JP2515935Y2 - 漏電遮断器の引外しコイル駆動回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の属する技術分野〕 本件の考案は、零相変流器の２次出力を増幅器で増幅
してその出力でサイリスタのゲートをトリガーし、サイ
リスタがオン動作したことにより引外しコイルを通電し
て主回路接点を開駆動するようにした漏電遮断器の、前
記サイリスタを含む引外しコイルの駆動回路で、例えば
400V等の高い電圧で用いられ、サイリスタの耐圧を持た
せるためサイリスタを２本直列に接続したものにおい
て、２本のサイリスタがターンオンする動作を確実に行
えるように改良する技術に関する。

〔従来の技術〕

従来から商用400Vに用いる漏電遮断器の引外しコイル
駆動回路として、電源部をトランスレス化しサイリスタ
を２本直列的に接続して耐圧を持たせるようにした回路
が試みられて来た。

第３図に従来の、例えば400V用漏電遮断器の引外しコ
イル駆動回路として試みられた回路を示す。

図において、１は漏電遮断器の主回路接点等で、２は
１の主回路接点の開閉駆動手段を閉から開に駆動する引
外しコイル、５は整流手段でここでは半波整流ダイオー
ドとしてあり、ダイオード５を接続していない側の引外
しコイル２の端子に電路の線間電源電圧が印加される。
ダイオード５で整流された電圧は、一方では電圧ドロッ
プ抵抗13,14を介して平滑コンデンサ10と増幅器20に供
給され、他方ではダイオード５と同一方向に直列的に接
続されたサイリスタ3,4に供給される。各々のサイリス
タ3,4のアノードとカソード間には、同一容量のサージ
吸収用コンデンサ９又は８とその保護用抵抗12又は11の
直列回路が接続され、各々のサイリスタのアノードカソ
ード間に印加されるサージを吸収すると共に、両方のサ
イリスタをオフとなっている時はコンデンサ８と９で各
々のサイリスタのアノードとカソード間の電圧を均等に
配分して各々のサイリスタの耐圧を満足するように構成
してある。サイリスタ４のカソードはアースラインに接
続され、そのゲートには増幅器20の出力電圧がトリガー
として印加されるように接続してあり、且つサイリスタ
３のゲートは平滑コンデンサ10の電圧端がダイオード６
を介して接続され、ゲートカソード間には抵抗17が接続
されている。又、サイリスタ３のカソードとサイリスタ
４のアノードの接続点と、電圧ドロップ抵抗13,14の接
続点とは抵抗16を介して接続されており、更に抵抗13,1
4の接続点の電位はほぼサイリスタ3,4がオフ状態の時の
サイリスタ３のカソードとサイリスタ４のアノードの接
続点の電位に等しくなるよう抵抗13,14の値を設定して
ある。なお増幅器20は一旦零相変流器21の２次出力端に
１次側の漏洩電流による出力電圧が発生すると、それを
判別して増幅器20の電源電圧がなくなるまで直流出力電
圧を発生し続けるタイプのものである。

以上の例において、零相変流器21の１次側に漏洩電流
が流れていない時はサイリスタ４のゲートにはトリガー
電圧が発生せず、サイリスタ４はオフしている。又、サ
イリスタ３のカソード側には電圧ドロップ抵抗14の、よ
り電源に近い側から抵抗16を介して電圧が供給され、同
じくサイリスタ３のゲート側には抵抗14の、よりアース
ライン側に近い側からダイオード６を介して電圧が供給
されているので、サイリスタ３のゲートはカソードより
電位が低くサイリスタ３もオフ状態となっており、引外
しコイル２には抵抗13,14、増幅器20に流れる非常に微
弱な電流しか流れず、主回路接点１を引外すに至らな
い。

次に、零相変流器の１次側に漏洩電流が流れて２次側
に電圧が発生すると、増幅器20の出力電圧がサイリスタ
４のゲートをトリガーし、且つサイリスタ４のアノード
には抵抗13,16を介してダイオード５の整流電圧が印加
されているのでサイリスタ４はターンオンし、アノード
の電位はほぼアースラインの電位まで低下する。サイリ
スタ４のアノードの電位がアースライン電位まで低下す
ると、サイリスタ３のカソードの電位も同様に低下し今
度はコンデンサ10の電圧端からダイオード６を介して接
続されているサイリスタ３のゲートの電位の方が高くな
って引続きサイリスタ３がターンオンし、サイリスタ3,
4がオン状態になるから引外しコイル２に大電流が流れ
て主回路接点１が引外される。

