JP2006148990A - 漏電検出回路 - Google Patents

Abstract

【課題】電子部品の保護のために零相変流器の二次出力を一定値にクランプする場合においても、重地絡電流を確実に検出可能にする。
【解決手段】零相変流器２の出力電圧がローパスフィルタ４を通して入力され、零相変流器２の所定値以上の出力電圧を検出する比較器６と比較器６から正極及び負極の信号が交互に出力されたことを検出する極性判別回路９と極性判別回路９の出力と比較器６の出力とのＡＮＤ出力に基づいて遮断信号を出力する遮断信号出力回路１０とを備えた漏電検出回路において、零相変流器２の出力電圧を一定値にクランプするクランプ回路１２を設け、クランプ電圧をローパスフィルタ４の正極及び負極の出力が比較器６のしきい値を超えるレベルに設定する。比較器６の入力がローパスフィルタ４により減衰した場合にも比較器６のしきい値を超える波形が残るので、比較器６の出力信号が継続的に正／負に振れる結果、重地絡電流の検出が可能になる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、漏電遮断器や漏電継電器などに用いられる漏電検出回路に関し、特に重地絡検出時に電子部品を保護するための手段に関する。

漏電検出回路として、地絡電流を検出する零相変流器の出力電圧が所定値以上になったことを比較器で検出する一方、この出力電圧が継続反復的に正負に振れたか否かを検出する極性判別回路を設け、比較器の出力と極性判別回路の出力のＡＮＤ出力が得られたときにのみ遮断信号を出力するようにして、雷サージによる誤信号の出力を防止するようにしたものがあり、このような漏電検出回路については特許文献１に記載されている。

図３はこの種の漏電検出回路を改めて示したブロック図である。図３において、主回路１に生じた地絡電流を検出した零相変流器（以下、「ＺＣＴ」という。）２の二次出力は、抵抗３により電圧に変換され、ローパスフィルタ４、増幅器５を通して比較器６に入力される。比較器６はこの入力電圧と所定値（しきい値）とを比較し、所定値を超えていれば正極及び負極の信号を交互に出力する。この出力信号はＯＲ回路７を介してＡＮＤ回路８に加えられる一方、極性判別回路９にも入力される。極性判別回路９は比較器６の正極及び負極の信号が所定回数入力されると信号を出力するもので、この出力信号はＡＮＤ回路８に加えられる。

そこで、ＡＮＤ回路８は比較器６及び極性判別回路９の双方から信号を入力すると遮断信号出力回路１０に信号を出力する。これを受けた遮断信号出力回路１０は遮断信号を出力し、図示しない例えば漏電遮断器の引外しコイルを駆動する。この漏電検出回路は、反復継続的に正負に振れる地絡電流を検出すると遮断信号を出力するが、単発的な雷サージの場合は極性判別回路９の出力がないため遮断信号を出力しない。これにより、雷サージによる誤動作が防止がされる。

ところで、漏電遮断器の負荷として抵抗溶接機があり、またその溶接電流を制御する方式として可変周波数インバータを使用し、インバータの一次側５０／６０Ｈｚに対し、二次側の運転周波数を５０Ｈｚ〜２ｋＨｚ程度に可変するものがある。このインバータ溶接機で地絡事故が発生したとき、その地絡電流の周波数は商用５０／６０Ｈｚではなく、溶接電流の運転周波数に同期する周波数となる。従って、運転周波数によっては２ｋＨｚの高周波地絡電流が流れるが、その場合、地絡電流の大きさがインバータでの制御が不能な過負荷領域にあると、零相変流器２の二次側には数１００Ｖの電圧が発生する場合もある。そこで、電子部品を保護するために、図３の漏電検出回路においては、逆並列に接続した２個のクランプダイオード１１からなるクランプ回路１２を設け、零相変流器２の出力電圧を１Ｖ程度にピークカットしている。
特許第３２６７９００号公報

図４は、図３の漏電検出回路が重地絡電流を検出したときのタイムチャートである。図４において、ＺＣＴ２の一次側に図示重地絡電流が流れると、二次側の出力は図示波形となるが、この二次側出力はクランプダイオード１１により１Ｖ程度にピークカットされる。このとき、正／負パルスの差によりＤＣ成分が発生し、抵抗３の両端には正／負でパルス幅が大きく異なる波形が出力される。このような波形がローパスフィルタ４を通過すると、パルス幅の狭い極性の成分は大きく減衰し、正／負いずれか一方に偏った波形が残るため、比較器６のしきい値を超えるのは正／負どちらか一方になる。従って、比較器６の出力は正負に振れない波形となり、極性判別回路９からの信号出力は生じない。その結果、遮断信号が出力されず、地絡電流であるにもかかわらず漏電検出回路が作動しないという不都合が生じる。

