代替の単相システムの三相等価物で使用される三相MOVカートリッジの概略回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
［実施例１］
単相SRFの実施例1に関する概略回路が図1に示されている。三相の回路は、この例では、相間の保護を有し、相とアースの間の保護および中性ラインとアースの間の接続を有さず、回路は3つの相に対して共通であることを例外として、単相回路の構成要素を3回複製することになる。構成要素の値は、様々な電圧および電流の定格を達成するために変更される可能性があるが、回路構成は類似のものにとどまる。
【００３９】
顧客の電力配線は、9つの「直圧式ねじなしタイプコネクタ」(IEC 60947_1:2004のAppendix D、「Low-voltage switchgear and control gear Part 1: general Rules」で定義されたもの)によって3相SRFに接続される(単相システムについては5つの接続しかないことに注意されたい)。50mm2までのワイヤを収容するねじなしタイプコネクタは、一般的には処理済み（clean）の側(下流)のコネクタすなわちフィルタリングされた側のコネクタ用に使用される。長い上流側給電線の電圧降下要件が、場合によっては大電流の導体の使用を規定し、したがって、未処理の側のSRFへの接続については処理済みの(下流)側に必要なものよりも大電流のコネクタを使用することを規定する。95mm2までのワイヤを収容するねじなしタイプコネクタが未処理の側に使用されてもよい。
【００４０】
電力は、未処理の側の中性ラインコネクタ101および未処理の側の活性(またはライン)コネクタ102に入力される。未処理の側のコネクタ101および102も、三相SRFの母線の組立てを示す図2に見られる。図2では、第1の相に活性ラインコネクタ102が与えられ、コネクタ103および104は第2および第3の相のための活性ラインコネクタである。活性ラインコネクタ102、103、104および中性ラインコネクタ101は標準DINレール231上に取り付けられており、DINレール231は金属バックプレート232上に取り付けられている。DINレール231上にはアースコネクタ125も配置されている。三相の場合、三相のそれぞれの回路は、トポロジにおいて(前述のことを除けば)単相のものに類似しており、(適切な場合には追加の参照数字を含めることにより)以下で同時に説明する。
【００４１】
中性母線の未処理側の端105が未処理側の中性ラインコネクタ101に接続されており、活性母線の未処理側の端106(107、108)が未処理側の活性ラインコネクタ102(103、104)に接続されている。中性母線の未処理側の端105は、事実上巻かれた(10〜30μH)インダクタ109(L2/1)の長い尾部(入力)であり、インダクタ109の第2の尾部(出力)113が、中性母線の処理済み側の端を形成し、処理済み側の中性ラインコネクタ121に対して、未処理側の中性ラインコネクタ101から処理済み側の中性ラインコネクタ121への接続が固体金属導体の単一ピースになって中間の接合または接続がないように接続される。同様に、活性母線の未処理側の端106(107、108)は、事実上巻かれた(10〜30μH)インダクタ(L1/1)110(L1/2、L1/3 - 111、112)の長い尾部(入力)であり、インダクタ110(111、112)の第2の尾部(出力)114(115、116)が、活性母線の処理済み側の端を形成し、処理済み側の活性ラインコネクタ122(123、124)に対して、未処理側の活性ラインコネクタ102(103、104)から処理済み側の活性ラインコネクタ122(123、124)への接続が固体金属導体の単一ピースになって中間の接合または接続がないように接続される。処理済み側のコネクタも、好ましくは、50mm2までの導体を収容することができるねじなしタイプコネクタである。未処理側のコネクタも好ましくはねじなしタイプコネクタであり、顧客によって、上流の供給ラインの長さに依拠して指定されることになる(たとえば上流の供給ラインが長い場合、95mm2の導体まで収容することができるコネクタが指定されてよい)。入力(未処理側)コネクタと出力(処理済み側)コネクタの間に単一の完全な導体を設けることにより、接続の数が最小限になり、それによって電力経路におけるコネクタに関連した障害の可能性が低下する。また、1次電流経路において固体の導体を使用することによって、接続するより線に関連した問題が回避される。インダクタ109、110、111および112と、母線端105、106、107、108、113、114、115および116を配置する絶縁ブロック233とが、金属バックプレート232に取り付けられる。
【００４２】
図1の回路の残りの部分は、フィルタキャパシタと、MOVと、状態検出および状態報告の回路とを備える。フィルタキャパシタはマザーボード(図3の301)上に取り付けられ、マザーボードは、処理済み側のコネクタ(処理済み側の中性ラインコネクタ121、処理済み側の活性ラインコネクタ122(123、124))と、アースコネクタ125とに直接接続される。MOVおよび状態検出回路は、バリスタカートリッジのPCB(図5の608)上でバリスタカートリッジ511(512、513、図4および図5を参照されたい)の内部に取り付けられ、バリスタカートリッジ511(512、513)はマザーボード301に接続される。報告回路(遠隔監視インターフェース)が、DINレール231上に配置されたプラスチックハウジング241の中に取り付けられ、マザーボード301およびケーブル242を介して、バリスタカートリッジのPCB608上の状態検出回路に接続される。
【００４３】
図3を参照すると、マザーボードPCB301は、それぞれのコネクタの電圧タップの入力ポイント(351、352、353、354、355)を介して、マザーボード301上の適切なサイズのタブ(すなわち中性ラインタブ341、活性ラインタブ342(343、344)およびアースタブ345)を利用して、コネクタ121、122、123、124および125に接続される。鏡面仕上げされた両面使用の6オンスの銅がマザーボード301上で使用され、接続タブ(341、342、343、344、345)を他の構成要素に接続して、銅のパターンが、予期されるサージ電流を搬送することを可能にする。この実施形態において使用されるねじなしタイプコネクタ(101、102、103、104、121、122、123、124、125)は、主接続開口の上にタップポイントを有し、これらは、平坦な補助導体が主接続ポイントの上の接続ポイントに挿入されることを可能にする副接続ポイントであって、主接続と同一のクランプ力でクランプされるように、主接続と同一のテンショニング機構の下に設けられており、主コネクタの開口に挿入された母線であるコネクタ内部の導体と補助導体(この場合マザーボード301のタブ(341、342、343、344、345)である)の間に、高信頼の接続をもたらす(コネクタのもう一方の側に接続する)。ねじなしタイプコネクタの電圧タップ入力は、コネクタを通る全負荷電流を搬送するようには意図されておらず、一般的には監視機器などを接続するのに使用される。この場合、電圧タップ入力が搬送しなければならない断続的なサージ電流は、SRFによって供給される通常の負荷電流を何倍も上回る可能性があるが、持続するのは非常に短期間であろう。
