CN101803137B

CN101803137B - 漏电检测电路

Info

Publication number: CN101803137B
Application number: CN2008801067181A
Authority: CN
Inventors: 堂前浩; 键村纪雄; 增田透
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2007-10-30
Filing date: 2008-09-01
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2028-09-01
Also published as: US20100213905A1; EP2207246A1; AU2008320169A1; EP2207246B1; JP4306781B2; CN101803137A; ES2558690T3; WO2009057380A1; JP2009112108A; US8310210B2; KR101103227B1; AU2008320169B2; EP2207246A4; KR20100044883A

Abstract

本发明提供一种漏电检测电路，通过零相变流器(102)检测接地电流并输出零相电流。在该零相电流的电压超过正侧阈值(TH1)或低于负侧阈值(TH2)时，集电极开路输出的电路(108)动作，从电容器(104)放电。当电容器(104)的极板间电压低于阈值电压(Vref)时，控制装置(134)检测为漏电，将该消息输出到空调(200)的控制部(212)。

Description

漏电检测电路

技术领域

本发明涉及漏电检测功能。

背景技术

根据现有技术，提案有漏电检测功能通过对超过规定的正侧阈值的电流和低于规定的负侧阈值的电流进行多次检测，从而检测出有无漏电的技术，例如公开于专利文献1。

专利文献1：(日本)特开2003-219552号公报

本发明的目的、特征、局面及优点通过以下的详细说明和附图将更明了。

但是，在上述专利文献1中公开的技术中，只要超过正侧阈值的电流和低于负侧阈值的电流不能一起被检测出多次，就不能被检测为漏电，因此，存在不能迅速对应的问题。另外，例如在通过半导体开关元件(thyristor)等整流器将交流转换成直流的情况下，存在的问题是，由于负方向的电流不能流通，因此即使正方向的电流超过正侧阈值也不能检测为漏电(参照图9：说明本发明的课题的图)。

另外，在使用具有漏电检测功能的集成电路的情况下，由于通过该集成电路的动作而可能产生噪声，因此，存在在漏电检测功能的基础上也必须一并设计解决噪声的对策的问题。

另外，对于能够在现有的设备中附加漏电检测功能的技术的需求也在高涨。

发明内容

本发明鉴于上述课题而完成，其目的在于，提供一种不采用集成电路而在产生异常的接地电流时能够迅速应对的技术。

为了解决上述课题，第一发明为一种漏电检测电路(100、100A)，其包括：用于检测接地电流并输出零相电流的零相变流器(102)；电容器(104)；和当上述零相电流超过预定的正侧阈值时或者低于预定的负侧阈值时进行动作，并基于上述动作对上述电容器的充电和放电进行控制的电路(108)。

第二发明在第一发明的基础上，还包括：高电位点(114、118)；和设置在上述高电位点与上述电容器(104)之间的第一电阻(106)，上述电路(108)采用集电极开路输出，上述电路的输出端与设置在上述第一电阻和上述电容器(104)之间的触点(150)连接，上述电容器(104)的一端与上述触点连接并基于上述电路的输出进行充电和放电。

第三发明在第二发明的基础上，上述电路(108)具备：应用当上述零相电流超过预定的正侧阈值时或者低于预定的负侧阈值时进行动作的集电极开路输出的放大器、或推挽输出的放大器的线或电路(110、112)；和连接在上述放大器的输出侧与上述触点(150)之间的第二电阻(128、130)。

第四发明在第三发明的基础上，上述电容器(104)的另一端连接在低电位点(132)，在上述触点(150)与上述低电位点之间，与上述电容器并联地连接有滤波电路(142)。

根据第一方面，通过测定电容器的电压，能够判断是否已检测出接地电流，因此，可以不设定解决噪声的对策而以简单且可后期附加安装的结构实现漏电检测。

根据第二方面，通过电阻避免电压的冲突，并且进行电容的放电。

根据第三方面，通过分别适当地设定第一及第二电阻的电阻值，即使在仅检测出超过正侧阈值的零相电流或低于负侧阈值的零相电流的任一个的情况下，也能够迅速地检测漏电。

根据第四方面，由于来自电容器的放电顺畅，故而能够避免或抑制误动作。

附图说明

图1是表示本发明第一实施方式的漏电检测电路的图。

图2是说明漏电检测功能的图。

图3是表示漏电电流为1时的电容器的电压的图表。

图4是表示漏电电流为2时的电容器的电压的图表。

图5是表示漏电检测的识别方法的流程图。

图6是表示本发明第二实施方式的漏电检测电路的图。

图7是表示漏电电流为1时的电容器的电压的图表。

图8是表示漏电电流为2时的电容器的电压的图表。

图9是说明本发明的课题的图。

图10是表示本发明实施方式的变形的图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的最佳实施方式进行说明。另外，以图1为主的以下的图中仅表示与本发明相关的要素。