〔従来技術の問題点〕

以上において、サイリスタ４のゲートにトリガー電圧
が発生するタイミングが、ダイオード５で整流された半
波電圧の波頭近くであればうまく作動するが、半波電圧
の終わりもしくは電圧のない時間であるとうまく作動し
ないといった問題があった。

以下にそれを詳しく説明する。第３図において、コン
デンサ8,9は容量が小さいので平滑コンデンサとしては
働かず、サイリスタ3,4のアノードには交流の電源電圧
をダイオード５で半波整流したそのままの電圧で0Vにな
る期間が必ず含まれるような半波が印加されている。従
って、例えば電圧のある半波の終わり頃にサイリスタ４
のゲートに増幅器20からトリガー信号が発生すると、サ
イリスタ3,4がターンオンしても引外しコイル２に十分
な時間電流が流れず、すぐにサイリスタ3,4のアノード
電位が０になってアノードとカソード間はターンオフ
し、主回路接点１を引外すだけの力が得られない。その
間にコンデンサ10の充電電圧は、増幅器20に供給される
と共にダイオード6,サイリスタ３のゲート，サイリスタ
４の経路で放電されて急速に低下し、増幅器20が働かな
くなり、サイリスタ４へのトリガー出力もなくなってい
るから次の半波電圧がサイリスタ４のアノードに入った
時にはサイリスタ４はターンオフせず、永久に主回路接
点１は開駆動されない。

第３図では整流手段５が半波整流ダイオードであるの
で上述の問題は顕著であるが、例え全波整流ダイオード
を用いたとしても平滑手段がない場合は、必ず電圧がOV
になる時間が含まれるので、上述の問題からは逃れ得な
い。

本来上述の問題を解決しようとすれば、コンデンサ8,
9の容量を十分に大きくして整流電圧を平滑できるよう
にすればサイリスタ3,4のアノードに加わる電圧をOVに
せずある電圧が残ったような脈流とできて良いが、その
ためにはコンデンサ8,9が大形化し漏電遮断器として限
りあるスペース内に配置するには問題があった。

〔考案の課題〕

以上から本件の考案は、スペース的に従来のものと変
わらず、且つ整流ダイオード５とサイリスタ3,4のアノ
ードの間に十分な平滑コンデンサのないような、ある期
間必ずOVに電圧が落ちるような整流回路にて使用され、
トリガー出力がそのタイミングで発生しても確実にサイ
リスタ3,4がターンオンして、引外しコイル２に十分な
引外し電流が流れて確実に主回路接点１を引外せるよう
な引外しコイル駆動回路を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題の解決に当り本件考案では、アースライン側
のサイリスタのターンオン時のアノード・カソード間電
圧と、他方のサイリスタのトリガーに必要なゲート・カ
ソード間電圧と、ダイオードのオン時のアノード・カソ
ード間電圧を加えた値より高い出力電圧をトリガー出力
として発生する検知増幅部の出力電圧を２本のサイリス
タのゲートに直接印加するようにして、従来の回路のよ
うに片方の４のサイリスタは増幅器出力をトリガーとし
てターンオンし、残りのサイリスタ３は前記サイリスタ
４がターンオンしたことにより平滑用コンデンサ10の充
電電圧をトリガーとしてターンオンするような構成とせ
ず、平滑用コンデンサの充電電圧がサイリスタ３のゲー
トを通じて急速に低下することのないようにして、ダイ
オード５により半波整流された電圧のある半波の終わり
ごろに増幅器20の出力が発生しても、その直後の電圧の
ない半波が終了するまで増幅器20の電源電圧が増幅器20
が働かなくなる電圧まで低下しないようにして、トリガ
ー出力が次の電圧のある半波まで発生し続けるようにし
たものである。それにより、次の電圧のある半波の波頭
近くで２本のサイリスタがターンオンし、引外しコイル
２に十分な時間引外し電流が流れて主回路接点１を引外
すことができるようにしたものである。

