CN101453114A - 漏电继电器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种漏电继电器，其无需在零相变流器上卷绕测试线圈就能进行漏电测试，同时，无需增大电路规模就能检测与零相变流器间的断线或漏接。该漏电继电器具有：第一检测电阻，其将由零相变流器获得的输出电流变换为电压；漏电检测电路，其判定该电压的电平；输出电路，其相应于漏电检测电路的输出，驱动漏电显示元件；模拟波形发生电路，其基于测试按钮的按动生成模拟波形，该模拟波形被漏电检测电路判定为是与主电路中发生漏电等同的电平；放大电路，其介于第一检测电阻和漏电检测电路之间，在连接引线断线时，被输入将第一检测电阻的电压分压后的电压；以及比较器，其将由放大电路放大后的信号与基准电位比较，将该比较输出向输出电路输入。

Description

漏电继电器

技术领域

本发明涉及一种漏电继电器，其与零相变流器配合而对主电路的漏电进行检测，并将该漏电发生这一情况输出到外部，详细地说，涉及用于对其功能进行确认的测试装置的改良。

背景技术

众所周知，作为电路断路器之一的漏电断路器，在该漏电断路器中内置例如由集成电路构成的漏电检测电路、零相变流器和电磁铁装置，通过漏电检测电路对由零相变流器检测到的信号的电平进行判定，如果超过规定值，则向电磁铁装置输出驱动信号，断开主电路。另外，众所周知，其中装配有用于确认该漏电检测功能能否正常动作的测试装置(测试按钮)。

该漏电断路器是根据防止触电或漏电火灾保护的观点，而按照电气设备技术标准等规则设置的，但已知在一部分情况、即漏电火灾保护时，在不适于立即断开主电路的场所(例如，医院的手术室和排烟装置等)，使主电路继续通电，而仅产生表示发生漏电的警报，并在例如即使断开主电路也没有问题的期间实施必要的处理。

作为产生该警报的单元，使用配置在主电路上的其他的零相变流器、以及与从该零相变流器引出的信号线连接的漏电继电器，此外，对于该漏电继电器，鉴于“漏电监视”这一点，通常将其设置在远离主电路的例如电气管理室等中。

然而，在该漏电继电器中也搭载有测试装置，但其在下述方面与上述漏电断路器的测试装置不同。即，漏电继电器能够独立地进行测试，通过该测试，能够确认内置的集成电路和继电器(相当于漏电断路器中的电磁铁装置)的功能或动作。即，即使在与从零相变流器引出的信号线进行连接之前，也能够作为漏电继电器独立地进行动作确认，其原因可以认为是由于在配电施工中，不一定同时设置零相变流器和漏电继电器，此外如上所述在漏电继电器内搭载有集成电路等与漏电检测功能有关的核心部件，所以需要能够尽早发现意外故障。

但是，换言之，即使在实际使用中、即漏电继电器与零相变流器连接的状态下，也无法通过测试对零相变流器自身进行确认。即，即使信号线存在断线或漏接，只要漏电继电器内部没有问题，就会通过测试按钮的按动而发出漏电警报，其结果，对于漏电继电器，也与漏电断路器相同地要求提高测试装置的可靠性。

然而，对于漏电继电器，只要预先使通过按动测试按钮而流过测试电流的测试线圈穿过零相变流器，就可以解决上述问题(例如，参照专利文献1)。已知在该专利文献1中，为了能够容易地判断在按动测试按钮时漏电警报不起作用，是由于内置的集成电路或继电器的故障还是由于断线或漏接，从而仅在断线诊断过程中，通过晶体管电路使将由零相变流器获得的输出电流变换为电压的检测电阻分离，在此期间，在与零相变流器间的连接线路上连接电阻，判定通过该电阻得到的电位差，如果超过规定值，则判断为断线(或未连接)，并发出漏电警报(在这种情况下是断线警报)。

专利文献1：特开2002-44856号公报(第5栏第24行～第30行)

发明内容

对于现有的漏电继电器的测试装置，从其测试动作依靠卷绕在零相变流器上的测试线圈这一点，另外，从漏电继电器自身具有检测其与零相变流器间的断线或未连接、即所谓的自检功能这一点来看，自然进一步提高了其可靠性。但是，为了实现上述方面，必然会面对下述课题，即，将来自漏电继电器的测试线圈卷绕到零相变流器上的麻烦，以及，由于需要对包含检测电阻在内的电阻的连接进行切换的晶体管电路、漏电检测电路的复位电路以及控制这些电路的定时的波形发生电路，因此导致的零相变流器和漏电检测电路之间的信号线路的电路规模增大。另外，在性能方面，通过与检测电阻串联地插入晶体管，由该晶体管的温度等引起的阻抗变化会影响感度电流等，仍存在改善余地。

