JP4264817B2 - 漏電遮断器 - Google Patents

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Description

この発明は、電動機、その他各種の負荷の接続された配電系統に発生する漏電を検出して波及事故を未然に防ぐための漏電遮断器、特にそのテスト回路の改良に関するものである。
漏電遮断器における動作テストを正確に行なうために、従来から漏電遮断器の漏電テスト回路は種々工夫されている。その一つの例が、特許文献１に示されている。この特許文献1に示された漏電遮断器の構成を図７に示す。
図7の漏電遮断器は、複数の定格電圧、例えば、100，200および400Ｖの３つの定格電圧を有するものである。図示された漏電遮断器１は、電源側接続端子３Ａおよび負荷側接続端子３Ｂを有し、この接続端子３Ａ、３Ｂ間を接続する主回路内に負荷電流を開閉する複数極の開閉部８が設けられている。開閉部８と負荷側端子３Ｂとを結ぶ主回路導体２の挿通された零相変流器５は、負荷側端子３Ｂに接続された負荷回路における漏電電流を検出する。漏電検出回路６が零相変流器５の漏電検出巻線５１の出力電流から漏電の有無を判定し、漏電の発生が検出されたとき引外し装置７に駆動信号を出力する。引外し装置７は、漏電検出回路６から駆動信号が与えられると、開閉部８の図示しない投入機構を引外し、閉極されている開閉部接点を開極させて負荷回路を遮断する。漏電検出回路６へは主回路２から電源回路４を介して給電される。
テスト回路９は、動作テスト時にテスト回路を閉成して主回路２から零相変流器５のテスト巻線５２にテスト電流を供給するテストスイッチ９１とテスト電流を制限する３個の制限抵抗素子921〜923と、これらの抵抗素子を選択する選択スイッチ９３とで構成される。
定格電圧が100Ｖから400Ｖに変化してもテスト回路９におけるテスト電流が一定の電流となるようにしておくと、漏電検出回路６の検出感度を一定にして漏電テストを行なうことができるため、漏電テストが正確となり、その信頼性を高めることができる。このために、この漏電遮断器においては、電流制限抵抗素子921,922、および923それぞれの抵抗値が、定格電圧が変化してもテスト巻線５２に供給されるテスト電流が一定となるように100Ｖ、200Ｖおよび400Ｖの定格電圧に対応した値に設定され、使用する定格電圧に応じて選択スイッチ９３により電流制限抵抗素子921〜923のうちの１つを選択できるようにしている。
特開２００２−７８１８７号公報
このようなテスト回路を備えた漏電遮断器においては、使用する定格電圧が100Ｖから400Ｖの間で変化しても、そのときの定格電圧に応じて選択スイッチ９３を操作して対応する抵抗素子を選択することによりテスト回路９から零相変流器５のテスト巻線５２に供給されるテスト電流を一定にすることができるため、テストを正確に安定的に行なうことができる。
しかしながら、このような従来装置においては、使用する定格電圧の種類に対応する個数の電流制限抵抗素子と選択スイッチを設ける必要があるため、テスト回路の設置スペースが大きくなることおよび部品点数の増加により製造コストが高くなることなどの問題が生じる。
そして、特に定格電圧の高いところでは、テストスイッチの開放時に接点間に常時大きな電圧が加わるため、このテストスイッチの接点間隔を大きくして耐電圧を高くする必要があるため、このスイッチが大形となる問題もある。
この発明は、このような問題点を解消するため、小形で設置スペースの小さなテスト回路を備え、また正確な漏電テストを行なうことのできる漏電遮断器を提供することを課題とするものである。
