JP5914940B2 - Power shut-off device that can cut off power supply by sensing various arcs and overloads - Google Patents

Power shut-off device that can cut off power supply by sensing various arcs and overloads Download PDF

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Description

本発明は、電源遮断装置に関し、より詳細には、電気線路に発生し得る多様なアーク及び過負荷を感知し、電力供給を遮断できる電源遮断装置に関する。   The present invention relates to a power shut-off device, and more particularly to a power shut-off device capable of sensing various arcs and overloads that can occur in an electric line and shutting off power supply.

各電気装置を家庭用または産業用に使用するとき、電源線路の不良、接地不良、負荷の故障、使用者の誤りなどの原因で発生する各異常状況は、線路の短絡、負荷の過電流、アークなどの多様な形態で表れる。   When using each electrical device for home or industrial use, each abnormal situation caused by power line failure, grounding failure, load failure, user error, etc. is caused by short circuit, load overcurrent, Appears in various forms such as arc.

コンセント(パワーアウトレットまたはソケット)やマルチタップ(マルチストリップまたはパワーボード)と通称する各電源遮断装置は、異常状況を感知する機能を全く有していないか、そのような機能を有するとしても、いくつかの制限された異常状況、例えば、漏電を感知する場合に電源供給を遮断する単独機能のみを備えている。ほとんどの建物や家屋において電源線路に設置される漏電遮断器は、漏電のみを検出することができる。このように、通常の各電源遮断装置においては、漏電以外の他の異常状況を検出できない場合が多く、電気災害を予防するのに限界がある。   Each power shut-off device, commonly referred to as an outlet (power outlet or socket) or multi-tap (multi-strip or power board), has no function to detect an abnormal situation, or even if it has such a function. Only a single function that cuts off the power supply when detecting a limited abnormal situation, for example, a leakage, is provided. In most buildings and houses, the earth leakage breaker installed on the power line can detect only the earth leakage. As described above, in each normal power shut-off device, there are many cases where it is not possible to detect an abnormal situation other than leakage, and there is a limit in preventing an electrical disaster.

一方、漏電は、通常、火災の原因として知られているが、漏電が電力浪費や感電事故の原因になる可能性が大きいとしても、実際に漏電現象によって火災が起こる可能性は大きくない。したがって、電源遮断装置が漏電を検出して電源を遮断する機能のみを有する場合は、火災を防止する効果を発揮しにくい。   On the other hand, leakage is usually known as a cause of fire, but even if the leakage is likely to cause a waste of power or an electric shock accident, the possibility of a fire due to a leakage phenomenon is not great. Therefore, when the power shut-off device has only a function of detecting power leakage and shutting off the power, it is difficult to exert the effect of preventing fire.

むしろ、電気火災は、電気線路や電気機器の異常によるアークの火花によって周辺の引火物質が着火するために発生したり、負荷に多くの電流が流れる過負荷による過電流によって生じる過熱のために発生したり、負荷自体の過電流でないとしても、負荷に連結される末端電源線路が短絡を起こす場合、その線路が容量の小さい一種の負荷として作用しながら生じる過熱によって発生する場合が多い。   Rather, an electric fire occurs because the surrounding ignitable material is ignited by an arc spark due to an abnormality in an electric line or electrical equipment, or due to overheating caused by an overcurrent caused by a large amount of current flowing through the load. However, even if it is not an overcurrent of the load itself, when the terminal power source line connected to the load causes a short circuit, the line is often caused by overheating generated while acting as a kind of load having a small capacity.

ところが、アークが火災の原因になる可能性が大きいとしても、アークは、電源スイッチをオンにしたり、プラグを差したり抜くときにも容易に観察される現象であるので、アークが検出されたとして無条件に電源を遮断すると、電気機器を正常に使用できなくなる。したがって、過負荷を感知する機能を基本的に有すると共に、使用者が電源をつけたり消すときに生じ得る短いアークと火災の原因となり得る連続的なアークとを区別し、電源を適宜遮断できる電源遮断回路及び電源遮断装置が必要である。   However, even if the arc is likely to cause a fire, the arc is a phenomenon that is easily observed when the power switch is turned on, plugged in, and unplugged. If the power is turned off unconditionally, the electrical equipment cannot be used normally. Therefore, it has a function to detect overload, and it is possible to distinguish between short arcs that can occur when the user turns on and off the power and continuous arcs that can cause a fire, and to shut off the power supply appropriately. A circuit and power shut-off device are required.

本発明が解決しようとする課題は、火災を発生させ得る連続的な電圧型微細アークと大型電流型アークを検出することができ、これによって電源を遮断することができる電源遮断装置を提供することにある。   The problem to be solved by the present invention is to provide a power shut-off device that can detect a continuous voltage-type fine arc and a large-current-type arc that can cause a fire and thereby shut off the power. It is in.

本発明が解決しようとする他の課題は、微細アークと大型アークの発生時のみならず、過負荷による線路の過熱時または線路異常による瞬間的な電圧の降下時にも電源を遮断することができる電源遮断装置を提供することにある。   Another problem to be solved by the present invention is that the power supply can be shut off not only when a fine arc and a large arc are generated, but also when the line is overheated due to overload or when an instantaneous voltage drop occurs due to a line abnormality. The object is to provide a power shut-off device.

本発明の一側面に係る電源遮断装置は、電源線路上の微細アークによる高周波パルス電流によって高周波チョークコイルに誘起される電圧に基づいて第1のスイッチング素子を導通し、前記第1のスイッチング素子が導通する間に微細アーク検出電流を出力する微細アーク検出部と、電源線路上の大電流アークによって前記電源線路上に挿入されたコイルで起こる磁場の変動に基づいて第2のスイッチング素子が導通する間に大電流アーク検出電流を出力する大電流アーク検出部と、前記微細アーク検出電流または大電流アーク検出電流を遅延キャパシタに所定の時定数で累積的に充電させ、前記遅延キャパシタの電圧が所定のレベルに至るとアーク検出信号を出力する遅延部と、動作電圧が印加されると、負荷側と前記電源線路を電気的に遮断できる電源遮断部と、前記アーク検出信号によって前記電源遮断部に前記動作電圧を連結する第1のスイッチとを含むことができる。   A power shutoff device according to one aspect of the present invention conducts a first switching element based on a voltage induced in a high frequency choke coil by a high frequency pulse current caused by a fine arc on a power line, and the first switching element is The second switching element conducts based on the fluctuation of the magnetic field that occurs in the coil inserted on the power line due to the large current arc on the power line and the fine arc detector that outputs the fine arc detection current while conducting A high-current arc detection unit that outputs a high-current arc detection current in between, and the delay capacitor is cumulatively charged with a predetermined time constant with the fine arc detection current or the high-current arc detection current, and the voltage of the delay capacitor is predetermined When the operating voltage is applied, a delay unit that outputs an arc detection signal when the level reaches the load level and the power line are electrically connected It may include a power cutoff unit that can cross, and a first switch for connecting the operating voltage to the power-off portion by the arc detection signal.

一実施例によって、前記微細アーク検出部は、前記電源線路に挿入され、前記高周波チョークコイルと閉回路をなすインダクタを含み、前記閉回路は、前記インダクタと前記高周波チョークコイルの端子1との間に第2のキャパシタが直列に連結され、前記インダクタと前記高周波チョークコイルの端子2との間に第1のダイオードと第1のキャパシタが直列に連結され、前記高周波チョークコイルの端子2と他の電源線路との間に第4のダイオードが連結され、前記高周波チョークコイルは、一端が高周波整流用ダイオードを介して前記第1のスイッチング素子の制御端子及び前記第2のキャパシタに共通的に連結され、他端が前記第1のスイッチング素子の入力端子、前記第1のダイオードのアノード及び前記第4のダイオードのアノードに連結され得る。 According to an embodiment, the micro arc detector includes an inductor inserted into the power line and forming a closed circuit with the high frequency choke coil, and the closed circuit is between the inductor and a terminal 1 of the high frequency choke coil. A second capacitor is connected in series, a first diode and a first capacitor are connected in series between the inductor and the terminal 2 of the high-frequency choke coil, and the terminal 2 of the high-frequency choke coil and the other A fourth diode is connected to the power line, and one end of the high-frequency choke coil is commonly connected to the control terminal of the first switching element and the second capacitor via a high-frequency rectifier diode. and the other end an input terminal of said first switching element, anode of the anode and the fourth diode of the first diode It may be linked to.

一実施例によって、前記大電流アーク検出器は、前記電源線路上の大電流アークによる電流変動によって前記電源線路上に挿入されたコイルで磁場の変動が起こると、磁場の変動によって変流器に誘起される電圧に基づいて前記第2のスイッチング素子を導通し、前記第2のスイッチング素子が導通する間に前記第2のスイッチング素子を経て流れるように大電流アーク検出電流を出力することができる。   According to one embodiment, the high current arc detector may be a current transformer when a magnetic field variation occurs in a coil inserted on the power line due to a current variation caused by a large current arc on the power line. Based on the induced voltage, the second switching element is turned on, and a high-current arc detection current can be output so as to flow through the second switching element while the second switching element is turned on. .

一実施例によって、前記大電流アーク検出器の第2のスイッチング素子は、リードスイッチであって、前記電源線路上の大電流アークによる電流変動によって前記電源線路上に挿入されたコイルで起こる磁場の変動によって前記リードスイッチが導通する間に、前記リードスイッチを経て流れるように大電流アーク検出電流を出力することができる。   According to an embodiment, the second switching element of the high-current arc detector is a reed switch, and a magnetic field generated in a coil inserted on the power line due to a current fluctuation caused by a large-current arc on the power line. While the reed switch is turned on due to fluctuations, a high-current arc detection current can be output to flow through the reed switch.

一実施例によって、前記遅延部は、前記微細アーク検出電流及び前記大電流アーク検出電流の少なくとも一部によって前記遅延キャパシタに充電された電荷を放電する遅延抵抗と、前記遅延キャパシタに累積的に充電された電圧が所定レベルに至ると導通する定電圧素子と、前記定電圧素子の導通時に導通し、前記アーク検出信号を出力する第3のスイッチング素子とを含むことができる。   According to an embodiment, the delay unit includes a delay resistor that discharges the charge charged in the delay capacitor by at least a part of the fine arc detection current and the large current arc detection current, and cumulatively charges the delay capacitor. A constant voltage element that conducts when the applied voltage reaches a predetermined level, and a third switching element that conducts when the constant voltage element is conducted and outputs the arc detection signal.

一実施例によって、前記第1のスイッチは、制御端子に前記アーク検出信号が受信されると、電源線路と前記電源遮断部とを電気的に連結するカップリング素子を含むことができる。   According to an exemplary embodiment, the first switch may include a coupling element that electrically connects a power line and the power cutoff unit when the arc detection signal is received at a control terminal.

一実施例によって、前記電源遮断部は、前記アーク検出信号によって前記第1のスイッチが通電し、前記動作電圧が連結されると、前記負荷側と電気的に絶縁され、前記アーク検出信号の消滅後にも負荷側との電気的な絶縁状態が維持される磁気維持型リレーを含むことができる。   According to one embodiment, the power shut-off unit is electrically insulated from the load side when the first switch is energized by the arc detection signal and the operating voltage is connected, and the arc detection signal disappears. It is possible to include a magnetic sustaining relay that is maintained in an electrically insulated state from the load side later.

一実施例によって、前記磁気維持型リレーは、前記第1のスイッチの通電によって前記動作電圧が連結されたり、または電源線路から電圧が印加されると磁化される駆動コイルと、前記駆動コイルの磁化によって磁気的に前記電源線路と負荷側とを連結する位置から、前記電源線路と前記駆動コイルとを連結する位置に切り替えられる3端子スイッチとを含むことができる。   According to an embodiment, the magnetic sustaining relay includes a driving coil that is magnetized when the operating voltage is connected by energization of the first switch or a voltage is applied from a power line, and the magnetization of the driving coil. A three-terminal switch that can be switched from a position that magnetically connects the power line and the load side to a position that connects the power line and the drive coil.

一実施例によって、前記電源遮断部は、前記3端子スイッチと前記駆動コイルとの間に挿入される手動復帰スイッチをさらに含み、前記手動復帰スイッチが前記駆動コイルの動作中に開放されると、前記駆動コイルと電源線路との間の連結が遮断され、前記3端子スイッチが前記電源線路と前記負荷側とを連結する位置に切り替えられ得る。   According to one embodiment, the power shut-off unit further includes a manual return switch inserted between the three-terminal switch and the drive coil, and when the manual return switch is opened during operation of the drive coil, The connection between the drive coil and the power line is cut off, and the three-terminal switch can be switched to a position that connects the power line and the load side.

一実施例によって、前記電源遮断装置は、過負荷または短絡による電流変動によって変流器に誘起される交流電圧を整流した直流電圧が所定のレベルを超えると、過負荷検出信号を出力する過負荷検出部をさらに含むことができる。   According to one embodiment, the power cut-off device outputs an overload detection signal when a DC voltage obtained by rectifying an AC voltage induced in a current transformer due to a current fluctuation due to an overload or a short circuit exceeds a predetermined level. A detection unit may be further included.

一実施例によって、前記電源遮断装置は、前記過負荷検出信号によって前記電源遮断部に前記動作電圧を連結する第2のスイッチをさらに含むことができる。   The power cut-off device may further include a second switch that connects the operating voltage to the power cut-off unit according to the overload detection signal.

一実施例によって、前記電源遮断装置は、前記電源線路と他の電源線路との間に連結されたキャパシタに整流された電圧を充電し、充電された電圧を前記動作電圧として提供する動作電圧生成部をさらに含むことができる。   According to one embodiment, the power shut-off device charges a rectified voltage in a capacitor connected between the power line and another power line, and provides the charged voltage as the operating voltage. May further include a portion.