本发明是为了解决上述课题而提出的，其目的是提供一种能够可靠地执行漏电监视的高可靠性的漏电继电器。

本发明的漏电继电器具有：第一检测电阻，其经由连接引线与设置在主电路中的零相变流器相连接，将由上述零相变流器获得的输出电流变换为电压；漏电检测电路，其对上述电压的电平进行判定；输出电路，其相应于该漏电检测电路的输出，驱动漏电显示元件；模拟波形发生电路，其基于测试按钮的按动，生成模拟波形，该模拟波形被上述漏电检测电路判定为是与上述主电路中发生漏电等同的电平；放大电路，其介于上述第一检测电阻和上述漏电检测电路之间，当上述连接引线断线时，被输入将上述第一检测电阻的电压分压后的电压；以及比较器，其将由该放大电路放大后的信号与基准电位进行比较，将该比较输出向上述输出电路输入。

发明的效果

根据本发明能够获得一种漏电继电器，其不需要在零相变流器上卷绕测试线圈就能够进行漏电测试，同时，无需增大电路规模就能够检测与零相变流器间的断线或漏接。

附图说明

图1是包含本发明的第1实施方式的漏电继电器的电路图。

图2是包含本发明的第2实施方式的漏电继电器的电路图。

具体实施方式

第1实施方式.

图1示出包含本发明的第1实施方式的漏电继电器的电路图。

设置在主电路的电路10上的零相变流器20的输出电流，经由该零相变流器20和漏电继电器40之间连接的连接引线30，由第一检测电阻41变换为电压输入并输入到漏电检测电路46，如果达到基准电平，则通过输出电路47使漏电显示LED48点灯，同时驱动漏电警报输出继电器49。

这里详细说明将由第一检测电阻41得到的电压(图中A点的电位)输入至漏电检测电路46中的过程。A点的电位输入到构成放大电路50的运算放大器43的非反相输入端子。该运算放大器43的反相输入端子是电压放大率为1倍的恒压电路，利用这一点，将A点的电位、即漏电检测的电平电压经由构成分压电阻的第一和第二电阻44、45输入到漏电检测电路46。

如果按动测试按钮55，则被判定为是与主电路中发生漏电等同的电平的模拟波形从模拟波形发生电路56输入到漏电检测电路46，与上述同样地由输出电路47进行输出。

以上说明的是连接引线30没有断线或漏接时、即所谓的正常状态，然而，只要主电路不漏电或者不按动测试按钮55，就不会驱动漏电显示LED48和漏电警报输出继电器49。另外，根据附图可知，来自模拟波形发生电路56的模拟波形没有输入至零相变流器20。即，漏电继电器40和零相变流器20之间仅通过连接引线30进行连接。

下面，说明在连接引线30发生断线或漏接的情况下、或者处于未连接状态的情况下(以下统称为“连接引线断线时”)漏电继电器40的动作。

在运算放大器43的非反相输入端子和接地之间连接有第二检测电阻42，其在连接引线断线时将与第一检测电阻41分压而得到的电压输入到运算放大器43的非反相输入端子。

此外，零相变流器20的内部阻抗、第一检测电阻41和第二检测电阻42的关系按照以下方式设定。

内部阻抗(数十Ω程度)<第一检测电阻41(数kΩ)<第二检测电阻42(数百kΩ)

即，在正常时，由于内部阻抗和第一检测电阻41的合成电阻，A点的电位和B点的电位(从漏电检测电路46输出的基准电位：VREF(例如2.5V))大致相等(因为零相变流器20的内部阻抗极低)。另一方面，当连接引线断线时，内部阻抗不对上述合成阻抗产生作用，即，由于A点的电位是由第一检测电阻41和第二检测电阻42分压而获得的，因此A点的电位比B点的电位低。通过利用该电位差的差异，如后所述，可以在断线时对漏电显示LED48和漏电警报输出继电器49进行驱动，向使用者通知处于断线状态这一情况。

在利用该电位差的差异时，为了使其差异更加明显，只要使零相变流器20的二次侧整体为高阻抗即可，但利用这种方式，电涌·噪声性能较差，所以不得不使二次侧整体为低阻抗，因此，正常时和断线时的电位差的差异较小。为此，在本发明中具备放大电路50，详细地说，在运算放大器43的基础上，还利用第二电阻45(反馈电阻)对连接引线断线时的微小电压(数十mV)进行放大(例如数V)(由此，通过放大电路50以1+第二电阻45/第一电阻44这一增益对断线检测用信号进行处理)，其中，第二电阻45是利用反相输入端子的流过第一电阻44的电流而对该微小电压进行放大的。

由于该放大后的电压中必然包含漏电导致的交流成分，因此，利用低通滤波器51将除去交流成分后的直流成分输入到比较器52。对于比较器52，通过对该直流电压和由基准电位确定电阻53、54设定的基准电位进行比较，从而使比较器52的输出变为Hi(高电平)。即，将该Hi输出向输出电路47输入，对漏电显示LED48和漏电警报输出继电器49进行驱动。此外，基准电位显然应当设定为在正常时使比较器52的输出为Lo(低电平)。

这样，仅通过对放大电路50的使用方法进行设计，并且增加如第二检测电阻42、低通滤波器51、比较器52这样的部件或者小规模的电路，就可以实时地检测出有无断线。

第2实施方式.

