JP4051157B2 - Neon transformer ground fault detection circuit - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明はネオン管やアルゴン管を点灯させるためのネオン変圧器における2次側の地絡事故を検出する回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
図6にこの種の従来のネオン変圧器の地絡事故検出回路を示す。漏洩変圧器(ネオン変圧器)11の1次巻線12の片端はスイッチ13を通じて入力端子14に接続され、1次巻線12のもう片端は入力端子15に接続されている。2個の2次巻線16,17の巻始め端Cは互いに接続されて、変圧器ケース36のアース端子18に接続され、つまりケース36に接続される。そして接地端子が大地に接地され2次巻線16,17の両巻き終わり端は出力端子21,22に接続され、出力端子21,22間に、ネオン管又はアルゴン管などのサイン灯23が接続される。入力端子14,15間に交流電力、例えば商用電力が入力され、これが変圧器11で昇圧されてサイン灯23が点灯される。
【0003】
サイン灯23やその配線がケース36などと接触し、つまり地絡事故が生じると、これを検出して、入力交流電力を遮断する保護回路10が設けられている。2次巻線16,17の近傍に、これらとそれぞれ磁気的に結合した3次巻線25,26が保護回路10の一部として、設けられる。通常は2次巻線16,17の最下層の下において、磁気コアに3次巻線25,26が巻かれて、2次巻線16,17と3次巻線25,26との間には耐圧が6000〜7000V程度の高耐電圧絶縁材層が介在されて電気的絶縁を大にし、かつ磁気的結合が十分大とされている。
【0004】
3次巻線25,26の一端は、その誘起電圧が互いに打消し合うように逆相に接続され、3次巻線25,26の両他端は整流平滑回路27の入力側に接続され、整流平滑回路27の出力側はツェナーダイオード28を通じて、抵抗器31、コンデンサ32の並列回路の両端に接続され、また、この両端はトライアック33のゲートと陰極とに接続される。トライアック33はリレー34を通じて入力端子14,15間に接続され、リレー34のリレー接点でスイッチ13が構成されている。
【0005】
正常な状態では3次巻線25,26に誘起される電圧はほぼ等しく、互いに逆相なので、整流平滑回路27の入力電圧はほぼゼロである。しかしサイン灯23、又はその配線が地絡すると、地絡された方の2次巻線の両端が短絡され、その2次巻線と結合している3次巻線の誘起電圧が著しく減少するため、他方の3次巻線の全誘起電圧が整流平滑回路27に印加されることになる。この電圧が整流平滑され、その出力電圧が上昇してツェナーダイオード28がオンとなる。その結果、トライアック33がオンとなりリレー34が動作し、スイッチ13が開となり、入力交流電力の変圧器11への供給が遮断される。スイッチ13のリレー接点は常開側NOに接続され、これを通じてリレー34に動作保持電流が流れる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
先に述べたように2次側の地絡事故を検出するため、従来においては2つの3次巻線を用いていた。この3次巻線は、2つの2次巻線の最下層の下(内側)に高耐圧絶縁物を介して設けていた。このため、この3次巻線を設けるための手数がかかり、それだけネオン変圧器の生産効率を低くしていた。
【0007】
この発明の目的は3次巻線を用いることなく、地絡事故を検出できるネオン変圧器の地絡事故検出回路を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この発明によれば2次巻線とアース端子との間に所定値以上の電圧が発生するとこれを検出する電圧検出手段が設けられ、この電圧検出手段の検出出力により1次巻線への電源電力の供給が遮断されるようになされる。
【0009】
【発明の実施の形態】