一実施例によって、前記電源遮断装置は、電源線路上に過負荷または短絡による電流変動によって電源線路上に挿入された第2のコイルで起こる磁場の変動によって第2のリードスイッチが導通する間に、前記動作電圧が前記第2のリードスイッチを経て前記電源遮断部に連結されるように動作する過負荷検出部をさらに含むことができる。   According to one embodiment, the power cut-off device may be configured such that the second reed switch is turned on by a magnetic field variation caused by a second coil inserted on the power line due to a current variation due to an overload or short circuit on the power line. And an overload detector that operates to connect the operating voltage to the power shut-off unit through the second reed switch.

一実施例によって、前記電源遮断装置は、二つの電源線路間に連結されたキャパシタに整流された電圧を充電し、充電された電圧を前記動作電圧として提供する動作電圧生成部をさらに含むことができる。   According to an embodiment, the power shut-off device further includes an operating voltage generator that charges a rectified voltage to a capacitor connected between two power lines, and provides the charged voltage as the operating voltage. it can.

本発明の電源遮断装置によると、電線及び電気器具などの異常状態、すなわち、連結不良、短絡、過負荷、線路過熱、線路抵抗変化などによって発生し得るスパーク、アーク、過負荷、電圧降下及び過熱による火災などの災害を一つの電源遮断装置を用いて防止することができる。   According to the power cut-off device of the present invention, sparks, arcs, overloads, voltage drops and overheats that can occur due to abnormal conditions such as electric wires and electric appliances, that is, poor connection, short circuit, overload, line overheating, line resistance change, etc. Disasters such as fires can be prevented by using a single power cut-off device.

特に、電源遮断装置は、電気器具の内部で起こり得る微細アーク及び大型電流型アークを感知することができ、これらアークに対処することができる。   In particular, the power shutoff device can sense and cope with fine arcs and large current arcs that can occur inside the appliance.

さらに、電源遮断装置は、接地ラインを必要とせず、単相交流電源線路に簡単に適用することができ、独自の電源遮断装置として用いたり、または、既存の家庭用及び産業用電源遮断装置に付加的に装着することによって幅広く用いることができる。   Furthermore, the power shut-off device does not require a ground line and can be easily applied to a single-phase AC power line, and can be used as an original power shut-off device, or can be used for existing household and industrial power shut-off devices. It can be used widely by additionally mounting.

本発明の一実施例に係る電源遮断装置を例示したブロック図である。1 is a block diagram illustrating a power shut-off device according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施例に係る電源遮断装置を具体的に例示した回路図である。1 is a circuit diagram specifically illustrating a power shut-off device according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施例に係る電源遮断装置の微細アーク検出部を例示した回路図である。It is the circuit diagram which illustrated the fine arc detection part of the power interruption device concerning one example of the present invention. 本発明の一実施例に係る電源遮断装置の大電流アーク検出部を例示した回路図である。It is the circuit diagram which illustrated the large current arc detection part of the power interruption device concerning one example of the present invention. 本発明の一実施例に係る電源遮断装置の過負荷検出部を例示した回路図である。It is the circuit diagram which illustrated the overload detection part of the power interruption device concerning one example of the present invention. 本発明の一実施例に係る電源遮断装置の電源遮断部を例示した回路図である。It is the circuit diagram which illustrated the power cutoff part of the power cutoff device concerning one example of the present invention. 本発明の他の実施例に係る電源遮断装置を例示したブロック図である。It is the block diagram which illustrated the power shut-off device concerning other examples of the present invention. 本発明の他の実施例に係る電源遮断装置を具体的に例示した回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram specifically illustrating a power shut-off device according to another embodiment of the present invention. 本発明の他の実施例に係る電源遮断装置の大電流アーク検出部を例示した回路図である。It is the circuit diagram which illustrated the large current arc detection part of the power interruption device concerning other examples of the present invention. 本発明の他の実施例に係る電源遮断装置の過負荷検出部と電源遮断部を例示した回路図である。It is the circuit diagram which illustrated the overload detection part and power interruption part of the power interruption device concerning other examples of the present invention.

本文に開示されている本発明の各実施例に対して、特定の構造的及び機能的説明は、本発明の実施例を説明するために例示されたものに過ぎなく、本発明の各実施例は、多様な形態で実施可能であり、本文に説明された各実施例に限定されるものと解釈してはならない。   For each embodiment of the invention disclosed herein, the specific structural and functional description is merely illustrative for the purpose of describing the embodiment of the invention, and each embodiment of the invention is described. Can be implemented in a variety of forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

以下、添付の各図面を参照して、本発明の好ましい実施例をより詳細に説明する。図面上の同一の構成要素については同一の参照符号を使用し、同一の構成要素についての重複する説明は省略する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The same reference numerals are used for the same constituent elements in the drawings, and a duplicate description of the same constituent elements is omitted.

図1は、本発明の一実施例に係る電源遮断装置を例示したブロック図で、図2は、本発明の一実施例に係る電源遮断装置を具体的に例示した回路図である。   FIG. 1 is a block diagram illustrating a power shut-off device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a power shut-off device according to an embodiment of the present invention.

図1及び図2を共に参照すると、電源遮断装置10は、通常、建物の壁体に設置されている、例えば、コンセント(パワーアウトレット)に挿入する入力プラグなどの系統電源入力側の入力電源端子18と、例えば、負荷装置のプラグを挿入するソケットなどの出力電源端子19と、入力電源端子18と出力電源端子19との間に連結された微細アーク検出部11と、大電流アーク検出部12と、遅延部13と、過負荷検出部14と、動作電圧生成部15と、電源遮断部16とを含むことができ、フィルタリング部17をさらに含むことができる。   Referring to both FIG. 1 and FIG. 2, the power shut-off device 10 is usually installed on the wall of a building, for example, an input power terminal on the system power input side such as an input plug to be inserted into an outlet (power outlet). 18, for example, an output power supply terminal 19 such as a socket into which a plug of a load device is inserted, a fine arc detection unit 11 connected between the input power supply terminal 18 and the output power supply terminal 19, and a large current arc detection unit 12. In addition, the delay unit 13, the overload detection unit 14, the operating voltage generation unit 15, and the power cutoff unit 16 can be included, and a filtering unit 17 can be further included.

まず、各構成要素を簡略に説明すると、次の通りである。   First, each component will be briefly described as follows.

微細アーク検出部11は、電源線路AC1に連結された電圧センサー111、例えば、インダクタT3を用いて微細アークが検出される度に、検出される微細アークの強弱に相応する微細アーク検出電流を遅延部13に印加する。   The fine arc detector 11 delays the fine arc detection current corresponding to the strength of the fine arc detected each time a fine arc is detected using the voltage sensor 111 connected to the power line AC1, for example, the inductor T3. Applied to the unit 13.

例えば、負荷装置または電源線路で電流をほとんど伴わない電圧型微細アークが発生する場合、微細アーク検出部11は、電源線路に沿って伝播される微細アークによる高周波パルスをインダクタT3に誘起された電圧に基づいて検出し、このような高周波パルスが検出される度に、検出された高周波パルスのサイズと幅に相応するパルスの形態で微細アーク検出電流を遅延部13に出力することができる。   For example, when a voltage-type fine arc with little current is generated in the load device or the power supply line, the fine arc detection unit 11 is a voltage induced in the inductor T3 by a high-frequency pulse due to the fine arc propagated along the power supply line. Each time such a high-frequency pulse is detected, a fine arc detection current can be output to the delay unit 13 in the form of a pulse corresponding to the size and width of the detected high-frequency pulse.

大電流アーク検出部12は、大電流アークによって磁場の変化を誘導し得るコイルを用いる電流センサー121、例えば、変流器(CT:current transformer)を用いて大電流を伴う大型アークが検出される度に、検出される大型アークの強弱に相応する大電流アーク検出電流を遅延部13に印加する。   The large current arc detector 12 detects a large arc with a large current using a current sensor 121 using a coil that can induce a change in magnetic field by the large current arc, for example, a current transformer (CT). Each time, a large-current arc detection current corresponding to the strength of the detected large arc is applied to the delay unit 13.

また、電気負荷装置に一回か二回の発生でも火災を起こし得る中大型の電流型アークが発生する場合は、大電流アーク検出部12は、大電流アークによって電源線路に表れる誘起交流電圧及び高周波パルス電流を変流器CTに誘起された電圧に基づいて検出することができる。検出された誘起交流電圧及び高周波パルス電流が所定サイズ以上である場合、大電流アーク検出部12は、誘起交流電圧のサイズと出現時間に相応するパルスの形態で大電流アーク検出電流を遅延部13に印加する。   In addition, when a medium- and large-sized current type arc that can cause a fire even if generated once or twice occurs in the electric load device, the large-current arc detector 12 generates an induced AC voltage that appears on the power line due to the large-current arc and The high frequency pulse current can be detected based on the voltage induced in the current transformer CT. When the detected induced AC voltage and the high-frequency pulse current are equal to or larger than a predetermined size, the large current arc detecting unit 12 delays the large current arc detected current in the form of a pulse corresponding to the size and appearance time of the induced AC voltage. Apply to.

遅延部13は、微細アーク検出電流または大電流アーク検出電流を累積できる積分器を含むように具現できるが、このような積分器は、例えば、遅延キャパシタ131と遅延抵抗132を用いて具現することができる。このとき、遅延キャパシタ131は、微細アーク検出電流または大電流アーク検出電流によって充電され、遅延キャパシタ131に充電された電荷は、遅延抵抗132によって所定の時定数で放電され得る。   The delay unit 13 can be implemented to include an integrator capable of accumulating a fine arc detection current or a high current arc detection current. Such an integrator can be implemented using a delay capacitor 131 and a delay resistor 132, for example. Can do. At this time, the delay capacitor 131 is charged by the fine arc detection current or the large current arc detection current, and the charge charged in the delay capacitor 131 can be discharged by the delay resistor 132 with a predetermined time constant.

微細アークまたは大電流アークが所定の水準以上に持続的にまたは強く発生し、遅延キャパシタ131が所定電圧以上に充電されると、遅延部13は、アーク検出信号を生成して電源遮断部16の第1のスイッチ161に出力する。   When a fine arc or a large current arc continuously or strongly occurs above a predetermined level and the delay capacitor 131 is charged above a predetermined voltage, the delay unit 13 generates an arc detection signal to Output to the first switch 161.

例えば、微細アーク検出部11で検出された電圧型微細アークが火災を誘発する可能性のある持続的な微細アークである場合、または、大電流アーク検出部12で検出された電流型大型アークが火災を誘発する程度に強力で且つ持続的なアークである場合、連続的な微細アーク検出電流または大電流アーク検出電流によって遅延キャパシタ131に電荷が累積されながら遅延キャパシタ131の両端電圧が所定の基準電圧レベルより高くなり、これによってアーク検出信号が生成され得る。   For example, when the voltage type fine arc detected by the fine arc detector 11 is a continuous fine arc that may cause a fire, or the current type large arc detected by the high current arc detector 12 is When the arc is strong and persistent enough to induce a fire, the voltage at both ends of the delay capacitor 131 is set to a predetermined reference while charge is accumulated in the delay capacitor 131 by a continuous fine arc detection current or a large current arc detection current. Beyond the voltage level, this can generate an arc detection signal.

その一方、検出される微細アークまたは大電流アークが一時的で且つ瞬間的なものであると、遅延キャパシタ131に累積される電荷は遅延抵抗132によって放電され、累積された検出信号は時間の経過と共に消える。したがって、火災危険性がなく、瞬間的なアークによっては電源が遮断されない。   On the other hand, if the detected fine arc or high-current arc is temporary and instantaneous, the electric charge accumulated in the delay capacitor 131 is discharged by the delay resistor 132, and the accumulated detection signal is determined as time elapses. Disappears with. Therefore, there is no risk of fire and the power supply is not shut off by a momentary arc.

図2の実施例では、遅延部13が共有されるように設計されたが、実施例によって、微細アーク検出部11と大電流アーク検出部12がそれぞれのための遅延回路を別途に有するように設計されてもよい。この場合、それぞれの遅延回路は、それぞれのアーク検出信号を出力し、それぞれのアーク検出信号は、電源遮断部16でそれぞれのスイッチを活性化するように連結され得る。   In the embodiment of FIG. 2, the delay unit 13 is designed to be shared, but according to the embodiment, the fine arc detection unit 11 and the large current arc detection unit 12 have separate delay circuits for each. May be designed. In this case, each delay circuit outputs a respective arc detection signal, and each arc detection signal can be connected to activate each switch in the power shut-off unit 16.

次に、過負荷や短絡によって電源線路に電流が急増したり、電圧が降下する場合、過負荷検出部14は、過負荷検出信号を生成して電源遮断部16の第2のスイッチ162に出力する。   Next, when the current suddenly increases or the voltage drops in the power line due to overload or short circuit, the overload detection unit 14 generates an overload detection signal and outputs it to the second switch 162 of the power cutoff unit 16. To do.

例えば、過負荷検出部14は、電流センサー141、例えば、変流器CTを用いて、電源線路AC2の過負荷によって交流電流が急増したり、非正常的な電圧降下によって交流電流が急増することを感知し、過負荷検出信号を生成することができる。   For example, the overload detection unit 14 uses the current sensor 141, for example, the current transformer CT, to increase the alternating current rapidly due to an overload of the power line AC2, or to increase the alternating current due to an abnormal voltage drop. And an overload detection signal can be generated.

実施例によって、大電流アーク検出部12の電流センサー121と過負荷検出部14の電流センサー141は、それぞれ別途の変流器素子で具現することもでき、一つの変流器素子を共有することもできる。   According to the embodiment, the current sensor 121 of the large current arc detection unit 12 and the current sensor 141 of the overload detection unit 14 may be implemented by separate current transformer elements, and share one current transformer element. You can also.

