JP2000501277A - 回路保護装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 電源と電気的負荷との間に接続され、電流伝送ラインと帰還ラインとを有する動作回路を形成し、そのように接続されるとき、上記動作回路を（Ａ）地絡と（Ｂ）過電流及び／又は過電圧から保護する電気保護システムであって、上記システムは、ａ．上記システムがそのように接続されるとき、上記回路における通常の電流Ｉ_NORMALの流れを許容する通常の状態、又は上記回路においてＩ_NORMALと比較して実質的に小さいほとんど減少された電流の流れを許容するフォールト状態を選択することができる回路遮断素子と、ｂ．比較素子とを備え、上記比較素子は、上記システムがそのように接続されるとき、（１）（ａ）ライン検出入力部とライン検出出力部との間のライン検出点での上記回路の電流伝送ラインにおける電流Ｉ_LINEのレベルを検出するライン検出コンポーネントと、（ｂ）帰還検出入力部と帰還検出出力部との間の帰還検出点での上記回路の帰還ラインにおける電流Ｉ_RETURNのレベルを検出する帰還検出コンポーネントと、（ｃ）オプションで設けられ、パススルーラインにおけるパススルー検出点での電流Ｉ_PASSTHRUのレベルを検出するパススルー検出コンポーネントとを備え、（２）Ｉ_LINEと、Ｉ_RETURNと、Ｉ_PASSTHRUのレベルを比較することによって正味の有効電流Ｉ_COMPARISONを決定し、もしＩ_COMPARISONが予め決められた電流の不均衡値Ｉ_IMBALANCEと比較して小さい値からＩ_IMBALANCEと比較して等しい又は大きい値に増加するとき、上記回路遮断素子をその通常の状態からそのフォールト状態に変更し、ｃ．バイパス素子を備え、上記バイパス素子は、上記システムがそのように接続されるとき、上記バイパス素子を流れる電流Ｉ_BYPASSを有し、上記回路が過電流及び／又は過電圧のときに、上記バイパス素子は変化して、Ｉ_COMPARISONをＩ_{IM BALANCE}に比較して等しく又は大きくなるように増加させ、これによって上記比較素子が上記回路遮断素子をその通常の状態からそのフォールト状態に変更させる電気保護システムである。

Description

【発明の詳細な説明】 回路保護装置 本発明は電気回路の保護に関する。漏電遮断器（ＧＦＩ）は、電気回路からア ースへの漏れがあるときに生じる有害な効果からの保護を提供するために幅広く 使用されている。ＧＦＩはある１つの回路における２つの異なる位置での電流の 流れを比較し、もし、例えば上記２つの位置間の地絡（又は漏電）の結果として 、予め決められた値以上異なれば、上記回路を遮断する。しかしながら、ＧＦＩ は、例えば、負荷内の短絡から生じる過電流、又は雷、静電放電、関連する負荷 の切り替わり等から生じる過電圧などの電流の不均衡を結果として生じさせない フォールトからは保護しない。 我々は、地絡からの保護の提供に加え、電気回路における過電流及び／又は過 電圧の保護を提供する装置におけるＧＦＩの使用を研究している。本発明によれ ば、非常に有効な過電流及び過電圧保護システムがＧＦＩを用いて生成されるこ とができることを発見した。本発明のある実施形態において、過電流の保護は、 ＧＦＩのラインパスと直列に接続された第１の制御素子と、上記第１の制御素子 と上記ＧＦＩのラインパスとの組み合わせと並列に接続された第１のバイパス素 子とを接続することによって提供される。通常の電流状況では、電流の流れは第 １のバイパス素子を介してほとんど流れないか、又は全く流れない。しかしなが ら、過電流がそのようなシステムを流れるとき、第１の制御素子の両端の電圧が 増加し、第１のバイパス素子を伝送する電流を増加させ、これによって、ＧＦＩ における電流の不均衡を発生させ、ＧＦＩを動作させる。 本発明の別の実施形態において、過電圧及び／又は過電流の保護は、第１のバ イパス素子を、１）ＧＦＩのラインパス入力部からＧＦＩの変圧器を介してＧＦ Ｉの帰還パス出力部に、２）ＧＦＩのラインパス入力部からＧＦＩの帰還パス入 力部に、３）ＧＦＩのラインパス出力部からＧＦＩの変圧器を介してＧＦＩの帰 還パス入力部に、又は４）ＧＦＩのラインパス出力部からＧＦＩの帰還パス出力 部に、接続することによって提供される。通常の状況下では、電流の流れが第１ のバイパス素子を介してほとんど流れないか、又は全く流れない。しかしながら 、 過電圧又は過電流が上記システムに現れるとき、増加された電流が第１のバイパ ス素子を流れ、ＧＦＩにおける電流の不均衡を発生させ、ＧＦＩを動作させる。 従って、本発明によれば、一般に入手可能なＧＦＩ装置は、地絡からの保護に 加えて、電気回路、装置及びシステムにおける統合された過電流及び／又は過電 圧の保護を提供するために使用されてもよい。ＧＦＩによって提供されるそのよ うな保護は、以前は独立した保護システムによってそのような回路に提供されて いた過電流及び／又は過電圧の保護を追加し又は置きかえてもよい。この発明は 、例えば個々の顧客装置をサポートする壁のコンセントから工業用電力システム までの幅広い範囲の多くのアプリケーションにおける利点のために使用されるこ とができる。 好ましい実施態様において、本発明は、電源と電気的負荷の間に接続されて電 流伝送ラインと帰還ラインとを有する動作回路を形成し、そのように接続される とき、上記動作回路を（Ａ）地絡と（Ｂ）過電流及び／又は過電圧から保護する ことができる電気的保護システムを提供し、上記システムは、 ａ．そのように接続されるとき、上記回路における通常の電流Ｉ_NORMALの流れを 許容する通常の状態、又は上記回路においてIＩ_NORMALと比較して実質的に小さ い減少された電流の流れを許容するフォールト状態（故障又は障害）を選択する ことができる回路遮断素子と、 ｂ．比較素子とを備え、上記比較素子は、上記システムがそのように接続される とき、 （１）（ａ）ライン検出入力部とライン検出出力部との間のライン検出点での 上記回路の電流伝送ラインにおける電流Ｉ_LINEのレベルを検出するライン検出コ ンポーネントと、 （ｂ）帰還検出入力部と帰還検出出力部との間の帰還検出点での上記回 路の帰還ラインにおける電流Ｉ_RETURNのレベルを検出する帰還検出コンポーネン トと、 （ｃ）オプションで、パススルーラインにおけるパススルー検出点での 電流Ｉ_PASSTHRUのレベルを検出するパススルー検出コンポーネントとを備え、 （２）Ｉ_LINEと、Ｉ_RETURNと、Ｉ_PASSTHRUのレベルを比較することによって正 味の有効電流Ｉ_COMPARISONを決定し、もしＩ_COMPARISONが予め決められた電流の 不均衡値Ｉ_IMBALANCEに比較して小さい値からＩ_IMBALANCEと比較して等しい又は 大きい値に増加するとき、上記回路遮断素子をその通常の状態からそのフォール ト状態に変更し、 ｃ．第１のバイパス素子を備え、上記第１のバイパス素子は、上記システムがそ のように接続されるとき、上記第１のバイパス素子を流れる電流Ｉ_BYPASSを有し 、上記回路が過電流及び／又は過電圧のときに、上記第１のバイパス素子は変化 して、Ｉ_COMPARISONをＩ_IMBALANCEに比較して等しく又は大きくなるように増加 させ、これによって上記比較素子に対して上記回路遮断素子をその通常の状態か らそのフォールト状態に変更させる。 別の好ましい態様においては、本発明は、電源と、負荷と、電流伝送ラインと 、帰還ラインと、電気回路を（Ａ）地絡と（Ｂ）過電流及び／又は過電圧から保 護する電気保護システムとを備えた上記電気回路を提供し、上記システムは、 ａ．そのように接続されるとき、上記回路における通常の電流Ｉ_NORMALの流れを 許容する通常の状態、又は上記回路においてＩ_NORMALと比較して実質的に小さい 減少された電流の流れを許容するフォールト状態を選択することができる回路遮 断素子と、 ｂ．比較素子とを備え、上記比較素子は、上記システムがそのように接続される とき、 （１）（ａ）ライン検出入力部とライン検出出力部との間のライン検出点での 上記回路の電流伝送ラインにおける電流Ｉ_LINEのレベルを検出するライン検出コ ンポーネントと、 （ｂ）帰還検出入力部と帰還検出出力部との間の帰還検出点での上記回 路の帰還ラインにおける電流Ｉ_RETURNのレベルを検出する帰還検出コンポーネン トと、 （ｃ）オプションで、パススルーラインにおけるパススルー検出点での 電流Ｉ_PASSTHRUのレベルを検出するパススルー検出コンポーネントとを備え、 （２）Ｉ_LINEと、Ｉ_RETURNと、Ｉ_PASSTHRUのレベルを比較することによって正 味の有効電流Ｉ_COMPARISONを決定し、もしＩ_COMPARISONが予め決められた電流の 不均衡値Ｉ_IMBALANCEに比較して小さい値からＩ_IMBALANCEと比較して大きい値に 増加するとき、上記回路遮断素子をその通常の状態からそのフォールト状態に変 更し、 ｃ．第１のバイパス素子を備え、上記第１のバイパス素子は、上記システムがそ のように接続されるとき、上記第１のバイパス素子を流れる電流Ｉ_BYPASSを有し 、上記回路が過電流及び／又は過電圧のときに、上記第１のバイパス素子は変化 して、Ｉ_COMPARISONをＩ_IMBALANCEに比較して大きくなるように増加させ、これ によって上記比較素子に対して上記回路遮断素子をその通常の状態からそのフォ ールト状態に変更させる。 例えば、ＧＦＩのような比較素子は、比較素子の一方の検出ラインに電流を流 れさせ、比較素子の他方の検出ラインにおける等しくかつ反対方向の電流によっ てマッチング状態とならず、“地絡”という用語は、この明細書においては、当 該比較素子の外部回路におけるすべてのフォールト状態を示す。“比較素子の外 部回路において”という用語は、この明細書においては、上記比較素子のライン 検出出力部と上記比較素子の帰還検出入力部との間の回路における任意の点を参 照するために使用される。 本発明の保護システムは、ＧＦＩ又は他の比較素子によって提供される通常の 地絡遮断の保護に加えて、過電流の保護及び過電圧の保護の両方を提供するよう に形成される。それらはまた、地絡遮断の保護に加えて過電流又は過電圧の保護 のいずれかを提供するように形成されてもよい。 本発明は、（Ａ）地絡と、（Ｂ）電気回路における過電流及び／又は過電圧の 保護を提供する回路保護システムを提供する。容易な理解のために、詳細な説明 と図面は、地絡の保護に加えて、過電流の保護又は過電圧の保護のいずれかを提 供するが、両方は提供しないシステムに関する。しかしながら、このように説明 される上記システムは、地絡の保護に加えて、過電流の保護及び過電圧の保護の 両方を提供するように容易に組み合わされることができる。 本発明の利点の１つは、それが、幅広く入手可能なＧＦＩ装置又はそのような 装置の簡単な変形例を使用できることである。発明の詳細な説明において、それ ゆえ、しばしば、比較素子の機能を実行するように、ＧＦＩ回路に形成される。 