〔考案の実施例〕

第１図に本件考案による第１の実施例をを示す。第１
図の回路おいて第３図の従来の例と異なる箇所は、増幅
器20とサイリスタ４のゲートの間に抵抗32が入っている
こと、サイリスタ３のゲートはダイオード31を介して増
幅器20の出力端に直接接続されていることの２点であ
る。なお、増幅器20の出力電圧に対して前述の手段の項
で説明した如く制約が加えられているが、従来の増幅器
においてもその程度の出力電圧は十分確保されており特
別変わったものではない。

第１図の第１の実施例において零相変流器21の１次側
に漏洩電流が流れると、増幅器20の出力端にはサイリス
タ４のターンオン時のアノード・カソード間の電圧とサ
イリスタ３のトリガーに必要なゲート・カソード間電位
及びダイオード６のオン時のアノード・カソード間電位
の和よりも大きい電圧が発生する。この時サイリスタ３
のカソード電位は、サイリスタ４がターンオンしていな
い条件下でダイオード５により整流された電圧のある半
波ではダイオード５のカソードに発生する電位の約半分
に設定されている為、ゲートよりカソードの方が電位が
高くなっているからターンオンしない。又ダイオード５
により整流された電圧のない半波ではサイリスタ３のカ
ソード電位はコンデンサ10から抵抗14,抵抗16を介して
電位を供給されているから、増幅器20の出力電圧より明
らかに高い電圧となって、やはりサイリスタ３はターン
オンしない。従ってダイオード５の整流電圧のある半波
に増幅器20の出力電圧が発生すると、抵抗32を介してコ
ンデンサ７が充電され、充電電圧がサイリスタ４のター
ンオンに必要なゲートトリガー電位に達するとサイリス
タ４にはダイオード５から抵抗13,抵抗16を介して電圧
を供給されているからサイリスタ４がまずターンオン
し、サイリスタ４のアノードすなわちサリスタ３のカソ
ードの電位はサイリスタ４のターンオン時のアノード・
カソード電位まで低下する。この時ダイオード31のアノ
ードには、増幅器20からサイリスタ４のターンオン時の
アノード・カソード間電圧とサイリスタ３のターンオン
に必要なゲート・カソード間電圧とダイオード31のオン
に必要なアノード・カソード間電圧の和より大きい電圧
を供給されているから、ダイオード31がオンして抵抗1
7,サイリスタ４のアノード・カソードを通じて電流が流
れ、抵抗17の電圧降下はサイリスタ３のターンオンに必
要なゲート・カソード間電位に達して、サイリスタ３の
アノードにはダイオード５から電圧を供給されているか
らサイリスタ３がターンオンし、もし増幅器20の出力電
圧の発生タイミングが半波電圧の波頭近くであれば、そ
のまま引外しコイル２にダイオード5,サイリスタ3,サイ
リスタ４の経路で外し電流が十分な時間流れて主回路接
点１を開駆動する。

仮に増幅器20の出力電圧の発生タイミングが半波電圧
の終わり近くであると、前述の動作によりサイリスタ3,
4がターンオンしても引外しコイル２に流れる引外し電
流は非常に短い時間しか通電されないから、その半波の
時間内では主回路接点１は引外せない。しかしながらサ
イリスタ3,4がターンオンしても従来の第３図の例のよ
うに、コンデンサ10からダイオード6,サイリスタ３のゲ
ート，サイリスタ４からアースラインに向けて充電電圧
が放電する経路がなく、第１図の例ではわずかに抵抗1
4,抵抗13,サイリスタ3,サイリスタ４の経路と抵抗14,抵
抗16,サイリスタ４の経路で放電するが、ここで抵抗14,
抵抗13,及び抵抗16は基本的に数百Ｖの整流電圧を電子
回路である増幅器20を動作させる為の電圧数十Ｖに低下
させるための電圧下ドロップ抵抗であり、且つ増幅器20
に消費する電流も数mAと非常にわずかであって、高抵抗
となるから放電電流も非常にわずかなもので、コンデン
サ10の充電電圧を急速に低下するに至らず、電圧のない
半波間程度の時間はコンデンサ10の充電電圧は増幅器20
を駆動するだけの電圧を維持する。由に増幅器20の出力
電圧はダイオード５により整流されて電圧のない半波間
発生し続け、次に電圧のある半波の波頭にさしかかった
時サイリスタ3,4は前述の動作によりターンオンして今
度は引外しコイル２に十分な時間引外し電流が流れて主
回路接点１を開駆動可能となる。

