JP4627364B2 - 電流検出装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気機器の負荷電流を監視あるいは制御する装置や負荷の故障や災害などによって過電流が生じたときに過電流を検出して外部に警報を発する装置に使用する電流検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
省エネルギーを目的として電気機器の負荷電流を監視あるいは制御する装置や、負荷の故障や災害などによって過電流が生じたときに過電流を検出して外部に警報を発する装置には、電流検出装置が組み込まれている。従来このような電流検出装置は、夜間など負荷が使用されず、負荷の電流を検出する必要のないときにも電源が供給され、不要な電力を消費するという問題があった。この問題に対し、負荷の電流を検出する必要のないときには、電子回路を待機モードにするとともに補助電池や別電源を使用する試みがなされていたが、不要な電力消費の低減は充分ではなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、検出すべき電流が流れていないときには電力を消費しない電流検出装置を提供する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた本発明は、負荷が接続される電源線に一次側を接続した変流器と、
変流器の二次側に接続され変流器の二次電流があらかじめ設定した値を越えたとき動作する電流継電回路と、
常開接点と常閉接点とを備え、電流継電回路が動作したときに動作するリレーと、
前記電源線に接続された整流回路と、
この整流回路の出力側に前記リレーの常開接点を介して直列に接続された定電圧回路とを備え、
前記電流継電回路は前記リレーの常閉接点を介して変流器の二次側に接続され、
前記電流継電回路は前記リレーの常閉接点と並列にコンデンサを接続することにより、常閉接点の開路後もなおコンデンサが充電される間はリレーのセット巻線に電流を供給し続けることができるものとし、
セット巻線への通電により前記リレーの常開接点が閉路したときに前記定電圧回路から電流監視回路に安定化した電源を供給することを特徴とするものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の電流検出装置に係る実施形態について、図１を参照しながら説明する。
図において、１は一次側を電源線２に接続した変流器であって、該変流器１の二次側には整流回路３を接続して直流に変換する。４はラッチングリレー５の常閉接点６を経由して整流回路３に接続した電流継電回路であって、該電流継電回路４は変流器１の負荷抵抗を含むものとし、変流器の二次側に流れる電流があらかじめ設定した値を越えたとき動作してラッチングリレー５のセット巻線７を励磁する。８はラッチングリレー５の常開接点９を経由して整流回路３に接続した電流監視回路であって、該電流監視回路８は変流器１の負荷抵抗を含むものとし、常開接点９の閉路時において変流器１の二次側に流れる電流があらかじめ設定した条件になったとき出力を発してラッチングリレー５のリセット巻線１０を励磁する。この電流監視回路８はマイクロコンピュータにより構成することができる。１１は電源線の電源を整流する第２の整流回路であり、前記電源線２に前記変流器１と並列に接続されている。第２の整流回路１１の入力側には電流抑制用のインピーダンス素子１２を挿入し、また出力側にはラッチングリレーの常開接点１３を介して定電圧回路１４を直列に接続し、常開接点１３の閉路時に安定化した電源を電流監視回路８に供給する。１５はラッチングリレー５の常開接点であって、外部に出力する用途に使用する。１６は変流器１の保護用の過電圧抑制素子、１７は電流監視回路７の入力に接続されて変流器１の負荷となる抵抗器、１８は電源線２に接続されるこの電流検出装置の監視対象の負荷である。
【０００６】
図２は電流継電回路の具体的な回路例を示すもので、常閉接点６には順方向の極性のダイオード１９とコンデンサ２０の直列回路を並列に接続してあり、コンデンサ２０には並列に抵抗器２１が接続してある。２２はコレクタ、ベース間に抵抗器２３が接続されるトランジスタであって、コレクタは常閉接点６に、エミッタは抵抗器２４を介して整流回路３の負極にそれぞれ接続してある。２５はトランジスタ２２のベースと整流回路３の負極との間に接続されるサイリスタであって、該サイリスタ２５のアノードとトランジスタ２２のコレクタの間にラッチングリレー５のセット巻線７を接続し、トランジスタ２２のエミッタからツェナーダイオード２６、抵抗器２７を介してゲートに信号を与えるようにしてある。
【０００７】
