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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