前記のような課題を解決するため、この発明は、主回路を開閉する開閉部と、主回路の全相の導体が挿通された零相変流器と、この零相変流器の漏電検出巻線の出力電流から漏電の発生の有無を判定する漏電検出回路と、この漏電検出回路の漏電の発生を示す出力信号により前記開閉部を引外して遮断する引外し装置と、前記漏電検出回路へ電力を供給する電源回路と、前記零相変流器のテスト巻線にテスト電流を供給するテストスイッチと電流制限抵抗素子を有するテスト回路とを備えた漏電遮断器において、前記電源回路を主回路から供給される交流電流を直流電流に変換し、漏電検出回路へ一定の直流電流を供給する定電流回路により構成し、主回路とこの定電流回路の交流入力端とを結ぶ回路に直列に前記定電流回路の内部インピーダンスよりも小さな抵抗値のテスト抵抗素子を設け、この抵抗素子の両端にテストスイッチを介して前記零相変流器のテスト巻線を接続したことを特徴とする。
さらに、前記テスト抵抗素子の両端に定電圧ダイオードを２個逆直列に接続することによりテスト抵抗素子の端子電圧を制限することができる。
また、第２の発明は、前記漏電遮断器における漏電検出回路にこの漏電検出回路の検出感度を設定するする感度設定回路が付設されている場合は、前記テストスイッチと連動して前記感度設定回路の設定に関係なく予め決められた感度に設定する手段を設けることを特徴とする。
さらに、第３の発明は、前記漏電遮断器における漏電検出回路にこの漏電検出回路の動作時間を設定するする動作時間設定回路が付設されている場合は、前記テストスイッチと連動して前記動作時間設定回路の設定に関係なく予め決められた動作時間に設定する手段を設けることを特徴とする。
この発明においては、電源回路に定電流回路を設けているため、この電源回路の交流入力端に直列に挿入されたテスト抵抗素子には、定格電圧の大きさにかかわらず一定の電流が流れるので、両端電圧が一定となり、テスト時には、定格電圧の大きさにかかわらずテスト抵抗装置素子の両端から零相変流器のテスト巻線に一定の電圧が印加され一定のテスト電流が供給されるようになる。このため、この発明によれば、１個のテスト抵抗素子によって、零相変流器に定格電圧の大きさに関係なく常に一定のテスト電流を供給できるので、漏電テストを正確に安定して行なうことができ、テスト抵抗素子の使用個数が減った分、テスト回路の設置スペースを縮小できる効果が得られる。そして、テスト抵抗素子の抵抗値を定電流回路の内部インピーダンスより小さく選ぶことによりテスト抵抗素子の負担電圧を低くすることができるので、テストスイッチの開放時の接点間電圧が低くなり、接点間隔を小さくすることでき、このスイッチを小形にすることが可能となる効果も得られる。
そして、漏電検出回路にその検出感度を設定する感度設定回路または、動作時間を設定する動作時間設定回路が付設されている場合には、テストスイッチと連動して、前期感度設定回路または動作時間設定回路の設定に関係なく予め決められた感度または動作時間を設定する手段を設けることにより、漏電テストのとき、漏電検出回路の検出感度または動作時間が常に一定の設定値とすることができるため動作テストを正確に安定的に行なうことができる効果がある。
以下に、この発明を図に示す実施例について説明する。
図１は、この発明の第１の実施例を示す構成図である。
図１において、１は漏電遮断器であり、通常は構成要素のすべてが絶縁樹脂製のモールドケース内に収納され、コンパクトに形成されている。この漏電遮断器１は、電源側接続端子３Ａと負荷側接続端子３Ｂとを接続する主回路２、この主回路２を開閉する開閉部８、主回路２の全相の導体が挿通され、主回路に流れる漏電電流を検出する零相変流器５、この零相変流器５の漏電検出巻線５１の検出電流を監視して漏電の有無を判定する漏電検出回路６、この漏電検出回路６の漏電を示す出力信号により前記開閉部８の投入機構を引外して開閉部を遮断する引外し装置７および前記漏電検出回路６に動作電力を供給する電源回路４とを備えている。