図1にこの発明の基本構成を示し、図6と対応する部分に同一番号を付けてある。この発明においては2次巻線16,17の接続点(2次巻線の中性点)Cと変圧器のアース端子18との間に電圧検出手段41が挿入される。電圧検出手段41としてしきい値素子としてのツェナダイオード42とホトカプラ43の発光素子43Lの直列回路が用いられた場合である。またこの例では電圧検出手段41と並列に抵抗素子44が接続されるとともに、電圧検出手段41と直列に整流用のダイオード45が接続される。またホトカプラ43の受光素子43Pとリレー34の直列回路が入力端子14,15間に接続される。入力端子14と1次巻線12との間にリレー34の接点13が挿入され、その常開接点NOはリレー34を通じて入力端子15と接続されている。
【0010】
この構成において変圧器11の2次側に地絡事故がない正常な状態にあれば、2次巻線16,17の中性点Cの電位はほぼゼロであって、中性点Cとアース端子18との間の電圧もほぼゼロである。従って電圧検出手段41は電圧を検出しない。また発光素子43Lに電流が流れないで、入力端子14,15より電源電力が1次巻線12へ供給される。
【0011】
いま変圧器11の2次側、つまりサイン灯23あるいはその配線が地絡すると、例えば出力端子21側が地絡すると、その地絡点が基準電位となり中性点Cに2次電圧が現われ、この電圧によりツェナダイオード42が導通し、発光素子43Lが発光し、受光素子43Pに電流が流れ、リレー34が動作し、接点13は常開側NOに切替り、1次巻線12への電源電力の供給が遮断され、またリレー34には自己保持電流が流れる。つまり地絡事故が発生すると、これが電圧検出手段41で検出され、1次巻線12への電源電力の供給が遮断され、地絡点に電流が流れ続けて火災が生じるようなことが避けられる。
【0012】
2次側配線を、火災防止の点から、メタルコンジットと呼ばれる可撓性チューブ内に通すことがある。この場合はメタルコンジットと配線との間の静電容量にもとづく高いインピーダンスが生じ、2次側電圧がこの静電容量インピーダンスと電圧検出手段41のインピーダンスとで分圧され、正常時においても電圧検出手段41で電圧を検出するような電圧が電圧検出手段41に印加され、誤動作するおそれがある。この誤動作が生じないように抵抗素子44の抵抗値を選定して、正常状態で、電圧検出手段41に印加される電圧が所定値以下、つまりツェナダイオード42が導通しないようにされる。この状態で地絡事故が生じると、その個所で前記静電容量インピーダンスがほぼゼロになり、電圧検出手段41には地絡事故を検出するに十分な電圧が印加される。
【0013】
図1に示した電圧検出手段41では発光素子43Lを確実に動作させるための電流が不足する場合がある。このような問題を解決するには例えば図2に示すように構成すればよい。
つまり、抵抗素子44の両端の電圧がダイオード45よりなる整流回路46で整流され、その整流出力が、しきい値素子としてのツェナダイオード42と抵抗素子47−48の直列回路に印加され、またトランジスタ49、発光素子43Lの直列回路に印加され、抵抗素子47,48の接続点がトランジスタ49のベースに接続される。トランジスタ49のコレクタ−エミッタ間にこのトランジスタ49を保護するためのツェナダイオード51が必要に応じて接続される。
【0014】
抵抗素子44の両端間の電圧が所定値を越えると、整流回路46の出力でツェナダイオード42が導通され、トランジスタ49にベース電流が供給され、トランジスタ49が導通して発光素子43Lが発光する。トランジスタ49が導通する電圧は、ツェナダイオード42、抵抗素子47,48により設定する。
電圧検出手段41としては図3に示すように、整流回路46内にコンデンサ52,抵抗素子53よりなる平滑回路を設け、整流出力を平滑してツェナダイオード42に印加してもよい。またトランジスタ49の代りにスイッチング素子としてサイリスタ54を用いてもよい。更に発光素子43Lはサイリスタ54のカソード側ではなくアノード側に接続する方がよい。つまり発光素子43Lをサイリスタ54のカソード側(トランジスタ49の場合はエミッタ側)に挿入すると、発光素子43Lのインピーダンスのばらつきにより、サイリスタ54(トランジスタ49)がオンする電圧が変化するからである。なおサイリスタ54のカソード側に挿入したツェナダイオード55は雑音でサイリスタ54が導通しないようにするもので省略してもよい。
【0015】
なお、2次側が地絡して、中性点Cが高電位になると、この電圧がホトカプラ43を介して商用電源の非接続側端子15との間に印加され、ホトカプラ43が破壊するおそれがある場合は、図1に示すように、中性点Cと入力端子15との間に接続した保護素子56が導通して、ホトカプラ43に対する保護がなされる。
