JP2007141562A

JP2007141562A - 漏電遮断器

Info

Publication number: JP2007141562A
Application number: JP2005331484A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Watanabe; 克己渡辺
Original assignee: Fuji Electric FA Components and Systems Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric FA Components and Systems Co Ltd
Priority date: 2005-11-16
Filing date: 2005-11-16
Publication date: 2007-06-07

Abstract

【課題】漏電遮断器における引外し装置の引外し動作後の通電を確実に停止させることにより引き外し装置を小形にするとともにその焼損事故を防止することのできる漏電遮断器を提供する。
【解決手段】漏電遮断器における漏電検出回路および引外し装置へ給電する電源回路の整流回路を、主回路の多相交流電圧も１周期の間にの少なくとも１回、ゼロ電圧となるような波形の整流出力電圧を発生するように構成することにより、漏電発生にともなって引き外し動作が行われた後に、引外し装置のサイリスタスイッチをこの整流電圧がゼロとなる点でオフさせて、引外し装置の通電を停止する。
【選択図】図１

Description

この発明は、電動機、その他各種の負荷の接続された配電系統に発生する漏電または地絡事故を検出して、これらの事故が配電系統に波及するのを未然に防ぐための漏電遮断器、特に多相の配電系統の１相が欠相した場合でも動作可能にした漏電遮断器に関する。

この種の従来の漏電遮断器は、図６に示すように構成されている（例えば、特許文献１参照）。

図６における漏電遮断器１は、電源側接続端子３Ａと負荷側接続端子３Ｂとを接続する主回路２と、この主回路２を開閉する開閉部８と、主回路２の全相の導体が挿通され、主回路に流れる漏電または地絡事故電流を検出する零相変流器５と、この零相変流器５の検出巻線５１の検出電流を監視して漏電または地絡の発生の有無を判定する漏電検出回路６と、この漏電検出回路６の漏電の発生を示す検出信号により前記開閉部８の投入機構を引外して開閉部を遮断する引外し装置７および前記漏電検出回路６に動作電力を供給する直流電源回路４とを備えている。

電源回路４は、３相の主回路２の１相が欠相しても、漏電検出回路６および引外し装置７などの制御回路に電源を供給できるように３相の全相の交流電圧を整流して直流電圧に変換する３相ブリッジ整流回路４１を備える。

漏電検出回路６は、検出抵抗Ｒ１を介して加わる零相変流器の検出巻線５１からの検出出力の大きさを設定された基準値と比較し、基準値を超えたとき漏電の発生を示す検出信号を発生し、引外し装置７のサイリスタスイッチ７１のゲートに与える。ゲート信号を与えられてサイリスタスイッチ７１がオンすると、引外し電磁装置７２のトリップコイルＴＣに通電されこれが作動し、開閉部８の開閉機構を引外し、開閉部８を開極させ、主回路２を遮断して系統を保護する。

この場合、電源回路４は、３相の主回路の全相の電圧を全波整流して直流電圧を形成するようにしているので、３相の主回路２の何れか１相の電圧が欠相しても漏電検出回路６および引外し装置７へ動作可能な電圧が供給されるため、１相だけの欠相では動作不能となることはない。

また、正常な場合は、漏電遮断器１の電源側端子３Ａが配電系統の電源線に接続され、負荷側端子３Ｂが負荷線に接続されるので、漏電時に開閉部８が主回路２を遮断することによって負荷への給電および漏電遮断器内部の電源回路４への給電が停止されるため、引外し装置７のサイリスタスイッチ７１もオフする。