前記電源回路４は、主回路２から給電される交流電力を整流して直流電力に変換する整流回路４１と、整流回路４１の出力電流を所定の一定電流に制御する定電流回路とで構成される。そしてこの電源回路４の主回路２に接続される交流入力側に直列にテスト抵抗素子１１を接続し、このテスト抵抗素子１１の両端にテストスイッチ１２を直列に介して零相変流器５に設けられたテスト巻線５２を接続し、テスト抵抗素子１１、テストスイッチ１２およびテスト巻線５２によりテスト回路１０を構成する。
前記電源回路４における定電流回路４２の具体的構成を図２に示す。
図２において、定電流回路４２を構成するトランジスタＴｒ1は、そのコレクタが整流回路４１の出力に接続され、エミッタが抵抗ｒ2を介して負荷回路に接続され、そしてコレクタ−ベース間に抵抗ｒ1が接続されている。また、トランジスタＴｒ2は、そのエミッタ−コレクタ回路をトランジスタＴｒ1のベース−エミッタ間に接続し、そのエミッタ−ベース間に抵抗ｒ3を接続している。そしてトランジスタＴｒ2のベースと抵抗ｒ2の負荷回路側端との間に定電圧ダイオードＺＤ1を接続して定電流回路４２が構成される。トランジスタＴr2は、トランジスタＴr1とは異なり、抵抗ｒ1が100ｋΩ以上の高抵抗に選ばれているため、エミッタ−コレクタ間の負担電圧（損失）が低くなり、小容量の素子で十分となる。また、抵抗ｒ3の抵抗値は、トランジスタＴｒ2のエミッタ−コレクタ間のオン抵抗値（１００Ω程度）より十分大きな数１０ｋΩに選ばれているので、この抵抗ｒ3と定電圧ダイオードＺＤ1を介して負荷回路へ流れる電流は無視できるほど小さなものとなる。
ここで、電流制限抵抗ｒ2には第１のトランジスタＴｒ1のベース側に流れる電流Ｉｂが流入するように第２のトランジスタＴｒ2を追加したため、図３に示すように整流電圧Ｖｉに比例して電流Ｉｂが変化するようになる。これは、トランジスタＴｒ2のベース電位が定電圧ダイオードＺＤ1により一定に保たれているためである。
このように、電流Ｉｂが電圧Ｖｉの変化に比例して変化することにより、電流Ｉｂの増加とともに抵抗ｒ1の電圧降下が増大するのでトランジスタＴｒ1のベース電位は、電圧Ｖｉに対して反比例的に低下するため、トランジスタＴｒ1のエミッタ電流Ｉｅは、図３に示すように整流電圧Ｖｉの変化に対して反比例的に変化するようになる。
このように電流ＩｅとＩｂは、入力の電圧Ｖｉの変化に対して相補的な変化を示すため、ＩｅとＩｂの和となる負荷回路の漏電検出回路６に供給される電流Ｉは、入力電圧Ｖｉの変化に関係なく一定とすることができる。
このように、電源回路４に定電流回路４２を設けると、使用する定格電圧が変化しても漏電検出回路６に一定電流を供給できるだけでなく、交流入力電流も一定とすることができる。このため、テスト抵抗素子１１の両端の電圧が、主回路２の電圧の変化に関係なく一定に維持される。
漏電テストのために、図１および図２におけるテスト回路１０のテストスイッチ１２をオンにすると、テスト抵抗素子１１の両端の電圧が零相変流器５のテスト巻線５２に加わり、この電圧の大きさで決まるテスト電流がこのテスト巻線５２に流れる。テスト抵抗素子１１の両端の電圧は、定電流回路４２の作用により主回路２の電圧の大きさに関係なく一定となるので、使用する定格電圧が変っても一定となるため、使用する定格電圧に関係なく、漏電テスト時に零相変流器５のテスト巻線に供給するテスト電流（模擬漏電電流）が常に一定となるので、漏電検出回路６の動作テストを正確に行なうことができ、漏電テストの信頼性を高めることができる。
前記の実施例において、テスト抵抗素子１１の抵抗値を電源回路４の内部インピーダンスよりも十分小さい値に選ぶようにすると、主回路２の定格電圧が400Ｖと高電圧であっても、テスト抵抗素子１１が負担する電圧を数ボルト程度まで小さくすることができるため、テストスイッチ１２の接点間に加わる電圧が低下し、このスイッチの接点間隔を狭めることができ、このスイッチを小形にすることできる。