第２図は本件考案の第２の実施例で、第１図と異なる
ところは第１図の抵抗16をショート状態としたのみで動
作的には第１図に示すものと何らかわりない。

〔作用及び効果〕

以上のように本件考案によれば、増幅器20の出力電圧
は、サイリスタ４のターンオン時のアノード・カソード
間電圧、サイリスタ３のターンオンに必要なゲート・カ
ソード間のトリガー電圧、ダイオード31のオン時のアノ
ード・カソード間電圧の合計値以上とし、サイリスタ４
のゲートにはコンデンサ７の電圧端から、サイリスタ３
のゲートには増幅器20の出力端からダイオード31を介し
て増幅器20の出力電圧を供給し、且つコンデンサ７の電
圧端と増幅器20の出力端は抵抗32で接続したから、アー
スラインに対してサイリスタ４のゲート電位よりサイリ
スタ３のゲート電位を高く設定でき、従来の第３図の例
のようにサイリスタ３のゲートトリガー電圧はコンデン
サ10の充電電圧により供給する必要がなく、サイリスタ
４がターンオンした時にコンデンサ10の充電電圧が急速
に放電するようなことがなくて、ダイオード５により整
流された電圧のない半波間もコンデンサ10は増幅器20が
十分に働くだけの電圧を維持できて、仮に増幅器20の出
力電圧が電圧のある半波の終了間際、あるいは電圧のな
い半波間に発生しても、次の電圧のある半波で２段直列
的に接続したサイリスタ3,4を確実にターンオンでき、
引外しコイル２に十分な時間引外し電流が流れて主回路
接点１を確実に引外すことができるという効果を有す
る。

なお実施例では整流手段は半波整流ダイオードとして
説明したが、全波整流ダイオードとしても何ら差し支え
なく、むしろ効果は顕著であることは整流電圧がOVにな
る時間が短いことから自明である。

【図面の簡単な説明】

第１図……本件考案による漏電遮断器の引外しコイル駆
動回路の第１の実施例、 第２図……本件考案による漏電遮断器の引外しコイル駆
動回路の第２の実施例、 第３図……従来試みられた漏電遮断器の引外しコイル駆
動回路の回路例。 ２……引外しコイル、3,4……サイリスタ、５……整流
手段、７……コンデンサ、10……平滑コンデンサ、13,1
4……電圧ドロップ抵抗、16……抵抗、17……抵抗、20
……増幅器、21……零相変流器、31……ダイオード、32
……抵抗。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 青木 雅治 広島県広島市南区大州３丁目１番42号 テンパール工業株式会社内 (72)考案者 古本 哲男 広島県広島市南区大州３丁目１番42号 テンパール工業株式会社内 審査官 矢島 伸一

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】電路の線間電圧を引外しコイルを介してコ
   ンデンサによる平滑手段のない整流手段で整流し、整流
   出力を、一方は整流手段と同一方向に２段直列的に接続
   したサイリスタに、他方は複数の電圧ドロップ抵抗を介
   して平滑用コンデンサと、零相変流器の２次出力を入力
   とし一旦２次出力を検知すると電源電圧がなくなるま
   で、サイリスタのターンオン時のアノード・カソード間
   電圧と、サイリスタのターンオンに必要なゲート・カソ
   ード間トリガー電圧と、ダイオードのオン時のアノード
   ・カソード間電圧の合計電圧以上の出力電圧を発生し続
   ける増幅器に供給し、増幅器の出力電圧を抵抗とコンデ
   ンサの順に介してアースラインに落し、該抵抗とコンデ
   ンサの接続点はアースライン側のサイリスタのゲートに
   接続し、増幅器の出力端と抵抗の接続点は増幅器の出力
   端側をアノードとしたダイオードを介して整流手段側の
   サイリスタのゲートに接続し、該サイリスタのゲートと
   カソード間には抵抗を接続し、アースライン側のサイリ
   スタのアノードには整流手段から抵抗を介して電圧を供
   給されていることを特徴とする漏電遮断器の引外しコイ
   ル駆動回路。