このとき、過負荷検出部14が電圧降下によって交流電流の急増を感知する場合、電源線路AC1の電圧が低いため電源遮断部16が確実に動作できないこともある。動作電圧生成部15は、平常時に適切な動作電圧で充電された状態で、電圧降下と共に過負荷検出部14が過負荷検出信号を出力しながら第2のスイッチ162が閉鎖されると、充電された動作電圧を第2のスイッチ162を通じてリレー163が動作するのに必要な駆動電圧としてリレー163に提供することができる。   At this time, when the overload detection unit 14 senses a sudden increase in alternating current due to a voltage drop, the power cutoff unit 16 may not operate reliably because the voltage of the power line AC1 is low. The operating voltage generation unit 15 is charged when the second switch 162 is closed while the overload detection unit 14 outputs an overload detection signal together with a voltage drop in a state where the operation voltage generation unit 15 is normally charged with an appropriate operation voltage. The operating voltage can be provided to the relay 163 as a driving voltage necessary for the relay 163 to operate through the second switch 162.

電源遮断部16は、アーク検出信号によって第1のスイッチ161が閉鎖されたり、または、過負荷検出信号によって第2のスイッチ162が閉鎖されると、リレー163によって出力電源端子19に連結される電源経路AC1が電気的に切断されることによって、電源を遮断することができる。   When the first switch 161 is closed by the arc detection signal or the second switch 162 is closed by the overload detection signal, the power cutoff unit 16 is connected to the output power terminal 19 by the relay 163. The power supply can be cut off by electrically disconnecting the path AC1.

実施例によって、第1のスイッチ161または第2のスイッチ162は、遅延部13と過負荷検出部14から出力される信号によってリレー163を交流電源電圧または直流動作電圧に電気的に連結したり、または、この電気的な連結を遮断できる、例えば、2端子スイッチ、フォトカプラー(photo―coupler)または2端子リレーなどの素子によって具現することができる。   Depending on the embodiment, the first switch 161 or the second switch 162 may electrically connect the relay 163 to an AC power supply voltage or a DC operating voltage according to signals output from the delay unit 13 and the overload detection unit 14, Alternatively, it may be realized by an element such as a two-terminal switch, a photo-coupler, or a two-terminal relay that can cut off the electrical connection.

一方、電源遮断部16のリレー163は、入力電源端子18と出力電源端子19との間の導線に挿入された3端子スイッチ164を含み、第1及び第2のスイッチ161、162の動作によって3端子スイッチ164を出力電源端子19及び駆動コイル165のうち一つに連結するように駆動することによって、負荷に対する電力供給を連結または遮断することができる。   On the other hand, the relay 163 of the power shut-off unit 16 includes a three-terminal switch 164 inserted in a conductive wire between the input power terminal 18 and the output power terminal 19, and the relay 163 is operated by the operations of the first and second switches 161 and 162. By driving the terminal switch 164 to be connected to one of the output power supply terminal 19 and the drive coil 165, the power supply to the load can be connected or cut off.

例えば、リレー163は、第2のスイッチ162が閉鎖されると、動作電圧生成部15に充電された直流電圧によってソレノイド駆動コイル165が動作し、ソレノイド駆動コイル165によって3端子スイッチ164の連結接点が端子2から端子3に移動し、入力電源端子18と出力電源端子19との間の電気的連結が切断される。このとき、リレー163は、リレー素子のみならず、リレーと類似する動作を行えるスイッチなどの電気素子で具現することができる。   For example, in the relay 163, when the second switch 162 is closed, the solenoid driving coil 165 is operated by the DC voltage charged in the operating voltage generation unit 15, and the connecting contact of the three-terminal switch 164 is operated by the solenoid driving coil 165. Moving from the terminal 2 to the terminal 3, the electrical connection between the input power supply terminal 18 and the output power supply terminal 19 is broken. At this time, the relay 163 can be realized not only as a relay element but also as an electric element such as a switch capable of performing an operation similar to the relay.

一旦電源遮断部16が負荷に対する電力供給を遮断すると、そのような遮断状態は、外部の電力が入力電源端子18から電源遮断部16に供給される限り継続され得る。さらに、電源遮断部16は、アークや過負荷によって電源が遮断された後、手動で電源供給を再開できる手動復帰スイッチ166をさらに含むことができる。入力電源端子18を壁体のコンセントから分離したり、または、手動復帰スイッチ166を作動させることによって電源遮断部16への電力供給を中断すると、電源遮断部16は、遮断動作前の連結状態に復帰する。手動復帰スイッチ166が閉鎖された状態では電源遮断状態が維持され、手動復帰スイッチ166が使用者によって開放されると、リレー163が元の連結状態に戻ることによって電源経路が再び連結され、電源が再び供給され得る。   Once the power cut-off unit 16 cuts off the power supply to the load, such a cut-off state can be continued as long as external power is supplied from the input power supply terminal 18 to the power cut-off unit 16. Furthermore, the power shut-off unit 16 may further include a manual return switch 166 that can manually resume power supply after the power is shut off due to an arc or overload. When the input power terminal 18 is disconnected from the wall outlet or the power supply to the power shut-off unit 16 is interrupted by operating the manual return switch 166, the power shut-off unit 16 is brought into a connected state before the shut-off operation. Return. When the manual return switch 166 is closed, the power cut-off state is maintained. When the manual return switch 166 is opened by the user, the relay 163 returns to the original connection state, whereby the power supply path is connected again, and the power supply is turned on. It can be supplied again.

以下では、図1、図2及び図3を参照して微細アーク検出部11の構成及び動作をより詳細に説明する。図3は、本発明の一実施例に係る電源遮断装置の微細アーク検出部に対する具体的な回路図である。   Hereinafter, the configuration and operation of the fine arc detector 11 will be described in more detail with reference to FIGS. 1, 2, and 3. FIG. 3 is a specific circuit diagram for the fine arc detector of the power shut-off device according to one embodiment of the present invention.

簡略に説明すると、微細アーク検出部11は、両側の電源線路AC1、AC2間に連結された電圧センサー111としてのインダクタT3及びチョークコイルインダクタL1によって電源線路の微細アークによる高周波パルスを検出し、このような高周波パルスの検出によって第1のスイッチング素子Q1を導通させ、第1のスイッチング素子Q1が導通する間に各微細アーク検出電流を所定の時定数を有する遅延キャパシタ131に出力し、遅延キャパシタ131を累積的に充電させる。   Briefly, the fine arc detector 11 detects a high-frequency pulse due to a fine arc in the power line by the inductor T3 and the choke coil inductor L1 as the voltage sensor 111 connected between the power lines AC1 and AC2 on both sides. The first switching element Q1 is turned on by detecting such a high frequency pulse, and each fine arc detection current is output to the delay capacitor 131 having a predetermined time constant while the first switching element Q1 is turned on. Is charged cumulatively.

微細アークは、プラグを差したり抜くときや、電源スイッチをつけたり消すときに瞬間的に起こったり、電気負荷や線路の異常によって微細なスパークが数秒以内に連続的に発生し得るが、前者の場合は、電源を遮断すべきでないか、電源を遮断する必要がないが、後者の場合は、火災の危険があるので電源を遮断すべきである。   Fine arcs can occur momentarily when plugging and unplugging, turning on and off the power switch, and fine sparks can occur continuously within a few seconds due to electrical load and line abnormalities. Should not be turned off or need to be turned off, but in the latter case there is a risk of fire and should be turned off.

負荷や線路で発生した微細アークは、概して数kHzから数GHzまでの周波数成分を有するパルス電流の形態で発現する。このような高周波パルス電流は、交流電源線路に沿って伝播されながらフィルタリング部17で阻止され、微細アーク検出部11で検出され得る。微細アーク検出部11は、高周波パルスが検出される度に微細アーク検出電流を出力する。   A fine arc generated in a load or a line is generally expressed in the form of a pulse current having a frequency component from several kHz to several GHz. Such a high-frequency pulse current is blocked by the filtering unit 17 while being propagated along the AC power supply line, and can be detected by the fine arc detection unit 11. The fine arc detector 11 outputs a fine arc detection current each time a high frequency pulse is detected.

まず、電源線路に挿入されたフィルタリング部17は、正常な商用電源の低周波交流成分を通過させるが、負荷側で発生した微細アークによる高周波パルスが系統側に伝播されることを阻止し、また、微細アークによる高周波パルスが微細アーク検出部11の動作を触発し得るように補助することができる。   First, the filtering unit 17 inserted in the power supply line allows a low-frequency AC component of a normal commercial power supply to pass through, but prevents a high-frequency pulse due to a fine arc generated on the load side from propagating to the system side. The high frequency pulse by the fine arc can be assisted so that the operation of the fine arc detector 11 can be triggered.

このために、フィルタリング部17は、交流電源線路AC1、AC2にそれぞれ直列に挿入された二つのインダクタT1、T2を含むことができる。第1のインダクタT1と第2のインダクタT2は、高周波インダクタであって、一定周波数以上の高周波の通過を阻止することができる。   For this purpose, the filtering unit 17 may include two inductors T1 and T2 inserted in series in the AC power supply lines AC1 and AC2, respectively. The first inductor T1 and the second inductor T2 are high-frequency inductors, and can prevent the passage of high frequencies above a certain frequency.

具体的に、交流電源線路AC1、AC2の入力側両端または負荷側両端に挿入された高周波インダクタT1、T2は、負荷側で発生した高周波パルスが入力電源端子18側の系統(grid)に伝播されることを抑止し、また、入力電源端子18側から伝播され得る外部の高周波サージを阻止することによって電源遮断装置10の破損を防止することができる。   Specifically, the high frequency inductors T1 and T2 inserted at both ends of the AC power supply lines AC1 and AC2 on the input side or both ends of the load side transmit the high frequency pulse generated on the load side to the system (grid) on the input power supply terminal 18 side. In addition, it is possible to prevent the power shut-off device 10 from being damaged by preventing external high-frequency surge that can be propagated from the input power terminal 18 side.

一方、フィルタリング部17は、外部から伝達されるサージを吸収できるように入力電源端子18側の電源線路に並列に連結されたTNR(非線形可変抵抗器(NVR:non―linear variable resistor)の一種であって、TNRは商標名である。)をさらに含むことができる。   On the other hand, the filtering unit 17 is a kind of TNR (non-linear variable resistor (NVR)) connected in parallel to the power line on the input power terminal 18 side so as to absorb a surge transmitted from the outside. And TNR is a trade name).

正常状態では、フィルタリング部17が挿入された電源線路には微細アーク検出部11の動作を触発し得る高周波電圧が表れない。しかし、微細アークによる高周波パルス電流が発生する場合、高周波パルス電流は第1及び第2のインダクタT1、T2を通過できず、高周波パルス電圧が第3のインダクタT3に誘起される。   In a normal state, a high-frequency voltage that can trigger the operation of the fine arc detector 11 does not appear in the power line in which the filtering unit 17 is inserted. However, when a high-frequency pulse current is generated by a fine arc, the high-frequency pulse current cannot pass through the first and second inductors T1 and T2, and a high-frequency pulse voltage is induced in the third inductor T3.

高周波チョークコイル素子は、高周波交流信号に対して高いインピーダンスを有するので、アークパルスによる高周波パルス電圧が印加されると、両端に電圧差が発生する。正常状態では、高周波チョークインダクタL1は低周波交流電圧をそのまま通過させ、両端に電圧差が形成されない。   Since the high-frequency choke coil element has a high impedance with respect to the high-frequency AC signal, a voltage difference is generated between both ends when a high-frequency pulse voltage by an arc pulse is applied. In a normal state, the high frequency choke inductor L1 passes the low frequency AC voltage as it is, and no voltage difference is formed between both ends.

第3のインダクタT3に誘起された高周波パルス電圧は、第1のキャパシタC1、第2のキャパシタC2、第1のダイオードD1及び高周波チョークインダクタL1がなす閉回路によって高周波チョークインダクタL1に印加される。高周波チョークインダクタL1が高周波パルスによって飽和されながら、両端(端子1と端子2との間)に少しの電圧が誘起される。   The high frequency pulse voltage induced in the third inductor T3 is applied to the high frequency choke inductor L1 by a closed circuit formed by the first capacitor C1, the second capacitor C2, the first diode D1, and the high frequency choke inductor L1. While the high frequency choke inductor L1 is saturated by the high frequency pulse, a small voltage is induced at both ends (between the terminal 1 and the terminal 2).

高周波チョークインダクタL1は、端子1が高周波整流ダイオードである第2のダイオードD2によって第1のスイッチング素子Q1の入力端子2と連結され、端子2が第1のスイッチング素子Q1の入力端子1に連結される。したがって、高周波チョークインダクタL1の両端に誘起された電圧は、第2のダイオードD2によって整流されながら第1のスイッチング素子Q1の両側の入力端子1と入力端子2との間に電圧差を形成し、第1のスイッチング素子Q1を導通させる。   The high frequency choke inductor L1 is connected to the input terminal 2 of the first switching element Q1 by the second diode D2 whose terminal 1 is a high frequency rectifier diode, and the terminal 2 is connected to the input terminal 1 of the first switching element Q1. The Therefore, the voltage induced across the high-frequency choke inductor L1 forms a voltage difference between the input terminal 1 and the input terminal 2 on both sides of the first switching element Q1 while being rectified by the second diode D2. The first switching element Q1 is made conductive.

第1のスイッチング素子Q1が導通すると、端子3から端子1に電流が流れるようになるが、微細アークが消えると、高周波チョークインダクタL1に誘起された電圧も消え、第1のスイッチング素子Q1の非活性化によって端子3と端子1との間の電流経路が閉鎖されるので、遅延キャパシタC4に流れていた微細アーク検出電流も消える。   When the first switching element Q1 is turned on, a current flows from the terminal 3 to the terminal 1. However, when the fine arc disappears, the voltage induced in the high frequency choke inductor L1 also disappears, and the first switching element Q1 is turned off. Since the current path between the terminal 3 and the terminal 1 is closed by the activation, the fine arc detection current flowing in the delay capacitor C4 also disappears.