(1.第一实施方式)

(1.1概略结构)

图1是表示本发明第一实施方式的漏电检测电路100的图。漏电检测电路100例如设置于空调200内，该空调200具备：电源202、电动机(电力负荷)204、向电动机204输送电源电流的电路206、切换电路206的导通/非导通的电磁接触器208、和具有使电磁接触器208动作的继电器210的控制部212。

(1.2电路结构)

漏电检测电路100具备：在电路206中检测接地电流并输出零相电流的零相变流器102、电容器104、在零相电流超过预定的正侧阈值时或低于预定的负侧阈值时进行动作，并且基于该动作控制电容器104的充电和放电的电路108。关于电路108在后文叙述。另外，漏电检测电路100具备高电位点114、118、和设置于高电位点114和电容器104之间(具体而言是高电位点114和触电150之间)的第一电阻(以下简称为“电阻”)106。

电容器104一端与触点150连接并且基于电路108的输出进行充电和放电。具体而言，当零相电流超过预定的正侧阈值时或者低于预定的负侧阈值时进行放电，除此之外进行充电。

图2是说明漏电检测功能的图。电路108采用集电极开路输出，电路108的输出端与设置于电阻106和电容器104之间的触电150连接。具体而言，电路108以零相电流的电压超过预定的正侧阈值TH1时进行动作的正侧放大器110、和零相电流的电压低于预定的负侧阈值TH2(＜TH1)时进行动作的负侧放大器112构成集电极开路输出的方式连接。电路108具有在正侧放大器110和负侧放大器112的各自的输出侧与触点150之间所连接的第二电阻(下面简称为“电阻”)128、130。

电路108除具有正侧放大器110、负侧放大器112、电阻128、130外，还具有作为正侧放大器110的电源的高电位点114和低电位点116、作为负侧放大器112的电源的高电位点118和低电位点120、电阻122、124、126。

在电路206中检测接地电流的零相变流器102向正侧放大器110的非反转输入端子和负侧放大器112的反转输入端子分别传输零相电流。更具体而言，在电阻121中流通零相电流，由电阻121的压降决定的电位(以下临时称为“检测电位”)被向正侧放大器110的反转输入端子和负侧放大器112的非反转输入端子输送。在正侧放大器110的反转输入端子和负侧放大器112的非反转输入端子上经由电阻122、124、126连接有高电位点114和低电位点120，且被分别输入阈值TH1、TH2。另外，将检测电位和电压阈值相比较，换言之能够掌握为零相电流和相当于电压阈值的电流的阈值的比较。

另外，漏电检测电路100将用于判断零相变流器102所检测到的接地电流是否为泄漏电流的阈值Vref存储于存储单元134。

电容器104在未输出零相电流的情况下、和即使已输出零相电流但检测电位处于正侧阈值TH1和负侧阈值TH2之间时被充电。

例如，零相变流器102在检测接地电流并输出零相电流，而且产生图2所示那样的描绘正弦波的检测电位的情况下进行如下动作。即，在该正弦波的电压超过正侧阈值TH1时，正侧放大器110动作，电容器104放电。另外，在该正弦波的电压低于负侧阈值TH2时，负侧放大器112动作，电容器104放电。当电容器104的极板间电压低于阈值Vref时，控制单元134判断为产生了漏电，并将该消息传送到空调200的控制部212。

如上所述，在电路206中安装零相变流器102，并且在控制部212 连接控制单元134，因此，漏电检测电路100可以后装在现有的空调200中。

(1.3电阻值及电容的设定)

在上述的结构中，通过适当设定电容器104的电容C1、电阻106的电阻值R1、电阻128、130的电阻值R2、R3，在泄漏电流多时，漏电检测电路100将例如在图2所示的正弦波中超过正侧阈值TH1时检测为漏电。电容C1有助于阈值Vref，电阻值R1有助于电容器104的充电速度。另外，电阻值R2、R3有助于电容器104的放电速度。如果列举具体例，则通过在空调200中进行如下设定，

(例如33μF)

(例如4.7kΩ)

(例如1kΩ)

由此能够迅速地执行漏电检查。另外，电阻122、124、126的电阻值分别被设定为2Ω、1Ω、2Ω。

图3是表示泄漏电流处于第一状况时的电容器104的电压的图表，图4是表示泄漏电流处于第二状况时的电容器104的电压的图表。在此，“泄漏电流处于第一状况”是指基于零相电流的检测电位稍微超过正侧阈值TH1或稍微低于负侧阈值TH2时的泄漏电流，“泄漏电流处于第二状况”是指检测电位大幅超过正侧阈值TH1或大幅低于负侧阈值HT2时的泄漏电流。