【００４４】
一般的には10〜50μfの範囲のキャパシタC2およびC3(図3および図4の三相の実施形態についてはC2/1、C3/1、C2/2、C3/2、C2/3およびC3/3)がマザーボード上に取り付けられて、処理済みの活性母線114(115、116)と処理済みの中性母線113の間に接続され、電流がインダクタ109および110(111、112)を通過した後の電力をさらに調節する。ブリード抵抗(図示せず)が設けられ、製品試験の後に電力が除去されたとき、(いつかユニットを取り外す必要が生じない限り)使用においては何の意味もないキャパシタC2およびC3(C2/1、C3/1、C2/2、C3/2、C2/3およびC3/3)を放電させる。
【００４５】
図4を参照して、1つのバリスタカートリッジトレー501(502、503)が、電源のそれぞれの相に対してマザーボード301上に取り付けられている。バリスタカートリッジ511(図5で取り外されているバリスタカートリッジ)(512、513)は、それぞれのバリスタカートリッジトレー501(502、503)で搬送され、サージ保護要素(MOV)と、状態の監視および表示の回路とを含み、このことは以下で説明する。バリスタカートリッジ511(512、513)により、負荷への給電の途絶なしで、負荷を保護するMOVの通電状態での取外しと交換が可能になる。鉄道信号システムの場合、これによって、乗員、乗客または保全要員を危険にさらすことなく交換を遂行する一方で、鉄道の運転を継続することが可能になる。各バリスタカートリッジ511(512、513)の内部回路への接続は、マザーボード301上に取り付けられたバナナソケット521、522、523、524および525と、バリスタカートリッジの内部のPCB608に取り付けられたプラグ511、512、513、514および515とが、覆われた状態で協働することによって行われる。三相システムの各バリスタカートリッジについて、
1)  処理済みの中性ライン404(405、406)、
2)  アース401(402、403)、
3)  処理済みの活性ライン(隣接した相)(単相システムのみを示す図1には示されていない)、
4)  遠隔監視信号出力421(422、423)、
5)  処理済みの活性ライン407(408、409)、
である接続ポイントが与えられる。
【００４６】
マザーボード上のこれらの接続ポイントのそれぞれにバナナプラグ用のソケットが取り付けられ、差込みプラグが相手カートリッジの回路に接続される。図4を参照すると、1つの相に関するバナナソケットが、
1)  処理済みの中性ライン521、
2)  アース522、
3)  処理済みの活性ライン(隣接した相)523、
4)  遠隔監視信号出力524、
5)  処理済みの活性ライン525、
で示されている。
【００４７】
マザーボード301上のこれらのコネクタの位置は、不適切なカートリッジの接続を防止する合わせのために、SRFの仕様および電圧定格に依拠してわずかに変化するであろう。
【００４８】
遠隔監視インターフェースと接続するために、ロックタイプの4極コネクタのソケット244が、マザーボード301(図3および図4ならびに図1Aおよび図1Bを参照されたい)上のランディング424上にはんだ付けされる。信号の戻り経路をもたらすために、3つの遠隔の状態監視信号ならびに処理済みの中性ラインが4極コネクタ244を介して取り出される。図2、図3および図4を参照すると、4芯ケーブル242の自由端上の4ピンプラグ243が、ハウジング241の遠隔監視インターフェースを、4ピンソケット244を介してマザーボード301に接続する。DINレール231上に取り付けられたハウジング241が収容する遠隔監視インターフェース電子装置は、ソリッドステートリレーSSR1およびSSR2と、遠隔監視システムに対して状態信号を供給するように配線され得る無電圧接点(voltage free contacts)をもたらす三重のねじなしタイプコネクタとを含む(図1を参照されたい)。
【００４９】
図5を参照すると、三相システム用のバリスタカートリッジ511(512、513)の分解組立図が示されている。3つのそのようなカートリッジが三相システムに使用され、三相システム用のカートリッジは、単相システム用のカートリッジに対して物理的に類似であるが、カートリッジとトレー501(502、503)の合わせに関していくつかの小さな相違があり、カートリッジの内部の回路は相間のサージを低減するために変更されている。バリスタカートリッジは、ハウジング基部601と、取手部603を含んでいるハウジングカバー602とを備える。基部601とカバー602は、弾性のあるクリップ605およびねじ607によって接合されている。ねじ607は、カートリッジの内部のPCB608を通って、それら自体がカバー602にねじ込まれているねじ付き挿入物609と係合し、基部601をカバー602に対して固定して、PCBを基部601とカバー602の間に配置する。基部601が除去されるとき、追加のねじ606がPCBをカバー602に対して保持する。図6に示されるように、バリスタカートリッジのPCB608上にMOVおよび他の回路構成要素が取り付けられる(単相システムについては、図1のものと等価な構成要素類が、同様にカートリッジに取り付けられる)。バリスタカートリッジのPCB608のエッジ上にLED1が取り付けられ、透明ロッド621が、光パイプとして動作するように、LED1の上に配置されている。ロッド621の上端がカバー602のウィンドウ622に突出し、(以下で説明する監視方式を用いて)カートリッジの中のMOVの状態の視覚表示をもたらす。
【００５０】
バナナプラグが、バリスタカートリッジのPCB608の下に延在してソケット521、522、523、524および525に接続し、これらのソケットは、マザーボード301に接続されており、カートリッジトレー501(502、503)を通って延在する。これらのプラグおよびソケットによって接続されている回路は、以下で詳述する。
【００５１】
【表１】
2016518096.tif 000003
【００５２】
アースプラグ612は、この接続が最初に繋がって最後に切断されるように、カートリッジの他のプラグよりも物理的に長い。
【００５３】
バリスタカートリッジは、単相システムまたは三相システム用であり得、入力の定格は415V、240Vまたは120Vであり得る。マザーボード上の415V、240Vおよび120Vの入力の位置は、正確に規定されたバリスタカートリッジのみが特定のSRFに挿入され得るように、三相または単相の間で、また、415V、240Vまたは120Vのバリスタカートリッジの間で区別する。