これにより、微細アークが発生する度に、微細アーク検出部11と遅延部13では、電源線路AC1から第3のダイオードD3、第4の抵抗R4、遅延キャパシタ131、C4、第6のダイオードD6、第5の抵抗R5を経て第1のスイッチング素子Q1の端子3と端子1、第4のダイオードD4を介して電源線路AC2まで微細アーク検出電流が流れ得る経路が一時的に形成される。   Thus, every time a fine arc is generated, the fine arc detection unit 11 and the delay unit 13 cause the third diode D3, the fourth resistor R4, the delay capacitors 131 and C4, the sixth diode D6, A path through which a fine arc detection current can flow through the fifth resistor R5 to the power supply line AC2 through the terminals 3 and 1 of the first switching element Q1 and the fourth diode D4 is temporarily formed.

微細アーク検出電流は、微細アークが発生する度に、第1のスイッチング素子Q1の端子1と端子3の一時的な導通によってパルスの形態で発生する。   The fine arc detection current is generated in the form of a pulse by temporary conduction between the terminal 1 and the terminal 3 of the first switching element Q1 every time a fine arc is generated.

一方、第1のLED LED1は、電源遮断装置10に電源が印加されていることを知らせる信号ランプである。第1の抵抗R1は、正常な電源供給時に第2のキャパシタC2にかかる電圧を放電するためのものであるが、第1の抵抗R1に流れる微細電流で第1のLED LED1を駆動させて発光させることによって、電源が印加されていることを表示することができる。   On the other hand, the first LED LED1 is a signal lamp that informs the power shut-off device 10 that power is being applied. The first resistor R1 is for discharging the voltage applied to the second capacitor C2 when normal power is supplied. The first LED R1 is driven by a fine current flowing through the first resistor R1 to emit light. By doing so, it can be displayed that power is being applied.

第1のスイッチング素子Q1の端子1と端子3との間の一時的な導通によって第3のダイオードD3、第2のLED LED2、第3の抵抗R3、第1のスイッチング素子Q1の端子3と端子1、第4のダイオードD4につながる電流経路も形成されるが、これによって、微細アークが検出される度に第2のLED LED2を点滅させることができる。   Due to temporary conduction between the terminal 1 and the terminal 3 of the first switching element Q1, the third diode D3, the second LED LED2, the third resistor R3, and the terminal 3 and the terminal of the first switching element Q1. 1. A current path connected to the first and fourth diodes D4 is also formed. This makes it possible to blink the second LED LED2 each time a fine arc is detected.

一方、微細アークの高周波パルス電流は、第1及び第2のダイオードD1、D2を通過するとき、第1及び第2のキャパシタC1、C2によって低周波帯域は通過できず、高周波帯域のみが通過するが、このパルス電流が第1及び第2のキャパシタC1、C2を経ると、数十MHz以上の高周波成分のみが残るようになる。これによって、負荷の正常な使用時にも生じ得る数kHzから数千kHz程度のノイズ成分はアーク検出から排除され、電源遮断装置10の誤動作が最小化され得る。   On the other hand, when the high-frequency pulse current of the fine arc passes through the first and second diodes D1 and D2, the low-frequency band cannot pass through the first and second capacitors C1 and C2, and only the high-frequency band passes. However, when this pulse current passes through the first and second capacitors C1 and C2, only a high frequency component of several tens of MHz or more remains. As a result, a noise component of several kHz to several thousand kHz that can occur even during normal use of the load is eliminated from the arc detection, and the malfunction of the power shutoff device 10 can be minimized.

微細アーク検出部11が生成する微細アーク検出電流は、遅延部13内の遅延キャパシタ131を充電する。遅延部13は、連続的なアークによる各微細アーク検出電流が印加されながら充電される遅延キャパシタ131の電圧レベルが所定の基準電圧、例えば、ツェナーダイオードZD1などの定電圧素子133の降伏電圧を超えると、第1のスイッチ161を導通させ得るアーク検出信号を生成する。   The fine arc detection current generated by the fine arc detection unit 11 charges the delay capacitor 131 in the delay unit 13. In the delay unit 13, the voltage level of the delay capacitor 131 that is charged while each fine arc detection current by continuous arc is applied exceeds a predetermined reference voltage, for example, the breakdown voltage of the constant voltage element 133 such as the Zener diode ZD 1. Then, an arc detection signal that can make the first switch 161 conductive is generated.

このとき、遅延部13は、一回か二回の短いアークが発生する場合は、遅延キャパシタ131に充電された電圧レベルが所定の基準電圧、例えば、ツェナーダイオードZD1の降伏電圧を超えられないので、アーク検出信号を生成することができない。   At this time, if a short arc occurs once or twice, the delay unit 13 cannot exceed the voltage level charged in the delay capacitor 131 beyond a predetermined reference voltage, for example, the breakdown voltage of the Zener diode ZD1. The arc detection signal cannot be generated.

さらに、これ以上アークが発生しないと、遅延キャパシタ131に連結された遅延抵抗132によって遅延キャパシタ131が時間の経過と共に直ぐ放電されるように構成される。   Further, when no further arc is generated, the delay capacitor 131 is discharged immediately with the lapse of time by the delay resistor 132 connected to the delay capacitor 131.

このようにして、微細アーク検出部11は、危険性が大きくない一回か二回の瞬間的または人為的なアークは無視しながら、実際に火災の危険性が大きい連続的な微細アークを正確に検出することができる。   In this way, the fine arc detector 11 accurately ignores continuous fine arcs that actually have a high risk of fire, while ignoring one or two instantaneous or artificial arcs that are not at great risk. Can be detected.

具体的に、図3を参照すると、微細アーク検出部11の第1のスイッチング素子Q1から出力された微細アーク検出電流は、微細アークパルスが検出される度に実質的に微細アークパルスの形態と類似する波形を有して発生し、遅延部13に印加されると、遅延部13内の第4のキャパシタC4の充電を引き起こす。第4のキャパシタC4の充電速度は、第1のスイッチング素子Q1の電流駆動能力、第4の抵抗R4または第5の抵抗R5の値によって調節することができる。   Specifically, referring to FIG. 3, the fine arc detection current output from the first switching element Q1 of the fine arc detector 11 is substantially in the form of a fine arc pulse each time a fine arc pulse is detected. When generated with a similar waveform and applied to the delay unit 13, the fourth capacitor C4 in the delay unit 13 is charged. The charging speed of the fourth capacitor C4 can be adjusted by the current driving capability of the first switching element Q1, the value of the fourth resistor R4 or the fifth resistor R5.

十分に連続的であるか、または危険なアークパルスが存在しないと、第1のスイッチング素子Q1がオフされながら微細アーク検出電流がこれ以上流れなくなり、そのときまで第4のキャパシタC4に充電された電荷は、可変遅延抵抗R6によって放電され得る。第4のキャパシタC4の放電速度は、可変遅延抵抗R6の可変抵抗値によって調節することができる。   When there is no sufficiently continuous or dangerous arc pulse, the fine arc detection current does not flow any more while the first switching element Q1 is turned off, and the fourth capacitor C4 has been charged until then. The charge can be discharged by the variable delay resistor R6. The discharge speed of the fourth capacitor C4 can be adjusted by the variable resistance value of the variable delay resistor R6.

十分に連続的なアークパルスの存在によってアーク検出電流が持続的に発生すると、第4のキャパシタC4の両端に所定の基準電圧より十分に高い電圧が誘起され、これによってアーク検出信号が生成され得る。   When the arc detection current is continuously generated due to the presence of a sufficiently continuous arc pulse, a voltage sufficiently higher than a predetermined reference voltage is induced across the fourth capacitor C4, whereby an arc detection signal can be generated. .

例えば、アーク検出電流が持続的に流れると、第4のキャパシタC4が継続して充電され、第4のキャパシタC4の両端の電圧が、例えば、ツェナーダイオードで具現され得る定電圧ダイオードZD1の降伏電圧より高くなり得るが、この場合、定電圧ダイオードZD1が導通しながら第3のスイッチング素子Q3の入力端子2に交流電源線路AC1が連結され、第3のスイッチング素子Q3が導通しながら端子3と端子1との間に電流経路が形成される。第3のスイッチング素子Q3の端子3から端子1に流れる電流は、アーク検出信号としての役割をしながら、第1のスイッチ161を構成する第1のフォトカプラーPTC1を活性化させることができる。   For example, when the arc detection current flows continuously, the fourth capacitor C4 is continuously charged, and the voltage across the fourth capacitor C4 is, for example, the breakdown voltage of the constant voltage diode ZD1 that can be implemented by a Zener diode. In this case, the AC power line AC1 is connected to the input terminal 2 of the third switching element Q3 while the constant voltage diode ZD1 is conducting, and the terminal 3 and the terminal are connected while the third switching element Q3 is conducting. A current path is formed between the current and 1. The current flowing from the terminal 3 to the terminal 1 of the third switching element Q3 can activate the first photocoupler PTC1 constituting the first switch 161 while serving as an arc detection signal.

また、第4の抵抗R4、第6のダイオードD6及び第5の抵抗R5は、電源線路間の高い交流電圧レベルを考慮した上で、遅延部13に適切な電圧降下を提供し、電流の逆流を防止し、第4のキャパシタC4の充電速度を適宜決定するためのものである。   In addition, the fourth resistor R4, the sixth diode D6, and the fifth resistor R5 provide an appropriate voltage drop to the delay unit 13 in consideration of a high AC voltage level between the power supply lines, and reverse current flow. Is to appropriately determine the charging speed of the fourth capacitor C4.

一方、第2の抵抗R2と第3のキャパシタC3は、第1のスイッチング素子Q1を保護し、導通動作を円滑にするために互いに連結された回路素子である。   On the other hand, the second resistor R2 and the third capacitor C3 are circuit elements that are connected to each other in order to protect the first switching element Q1 and facilitate the conduction operation.

以下では、図1、図2及び図4を参照して大電流アーク検出部12の構成及び動作をより詳細に説明する。図4は、本発明の一実施例に係る電源遮断装置の大電流アーク検出部を例示した回路図である。   Hereinafter, the configuration and operation of the high-current arc detector 12 will be described in more detail with reference to FIGS. 1, 2, and 4. FIG. 4 is a circuit diagram illustrating a high-current arc detector of the power shutoff device according to one embodiment of the present invention.

交流電流の急激な変動を検出できる電流センサー121が交流電源線路AC2に装着されている。大電流アークが発生しながら出力電源端子19から入力電源端子18側にパルス電流が流れると、例えば、変流器CTなどの電流センサー121の両端に所定の電圧が誘起される。変流器CTに誘起された電圧は、変流器CTの両端に並列に連結された検出キャパシタC6を充電させ、検出キャパシタC6の充電電圧が所定電圧レベル以上であると、大電流アーク検出部12は大電流アーク検出電流を生成することができる。   A current sensor 121 that can detect a sudden change in alternating current is attached to the alternating current power supply line AC2. When a pulse current flows from the output power supply terminal 19 to the input power supply terminal 18 side while a large current arc is generated, for example, a predetermined voltage is induced across the current sensor 121 such as the current transformer CT. The voltage induced in the current transformer CT charges the detection capacitor C6 connected in parallel to both ends of the current transformer CT. When the charging voltage of the detection capacitor C6 is equal to or higher than a predetermined voltage level, a large current arc detection unit 12 can generate a high-current arc detection current.

具体的に、図4を参照して説明すると、まず、第2のスイッチング素子Q2の入力端子1は、第5のダイオードD5を介して電源線路AC2に連結されており、第2のスイッチング素子Q2の入力端子1及び2の電位は、普段はほぼ同じであるか、第2のスイッチング素子Q2の導通を引き起こさない程度の差のみを有する。   Specifically, referring to FIG. 4, first, the input terminal 1 of the second switching element Q2 is connected to the power line AC2 via the fifth diode D5, and the second switching element Q2 is connected. The potentials of the input terminals 1 and 2 are usually substantially the same or have a difference that does not cause conduction of the second switching element Q2.

大電流アークが発生すると、変流器CTの両端に電圧が誘起されながら第10の高周波ダイオードD10によって整流された電圧が第9の抵抗R9を通じて第7のキャパシタC7に充電され、第7のキャパシタC7の充電電圧が急上昇しながら第8の抵抗R8によって第7のキャパシタC7に充電された電圧が放電されはじめ、第2のスイッチング素子Q2の入力端子2の電位が高くなりながら第2のスイッチング素子Q2が導通する。   When a large current arc is generated, the voltage rectified by the tenth high-frequency diode D10 is induced in the both ends of the current transformer CT, and the seventh capacitor C7 is charged through the ninth resistor R9. While the charging voltage of C7 rises rapidly, the voltage charged in the seventh capacitor C7 begins to be discharged by the eighth resistor R8, and the potential of the input terminal 2 of the second switching element Q2 increases while the second switching element Q2 increases. Q2 conducts.

第2のスイッチング素子Q2の導通により、各電源線路AC1、AC2間に第3のダイオードD3、第4の抵抗R4、遅延キャパシタC4、第7のダイオードD7、第7の抵抗R7、第2のスイッチング素子Q2の端子3と1、第5のダイオードD5につながる電流経路が形成され、この電流経路に大電流アーク検出電流が流れ、遅延キャパシタC4に充電が行われる。   Due to the conduction of the second switching element Q2, a third diode D3, a fourth resistor R4, a delay capacitor C4, a seventh diode D7, a seventh resistor R7, and a second switching are provided between the power supply lines AC1 and AC2. A current path connected to the terminals 3 and 1 of the element Q2 and the fifth diode D5 is formed, a large current arc detection current flows through this current path, and the delay capacitor C4 is charged.