しかしながら、本発明は、画成された機能特性を提供する任意の比較素子を使用 することができることを理解されるべきである。 上記比較素子を“作動させる”（つまり、それをその通常の状態からそのフォ ールト状態に変更させる）予め決められた電流の不均衡値Ｉ_IMBALANCEは好まし くは、典型的なＧＦＩ仕様を表す５乃至２０ミリアンペアの範囲での固定値であ る。しかしながら、もし地絡に対する大きい又は小さい感度が指定されれば、Ｉ_IMBALANCE のより低い値又はより高い値を使用することができる。 上記比較素子は、通常、単一の固定値のＩ_IMBALANCEを有するが、比較素子が Ｉ_IMBALANCEの値をある１つの予め決められた値から別の値に変更する手段を含 むことは可能である。 詳細後述されるように、ＧＦＩを作動させるＩ_IMBALANCEのレベルが予め決め られた値である一方で、本発明の幾つかの実施形態では、（過電流又は過電圧で はない状況において）ＧＦＩを作動させる地絡の漏れ電流のレベルは本発明にお いて任意で使用される他のコンポーネントの存在によって変更されてもよい。 ＧＦＩは一般的に、（ｉ）１次ライン巻線と、（ｉｉ）対応する１次帰還ライ ン巻線と、（ｉｉｉ）レベル検出回路に接続される２次巻線とを備えた変圧器リ ングを備え、さらに、ＧＦＩをテストするときに変圧器を通して使用される独立 したテストワイヤを備える。そのようなＧＦＩが本発明において使用されるとき 、上記１次ライン巻線は上記回路の上記ラインの一部として形成され、それが上 記変圧器リングを通過するようにライン検出点を提供し、上記１次帰還ライン巻 線は上記回路の帰還ラインの一部分として形成され、それが変圧器リングを通過 するように帰還検出点を提供する。本発明の上記システムがパススルーラインを 含むとき、上記独立したテストワイヤはパススルーラインとして使用され、それ が上記変圧器リングを通過するようにパススルー検出点を提供する。パススルー ラインがないときは、上記独立したテストワイヤは使用されず、上記システムの 動 作に影響を与えない。上記変圧器リングと上記１次ライン巻線は共に、ライン検 出コンポーネントを提供し、上記変圧器リングと上記１次帰還ライン巻線は共に 、上記帰還検出コンポーネントを提供する。パススルーラインが使用されるとき 、上記変圧器リングと上記独立したテストワイヤは共に、パススルー検出コンポ ーネントを提供する。ＧＦＩにおける上記変圧器リングと、上記２次巻線と、レ ベル検出回路とは、比較素子を提供する。正味の有効電流Ｉ_COMPARISONは、１次 ライン巻線と、１次帰還ライン巻線と、もし使用されると独立したテストワイヤ とにおける電流の寄与から変圧器リングによって検出される正味の電流である。 Ｉ_COMPARISONに比例する電流は２次巻線において発生され、レベル検出回路によ って検出され、上記２次巻線における電流が、Ｉ_COMPARISONがＩ_IMBALANCEと比 較して小さい値からＩ_IMBALANCEと比較して大きい値に増加することを示すとき 、ＧＦＩリレーにエネルギーが印加され（又はエネルギーが印加されず）、負荷 を回路から切り離す。 従来のＧＦＩは、もし所望されれば、パススルーラインが２回又はそれ以上の 回数だけ変圧器リングを通過し、Ｉ_BYPASSの効果の増幅を得るように、変更され ることが可能である。 過電流の保護を提供する本発明の第１の実施形態において、上記システムの第 １のバイパス素子は、第１のバイパスコンポーネントがライン検出点と帰還検出 点の両方ではなくいずれか一方と接続されるように、接続される。そのようなバ イパスコンポーネントは、ここでは第１のバイパスコンポーネントとして参照さ れる。パススルー検出を使用しないこの実施形態において、第１の制御素子は、 第１のバイパスコンポーネントの範囲内の動作回路のライン(又は帰還ライン)に 直列に接続される。そのような制御素子はここでは第１の制御素子として参照さ れる。この実施形態において、第１の制御素子は、上記動作回路が過電流のとき 、それの両端の電圧Ｖ_{FIRST-CONTROL}が増加し、従って、上記第１のバイパスコ ンポーネントの両端の電圧Ｖ_FIRST-BYPASSの増加と、結果として生じる第１のバ イパスコンポーネントを介する電流Ｉ_FIRST-BYPASSの増加を生じる。 本発明の第１の実施形態は、直列抵抗器(Ｒ_S)を備えた第１の制御素子と、 バイパス抵抗器（Ｒ_B）を備えた第１のバイパスコンポーネントを使用すること ができ、上記２つの抵抗器の抵抗値は、次式の関係を有し、 Ｒ_B=Ｒ_S×(Ｉ_TRIP/Ｉ_IMBALANCE） ここで、Ｉ_TRIPは、ＧＦＩが過電流からの保護を提供するために動作する回路（ 即ち、負荷）における電流であり、上述されたように、Ｉ_IMBALANCEは、ＧＦＩ を動作するときの電流の不均衡値である。この関係は、ＧＦＩ（における電流変 圧器）の両端の無視できる電圧降下を仮定する。 この装置は、過電流からの保護を提供するが、それは通常の回路動作時のＧＦ Ｉの幾つかの電流の不均衡を生じるので、それはまた、ＧＦＩを作動させる地絡 電流における少しの変化を生じる。例えば、もしＧＦＩ回路が５ｍａの電流の不 均衡値Ｉ_IMBALANCEで動作し、Ｒ_B／Ｒ_Sの比の値が２０００であれば、上述の式 から、上記装置は２０００×５ｍａ又は１０アンペアの回路電流Ｉ_TRIPで動作す る。しかしながら、もし、例えば回路における電流が５アンペアであれば、Ｒ_B の電流が２．５ｍａであり、ライン検出点と帰還検出点との間のほんの２．５ｍ ａの漏電によってＧＦＩ回路が動作する。 本発明によって必要とされるコンポーネントの存在のために、ＧＦＩを作動さ せる地絡電流におけるどのような電流の変化の範囲をも除去又は減少するために 、それゆえ、しばしば、１）第１の制御素子が電流の非線形関数のインピーダン スを有すること、及び／又は２）第１のバイパスコンポーネントが電圧の非線形 関数のインピーダンスを有することが好まれる。 係属中の一般に譲渡された米国特許出願シリアル番号第６０／００３，７３３ 号（事件番号ＭＰ１５５９−ＵＳ１）は、電流の非線形関数であるインピーダン スを有する正の温度係数（ＰＴＣ）装置のような第１の制御素子を用いて設けら れたＧＦＩを使用し、高い過電流のときの回路保護システムにおいて特に有益な 過電流保護回路を開示する。この発明の第１の実施形態の好ましい一例は、電圧 の非線形関数であるインピーダンスを有するコンポーネントと並列に設けられた ＧＦＩを備える。 （ＧＦＩにおける対応した電流の不均衡値Ｉ_GFIを生じる）第１のバイパスコ ンポーネントを介する電流Ｉ_FIRST-BYPASSは、ラインにおける電流Ｉ_LINEが、Ｇ ＦＩを作動させる上記電流Ｉ_FIRST-TRIPに近接するまで低い値を保持する。 このことは、第１のバイパスコンポーネントが、通常の動作のときは上記回路の 電気特性における実質的な効果を全く有さないが、過電流には素早く反応すると いうことを保証することは好ましい。従って、Ｉ_LINEが．９０×Ｉ_FIRST-TRIPで あるとき、特にＩ_LINEが．９５×Ｉ_FIRST-TRIPであるとき、さらに特に、Ｉ_LINE が．９９×Ｉ_FIRST-TRIPであるとき、Ｉ^FIRST-BYPASSは、好ましくは．１０×Ｉ_IMBALANCE と比較して小さい。より良い性能は、Ｉ_LINEが．９５×Ｉ_FIRST-TRIP であるときに、特にＩ_LINEが．９９×Ｉ_FIRST-TRIPであるときに、Ｉ_{FIRST-BYPA SS} が．０１×Ｉ_IMBALANCEと比較して小さい、特に．００１×Ｉ_IMBALANCEと比較 して小さいときに生じる。 上述されたように、好ましい第１のバイパスコンポーネント及び／又は第１の 制御素子は、上記バイパス素子を流れる電流が、特定の値を越えたＩ_LINEの増加 に応じて対応する非線形に変化するような、非線形特性を有する。このことによ って、幾つかの手段のうちの１つ又は組み合わせの使用によって達成されること ができる。これらの手段は、限定無しに次のものを含む。 ａ）第１の制御素子は直列抵抗器を備え、第１のバイパスコンポーネントはダイ オードを備える。上記回路における電流は上記直列抵抗器の両端に電圧を生じ、 上記電圧は上記ダイオードに印加される。上記電圧が上記ダイオードの前部の電 圧を越えるとき、上記ダイオードは導通する。ＧＦＩ回路が正弦波電流の正の半 サイクルと負の半サイクルのうちの１つで動作するように設定されるので、２つ のダイオードを用いてもよく、ここで、２つのダイオードは、並列に接続されか つそれらのそれぞれの極性が反転されている。 ｂ）第１の制御素子は直列抵抗器を備え、第１のバイパスコンポーネントは、 “背中合わせに”、つまり、陽極と陽極、陰極と陰極となるように直列に接続さ れた２つのツェナーダイオードを備える。電圧が上記ダイオードのツェナー降伏 温度を越えるとき、上記ツェナーダイオードは導通する。 ｃ）第１の制御素子は直列抵抗器を備え、第１のバイパスコンポーネントはバリ スタを備える。上記回路の電流は直列抵抗器の両端に電圧を生じ、上記電圧は上 記バリスタに印加される。電圧が上記バリスタのスイッチング電圧を越えるとき 、上記バリスタは導通する。 ｄ）第１の制御素子はインダクタを備え、第１のバイパスコンポーネントはバイ パス抵抗器を備える。上記インダクタのインピーダンスは、電流の急速な増加に 応じて増加し、これによって、増加した電圧を上記バイパス抵抗器に印加し、不 均衡な電流を上記バイパス抵抗器を介して流れさせる。この組み合わせは、上記 インダクタが上記電流の遅い増加レートから生じる過電流には応答しないという 限界を有する。 ｅ）第１の制御素子は直列抵抗器を備え、第１のバイパスコンポーネントはコン デンサを備える。回路電流の急激な変化は、上記直列抵抗器の両端の電圧の急激 な変化を生じる。上記コンデンサのインピーダンスは、急激に変化する電圧に応 じて減少し、インピーダンスの電流を上記コンデンサを介して流れさせる。この 組み合わせはまた、それが電流の遅い増加レートから生じる過電流には応答しな いという限界を有する。 ｆ）第１の制御素子はセミコンダクタスイッチング装置を備え、第１のバイパス コンポーネントはバイパス抵抗器を備え、上記スイッチング装置は、上記回路の 電流が予め決められたレベルを越えるとき、上記電流のレベルを検出し、電流を 上記バイパス抵抗器に迂回させるように構成される。 ｇ）第１の制御素子はＰＴＣ装置を備え、第１のバイパスコンポーネントはバイ パス抵抗器を備える。上記回路の過電流は、ＰＴＣ装置を加熱し、その抵抗値を 増加させ、これによって、電流を上記バイパス抵抗器に迂回させる。 上記第１のバイパスコンポーネントに抵抗器を含まない上述された手段におい ては、例えば負荷の両端の短絡から生じる非常に大きな過電流が、上記第１のコ ンポーネントを備えた装置にダメージを与える可能性がある。