また、漏電検出回路６は、電子回路で構成されるため、その動作電流は数ｍＡ程度であるので、電源回路４の出力電流も数ｍＡの定格でよく、この電源回路に直列に接続されたテスト抵抗素子として定格熱容量の小さい抵抗素子を使用することができ、テスト回路を小形にすることができる。
次に、図４にこの発明の第２の実施例の構成を示す。
この実施例２は、電源回路４の整流回路４１の交流入力側の各相に入力抵抗Ｒ1、Ｒ2およびＲ3を挿入している点が、実施例１とは異なるだけでその他の構成は同じである。
このように、電源回路４に入力抵抗Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3を挿入すると、これらの抵抗素子と電源回路４における平滑コンデンサＣ1（図２参照）とでフィルタ回路が形成されるので、これにより比較的周波数の高いサージ電圧を吸収することができるため、電源回路４およびテスト回路１０のテストスイッチ１２のサージ電圧耐量を高めることができる。
図５は、この発明の第３の実施例を示す構成図である。
この図５の実施例３は、テスト抵抗素子１１の両端に２個の定電圧ダイオードＺＤ3とＺＤ4を逆直列に接続し、テスト抵抗素子１１の端子電圧を定電圧ダイオードで決められた一定電圧以下に制限するようにしたものである。テスト抵抗素子１１の抵抗値を下げない場合でも、定電圧ダイオードを設けることにより、両端の電圧を一定値以下に制限できることにより、テストスイッチ１２の交流電圧の負担を低減できるため、その接点間隔をより狭めることができ、スイッチ全体を小形にすることができる。
図６は、この発明の第４の実施例を示すものである。
図６において、６１はセレクタースイッチなどで構成された漏電検出回路６の検出感度設定回路である。この設定回路６１を操作することにより、漏電検出回路６に予め設定された複数の感度の１つを選択して設定することができる。
６２は、この発明にしたがって、設定回路６１を漏電検出回路から切り離すことにより漏電検出回路６の感度設定回路６１の設定に関係なく所定の感度に設定する感度設定スイッチである。このスイッチ６２は、テスト回路１０のテストスイッチ１２と連動しており、テストスイッチ１２がオンされるとオフするように動作する。
テストスイッチ１２をオンにして、漏電遮断器１の漏電テストを行なうときは、スイッチ６２がオフにされ、感度設定回路６１が漏電検出回路６から切り離されることにより、漏電検出回路６の感度が、テスト回路１０により零相変流器５のテスト巻線５２に供給するテスト電流（模擬漏電電流）に対応した所定の感度に設定される。このため、感度設定回路の設けられた漏電検出回路を有する漏電遮断器であっても、常に漏電検出回路６の検出感度を一定にして漏電テストが実行できるので、漏電テストを正確に行なうことができる。
図６の漏電遮断器１の漏電検出回路６には、さらに動作時間（漏電検出から出力信号発生までの遅れ時間）を設定する動作時間設定回路６３が付設されている。この動作時間設定回路６３は、短時間のパルス状のノイズ信号等の侵入による誤動作を防止するために設けられたもので、誤動作を防止したいノイズの種類にしたがって、選択スイッチなどによりその動作時間を切り換え設定するものである。
この動作時間設定回路６３により動作時間が設定されていると、漏電テストのときのテストスイッチ１２の操作をその設定時間に合わせて行なわないと正確なテストができないことがあるため、テストを行なうときは、予め動作時間設定回路６３による設定時間を調べておく必要がある。この点を改善するために、この発明に従って、動作時間設定回路６３には、この回路を漏電検出回路から切り離し、動作時間設定回路６３の設定に関係なく所定の動作時間に設定することのできる動作時間設定スイッチ６４を付設している。このスイッチ６４は、テスト回路１０のテストスイッチ１２と連動して、このテストスイッチ１２がオンされると、オフされるように構成されている。
