JP3159459B2 - 電気機器における感電を防止するラインフィルター - Google Patents

電気機器における感電を防止するラインフィルター

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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/40Arrangements for reducing harmonics

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、交流電源に接続され
る電気機器における感電を防止するためのラインフィル
ターに関するものである。
【従来の技術】
【0002】図7の1は従来のラインフィルターの一例
を示すものである。図において、三相交流電源2と電気
機器3との間に従来のラインフィルター1を接続してい
る。電気機器3としては交流電源を入力とし電気的動作
をするもので、テレビ、オーディオアンプ、電気洗濯
機、エアコン、コンピュータ及びモータやトランス等を
使用した電気機器等がある。従来のラインフィルター1
のような構成のものは一般にノイズフィルターと呼ば
れ、三相交流電源2の出力電圧に含まれるノイズ電圧ま
たは、三相交流電源2から従来のラインフィルター1の
入力までの配線に混入する高周波のノイズ電圧を除去
し、電気機器3の誤動作を防止するために使用される。
【0003】従来のラインフィルター1は入力端子R
1、S1、T1が三相交流電源2のR0、S0、T0の
各相と接続されている。また三相交流電源2のS0相は
例えば接地点4において接地されている。これは、一般
に商用交流電源の柱上トランスで行なわれている接地方
法である。従来のラインフィルター1は、入力端子R
1、S1、T1と出力端子R2、S2、T2との間にコ
モンモードチョークコイルL1、L2、L3を接続す
る。入力端子側にはコンデンサC1、C2、C3を端子
間R1、S1、T1間に接続し、出力側には静電容量が
等しいコンデンサC4、C5、C6の一方の電極をそれ
ぞれ出力端子R2、S2、T2に接続し、他方の電極を
アース端子E2に接続する。このアース端子E2は電気
機器3のアース端子E3に接続する。また、アース端子
E3は一般的には、電気機器3の容器であるケースに接
続されている。このケースは金属性の場合が多い。さら
に、従来のラインフィルター1の出力端子R2、S2、
T2を電気機器3の電源端子R3、S3、T3に接続す
る。従来のラインフィルター1は以上のように構成され
ている。
【0004】次に、従来のラインフィルター1の動作を
説明すると、コモンモードチョークコイルL1、L2、
L3は高いインダクタンスを持ち、交流電源2と電気機
器3との間の電位が異なることによりノイズ電流が流れ
るのを防止する。すなわち三相交流の同相成分のノイズ
を除去する。また、コンデンサC1〜C6とコモンモー
ドチョークコイルL1、L2、L3の洩れインダクタン
スにより、相間のノーマルモードのノイズ電圧を除去す
る。従って、三相交流電源2から入力端子R1、S1、
T1に入ってくるノイズ電圧を、電気機器3の電源端子
R3、S3、T3間では低減させることができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来のラインフィルタ
ー1は以上のように構成されているので、次に述べるよ
うな問題点が存在する。図7のコンデンサC4、C5、
C6はアース端子E2に接続され、さらに電気機器3の
アース端子E3に接続されている。また三相交流電源2
のS0相は一般に接地点4において接地される場合が多
い。従って、電気機器3のケースは、アース端子E3と
内部で接続されているので、接地点5において電気機器
3のアース端子E3を接地しないと、三相交流電源2の
交流電圧をコンデンサC4、C5、C6で分圧した電圧
が電気機器3のケースにかかる。コンデンサC4、C
5、C6の静電容量が同じであれば、交流電圧の3分の
2が電気機器3のケースにかかる。例えば、交流電圧が
200ボルトであれば133ボルトの電圧が電気機器3
のケースにかかることになり、人体が接触すると感電す
る。また、電源機器3の内部における配線や、浮遊容量
などの静電容量として、コンデンサC7、C8、C9も
あり、このコンデンサも上記コンデンサC4、C5、C
6と同じく、電気機器3のケースに電圧を発生させる。
また、コンデンサC4、C5、C6の静電容量を大きく
したり、交流電圧に周波数成分の高いノイズ電圧が含ま
れていると、電気機器3のケースに人体が接触したとき
に流れる電流が高くなり、さらに危険性が高くなるとい
う問題点があった。
【0006】また、接地点5において電気機器3のアー
ス端子E3を接地点5において接地すれば感電を防ぐこ
とができるのであるが、電気機器によっては接地が困難
であるものもある。さらに、接地すると洩れ電流が流