それゆえ、第１の バイパスコンポーネントはまた、上述された装置に直列に接続された電流制限抵 抗器を備えることが好ましい。 本発明の第２の実施形態は、非常に高い過電流に対する特定の保護策で、過電 流からの付加的な保護を提供する。本発明の第２の実施形態は、上記第１の制御 素子と上記第１のバイパス素子と共通の入力部と直列に接続された第２の制御素 子と、第２のバイパス素子が上記第２の制御素子と上記第１のバイパス素子の両 方を橋絡するように接続された上記第２のバイパス素子とを備える。この実施形 態において、上記第２の制御素子は、回路電流が通常のときには、非常に低いイ ンピーダンスを有し、かつ、もし動作回路が例えば短絡のような非常に高い過電 流の状況に置かれればすぐに非常に高いインピーダンスに変化するように選択さ れる。上記第２の制御素子のインピーダンスが高くなるとき、電流は第２のバイ パスを介して迂回され、これによって、上記比較素子における電流の不均衡を生 じる。 過電圧からの保護を提供する本発明の第３の実施形態において、上記システム の第１のバイパス素子は再度、単一のバイパスコンポーネントを備えるが、それ は、（１）ライン検出入力部と帰還検出入力部との間に接続され、（２）ライン 検出出力部と帰還検出出力部との間に接続され、（３）ライン検出入力部と帰還 検出出力部との間に接続され、パススルーラインを備え、又は（４）ライン検出 出力部と帰還検出入力部との間に接続され、パススルーラインを備える。そのよ うなバイパスコンポーネントは、ここでは第２のバイパスコンポーネントとして 参照される。本発明のこの第３の実施形態において、第２のバイパスコンポーネ ントは、動作回路が過電圧のときに、それを流れる電流Ｉ_{SECOND-BYPASS}が増加 するように選択される。 本発明の第３の実施形態において、過電圧からの保護のためにＧＦＩを使用す るためと、上記ＧＦＩの地絡遮断性能を実質的に変化させないようにするために 、上記第２のバイパスコンポーネントが、電圧の非線形関数であるインピーダン スを有することが好ましい。この実施形態において、それゆえ、上記第２のバイ パスコンポーネントを流れる電流Ｉ_{SECOND-BYPASS}が、上記回路の両端の電圧Ｖ_{C IRCUIT} が電圧Ｖ_SECOND-TRIPに近接するまで、低いままで保持されることが好ま しく、ここで、Ｖ_SECOND-TRIPは、Ｉ_{SECOND-BYPASS}を上記ＧＦＩを作動させる値 Ｉ_IMBALANCEに増加させる電圧である。このことは、第２のバイパス コンポーネントが通常の動作状況下では上記回路の電気特性の実質的な効果を有 さないが、過電圧にはすぐに反応することを保証するために好ましい。従って、 Ｖ_CIRCUITが．９０×Ｖ_SECOND-TRIPであるとき、特にＶ_CIRCUITが．９５×Ｖ_{SEC OND-TRIP} であるとき、さらに特に、Ｖ_CIRCUITが．９９×Ｖ_SECOND-TRIPであると きに、Ｉ_{SECOND-BYPASS}は、好ましくは．１０×Ｉ_IMBALANCEと比較して小さい。 より良い性能は、Ｖ_CIRCUITが．９５×Ｖ_SECOND-TRIPであるとき、特に、Ｖ_{CIRC UIT} が．９９×Ｖ_SECOND-TRIPであるときに、Ｉ_{SECOND-BYPASS}が．０１×Ｉ_{IMBAL ANCE} と比較して小さい、特に．００１×Ｉ_IMBALANCEと比較して小さいときに生 じる。 上述されたように、好ましくは第２のバイパスコンポーネントは、上記第１の バイパス素子を介する電流が、特定の値以上のＶ_CIRCUITにおける増加に応答し て対応する非線形な変化を受けるような非線形特性を有する。上記第２のバイパ スコンポーネントは、例えば、バリスタ、ダイオード、ツェナーダイオード、気 体放電管、又は火花ギャップ装置のような電圧フォールドバック又はクランプ装 置を備える。 過電流(又は不足電流)からの保護を提供する本発明の第４の実施形態において 、上記システムの第１のバイパス素子は第２のバイパスコンポーネントを備え、 上記第２のバイパスコンポーネントは、（１）上記ライン検出入力部と上記帰還 検出入力部との間に接続され、（２）上記ライン検出出力部と上記帰還検出出力 部との間に接続され、（３）上記ライン検出入力部と上記帰還検出出力部との間 に接続され、パススルーラインを備え、又は（４）上記ライン検出出力部と上記 帰還検出入力部との間に接続され、パススルーラインを備える。しかしながら、 この第４の実施形態において、上記第２のバイパスコンポーネントはスイッチン グ装置を備え、上記システムは、上記動作回路のライン（又は帰還ライン）と接 続された第１の制御素子を備える。上記第１の制御素子は電流応答コンポーネン トであり、上記スイッチング装置と接続される。上記電流応答コンポーネントは 、Ｉ_LINEが通常値のときは上記電流応答コンポーネントが上記スイッチング装置 を開の状態で保持し、Ｉ_LINEが予め決められたＩ_SECOND-TRIP値を越えるとき上 記電流応答装置が上記スイッチング装置を閉の状態に変更するように、選択され る。 上述された本発明の第１、第２及び第３の実施形態に関して記述されたように 、第１のバイパス素子及び第１の制御素子を少なくとも１つを備えたコンポーネ ントは好ましくは、上記第１のバイパス素子を介する電流が上記回路における過 電流及び／又は過電圧に応答して非線形的な変化を受けるような、非線形特性を 有する。本発明の第４の実施形態において、第２のバイパスコンポーネントは、 スイッチング装置の使用によって好ましい非線形性を達成する。そのようなスイ ッチング装置は、非線形的応答を生じる第１、第２及び第３の実施形態の好まし い装置のような、例えば、リレー及びソリッドステートスイッチング装置のよう な電気装置を含んでもよい。 本発明の第５の実施形態は、例えば短絡のような非常に高い過電流に対して特 に過電流からの付加的な保護を提供する。本発明の第５の実施形態は、比較素子 のライン側に直列に接続された第２の制御素子と、第２のバイパス素子が上記第 ２の制御素子と上記比較素子のライン側とを橋絡するように接続された上記第２ のバイパス素子とを備える。第２の制御素子と第２のバイパス素子の機能は、上 述された本発明の第２の実施形態のそれぞれに対応する素子の機能と同一である 。第２の制御素子と第２のバイパス素子を含むことの１つの目的は、負荷での短 絡から生じるような、非常に高い過電流から第１の制御素子を保護することであ る。 本発明の第６の実施形態は過電圧からの保護を提供する。本発明の第６の実施 形態は、ライン側と帰還側の間に負荷に並列に接続された第１の制御素子を備え る。本発明の第４の実施形態と同様であり、上記第１のバイパス素子は第２のバ イパスコンポーネントを備え、上記第２のバイパスコンポーネントは、（１）ラ イン検出入力部と帰還検出入力部との間に接続され、（２）ライン検出出力部と 帰還検出出力部との間に接続され、（３）ライン検出入力部と帰還検出出力部と の間に接続され、パススルーラインを備え、又は（４）ライン検出出力部と帰還 検出入力部との間に接続され、パススルーラインを備える。第４の実施形態のよ うに、第２のバイパスコンポーネントはスイッチング装置を備える。第１の制御 素子は電圧応答コンポーネントであり、上記スイッチング装置に接続される。上 記電圧応答コンポーネントは、負荷の両端の電圧Ｖ_LOADが通常の値のときは、上 記電圧応答装置によって上記スイッチング装置を開の状態で保持し、負荷の両端 の電圧が予め決められた値Ｖ_SECOND-TRIPを越えるとき、上記電圧応答装置によ って上記スイッチング装置を閉の状態に切り替えるように選択される。 従来のＧＦＩ装置を含む従来技術の回路は、図１において示される。後述の図 面における回路の説明を単純化するために、ＧＦＩ装置を備えたコンポーネント は、第１の接点１４と第２の接点１６を除いて、点線の内部で示され、ＧＦＩ回 路として参照され、一般的な参照符号１０を与えられる。従来のＧＦＩ装置にお いて、ライン８の電流と帰還ライン６の電流は、ＧＦＩ変圧器２８の２つの１次 巻線３２及び３４において反対方向に流れる。もしライン８の電流と帰還ライン ６の電流が等しければ、ＧＦＩ変圧器２８において生じる磁場はゼロであり、２ 次巻線２６における誘導電流は本質的にゼロである。もしライン８の電流と帰還 ライン６の電流が等しくなければ、例えば、ライン８からアース１２への地絡の 場合では、不均衡な電流によってＧＦＩ変圧器２８において磁場が生じる。電流 の不均衡が第１の確立されたしきい値を越えるとき、ＧＦＩ変圧器２８において 生じる磁場によって、２次巻線２６における誘導電流は第２の確立されたしきい 値を越える。検出回路２２は、２次巻線２６における誘導電流が第２の確立され たしきい値を越えてラッチリレー１８に電圧を印加する（又はアクティブリレー の電源を断つ）ことを決定する。ラッチリレー１８がエネルギーを印加されると き、通常の閉の状態の接点１４及び接点１６は開の状態にされ、これによって、 負荷４に印加される電力を除去する。接点１４及び接点１６は、それらが手動で 閉位置にリセットされるまで開の状態を保持する。 漏電遮断器の一種において、ＧＦＩを作動させるために必要とされるライン８ の電流と帰還ライン６の電流間の不均衡度は典型的には５ミリアンペア（ｍａ） である。ＡＣアプリケーションのためのＧＦＩ回路の典型的な実施形態において は、検出回路２２は、例えば、１つの半サイクル間のコンデンサを充電してその コンデンサが他の半サイクル間で放電することを可能にすることによって、正又 は負の半サイクルのいずれかの間だけの電流の不均衡性を検出することができる 。製造プロセスにおける変化性のために、高価なテストなしに、どの半サイクル の間で特定のＧＦＩ装置が電流の不均衡レベルを検出するかを予測することは不 可能かもしれない。 図２は、それぞれの入力部及び出力部を有するＧＦＩ回路１０を示す。ここで 説明されるように、ＧＦＩ回路１０は、ラインパス入力部１１とラインパス出力 部１３を備えたラインパス２１を有する。ＧＦＩ回路１０はまた、帰還パス入力 部１７と帰還パス出力部１５とを備えた帰還パス２３を有する。電力はラインパ ス入力部１１と帰還パス出力部１５とにわたって供給され、負荷はラインパス出 力部１３と帰還パス入力部１７とを介して接続される。ラインパス２１は、ライ ン８における電流レベルを検出するＧＦＩ回路１０のその部分を参照し、帰還パ ス２３は、帰還ライン６における電流レベルを検出するＧＦＩ回路１０のその部 分を参照する。 図３は、この発明の回路保護システムの第１の実施形態の回路１００の動作素 子を図示したブロック図を示し、その実施形態は過電流の保護を提供する。上記 動作素子は保護システムを備えた電気的コンポーネントによって実行される機能 を表す。電源１０２は電力を上記回路に供給し、負荷１１２は上記回路のために 機能する。第１の制御素子１０４と、第１のバイパス素子１０６と、比較素子１ １４と、遮断素子１０８とは、協働して過電流の保護を提供するように機能する 。