【００５４】
［MOVおよび状態回路］
次に、図1および図6を参照しながらバリスタカートリッジの動作を説明する。図1は単相ユニットに関する合成の電気的概略図であるが、三相システムの第2および第3の相回路における相当するポイントについて参照の印が付いている。しかしながら、三相システムでは3つのカートリッジがあるが、三相システムのバリスタカートリッジにはいくらかの差異があることを、図6を参照しながら示す。特に、三相システムのカートリッジは相間(各カートリッジの相Nから相N-1)のMOVを含む。また、三相システムのカートリッジでは、相からアースへのMOV(MOV5およびMOV6)はなくてよく、アースから中性ラインへのMOVが1つだけあればよい(MOV3 - 3つのカートリッジのそれぞれがこれらのうちの1つを有するので、実際には1つのシステムにつきMOVが3つある)。
【００５５】
1)フィルタリングされた(処理済みの)活性電源114が、フューズFS1およびFS2を介してMOVスタックに接続されている。(1つのフューズに接続された各対において、活性ラインと中性ラインの間にMOVがあり、活性ラインとアースの間に別のMOVがあるようにMOVが構成されている)。フューズFS1がMOV1およびMOV5の短絡を監視し、フューズFS2がMOV2およびMOV6を監視する。
2)図6の三相回路では、MOV5およびMOV6がなく、MOV7およびMOV8が、カートリッジの割り当てられた相と隣接した相の間の相間保護をもたらす。MOV1およびMOV7は、この場合フューズFS1によって監視され、MOV2およびMOV8はフューズFS2によって監視される。
3)単相回路(図1)では、中性ラインとアースの間に2つのMOV(MOV3およびMOV4)が接続される。三相の場合(図6)、3つのSRFカートリッジのそれぞれに中性ラインとアースの間のMOVがあるので、MOV4は省略される。
4)上記の段落1)〜3)で説明したように、活性ラインと中性ラインの間、および活性ラインとアースの間(または相間)に2つのMOVがあり、中性ラインとアースの間に1つまたは2つのMOVがある。この機構は、任意の対のMOVのうち1つが使いものにならなくなったとき(そして、対応するフューズが動作したとき)、バリスタカートリッジが交換され得るまで第2のMOVが電源を保護し続けるように冗長性をもたらす。
5)キャパシタC1、ツェナーダイオードZ1、ダイオードD1、抵抗R1、R2、R3およびキャパシタC4を備えるこの回路は、BシリーズCMOSシュミットトリガ入力の論理素子パッケージU1およびU2に対して直流電力を供給する、電圧制限のある半波整流器およびフィルタ(「N+11V」)である。
6)キャパシタC1は、Z1を通る最大電流をその定格の範囲内に制限する容量性電圧ドロッパとして働く。試験する職員を高電圧のショックから保護するために、R2およびR3が、製品試験の後にC1を放電させ、通常動作中にはいかなる働きもない。
7)抵抗R1は、ダイオードD1を通る最大の順方向サージ電流をダイオードの定格の範囲内の値に制限する。
8)ダイオードD1自体が、ツェナーダイオードZ1に順バイアスがかかる、フィルタリングされた電力のマイナスの半サイクルにおいて、カソードをフィルタリングされた中性ライン113に対して約-700mVまで引っ張るように、キャパシタC4が放電するのを防止する。
9)各フューズに対して1つずつ、合計2つの同一のフューズ監視回路が設けられる。フューズFS1を監視する回路は、キャパシタC7、ツェナーダイオードZ2、ダイオードD3、抵抗R5、R8、R9、R10およびキャパシタC6を備える。フューズFS2を監視する回路は、C8、ツェナーダイオードZ3、ダイオードD6、抵抗R17、R18、R19、R22およびキャパシタC10から構成されている。これらの回路のトポロジは、どちらも、既に論じた「N+11V」の電源回路のものと同一であり、唯一の差異は、電圧降下キャパシタC7およびC8の値ならびに出力キャパシタC6およびC10をシャントするブリーダ抵抗の値にある。これらの回路が独立して生成するロジック信号FS1OKおよびFS2OKは、アクティブなHI状態で、フューズFS1およびFS2のそれぞれが正常であることを示す。
10)インバータU1C、ダイオードD2、キャパシタC5(1μF)および抵抗R4は、約1Hzの周波数で50%近くのデューティサイクルを有するオン/オフ制御発振器を形成する。インバータU1D、ダイオードD4、キャパシタC9および抵抗R16は、約5Hzにおいて同じデューティサイクルで動作する別の発振器を形成する。
11)通常の環境では、バリスタカートリッジ511(512、513)が二重のMOV冗長性のために完全に装着されているとき、リンクLK1は開回路のままであって、フューズが正常であることを示す信号FS1OKおよびFS2OKはどちらもHIレベルである。そのためNANDゲートU2Aの出力はLOレベルであり、したがってダイオードD2を介してインバータU1Cの入力をLOレベルに駆動して1Hzの発振器を無効にし、インバータUICの出力をHIレベルに駆動する。
12)インバータU1AおよびU1BならびにNANDゲートU2Cが形成する簡単な等価ORゲートの出力は、インバータになるように配線された(inverter-wired)NANDゲートU2Dによって反転される。信号FS1OKおよびFS2OKが、どちらも通常はHIレベルであるため、ゲートU2Cの出力もHIレベルになってゲートU2Dの出力がLOレベルになる。ゲートU2DからのこのLOレベル信号が、抵抗R14およびダイオードD4を介してインバータU1Dの入力をLOレベルに引っ張ることにより、5Hzの発振器が無効になる。インバータU1Dの出力がHIレベルであるためダイオードD5に逆バイアスがかかり、インバータU1Dの出力が抵抗R12とR15の接合点から効果的に切断される。(R14がR16よりもはるかに小さいので、NANDゲートU2DのLOレベル出力によって、インバータU1Dの入力が、その上昇側の閾値よりも十分に低くなる)。
13)したがってインバータU1CのHIレベル出力が、抵抗R12およびR15を介してLED1にエネルギーを与え、LED1が安定して光る。
14)インバータUICの出力およびNANDゲートU2Cの出力におけるHIレベルが、NANDゲートU2Bの出力をLOレベルに駆動する。これがインバータU1EおよびU1FによってHIレベルへと反転されて、ロジック信号RMINになる。インバータU1EおよびU1Fは、RMINの駆動能力を2倍にするために一緒にシャントされる。
15)したがって、フューズFS1とFS2がどちらも正常である通常の状態ではLED1が安定して光り、RMINはHIレベルである。
16)MOVのうちの1つに短絡状態になるほどの過度のストレスを与える過渡電流をカートリッジが遮断すると、その特定のMOVを監視しているフューズが働き、障害のあるこのMOVが分離される。
