JP4742232B2 - 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、漏電による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付加された漏電遮断器の改良に関するものである。
漏電遮断器の漏電動作テストを正確に行なうために、従来から漏電遮断器に付加されたテスト回路は種々工夫されている。図３にその１例を示す。この図３は、特許文献１に示された従来の漏電遮断器の構成を簡単にして示すものである。
この図３において、１は３相の交流電路、２はこの交流電路１を開閉する開閉部、３は交流電路１を一次巻線とし、この交流電路１の漏電電流を検出する零相変流器、６はこの零相変流器３の漏電電流検出巻線３ａから出力される検出電流から漏電発生の有無を判別する漏電判別回路で、漏電の発生が検知されたときこれを示す信号を出力するように構成されている。４は漏電判別回路６の出力信号によって動作し、開閉部２の図示しない開閉機構を引外し、接点を開いて交流電路１を遮断する引外し装置である。漏電判別回路６には、３相の交流電路１のうちの２相の電路から電源が供給される。７は、漏電引外しのテストを行なうテスト回路であり、開閉部２と、零相変流器３、引外し装置４および漏電判別回路６が正常に動作するかどうかを確認するためのものである。このテスト回路７は、交流電路１の２相の線間から零相変流器３のテスト巻線３ｔに供給するテスト電流の大きさを調整する抵抗７ａとテスト電流を開閉する押しボタン式のテストスイッチ７ｂとで構成される。８は、交流電路１の接続される交流電源、９は交流電路１に接続される負荷である。
このように構成された漏電遮断器は、負荷等において漏電が生じ交流電路１に漏電電流が流れると、零相変流器３によりこの漏電電流が検出され、検出巻線３ａから漏電判別回路６に入力される。検出された漏電電流が予め設定された判別レベルを越えていると、漏電判別回路６は、漏電の発生を示す出力信号を発生し、引外し装置４に与える。引外し装置４は直ちに、これに結合されている開閉機構を引外し、開閉部の開閉接点を開いて、交流電路１を遮断して負荷９等を漏電から保護する。
また、漏電遮断器の漏電遮断動作のテストは、テスト回路７のテストスイッチ７ｂをオン操作して交流電路１から抵抗７ａを介して零相変流器３に設けたテスト巻線３ｔに所定の大きさの漏電模擬電流を供給することにより行う。これにより零相変流器３の漏電電流検出巻線３ａから漏電電流を検出した場合と同様の検出出力が得られ、漏電判別回路６がこの検出出力を判別して漏電の発生を示す信号を出力する。引外し装置４がこれにより動作し、開閉部２を引外し、遮断させる。このテストにより、零相変流器３、漏電判別回路６および引外し装置４が正常に動作するか否かの確認ができる。
特開２００３−４５３１２号公報
このような従来の漏電遮断器においては、漏電テストのための漏電模擬電流を交流電路の２相の線間から得ているので、この漏電模擬信号を発生させるテスト回路の接続された相のうちの１相が欠相すると漏電テストが行えないという問題がある。
また、交流電路に漏電判別回路が動作しない、すなわち判別レベル以下の微小の漏電電流が生じている場合、漏電電流と、漏電模擬電流とは周波数が一致しているので、両者の位相が逆位相で一致すると漏電模擬電流が実際の漏電電流により打ち消されて判別レベルを下回る大きさとなり漏電テストが実行できなるという問題もある。
この発明は、このような問題を解決して、交流電路に欠相や、微小の漏電電流が発生している場合においても確実に漏電テストを実行できる信頼性の高い漏電遮断器を得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、多相交流電路を開閉する開閉部と、前記多相交流電路の漏電電流を検出する零相変流器と、この零相変流器の漏電電流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判別回路と、この漏電判別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、前記多相交流電路から前記漏電判別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漏電模擬電流を供給するようにしたテスト回路とを備えた漏電遮断器において、前記電源回路は、多相交流電路の全相の電路から給電される多相交流電圧の全相の電圧を整流して直流電圧に変換する多相整流回路を備え、前記テスト回路は、前記電源回路から供給される直流電圧により発振して所定の周波数で振動する漏電模擬電流を発生する発振回路とこの発振回路から前記零相変流器に漏電模擬電流を供給する回路の開閉を操作するテストスイッチとから構成されていることを特徴とする。
