JP4052785B2

JP4052785B2 - 回路遮断器

Info

Publication number: JP4052785B2
Application number: JP2000278648A
Authority: JP
Inventors: 和哉藍原; 栄悦佐藤; 英樹早川
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2000-09-08
Filing date: 2000-09-08
Publication date: 2008-02-27
Anticipated expiration: 2020-09-08
Also published as: JP2002093302A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回路遮断器に係り、特に、大電流通電時の平衡特性を向上させる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、回路遮断器では、漏洩電流発生時においては、零相変流器により、３相電流または２相電流等におけるベクトル和がゼロとならない時に、その差分に応じた出力電流を発生させるようにしている。しかし、該零相変流器を貫通する電線（及び導体）を流れる電流が大きくなると、漏洩電流が発生しなくとも、零相変流器の平衡（３相電流や２相電流等のベクトル和がゼロとなること）が崩れ、出力電流を発生する。このため、漏電検出回路は漏電が発生したと誤認識して制御部を駆動させ主回路のスイッチ部をオフ状態にし、主回路の負荷電流を遮断してしまう。従来の回路遮断器では、図４に示すように、漏電検出回路５と過電流検出回路６が互いに別個に設けられ、上記のような誤認識をなくし平衡特性を向上させるためには、該漏電検出回路５側で対策が講じられ、例えば、特開平９−９２１２７号公報には、零相変流器３の側面方向に磁気シールドを設ける技術が記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術のように磁気シールド付加等を行った場合は、実装スペースが増大する上、コスト的にも不利となる。本発明が解決しようとする課題点は、漏電または過電流に対し誤認識することなく電流遮断できる技術を、省スペース、簡易かつ低コストな構成で実現することである。
本発明の目的は、上記課題点を解決して平衡特性の優れた回路遮断器を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために発明では、主回路の負荷電流を断続するスイッチ部と、上記主回路の負荷電流情報を検出する変流器と、上記主回路の漏洩電流情報を検出する零相変流器と、上記検出した漏洩電流情報を、第１の電圧信号変換部で上記負荷電流情報に基づき電圧上昇を抑えた状態で電圧信号に変換し、漏電検出処理用に予め設定した第１の設定レベルとの比較を行う漏電検出回路と、上記負荷電流情報を上記第１の電圧信号変換部に供給するインターフェース回路と、上記検出された負荷電流情報から上記主回路の過電流情報を検出し、該検出した過電流情報を第２の電圧信号変換部で電圧信号に変換し、過電流検出処理用に予め設定した第２の設定レベルとの比較を行う過電流検出回路とを備えて成り、上記漏電検出回路及び上記過電流検出回路は、上記それぞれの設定レベルを形成するマイコンを備え、かつ、該漏電検出回路の上記第１の電圧信号変換部は、上記インターフェース回路からの負荷電流情報に基づき抵抗値を変え、該マイコンにより上記漏洩電流情報を電圧信号に変換する構成を備え、上記第１の電圧信号変換部で変換された電圧信号が上記第１の設定レベル以上のときは上記漏電検出回路の出力に基づき上記スイッチ部をオフ状態とし、また、上記第２の電圧信号変換部で変換された電圧信号が上記第２の設定レベル以上のときは上記過電流検出回路の出力に基づき該スイッチ部をオフ状態として、上記負荷電流を遮断する構成とする。また、上記漏電検出回路の上記第１の電圧信号変換部は、上記負荷電流の値が漏電発生時の動作電流値よりも大きいとき、上記抵抗値を下げて設定する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図１〜図３に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１の実施例を示す。
図１において、１は主回路、２はスイッチ部としての開閉用接点、３は漏洩電流を検出する漏電情報検出手段としての零相変流器、４は主回路１を流れる負荷電流を検出する変流器、５は漏電検出回路、６は過電流検出回路、１０はインターフェース部、１１は第１の電圧信号変換部としての可変電圧変換部、１２はフィルタ，１３は漏電検出部、１４、２５はトリガ部、１５、２６はスイッチ制御部としての引外し装置、１６、２７は電源回路、２１は整流回路、２２は第２の電圧信号変換部としての電圧変換部、２３は信号増幅部、２４は制御部である。上記漏電検出回路５は、上記可変電圧変換部１１、フィルタ部１２、漏電検出部１３、トリガ部１４、引外し装置１５、及び電源回路１６を備えている。また、過電流検出回路６は、上記整流回路２１、電圧変換部２２、信号増幅部２３、制御部２４、トリガ部２５、引外し装置２６、及び電源回路２７を備えて構成される。本実施例は３相方式の場合であり、主回路１には、上記開閉用接点２、零相変流器３、及び変流器４等がそれぞれ設けられている。
【０００６】