しかしながら、このような従来の漏電遮断器においては、誤って漏電遮断器１の負荷側端子３Ｂを配電系統の電源線へ接続し、電源側端子３Ａを負荷線に接続した場合、漏電または短絡事故が検出されて開閉部８が遮断して負荷への給電を停止して、負荷を漏電または短絡事故から保護するが、主回路２と電源線とは接続されたままとなるため、電源回路４は検出回路６および引外し装置7への給電を継続する。これによって、検出回路６から引外し装置７のサイリスタスイッチ７１のゲートへ与えられる検出信号はオフするが、電源が与え続けられているためサイリスタスイッチ７１はオンし続け、トリップコイルＴＣに電流が流れ続ける。このようにトリップコイルＴＣに電流が流れ続けると、このトリップコイルＴＣは電流容量が小さいため焼損する危険がある。

また、前記の従来の漏電遮断器においては、漏電遮断器が配電系統に正常に接続された場合でも、負荷に容量の大きな電動機が接続されている場合は、漏電や地絡事故が発生して開閉部８が主回路２を遮断した後も、電動機が止まるまで発生する逆起電力により、サイリスタスイッチ７１がオンし続け、トリップコイルＴＣに電流が流れ続けることがあり、トリップコイルがこれに耐えるようにするためにはトリップコイルの大きさを大きくして電流容量を増大することが必要となるなどの不都合がある。
特開２００４−０１５９６１号公報

この発明は、このような従来装置における不都合を解消して、３相の１相が欠相しても漏電または地絡事故に対する保護動作を実行でき、また仮に漏電遮断器の系統への接続を誤ったとしても、保護動作により開閉部が遮断された後は、確実に引き外し装置への通電を停止して引外し装置（トリップコイル）の焼損事故を防止することのできる漏電遮断器を提供することを課題とするものである。

この発明は、前記の課題を解決するため、多相の主回路と、この主回路を開閉する開閉部と、前記主回路の漏電電流を検出する零相変流器と、この零相変流器の漏電検出巻線の出力電流から漏電の発生の有無を判定する漏電検出回路と、この漏電検出回路の漏電の発生を示す出力信号により前記開閉部を引外して主回路を遮断する引外し装置と、前記漏電検出回路および引外し装置へ電力を供給する電源回路とを備えた漏電遮断器において、前記電源回路が、前記主回路の全相の交流電圧を整流して交流電圧の１周期の間に１回はゼロ電圧となる波形の整流出力電圧を前記引き外し装置に供給する整流回路を備えたことを特徴とする（請求項１の発明）。

この請求項１の発明おいて、前記整流回路は、３相ダイオードブリッジ整流回路と補助ダイオードを備え、この３相ダイオードブリッジ整流回路の一方の極性の直流出力端において、３相ダイオードブリッジ整流回路の２相のダイオードを共通に接続した点と他の１相のダイオードとの間に、この１相のダイオードと反対の極性にした前記補助ダイオードを接続し、前記１相のダイオードと補助ダイオードの接続点との他方の極性の直流出力端から出力整流電圧を前記漏電検出回路に加えるとともに、前記２相のダイオードを共通に接続した点と他方の極性の直流出力端から整流出力電圧を前記引き外し装置に加えるように構成することができる（請求項２の発明）。

また、請求項１の発明において、前記整流回路は、３相ダイオードブリッジ整流回路における任意の１相の半波のダイオードを除いた変形３相ダイオードブリッジ整流回路により構成することができる（請求項３の発明）。

この発明のように、漏電遮断器の電源回路における整流回路を、１相が欠相しても整流出力電圧が得られ、かつ、少なくとも引き外し装置に前記主回路の全相の交流電圧を整流した電圧の１周期の間に１回はゼロ電圧となる波形の整流出力電圧を供給するように構成したので、整流回路の出力電圧がゼロとなる点において、引外し装置の電磁装置を駆動するサイリスタスイッチが、この電圧ゼロの点でオフし、引外し装置の電磁装置への通電を確実に遮断することができる。したがって、この発明によれば、３相の１相が欠相して漏電検出を正常に行うことができるとともに、漏電遮断器の電源側端子と負荷側端子の系統への接続を誤ってしまった場合でも、引外し装置の電磁装置への長時間通電を防止することができるため、この電磁装置として短時間定格の小形のものを使用することができ、かつ焼損の恐れをなくすことできる等の効果が得られる。