過電流の状況において、第１の制御素子１０４は、電流を第１のバイパス１０ ６に迂回させ、これによって、比較素子１１４によって検出されるべき(ライン の電流と帰還ラインの電流との間の)不均衡を生成する。第１のバイパス素子１ ０６に迂回された電流が確立されたしきい値に達するとき、比較素子１１４は遮 断素子１０８と通信して、遮断素子１０８によって負荷１１２に迂回される電流 の流れを減少又は停止させる。図２におけるＧＦＩ回路１０の説明と同様に、比 較素子１１４は、ライン検出入力部１１１とライン検出出力部１１３とを備えた ライン検出素子１２１と、帰還検出入力部１１７と帰還検出出力部１１５とを備 えた帰還検出素子１２３とを有する。 ここで説明されるように、ライン検出入力部１１１とライン検出出力部１１３ との間のライン検出素子１２１内に設けられた点であって、ここではライン検出 点として参照される１つの点が存在し、帰還検出入力部１１１と帰還検出出力部 １１３との間の帰還検出素子１２１内に設けられた１つの点であって、ここでは 帰還検出点として参照される１つの点が存在する。 図４における回路は、第１の直列抵抗器（Ｒ_S）４２と第２のバイパス抵抗器 （Ｒ_P）４４とを使用した本発明の第１の実施形態の少なくとも好ましい一例で ある。この回路４０は過電流の保護を提供するが、ＧＦＩを作動させる地絡電流 における変化を伴う。ＧＦＩ回路１０が動作するときの電流の不均衡は、Ｒ_S４ ２とＲ_P４４の値を選択することによって正確に設定することができる。上述さ れたように、例えば、もしＧＦＩ回路１０が５ｍａの電流の不均衡で動作し、Ｒ_P ／Ｒ_Sの比の値が２０００であれば、上記システムは、２０００×５ｍａ又は１ ０アンペアの回路電流で動作する。しかしながら、もし、例えば、上記回路の通 常の電流が５ｍａであれば、Ｒ_P４４の電流は２．５ｍａであり、ライン８の２ ．５ｍａの漏電がＧＦＩ回路１０を作動させる。 本発明に係るＧＦＩ回路保護システムの第１の実施形態の好ましい一例は、図 ５において示される。回路５０においては、直列抵抗器５２は電源２とＧＦＩ回 路１０のラインパス入力部１１との間のラインに直列に接続される。第１のダイ オード５４と第２のダイオード５６は、直列抵抗器５２とＧＦＩ回路１０のライ ンパス２１の直列の組み合わせと、並列に接続される。第１のダイオード５４と 第２のダイオード５６は、ＧＦＩ回路１０が電流の不均衡を検出する間の特定の 半サイクルの不確定性を考慮するように、それらのそれぞれの極性が反転されて 接続される。図５の回路の残りの説明においては、ＧＦＩ回路１０は正の半サイ クル間の電流の不均衡を検出し、第１のダイオード５４は装置における動作ダイ オードである。直列抵抗器５２は非常に小さい抵抗値を有し、上記非常に小さい 抵抗値は、直列抵抗器５２に印加される電圧が第１のダイオード５４の順方向の 電圧と比較して小さいときには、非常に小さい電流が第１のダイオード５４を介 して流れ、ライン８と帰還ライン６との間の非常に小さい電流の不均衡が存在す るように選択される。直列抵抗器５２に印加される電圧は第１のダイオード５４ の順方向の電圧に達し、第１のダイオードは導通し、ＧＦＩ回路１０が動作し、 接点１４及び接点１６を開の状態にする。例えば、０．０５Ωの抵抗値を有する 直列抵抗器５２と０．５ボルトの順方向の電圧を有する第１のダイオード５４に 対して、ＧＦＩ回路１０は、もし回路１０の電流が１０アンペアに達すれば、動 作する。ツェナーダイオード、バリスタ、トランジスタ又は他のソリッドステー ト装置のような、同様の非線形特性を有する他のコンポーネントが、第１のダイ オード５４と第２のダイオード５６の代わりに使用されることができる。 上述の説明において、図３及び図５を再度参照すると、第１の制御素子１０４ と、それが備えた直列抵抗器５２は比較素子１１４から距離を置かれていること が示されている。第１の制御素子１０４、よって上記回路における直列抵抗器５ ２の機能は、上記回路における電流を表す電圧を第１のバイパス素子１０６に印 加することである。もちろん、第１の制御素子１０４の機能は、例えば、比較素 子１１４内にある抵抗器のような同様のコンポーネントによって達成されてもよ い。さらに、第１の制御素子１０４と第１のバイパス素子１０６、即ち、直列抵 抗器５２とダイオード５４及びダイオード５６を備えたコンポーネントはそれぞ れ、ＧＦＩ回路１０のラインパス２１の周囲に配列されることが示される。本発 明によれば、第１の制御素子１０４と第１のバイパス素子１０６は、ＧＦＩ回路 １０の帰還パス２３の周囲に同様に配置される。しかしながら、実際上は、ＧＦ Ｉ回路１０の帰還ライン６のラインよりもむしろ電流送電ライン８に接続するこ とが好ましい。 上述された本発明に係るＧＦＩ回路保護システムの第１の実施形態の好ましい 一例は、例えば、通常の回路電流の数倍までのオーダーの過電流である適度な過 電流からの保護を必要とするアプリケーションに非常に適している。しかしなが ら、非常に大きい過電流からの保護に対しては、例えば、負荷の両端の短絡のた めに、ある状況下では、ＧＦＩの接点１４及び接点１６を開の状態にする前に、 ダイオード５４及び／又はダイオード５６、又は第１のバイパス素子１０６の他 の非線形装置を介する非常に大きい電流を引き出す可能性や、ダイオード５４及 び／又はダイオード５６、又は第１のバイパス素子１０６の他の非線形装置を故 障させてしまう可能性がある。それゆえ、図６に示されるように、ダイオード５ ４及び／又はダイオード５６、又は他の非線形装置と直列に接続された電流制限 抵抗器５８を加えることが好ましい。 図７は、本発明の回路保護システムの第２の実施形態の動作素子を備えた回路 １１０を図示したブロック図を示し、上記第２の実施形態は過電流の保護を提供 する。この第２の実施形態における動作素子は、図３に図示される第１の実施形 態の動作素子を含み、遮断素子１０８と第１の制御素子１０４との間に接続され る第２の制御素子１１６と、第２の制御素子１１６と第１のバイパス素子１０６ を接続する第２のバイパス素子１１８とである付加的な動作素子を有する。第２ の制御素子１１６と第２のバイパス素子１１８の目的は、例えば短絡、特に、負 荷がまだ短絡されている間に比較素子１１４が１回又はそれ以上の回数リセット されるかもしれない状況における、非常に高い過電流に対して付加的な保護を提 供することである。 この実施形態において、第２の制御装置１１６は、回路の電流が通常量である ときには非常に低いインピーダンスを有し、非常に高い過電流に応答して非常に 高いインピーダンスに変化するように、選択される。第２の制御装置１１６のイ ンピーダンスが高くなっているときには、電流は第２のバイパス素子１１８を介 して迂回され、電流の不均衡を生じ、上記電流の不均衡は比較素子１１４によっ て検出される。 本発明に係るＧＦＩ回路保護システムの第２の実施形態の一例は、図８に示さ れる。回路５０における電気的コンポーネントは図６の回路４０において示され るすべてのコンポーネントを含み、３つの付加的なコンポーネントを有する。正 の温度係数（positive temperature coefficient；ＰＴＣ）装置６２は、直列 抵抗器５２と電流制限抵抗器５８との共通の接続点の前にあるラインにおいて接 続される。第２のバイパス抵抗器６４は、ＰＴＣ装置６２の入力側から、反転さ れた極性のダイオード５４及びダイオード５６とＧＦＩ１０のライン側の出力部 １３とを並列接続した共通の接続点に接続される。 図８の回路５０において示されるコンポーネントの動作は、図６において示さ れたコンポーネントの動作のために上述されたものと同一である。ＰＴＣ装置６ ２と第２のバイパス抵抗器６４の目的は、例えば負荷４での短絡のような非常に 高い過電流から付加的に保護することである。ＰＴＣ装置６２と第２のバイパス 抵抗器６４の動作は、米国特許出願シリアル番号第６０／００３，７３３号（事 件番号ＭＰ１５５９−ＵＳ１）において説明されている。通常の回路動作の状況 下では、ＰＴＣ装置６２の抵抗値は非常に低く、第２のバイパス抵抗器の抵抗値 はＰＴＣ装置６２の抵抗値よりかなり高い。それゆえ、回路の電流はＰＴＣ装置 ６４を介して負荷４に流れる。しかしながら、過電流の場合では、ＰＴＣ装置６ ２の抵抗値は実質的に増加し、ＰＴＣ装置６２の抵抗値の第２のバイパス抵抗器 ６４の抵抗値に対する比の値は、電流が第２のバイパス抵抗器を介して迂回して ＧＦＩ回路１０において電流の不均衡を生じるような値になる。ＰＴＣ装置６２ と並列に接続されたバリスタ６６は、ＰＴＣ装置６２の両端の電圧のスパイク（ spike）の大きさを制限し、上記電圧のスパイクは、ＰＴＣ装置６２の抵抗値が 増加しかつ、上記回路における誘導的な負荷４及び／又は誘導的なコンポーネン トが存在するときの電流の急激な変化から生じる。 コンポーネントの値は、直列抵抗値５２とダイオード５４及び５６とが通常の 回路電流の数倍又はそれ以上の過電流でＧＦＩ回路１０を作動させてもよく、Ｐ ＴＣ装置６２と第２のバイパス抵抗器は、非常に高い過電流だけでＧＦＩ回路１ ０を作動させる。ある一例の回路において、次の値を有するコンポーネントが使 用された。０．５Ωの直列抵抗器５２と、１０Ωの電流制限抵抗器５８と、８． ２ＫΩの第２のバイパス抵抗器６４と、順方向の電圧０．５ボルトのダイオード ５４及びダイオード５６と、２アンペアで高いインピーダンス状態になるＰＴＣ 装置６２とが使用された。０．５Ωの直列抵抗器５２と、０．５ボルトで導通す るダイオード５４及びダイオード５６とを用いたとき、ＧＦＩ回路１０は１アン ペアで動作する。短絡の場合では、ダイオード５４及びダイオード５６を介する 電流は、電流制限抵抗器５８によって約１０アンペアに制限されるが、しかしな がら、ＧＦＩ回路を介する電流は約１５０アンペアとすることも可能である。し かしながら、ＰＴＣ装置６２は素早く動作し、第２のバイパス抵抗器６４を介し て電流を迂回させ、これによって、米国特許出願シリアル番号第６０／００３， ７３３（事件番号ＭＰ１５５９−ＵＳ１）において説明されるように、上記処理 におけるフォールト電流を制限する。短絡のような継続するフォールトがありか つ、ＧＦＩ装置６２が上昇された温度にあり、即ちその高い抵抗値の状態である ときに、ＧＦＩ回路１０が手動でリセットされるとき、電流が第２のバイパス抵 抗器６４を介して迂回させられることを継続し、回路１０を動作することを継続 させることに注意されたい。 図９は、本発明の回路保護システムの第３の実施形態の動作素子を図示するブ ロック図を示し、上記実施形態は、過電圧の保護を提供する。図９の図面は、第 １の制御素子１０４が存在しない点で図３の図とは異なり、第１のバイパス素子 １０６は、比較素子１１４’のライン検出入力部１１１と帰還検出入力部１１７ の間に接続されることが示されている。また、比較素子１１４’はパススルー検 出部１２５を備えるように示される。過電圧の状況において、バイパス素子１０ ６は電流を流し、これによって、比較素子１１４’によって検出されるべき電流 の不均衡を生じる。