JP3835874B2 - 漏電検出器 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、公知の漏電検出器における零相変流器（以下ＺＣＴという）出力の，電力線電圧と同相成分電流を検出するものであり，従来のように容量成分の漏洩電流で誤差を生じることがなく，近年のような電子機器入力フィルタの容量の影響や，工事現場でのケーブル容量性漏れ電流による誤動作がなくなり高感度の純実効漏電遮断器や漏電火災警報器に利用される。
【０００２】
【従来の技術】
従来の漏電検出器は, ＺＣＴの出力をそのまま増幅し，所定の値を超えたとき電源遮断又は警報を発するものであり, 例えば, 電子機器の入力フィルタのコンデンサアースや長大ケーブルの対地容量でも動作してしまい，本来の絶縁劣化による漏電や人体による漏電以外でも誤動作停電するなど問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする問題点】
本発明は従来と比べ余りコスト高になることなく，純抵抗分による漏電，すなわちＺＣＴの出力の実効成分のみを分離して検出し，しかも所定の標準値に達すると遮断器又は警報器を動作せしめるものであるが，その所定の値は電源の変動の影響を受けないものでなければならない。何故ならば漏洩電流は電力線電圧の影響を受ける（ほぼ比例）ので，ＺＣＴの出力も電力線電圧の大きさに比例して変動し高精度を得るには問題がある。この問題を解決するためには，特別な実効成分検出部とともに前記所定の標準値を得る特別な回路が必要である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第一に電力線と同相の実効抵抗成分の漏洩電流を検出するため，ＺＣＴの出力に対応した信号と電力線電圧に対応した信号とを乗算し, その直流成分を低域フィルタによって得る。第二に漏洩電流が所定の標準値に達した時, 比較器が動作して電力線電圧の変化に影響なく動作信号を発するよう，電力線の電圧に比例した直流信号を出力する交流直流変換器を設けその直流出力を基準電圧として前記乗算器−フィルタ出力を比較せしめる。すなわち乗算器によって実効漏洩電流に対応した信号を得るが，これが電力線電圧の影響を受けるので比較用基準電圧も電力線電圧より交流直流変換器を介して得るので，結果として実効漏洩電流は, 電力線電圧の影響を受けず極めて高精度で安定なものが得られる。
【０００５】
【実施例】
図１は, 本発明の一実施例を示す回路説明図である。図において１，２はそれぞれ電流Ｉ1 ，Ｉ2 が流れる電力線（単相二線式の例），Ｔは変圧器，ＺＣＴは零相変流器，Ｍは乗算器，ＡはＺＣＴの検出コイルＮの出力電流ｉg を電圧信号ｅi に変換増幅する増幅器，Ｆは乗算器Ｍの出力信号を平滑して脈動の小さい直流信号ｅf を得るための平滑器，Ｂは変圧器Ｔを介して電力線１，２間の線間電圧Ｖに対応する小さな電圧ｅs を直流信号Ｅs に変換する交流直流変換器，Ｃはｅf とＥs を比較する比較器で，Ｅs を基準としてｅf が大きくなったとき動作信号ｐを出す。
変圧器Ｔは１次巻線Ｎ1 ，２次巻線Ｎ2 , ３次巻線Ｎ3 をもち、電力線１，２間の線間電圧に対応する電圧ｅv とＺＣＴにより漏電電流に対応した電圧ｅi とがＭにより乗算され、出力ｅm が得られる。この関係は次式で示される。
瞬時値では
ｅm（t）＝ｅv（t） ｅi（t） （１）
線間電圧を正弦波とすれば漏洩電流も正弦波であり、従って
ｅv（t）＝√２Ｅv COS ωt （２）
ｅi（t）＝√２Ｅi COS（ωt−ψ） （３）
とすれば