以下に、この発明を図に示す実施例について説明する。

図１は、この発明の実施例１を示す回路構成図である。この図において、各部の構成はほとんどが図６に示す従来装置と同じであるので、同一の符号を付して示し、詳細な説明を省略する。

ただ、この実施例１における電源回路４を構成する整流回路４１の構成が従来装置とは異なっているので、以下にこれについて説明する。

この実施例１における整流回路４１は、整流出力電圧が主回路２の３相交流電圧の１相の半波でゼロ電圧となるようにして、主回路の３相交流電圧を整流した電圧の１周期の間に１回はゼロ電圧となる波形の整流出力電圧を発生するように構成している。具体的には、３相ダイオードブリッジ整流回路のＵ相アームの上辺ダイオードＵ１と、他の２相（■
、Ｗ相）の上辺ダイオードＶ１とＷ１の共通接続点との間に補助のダイオードＸをダイオードＵ１と逆極性に接続して整流回路４１を構成する。

このように構成された整流回路４１のダイオードＵ１とダイオードＸとの接続点Ａから、図２（ａ）に示すように、３相全波整流した脈動の小さい波形の整流出力電圧Ｖ_Aが得られる。また。ダイオードＸとダイオードＶ１，Ｗ１との接続点Ｂからは、ダイオードＸのために、３相ブリッジ整流回路のＵ相の上辺ダイオードＵ１が除かれた形となるので、図２（ｂ）に示すように、３相交流電圧の１周期（２π）ごとに電圧がゼロとなる波形の整流出力電圧Ｖ_Bが得られる。

この整流回路４１のＡ点の整流出力電圧Ｖ_Aが抵抗Ｒ２とコンデンサＣからなる平滑回路を介して漏電検出回路６に電源として加えられ、Ｂ点の整流出力電圧Ｖ_Bが、直接引外し装置７に電源として加えられる。このため、漏電検出回路６には、脈動の小さい直流電圧が供給されるので漏電検出回路６は極めて安定に動作する。引外し装置７には、２πごとにゼロ電圧となる脈動の大きい波形の直流電圧が供給されることになる。

そして、漏電検出回路６は、漏電または地絡事故が発生した場合には、主回路２の交流電圧の１周期よりわずかに大きい時間幅の検出信号を発生し、これを引外し装置７のサイリスタスイッチ７１のゲートに与える。これにより、例えば、整流出力電圧がゼロとなる点の直前から検出信号が与えられた場合でもサイリスタスイッチ７１は、検出信号がゲートに印加された時点から点弧（オン）し、引外し装置７が作動した後にサイリスタスイッチ７１への印加電圧がゼロとなってもゲート信号が継続されているため、消弧（オフ）することなく継続してオン状態を継続し、次のゼロ電圧点が来るまでに検出信号（ゲート信号）が消滅しているので、次のゼロ電圧点に至ったときに自動的に消弧し、オフする。

このように構成されたこの実施例１の漏電遮断器を正常に配電系統に接続した場合、すなわち、電源側端子３Ａを配電系統の電源線に、負荷側端子３Ｂを配電系統の負荷線にそれぞれ接続した場合において、漏電または地絡事故の発生によって、漏電検出回路６から検出信号が発生されると、これにより引外し装置７のサイリスタスイッチ７１がオンされ、引外し電磁装置７２のトリップコイルＴＣに通電される。これにより電磁装置７２が作動し、投入されている開閉部８が引外されて主回路２を遮断する。開閉部８の遮断によって漏電遮断器１に接続された負荷が系統から切り離されるとともに、漏電遮断器の内部の電源回路４への給電も遮断されるので、開閉部８の遮断とともに引外し装置７への通電も停止される。したがってこの場合は、従来装置と同様に引外し装置７の電磁装置７２への通電が開閉部遮断後に継続されることはないので、トリップコイルの長時間通電による焼損が防止される。