根据第1实施方式，通过在连接引线发生断线的同时，作为“断线警报”而驱动漏电显示LED48和漏电警报输出继电器49，由此具有能够将该断线通知使用者的效果，但另一方面，在主电路开始通电之前的临时设置、即漏电继电器40和零相变流器20尚未连接的状态下，如果向漏电继电器40施加电源电压，则(这会被看作是断线)同样会驱动断线警报。特别地，如果相对于漏电警报输出继电器49，在使用者侧蜂鸣器等通知装置处于连接·带电状态，则其影响不容忽视。将对此所作的改善作为第2实施方式进行说明。

图2是表示本发明的第2实施方式的电路图。

如图2所示，在下述方面与第1实施方式不同，即，模拟波形发生电路56的模拟信号经由开关装置、例如晶体管57输入至漏电检测电路46，晶体管57的基极与比较器52的输出连接。

即，在正常时，由于比较器52的输出为Lo，因此晶体管57导通，如果按动测试按钮55，则驱动漏电显示LED48和漏电警报输出继电器49。另一方面，在断线时，与第1实施方式相同，比较器52的输出变为Hi，其结果使晶体管57断开，即使按动测试按钮55，也不会驱动漏电显示LED48和漏电警报输出继电器49，因此使用者能够识别断线。

此外，在这种情况下，避免了在尚未连接零相变流器时向漏电继电器40施加电源、即驱动断线警报这一情况，但显然只要不按动测试按钮55就无法辨认是否断线，因此必须通过按动测试按钮55进行日常检查。

此外，通常，漏电继电器与漏电断路器相同地，由使用者根据其在设置位置到达负载设备的长度、配线和地之间的距离、或者法规等设置标准来选择额定感度电流，但在设定该额定感度电流时，在制造者侧考虑到其便利性，除了额定感度电流固定式之外，还准备有额定感度电流选择式(例如100/200/500mA切换式)。

上述说明中，以构成分压电阻的第一电阻44是固定的即所谓的额定感度电流固定式进行了说明，但如图1或图2所示，如果使第一电阻44为可变式，例如只要对电子电路的结构进行设计，以能够在漏电继电器40的外壳上配置旋转开关，就可以通过将由第一电阻44获得的分压后的可变电压输入到漏电检测电路46，从而成为额定感度电流选择式，能够得到易用性更加优良的漏电继电器。

Claims (5)

1.一种漏电继电器，其特征在于，具有：

第一检测电阻，其经由连接引线与设置在主电路中的零相变流器相连接，将由上述零相变流器获得的输出电流变换为电压；

漏电检测电路，其对上述电压的电平进行判定；

输出电路，其相应于该漏电检测电路的输出，驱动漏电显示元件；

模拟波形发生电路，其基于测试按钮的按动，生成模拟波形，该模拟波形被上述漏电检测电路判定为是与上述主电路中发生漏电等同的电平；

放大电路，其介于上述第一检测电阻和上述漏电检测电路之间，当上述连接引线断线时，被输入将上述第一检测电阻的电压分压后的电压；以及

比较器，其将由该放大电路放大后的信号与基准电位进行比较，将该比较输出向上述输出电路输入。

2.一种漏电继电器，其特征在于，具有：

第一检测电阻，其经由连接引线与设置在主电路中的零相变流器相连接，将由上述零相变流器获得的输出电流变换为电压；

漏电检测电路，其对上述电压的电平进行判定；

输出电路，其相应于该漏电检测电路的输出，驱动漏电显示元件；

模拟波形发生电路，其基于测试按钮的按动，生成模拟波形，该模拟波形被上述漏电检测电路判定为是与上述主电路中发生漏电等同的电平；

放大电路，其介于上述第一检测电阻和上述漏电检测电路之间，当上述连接引线断线时，被输入将上述第一检测电阻的电压分压后的电压；

比较器，其将由该放大电路放大后的信号与基准电位进行比较；以及

开关单元，其根据上述比较器的比较输出，对从上述模拟波形发生电路向上述漏电检测电路的信号输入进行通/断。

3.根据权利要求1或2所述的漏电继电器，其特征在于，

该漏电继电器具有第二检测电阻，其与上述放大电路的输入侧连接，将上述第一检测电阻的电压分压后输入到上述放大电路，

上述第二检测电阻设定为与上述零相变流器的内部阻抗及第一检测电阻具有下述关系：

内部阻抗<第一检测电阻的电阻值<第二检测电阻的电阻值。

4.根据权利要求1或2所述的漏电继电器，其特征在于，

上述放大电路由运算放大器和对该运算放大器的输出进行分压的分压电阻构成，同时，上述放大电路构成为将上述运算放大器的输出向上述比较器输入，将由上述分压电阻获得的电位输入到上述漏电检测电路。

5.根据权利要求4所述的漏电继电器，其特征在于，上述分压电阻由可变电阻构成。