17)一例として、MOV1が短絡故障していると想定する。
18)フューズFS1が働いて開回路になる。数秒の後、信号FS1OKがNANDゲートU2Aのピン1の下降側の閾値よりも低下して、NANDゲートU2Aの出力がHIレベルに駆動される。
19)したがって、ダイオードD2に逆バイアスがかかることにより、インバータUICの入力のLOレベルが解消され、抵抗R4を介してキャパシタC5を充電することができる。
20)インバータUICの入力電圧がその上昇側の閾値を上回ると、その出力は強制的にLOレベルになる。ここでは、キャパシタC5は、その電圧がインバータU1Cの下降側の閾値を再び下回るまで抵抗R4を介して放電し、その後インバータU1Cの出力がHIレベルに駆動されて、全体のサイクルがもう一度開始される。
21)(一方、信号FS2OKが引き続きHIレベルであって5Hzの発振器が引き続き無効であるため、NANDゲートU2Cの出力には論理状態の変化はない。)
22)インバータU1Cの出力における1Hzの矩形波よってLED1が点滅して、カートリッジの内部のMOVが故障したこと、保護のレベルが劣化していること、およびカートリッジを交換すべきであることを示す。(しかしながら、影響を受けた対の第2のMOV(この例ではMOV2)は依然として稼働中であって、負荷は引き続き保護されている)。
23)信号RMINも1Hzで振動し、したがって遠隔監視インターフェースを駆動する。
24)もう1つのMOVも同様に破壊的な過渡電流に襲われてフューズFS2が破断した場合には、信号FS2OKがすぐにLOレベルに低下して、NANDゲートU2Cの出力がLOレベルに駆動される。NANDゲートU2Dの出力が応答してHIレベルなり、ダイオードD4に逆バイアスがかかって、5Hzの発振器が動作可能になる。このとき、両方の発振器が動作している。
25)インバータU1Dから出力されている矩形波がLOレベルのとき、ダイオードD5に順バイアスがかかって、抵抗R12とR15の接合点は、インバータU1CがLED1を作動させようとしてもLED1が光るのを防止するレベルまで引き下げられる。したがって、両方のフューズが働いた状況は、LED1が、発振器の1Hzのサイクルの前半(HIレベル)では5回点滅し、後半では暗状態を保つことによって表示される。この種の点滅動作は、今後「バースト」パターンと称することにする。
26)このとき、NANDゲートU2CのLOレベル出力によってNANDゲートU2Bの出力がHIレベルに駆動され、したがって信号RMINはLOレベルへと駆動される。
【００５６】
［遠隔監視インターフェース］
27)(任意選択の)遠隔監視インターフェースアセンブリは、単相SRFまたは三相SRFのいずれかに配備されるように設計されている。その特定の目的は、何らかの現場から離れた位置へバリスタカートリッジの状態、したがってSRFに接続された負荷の保護レベルを報告する手段を提供することである。
28)単相の場合には、示されるように、遠隔監視インターフェースへの3つの独立した入力は互いに短絡されている。そのため、信号RMINがLOレベルのとき、NPNバイポーラ接合トランジスタQ1およびQ2はどちらもオフであって、抵抗R23とR24の交点の電圧はゼロであり、したがって、LED2の電流またはソリッドステートリレーSSR1およびSSR2の入力LEDの電流のための経路はなく、それぞれの出力接点は通電を停止した状態にある。
29)信号RMINがHIレベルになると、NPNトランジスタQ1とQ2が両方とも飽和して、抵抗R23およびR24の接合点がN+11Vに接続される。このとき、LED2ならびにソリッドステートリレーSSR1およびSSR2の入力LEDを通って電流が流れ得て、LED2が光り、ソリッドステートリレーSSR1およびSSR2の出力接点がそれぞれの通電された状態へと駆動される。
30)以下に示される真理値表は、完全に装備された二重冗長性のバリスタカートリッジについて、フューズ状態のすべての組合せに応じてLED1および信号RMINの挙動を要約したものである。
【００５７】
FS1(FS1OK)    FS2(FS2OK)     LED1のパターン       RMIN/LED2
稼働中          稼働中          バースト               オフ
稼働中          正常            1Hzにて点滅           1Hzにてオン/オフ
正常            稼働中          1Hzにて点滅           1Hzにてオン/オフ
正常            正常            オンにて安定           オンにて安定
【００５８】
［半分装備されたバリスタカートリッジ］
31)取り付けられるバリスタカートリッジに対して、MOV2を省略することによって活性ラインと中性ラインの間に、MOV4を省略することによって活性ラインとアースの間に、また、MOV5を省略することによって中性ラインとアースの間に(またはMOV8を省略することによって活性ラインと活性ラインの間に)、単一のMOVが与えられる。(両方のフューズが組み込まれているが、単一のバリスタスタックを監視するフューズ(FS1)しか飛ばないはずなので、FS2は単にFS2OKをHIレベルに駆動する)。
32)この場合、短絡リンクLK1を取り付ける必要があり、LED1の挙動は、FS1が働いたときバーストパターンしか表示することができないという点でわずかに異なるものになる。
33)リンクLK1が、ダイオードD4のカソードをNANDゲートU2Aの出力へと短絡する。ダイオードD4は抵抗R14と直列に接続されているので、5Hzの発振器の制御が、NANDゲートU2Dの出力からNANDゲートU2Aに渡される。
34)どちらのフューズも正常であれば、LED1が安定して光り、完全に装備されている場合、信号RMINは一定のHIレベルである。
35)いずれかのフューズが働くと、NANDゲートU2Aの出力がHIレベルになり、ダイオードD2とD4の両方に逆バイアスがかかって両方の発振器が動作し、したがって、LED1がバーストパターンを表示し、信号RMINの挙動にはLK1が組み込まれたことによる影響がない(以下の真理値表を参照されたい)。
【００５９】
FS1(FS1OK)    FS2(FS2OK)    LED1のパターン         RMIN/LED2
稼働中          稼働中          バースト                 オフ
稼働中          正常            バースト                 点滅
正常            稼働中          バースト                 点滅
正常            正常            オンにて安定             オンにて安定
【００６０】