次に、漏電遮断器１の電源側端子３Ａを配電系統の負荷線に、負荷側端子３Ｂを電源線に誤って接続した場合でも、漏電または地絡事故が発生したときは、正常な接続の場合と同様に漏電検出回路６によってこれが検出され、その検出信号によって引外し装置７が作動されて開閉部８の引外しが行われ、主回路２に接続された負荷が遮断される。しかし主回路２は系統の電源線に接続されたままであるので、電源回路４への給電が継続されるため、従来装置においては、引外し装置７のサイリスタスイッチ７１がオンしたままとなっていた。

ところが、この実施例１においては、電源回路４の整流回路４１が、たとえば、３相ブリッジ整流回路のＵ相アームと他の２相アームとを、補助ダイオードＸを介して接続し、ダイオードＸと２相アームの接続点Ｂから、主回路２の３相交流電圧の１周期（２π）の間にゼロ電圧となる波形を有する整流出力電圧を得て、これを引き外し装置７に電源として加える構成であるため、オン状態にあるサイリスタスイッチ７１を通流する電流が整流回路出力の整流出力電圧がゼロ電圧となったところで流れなくなるので、これによってサイリスタスイッチ７１が自動的に消弧し、オフとなる。このため、電磁装置７２の電流が遮断され、長時間継続して流れることが防止される。

なお、漏電遮断器１を給電系統に正常に接続し、誘導電動機のように電力供給を遮断した後に、慣性力によって起電力を発生する負荷が接続されている場合にも、漏電遮断器１の遮断動作後、引外し装置７に電力の供給が継続される状態が生じるが、この実施例１によれば、この場合においても、引外し装置のサイリスタスイッチ７１にゼロ電圧を含む整流電圧が供給されることにより、サイリスタスイッチ７１を確実に消弧させ、オフすることができるので、引外し装置の電磁装置７２に長時間電流が供給されることがなくなる。

この実施例１において、主回路のＵ相が欠相した場合の、Ａ点およびＢ点の電圧波形は、図３（ａ）に示すような半周期（π）ごとにゼロ電圧となる単相全波整流電圧波形と同じ波形となる。漏電検出回路６には、この電圧が平滑回路を介して供給されるので、安定して正常に動作する。そして、引外し装置７のサイリスタスイッチ７１は、半周期ごとに電圧がゼロとなったところで、確実に消弧されオフする。

また、Ｖ相またはＷ相が欠相した場合は、Ｂ点の電圧波形は図３（ｂ）に示すように１周期の間に３／４πの間、電圧がゼロとなる期間を含む波形の電圧となる。Ａ点の電圧は、図３（ａ）に示す波形と同じ波形の電圧となる。

したがって、この場合は、漏電検出回路６は、正常に安定動作することができ、また、引き外し装置７に加わる電圧は、ゼロ電圧の期間を長く含むので、オンしているサイリスタスイッチ７１の消弧（ターンオフ）をより確実に行うことができる。

図４にこの発明の実施例２の構成を示す。

この実施例２は、電源回路４の整流回路４１´の構成が、実施例１の整流回路４１の構成とは次のように構成するだけで、その他の構成は同じであるので、相違点についてのみ説明する。

実施例２における整流回路４１´は、図４に点線で示すように、実施例１における整流回路４１のダイオードブリッジ整流回路のＵ相アームの上辺ダイオードＵ１が除かれて、５個のダイオードで変形３相ダイオードブリッジ整流回路を構成している。もちろん補助ダイオードＸも使用していない。この整流回路４１´のＤ点から出力される整流電圧の波形は、図５に示すように実施例１におけるＢ点の電圧波形と同じく、２πごとにゼロ電圧となる点を有するものとなる。