そこで、この発明の課題は、電子部品の保護のためにＺＣＴの二次出力を一定値にクランプした場合においても、重地絡電流を確実に検出できるようにすることにある。

上記課題を解決するために、この発明は、地絡電流を検出する零相変流器と、この零相変流器の出力電圧がローパスフィルタを通して入力され、所定値以上の前記出力電圧を検出する比較器と、この比較器から正極及び負極の信号が交互に出力されたことを検出する極性判別回路と、この極性判別回路の出力と前記比較器の出力とのＡＮＤ出力に基づいて遮断信号を出力する遮断信号出力回路とを備えた漏電検出回路において、前記零相変流器の出力電圧を一定値にクランプするクランプ回路を設けるとともに、このクランプ回路のクランプ電圧を前記ローパスフィルタの正極及び負極の出力が前記比較器のしきい値を超えるレベルに設定するものとする（請求項１）。

この発明によれば、クランプ回路によりＺＣＴの出力電圧を一定値に抑えて電子部品の保護を図る一方、クランプ回路のクランプ電圧をローパスフィルタの正極及び負極の出力が比較器のしきい値を超えるレベルに設定することにより、比較器の入力がローパスフィルタにより減衰した場合にも比較器のしきい値を超える波形が残り、比較器の出力信号が継続的に正／負に振れる結果、重地絡電流の検出が可能になる。

以下、図１及び図２に基づいて、この発明の実施の形態を説明する。ここで、図１は漏電検出回路のブロック図、図２は図１の回路で重地絡電流を検出する場合のタイムチャートである。なお、従来例と対応する部分には同一の符号を用いるものとする。図１において、従来技術と相違するのは、クランプ回路１２が２個の定電圧ダイオード１３の逆直列回路で構成され、そのクランプ電圧（ツェナー電圧）は従来よりもかなり高く、例えば３０Ｖ程度に設定されている点である。なお、使用される電子部品の耐圧は、例えば５０Ｖ以上に選定されている。

図２において、ＺＣＴ２の一次側に従来と同様の重地絡電流が流れた場合、二次側出力はクランプ回路１２によりピークカットされるが、クランプ電圧が３０Ｖとすると、正／負極性のパルス幅、ピーク電流値が異なる重地絡波形において、パルス幅の狭い極性成分のピーク電圧が１Ｖから３０Ｖになるため、ローパスフィルタ４により減衰した場合にも、図示のように比較器６のしきい値を超える波形が残る。

その結果、比較器６の出力信号が継続反復的に正負に振れ、極性判別回路９に出力が生じて遮断信号出力回路１０から遮断信号が出力される。一方、雷サージの場合には波形が単発的であるため、漏電検出回路は作動しない。このような漏電検出回路によれば、電子部品の保護と重地絡電流動作、雷サージ不動作の機能が安価に達成される。なお、上記した実施の形態のクランプ電圧、クランプ回路構成は一例で、クランプ電圧は電子部品の耐圧との関係で適宜選択可能であり、クランプ回路に使用する素子も定電圧ダイオードに限られることはない。

この発明の実施の形態を示す漏電検出回路のブロック図である。 図１の回路で重地絡電流を検出する場合のタイムチャートである。 従来技術を示す漏電検出回路のブロック図である。 図３の回路で重地絡電流を検出する場合のタイムチャートである。

符号の説明

１ 主回路
２ 零相変流器
３ 抵抗
４ ローパスフィルタ
５ 増幅器
６ 比較器
９ 極性判別回路
１０ 遮断信号出力回路
１２ クランプ回路
１３ 定電圧ダイオード

Claims (1)

1. 地絡電流を検出する零相変流器と、この零相変流器の出力電圧がローパスフィルタを通して入力され、所定値以上の前記出力電圧を検出する比較器と、この比較器から正極及び負極の信号が交互に出力されたことを検出する極性判別回路と、この極性判別回路の出力と前記比較器の出力とのＡＮＤ出力に基づいて遮断信号を出力する遮断信号出力回路とを備えた漏電検出回路において、
   前記零相変流器の出力電圧を一定値にクランプするクランプ回路を設けるとともに、このクランプ回路のクランプ電圧を前記ローパスフィルタの正極及び負極の出力が前記比較器のしきい値を超えるレベルに設定したことを特徴とする漏電検出回路。
   
   

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