電流の不均衡が確立されたしきい値に達するとき、比較素子 １１４’は遮断素子１０８と通信し、遮断素子１０８によって負荷１１２に伝送 される電流の流れを減少又は停止させる。図９は、比較素子１１４’のライン検 出入力部１１１と帰還検出入力部１１７の間に接続された第１のバイパス素子１ ０６を示す。上記システムは、比較素子１１４’のライン検出入力部１１１と帰 還検出入力部１１７との間、又は比較素子１１４’のライン検出出力部１１３と 帰還検出出力部１１５との間に接続された第１のバイパス素子１０６を用いて、 過電圧の保護を提供する。さらに、上記システムは、比較素子１１４’のライン 検出入力部１１１と帰還検出出力部１１５との間、又は比較素子１１４’のライ ン検出出力部１１３と帰還検出入力部１１７との間に接続された第１のバイパス 素子１０６を用いて、過電圧の保護を提供し、いずれの場合にも、上記第１のバ イパス素子はパススルー検出部１２５を備える。パススルー検出部１２５の機能 は、図１０及び図１１ａ乃至図１１ｄを参照して以下で説明される。 本発明に係るＧＦＩ回路保護システムの第３の実施形態の一例は、図１０にお いて示される。回路６０において、バリスタ７４は、ＧＦＩ回路１０’のライン パス入力部１１と帰還パス入力部１７の間に接続される。通常の回路電圧では、 バリスタ７４は微量の電流を導通する。過電圧が生じるとき、バリスタ７４は導 通し始め、これによって、ＧＦＩ回路１０’における不均衡を生じる。電流の不 均衡が、もし、例えば５ｍａである動作レベルに達すれば、ＧＦＩ回路１０’は 動作し、接点１４及び接点１６を開の状態にする。上述されたように、このシス テムは、バリスタ７４、つまり、４つの装置のうちの１つに接続された第１のバ イパス素子１０６を用いて過電圧の保護を提供する。図１１ａ、図１１ｂ、図１ １c、及び図１１ｄは、４つの装置を示す回路図である。図１１ａ乃至図１１ｄ の回路図において示されるコンポーネントのための参照番号は、図１及び図１０ の回路図において示された対応するコンポーネントのための参照番号と同一の参 照番号である。ＧＦＩ変圧器２８は、１次巻線３２及び２４がＧＦＩ変圧器２８ を通過するように、リングとして示される。２次巻線２６はＧＦＩ変圧器２８に 巻きつけられるように示される。バリスタ７４は、１）図１１ａでは、ラインパ ス入力部１１と帰還パス出力部１５の間、２）図１１ｂでは、ラインパス入力部 １１と帰還パス入力部１７の間、３）図１１ｃでは、ラインパス出力部１３と帰 還パス入力部１７の間、及び４）図１１ｄでは、ラインパス出力部１３と帰還パ ス出力部１５の間のような装置で接続されるように示される。図８ａ及び図８ｃ において、バリスタ７４の接続は、ＧＦＩ変圧器２８を通過するように示される 。このことは、電流がバリスタ７４を介して流れるときに、２次巻線２６によっ て電流の不均衡を検出させるために必要である。図１１ａ及び図１１ｂにおいて 示されるバリスタ８４の接続は、このために、ＧＦＩ１０’では分離したテスト ワイヤを使用してもよい。図９と図１０を再度参照すると、比較素子１１４’に おけるパススルー検出１２５とＧＦＩ回路１０’におけるパススルーパス２５と は、ＧＦＩ変圧器２８を通過する接続を表す。 図１１ａ乃至図１１ｄにおいて示される接続は、ＧＦＩ回路１０’において検 出される電流の不均衡を生じるために必要な接続を示す。さらに、例えば、図１ １ｂ及び図１１ｄにおいて、バリスタ７４の接続はまた、変圧器２８を通過して 、さらにＧＦＩ回路１０’における電流の不均衡を増幅してもよい。また、すべ ての４つの例において、バリスタ７４の接続は、１回又はそれ以上の回数で変圧 器２８に巻きつけられ、電流の不均衡の付加的な増幅を得てもよい。 バリスタ、ダイオード、ツェナーダイオード、火花ギャップ装置、トライアッ ク、又は同様の特性を有する他の装置のような非線形装置は、これらの回路にお いて第１のバイパス素子１０６として使用されることが好ましい。 本発明のＧＦＩ過電圧保護システムは、本発明のＧＦＩ過電流保護システムと 組み合わされて、電気回路において過電流及び過電圧の両方の保護を提供しても よい。本発明のＧＦＩ過電圧保護システムはまた、一般的に譲渡された係属中の 米国特許出願シリアル番号第６０／００３，７３３号（事件番号ＭＰ１５５９− ＵＳ１）に開示されたＧＦＩ過電流保護システムと組み合わされて、過電流及び 過電圧からの両方の保護を提供してもよい。 図１１ａ乃至図１１ｄにおいて示される回路装置において、バリスタ７４は、 通常の動作状況下では開の状態にされ、かつ過電圧の検出時には閉の状態になる スイッチとして機能する。バリスタ７４が過電圧時に切り替わる一方で、上記バ リスタが、過電流状況の検出によって活性化されるスイッチング装置と置き換え られても、同様の装置は過電流の保護を提供することができる。 図１２は、本発明の回路保護システムの第４の実施形態の動作素子を図示する ブロック図を示し、上記実施形態は過電流の保護を提供し、上記実施形態におい ては、図１０の過電圧保護回路６０におけるバリスタ７４が、過電流状況の検出 によって活性化されるべきスイッチング装置によって置き換えられる。図１２の ブロック図は、図９のブロック図には含まれない第１の制御素子１０４を含む。 第１の制御素子１０４は、比較素子１１４’のライン検出出力部１１３と負荷１ １２の間にあるように示される。しかしながら、上記制御素子はまた、電源１０ ２と比較素子１１４’のライン検出入力部１１１との間に置かれてもよく、好ま しくは遮断素子１０８とライン検出入力部１１１との間に置かれてもよい。第１ の制御素子１０４はまた、帰還ラインの同様の位置に置かれてもよいが、しかし ながら、帰還ラインにおいて電圧降下を生じる、帰還ラインのコンポーネントを 置かないことは好ましい。第１のバイパス素子１０６は、比較素子１１４’のラ イン検出入力部１１１と帰還検出入力部１１７との間に接続されるように示され る。第１のバイパス素子１０６は通常の動作中には電流を流さない。過電流の状 況において、第１の制御素子１０４は過電流を検出し、第１のバイパス素子１０ ６と通信し、第１のバイパス素子１０６に電流を流させ、これによって、比較素 子１１４’によって検出されるべき電流の不均衡を生成する。比較素子１１４’ は遮断素子１０８と通信し、遮断素子１０８によって負荷１１２に伝送される電 流の流れを減少又は停止させる。図９は、比較素子１１４’のライン検出入力部 １１１と帰還検出入力部１１７の間に接続された第１のバイパス素子１０６を示 す。図６を参照して上述したように、上記システムは、比較素子１１４’のライ ン検出入力部１１１と帰還検出入力部１１７の間、又は比較素子１１４’のライ ン検出出力部１１３と帰還検出出力部１１５の間に接続される第１のバイパス素 子１０６を用いて、回路の保護を提供する。さらに、上記システムは、比較素子 １１４’のライン検出入力部１１１と帰還検出出力部１１５の間、又は比較素子 １１４’のライン検出出力部１１３と帰還検出入力部１１３の間に接続される第 １のバイパス素子１０６を用いて、回路の保護を提供し、いずれの場合にも、第 １のバイパス素子１０６は比較素子１１４’のパススルー検出１２５を介して接 続される。 図１３において示される回路装置は、本発明に係るＧＦＩ保護システムの第４ の実施形態の一例である。回路８０において、ライン８における電流レベルは、 電流検出リレーコイル８２のような電流検出装置によって検出される。 過電流の場合には、電流検出リレーコイル８２は電流を流し、１組のリレー接点 ９４を閉の状態にする。抵抗器９６によって制限される結果として生じた不均衡 な電流によって、ＧＦＩ回路１０’は動作し、接点１４及び接点１６を開の状態 にする。電流検出リレーコイル８２とリレー接点９４は、ソリッドステート電流 検出及びスイッチング装置によって置きかえられてもよい。 図１３において、抵抗器９６とリレー接点９４とを含む組み合わせは、ＧＦＩ 回路１０’のラインパス入力部１１から帰還パス入力部１７に接続されるように 示される。図１４ａ、図１４ｂ、図１４ｃ、及び図１４ｄは、図１１ａ乃至図１ １ｄにおいて示された上記バリスタ装置と同様の回路を図示した回路図である。 抵抗器９６とリレー接点９４の組み合わせは、１）図１４ａにおいて、ラインパ ス入力部４１と帰還パス出力部１５との間、２）図１４ｂにおいて、ラインパス 入力部１１と帰還パス入力部１７との間、図１４ｃにおいて、ラインパス出力部 １３と帰還パス入力部１７との間、及び４）図１４ｄにおいて、ラインパス出力 部１３と帰還パス出力部１５との間で接続されてもよい。図１４ａ及び図１４ｃ において、上記接続はＧＦＩ変圧器２８を通過するように示される。過電圧保護 回路６０におけるバリスタ７４の接続を参照して上述されたように、図１４ａ乃 至図１４ｄにおいて図示されるすべての接続は、オプションで変圧器２８を通過 させてもよいし、及び／又は変圧器２８に１回又はそれ以上の回数だけ巻きつけ てＧＦＩ回路１０’における電流の不均衡を増幅してもよい。 図１２を再度参照すると、帰還ライン６における電圧効果を結果として生じる 帰還ライン６にコンポーネントを含まないことは好ましい実施例であるが、電流 検出リレーコイル８２はライン８又は帰還ライン６に直列に設けてもよい。電流 検出リレーコイル８２は好ましくは、ＧＦＩ回路１０’のラインパス入力部１３ と負荷４の間に設けられ、しかしながら、それはまた、電源２とＧＦＩ回路１０ ’のラインパス入力部１１の間に設けられてもよく、好ましくは、第１の１組の 接点１４とラインパス入力部１１の間に設けられてもよい。 本発明のこの第４の実施形態はまた、不足電流状況において回路の保護を提供 するために使用されることが可能である。例えば、回路の電流が動作レベルより 上の値から動作レベルより下の値に減少したとき、第１の制御素子１０４は、第 １のバイパス素子１０６をトリガするように設定されてもよい。 図１５は、本発明の回路保護システムの第５の実施形態の動作素子を図示する ブロック図を示し、上記実施形態は過電流の保護を提供する。図１５において図 示される複数の素子は、図７において示された本発明の第２の実施形態に関して 前述された第２の制御素子１１６と第２のバイパス素子１１８とに加え、図１２ の第４の実施形態において示されるすべての素子を含む。従って、第１の制御素 子１０４と第１のバイパス素子１０６は、適度な過電流からの保護を提供するよ うに機能し、一方、第２の制御素子１１６と第２のバイパス素子１１８は、例え ば、短絡のような非常に高い過電流からの保護を提供する。 図１６に示される回路装置は、本発明に係るＧＦＩ保護システムの第５の実施 形態の一例である。この回路８０は、図８に関して前述された付加的なコンポー ネント、即ち、ＰＴＣ装置６２と、第２のバイパス抵抗器６４と、ＰＴＣ装置６ ２と並列に接続されたバリスタ６６とに加え、図１３の回路７０において示され る複数のコンポーネントを備える。