大電流アークが消えると、第7のキャパシタC7に充電された電荷は直ぐ放電され、第2のスイッチング素子Q2は再び非活性化されるので、電流経路は閉鎖される。   When the high-current arc disappears, the charge charged in the seventh capacitor C7 is immediately discharged, and the second switching element Q2 is deactivated again, so that the current path is closed.

電流経路が形成される間に遅延キャパシタC4に充電される電圧がツェナーダイオードZD1の降伏電圧に至らないか、また、後続する大電流アークがないことから遅延キャパシタC4に再び充電される電圧がツェナーダイオードZD1の降伏電圧に至らないと、第3のスイッチング素子Q3が導通せず、アーク検出信号は生成されない。   The voltage charged to the delay capacitor C4 during the formation of the current path does not reach the breakdown voltage of the Zener diode ZD1, or since there is no subsequent large current arc, the voltage charged to the delay capacitor C4 again becomes the Zener diode. If the breakdown voltage of the diode ZD1 is not reached, the third switching element Q3 does not conduct, and no arc detection signal is generated.

したがって、火災可能性のある有害な大電流アークがある場合にのみ、一回のアーク発生によっても遅延部13で第3のスイッチング素子Q3が導通してアーク検出信号を生成できるようにし、電気機器の使用中で起こり得る単純なアークや、蛍光灯及び点滅器などによって生じ得る遅いアークは無視され得る。   Therefore, only when there is a harmful large current arc that may cause a fire, the third switching element Q3 is made to conduct by the delay unit 13 even when a single arc is generated, and an arc detection signal can be generated. Simple arcs that can occur during use, or slow arcs that can be caused by fluorescent lights and flashers can be ignored.

一方、第15の抵抗R15と第5のキャパシタC5は、第3のスイッチング素子Q3を保護し、導通動作を円滑にするために互いに連結された回路素子である。   On the other hand, the fifteenth resistor R15 and the fifth capacitor C5 are circuit elements connected to each other in order to protect the third switching element Q3 and facilitate the conduction operation.

このように、微細アーク検出部11と大電流アーク検出部12の動作によると、遅延部13は、微細アーク検出電流及び大電流アーク検出電流の少なくとも一部で充電する遅延キャパシタ131と、遅延キャパシタ131に充電された電荷を放電する遅延抵抗132とを含み、さらに、遅延キャパシタに累積的に充電された電圧が所定レベルに至ると導通する、例えば、ツェナーダイオードZD1などの定電圧素子133と、定電圧素子133の導通時に導通し、アーク検出信号を出力する第3のスイッチング素子Q3とを含むことができる。   As described above, according to the operations of the fine arc detection unit 11 and the large current arc detection unit 12, the delay unit 13 includes the delay capacitor 131 that is charged with at least a part of the fine arc detection current and the large current arc detection current, and the delay capacitor. A constant voltage element 133 such as a Zener diode ZD1, for example, including a delay resistor 132 that discharges the charge charged in 131, and conducting when the voltage charged in the delay capacitor reaches a predetermined level; A third switching element Q3 that conducts when the constant voltage element 133 is conducted and outputs an arc detection signal can be included.

以下では、図1、図2及び図5を参照して電源遮断装置10の過負荷検出部14の構成及び動作を説明する。図5は、本発明の一実施例に係る電源遮断装置の過負荷検出部を例示した回路図である。   Hereinafter, the configuration and operation of the overload detection unit 14 of the power shutoff device 10 will be described with reference to FIGS. 1, 2, and 5. FIG. 5 is a circuit diagram illustrating an overload detector of the power shutoff device according to an embodiment of the present invention.

交流電流の急激な変動を検出できる過負荷検出部14の電流センサー141が交流電源線路AC2に装着されている。実施例によって、電流センサー141は、過負荷検出部14のみのために装着されてもよいが、大電流アーク検出部12の電流センサー121を共有することもできる。   A current sensor 141 of the overload detection unit 14 that can detect a sudden change in the alternating current is attached to the alternating current power line AC2. Depending on the embodiment, the current sensor 141 may be mounted only for the overload detection unit 14, but the current sensor 121 of the large current arc detection unit 12 may be shared.

負荷側で過負荷または短絡が発生すると、交流電源線路AC2に急激な電流変化が発生するが、このような電流変化は、大電流アークと異なる周波数帯域とエネルギーを有するので、大電流アーク検出部12では検出されない。   When an overload or a short circuit occurs on the load side, a sudden current change occurs in the AC power supply line AC2, and since such a current change has a frequency band and energy different from that of the large current arc, the large current arc detection unit 12 is not detected.

このような電流変化により、変流器CTなどの電流センサー141の両端に誘起された所定の交流電圧は、ブリッジダイオードD11と第9のダイオードC9を経て所定の直流電圧に変換される。変換された直流電圧は、電流制御用の第10の抵抗R10と回路保護用の第11の抵抗R11を経て第2のスイッチ162としての役割をする第2のフォトカプラーPCT2に過負荷検出信号として印加され得る。   Due to such a current change, a predetermined AC voltage induced at both ends of the current sensor 141 such as the current transformer CT is converted into a predetermined DC voltage via the bridge diode D11 and the ninth diode C9. The converted DC voltage is passed through the tenth resistor R10 for current control and the eleventh resistor R11 for circuit protection to the second photocoupler PCT2 serving as the second switch 162 as an overload detection signal. Can be applied.

回路保護用ツェナーダイオードDSと回路保護用キャパシタCSは、変流器CTに発生し得る突発的な電圧変動に備えるための回路である。   The circuit protection Zener diode DS and the circuit protection capacitor CS are circuits for preparing for sudden voltage fluctuation that may occur in the current transformer CT.

以下では、図1、図2及び図6を参照して電源遮断装置10の電源遮断部16の構成及び動作を説明する。図6は、本発明の一実施例に係る電源遮断装置の電源遮断部を例示した回路図である。   Hereinafter, the configuration and operation of the power shut-off unit 16 of the power shut-off device 10 will be described with reference to FIGS. 1, 2, and 6. FIG. 6 is a circuit diagram illustrating a power cutoff unit of a power cutoff device according to an embodiment of the present invention.

電源遮断部16は、遅延部13から出力されるアーク検出信号によって活性化されてリレー163を制御する第1のスイッチ161と、過負荷検出部14から出力される過負荷検出信号によって活性化されてリレー163を制御する第2のスイッチ162とを含み、電源電圧または動作電圧生成部15の動作電圧に連結したときに駆動され、電源の連結状態を切り替えるリレー163を含むことができる。   The power cutoff unit 16 is activated by the first switch 161 that is activated by the arc detection signal output from the delay unit 13 and controls the relay 163, and the overload detection signal output from the overload detection unit 14. And a second switch 162 that controls the relay 163, and is driven when connected to the power supply voltage or the operating voltage of the operating voltage generation unit 15, and can include a relay 163 that switches the connection state of the power supply.

実施例によって、第2のスイッチ162は、電源電圧をリレー163に印加することもできる。しかし、通常、過負荷や短絡状態になると、線路自体のインピーダンスが負荷として作用し、線路が急激に過熱されることによって火災につながりやすいが、電源線路AC1の電圧自体が低くなるので、従来の開閉器では速度が遅く、誤差が大きい。   Depending on the embodiment, the second switch 162 may also apply a power supply voltage to the relay 163. However, normally, when an overload or short circuit occurs, the impedance of the line itself acts as a load, and the line is suddenly overheated, which can easily lead to a fire. Switches are slow and have large errors.

したがって、これに備えて、予め動作電圧を準備するための回路が必要であるが、そのような回路が動作電圧生成部15である。動作電圧生成部15は、普段は適量の電気エネルギーを貯蔵しておき、必要時に貯蔵された電気エネルギーをリレー163に伝達することによってリレー163を駆動させることができる。   Therefore, in preparation for this, a circuit for preparing an operating voltage in advance is required. Such a circuit is the operating voltage generator 15. The operating voltage generator 15 normally stores an appropriate amount of electrical energy, and can drive the relay 163 by transmitting the stored electrical energy to the relay 163 when necessary.

動作電圧生成部15は、二つの交流電源線路AC1、AC2間に第8のダイオードD8、第13の抵抗R13、第8のキャパシタC8及び第9のダイオードD9で構成される直流電圧充電回路である。第8のダイオードD8と第9のダイオードD9を用いて整流された直流電流が第13の抵抗R13と第8のキャパシタC8に流れ、第8のキャパシタC8が充電される。一旦第8のキャパシタC8が完全に充電されると、後で放電経路がないので、動作電圧生成部15による電力消費は大きな問題とならない。   The operating voltage generation unit 15 is a DC voltage charging circuit including an eighth diode D8, a thirteenth resistor R13, an eighth capacitor C8, and a ninth diode D9 between two AC power supply lines AC1 and AC2. . The direct current rectified using the eighth diode D8 and the ninth diode D9 flows to the thirteenth resistor R13 and the eighth capacitor C8, and the eighth capacitor C8 is charged. Once the eighth capacitor C8 is fully charged, there is no later discharge path, so power consumption by the operating voltage generator 15 is not a major problem.

アーク検出信号が発生する場合は、第1のスイッチ161が閉鎖されながら電源線路AC1と連結され、電源線路AC1からリレー163のソレノイド駆動コイル165に電源電圧を印加する。   When the arc detection signal is generated, the first switch 161 is closed and connected to the power supply line AC1, and the power supply voltage is applied from the power supply line AC1 to the solenoid drive coil 165 of the relay 163.

過負荷検出信号が発生する場合は、第2のスイッチ162が閉鎖されながら、リレー163の駆動コイル165に電源電圧、または、好ましくは、動作電圧生成部15に充電された所定レベルの動作電圧を印加する。   When the overload detection signal is generated, the second switch 162 is closed and the drive coil 165 of the relay 163 is supplied with the power supply voltage, or preferably the operation voltage of the predetermined level charged in the operation voltage generator 15. Apply.

一方、第1及び第2のスイッチ161、162は、フォトカプラースイッチPTC1、PTC2または通常のリレーで具現することもできる。この場合、アーク検出信号または過負荷検出信号が活性化されたときにフォトカプラースイッチPTC1、PTC2内部の発光ダイオードが発光し、受光ダイオードが光を受信しながら通電が行われる。第1及び第2のスイッチ161、162がリレーで具現される場合は、微細アーク検出信号または過負荷検出信号が活性化されたとき、リレーが閉鎖されながら通電が行われる。フォトカプラーやリレーの特性上、両端が電気的に絶縁され、逆方向に信号が伝達されないので、各検出信号の生成や消滅がリレー163の動作によって影響を受けない。   On the other hand, the first and second switches 161 and 162 may be implemented by photocoupler switches PTC1 and PTC2 or ordinary relays. In this case, when the arc detection signal or the overload detection signal is activated, the light emitting diodes in the photocoupler switches PTC1 and PTC2 emit light, and the light receiving diode is energized while receiving light. When the first and second switches 161 and 162 are implemented as relays, energization is performed while the relays are closed when the fine arc detection signal or the overload detection signal is activated. Due to the characteristics of the photocoupler and the relay, both ends are electrically insulated, and no signal is transmitted in the opposite direction. Therefore, the generation or disappearance of each detection signal is not affected by the operation of the relay 163.

リレー163は、平常時には3端子スイッチ164のスイッチング導体を端子2の位置に維持するが、電源電圧または所定動作電圧の印加時には、駆動コイル165の磁化によって発生した磁気力でスイッチング導体を端子3の位置に移動させ、3端子スイッチ164を切り替えることができる。駆動コイル165の磁場が消えると、スイッチング導体は、スプリングなどの復元力によって端子2の位置に復元される。   The relay 163 maintains the switching conductor of the three-terminal switch 164 at the position of the terminal 2 in a normal state, but when the power supply voltage or the predetermined operating voltage is applied, the switching conductor is connected to the terminal 3 by the magnetic force generated by the magnetization of the drive coil 165. The three-terminal switch 164 can be switched by moving to the position. When the magnetic field of the drive coil 165 disappears, the switching conductor is restored to the position of the terminal 2 by a restoring force such as a spring.

このようなリレー163は、磁気維持型リレーで具現することができる。この場合、磁気維持型リレーは、動作信号が消えると元の位置に復帰する通常のリレーとは異なり、動作信号が印加され、特定の端子位置に切り替えられた後、その動作信号が消えるとしても、切り替えられた端子の位置を自ら維持することができる。   Such a relay 163 can be implemented as a magnetic sustaining relay. In this case, unlike a normal relay that returns to its original position when the operation signal disappears, the magnetic maintenance type relay is applied with an operation signal and switched to a specific terminal position, and then the operation signal disappears. The position of the switched terminal can be maintained by itself.

例えば、電源線路AC1に挿入された3端子スイッチ164は、正常状態では端子2の位置で入力電源端子18側と出力電源端子19側を電気的に連結するが、一旦駆動コイル165によって磁場が形成されると、スイッチング導体が端子3の位置に切り替えられ、入力電源端子11側(または動作電圧生成部15側)と駆動コイル165とを電気的に連結する。   For example, the three-terminal switch 164 inserted into the power supply line AC1 electrically connects the input power supply terminal 18 side and the output power supply terminal 19 side at the position of the terminal 2 in a normal state, but once the drive coil 165 forms a magnetic field. Then, the switching conductor is switched to the position of the terminal 3, and the input power supply terminal 11 side (or the operating voltage generation unit 15 side) and the drive coil 165 are electrically connected.