この電流検出装置は以下のように動作する。ラッチングリレー５が初期状態にあるものとし、電源線２に流れる電流が小さいとき、変流器１の二次側に誘起される電流も小さく、整流回路３により整流されて常閉接点６を通して電流継電回路４に流れる電流も小さいため電流継電回路４は動作しない。すなわち、整流回路３の正極から常閉接点６、トランジスタ２２、抵抗器２４を通って整流回路３の負極に電流が流れるが、電流が小さいことから 抵抗器２４の電圧降下が小さいため、ツェナーダイオード２６の閾値を越えることはなく、サイリスタ２５にゲート電流が供給されることはない。
【０００８】
電源線２に流れる電流が大きくなって変流器１の二次側の電流があらかじめ定めた電流を越えると抵抗器２４の電圧降下が大きくなり、ツェナーダイオード２６の閾値を越えてサイリスタ２５にゲート電流が供給され、サイリスタ２５がオンとなる。これにより電流継電回路４は出力を発してラッチングリレー５のセット巻線７を励磁する。ラッチングリレー５はセット巻線７が励磁されることにより動作状態になり、常閉接点６が開路、常開接点９が閉路することによって電流継電回路４に与えられていた整流回路３の出力電流は電流 監視回路８に与えられることになる。このとき、常閉接点６の開路によりセット巻線７の電流が絶たれることになるが、常閉接点６に並列にコンデンサ２０が接続されていることにより、コンデンサ２０が充電される間セット巻線７に電流を供給し続けることができ、 確実にラッチングリレー５を動作状態にすることができる。
【０００９】
ラッチングリレー５が動作すると、同時に常開接点１３および１５も閉路することになり、電源線２に変流器１と並列に接続された第２の整流回路１１の出力は常開接点１３を介して定電圧回路１４に供給され、定電圧回路１４により安定化された電源が電流監視回路８に供給される。また、常開接点１５の閉路により外部に出力がなされる。電源の供給を受けて動作状態となった電流監視回路８は変流器１の二次側に流れる電流があらかじめ設定した条件になったとき出力を発してラッチングリレー５のリセット巻線１０を励磁する。ラッチングリレー５はリセット巻線１０が励磁される事により復帰することとなり、常閉接点６、常開接点９、１３、１５はすべて復帰し初期状態に戻る。また、ラッチングリレー５のリセット巻線１０については電流監視回路８の出力によらず、電流監視回路８にタイマー等を組み合わせてその出力によって復帰することも可能である。
【００１０】
変流器１の負荷は常閉接点６を介して電流継電回路４が接続されている間は抵抗器２４であり、常開接点９を介して電流監視回路８が接続されている間は抵抗器１７である。過電圧抑制素子１６は、常閉接点６が開路してから常開接点９が閉路するまでの間に変流器１が開放状態となって異常電圧が発生するのを抑制して変流器１およびその他の素子を保護する働きをする。ここで、電流継電回路４は僅かな電流で動作が可能であり、抵抗器２４は比較的高い抵抗値のものとすることができる。それにより変流器１の二次側の損失は充分小さくすることが可能である。抵抗器１７は、監視するべき電流範囲に応じて正確な計測、監視ができるような抵抗値のものとするのが望ましい。
【００１１】
以上説明した本発明の電流検出装置を、工場等の負荷電流の監視・表示装置に使用する場合には、工場の負荷は工場が操業している時と休業している時では極端に異なり、また、工場が休業している時は監視・表示の必要がないので、電流継電回路４の動作電流を休業時の電流を上回る電流とし、電流監視回路８は工場が操業している場合に動作するように設定しておく。工場が操業している時、電流継電回路４は動作してラッチングリレー５を動作状態にし、電流監視回路８が動作状況になる。工場が休業の時、電流監視回路８が出力を発してラッチングリレー５を復帰させ、常開接点１３が開路する。電流の監視をする必要がなくなる工場の休業の時には電流監視回路８に電源が供給されないので、定電圧回路１４及び電流監視回路８に電流が流れず、電流検出装置が不要な電流を消費することがない。
【００１２】
また、本発明の電流検出装置を、負荷の故障や災害などによる過電流を検出して外部に報知するような用途に使用するときは、電流継電回路４の動作電流を負荷１８の動作時の電流を少し下回る電流とし、電流監視回路８は負荷１８の電流が過電流になったとき動作するように設定しておく。負荷１８を動作させると、電流継電回路４の出力によりラッチングリレー５を動作状態にし、電流監視回路８が動作状態になる。このとき外部に出力される常開接点１５により負荷１８の正常運転状態を報知する。負荷１８に過電流が流れると、電流監視回路８が出力を発してラッチングリレー５を復帰させ、常開接点１５が開路するので、これにより負荷１８への電力供給を遮断するか、外部に過電流の報知をすることができる。電流の監視をする必要のない負荷１８の起動前および電流監視回路８が出力を発した後は、電流監視回路８に電源が供給されないので電流検出装置８及び定電圧回路１４が不要な電力を消費することはない。
【００１３】