上記漏電検出回路５は、零相変流器３により検出され変換された漏洩電流を可変電圧変換部１１により電圧変換し、フィルタ回路１２によってノイズ成分を除去し、漏電検出部１３へ入力される。漏電検出部１３では、該入力された信号の大小や継続時間を判定し、該入力された信号が、漏電検出処理用に予め設定した基準レベル（第１の設定レベル）以上の場合に、トリガ部１４を経てスイッチ制御部としての引外し装置１５を駆動し、主回路１の開閉用接点（スイッチ部）２を開状態（オフ状態）にする。また、上記過電流検出回路６では、各相の変流器４により検出され変換された負荷電流が、整流回路２１にて全波整流され、電源回路２７に導かれて、過電流検出回路内のオペアンプやマイコン等用の電源を形成する。また上記電源回路２７に接続された電圧変換部２２では、抵抗器によって上記変流器４の変流器出力が電圧変換される。電圧変換された信号は、例えばオペアンプ等により構成される信号増幅部２３により増幅され、制御部２４のＡ／Ｄ変換部に入力され、実効値に変換される。本実施例では該制御部２４をマイコンで構成する。該実効値変換された信号が、過電流検出処理用に予め設定した基準レベル（第２の設定レベル）以上の場合には、該実効値変換された信号を基づき、該信号の大きさに応じた遅延時間を持たせるようにし、トリガ部２５を経て引外し装置２６を駆動し、主回路１の開閉用接点（スイッチ部）２を開状態（オフ状態）し、主回路１の負荷電流を遮断する。
【０００７】
本実施例構成においては、漏電検出回路５の可変電圧変換部１１と、過電流検出回路６の制御部２４の間を、インターフェース部１０で接続してある。該インターフェース部１０は主回路１の負荷電流情報を、制御部２４から可変電圧変換部１１に電圧信号変換用の制御情報として供給する。上記可変電圧変換部１１は、デジタルポテンショメータ等を用いて構成し、過電流検出回路６の制御部２４にはマイコンを用いて構成し、該制御部２４の該マイコンにより上記デジタルポテンショメータ等の抵抗値を制御する。また、予め負荷電流の大きさに応じた零相変流器の不平衡出力分を測定しておき、該制御部２４のマイコン等にこれを設定しておく。これにより、該マイコンで、インターフェース部１０からの負荷電流情報に応じ、記デジタルポテンショメータ等の抵抗値を制御することが可能となる。
負荷電流が大きい場合は、上記零相変流器３の不平衡出力が大きくなる。そこで上記漏電検出回路５の可変電圧変換部１１の抵抗値を小さく設定することにより、変換される電圧値が大きくなることを防止し、平衡特性の向上を図ることができる。大電流通電時に漏電が発生した場合は、零相変流器３の不平衡出力に漏洩電流分が加算される。このため、その差分を検出することで漏電分を検出でき、これが設定レベルを超える場合には開閉用接点２を開状態にして負荷電流を遮断することができる。
なお、上記漏電検出部１３及び上記制御部２４は信号レベル比較用の基準レベル（第１の設定レベル、第２の設定レベル）の設定をマイコンで行う構成であってもよいし、また、上記可変電圧変換部１１は、上記インターフェース部１０からの負荷電流情報に基づきマイコンでソフト的に電圧変換する構成であってもよい。
【０００８】
図２は、主回路１の電流（負荷電流）と、零相変流器３の出力電流と、漏電検出回路５の可変電圧変換部１１の抵抗値との関係を示す。
零相変流器３の出力電流ｉ₁は、漏電発生時の動作電流を示す。すなわち、該出力電流ｉ₁と可変電圧変換部１１の抵抗値Ｒ₁とをかけ合わせた値ｉ₁・Ｒ₁が漏電動作時の設定レベル（動作電圧）となる。上記従来技術における構成であれば、漏電の発生していない場合でも、主回路電流がＩ₃以上となると、零相変流器３の不平衡電流により漏電と誤認識してしまうことが明らかである。これに対し、本発明の構成においては、例えば主回路電流がＩ₂の場合、漏電動作時の零相変流器出力電流がｉ₂となるよう可変電圧変部１１の抵抗値を設定（Ｒ₂と設定）しておけば、漏電が発生していない場合の零相変流器３の出力ｉ₂’では漏電の誤認識はせず漏電動作はしないことになる。
【０００９】
図３は本発明の第２の実施例を示す。
本第２の実施例は、過電流検出回路６の制御部２４に設けたマイコンで、過電流検出と併せ、漏洩電流の検出も行うようにした構成例である。零相変流器３の漏洩電流情報出力を信号増幅器２８で増幅し制御部２４に入力し、該制御部２４ではマイコンにより設定レベルとの比較を行ってスイッチ制御部（引外し装置）駆動用信号を形成する。また、該制御部２４では上記第１の実施例の場合と同様、変流器４に基づく過電流検出も行い、マイコンにより設定レベルとの比較を行い、トリガ部２５に入力するスイッチ制御部（引外し装置）駆動用信号を形成する。このように、過電流検出と漏電検出とを同一のマイコンで行うことで、電圧変換部１１の抵抗値を変えなくても、負荷電流の大きさに応じて、ソフト的に漏電動作レベルを変化させることができる。このため、本第２の実施例によれば、零相変流器３の不平衡出力を除去した、実際の漏洩電流のみの監視を行うことが可能となる。
なお、上記第１の実施例では、トリガ部や、スイッチ制御部としての引外し装置を漏電検出系と過電流検出系の双方に設ける構成としたが、本発明はこれに限定されず、例えば両系で共用するものを１個設けるようにしてもよい。
【００１０】
【発明の効果】
本発明によれば、省スペース、簡易構成でかつ誤動作がない回路遮断器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施例における主回路通電電流と、零相変流器の出力電流と、可変電圧変換部の抵抗値の関係を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施例を示す図である。
【図４】従来の回路遮断器の構成例を示す図である。
【符号の説明】
１…主回路、２…開閉用接点、３…零相変流器、４…変流器、
５…漏電検出回路、６…過電流検出回路、７…過電流、漏電検出回路、
１０…インターフェース部、１３…漏電検出部、２４…制御部、
３０…電圧変換用抵抗。