36)スナバ回路が付いていない(un-snubbed)誘導デバイスがRMIの無電圧接点(たとえばトランジスタタイプ（Q-style）のリレー)に接続されているような状況では、連続したオン/オフの周期的スイッチングによって誘導される高レベルの逆起電力によって、近くの電子システムが混乱する可能性がある。
37)リンクLK2を組み込むと、以下のように、オフパターンのために信号RMIMの点滅が無効になる。
38)リンクLK2は、ダイオードD7のカソードをインバータU1EおよびU1Fの入力に接続する。
39)フューズFS1とFS2の両方が正常であれば、NANDゲートU2Aの出力がLOレベルになり、ダイオードD7に逆バイアスがかかる。
40)フューズFS1またはFS2のいずれかが働くと、NANDゲートU2AのHIレベル出力によってダイオードD7に順バイアスがかかり、次にダイオードD7がこのHIレベルをU1EおよびU1Fの入力に接続し、信号RMINはLOレベル(オフ)に駆動される。
41)LK1およびLK2の状態に応じたRMIN/LED2およびLED1の挙動の要約が、以下に作表されている。この機構では、リンクLK1が保護のレベルを決定し、リンクLK2がRMINの発振およびLED1の点滅の可否を決定する。
【００６１】
【表２】
2016518096.tif 000004
【００６２】
［実施例２］
単相SRFの実施例2に関する代替の概略回路が図7に示されている。図1の例と同様に、三相の回路は、この例では、相間の保護を有し、相とアースの間の保護および中性ラインとアースの間の接続を有さず、回路は3つの相に対して共通であることを例外として、単相回路の構成要素を3回複製することになる。以前の例と同様に、構成要素の値は、様々な電圧および電流の定格を達成するために変更される可能性があるが、回路構成は類似のものにとどまる。
【００６３】
この実施例2では図2と同一のシャーシ機構が使用されているが、シャーシに取り付けられたマザーボードおよび補助回路基板(図8を参照されたい)は、図7Aおよび図7Bの変更された回路機構(またはその三相の等価物)を実現するために、異なるものになっている。図2に見られるように、顧客の電力配線は、9つの「直圧式ねじなしタイプコネクタ」(IEC 60947_1:2004のAppendix D、「Low-voltage switchgear and control gear Part 1: general Rules」で定義されたもの)によって3相SRFに接続される(単相システムについては5つの接続しかないことに注意されたい)。50mm2までのワイヤを収容するねじなしタイプコネクタは、一般的には処理済みの側(下流)のコネクタすなわちフィルタリングされた側のコネクタ用に使用される。長い上流側給電線の電圧降下要件が、場合によっては大電流の導体の使用を規定し、したがって、未処理の側のSRFへの接続については処理済みの(下流)側に必要なものよりも大電流のコネクタを使用することを規定する。95mm2までのワイヤを収容するねじなしタイプコネクタが未処理の側に使用されてもよい。
【００６４】
図2の上記説明は、図2の構成要素が両方の実施例に関して基本的に同一であるため、ここでは繰り返さない。
【００６５】
図7の回路の残りの部分は、フィルタキャパシタと、MOVと、状態検出および状態報告の回路とを備える。フィルタキャパシタはマザーボード(図8の801)上に取り付けられ、マザーボードは、処理済み側のコネクタ(処理済み側の中性ラインコネクタ121と、処理済み側の活性ラインコネクタ122(123、124)と、アースコネクタ125と)に直接接続される。加えて、未処理側のコネクタ(未処理側の中性ラインコネクタ101、未処理側の活性ラインコネクタ102(103、104))に対して補助回路基板802が接続されている。MOVおよび状態検出回路は、バリスタカートリッジのPCB(図10の1008)上でバリスタカートリッジ911(912、913  -  図9および図10を参照されたい)の内部に取り付けられ、バリスタカートリッジ911(912、913)はマザーボード801に接続される。報告回路(遠隔監視インターフェース)が、DINレール231上に配置されたプラスチックハウジング241の中に取り付けられ、マザーボード801およびケーブル242を介して、バリスタカートリッジのPCB1008上の状態検出回路に接続される。
【００６６】
図8を参照すると、マザーボードPCB801は、それぞれのコネクタの電圧タップの入力ポイント(351、352、353、354、355)を介して、マザーボード301上の適切なサイズのタブ(すなわち中性ラインタブ841、活性ラインタブ842(843、844)およびアースタブ845)を利用して、コネクタ121、122、123、124および125に接続される。幅10mmで4オンスの銅の線路がマザーボード801上で使用され、接続タブ(841、842、843、844、845)を他の構成要素に接続して、銅のパターンが、予期されるサージ電流を搬送することを可能にする。実施例1と同様に、この実施形態において使用されるねじなしタイプコネクタ(101、102、103、104、121、122、123、124、125)は、主接続開口の上にタップポイントを有し、これらは、平坦な補助導体が主接続ポイントの上の接続ポイントに挿入されることを可能にする副接続ポイントであって、主接続と同一のクランプ力でクランプされるように、主接続と同一のテンショニング機構の下に設けられており、主コネクタの開口に挿入された母線であるコネクタ内部の導体と補助導体(この場合マザーボード801のタブ(841、842、843、844、845)である)の間に、高信頼の接続をもたらす(コネクタのもう一方の側に接続する)。ねじなしタイプコネクタの電圧タップ入力は、コネクタを通る全負荷電流を搬送するようには意図されておらず、一般的には監視機器などを接続するのに使用される。この場合、電圧タップ入力が搬送しなければならない断続的なサージ電流は、SRFによって供給される通常の負荷電流を何倍も上回る可能性があるが、持続するのは非常に短期間であろう。
【００６７】
図7Aおよび図7Bを参照すると、一般的には5〜50μfの範囲にあり得るキャパシタC713、C714およびC715(図8および図9に見られるように、三相の例では3つのそれぞれのキャパシタC713、C714、C715が必要になる)が、マザーボード801上に取り付けられて、処理済みの活性母線114(115、116)と処理済みの中性母線113の間に接続され、電流がインダクタ109および110(111、112)を通過した後の電力をさらに調節する。
【００６８】