このため、テストスイッチ１２をオンして漏電テストを行なうときは、動作時間設定スイッチ６４がオフし、動作時間設定回路６３が漏電検出回路６から切り離され、動作時間が予め決められた所定の時間に設定される。これにより、漏電テストを常に一定の動作時間で行なうことができるので、正確なテストが可能となる。
この発明の漏電遮断器を示す構成図である（実施例１）。 この発明の漏電遮断器の電源回路を具体的に示した構成図である。 図２の電源回路の動作説明図である。 この発明の第２の実施例を示す構成図である。 この発明の第３の実施例を示す構成図である。 この発明の第４の実施例を示す構成図である。 従来の漏電遮断器を示す構成図である。
符号の説明
１ ：漏電遮断器
２ ：主回路
３Ａ：電源側接続端子
３Ｂ：負荷側接続端子
４ ：電源回路
４２：定電流回路
５ ：零相変流器
５１：検出巻線
５２：テスト巻線
６ ：漏電検出回路
７ ：引はずし装置
８ ：開閉部
１０：テスト回路
１１：テスト抵抗素子
１２：テストスイッチ

Claims (4)

  1. 主回路を開閉する開閉部と、主回路の全相の導体が挿通された零相変流器と、この零相変流器の漏電検出巻線の出力電流から漏電の発生の有無を判定する漏電検出回路と、この漏電検出回路の漏電の発生を示す出力信号により前記開閉部を引外して遮断する引外し装置と、前記漏電検出回路へ電力を供給する電源回路と、前記零相変流器のテスト巻線にテスト電流を供給するテストスイッチと電流制限抵抗素子を有するテスト回路とを備えた漏電遮断器において、前記電源回路を主回路から供給される交流電流を直流電流に変換し、漏電検出回路へ一定の直流電流を供給する定電流回路により構成し、主回路とこの定電流回路の交流入力端とを結ぶ回路に直列に前記定電流回路の内部インピーダンスよりも小さな抵抗値のテスト抵抗素子を設け、この抵抗素子の両端にテストスイッチを介して前記零相変流器のテスト巻線を接続したことを特徴とする漏電遮断器。
  2. 請求項１に記載の漏電遮断器において、前記テスト抵抗素子の両端に定電圧ダイオードを２個逆直列に接続したことを特徴とする漏電遮断器。
  3. 主回路を開閉する開閉部と、主回路の全相の導体が挿通された零相変流器と、この零相変流器の漏電検出巻線の出力電流から漏電の発生の有無を判定する漏電検出回路と、この漏電検出回路の検出感度を設定する感度設定回路と、前記漏電検出回路の漏電の発生を示す出力信号により前記開閉部を引外して遮断する引外し装置と、前記漏電検出回路へ電力を供給する電源回路と、前記零相変流器のテスト巻線にテスト電流を供給するテストスイッチと電流制限抵抗素子を有するテスト回路とを備えた漏電遮断器において、前記テストスイッチと連動して前記感度設定回路の設定に関係なく予め決められた感度を設定する手段を設けたことを特徴とする漏電遮断器。
  4. 主回路を開閉する開閉部と、主回路の全相の導体が挿通された零相変流器と、この零相変流器の漏電検出巻線の出力電流から漏電の発生の有無を判定する漏電検出回路と、この漏電検出回路の動作時間を設定する動作時間設定回路と、前記漏電検出回路の漏電の発生を示す出力信号により前記開閉部を引外して遮断する引外し装置と、前記漏電検出回路へ電力を供給する電源回路と、前記零相変流器のテスト巻線にテスト電流を供給するテストスイッチと電流制限抵抗素子を有するテスト回路とを備えた漏電遮断器において、前記テストスイッチと連動して前記動作時間設定回路の設定に関係なく予め決められた動作時間に設定する手段を設けたことを特徴とする漏電遮断器。
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