Claims

主回路の負荷電流を断続するスイッチ部と、
上記主回路の負荷電流情報を検出する変流器と、
上記主回路の漏洩電流情報を検出する零相変流器と、
上記検出した漏洩電流情報を、第１の電圧信号変換部で上記負荷電流情報に基づき電圧上昇を抑えた状態で電圧信号に変換し、漏電検出処理用に予め設定した第１の設定レベルとの比較を行う漏電検出回路と、
上記負荷電流情報を上記第１の電圧信号変換部に供給するインターフェース回路と、
上記検出された負荷電流情報から上記主回路の過電流情報を検出し、該検出した過電流情報を第２の電圧信号変換部で電圧信号に変換し、過電流検出処理用に予め設定した第２の設定レベルとの比較を行う過電流検出回路と、
を備えて成り、
上記漏電検出回路及び上記過電流検出回路は、上記それぞれの設定レベルを形成するマイコンを備え、かつ、該漏電検出回路の上記第１の電圧信号変換部は、上記インターフェース回路からの負荷電流情報に基づき抵抗値を変え、該マイコンにより上記漏洩電流情報を電圧信号に変換する構成を備え、
上記第１の電圧信号変換部で変換された電圧信号が上記第１の設定レベル以上のときは上記漏電検出回路の出力に基づき上記スイッチ部をオフ状態とし、また、上記第２の電圧信号変換部で変換された電圧信号が上記第２の設定レベル以上のときは上記過電流検出回路の出力に基づき該スイッチ部をオフ状態として、上記負荷電流を遮断する構成としたことを特徴とする回路遮断器。
上記漏電検出回路の上記第１の電圧信号変換部は、上記負荷電流の値が漏電発生時の動作電流値よりも大きいとき、上記抵抗値を下げて設定する構成である請求項１に記載の回路遮断器。