れ、従来のラインフィルター1等を多数個使用する電気
機器では、三相交流電源2と従来のラインフィルター1
の入力端子R1、S1、T1との間に設けられた漏電ブ
レーカ(記入していない)が誤作動してしまうという問
題点等があった。この発明は上記のような問題点を解消
するためになされたもので、交流電源に接続される電気
機器3のケースを接地しなくても、人体が電気機器3の
ケースに接触して感電することを防ぐラインフィルター
を得ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明に係るラインフ
ィルターは、電気機器3の電源端子R3、S3、T3の
接地電位に対する電圧の和の交流分が零になるように
し、各相に接続されたコンデンサから電気機器3のケー
スに流れる電流の和を零にし、人体が電気機器3のケー
スに接触しても電流が流れないようにして、感電を防ぐ
ものである。
【0008】
【作用】この発明におけるラインフィルターに使用した
トランスは、出力端子の接地電位に対する電圧の和の交
流分が零になるように作用し、コンデンサC4〜C9の
洩れ電流の和を零にする。
【0009】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図1は、この発明の実施例のラインフィルター1
0の一例である。図において、入力端子R1、S1、T
1と出力端子R2、S2、T2との間にコモンモードチ
ョークコイルL1、L2、L3を接続する。トランス1
1の巻線L4、L5、L6の端子の一方を出力端子R
2、S2、T2の各相にそれぞれ接続し、他方の端子を
アース端子E1に接続する。このアース端子E1は接地
する。このトランス11の巻線L4、L5、L6は磁気
的に結合させ、各巻線の起電圧の和を零になるように構
成する。この発明のラインフィルター10は以上のよう
に構成されている。
【0010】次に、トランスの構成を示す。トランス1
1は図2または図3のように構成されている。珪素鋼板
やフェライト、アモルファスコアなどの磁性材料により
構成され、磁路が三つに分かれた鉄心12に、巻線L
4、L5、L6を図のように各磁路に同一方向に巻く。
このトランス11の動作は、例えば巻線L4の端子R2
とE1間に電圧が加わったとすると、磁束13が発生す
るが、巻線L5には磁束14、巻線L6には磁束15の
二つの磁路に分かれ、磁束14と15は磁束13の二分
の一の強度で方向が反対である。すなわち、巻線L5、
L6には巻線L4の電圧の二分の一の電圧で、逆方向の
極性の電圧が発生する。従って、この巻線L4、L5、
L6に発生する電圧の和は零になる。トランス11には
電流はほとんど流れないので、小型のトランスで良く、
低価格のノイズフィルターが得られる。
【0011】図4はトランス11の他の実施例である。
3個の単相トランス16、17、18の一次側は巻線L
4、L5、L6に相当し、二次側の巻線19、20、2
1を図のように接続する。このように接続すると二次側
の巻線19、20、21の起電圧の和は零であり、従っ
て巻線L4、L5、L6に発生する電圧の和も零にな
る。
【0012】次に、この発明のラインフィルター10の
動作を説明する。図1において、トランス11の鉄心1
2に高周波において透磁率が低くなる珪素鋼板のような
高周波特性の悪いものを使用することにより、高周波に
おいてトランス11の巻線L4、L5、L6のインダク
タンスがコモンモードチョークコイルL1、L2、L3
に比べ小さくなり、出力端子R2、S2、T2間のノイ
ズ電圧は、入力端子R1、S1、T1間のノイズ電圧に
対するコモンモードチョークコイルL1、L2、L3と
トランス11の巻線L4、L5、L6のインダクタンス
の分圧比になるため、図7のコンデンサC4、C5、C
6が無くても、ノイズ電圧を低減でき、ノイズフィルタ
ーの動作をすることができる。また、トランス11を安
価な珪素鋼板により構成できるので低価格のノイズフィ
ルターを提供できる。
【0013】図1において、三相交流電源2の少なくと
も一つの相、例えばR0相にノイズが乗ったり、高周波
成分を含んだ波形であっても、また例えばS0相が接地
されR0、T0相の電圧とS0相の電圧が接地電位に対
し異なっていても、出力端子R2、S2、T2の接地電
圧に対する電圧の和は零になり、電気機器3のケ−スを
接地しなくても、また、電気機器3の内部における配線
や、浮遊容量などの静電容量として、コンデンサC7、
C8、C9があっても、電気機器3のケースには電圧は
発生しない。従って感電を防ぐことができ、接地してい
ないので漏れ電流も無い。
【0014】図5はこの発明のラインフィルター10の
他の実施例である。図において、コンデンサC10、C
11、C12を、トランス11の巻線L4、L5、L6
に直列に接続したもので、高周波成分に対する感電を防
止するようにしたものである。この構成によればトラン
ス11には高周波成分の電圧のみが加わるので、トラン
ス11は非常に小型のものですむ。また、三相交流に直