このようなリレー163の駆動コイル165は、端子1が第1のスイッチ161を通じて電源線路AC1と連結され、第2のスイッチ162を通じて動作電圧生成部15の第8のキャパシタC8に連結され、端子2は電源線路AC2に連結されている。   The driving coil 165 of the relay 163 has a terminal 1 connected to the power supply line AC1 through the first switch 161, and is connected to the eighth capacitor C8 of the operating voltage generator 15 through the second switch 162. Is connected to the power line AC2.

3端子スイッチ164が端子2に連結された状態で第1のスイッチ161が導通すると、第1のスイッチ161を通じて電源線路AC1から駆動コイル165に電流が流れ、駆動コイル165が磁化されながら、電源線路AC1に挿入された3端子スイッチ164を磁気力で端子2から端子3に切り替え、出力電源端子19側に対する電源供給を遮断すると同時に、端子3から駆動コイル165が電源線路AC1に連結され、電流が駆動コイル165に継続して流れるようになる。   When the first switch 161 is turned on with the three-terminal switch 164 connected to the terminal 2, a current flows from the power line AC1 to the drive coil 165 through the first switch 161, and the drive coil 165 is magnetized. The three-terminal switch 164 inserted into AC1 is switched from terminal 2 to terminal 3 by magnetic force to cut off the power supply to the output power supply terminal 19 side. At the same time, the drive coil 165 is connected from the terminal 3 to the power supply line AC1, and the current flows. It continues to flow through the drive coil 165.

同様に、3端子スイッチ164が端子2に連結された状態で第2のスイッチ162が導通すると、第2のスイッチ162を通じて動作電圧生成部15から駆動コイル165に電流が流れ、駆動コイル165が磁化されながら、電源線路AC1に挿入された3端子スイッチ164を磁気力で端子2から端子3に切り替え、出力電源端子19側に対する電源供給を遮断すると同時に、端子3から駆動コイル165が電源線路AC1に連結され、電流が駆動コイル165に継続して流れるようになる。   Similarly, when the second switch 162 is turned on with the three-terminal switch 164 connected to the terminal 2, a current flows from the operating voltage generator 15 to the drive coil 165 through the second switch 162, and the drive coil 165 is magnetized. However, the three-terminal switch 164 inserted into the power supply line AC1 is switched from the terminal 2 to the terminal 3 by magnetic force to cut off the power supply to the output power supply terminal 19 side, and at the same time, the drive coil 165 from the terminal 3 to the power supply line AC1. As a result, the current continues to flow through the drive coil 165.

これによって、一旦磁気維持型リレー163が駆動されると、入力電源端子18で電源が連結されている限り、後でアーク検出信号または過負荷検出信号が非活性化されるとしても、すなわち、第1のスイッチ161及び第2のスイッチ162が再び開放されるとしても、磁気維持型リレー163の駆動コイル165は、継続して作動しながら負荷側に対する電源供給を遮断することができる。   As a result, once the magnetic sustaining relay 163 is driven, the arc detection signal or the overload detection signal may be deactivated later as long as the power source is connected to the input power supply terminal 18, that is, the first Even if the first switch 161 and the second switch 162 are opened again, the drive coil 165 of the magnetic sustaining relay 163 can cut off the power supply to the load side while continuously operating.

手動復帰スイッチ166は、例えば、プッシュボタンスイッチであって、普段は閉鎖されているが、使用者がこれを押すと開放され、手動復帰スイッチ166が開放されると、磁気維持型リレー163が駆動された状態で3端子スイッチ164の端子3と駆動コイル165との間の電気的連結を遮断する。したがって、手動復帰スイッチ166がオフされると、駆動コイル165に流れていた電流が切られ、磁気維持型リレー163の動作も中断され、駆動コイル165の磁気力で端子3に切り替えられていた3端子スイッチ164が磁気力の消滅と共に端子3から再び端子2に切り替えられ、負荷側に対する電力供給が再開され得る。   The manual return switch 166 is, for example, a push button switch, which is normally closed, but is opened when the user presses the switch, and when the manual return switch 166 is opened, the magnetic sustaining relay 163 is driven. In this state, the electrical connection between the terminal 3 of the three-terminal switch 164 and the drive coil 165 is cut off. Therefore, when the manual return switch 166 is turned off, the current flowing through the drive coil 165 is cut off, the operation of the magnetic sustaining relay 163 is interrupted, and the magnetic force of the drive coil 165 switches to the terminal 3 3 The terminal switch 164 is switched from the terminal 3 to the terminal 2 again with the disappearance of the magnetic force, and the power supply to the load side can be resumed.

図7は、本発明の他の実施例に係る電源遮断装置を例示したブロック図で、図8は、本発明の他の実施例に係る電源遮断装置を具体的に例示した回路図である。   FIG. 7 is a block diagram illustrating a power shut-off device according to another embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a circuit diagram specifically illustrating a power shut-off device according to another embodiment of the present invention.

図7及び図8を共に参照すると、電源遮断装置70は、系統電源入力側の入力電源端子78と、出力電源端子79と、入力電源端子78と出力電源端子79との間に連結された微細アーク検出部71と、大電流アーク検出部72と、遅延部73と、過負荷検出部74と、動作電圧生成部75と、電源遮断部76とを含むことができ、フィルタリング部77をさらに含むことができる。   Referring to FIGS. 7 and 8 together, the power shut-off device 70 includes an input power terminal 78 on the system power input side, an output power terminal 79, and a fine connected between the input power terminal 78 and the output power terminal 79. An arc detection unit 71, a large current arc detection unit 72, a delay unit 73, an overload detection unit 74, an operating voltage generation unit 75, and a power cutoff unit 76 can be included, and a filtering unit 77 is further included. be able to.

図7の電源遮断装置70は、図1の電源遮断装置10とほぼ類似しており、図7の電源遮断装置70の微細アーク検出部71、遅延部73、動作電圧生成部75及び電源遮断部76は、図1の電源遮断装置10の微細アーク検出部11、遅延部13、動作電圧生成部15及び電源遮断部16とそれぞれ実質的に同一であるので、それについての説明は省略する。   7 is substantially similar to the power shut-off device 10 in FIG. 1, and the fine arc detecting unit 71, the delay unit 73, the operating voltage generating unit 75, and the power shut-off unit of the power shut-off device 70 in FIG. 76 is substantially the same as the fine arc detection unit 11, the delay unit 13, the operating voltage generation unit 15, and the power cut-off unit 16 of the power cut-off device 10 of FIG.

微細アーク検出部71は、電源線路AC1に連結された電圧センサー711、例えば、インダクタT3を用いて微細アークが検出される度に、検出される微細アークの強弱に相応する微細アーク検出電流を遅延部73に印加する。   The fine arc detector 71 delays the fine arc detection current corresponding to the strength of the fine arc detected each time a fine arc is detected using the voltage sensor 711 connected to the power line AC1, for example, the inductor T3. Applied to the unit 73.

例えば、負荷装置または電源線路で電流をほとんど伴わない電圧型微細アークが発生する場合、微細アーク検出部71は、電源線路に沿って伝播される微細アークによる高周波パルスをインダクタT3に誘起された電圧に基づいて検出し、このような高周波パルスが検出される度に、検出された高周波パルスのサイズと幅に相応するパルスの形態で微細アーク検出電流を遅延部73に出力することができる。   For example, when a voltage-type fine arc with little current is generated in the load device or the power supply line, the fine arc detection unit 71 generates a voltage induced in the inductor T3 by a high-frequency pulse due to the fine arc propagated along the power supply line. Each time such a high-frequency pulse is detected, a fine arc detection current can be output to the delay unit 73 in the form of a pulse corresponding to the size and width of the detected high-frequency pulse.

大電流アーク検出部72は、大電流アークによって磁場の変化を誘導できるコイルを用いるリードリレー721によって大電流アークを検出することができ、大電流を伴う大型アークが検出される度に大電流アーク検出電流を遅延部73に印加する。   The large current arc detector 72 can detect a large current arc by a reed relay 721 using a coil capable of inducing a change in magnetic field by the large current arc, and each time a large arc with a large current is detected, the large current arc is detected. A detection current is applied to the delay unit 73.

リードリレーは、真空のチューブ内に互いに離隔した二つの磁性合金を含むリードスイッチにコイルを巻いた素子である。リードスイッチは、速度が速く、信頼性が非常に高い。   The reed relay is an element in which a coil is wound around a reed switch including two magnetic alloys separated from each other in a vacuum tube. Reed switches are fast and very reliable.

リードリレー721の動作を説明すると、正常状態でコイルに交流電源電流が流れるときは、リードスイッチをなす二つの磁性合金が接触しないが、コイルに大電流アークが流れると、コイルで発生する磁場が強くなりながら、リードスイッチの二つの磁性合金は、互いに異なる極性で磁化され、結局、互いに接触するようになり、リードスイッチを通電させる。   The operation of the reed relay 721 will be described. When an AC power supply current flows through the coil in a normal state, the two magnetic alloys forming the reed switch do not contact each other. However, when a large current arc flows through the coil, the magnetic field generated in the coil is reduced. While strengthening, the two magnetic alloys of the reed switch are magnetized with different polarities and eventually come into contact with each other, energizing the reed switch.

大電流アーク検出部72のリードリレー721の役割は、図1の大電流アーク検出部12の電流センサー121及び第2のスイッチング素子Q2の役割に相応し得る。大電流アーク検出部72が図1の大電流アーク検出部12と類似する点は、コイルを基盤にして大電流アークがあるときにコイルで磁場の変化が大きく発生し、そのような磁場の変化が電流経路を形成するスイッチングを起こすという点にある。大電流アーク検出部72と図1の大電流アーク検出部12との相違点は、図1の大電流アーク検出部12では、コイルの磁場変化が、隣接した他のコイルで誘起される電圧を用いて発生する一方、大電流アーク検出部72は、コイルの磁場変化によってより強く磁化される磁性体を用いるという点にある。   The role of the reed relay 721 of the large current arc detector 72 can correspond to the roles of the current sensor 121 and the second switching element Q2 of the large current arc detector 12 of FIG. The large current arc detector 72 is similar to the large current arc detector 12 of FIG. 1 in that when there is a large current arc on the basis of a coil, a large change in the magnetic field occurs in the coil, and such a change in the magnetic field. Cause switching that forms a current path. The difference between the large current arc detector 72 and the large current arc detector 12 shown in FIG. 1 is that, in the large current arc detector 12 shown in FIG. On the other hand, the large-current arc detector 72 uses a magnetic material that is more strongly magnetized by a change in the magnetic field of the coil.

大電流を伴う大型アークが電源線路AC2を介して流れると、リードリレー721のコイルに大電流アークが流れながら強い磁場が発生し、リードスイッチを通電させる。通電したリードスイッチを通じて大電流アーク検出電流が流れ得る。大電流アーク検出部72の動作は、図9を参照して詳細に説明する。   When a large arc with a large current flows through the power supply line AC2, a strong magnetic field is generated while the large current arc flows through the coil of the reed relay 721, and the reed switch is energized. A large arc detection current can flow through the energized reed switch. The operation of the large current arc detector 72 will be described in detail with reference to FIG.

遅延部73は、微細アーク検出電流を累積できる積分器を含むように具現することができ、図1の遅延部13と実質的に同一であるので、それについての説明は省略する。   The delay unit 73 can be implemented to include an integrator capable of accumulating the fine arc detection current, and is substantially the same as the delay unit 13 of FIG.

図8の実施例では、遅延部73が微細アーク検出部71と大電流アーク検出部72によって共有されるように設計されたが、実施例によって、微細アーク検出部71と大電流アーク検出部72がそれぞれのための遅延回路を別途に有するように設計されてもよく、または、微細アーク検出部71のみが遅延回路を有するように設計されてもよい。この場合、それぞれの遅延回路は、それぞれのアーク検出信号を出力し、それぞれのアーク検出信号が電源遮断部76でそれぞれのスイッチを活性化するように連結され得る。   In the embodiment of FIG. 8, the delay unit 73 is designed to be shared by the fine arc detection unit 71 and the large current arc detection unit 72, but the fine arc detection unit 71 and the large current arc detection unit 72 are designed according to the embodiment. May be designed to have a separate delay circuit for each of them, or only the fine arc detector 71 may be designed to have a delay circuit. In this case, each delay circuit outputs a respective arc detection signal, and each arc detection signal may be connected to activate each switch at the power shut-off unit 76.

次に、過負荷や短絡によって電源線路に電流が急増したり、電圧が降下する場合、過負荷検出部74が通電しながら動作電圧生成部75に累積されていた電気エネルギーを電源遮断部76のリレー763に供給し、リレー763を活性化させる。   Next, when the current suddenly increases or the voltage drops due to an overload or short circuit, the electric energy accumulated in the operating voltage generation unit 75 while the overload detection unit 74 is energized is supplied to the power supply cutoff unit 76. The relay 763 is supplied to activate the relay 763.

過負荷検出部74は、大電流アーク検出部72と同様に、第2のリードリレー741を用いて、電源線路AC2の過負荷によって交流電流が急増したり、または、非正常的な電圧降下によって交流電流が急増することを感知して通電し得る。   Similar to the large current arc detection unit 72, the overload detection unit 74 uses the second reed relay 741 to cause an alternating current to suddenly increase due to an overload of the power line AC2, or to cause an abnormal voltage drop. It can be energized by sensing the sudden increase in alternating current.

急増した交流電流が電源線路AC2を介して流れると、第2のリードリレー741のコイルに大電流が流れながら強い磁場が発生し、リードスイッチを通電させる。動作電圧生成部75に充電された電圧によって通電したリードスイッチを通じて過負荷検出信号が流れ得る。   When the rapidly increasing AC current flows through the power line AC2, a strong magnetic field is generated while a large current flows through the coil of the second reed relay 741, and the reed switch is energized. An overload detection signal can flow through a reed switch energized by the voltage charged in the operating voltage generator 75.