回路８０に含まれるコンポーネントの動作は 、図８及び図１３に関してそれぞれのコンポーネントに対して説明されたものと 同一である。 図１７は、本発明の回路保護システムの第６の実施形態の動作素子を図示した ブロック図を示し、上記実施形態は過電圧の保護を提供する。ほとんどの点で、 この第６の実施形態の動作は、上述された第４の実施形態と同様である。それゆ え、両者間の相違点だけを説明する。上述された第４の実施形態においては、第 １の制御素子１０４は電流検出リレ−８２のような電流検出装置を備え、上記回 路のライン８（又は帰還ライン６）において接続されるのに対し、第６の実施形 態においては、第１の制御素子１０４はライン８と帰還ライン６の間に接続され る電圧検出装置を備える。もし第１の制御素子１０４が過電圧を検出すれば、第 １の制御素子１０４は第１のバイパス素子１０６と通信し、第１のバイパス素子 １０６によって電流を流させ、これによって、比較素子１１４’によって検出さ れるべき電流の不均衡を生成する。 図１８において示される回路装置は、本発明に係るＧＦＩ保護システムの第６ の実施形態の一例である。回路９０において、ライン８と帰還ライン６の間の電 圧の差は電圧検出リレーコイル８３のような電圧検出装置によって検出される。 過電圧の場合では、電圧検出リレーコイル８３は電流を流し、１組のリレー接点 ９４を閉の状態にする。抵抗器９６によって制限される結果として生じる不均衡 の電流によって、ＧＦＩ回路１０’は動作して接点１４及び接点１６を開の状態 にする。電圧検出リレーコイル８３とリレー接点９４はソリッドステート電流検 出及びスイッチングの装置によって置きかえられてもよい。 前述の本発明の詳細な説明は、本発明の特定の部分又は概念と、主として又は 限定的に関連する複数の記載部分を含む。このことは明瞭性及び便宜上のためで あり、特定の特徴は、それが開示された記載部分以上に関連し、ここの開示は異 なる記載部分において見つけられる情報のすべての適切な組み合わせを含むこと は理解されるべきである。同様に、ここにおける種々の図面及び説明は本発明の 特定の実施形態に関連するが、特定の特徴が、特定の図面の内容において開示さ れるとき、そのような特徴はまた、もう１つの図面の内容、もう１つの特徴との 組み合わせ、又は一般的には本発明において、適当な程度まで使用されることが できるということを理解すべきである。 さらに、本発明はある好ましい実施形態によって特に開示される一方で、本発 明はそのような好ましい実施形態に限定されない。むしろ、本発明の範囲は添付 された請求の範囲によって定義される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ミッドグレイ，ジョン アメリカ合衆国94070カリフォルニア州 サン・カルロス、グレイスランド・アベニ ュー 2608番 (72)発明者 トーマス，ブライアン アメリカ合衆国94122カリフォルニア州 サンフランシスコ、ファーストン・アベニ ュー 1662番 【要約の続き】 するパススルー検出コンポーネントとを備え、（２）Ｉ_LINE と、Ｉ_RETURNと、Ｉ_PASSTHRUのレベルを比較するこ とによって正味の有効電流Ｉ_COMPARISONを決定し、もし Ｉ_COMPARISONが予め決められた電流の不均衡値Ｉ_IMBALANCE と比較して小さい値からＩ_IMBALANCEと比較し て等しい又は大きい値に増加するとき、上記回路遮断素 子をその通常の状態からそのフォールト状態に変更し、 ｃ．バイパス素子を備え、上記バイパス素子は、上記シ ステムがそのように接続されるとき、上記バイパス素子 を流れる電流Ｉ_BYPASSを有し、上記回路が過電流及び／ 又は過電圧のときに、上記バイパス素子は変化して、Ｉ_COMPARISON をＩ_{IM BALANCE}に比較して等しく又は大きく なるように増加させ、これによって上記比較素子が上記 回路遮断素子をその通常の状態からそのフォールト状態 に変更させる電気保護システムである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．電源と電気的負荷との間に接続されて電流伝送ラインと帰還ラインとを有す る動作回路を形成し、そのように接続されるとき、上記動作回路を（Ａ）地絡と （Ｂ）過電流及び／又は過電圧から保護する電気保護システムであって、上記シ ステムは、 ａ．上記システムがそのように接続されるとき、上記回路における通常の電流Ｉ_NORMAL の流れを許容する通常の状態、又は上記回路においてＩ_NORMALと比較して 実質的に小さいほとんど減少された電流の流れを許容するフォールト状態を選択 することができる回路遮断素子と、 ｂ．比較素子とを備え、上記比較素子は、上記システムがそのように接続される とき、 （１）（ａ）ライン検出入力部とライン検出出力部との間のライン検出点での 上記回路の電流伝送ラインにおける電流Ｉ_LINEのレベルを検出するライン検出コ ンポーネントと、 （ｂ）帰還検出入力部と帰還検出出力部との間の帰還検出点での上記回 路の帰還ラインにおける電流Ｉ_RETURNのレベルを検出する帰還検出コンポーネン トと、 （ｃ）オプションで設けられ、パススルーラインにおけるパススルー検 出点での電流Ｉ_PASSTHRUのレベルを検出するパススルー検出コンポーネントとを 備え、 （２）Ｉ_LINEと、Ｉ_RETURNと、Ｉ_PASSTHRUのレベルを比較することによって正 味の有効電流Ｉ_COMPARISONを決定し、もしＩ_COMPARISONが予め決められた電流の 不均衡値Ｉ_IMBALANCEと比較して小さい値からＩ_IMBALANCEと比較して等しい又は 大きい値に増加するとき、上記回路遮断素子をその通常の状態からそのフォール ト状態に変更し、 ｃ．第１のバイパスコンポーネントを備え、上記第１のバイパスコンポーネント は、上記システムがそのように接続されるとき、上記第１のバイパスコンポーネ ントを流れる電流Ｉ_BYPASSを有し、上記回路が過電流及び／又は過電圧のとき に、上記第１のバイパスコンポーネントは変化して、Ｉ_COMPARISONをＩ_{IMBALANC E} に比較して等しく又は大きくなるように増加させ、これによって上記比較素子 に対して上記回路遮断素子をその通常の状態からそのフォールト状態に変更させ る電気保護システム。 ２．上記第１のバイパス素子は第１のバイパスコンポーネントを備え、上記第１ のバイパスコンポーネントは、 ａ．上記第１のバイパスコンポーネントが上記ライン検出点と上記帰還検出点と のうちの一方を接続するが、上記ライン検出点と上記帰還検出点の他方を接続し ないように上記動作回路において接続され、かつパススルーラインの一部分では なく、 ｂ．（１）上記第１のバイパスコンポーネントが、Ｉ_IMBALANCEと比較して実質 的に小さい電流Ｉ_FIRST-BYPASSの流れを許容する減少された導通状態であって、 上記第１のバイパスコンポーネントが、上記第１のバイパスコンポーネントの両 端の電圧Ｖ_FIRST-BYPASSが予め決められた値Ｖ_FIRST-TRIPと比較して小さいとき に選択する減少された導通状態と、 （２）上記第１のバイパスコンポーネントが、Ｉ_IMBALANCEと比較して実質的 に大きい電流Ｉ_FIRST-BYPASSの流れを許容する導通状態であって、上記第１のバ イパスコンポーネントが、Ｖ_FIRST-BYPASSが予め決められた値Ｖ_FIRST-TRIPと比 較して大きいときに選択する導通状態とを有する請求項１記載のシステム。 ３．上記第１のバイパスコンポーネントは非線形装置を備え、上記非線形装置は 、 ａ．ダイオードと、 ｂ．陽極と陰極を備えた第１のダイオード及び陽極と陰極を備えた第２のダイオ ードとを備え、上記第１のダイオード及び上記第２のダイオードは並列に接続さ れ、上記第１のダイオードの陽極は上記第２のダイオードの陰極に接続され、上 記第１のダイオードの陰極は上記第２のダイオードの陽極に接続され、 ｃ．陽極と陰極を備えた第１のツェナーダイオード及び陽極と陰極を備えた第２ のツェナーダイオードを備え、上記第１のツェナーダイオード及び上記第２のツ ェナーダイオードは互いに直列に接続され、上記第１のツェナーダイオードの陽 極は上記第２のツェナーダイオードの陰極に接続され、上記第１のツェナーダイ オードの陰極は上記第２のツェナーダイオードの陽極に接続され、又は、ｄ．バ リスタを備えた請求項２記載のシステム。 ４．上記第１のバイパスコンポーネントは、上記非線形装置と直列に接続された 抵抗器を備えた請求項３記載のシステム。 ５．第１の制御素子を備え、上記第１の制御素子は、上記システムがそのように 接続されるとき、 ａ．（１）上記第１のバイパスコンポーネントが上記ライン検出点に接続される とき、上記第１のバイパスコンポーネントのスパン内の上記電流伝送ラインと直 列に接続され、又は、 （２）上記第１のバイパスコンポーネントが上記帰還検出点に接続されるとき 、上記第１のバイパスコンポーネントのスパン内の上記電流伝送ラインと直列に 接続され、 ｂ．上記第１のバイパスコンポーネントの両端の電圧Ｖ_{FIRST-CONTROL}を有し、 上記電圧Ｖ_{FIRST-CONTROL}は、 （１）Ｉ_LINEが予め決められた値Ｉ_FIRST-TRIPと比較して小さいとき、Ｖ_{FIRS T-TRIP} より小さくなり、これによって、上記第１のバイパスコンポーネントの両 端の電圧をＶ_FIRST-TRIPより小さくさせ、 （２）Ｉ_LINEがＩ_FIRST-TRIPと比較して小さい値からＩ_FIRST-TRIPと比較して 大きい値に増加するとき、Ｖ_FIRST-TRIPより大きくなり、これによって、上記第 １のバイパスコンポーネントの両端の電圧をＶ_FIRST-TRIPを越えるようにさせる 請求項２乃至４のうちの１つに記載のシステム。 ６．上記第１の制御素子は抵抗器を備えた請求項５記載のシステム。 ７．第２の制御素子を備え、上記第２の制御素子は、 ａ．（１）上記システムがそのように接続されるとき、 （ａ）上記第１の制御素子が上記電流伝送ラインにおいて直列に接続される とき、上記電流伝送ラインにおいて直列に接続され、上記第１のバイパス素子の スパン内にはなく、又は （ｂ）上記第１の制御素子が上記帰還ラインにおいて直列に接続されるとき 、上記帰還ラインにおいて直列に接続され、上記第１のバイパス素子のスパン内 にはなく、 （２）可変抵抗値を有し、上記可変抵抗値は、 （ａ）上記回路電流が通常の電流Ｉ_NORMALのときに、上記負荷と比較して低 くなり、 （ｂ）上記回路電流が上記通常の電流Ｉ_NORMALを実質的に越えているとき、 実質的に増加され、 ｂ．