本発明の電流検出装置は、上記の用途のほか、配線用遮断器が過電流以外の電流により動作し、負荷電源を停止してしまった場合に自動的に所定の判定を行って、遮断器の再投入を行い負荷電源を復帰させるために用いる自動再投入装置においても有効である。また、分電盤に組み込んで電流を監視し、総合電流が契約電流を越える場合にあらかじめ定めた優先順位の低いものから順次遮断するような用途に使用することができる。さらに、一般住宅や店舗等で使用者に混乱を与えることを防ぐための過電流検出装置があり、この場合は分電盤等に使用される監視装置として必要最小限の消費電力で使用することができる。前記装置は用途として、無人遠隔基地などに使用され二次電池などを駆動する場合も予想されることにより、低消費電流化の実現で長時間安定して使用することができる。
【００１４】
【発明の効果】
本発明の電流検出装置は以上に説明したように構成されているので、電流の監視をする必要のある時のみ電流監視回路を動作させ、必要がないときには電流監視回路を自動的に停止し、電力を消費しないという優れた効果がある。
よって本発明は従来の問題点を解消した電流検出装置として、その工業的価値は極めて大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す結線図である。
【図２】本発明の実施形態における電流継電回路の結線図である。
【符号の説明】
１ 変流器
２ 電源線
３ 整流回路
４ 電流継電回路
５ ラッチングリレー
６ 常閉接点
７ セット巻線
８ 電流監視回路
９ 常開接点
１０ リセット巻線
１１ 第２の整流回路
１２ インピーダンス素子
１３ 常開接点
１４ 定電圧回路
１５ 常開接点
１６ 過電圧抑制素子
１７ 抵抗器
１８ 負荷
１９ ダイオード
２０ コンデンサ
２１ 抵抗器
２２ トランジスタ
２３ 抵抗器
２４ 抵抗器
２５ サイリスタ
２６ ツェナーダイオード
２７ 抵抗器
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気機器の負荷電流を監視あるいは制御する装置や負荷の故障や災害などによって過電流が生じたときに過電流を検出して外部に警報を発する装置に使用する電流検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
省エネルギーを目的として電気機器の負荷電流を監視あるいは制御する装置や、負荷の故障や災害などによって過電流が生じたときに過電流を検出して外部に警報を発する装置には、電流検出装置が組み込まれている。従来このような電流検出装置は、夜間など負荷が使用されず、負荷の電流を検出する必要のないときにも電源が供給され、不要な電力を消費するという問題があった。この問題に対し、負荷の電流を検出する必要のないときには、電子回路を待機モードにするとともに補助電池や別電源を使用する試みがなされていたが、不要な電力消費の低減は充分ではなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、検出すべき電流が流れていないときには電力を消費しない電流検出装置を提供する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた本発明は、負荷が接続される電源線に一次側を接続した変流器と、
変流器の二次側に接続され変流器の二次電流があらかじめ設定した値を越えたとき動作する電流継電回路と、
常開接点と常閉接点とを備え、電流継電回路が動作したときに動作するリレーと、
前記電源線に接続された整流回路と、
この整流回路の出力側に前記リレーの常開接点を介して直列に接続された定電圧回路とを備え、
前記電流継電回路は前記リレーの常閉接点を介して変流器の二次側に接続され、
前記電流継電回路は前記リレーの常閉接点と並列にコンデンサを接続することにより、常閉接点の開路後もなおコンデンサが充電される間はリレーのセット巻線に電流を供給し続けることができるものとし、
セット巻線への通電により前記リレーの常開接点が閉路したときに前記定電圧回路から電流監視回路に安定化した電源を供給することを特徴とするものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の電流検出装置に係る実施形態について、図１を参照しながら説明する。