以下では、過負荷検出部74の詳細な動作を図10を参照して説明する。   Hereinafter, the detailed operation of the overload detection unit 74 will be described with reference to FIG.

動作電圧生成部75は、普段は適量の電気エネルギーを貯蔵しておき、必要時に貯蔵された電気エネルギーをリレー763に伝達することによってリレー763を駆動させることができる。   The operating voltage generator 75 normally stores an appropriate amount of electrical energy, and can drive the relay 763 by transmitting the stored electrical energy to the relay 763 when necessary.

動作電圧生成部75は、二つの交流電源線路AC1、AC2間に第8のダイオードD8、第13の抵抗R13、第8のキャパシタC8及び第9のダイオードD9で構成される直流電圧充電回路である。第8のダイオードD8と第9のダイオードD9を用いて整流された直流電流が第13の抵抗R13と第8のキャパシタC8に流れ、第8のキャパシタC8が充電される。一旦第8のキャパシタC8が完全に充電されると、後で放電経路がないので、動作電圧生成部75による電力消費は大きな問題とならない。   The operating voltage generation unit 75 is a DC voltage charging circuit including an eighth diode D8, a thirteenth resistor R13, an eighth capacitor C8, and a ninth diode D9 between two AC power supply lines AC1 and AC2. . The direct current rectified using the eighth diode D8 and the ninth diode D9 flows to the thirteenth resistor R13 and the eighth capacitor C8, and the eighth capacitor C8 is charged. Once the eighth capacitor C8 is fully charged, there is no later discharge path, so power consumption by the operating voltage generator 75 is not a major problem.

電源遮断部76は、アーク検出信号によって第1のスイッチ761が閉鎖されたり、または、過負荷検出部74の第2のリードリレー741が閉鎖されると、リレー763によって出力電源端子79に連結される電源経路AC1が電気的に切断されることによって、電源を遮断することができる。   When the first switch 761 is closed by the arc detection signal or the second reed relay 741 of the overload detection unit 74 is closed by the arc detection signal, the power cutoff unit 76 is connected to the output power terminal 79 by the relay 763. The power supply path AC1 is electrically disconnected, whereby the power supply can be cut off.

実施例によって、第1のスイッチ761は、遅延部73と過負荷検出部74から出力される信号によってリレー763を交流電源電圧または直流動作電圧に電気的に連結したり、またはこの電気的な連結を遮断できる、例えば、2端子スイッチ、フォトカプラーまたは2端子リレーなどの素子で具現することができる。   Depending on the embodiment, the first switch 761 may electrically connect the relay 763 to an AC power supply voltage or a DC operating voltage according to a signal output from the delay unit 73 and the overload detection unit 74, or the electrical connection. For example, an element such as a two-terminal switch, a photocoupler, or a two-terminal relay can be realized.

一方、電源遮断部76のリレー763は、入力電源端子78と出力電源端子79との間の導線に挿入された3端子スイッチ764を含み、第1のスイッチ761及び第2のリードリレー741の動作によって3端子スイッチ764を出力電源端子79及び駆動コイル765のうち一つに連結するように駆動することによって、負荷に対する電力供給を連結または遮断することができる。   On the other hand, the relay 763 of the power shut-off unit 76 includes a three-terminal switch 764 inserted in a conductive wire between the input power terminal 78 and the output power terminal 79, and the operations of the first switch 761 and the second reed relay 741. By driving the three-terminal switch 764 to be connected to one of the output power supply terminal 79 and the drive coil 765, the power supply to the load can be connected or cut off.

例えば、リレー763は、第2のリードリレー741が閉鎖されると、動作電圧生成部75に充電された直流電圧によってソレノイド駆動コイル765が動作し、ソレノイド駆動コイル765によって3端子スイッチ764の連結接点が端子2から端子3に移動し、入力電源端子78と出力電源端子79との間の電気的連結が切断される。このとき、リレー763は、リレー素子のみならず、リレーと類似する動作を行えるスイッチなどの電気素子で具現することができる。   For example, in the relay 763, when the second reed relay 741 is closed, the solenoid driving coil 765 is operated by the DC voltage charged in the operating voltage generation unit 75, and the connecting contact of the three-terminal switch 764 is operated by the solenoid driving coil 765. Moves from the terminal 2 to the terminal 3, and the electrical connection between the input power supply terminal 78 and the output power supply terminal 79 is disconnected. At this time, the relay 763 can be embodied not only as a relay element but also as an electric element such as a switch capable of performing an operation similar to the relay.

一旦電源遮断部76が負荷に対する電力供給を遮断すると、そのような遮断状態は、外部の電力が入力電源端子78から電源遮断部76に供給される限り継続され得る。さらに、電源遮断部76は、アークや過負荷によって電源が遮断された後、手動で電源供給を再開できる手動復帰スイッチ766をさらに含むことができる。入力電源端子78を壁体のコンセントから分離したり、または、手動復帰スイッチ766をオフさせ、電源遮断部76のリレー763への電力供給を中断すると、電源遮断部76は遮断動作前の連結状態に復帰する。手動復帰スイッチ766が閉鎖された状態では電源遮断状態が維持され、手動復帰スイッチ766が使用者によって開放されると、リレー763のソレノイド駆動コイル765が磁場を失い、3端子スイッチ764のスイッチング導体が元の連結状態、すなわち、端子2に戻ることによって電源経路が再び連結され、電源が再び供給され得る。   Once the power cut-off unit 76 cuts off the power supply to the load, such a cut-off state can be continued as long as external power is supplied from the input power supply terminal 78 to the power cut-off unit 76. Further, the power shut-off unit 76 may further include a manual return switch 766 that can manually resume power supply after the power is shut off due to an arc or overload. When the input power terminal 78 is separated from the wall outlet or the manual return switch 766 is turned off to interrupt the power supply to the relay 763 of the power shut-off unit 76, the power shut-off unit 76 is connected before the shut-off operation. Return to. When the manual return switch 766 is closed, the power-off state is maintained. When the manual return switch 766 is opened by the user, the solenoid driving coil 765 of the relay 763 loses the magnetic field, and the switching conductor of the three-terminal switch 764 is switched. By returning to the original connection state, that is, the terminal 2, the power supply path is connected again, and the power can be supplied again.

図9は、本発明の他の実施例に係る電源遮断装置の大電流アーク検出部を例示した回路図である。   FIG. 9 is a circuit diagram illustrating a high-current arc detector of a power shutoff device according to another embodiment of the present invention.

図7、図8及び図9を共に参照すると、平常時に正常な交流電源電流が電源線路AC2に流れるとき、第1のリードリレー721のコイルは、弱い磁場を発生させ、リードスイッチの二つの磁性合金を十分に磁化させることができない。したがって、リードスイッチは、オープンされた状態を維持する。   Referring to FIGS. 7, 8, and 9, when a normal AC power supply current flows through the power supply line AC <b> 2 in a normal state, the coil of the first reed relay 721 generates a weak magnetic field, and the two magnets of the reed switch The alloy cannot be fully magnetized. Therefore, the reed switch maintains the opened state.

大電流アークが発生すると、まず、第1のリードリレー721のコイルにアークによる大電流が流れ、コイルに形成された磁場の強さが急増しながらリードスイッチの二つの磁性合金を互いに異なる極性で磁化させる。強く磁化された各磁性合金が互いに接触するとリードスイッチが閉鎖され、電源線路AC1から第3のダイオードD3、第4の抵抗R4、遅延部73の第4のキャパシタC4、第1のリードリレー721の閉鎖されたリードスイッチ、第1のスイッチ抵抗RS1、第4のダイオードD4、電源線路AC2に至る電流経路が形成され、この電流経路に沿って大電流アーク検出電流が流れる。   When a large current arc occurs, first, a large current due to the arc flows through the coil of the first reed relay 721, and the strength of the magnetic field formed in the coil increases rapidly. Magnetize. When the strongly magnetized magnetic alloys come into contact with each other, the reed switch is closed, the power supply line AC1 to the third diode D3, the fourth resistor R4, the fourth capacitor C4 of the delay unit 73, and the first reed relay 721. A current path to the closed reed switch, the first switch resistor RS1, the fourth diode D4, and the power supply line AC2 is formed, and a large current arc detection current flows along this current path.

大電流アーク検出電流によって第4のキャパシタC4が充電されながら遅延部73の第3のスイッチング素子Q3の端子1の電圧が端子2の電圧に比べて十分に低くなると、第3のスイッチング素子Q3が導通しながら端子3と端子1との間に電流経路が形成される。第3のスイッチング素子Q3の端子3から端子1に流れる電流は、アーク検出信号としての役割をしながら第1のスイッチ761を構成する第1のフォトカプラーPTC1を活性化させることができる。   When the voltage of the terminal 1 of the third switching element Q3 of the delay unit 73 becomes sufficiently lower than the voltage of the terminal 2 while the fourth capacitor C4 is charged by the large current arc detection current, the third switching element Q3 A current path is formed between the terminal 3 and the terminal 1 while conducting. The current flowing from the terminal 3 to the terminal 1 of the third switching element Q3 can activate the first photocoupler PTC1 constituting the first switch 761 while serving as an arc detection signal.

一方、第1のリードリレー721でコイルに並列に連結された抵抗は、大電流アークの発生時における電流の迂回経路として機能し、また、アーク検出後にコイルに蓄積されたエネルギーを消耗して磁場を除去することによってリードスイッチを再びオープンさせる素子として機能することができる。   On the other hand, the resistor connected in parallel to the coil by the first reed relay 721 functions as a current detour path when a large current arc is generated, and consumes the energy accumulated in the coil after the arc is detected to generate a magnetic field. It is possible to function as an element for reopening the reed switch by removing.

図10は、本発明の他の実施例に係る電源遮断装置の過負荷検出部74及び電源遮断部76を例示した回路図である。   FIG. 10 is a circuit diagram illustrating an overload detection unit 74 and a power cut-off unit 76 of a power cut-off device according to another embodiment of the present invention.

図7、図8及び図10を共に参照すると、平常時に正常な交流電源電流が電源線路AC2に流れるとき、第2のリードリレー741のコイルは弱い磁場を発生させ、リードスイッチの二つの磁性合金を十分に磁化させることができない。したがって、リードスイッチはオープンされた状態を維持する。   Referring to FIGS. 7, 8, and 10, when a normal AC power supply current flows through the power supply line AC2 in a normal state, the coil of the second reed relay 741 generates a weak magnetic field, and the two magnetic alloys of the reed switch. Cannot be sufficiently magnetized. Therefore, the reed switch remains open.

過負荷によって電流が急増すると、まず、第2のリードリレー741のコイルに過大電流が流れ、コイルに形成された磁場の強さが急増しながらリードスイッチの二つの磁性合金を互いに異なる極性で磁化させる。強く磁化された磁性合金が接触するとリードスイッチが閉鎖され、動作電圧生成部75の第8のキャパシタC8に充電された電気エネルギーが第2のリードリレー741の閉鎖されたリードスイッチを通じて電源遮断部76のリレー763に印加される。   When the current suddenly increases due to overload, first, an excessive current flows through the coil of the second reed relay 741, and the two magnetic alloys of the reed switch are magnetized with different polarities while the strength of the magnetic field formed in the coil increases rapidly. Let When the strongly magnetized magnetic alloy comes into contact, the reed switch is closed, and the electric energy charged in the eighth capacitor C8 of the operating voltage generating unit 75 passes through the closed reed switch of the second reed relay 741 to turn off the power shutoff unit 76. The relay 763 is applied.

続いて、電源遮断装置70の電源遮断部76の構成及び動作を説明する。   Next, the configuration and operation of the power cutoff unit 76 of the power cutoff device 70 will be described.

電源遮断部76は、遅延部73から出力されるアーク検出信号によって通電する第1のスイッチ761と、過負荷検出部74から出力される過負荷検出信号によって活性化され、電源電圧または動作電圧生成部75の動作電圧に連結したときに駆動され、電源の連結状態を切り替えるリレー763とを含むことができる。   The power cutoff unit 76 is activated by the first switch 761 energized by the arc detection signal output from the delay unit 73 and the overload detection signal output from the overload detection unit 74, and generates a power supply voltage or an operating voltage. And a relay 763 that is driven when connected to the operating voltage of the unit 75 and switches a connection state of the power source.

アークが発生すると、アーク検出信号が発生しながら第1のスイッチ761が閉鎖され、電源線路AC1とリレー763とが連結され、電源線路AC1からリレー763のソレノイド駆動コイル765に電源電圧が印加される。   When an arc occurs, the first switch 761 is closed while an arc detection signal is generated, the power supply line AC1 and the relay 763 are connected, and the power supply voltage is applied from the power supply line AC1 to the solenoid drive coil 765 of the relay 763. .

第1のスイッチ761は、フォトカプラースイッチPTC1または通常のリレーで具現することもできる。この場合、アーク検出信号が活性化されたときにフォトカプラースイッチPTC1内部の発光ダイオードが発光し、受光ダイオードが光を受信しながら通電が行われる。第1のスイッチ761がリレーで具現される場合は、微細アーク検出信号が活性化されたときにリレーが閉鎖されながら通電する。フォトカプラーやリレーの特性上、両端が電気的に絶縁され、逆方向に信号が伝達されないので、検出信号の生成や消滅がリレー763の動作によって影響を受けない。   The first switch 761 can be implemented by a photocoupler switch PTC1 or a normal relay. In this case, when the arc detection signal is activated, the light emitting diode inside the photocoupler switch PTC1 emits light, and the light receiving diode is energized while receiving light. When the first switch 761 is implemented as a relay, the energization is performed while the relay is closed when the fine arc detection signal is activated. Due to the characteristics of the photocoupler and the relay, both ends are electrically insulated, and no signal is transmitted in the opposite direction. Therefore, the generation or disappearance of the detection signal is not affected by the operation of the relay 763.