【0016】
図1に示した構成において、負荷(サイン灯23)の中点を接地すると、2次側の地絡事故の検出が困難になる。この点で負荷の中点は接地しないことに決められている。しかし工事ミスで負荷の中点を接地してしまった場合に、前記電圧検出手段41を用いて、電源電力の1次巻線12への供給を停止して、ネオン塔が動作しないようにする。
【0017】
そのためネオン変圧器の2つの2次巻線16,17でそれぞれ構成される2つの磁気回路が互いに不平衡になるようにされる。例えば図4に示すように、ロ字状磁気コア61上に1次巻線12が巻装され、その1次巻線12の両側で磁気コア61上に2次巻線16,17がそれぞれ巻装され、1次巻線12と2次巻線16,17との各間において、ロ字状磁気コア61の磁路を分路するリーケージコア62,63が設けられている。この実施例でリーケージコア62,63の各幅t1,t2を互いに異ならせて、磁束漏洩特性を異ならせ、2次巻線16,17によりそれぞれ構成される磁気回路64,65を互いに不平衡とさせる。t1は例えばロ字状磁気コア61の幅tに対しその10〜30%程度小とし、t2はtに対し10〜30%程度大とする。
【0018】
このようなネオン変圧器11とし、図1に示したと同様に、図5に示すように中性点Cとアース端子18との間に、図1乃至図3に示した電圧検出手段41の何れかを接続する。この構成において、負荷側の中点が接地されず、かつ正常な状態であれば、中性点Cの電圧はほぼゼロであって電圧検出手段41は電圧を検出しない。しかし図5に示すように負荷の中点が接地されると、この接地点、アース端子18、各2次巻線16,17をそれぞれ通る電流66,67が流れ、これら電流66,67は前記磁気回路64,65の磁気特性の相異により、電流66,67の値が異なり、これらの差の電流、例えば数mA程度が中性点Cとアース端子18との間に流れ、これが電圧検出手段41により検出され、リレー34が動作して、電源電力の1次巻線12への供給が遮断される。
【0019】
リーケージコア62,63の磁束漏洩特性を異ならせるには、リーケージコア62,63の幅の変更の他に、磁気空隙の長さG1,G2を互いに異ならせてもよい。或は幅t1,t2と長さG1,G2の両方を互いに異ならせてもよい。要は磁気回路64,65の磁気特性を互いに異ならせればよい。ただし、この磁気回路64,65の不平衡を大きくし過ぎると、サイン灯の点灯特性に影響を与えることになる。よって幅についてみれば前述したように基準に対し各±10〜30%程度が好ましい。
【0020】
図5に示した構成によれば、前述したように負荷側の中点を接地すると、電源電力の供給が停止され、また図1乃至図3の説明から明らかなように、2次側で地絡事故が発生すると、これを検出して、電源電力の供給を停止することになる。電源電力供給の遮断はリレーによることなく、トライアックなどの半導体スイッチング素子を用いてもよい。
【0021】
【発明の効果】
以上述べたようにこの発明によれば、ネオン変圧器に3次巻線を設けることなく2次側の地絡事故を検出して、電源電力の供給を遮断することができる。従って、ネオン変圧器の作成が従来より簡単になり、生産性が向上する。
またネオン変圧器を図4に示したように、2つの2次巻線がそれぞれ構成する磁気回路を不平衡とすることにより、負荷の中性点を接地すると、電源電力の供給が停止される。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例を示す回路図。
【図2】図1中の電圧検出手段41の変形例を示す回路図。
【図3】図1中の電圧検出手段41の更に他の変形例を示す回路図。
【図4】2つの2次巻線の磁気回路を不平衡にしたネオン変圧器の例を示す図。
【図5】この発明の他の実施例を示す回路図。
【図6】従来のネオン変圧器の地絡事故検出回路を示す回路図。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a circuit for detecting a secondary ground fault in a neon transformer for lighting a neon tube or an argon tube.