図において、１は一次側を電源線２に接続した変流器であって、該変流器１の二次側には整流回路３を接続して直流に変換する。４はラッチングリレー５の常閉接点６を経由して整流回路３に接続した電流継電回路であって、該電流継電回路４は変流器１の負荷抵抗を含むものとし、変流器の二次側に流れる電流があらかじめ設定した値を越えたとき動作してラッチングリレー５のセット巻線７を励磁する。８はラッチングリレー５の常開接点９を経由して整流回路３に接続した電流監視回路であって、該電流監視回路８は変流器１の負荷抵抗を含むものとし、常開接点９の閉路時において変流器１の二次側に流れる電流があらかじめ設定した条件になったとき出力を発してラッチングリレー５のリセット巻線１０を励磁する。この電流監視回路８はマイクロコンピュータにより構成することができる。１１は電源線の電源を整流する第２の整流回路であり、前記電源線２に前記変流器１と並列に接続されている。第２の整流回路１１の入力側には電流抑制用のインピーダンス素子１２を挿入し、また出力側にはラッチングリレーの常開接点１３を介して定電圧回路１４を直列に接続し、常開接点１３の閉路時に安定化した電源を電流監視回路８に供給する。１５はラッチングリレー５の常開接点であって、外部に出力する用途に使用する。１６は変流器１の保護用の過電圧抑制素子、１７は電流監視回路７の入力に接続されて変流器１の負荷となる抵抗器、１８は電源線２に接続されるこの電流検出装置の監視対象の負荷である。
【０００６】
図２は電流継電回路の具体的な回路例を示すもので、常閉接点６には順方向の極性のダイオード１９とコンデンサ２０の直列回路を並列に接続してあり、コンデンサ２０には並列に抵抗器２１が接続してある。２２はコレクタ、ベース間に抵抗器２３が接続されるトランジスタであって、コレクタは常閉接点６に、エミッタは抵抗器２４を介して整流回路３の負極にそれぞれ接続してある。２５はトランジスタ２２のベースと整流回路３の負極との間に接続されるサイリスタであって、該サイリスタ２５のアノードとトランジスタ２２のコレクタの間にラッチングリレー５のセット巻線７を接続し、トランジスタ２２のエミッタからツェナーダイオード２６、抵抗器２７を介してゲートに信号を与えるようにしてある。
【０００７】
この電流検出装置は以下のように動作する。ラッチングリレー５が初期状態にあるものとし、電源線２に流れる電流が小さいとき、変流器１の二次側に誘起される電流も小さく、整流回路３により整流されて常閉接点６を通して電流継電回路４に流れる電流も小さいため電流継電回路４は動作しない。すなわち、整流回路３の正極から常閉接点６、トランジスタ２２、抵抗器２４を通って整流回路３の負極に電流が流れるが、電流が小さいことから 抵抗器２４の電圧降下が小さいため、ツェナーダイオード２６の閾値を越えることはなく、サイリスタ２５にゲート電流が供給されることはない。
【０００８】
電源線２に流れる電流が大きくなって変流器１の二次側の電流があらかじめ定めた電流を越えると抵抗器２４の電圧降下が大きくなり、ツェナーダイオード２６の閾値を越えてサイリスタ２５にゲート電流が供給され、サイリスタ２５がオンとなる。これにより電流継電回路４は出力を発してラッチングリレー５のセット巻線７を励磁する。ラッチングリレー５はセット巻線７が励磁されることにより動作状態になり、常閉接点６が開路、常開接点９が閉路することによって電流継電回路４に与えられていた整流回路３の出力電流は電流 監視回路８に与えられることになる。このとき、常閉接点６の開路によりセット巻線７の電流が絶たれることになるが、常閉接点６に並列にコンデンサ２０が接続されていることにより、コンデンサ２０が充電される間セット巻線７に電流を供給し続けることができ、 確実にラッチングリレー５を動作状態にすることができる。
【０００９】
ラッチングリレー５が動作すると、同時に常開接点１３および１５も閉路することになり、電源線２に変流器１と並列に接続された第２の整流回路１１の出力は常開接点１３を介して定電圧回路１４に供給され、定電圧回路１４により安定化された電源が電流監視回路８に供給される。また、常開接点１５の閉路により外部に出力がなされる。電源の供給を受けて動作状態となった電流監視回路８は変流器１の二次側に流れる電流があらかじめ設定した条件になったとき出力を発してラッチングリレー５のリセット巻線１０を励磁する。ラッチングリレー５はリセット巻線１０が励磁される事により復帰することとなり、常閉接点６、常開接点９、１３、１５はすべて復帰し初期状態に戻る。また、ラッチングリレー５のリセット巻線１０については電流監視回路８の出力によらず、電流監視回路８にタイマー等を組み合わせてその出力によって復帰することも可能である。
【００１０】
変流器１の負荷は常閉接点６を介して電流継電回路４が接続されている間は抵抗器２４であり、常開接点９を介して電流監視回路８が接続されている間は抵抗器１７である。過電圧抑制素子１６は、常閉接点６が開路してから常開接点９が閉路するまでの間に変流器１が開放状態となって異常電圧が発生するのを抑制して変流器１およびその他の素子を保護する働きをする。ここで、電流継電回路４は僅かな電流で動作が可能であり、抵抗器２４は比較的高い抵抗値のものとすることができる。それにより変流器１の二次側の損失は充分小さくすることが可能である。抵抗器１７は、監視するべき電流範囲に応じて正確な計測、監視ができるような抵抗値のものとするのが望ましい。
【００１１】