過負荷が発生するときは、過負荷検出部74の第2のリードリレー741が閉鎖されながら、リレー763の駆動コイル765に動作電圧生成部75に充電された所定レベルの動作電圧が印加される。負荷に正常的に電源が供給される間に動作電圧生成部75に所定の電気エネルギーが貯蔵されるが、過負荷が検出され、過負荷検出部74が通電すると、動作電圧生成部75に貯蔵された電気エネルギーが電源遮断部76のソレノイド駆動コイル765に伝達される。この伝達された電気エネルギーに基づいてリレー763が駆動され得る。   When an overload occurs, the second reed relay 741 of the overload detector 74 is closed, and a predetermined level of operating voltage charged by the operating voltage generator 75 is applied to the drive coil 765 of the relay 763. . While the electric power is normally supplied to the load, predetermined electric energy is stored in the operating voltage generation unit 75, but when the overload is detected and the overload detection unit 74 is energized, it is stored in the operating voltage generation unit 75. The electrical energy thus transmitted is transmitted to the solenoid drive coil 765 of the power cutoff unit 76. The relay 763 can be driven based on the transmitted electrical energy.

リレー763は、平常時には3端子スイッチ764のスイッチング導体を端子2の位置に維持するが、電源電圧または所定動作電圧の印加時には駆動コイル765の磁化によって磁気力でスイッチング導体を端子3の位置に移動させ、3端子スイッチ764を切り替えることができる。駆動コイル765の磁場が消えると、スイッチング導体は、スプリングなどの復元力によって端子2の位置に復元される。   The relay 763 keeps the switching conductor of the three-terminal switch 764 at the position of the terminal 2 in normal times, but when the power supply voltage or the predetermined operating voltage is applied, the switching conductor is moved to the position of the terminal 3 by the magnetic force by the magnetization of the driving coil 765. The three-terminal switch 764 can be switched. When the magnetic field of the drive coil 765 disappears, the switching conductor is restored to the position of the terminal 2 by a restoring force such as a spring.

このようなリレー763は、図2のリレー163と同様に、磁気維持型リレーで具現することができる。   Similar to the relay 163 of FIG. 2, the relay 763 can be realized as a magnetic sustaining relay.

以上のように、本発明は、限定された実施例と図面に基づいて説明したが、本発明は、前記の実施例に限定されるものではなく、本発明が属する分野で通常の知識を有する者であれば、このような記載から多様な修正及び変形が可能である。したがって、本発明の思想は、下記に記載した特許請求の範囲によってのみ把握すべきであって、これと均等または等価的な変形は、いずれも本発明の思想の範疇に属するものと言えるだろう。   As described above, the present invention has been described based on the limited embodiments and drawings. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and has ordinary knowledge in the field to which the present invention belongs. Those skilled in the art can make various modifications and variations from such description. Therefore, the idea of the present invention should be grasped only by the claims described below, and any equivalent or equivalent modification can be said to belong to the category of the idea of the present invention. .

本発明に係る多様なアーク及び過負荷を感知して電力供給を遮断できる電源遮断装置は、電線及び電気器具などの異常状態によって発生し得るスパーク、アーク、過負荷、電圧降下及び過熱による火災などの災害を防止することができ、微細アーク感知及び大型電流型アーク感知などを可能にすることによって、既存の家庭用及び産業用電源遮断装置などに幅広く利用することができる。   The power cut-off device capable of cutting off the power supply by detecting various arcs and overloads according to the present invention is a spark, arc, overload, voltage drop, fire due to overheating, etc. that may occur due to abnormal conditions such as electric wires and electric appliances, etc. Disaster can be prevented, and by making fine arc sensing and large current arc sensing possible, it can be widely used in existing household and industrial power shut-off devices.

Claims (14)

電源線路上の微細アークによる高周波パルス電流によって高周波チョークコイルに誘起される電圧に基づいて第1のスイッチング素子を導通し、前記第1のスイッチング素子が導通する間に微細アーク検出電流を出力する微細アーク検出部と、
電源線路上の大電流アークによって前記電源線路上に挿入されたコイルで起こった磁場の変動に基づいて第2のスイッチング素子が導通する間に、大電流アーク検出電流を出力する大電流アーク検出部と、
前記微細アーク検出電流または大電流アーク検出電流を遅延キャパシタに所定の時定数で累積的に充電させ、前記遅延キャパシタの電圧が所定のレベルに至るとアーク検出信号を出力する遅延部と、
動作電圧が印加されると、負荷側と前記電源線路とを電気的に遮断できる電源遮断部と、
前記アーク検出信号によって前記電源遮断部に前記動作電圧を連結する第1のスイッチと
を含む電源遮断装置。
The first switching element is turned on based on the voltage induced in the high-frequency choke coil by the high-frequency pulse current caused by the fine arc on the power line, and the fine arc detection current is output while the first switching element is turned on. An arc detector;
A high-current arc detection unit that outputs a high-current arc detection current while the second switching element is conducting based on a magnetic field variation caused in a coil inserted on the power supply line due to a high-current arc on the power supply line When,
A delay unit that cumulatively charges the delay capacitor with a predetermined time constant with the fine arc detection current or the large current arc detection current, and outputs an arc detection signal when the voltage of the delay capacitor reaches a predetermined level;
When an operating voltage is applied, a power cutoff unit that can electrically cut off the load side and the power line, and
And a first switch that couples the operating voltage to the power cut-off unit according to the arc detection signal.
前記微細アーク検出部は、
前記電源線路に挿入され、前記高周波チョークコイルと閉回路をなすインダクタを含んで、
前記閉回路は、前記インダクタと前記高周波チョークコイルの端子1との間に第2のキャパシタが直列に連結され、前記インダクタと前記高周波チョークコイルの端子2との間に第1のダイオードと第1のキャパシタが直列に連結され、
前記高周波チョークコイルの端子2と他の電源線路との間に第4のダイオードが連結され、
前記高周波チョークコイルは、一端が高周波整流用ダイオードを介して前記第1のスイッチング素子の制御端子と前記第2のキャパシタに共通的に連結され、他端が前記第1のスイッチング素子の入力端子、前記第1のダイオードのアノード及び前記第4のダイオードのアノードに連結される、請求項1に記載の電源遮断装置。
The fine arc detector is
Including an inductor inserted into the power line and forming a closed circuit with the high-frequency choke coil;
In the closed circuit, a second capacitor is connected in series between the inductor and the terminal 1 of the high-frequency choke coil, and a first diode and a first capacitor are connected between the inductor and the terminal 2 of the high-frequency choke coil. Are connected in series,
A fourth diode is connected between the terminal 2 of the high-frequency choke coil and another power line;
One end of the high-frequency choke coil is commonly connected to the control terminal of the first switching element and the second capacitor via a high-frequency rectifying diode, and the other end is an input terminal of the first switching element, The power shut-off device according to claim 1, wherein the power shut-off device is connected to an anode of the first diode and an anode of the fourth diode.
前記大電流アーク検出部は、
前記電源線路上の大電流アークによる電流変動によって前記電源線路上に挿入されたコイルで磁場の変動が起こると、磁場の変動によって変流器に誘起される電圧に基づいて前記第2のスイッチング素子を導通し、前記第2のスイッチング素子が導通する間に前記第2のスイッチング素子を経て流れるように大電流アーク検出電流を出力する、請求項1または2に記載の電源遮断装置。
The large current arc detector is
When a magnetic field change occurs in a coil inserted on the power supply line due to a current change caused by a large current arc on the power supply line, the second switching element is based on a voltage induced in the current transformer by the magnetic field change. 3. The power shutoff device according to claim 1, wherein a high-current arc detection current is output so as to flow through the second switching element while the second switching element is conductive.
前記大電流アーク検出部の第2のスイッチング素子は、リードスイッチであって、
前記電源線路上の大電流アークによる電流変動によって前記電源線路上に挿入されたコイルで起こる磁場の変動によって前記リードスイッチが導通する間に、前記リードスイッチを経て流れるように大電流アーク検出電流を出力する、請求項1から3のいずれか1項に記載の電源遮断装置。
The second switching element of the large current arc detector is a reed switch,
A large current arc detection current flows through the reed switch while the reed switch is conducting due to a magnetic field variation caused by a coil inserted on the power line due to a current variation due to a large current arc on the power line. The power shut-off device according to any one of claims 1 to 3, which outputs the power.
前記遅延部は、
前記微細アーク検出電流及び前記大電流アーク検出電流のうち少なくとも一部によって前記遅延キャパシタに充電された電荷を放電する遅延抵抗と、
前記遅延キャパシタに累積的に充電された電圧が所定レベルに至ると導通する定電圧素子と、
前記定電圧素子の導通時に導通し、前記アーク検出信号を出力する第3のスイッチング素子と
を含む、請求項1から4のいずれか1項に記載の電源遮断装置。
The delay unit is
A delay resistor for discharging the charge charged in the delay capacitor by at least a part of the fine arc detection current and the large current arc detection current;
A constant voltage element that conducts when the voltage charged to the delay capacitor reaches a predetermined level; and
5. The power shut-off device according to claim 1, further comprising a third switching element that conducts when the constant voltage element is conducted and outputs the arc detection signal. 6.
前記第1のスイッチは、制御端子に前記アーク検出信号が受信されると、電源線路と前記電源遮断部とを電気的に連結するカップリング素子を含む、請求項1から5のいずれか1項に記載の電源遮断装置。   6. The first switch according to claim 1, wherein the first switch includes a coupling element that electrically connects a power line and the power shut-off unit when the arc detection signal is received at a control terminal. The power shut-off device described in 1. 前記電源遮断部は、
前記アーク検出信号によって前記第1のスイッチが通電し、前記動作電圧が連結されると、前記負荷側と電気的に絶縁され、前記アーク検出信号の消滅後にも負荷側との電気的な絶縁状態が維持される磁気維持型リレーを含む、請求項1から6のいずれか1項に記載の電源遮断装置。
The power shut-off unit is
When the first switch is energized by the arc detection signal and the operating voltage is connected, it is electrically insulated from the load side, and is electrically insulated from the load side even after the arc detection signal disappears The power shut-off device according to claim 1, comprising a magnetic sustaining relay in which the current is maintained.
前記磁気維持型リレーは、
前記第1のスイッチの通電によって前記動作電圧が連結されたり、または電源線路から電圧が印加されると磁化される駆動コイルと、
前記駆動コイルの磁化によって磁気的に前記電源線路と負荷側とを連結する位置から、前記電源線路と前記駆動コイルとを連結する位置に切り替えられる3端子スイッチと
を含む、請求項7に記載の電源遮断装置。
The magnetic maintenance type relay is
A drive coil that is magnetized when the operating voltage is connected by energization of the first switch or when a voltage is applied from a power line;
The three-terminal switch which is switched from a position where the power line and the load side are magnetically coupled by magnetization of the drive coil to a position where the power line and the drive coil are coupled. Power shut-off device.
前記電源遮断部は、
前記3端子スイッチと前記駆動コイルとの間に挿入される手動復帰スイッチをさらに含み、
前記手動復帰スイッチが前記駆動コイルの動作中に開放されると、前記駆動コイルと電源線路との間の連結が遮断され、前記3端子スイッチが前記電源線路と前記負荷側とを連結する位置に切り替えられる、請求項8に記載の電源遮断装置。
The power shut-off unit is
A manual return switch inserted between the three-terminal switch and the drive coil;
When the manual return switch is opened during operation of the drive coil, the connection between the drive coil and the power line is cut off, and the three-terminal switch is in a position to connect the power line and the load side. The power shut-off device according to claim 8, which is switched.
過負荷または短絡による電流変動によって変流器に誘起される交流電圧を整流した直流電圧が所定のレベルを超えると、過負荷検出信号を出力する過負荷検出部をさらに含む、請求項1から9のいずれか1項に記載の電源遮断装置。   10. An overload detection unit that outputs an overload detection signal when a DC voltage obtained by rectifying an AC voltage induced in a current transformer due to a current fluctuation due to an overload or a short circuit exceeds a predetermined level. The power shut-off device according to any one of the above. 前記過負荷検出信号によって前記電源遮断部に前記動作電圧を連結する第2のスイッチをさらに含む、請求項10に記載の電源遮断装置。   11. The power shut-off device according to claim 10, further comprising a second switch that couples the operating voltage to the power shut-off unit according to the overload detection signal. 前記電源線路と他の電源線路との間に連結されたキャパシタに整流された電圧を充電し、充電された電圧を前記動作電圧として提供する動作電圧生成部をさらに含む、請求項11に記載の電源遮断装置。   The operation voltage generator according to claim 11, further comprising an operation voltage generator configured to charge a rectified voltage to a capacitor connected between the power supply line and another power supply line, and to provide the charged voltage as the operation voltage. Power shut-off device. 電源線路上に過負荷または短絡による電流変動によって電源線路上に挿入された第2のコイルで起こる磁場の変動によって第2のリードスイッチが導通する間に、前記動作電圧が前記第2のリードスイッチを経て前記電源遮断部に連結されるように動作する過負荷検出部をさらに含む、請求項1から9のいずれか1項に記載の電源遮断装置。   While the second reed switch is turned on by a magnetic field variation caused by a second coil inserted on the power line due to a current variation due to overload or short circuit on the power line, the operating voltage is changed to the second reed switch. 10. The power shut-off device according to claim 1, further comprising an overload detection unit that operates to be connected to the power shut-off unit via a power source. 二つの電源線路間に連結されたキャパシタに整流された電圧を充電し、充電された電圧を前記動作電圧として提供する動作電圧生成部をさらに含む、請求項13に記載の電源遮断装置。   The power shut-off device according to claim 13, further comprising an operating voltage generator that charges a rectified voltage in a capacitor connected between two power lines, and provides the charged voltage as the operating voltage.
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