通过按照如上所述设定电容C1、电阻值R1、R2、R3，当泄漏电流处于第一状况时，直至控制单元134检测出漏电需要75ms，与此相比，在泄漏电流处于第二状况时用25ms就能够检测出漏电。另外，在本实施方式中，将泄漏电流的频率设定为50Hz，将阈值Vref设定为1.0V。这些值在漏电检测电路100的安装时，能够参考所安装的设备的特性等而适当设定。另外，可以调节电阻121的电阻值来调节检测电位的灵敏度。

通过构成为这样的结构，在通过例如半导体开关元件等整流器将交流转换成直流的情况下，即：即使负方向的电流不流通的情况下，在泄漏电流多时也能够进行检测。

(1.4动作)

图5是说明漏电检测电路的动作的流程图。漏电检测电路100具备如上所述的结构，由此进行以下的动作。另外，在本流程图中，仅表示漏电检测涉及的动作，对于其它的处理动作省略图示及说明。

电容器104经由电阻106被充电(步骤S101)，在电路108检测到相当于正侧阈值TH1以上的检测电位的零相电流、或者电路108检测到相当于负侧阈值TH2以下的检测电位的零相电流之前待机(步骤S102、S103：图5中为简单说明而以零相电流和阈值的比较来表现)。在电路108检测到相当于正侧阈值TH1以上的检测电位的零相电流、或者检测到相当于负侧阈值TH2以下的检测电位的零相电流的情况下，在步骤S102或步骤S103中选择“是”，电容器104放电(步骤S104)。具体而言，若检测电位为正侧阈值TH1以上，则电阻128和正侧放大器110的开路集电极成为电容器104的放电路径，若检测电位为负侧阈值TH2以下，则电阻130和负侧放大器112的开路集电极成为电容器104的放电路径。

不管步骤S104执行与否，电容器104都经由电阻106与高电位点114连接。但是，上述放电路径由于阻抗比电容器104低，故而电容器104不被充电而被放电。此时，由于电阻106的存在，高电位点114不会经由上述放电路径与低电位点116、120短路。换言之，上述放电路径的高电位和低电位的冲突能够通过电阻106被防止，同时电容器104的放电能够执行。

当电容器104放电时，处理返回步骤S102，在步骤S102、S103通过电路108判断检测电位是否未超过阈值。

与电容器104的充放电并行，控制单元134监视电容器104的极板间电压是否不足阈值Vref(步骤S105)，若该极板间电压为阈值Vref以上且不能检测出该零相电流，则选择“否”并重复步骤S105。另一方面，在该极板间电压不足阈值Vref时，控制单元134判断为该零相电流漏电(步骤S106)，并将该消息向控制部212送出。接收到发生漏电的消息的控制部212控制继电器210，将电磁接触器208切换为非导通状态，停止压缩机204(步骤S107)。

(1.5第一实施方式的效果)

如上所述，漏电检测电路100具备电路108，该电路108在基于零相电流而决定的检测电位超过正侧阈值TH1时或低于负侧阈值TH2时动作，并且基于该动作控制电容器104的充电放电。因此，通过测定电容器104的电压，能够判断接地电流是否已被检测，因此，能够不设置解决噪声的对策，用简单且可后期附加安装的结构实现漏电检测。

另外，电路108采用集电极开路输出且其输出端连接于电容器104和电阻106之间，因此，能够通过电阻106避免电压的冲突，同时进行电容器104的放电。

另外，通过分别适当地设定电阻128、130的电阻值R2、R3和电阻106的电阻值R1，即使在仅检测出超过正侧阈值TH1的检测电位或者低于负侧阈值TH2的检测电位的任一方的情况下，也能够迅速地检测出漏电。

(2.第二实施方式)

在上述实施方式中，对在电路108的输出端仅设置电容器104的方式进行了说明，但本发明不限于此。在此，作为本发明的第二实施方式，参照附图对在电路108的输出端具备电容器104和滤波电路的方式进行说明。另外，只要没有预先说明，则对于具有与上述实施方式相同的功能的要素标注同一符号，省略其说明。

(2.1概略结构)

图6是表示本发明第二实施方式的漏电检测电路100A的图。漏电检测电路100A，与上述实施方式相同被设置于空调200内。

(2.2电路结构)

漏电检测电路100A，在上述实施方式的漏电检测电路100中追加了滤波电路142。具体而言，如图6所示，电容器104的另一端(未与电阻106连接的一侧)与低电位点132连接，在触点150和低电位点132之间，与电容器104并联连接有滤波电路142。