図9を参照して、1つのバリスタカートリッジトレー901(902、903)が、電源のそれぞれの相に対してマザーボード801上に取り付けられている。同じバリスタカートリッジ911(912、913)(図9では1つ除去されている)は、それぞれのバリスタカートリッジトレー901(902、903)で搬送され、それぞれサージ保護要素(MOV)と、状態の監視および表示の回路とを含み、このことは以下で説明する。バリスタカートリッジ911(912、913)により、負荷への給電の途絶なしで、負荷を保護するMOVの通電状態での取外しと交換が可能になる。鉄道信号システムの場合、これによって、乗員、乗客または保全要員を危険にさらすことなく交換を遂行する一方で、鉄道の運転を継続することが可能になる。各バリスタカートリッジ911(912、913)の内部回路への接続は、マザーボード801上に取り付けられたバナナソケット1021、1022、1023、1024、1025、1026、1027および1028と、バリスタカートリッジ911(912、913)の内部のPCB1008に取り付けられたプラグ1011、1012、1013、1014、1015、1016、1017および1018とが、覆われた状態で協働することによって行われる。図7Bを参照して、三相システムの各バリスタカートリッジについて、
1)  処理済みの中性ライン404(405、406)、
2)  アース401(402、403)、
3)  遠隔監視信号出力421(422、423)、
4)  処理済みの活性ライン407(408、409)、
5)  未処理の中性ライン701(702、703)、
6)  未処理の活性ライン704(705、706)、
7)  処理済みの活性ライン(隣接した相  -  三相のみ)1108(1109、1110)、(図11を参照されたい  -  単相システムのみを示す図7Aおよび図7Bには示されていない)、
8)未処理の活性ライン(隣接した相)1111(1112、1113)、(図11を参照されたい  -  単相システムのみを示す図7Aおよび図7Bには示されていない)、
である接続ポイントが与えられる。
【００６９】
マザーボード上のこれらの接続ポイントのそれぞれにバナナプラグ用のソケットが取り付けられ、差込みプラグが相手カートリッジの回路に接続される。図9を参照すると、1つの相に関するバナナソケットが、
1)  処理済みの中性ライン1021、
2)  アース1022、
3)  処理済みの活性ライン(隣接した相)1023、
4)  遠隔監視信号出力1024、
5)  処理済みの活性ライン1025、
6)  未処理の中性ライン1026、
7)  未処理の活性ライン(隣接した相)1027、
8)  未処理の活性ライン1028、
で示されている。
【００７０】
マザーボード801上のこれらのコネクタの位置は、不適切なカートリッジの接続を防止するための合わせのために、SRFの仕様および電圧定格に依拠してわずかに変化するであろう。
【００７１】
以前の例と同様に、遠隔監視インターフェースと接続するために、ロックタイプの4極コネクタのソケット244が、マザーボード801上のランディング424上にはんだ付けされる。信号の戻り経路をもたらすために、3つの遠隔の状態監視信号ならびに処理済みの中性ラインが4極コネクタ244を介して取り出される。図2、図8および図9を参照すると、4芯ケーブル242の自由端上の4ピンプラグ243が、ハウジング241の遠隔監視インターフェースを、4ピンソケット244を介してマザーボード801に接続する。DINレール231上に取り付けられたハウジング241が収容する遠隔監視インターフェース電子装置は、ソリッドステートリレーSSR1およびSSR2と、遠隔監視システムに対して状態信号を供給するように配線され得る無電圧接点をもたらす三重のねじなしタイプコネクタとを含む(図1を参照されたい)。
【００７２】
図10を参照すると、三相システム用のバリスタカートリッジ911(912、913)の分解組立図が示されている。3つのそのようなカートリッジが三相システムに使用され、三相システム用のカートリッジは、単相システム用のカートリッジに対して物理的に類似であるが、カートリッジのトレー901(902、903)に対する合わせに関していくつかの小さな相違があり、カートリッジの内部の回路は相間のサージを低減するために変更されている。バリスタカートリッジ911、912、913は、ハウジングの基部601と、取手部603を含んでいるハウジングカバー602とを備える。基部601とカバー602は、弾性のあるクリップ605とねじ607によって接合されている。ねじ607は、カートリッジの内部のPCB1008を通って、それら自体がカバー602にねじ込まれているねじ付き挿入物609と係合し、基部601をカバー602に対して固定して、PCBを基部601とカバー602の間に配置する。基部601が除去されるとき、追加のねじ606がPCBをカバー602に対して保持する。図10に示されるように、バリスタカートリッジのPCB1008上にMOVおよび他の回路構成要素が取り付けられる(単相システムについては、図7のものと等価な構成要素類が、同様にカートリッジに取り付けられる)。LEDパッケージ1003(図7BのLED701)は、コレット1002を介してケーシング602の孔1001に取り付けられ、ケーブル(図示せず)によってバリスタカートリッジのPCB1008に接続される。LEDパッケージ1003は、(以下で説明されるような監視方式を用いて)カートリッジのフューズの状態の可視指示をもたらす。
【００７３】
バナナプラグが、バリスタカートリッジのPCB1008の下に延在してソケット1021、1022、1023、1024、1025、1026、1027および1028(単相の場合にはすべてが必要なわけではない)と接続し、これらのソケットは、マザーボード801に接続されており、カートリッジトレー901(902、903)を通って延在する。これらのプラグおよびソケットによって接続されている回路は、以下で詳述する。
【００７４】
【表３】
2016518096.tif 000005
【００７５】
アースプラグ1012は、この接続が最初に繋がって最後に切断されるように、カートリッジの他のプラグよりも物理的に長い。
【００７６】
バリスタカートリッジは、単相システムまたは三相システム用であり得、入力の定格は415V、240Vまたは120Vであり得る。マザーボード上の415V、240Vおよび120Vの入力の位置は、正確に規定されたバリスタカートリッジのみが特定のSRFに挿入され得るように、三相または単相の間で、また、415V、240Vまたは120Vのバリスタカートリッジの間で区別する。
【００７７】
［MOVおよび状態回路］
次に、図7Bおよび図11を参照しながらバリスタカートリッジの動作を説明する。図7Aおよび図7Bは単相ユニットに関する合成の電気的概略図であるが、三相システムの第2および第3の相回路における相当するポイントについて参照の印が付いている。しかしながら、三相システムでは3つのカートリッジがあるが、三相システムのバリスタカートリッジにはいくらかの差異があることを、図11を参照しながら示す。特に、三相システムのカートリッジは、未処理の活性相間のMOVおよび処理済みの活性相間のMOV(各カートリッジの相Nから相N-1)を含む。また、三相システムのカートリッジでは、相からアースへのMOV(図7BのMOV701およびMOV705)はない。
【００７８】