以上説明した本発明の電流検出装置を、工場等の負荷電流の監視・表示装置に使用する場合には、工場の負荷は工場が操業している時と休業している時では極端に異なり、また、工場が休業している時は監視・表示の必要がないので、電流継電回路４の動作電流を休業時の電流を上回る電流とし、電流監視回路８は工場が操業している場合に動作するように設定しておく。工場が操業している時、電流継電回路４は動作してラッチングリレー５を動作状態にし、電流監視回路８が動作状況になる。工場が休業の時、電流監視回路８が出力を発してラッチングリレー５を復帰させ、常開接点１３が開路する。電流の監視をする必要がなくなる工場の休業の時には電流監視回路８に電源が供給されないので、定電圧回路１４及び電流監視回路８に電流が流れず、電流検出装置が不要な電流を消費することがない。
【００１２】
また、本発明の電流検出装置を、負荷の故障や災害などによる過電流を検出して外部に報知するような用途に使用するときは、電流継電回路４の動作電流を負荷１８の動作時の電流を少し下回る電流とし、電流監視回路８は負荷１８の電流が過電流になったとき動作するように設定しておく。負荷１８を動作させると、電流継電回路４の出力によりラッチングリレー５を動作状態にし、電流監視回路８が動作状態になる。このとき外部に出力される常開接点１５により負荷１８の正常運転状態を報知する。負荷１８に過電流が流れると、電流監視回路８が出力を発してラッチングリレー５を復帰させ、常開接点１５が開路するので、これにより負荷１８への電力供給を遮断するか、外部に過電流の報知をすることができる。電流の監視をする必要のない負荷１８の起動前および電流監視回路８が出力を発した後は、電流監視回路８に電源が供給されないので電流検出装置８及び定電圧回路１４が不要な電力を消費することはない。
【００１３】
本発明の電流検出装置は、上記の用途のほか、配線用遮断器が過電流以外の電流により動作し、負荷電源を停止してしまった場合に自動的に所定の判定を行って、遮断器の再投入を行い負荷電源を復帰させるために用いる自動再投入装置においても有効である。また、分電盤に組み込んで電流を監視し、総合電流が契約電流を越える場合にあらかじめ定めた優先順位の低いものから順次遮断するような用途に使用することができる。さらに、一般住宅や店舗等で使用者に混乱を与えることを防ぐための過電流検出装置があり、この場合は分電盤等に使用される監視装置として必要最小限の消費電力で使用することができる。前記装置は用途として、無人遠隔基地などに使用され二次電池などを駆動する場合も予想されることにより、低消費電流化の実現で長時間安定して使用することができる。
【００１４】
【発明の効果】
本発明の電流検出装置は以上に説明したように構成されているので、電流の監視をする必要のある時のみ電流監視回路を動作させ、必要がないときには電流監視回路を自動的に停止し、電力を消費しないという優れた効果がある。
よって本発明は従来の問題点を解消した電流検出装置として、その工業的価値は極めて大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す結線図である。
【図２】本発明の実施形態における電流継電回路の結線図である。
【符号の説明】
１ 変流器
２ 電源線
３ 整流回路
４ 電流継電回路
５ ラッチングリレー
６ 常閉接点
７ セット巻線
８ 電流監視回路
９ 常開接点
１０ リセット巻線
１１ 第２の整流回路
１２ インピーダンス素子
１３ 常開接点
１４ 定電圧回路
１５ 常開接点
１６ 過電圧抑制素子
１７ 抵抗器
１８ 負荷
１９ ダイオード
２０ コンデンサ
２１ 抵抗器
２２ トランジスタ
２３ 抵抗器
２４ 抵抗器
２５ サイリスタ
２６ ツェナーダイオード
２７ 抵抗器
Claims (1)
- 負荷が接続される電源線に一次側を接続した変流器と、
変流器の二次側に接続され変流器の二次電流があらかじめ設定した値を越えたとき動作する電流継電回路と、
常開接点と常閉接点とを備え、電流継電回路が動作したときに動作するリレーと、
前記電源線に接続された整流回路と、
この整流回路の出力側に前記リレーの常開接点を介して直列に接続された定電圧回路とを備え、
前記電流継電回路は前記リレーの常閉接点を介して変流器の二次側に接続され、
前記電流継電回路は前記リレーの常閉接点と並列にコンデンサを接続することにより、常閉接点の開路後もなおコンデンサが充電される間はリレーのセット巻線に電流を供給し続けることができるものとし、
セット巻線への通電により前記リレーの常開接点が閉路したときに前記定電圧回路から電流監視回路に安定化した電源を供給することを特徴とする電流検出装置。
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Citations (6)
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2000
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