[0002]
[Prior art]
FIG. 6 shows a ground fault detection circuit of this type of conventional neon transformer. One end of the
[0003]
When the
[0004]
One ends of the
[0005]
In a normal state, the voltages induced in the
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in order to detect a secondary side ground fault, two tertiary windings are conventionally used. The tertiary winding is provided under the lowermost layer (inside) of the two secondary windings via a high-voltage insulator. For this reason, it takes time to provide the tertiary winding, and the production efficiency of the neon transformer is lowered accordingly.
[0007]
An object of the present invention is to provide a ground fault detection circuit for a neon transformer that can detect a ground fault without using a tertiary winding.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, voltage detecting means for detecting when a voltage exceeding a predetermined value is generated between the secondary winding and the ground terminal is provided, and the power supply to the primary winding is detected by the detection output of the voltage detecting means. The power supply is cut off.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a basic configuration of the present invention, and the same reference numerals are given to portions corresponding to FIG. In the present invention, the voltage detection means 41 is inserted between the connection point (the neutral point of the secondary winding) C between the
[0010]
In this configuration, if the secondary side of the
[0011]
If the secondary side of the
[0012]
From the viewpoint of fire prevention, the secondary side wiring may be passed through a flexible tube called a metal conduit. In this case, a high impedance based on the electrostatic capacitance between the metal conduit and the wiring is generated, and the secondary side voltage is divided by the electrostatic capacitance impedance and the impedance of the voltage detecting means 41, and the voltage is detected even in the normal state. A voltage for detecting the voltage by the
[0013]
In the voltage detection means 41 shown in FIG. 1, there is a case where the current for reliably operating the
That is, the voltage across the
[0014]
When the voltage across the
As the
[0015]
If the secondary side is grounded and the neutral point C is at a high potential, this voltage is applied to the
[0016]
In the configuration shown in FIG. 1, if the midpoint of the load (sign lamp 23) is grounded, it becomes difficult to detect a ground fault on the secondary side. At this point, it is determined that the midpoint of the load is not grounded. However, if the midpoint of the load is grounded due to a construction error, the supply of power to the primary winding 12 is stopped using the voltage detection means 41 so that the neon tower does not operate. .
[0017]
For this reason, the two magnetic circuits respectively composed of the two
[0018]
As in the case shown in FIG. 1, such a
[0019]
In order to make the leakage flux characteristics of the
[0020]
According to the configuration shown in FIG. 5, when the midpoint of the load side is grounded as described above, the supply of the power supply is stopped, and as is clear from the description of FIGS. When an entanglement accident occurs, this is detected and supply of power supply is stopped. The power supply may be cut off without using a relay, and a semiconductor switching element such as a triac may be used.
[0021]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to detect a ground fault on the secondary side without providing a third winding in the neon transformer and to cut off the supply of power. Therefore, the production of the neon transformer becomes easier than before, and the productivity is improved.
In addition, as shown in FIG. 4, the supply of the power supply is stopped when the neutral point of the load is grounded by making the magnetic circuit formed by the two secondary windings unbalanced as shown in FIG. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram showing a modification of the voltage detecting means 41 in FIG.
FIG. 3 is a circuit diagram showing still another modified example of the voltage detecting means 41 in FIG. 1;
FIG. 4 is a diagram showing an example of a neon transformer in which the magnetic circuit of two secondary windings is unbalanced.
FIG. 5 is a circuit diagram showing another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a circuit diagram showing a ground fault detection circuit of a conventional neon transformer.
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