1)外部(未処理)の活性電源106およびフィルタリング済み(処理済み)の活性電源114(図8も参照されたい)が、フューズFS701およびFS702を介してMOVスタックに接続されている。(1つのフューズに接続された各対において、活性ラインと中性ラインの間にMOVがあり、活性ラインとアースの間に別のMOVがあるようにMOVが構成されている)。処理済みの活性電源114に接続されたフューズFS701が、短絡に関して、(アースへの)MOV701および(処理済みの中性ラインへの)MOV702を監視する。ラインすなわち外部(未処理)の活性電源106が、フューズFS702を介してMOVスタックに接続されている。フューズFS702が、短絡に関して、(未処理の中性ラインへの)MOV704および(アースへの)MOV705を監視する。
2)単相回路(図7B)では、中性ラインとアースの間に2つのMOV(処理済みの中性ラインに対してMOV703、未処理の中性ラインに対してMOV706)が接続されている。
3)図11の三相回路では、(図7Bの、活性ラインからアースへの)MOV701およびMOV705が存在せず、カートリッジの割り当てられた相と隣接した相の間の保護は、(処理済み)MOV1101および(未処理)MOV1104によってもたらされる。カートリッジに割り当てられた処理済みの活性ラインに接続されたフューズFS701が、短絡に関して、(処理済みの中性ラインへの)MOV702および(処理済みの隣接した相への)MOV1101を監視する。カートリッジに割り当てられた外部(未処理)の活性ラインが、フューズFS702を介してMOVスタックに接続されている。フューズFS702が、短絡に関して、(未処理の中性ラインへの)MOV704および(未処理の隣接した相への)MOV1104を監視する。
4)単相回路(図7B)では、2つのMOV(MOV703およびMOV706)が、それぞれ処理済みの中性ラインとアースの間および未処理の中性ラインとアースの間に接続されている。三相の場合(図11)、3つのSRFカートリッジのそれぞれに処理済みの中性ラインとアースの間のMOVがあるので、MOV706は省略される。
5)図7Bにおいて、キャパシタC701、ツェナーダイオードZ701、ダイオードD701、抵抗R701、およびキャパシタC705を備える回路は、BシリーズCMOS論理素子パッケージU701、U702およびU703に直流電力を供給する、電圧制限のある半波整流器およびフィルタ(「N+11V」)である。
6)キャパシタC701および抵抗R701が、Z701を通る最大の電流をその定格の範囲内に制限する。
7)抵抗R701も、ダイオードD701を通る最大の順方向サージ電流をダイオードの定格の範囲内の値に制限する。
8)ダイオードD701自体が、ツェナーダイオードZ701に順バイアスがかかる、フィルタリングされた電力のマイナスの半サイクルにおいて、カソードをフィルタリングされた中性ライン113に対して約-700mVまで引っ張るように、キャパシタC705が放電するのを防止する。
9)各フューズに対して1つずつ、フューズ監視回路が設けられる。フューズFS701を監視する回路が備えるキャパシタC703、抵抗R703、ツェナーダイオードZ702、ダイオードD702、抵抗R704およびキャパシタC704は、シュミットインバータU701Cを駆動するための信号F1を生成する。シュミットインバータU701Cの入力における信号F1がHI状態であると、フューズFS701が正常であることを示す。フューズFS702を監視する回路が含んでいる光カプラOC701の光ダイオードは、FS702からキャパシタC706および抵抗R709を介して駆動される。光カプラOC701のフォトトランジスタのコレクタは(オフのとき)抵抗R705によってHIレベルに保たれ、その出力は、キャパシタC707によってフィルタリングされてシュミットインバータU701Dを駆動する。シュミットインバータU701Dに対する入力のバーF2は、活性のHI状態において、フューズFS702が飛んでいることを示す(そのため、U701Dの出力F2がHI状態であると、フューズFS702が正常であることを示す)。
10)キャパシタC702(100nF)および抵抗R702(15kΩ)が、カウンタ/分周器の回路U701のクロック入力に対してライン周波数信号を供給する分圧器/フィルタを形成する。カウンタ/分周器の出力は、6.25Hzおよび0.78Hzの矩形波出力を供給する。
11)表示器LED701は、それ自体が、個々の赤色セグメントLED701/1、青色セグメントLED701/2および緑色セグメントLED702/3を有する3色デバイスである。赤色セグメントLED701/1は、ゲートU702Aの制御下で抵抗R708を介してトランジスタF701によって駆動され、青色セグメントLED701/2は、ゲートU702Bの制御下でR707を介してF702によって駆動され、緑色セグメントLED701/3は、ゲートU701Bの制御下でR706を介してF703によって駆動される。すべての3つのゲートの出力はアクティブでLOレベルである。
12)両方のフューズが正常な通常の環境下では、信号F1はHIレベルになり、信号バーF2はLOレベルになる。ゲートU701Bの出力がLOレベルになり、そのためF703がオンになる。U702AもU702Bも入力の組合せが満たされず、そのためF701とF702の両方がオフになる。そのため、LED701が安定して緑色に光ることにより、フューズが両方とも正常で、SRFに接続された負荷が完全に保護されていることを示す。RMINが、R710を介してN+11Vに接続される。
13)FS701だけが働いた場合、F1がLOレベルになることにより、ゲートU701AとU701Bの両方の出力がHIレベルに駆動される。U703からの0.78Hzの信号がHIレベルであって、そのためF702が0.78Hzでオン/オフする場合は常に、U702Bの入力の組合せだけが満たされる。U701BもU702Aも入力の組合せが満たされず、そのためF701とF703の両方がオフになる。そのため、LED701は青色を0.78Hzで点滅させて、カートリッジ内部のMOVバンクのうちの1つに過大負荷がかかってしまったために当てにならず、切り離されたこと(この場合内部バンク)を示し、これは、そのMOVカートリッジを直ちに交換すべきであることを意味する。F703がオフになっているので、RMINはN+11Vから切り離される。
14)FS702が単独で働くことの効果は、たった今述べた、FS701が働いた場合の効果と同一である。
15)FS701とFS702の両方が働いたときには、バーF1とバーF2の両方がHIレベルになる。U703からの0.78Hzと6.25Hzの信号が両方ともHIである場合は常に、U702Aの入力の組合せだけが満たされることになり、そのため、F701は、0.78Hz信号のすべてのHIレベルの過程中に「バースト点滅」と称されるパターンで4回オン/オフする。U701BもU702Bも入力の組合せが満たされず、そのため、F702とF703の両方がオフになる。そのため、LED701は赤色をバースト点滅して、カートリッジ内部のMOVバンクの両方に過負荷がかかってしまったために当てにならず、切り離されていることを示し、これは、MOVカートリッジを至急交換する必要があることを意味する。F703がオフになっているので、RMINはN+11Vから切り離される。