滤波电路142具有电阻136、138和电容器140。电阻136连接于触点150和触点152之间，电阻138连接于触点152和触点154之间。电容器140经由触点156与触点152连接，电容器140的另一端与触点154连接。另外，连接于触点150的电容器104经由触点154连接于低电位点132。而且，将触点156与控制单元134连接。

图7是表示泄漏电流为1时的电容器104的电压的图表。由于具备滤波电路142，从而如图7所示，电容器104的压降(放电)顺畅，能够抑制误动作。

(2.3电阻值和电容的设定)

在上述的结构中，通过适当地设定：电容器104的电容C1；电阻106的电阻值R1；电阻128、130的电阻值R2、R3；滤波电路142的电阻136、138的电阻值R4、R5；电容器140的电容C2，能够抑制误动作，并且能够在泄漏电流较多时迅速地进行检测。如果列举具体例，则在空调200中，通过进行如下设定：

(例如4.7μF)

(例如82kΩ)

(例如1kΩ)

(例如47kΩ)

(例如0.47μF)

由此能够迅速地执行漏电检测。另外，电阻122、124、126的电阻值分别设定为2Ω、1Ω、2Ω。

图8是表示泄漏电流为2时的电容器104的电压的图表。漏电检测电路100A具备滤波电路142，通过按照如上所述设定电容C1、C2、电阻值R1～R6，具有如下的优点。例如，在因噪声等而误检测到5ms左右的高次谐波的情况下，在不具备滤波电路142时，电容器104的电压立即降低到2.5V左右而发生误动作。但是，由于漏电检测电路100A具备滤波电路142，从而误检测到的高次谐波被除去，能够抑制漏电检测电路100A的误动作。

(2.4动作)

对于本实施方式的动作，与上述实施方式大致相同，因此省略其说明。

(2.5第二实施方式的效果)

如上所述，在触点150和低电位点132之间与电容器104并联地连接有滤波电路142，因此，来自电容器104的放电顺畅，能够避免和抑制误动作发生。

另外，在上述实施方式中，作为正侧放大器110和负侧放大器112采用集电极开路输出的放大器，但作为实施方式的变形，也可以采用应用了推挽输出放大器的线或电路。

图10是以正侧放大器110为例表示上述变形的图。在正侧放大器110的输出端配置串联连接在高电位点114和低电位点116之间的两个npn型晶体管110a、110b。即，将晶体管110a的集电极与高电位点114连接，将其发射极与晶体管110b的集电极连接，将晶体管110b的发射极与低电位点116连接。晶体管110a的发射极和晶体管110b的集电极的连接点作为正侧放大器110的输出端起作用。在正侧放大器110的输出端和电阻128之间插入二极管D，将其阴极与正侧放大器110的输出端连接，将其阳极与电阻128连接。

像这样，通过设置二极管D允许电流向正侧放大器110的输出端的流入，同时阻止电流的流出，由此即使正侧放大器110采用推挽输出这样的结构，也能够不进行电容器104的充电而使放电进行。

上述说明以正侧放大器110为例，但对于负侧放大器112也可以同样地构成。

对本发明进行了详细说明，但上述说明的全部方面均是示例，本发明不限定于上述示例。未示例的无数变形例被理解为不超出本发明的范围而能够想到的方式。

Claims

1.一种漏电检测电路(100、100A)，包括：

用于检测接地电流并输出零相电流的零相变流器(102)；

电容器(104)；

当所述零相电流超过预定的正侧阈值时或者低于预定的负侧阈值时进行动作，并基于所述动作对所述电容器的充电和放电进行控制的电路(108)；

高电位点(114、118)；和

设置在所述高电位点与所述电容器(104)之间的第一电阻(106)，

对所述电容器的充电和放电进行控制的所述电路(108)采用集电极开路输出，对所述电容器的充电和放电进行控制的所述电路的输出端与设置在所述第一电阻和所述电容器(104)之间的触点(150)连接，

所述电容器(104)的一端与所述触点连接并基于所述电路的输出进行充电和放电，

对所述电容器的充电和放电进行控制的所述电路(108)具备：

当所述零相电流超过预定的正侧阈值时进行动作的集电极开路输出的第一放大器(110)；

当所述零相电流低于预定的负侧阈值时进行动作的集电极开路输出的第二放大器(112)；和

分别连接在所述第一放大器和第二放大器的输出侧与所述触点(150)之间的第二电阻和第三电阻(128、130)。

2.如权利要求1所述的漏电检测电路(100A)，其特征在于：

所述电容器(104)的另一端连接在低电位点(132)，

在所述触点(150)与所述低电位点之间，与所述电容器并联地连接有滤波电路(142)。