この実施例２では、整流回路４１´の出力の整流電圧が漏電検出回路６および引外し装置７に共通に加えられる。漏電検出回路６にはこの電圧が抵抗Ｒ２とコンデンサＣとで構成された平滑回路を介して加えられるので、正常に安定動作する。

そして、引外し装置７には、２πごとにゼロ電圧となる脈動波形の整流電圧が加えられることにより、サイリスタスイッチ７１が実施例１の場合と同様に、漏電検出信号によりオンされ、開閉部８が引外され、主回路２が遮断された後も印加電圧が継続する場合においても、電圧がゼロとなる点で、サイリスタスイッチ７１は、消弧され、確実にオフされるようになるので、トリップコイルＴＣが焼損するのを防止でき、安全となる。

整流回路４１´は３相の主回路２から入力を得ているので、１相が欠相しても、漏電検出回路６は正常に動作させることができる。

このようにこの発明は、漏電遮断器においてその内部の電源が、多相の主回路の全相の電圧から得るとともに交流電圧の１周期内にゼロ電圧となる点を有する整流出力電圧を発生するように構成しているので、交流主回路の１相に欠相が生じても漏電保護動作を実行でき、そして、漏電遮断器の両端の接続端子の接続を間違えた場合でも、漏電検出により開閉部を遮断するとその時点から主回路交流電圧の１周期以内には引外し装置の電磁装置の電流を遮断することができるので、引外し装置の電磁装置が焼損するのを防止でき、漏電遮断器として安全性が向上する。

この発明の実施例１の漏電遮断器の構成を示す回路図である。図１の実施例１における整流回路の各点の整流出力電圧の波形図である。図１の実施例１における欠相状態における整流回路の各点の整流出力電圧の波形図である。この発明の実施例２の漏電遮断器の構成を示す回路図である。図４の実施例２における整流回路の整流出力電圧の波形図である。従来の漏電遮断器の構成を示す回路図である。

符号の説明

１：漏電遮断器
２：主回路
３Ａ：電源側接続端子
３Ｂ：負荷側接続端子
４：直流電源回路
４１、４１´：整流回路
５：零相変流器
５１：検出巻線
６：漏電検出回路
７：引はずし装置
８：開閉部

Claims

多相の主回路と、この主回路を開閉する開閉部と、前記主回路の漏電電流を検出する零相変流器と、この零相変流器の漏電検出巻線の出力電流から漏電の発生の有無を判定する漏電検出回路と、この漏電検出回路の漏電の発生を示す出力信号により前記開閉部を引外して主回路を遮断する引外し装置と、前記漏電検出回路および引外し装置へ電力を供給する電源回路とを備えた漏電遮断器において、前記電源回路が、前記主回路の全相の交流電圧を整流して交流電圧の１周期の間に１回はゼロ電圧となる波形の整流出力電圧を前記引き外し装置に供給する整流回路を備えたことを特徴とする漏電遮断器。
請求項１記載の発明において、前記整流回路は、３相ダイオードブリッジ整流回路と補助ダイオードを備え、この３相ダイオードブリッジ整流回路の一方の極性の直流出力端において、３相ダイオードブリッジ整流回路の２相のダイオードを共通に接続した点と他の１相のダイオードとの間に、この１相のダイオードと反対の極性にした前記補助ダイオードを接続し、前記１相のダイオードと補助ダイオードの接続点との他方の極性の直流出力端から出力整流電圧を前記漏電検出回路に加えるとともに、前記２相のダイオードを共通に接続した点と他方の極性の直流出力端から整流出力電圧を前記引き外し装置に加えるように構成したことを特徴とする漏電遮断器。
請求項１記載の発明において、前記整流回路は、３相ダイオードブリッジ整流回路における任意の１相の半波のダイオードを除いた変形３相ダイオードブリッジ整流回路により構成したことを特徴とする漏電遮断器。