上式の第１項は２倍の周波数をもつ交流成分，第２項は直流成分である。平滑器Ｆにより第１項交流成分を除去すれば
ｅf＝ｅm（t）＝ＥvＥi COSψ （５）
なる直流電圧が得られる。
Ｅv,Ｅi はそれぞれ電力線間電圧Ｖ, 漏洩電流Ｉg ＝｜１1−Ｉ2｜に比例するのでＫを定数として
ｅf＝ＫＶＩg COSψ （６）
が得られる。
一方基準電圧Ｅs は交流直流変換器Ｂにより, ｅs 即ち, 線間電圧Ｖに比例しＥs＝ＫsＶ （７）
が得られＶに比例する。
従って比較器Ｃにより
ｅf＝Ｅs （８）
が検出され, この条件で動作信号ｐを発生する。
（８）式に（６），（７）式を代入すれば
ＫＶＩg COSψ＝ＫsＶ （９）
Ｉg COSψ＝Ｋs／Ｋ （１０）
となり, 線間電圧Ｖに無関係となる。つまり漏洩電流Ｉg の実効成分
Ｉr＝Ｉg COSψ （１１）
は線間電圧の影響なく（１０）式の設定条件Ｋs ／Ｋのみで所定の大きさを超えるかどうかが検出されることになる。
【０００６】
図２にＩc,Ｉr,Igの関係ベクトル図を示す。Ｖは電力線間電圧ベクトル、ＩC は容量成分の漏洩電流である。Ｉr は純粋の絶縁抵抗劣化等による実効成分の漏洩電流で、本発明はＩc に関係なくＩr のみを検出できるものである。
【０００７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、一般電力線の漏洩電流のうち、容量成分による電流に関係なく純抵抗にによる実効成分のみで検出動作され、また、乗算器を用いたとき生じる電圧の影響が除去され、高精度の漏電検出器が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の説明図
【図２】ベクトル図
【符号の説明】
１，２・・・・・・・・・・電力線
Ｉ1,Ｉ2 ・・・・・・・・・電力線の電流
Ｖ ・・・・・・・・・・線間電圧
Ｔ ・・・・・・・・・・変圧器
Ｎ1，Ｎ2，Ｎ3 ・・・・・・変圧器の１，２，３次巻線
ＺＣＴ・・・・・・・・・・零相変流器
Ｎ ・・・・・・・・・・零相変流器の検出巻線
ｉg ・・・・・・・・・・Ｎの出力電流
Ｍ ・・・・・・・・・・乗算器
Ａ ・・・・・・・・・・増幅器
Ｆ ・・・・・・・・・・平滑器
Ｂ ・・・・・・・・・・交流直流変換器
Ｃ ・・・・・・・・・・比較器
ｐ ・・・・・・・・・・比較器出力信号
ｅv ，ｅs ・・・・・・・・線間電圧に対応した電圧
ｅm ・・・・・・・・・・乗算器出力信号
ｅf ・・・・・・・・・・平滑器直流出力信号
Ｅs ・・・・・・・・・・交流直流変換器の直流出力信号（基準電圧）
Ｉc ・・・・・・・・・・容量成分の漏洩電流
Ｉr ・・・・・・・・・・抵抗成分の漏洩電流
Ｉg ・・・・・・・・・・Ｉc,Ｉr のベクトル和

Claims (1)

1. 零相変流器の出力に対応した第１の信号を乗算器の１方の入力に加え，前記零相変流器の１次側の電力線の線間電圧に対応した第２の信号を前記乗算器の他方の入力に加え，前記乗算器の出力より前記第１の信号と第２の信号の積に比例した第３の信号を平滑器に入力し，その出力より，第３の信号の平滑直流成分信号を得，又，前記線間電圧に対応した第４の信号を入力することにより該線間電圧を直流信号に変換する交流直流変換器を設け，この出力より得られる前記直流信号を基準信号として，前記平滑直流成分信号を比較する比較器を設け，前記零相変流器の１次側の電力線の漏洩電流の実効成分が所定の値を超えたとき, 前記比較器が動作することを特徴とした漏電検出器。

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