第２のバイパス素子を備え、上記第２のバイパス素子は、 （１）上記システムがそのように接続されるとき、上記第２の制御素子が上記 第２の制御素子と上記第１のバイパス素子と接続するように接続され、 （２）（ａ）上記回路電流がＩ_NORMALのときに、上記第２のバイパス素子の抵 抗値の上記第２の制御素子の抵抗値に対する比の値が、上記第２のバイパス素子 における電流がＩ_IMBALANCEと比較して実質的に小さいように、かつ、 （ｂ）上記回路電流が予め決められた電流量だけＩ_NORMALを越えるとき、上 記第２のバイパス素子の抵抗値の上記第２の制御素子の抵抗値に対する比の値が 、上記第２のバイパス素子における電流がＩ_IMBALANCEを越えるような抵抗値を 有する請求項５又は６記載のシステム。 ８．上記第２のバイパス素子は、 ａ．抵抗器、 ｂ．バリスタ、又は、 ｃ．抵抗器と直列に接続されたダイオードとを備えた請求項７記載のシステム。 ９．上記第２の制御素子は、ＰＴＣ装置、好ましくはポリマーＰＴＣ装置を備え た請求項７又は８記載のシステム。 １０．上記制御素子は、上記ＰＴＣ装置、好ましくはバリスタと並列に接続され た電圧クランプ装置を備えた請求項９記載のシステム。 １１．Ｉ_LINEが０．９０×Ｉ_FIRST-TRIPであり、好ましくはＩ_LINEが０．９ ５×Ｉ_FIRST-TRIPであり、特にＩ_LINEが０．９９×Ｉ_FIRST-TRIPであるとき、Ｉ_FIRST-BYPASS は０．１０×Ｉ_IMBALANCEより小さく、好ましくはＩ_FIRST-BYPASS は０．０１×Ｉ_IMBALANCEより小さく、特にＩ_FIRST-BYPASSは０．００１×Ｉ_{IMB ALANCE} と比較して小さい請求項２乃至１０のうちの１つに記載のシステム。 １２．上記第１のバイパス素子は第２のバイパスコンポーネントを備え、上記第 ２のバイパスコンポーネントは、 ａ．上記ライン検出入力部と上記帰還検出入力部との間に接続され、 ｂ．上記ライン検出出力部と上記帰還検出出力部との間に接続され、 ｃ．上記ライン検出入力部と上記帰還検出出力部との間に接続され、かつパスス ルーラインを備え、又は ｄ．上記ライン検出出力部と上記帰還検出入力部との間に接続され、かつパスス ルーラインを備えた請求項１記載のシステム。 １３．上記第２のバイパスコンポーネントは、電圧依存装置を流れる電流Ｉ_{DEVI CE} を有する上記電圧依存装置を備え、上記電圧依存装置を流れる電流Ｉ_DEVICEは 、 ａ．上記電圧依存装置の両端の電圧Ｖ_DEVICEが予め決められた値Ｖ_SECOND-TRIP と比較して小さいとき、Ｉ_IMBALANCEより小さく、かつ、 ｂ．Ｖ_DEVICEがＶ_SECOND-TRIPと比較して小さい値からＶ_SECOND-TRIPと比較して 大きい値に増加するとき、Ｉ_IMBALANCEより大きくなる請求項１２記載のシステ ム。 １４．上記電圧依存装置は電圧クランプ装置又はフォールドバック装置を備え、 上記電圧クランプ装置又はフォールドバック装置は、 ａ．バリスタ、 ｂ．背中合わせに接続された複数のツェナーダイオード、 ｃ．気体放電管、又は、 ｅ．火花ギャップ装置を含む請求項１３記載のシステム。 １５．Ｖ_DEVICEが０．９０×Ｖ_SECOND-TRIPであるとき、好ましくはＶ_{DEVIC E} が０．９５×Ｖ_SECOND-TRIPであるとき、特にＶ_DEVICEが０．９９×Ｖ_{SECOND-T RIP} であるとき、Ｉ_DEVICEは０．１０×Ｉ_IMBALANCEより小さく、好ましくはＩ_{DE VICE} は０．０１×Ｉ_IMBALANCEより小さく、特にＩ_DEVICEは０．００１×Ｉ_{IMBAL ANCE} と比較して小さい請求項１３記載のシステム。 １６．ａ．上記第２のバイパスコンポーネントはスイッチング装置を備え、上記 スイッチング装置は、Ｉ_IMBALANCEと比較して大きい電流Ｉ_{SECOND-BYPASS}の流れ を許容する閉の状態と、Ｉ_IMBALANCEと比較して実質的に小さい減少された電流 Ｉ_{SECOND-BYPASS}の流れを許容する開の状態とを有し、 ｂ．上記システムは第１の制御素子を備え、上記第１の制御素子は、Ｉ_LINEが予 め決められた値Ｉ_SECOND-TRIPと比較して小さいとき、上記スイッチング装置を 開の状態にし、Ｉ_LINEがＩ_SECOND-TRIPと比較して小さい値からＩ_SECOND-TRIPと 比較して大きい値に増加したとき、上記スイッチング装置を開の状態から閉の状 態に切り替える請求項１２記載のシステム。 １７．ａ．上記第１の制御素子は電流応答コンポーネントを備え、上記電流応答 コンポーネントは、 （１）Ｉ_LINEがＩ_SECOND-TRIPを越えてないときの、エネルギーが印加されて いない状態と、 （２）Ｉ_LINEがＩ_SECOND-TRIPと比較して小さい値からＩ_SECOND-TRIPと比較し て大きい値に増加されたときの、エネルギーが印加された状態とを有し、 ｂ．上記スイッチング装置は上記電流応答コンポーネントに接続されたバイパス スイッチを備え、上記バイパススイッチは、 （１）上記電流応答コンポーネントが、上記エネルギーが印加されていない状 態にあるときに、開の状態にされ、 （２）上記電流応答コンポーネントが、上記エネルギーが印加された状態にあ るときに、閉の状態にされる請求項１６記載のシステム。 １８．上記電流応答コンポーネントは、上記電流伝送ライン又は上記帰還ライン に直列に接続された電流検出リレーコイルを備え、上記バイパススイッチは、上 記電流検出リレーコイルと接続された１組のリレー接点を備えた請求項１７記載 のシステム。 １９．上記第２のバイパスコンポーネントは、上記スイッチング装置と直列に接 続された抵抗器を備えた請求項１６乃至１８のうちの１つに記載のシステム。 ２０．ａ．第２の制御素子を備え、上記第２の制御素子は、 （１）上記システムがそのように接続されるとき、上記比較素子の上記ライン 側と直列に、上記電流伝送ラインにおいて直列に接続され、 （２）可変抵抗値を有し、上記可変抵抗値は、 （ａ）上記回路電流が通常の電流Ｉ_NORMALのときは、負荷と比較して低く、 （ｂ）上記回路電流が通常の電流Ｉ_NORMALを実質的に越えているときは、 実質的に増加し、 ｂ．第２のバイパス素子を備え、上記第２のバイパス素子は、 （１）上記システムがそのように接続されるとき、上記第２の制御素子と上記 比較素子の上記ライン側の両方を接続するように接続され、 （２）（ａ）上記回路電流が通常の電流Ｉ_NORMALであるときに、上記第２のバ イパス素子の抵抗値の上記第２の制御素子の抵抗値に対する比の値が、上記第２ のバイパス素子における電流がＩ_IMBALANCEと比較して実質的に小さいように、 かつ、 （ｂ）上記回路電流が予め決められた電流量だけＩ_NORMALを越えるとき、上 記第２のバイパス素子の抵抗値の上記第２の制御素子の抵抗値に対する比の値が 、上記第２のバイパス素子における電流がＩ_IMBALANCEを越えるような抵抗値を 有する請求項１２記載のシステム。 ２１．上記第２のバイパス素子は抵抗器を備えた請求項２０記載のシステム。 ２２．上記第２の制御素子はＰＴＣ装置、好ましくはポリマーＰＴＣ装置を備え た請求項２０又は２１記載のシステム。 ２３．上記制御素子は、上記ＰＴＣ装置、好ましくはバリスタと並列に接続され た電圧クランプ装置を備えた請求項２２記載のシステム。 ２４．上記回路遮断素子は、上記電流伝送ラインに接続された第１の回路スイッ チを備え、上記第１の回路スイッチは、上記回路遮断素子が通常の状態であると きに閉の状態にされ、上記回路遮断素子がフォールト状態であるときに開の状態 にされる請求項１記載のシステム。 ２５．上記回路遮断素子は、上記帰還ラインに接続された第２の回路スイッチを 備え、上記第２の回路スイッチは、上記回路遮断素子が通常の状態であるときに 閉の状態にされ、上記回路遮断素子がフォールト状態であるときに開の状態にさ れる請求項２４又は２５記載のシステム。 ２６．上記比較素子はＧＦＩ回路を備えた請求項１記載のシステム。 ２７．電源と、負荷と、電流伝送ラインと、帰還ラインと、電気保護システムと を備えた電気回路であって、上記電気保護システムは上記電気回路を（Ａ）地絡 と（Ｂ）過電流及び／又は過電圧から保護し、上記システムは、 ａ．上記回路における通常の電流Ｉ_NORMALの流れを許容する通常の状態、又は上 記回路においてＩ_NORMALと比較して実質的に小さいほとんど減少された電流の流 れを許容するフォールト状態を選択することができる回路遮断素子と、 ｂ．比較素子とを備え、上記比較素子は、 （１）（ａ）ライン検出入力部とライン検出出力部との間のライン検出点での 上記回路の電流伝送ラインにおける電流Ｉ_LINEのレベルを検出するライン検出コ ンポーネントと、 （ｂ）帰還検出入力部と帰還検出出力部との間の帰還検出点での上記回 路の帰還ラインにおける電流Ｉ_RETURNのレベルを検出する帰還検出コンポーネン トと、 （ｃ）オプションで設けられ、パススルーラインにおけるパススルー検 出点での電流Ｉ_PASSTHRUのレベルを検出するパススルー検出コンポーネントとを 備え、 （２）Ｉ_LINEと、Ｉ_RETURNと、Ｉ_PASSTHRUのレベルを比較することによって正 味の有効電流Ｉ_COMPARISONを決定し、もしＩ_COMPARISONが予め決められた電流の 不均衡値Ｉ_IMBALANCEと比較して小さい値からＩ_IMBALANCEと比較して等しい又は 大きい値に増加するとき、上記回路遮断素子をその通常の状態からそのフォール ト状態に変更し、 ｃ．第１のバイパスコンポーネントを備え、上記第１のバイパスコンポーネント は、上記システムがそのように接続されるとき、上記第１のバイパスコンポーネ ントを流れる電流Ｉ_BYPASSを有し、上記回路が過電流及び／又は過電圧のときに 、上記第１のバイパスコンポーネントは変化して、Ｉ_COMPARISONをＩ_IMBALANCE に比較して等しく又は大きくなるように増加させ、これによって上記比較素子に 対して上記回路遮断素子をその通常の状態からそのフォールト状態に変更させる 電気回路。 ２８．上記第１のバイパス素子は第１のバイパスコンポーネントを備え、上記第 １のバイパスコンポーネントは、 ａ．上記第１のバイパスコンポーネントが上記ライン検出点と上記帰還検出点と のうちの一方を接続するが、上記ライン検出点と上記帰還検出点の他方を接続し ないように上記動作回路において接続され、かつパススルーラインの一部分では なく、 ｂ．（１）上記第１のバイパスコンポーネントが、Ｉ_IMBALANCEと比較して実質 的に小さい電流Ｉ_FIRST-BYPASSの流れを許容する減少された導通状態であって、 上記第１のバイパスコンポーネントが、上記第１のバイパスコンポーネントの両 端の電圧Ｖ_FIRST-BYPASSが予め決められた値Ｖ_FIRST-TRIPと比較して小さいとき に選択する減少された導通状態と、 （２）上記第１のバイパスコンポーネントが、Ｉ_IMBALANCEと比較して実質的 に大きい電流Ｉ_FIRST-BYPASSの流れを許容する導通状態であって、上記第１のバ イパスコンポーネントが、Ｖ_FIRST-BYPASSが予め決められた値Ｖ_FIRST-TRIPと比 較して大きいときに選択する導通状態とを有する請求項２７記載の回路。 ２９．上記第１のバイパスコンポーネントは非線形装置を備え、上記非線形装置 は、 ａ．ダイオードと、 ｂ．陽極と陰極を備えた第１のダイオード及び陽極と陰極を備えた第２のダイオ ードとを備え、上記第１のダイオード及び上記第２のダイオードは並列に接続さ れ、上記第１のダイオードの陽極は上記第２のダイオードの陰極に接続され、上 記第１のダイオードの陰極は上記第２のダイオードの陽極に接続され、 ｃ．陽極と陰極を備えた第１のツェナーダイオード及び陽極と陰極を備えた第２ のツェナーダイオードを備え、上記第１のツェナーダイオード及び上記第２のツ ェナーダイオードは互いに直列に接続され、上記第１のツェナーダイオードの陽 極は上記第２のツェナーダイオードの陰極に接続され、上記第１のツェナーダイ オードの陰極は上記第２のツェナーダイオードの陽極に接続され、又は、 ｄ．バリスタを備えた請求項２８記載の回路。 ３０．上記第１のバイパスコンポーネントは、上記非線形装置と直列に接続され た抵抗器を備えた請求項２９記載の回路。 ３１．第１の制御素子を備え、上記第１の制御素子は、 ａ．（１）上記第１のバイパスコンポーネントが上記ライン検出点に接続される とき、上記第１のバイパスコンポーネントのスパン内の上記電流伝送ラインと直 列に接続され、又は、 （２）上記第１のバイパスコンポーネントが上記帰還検出点に接続されるとき 、上記第１のバイパスコンポーネントのスパン内の上記電流伝送ラインと直列に 接続され、 ｂ．上記第１のバイパスコンポーネントの両端の電圧Ｖ_{FIRST-CONTROL}を有し、 上記電圧Ｖ_{FIRST-CONTROL}は、 （１）Ｉ_LINEが予め決められた値Ｉ_FIRST-TRIPと比較して小さいとき、Ｖ_{FIRS T-TRIP} より小さくなり、これによって、上記第１のバイパスコンポーネントの両 端の電圧をＶ_FIRST-TRIPより小さくさせ、 （２）Ｉ_LINEがＩ_FIRST-TRIPと比較して小さい値からＩ_FIRST-TRIPと比較して 大きい値に増加するとき、Ｖ_FIRST-TRIPより大きくなり、これによって、上記第 １のバイパスコンポーネントの両端の電圧をＶ_FIRST-TRIPを越えるようにさせる 請求項２８乃至３０のうちの１つに記載の回路。 ３２．上記第１の制御素子は抵抗器を備えた請求項３１記載の回路。 ３３．第２の制御素子を備え、上記第２の制御素子は、 ａ．（１）（ａ）上記第１の制御素子が上記電流伝送ラインにおいて直列に接続 されるとき、上記電流伝送ラインにおいて直列に接続され、上記第１のバイパス 素子のスパン内には無く、又は （ｂ）上記第１の制御素子が上記帰還ラインにおいて直列に接続されるとき 、上記帰還ラインにおいて直列に接続され、上記第１のバイパス素子のスパン内 には無く、 （２）可変抵抗値を有し、上記可変抵抗値は、 （ａ）上記回路電流が通常の電流Ｉ_NORMALのときに、上記負荷と比較して低 くなり、 （ｂ）上記回路電流が上記通常の電流Ｉ_NORMALを実質的に越えているとき、 実質的に増加され、 ｂ．第２のバイパス素子を備え、上記第２のバイパス素子は、 （１）上記第２の制御素子が上記第２の制御素子と上記第１のバイパス素子と 接続するように接続され、 （２）（ａ）上記回路電流がＩ_NORMALのときに、上記第２のバイパス素子の抵 抗値の上記第２の制御素子の抵抗値に対する比の値が、上記第２のバイパス素子 における電流がＩ_IMBALANCEと比較して実質的に小さいように、かつ、 （ｂ）上記回路電流が予め決められた電流量だけＩ_NORMALを越えるとき、上 記第２のバイパス素子の抵抗値の上記第２の制御素子の抵抗値に対する比の値が 、上記第２のバイパス素子における電流がＩ_IMBALANCEを越えるような抵抗値を 有する請求項３１又は３２記載の回路。 ３４．上記第２のバイパス素子は抵抗器を備えた請求項３３記載の回路。 ３５．上記第２の制御素子は、ＰＴＣ装置、好ましくはポリマーＰＴＣ装置を備 えた請求項３３又は３４記載の回路。 ３６．上記第２の制御素子は、上記ＰＴＣ装置、好ましくはバリスタと並列に接 続された電圧クランプ装置を備えた請求項３５記載の回路。 ３７．Ｉ_LINEが０．９０×Ｉ_FIRST-TRIPであり、好ましくはＩ_LINEが０．９５× Ｉ_FIRST-TRIPであり、特にＩ_LINEが０．９９×Ｉ_FIRST-TRIPであるとき、Ｉ_{FIRS T-BYPASS} は０．１０×Ｉ_IMBALANCEより小さく、好ましくはＩ_{FIRST- BYPASS} は０．０１×Ｉ_IMBALANCEより小さく、特にＩ_FIRST-BYPASSは０．００１ ×Ｉ_IMBALANCEと比較して小さい請求項２８乃至３６のうちの１つに記載の回路 。 ３８．上記第１のバイパス素子は第２のバイパスコンポーネントを備え、上記第 ２のバイパスコンポーネントは、 ａ．上記ライン検出入力部と上記帰還検出入力部との間に接続され、 ｂ．上記ライン検出出力部と上記帰還検出出力部との間に接続され、 ｃ．上記ライン検出入力部と上記帰還検出出力部との間に接続され、かつパスス ルーラインを備え、又は ｄ．上記ライン検出出力部と上記帰還検出入力部との間に接続され、かつパスス ルーラインを備えた請求項２７記載の回路。 ３９．上記第２のバイパスコンポーネントは、電圧依存装置を流れる電流Ｉ_{DEVI CE} を有する上記電圧依存装置を備え、上記電圧依存装置を流れる電流Ｉ_DEVICEは 、 ａ．上記電圧依存装置の両端の電圧Ｖ_DEVICEが予め決められた値Ｖ_SECOND-TRIP と比較して小さいとき、Ｉ_IMBALANCEより小さく、かつ、 ｂ．Ｖ_DEVICEがＶ_SECOND-TRIPと比較して小さい値からＶ_SECOND-TRIPと比較して 大きい値に増加するとき、Ｉ_IMBALANCEより大きくなる請求項３８記載の回路。 ４０．上記電圧依存装置は電圧クランプ装置又はフォールドバック装置を備え、 上記電圧クランプ装置又はフォールドバック装置は、 ａ．バリスタ、 ｂ．背中合わせに接続された複数のツェナーダイオード、 ｃ．気体放電管、又は、 ｅ．火花ギャップ装置を含む請求項３９記載の回路。 ４１．Ｖ_DEVICEが０．９０×Ｖ_SECOND-TRIPであるとき、好ましくはＶ_DEVICEが ０．９５×Ｖ_SECOND-TRIPであるとき、特にＶ_DEVICEが０．９９×Ｖ_SECOND-TRIP であるとき、Ｉ_DEVICEは０．１０×Ｉ_IMBALANCEより小さく、好まし くはＩ_DEVICEは０．０１×Ｉ_IMBALANCEより小さく、特にＩ_DEVICEは０．００１ ×Ｉ_IMBALANCEと比較して小さい請求項３９又は４０記載の回路。 ４２．ａ．上記第２のバイパスコンポーネントはスイッチング装置を備え、上記 スイッチング装置は、Ｉ_IMBALANCEと比較して大きい電流Ｉ_{SECOND-BYPASS}の流れ を許容する閉の状態と、Ｉ_IMBALANCEと比較して実質的に小さい減少された電流 Ｉ_{SECOND-BYPASS}の流れを許容する開の状態とを有し、 ｂ．上記システムは第１の制御素子を備え、上記第１の制御素子は、Ｉ_LINEが予 め決められた値Ｉ_SECOND-TRIPと比較して小さいとき、上記スイッチング装置を 開の状態にし、Ｉ_LINEがＩ_SECOND-TRIPと比較して小さい値からＩ_SECOND-TRIPと 比較して大きい値に増加したとき、上記スイッチング装置を開の状態から閉の状 態に切り替える請求項３８記載の回路。 ４３．ａ．上記第１の制御素子は電流応答コンポーネントを備え、上記電流応答 コンポーネントは、 （１）Ｉ_LINEがＩ_SECOND-TRIPを越えてないときの、エネルギーが印加されて いない状態と、 （２）Ｉ_LINEがＩ_SECOND-TRIPと比較して小さい値からＩ_SECOND-TRIPと比較し て大きい値に増加されたときの、エネルギーが印加された状態とを有し、 ｂ．上記スイッチング装置は上記電流応答コンポーネントに接続されたバイパス スイッチを備え、上記バイパススイッチは、 （１）上記電流応答コンポーネントが、上記エネルギーが印加されていない状 態にあるときに、開の状態にされ、 （２）上記電流応答コンポーネントが、上記エネルギーが印加された状態にあ るときに、閉の状態にされる請求項４２記載の回路。 ４４．上記電流応答コンポーネントは、上記電流伝送ライン又は上記帰還ライン に直列に接続された電流検出リレーコイルを備え、上記バイパススイッチは、上 記電流検出リレーコイルと接続された１組のリレー接点を備えた請求項４３記載 の回路。 ４５．上記第２のバイパスコンポーネントは、上記スイッチング装置と直列に接 続された抵抗器を備えた請求項４２乃至４４のうちの１つに記載の回路。 ４６．ａ．第２の制御素子を備え、上記第２の制御素子は、 （１）上記比較素子の上記ライン側と直列に、上記電流伝送ラインにおいて直 列に接続され、 （２）可変抵抗値を有し、上記可変抵抗値は、 （ａ）上記回路電流が通常の電流Ｉ_NORMALのときは、負荷と比較して低く、 （ｂ）上記回路電流が通常の電流Ｉ_NORMALを実質的に越えているときは、実 質的に増加し、 ｂ．第２のバイパス素子を備え、上記第２のバイパス素子は、 （１）上記第２の制御素子と上記比較素子の上記ライン側の両方を接続するよ うに接続され、 （２）（ａ）上記回路電流が通常の電流Ｉ_NORMALであるときに、上記第２のバ イパス素子の抵抗値の上記第２の制御素子の抵抗値に対する比の値が、上記第２ のバイパス素子における電流がＩ_IMBALANCEと比較して実質的に小さいように、 かつ、 （ｂ）上記回路電流が予め決められた電流量だけＩ_NORMALを越えるとき、上 記第２のバイパス素子の抵抗値の上記第２の制御素子の抵抗値に対する比の値が 、上記第２のバイパス素子における電流がＩ_IMBALANCEを越えるような抵抗値を 有する請求項３８記載の回路。 ４７．上記第２のバイパス素子は抵抗器を備えた請求項４６記載の回路。 ４８．上記第２の制御素子はＰＴＣ装置、好ましくはポリマーＰＴＣ装置を備え た請求項４６又は４７記載の回路。 ４９．上記制御素子は、上記ＰＴＣ装置、好ましくはバリスタと並列に接続され た電圧クランプ装置を備えた請求項４８記載の回路。 ５０．上記回路遮断素子は、上記電流伝送ラインに接続された第１の回路スイッ チを備え、上記第１の回路スイッチは、上記回路遮断素子が通常の状態であると きに閉の状態にされ、上記回路遮断素子がフォールト状態であるときに開の状態 にされる請求項２７乃至５１のうちの１つに記載の回路。 ５１．上記回路遮断素子は、上記帰還ラインに接続された第２の回路スイッチを 備え、上記第２の回路スイッチは、上記回路遮断素子が通常の状態であるときに 閉の状態にされ、上記回路遮断素子がフォールト状態であるときに開の状態にさ れる請求項５０記載の回路。 ５２．上記比較素子はＧＦＩ回路を備えた請求項２７記載の回路。 ５３．電気回路を、（Ａ）地絡と（Ｂ）過電流及び／過電圧とから保護するＧＦ Ｉ装置の使用装置。