【００７９】
［遠隔監視インターフェース］
16)(任意選択の)遠隔監視インターフェースアセンブリは、単相SRFまたは三相SRFのいずれかに配備されるように設計されている。その特定の目的は、何らかの現場から離れた位置へバリスタカートリッジの状態、したがってSRFに接続された負荷の保護レベルを報告する手段を提供することである。
17)単相の場合には、示されるように、遠隔監視インターフェースへの3つの独立した入力は互いに短絡されている。そのため、信号RMINがLOレベルのとき、NPNバイポーラ接合トランジスタQ701およびQ702はどちらもオフであって、抵抗R711とR712の交点の電圧はゼロであり、したがって、LED702の電流またはソリッドステートリレーSSR701およびSSR702の入力LEDの電流のための経路はなく、それぞれの出力接点は通電を停止した状態にある。
18)信号RMINがHIレベルになると、NPNトランジスタQ701とQ702が両方とも飽和して、抵抗R711およびR712の接合点がN+11Vに接続される。このとき、LED702ならびにソリッドステートリレーSSR701およびSSR702の入力LEDを通って電流が流れ得て、LED702が光り、ソリッドステートリレーSSR701およびSSR702の出力接点がそれぞれの通電された状態へと駆動される。
19)以下に示される真理値表は、完全に装備された二重冗長性のバリスタカートリッジについて、フューズ状態のすべての組合せに応じてLEDデバイスLED701および信号RMINの挙動を要約したものである。
【００８０】
【表４】
2016518096.tif 000006
【００８１】
本開示の広範な全体的範囲から逸脱することなく、前述の実施形態に対して多数の変形形態および/または修正形態が製作され得ることが当業者には理解されよう。したがって、本実施形態は、すべての点において例示的であって限定的でないものと見なされるべきである。
【符号の説明】
【００８２】
101  中性ラインコネクタ
102  活性ラインコネクタ
103  活性ラインコネクタ
104  活性ラインコネクタ
105  中性母線の未処理側の端
106  活性母線の未処理側の端
107  活性母線の未処理側の端
108  活性母線の未処理側の端
109  インダクタ
110  インダクタ
111  インダクタ
112  インダクタ
113  尾部
114  尾部
115  尾部
116  尾部
121  中性ラインコネクタ
122  活性ラインコネクタ
123  活性ラインコネクタ
124  活性ラインコネクタ
125  アースコネクタ
231  DINレール
232  金属バックプレート
233  絶縁ブロック
241  プラスチックハウジング
242  4芯ケーブル
243  4ピンプラグ
244  4ピンソケット
301  マザーボード
341  中性ラインタブ
342  活性ラインタブ
343  活性ラインタブ
344  活性ラインタブ
345  アースタブ
351  コネクタの電圧タップの入力ポイント
352  コネクタの電圧タップの入力ポイント
353  コネクタの電圧タップの入力ポイント
354  コネクタの電圧タップの入力ポイント
355  コネクタの電圧タップの入力ポイント
401  アース
402  アース
403  アース
404  処理済みの中性ライン
405  処理済みの中性ライン
406  処理済みの中性ライン
407  処理済みの活性ライン
408  処理済みの活性ライン
409  処理済みの活性ライン
421  遠隔監視信号
422  遠隔監視信号
423  遠隔監視信号
424  ランディング
501  バリスタカートリッジトレー
502  バリスタカートリッジトレー
503  バリスタカートリッジトレー
511  バリスタカートリッジ
512  バリスタカートリッジ
513  バリスタカートリッジ
521  バナナソケット
522  バナナソケット
523  バナナソケット
524  バナナソケット
525  バナナソケット
601  ハウジング基部
602  ハウジングカバー
603  取手部
605  弾性のあるクリップ
606  ねじ
607  ねじ
608  PCB
609  ねじ付き挿入物
612  アースプラグ
621  透明ロッド
622  ウィンドウ
701  未処理の中性ライン
702  未処理の中性ライン
703  未処理の中性ライン
704  未処理の活性ライン
705  未処理の活性ライン
706  未処理の活性ライン
801  マザーボード
802  補助回路基板
841  中性ラインタブ
842  活性ラインタブ
843  活性ラインタブ
844  活性ラインタブ
845  アースタブ
901  バリスタカートリッジトレー
902  バリスタカートリッジトレー
903  バリスタカートリッジトレー
911  バリスタカートリッジ
912  バリスタカートリッジ
913  バリスタカートリッジ
1001  孔
1002  コレット
1003  LEDパッケージ
1008  PCB
1011  プラグ
1012  プラグ
1013  プラグ
1014  プラグ
1015  プラグ
1016  プラグ
1017  プラグ
1018  プラグ
1021  バナナソケット
1022  バナナソケット
1023  バナナソケット
1024  バナナソケット
1025  バナナソケット
1026  バナナソケット
1027  バナナソケット
1028  バナナソケット
【図１Ａ】
2016518096.tif 000007
【図１Ｂ】
2016518096.tif 000008
【図２】
2016518096.tif 000009
【図３】
2016518096.tif 000010
【図４】
2016518096.tif 000011
【図５】
2016518096.tif 000012
【図６】
2016518096.tif 000013
【図７Ａ】
2016518096.tif 000014
【図７Ｂ】
2016518096.tif 000015
【図８】
2016518096.tif 000016
【図９】
2016518096.tif 000017
【図１０】
2016518096.tif 000018
【図１１】
2016518096.tif 000019
【国際調査報告】
2016518096.tif 000020
2016518096.tif 000021
2016518096.tif 000022
2016518096.tif 000023
2016518096.tif 000024