流成分が含まれている場合などには、トランス11の磁
気飽和を防ぐことができる。またコンデンサC10、C
11、C12の代わりに、アース端子E1とトランス1
1との間に1個のコンデンサを接続しても同等の効果が
得られる。
【0015】図6はこの発明のラインフィルター10の
他の実施例である。図において、コンデンサC1、C
2、C3を入力端子R1、S1、T1間に接続し、出力
側にはコンデンサC4、C5、C6の一方の電極を端子
間R2、S2、T2にそれぞれ接続し、他方の電極をア
ース端子E2に接続する。このアース端子E2は電気機
器3のアース端子E3に接続する。トランス11の巻線
L4、L5、L6の端子の一方を出力端子R2、S2、
T2の各相にそれぞれ接続し、他方の端子をアース端子
E1に接続する。このアース端子E1は接地する。この
ような構成によりコンデンサC4、C5、C6を接続し
ても、電気機器3のケースには電圧は発生しない。これ
によりノイズフィルターとしての動作と、電気機器3の
ケースに人体が接触しても感電しないという特徴をあわ
せ持つ優れたラインフィルター10が得られる。
【0016】なお、上述した実施例においては、三相交
流電源の場合を示したが、単相やそれ以上の多相交流電
源であっても同等の効果が得られる。
【0017】また、上述した実施例においては、トラン
ス11をコモンモードチョークコイルL1、L2、L3
の出力端子R2、S2、T2に接続したが、入力端子R
1、S1、T1に接続すれば、電気機器3の発生するノ
イズ電圧が三相交流電源2に伝わるのを低減することが
できる。また、入力端子R1、S1、T1と出力端子R
2、S2、T2の両方にトランス11を設けても同等の
効果が得られる。
【0018】また、アース端子E1は接地したが、三相
交流電源2の各相のうち、接地されている相に、例えば
S0相が接地されている時にはこのアース端子E1をS
0相に接続しても同等の効果が得られる。
【0019】
【発明の効果】この発明におけるラインフィルターは、
以上説明したように構成されているので、コンデンサC
4、C5、C6が無くてもノイズフィルターとして動作
し、また、電気機器のケースを接地しなくても、これに
人体が接触して感電することがなく、接地していないの
で接地に流れる漏れ電流も無く、低価格のラインフィル
ターが得られる等の優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の電気機器における感電を防止するラ
インフィルターの一実施例を示した回路図である。
【図2】この発明の電気機器における感電を防止するラ
インフィルターにおけるトランスの構成図である。
【図3】この発明の電気機器における感電を防止するラ
インフィルターにおけるトランスの他の構成図である。
【図4】この発明の電気機器における感電を防止するラ
インフィルターにおけるトランスの他の構成を示した回
路図である。
【図5】この発明の電気機器における感電を防止するラ
インフィルターの他の実施例を示した回路図である。
【図6】この発明の電気機器における感電を防止するラ
インフィルターの他の実施例を示した回路図である。
【図7】従来のラインフィルターを示した回路図であ
る。
【符号の説明】
1 従来のラインフィルター 2 三相交流電源 3 電気機器 4、5 接地点 10 ラインフィルター 11 トランス 12 鉄心 16、17、18 単相トランス 19、20、21 単相トランスの巻線 E1、E2、E3 アース端子 R0、S0、T0 三相交流電源2の各相 R1、S1、T1 入力端子 R2、S2、T2 出力端子 R3、S3、T3 電気機器の電源端子 C1〜C12 コンデンサ L1、L2、L3 コモンモードチョークコイル L4、L5、L6 トランスの巻線

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】単相以上の相数の交流電源と接続する入力
    端子と、この交流電源を電源とする電気機器等の負荷
    接続する出力端子と、前記入力端子と前記出力端子との
    間に接続されるコモンモードチョークコイルと、接地電
    位に接続されるアース端子と、を有するラインフィルタ
    ーにおいて 前記コモンモードチョークコイルの出力側または入力側
    の各相と、接地電位との間に接続されるトランスを備
    え、このトランスの各相の巻線は、各磁路に同一方向に
    巻くとともに、このトランスの各相の巻線の同一方向の
    端子をそれぞれ前記出力端子または前記入力端子に接続
    し、またこのトランスの各相の巻線の他方端子をそれぞ
    れアース端子に接続し、 前記トランスの各巻線の起電圧の和が零になるように構
    したことを特徴とする電気機器における感電を防止す
    るラインフィルター。
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