この発明においては、テスト回路の発振回路は、商用周波数（50または60Ｈｚ）以外の発振周波数に設定するのがよい。
またこの発明においては、前記零相変流器のテスト巻線を２ターン以上の巻数とするのがよい。
この発明においては、漏電判別回路に給電する電源回路を多相の交流電流路の全相に接続して全相の交流電圧を整流する多相整流回路により構成しているので、交流電路の１相が欠相しても漏電テストを実行することができる。また、テスト回路の発振回路により交流電路の周波数と異なる周波数の漏電模擬電流を形成することができるので、漏電と判別されない漏電電流が発生していても、これに影響されることなく確実に漏電テストを行うことができるため、テスト回路の信頼性を高めることができる。
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、この発明の実施例を示すブロック構成図である。
図１において、１０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１０は、電源側接続端子１Ａと負荷側接続端子１Ｂとを接続する３相の交流電路１、この交流電路１を開閉する開閉部２、交流電路１の全相の導体が挿通され、この交流電路１に流れる漏電電流を検出する零相変流器３、この零相変流器３の漏電電流検出巻線３ａの検出電流を監視して漏電の有無を判別する漏電判別回路６、この漏電判別回路６の漏電の発生を示す出力信号により前記開閉部２の開閉機構を引外して開閉部２を開いて交流電路１を遮断する引外し装置４を備えるとともに、前記の開閉部２、零相変流器３、引外し装置４および漏電判別回路６が正常に動作するかどうかを確認するための漏電テスト回路７ならびに漏電判別回路６およびテスト回路７に動作電力を供給する電源回路５を備えている。テスト回路７の出力は、零相変流器３に設けたテスト巻線３ｔを介して零相変流器３に電磁的に結合されている。そして、電源側接続端子１Ａには、交流電源８が、負荷側端子１Ｂには負荷９がそれぞれ接続される。
前記電源回路５は、詳細を図２に示すように、交流電路１の３相から供給される交流電力を整流して直流電力に変換する３相全波整流回路５１と、整流回路５１の出力電圧を所定の電圧に制御する定電圧回路５２とで構成される。そしてこの電源回路５の出力電圧が、漏電判別回路６およびテスト回路７に電源として加えられる。
テスト回路７は、漏電テストのとき操作される押しボタン式のテストスイッチ７ｂと、所定周波数の振動電流を発生する発振回路７ｃとテスト電流を調整する調整抵抗７ａとを備えている、テスト回路７のテストスイッチ７ｂ、発信回路７ｃおよび調整抵抗７ａが零相変流器３のテスト巻線３ｔを介して電源回路５に直列に接続される。
発振回路７ｃは、ナンドゲートＱ１、ノットゲートＱ２，Ｑ３、抵抗Ｒ１，Ｒ２およびコンデンサＣ１で構成される。この発振回路７ｃは、テストスイッチ７ｂがオンされたとき、ナンドゲートＱ１の出力がＬレベルとなりコンデンサＣ１と抵抗Ｒ１の値によって次の式で近似される周波数ｆで発振する。
ｆ＝１／２．２・Ｒ１・Ｃ１ （Ｈｚ）
発振回路７ｃから零相変流器３のテスト巻線３ｔに供給されるテスト電流Ｉｔの大きさは、電源回路５の出力電圧Ｖ１と抵抗７ａによって決定されるので、抵抗７ａの大きさを調整することによって所定値に設定できる。
このようなテスト回路７において、テストスイッチ７ｂをオンにすると、発振回路７ｃが発振動作し、周波数ｆで振動する所定のテスト電流（漏電模擬電流）Ｉｔが、零相変流器３のテスト巻線３ｔに供給される。これにより零相変流器３の漏電電流検出巻線３ａからテスト電流Ｉｔに対応した検出電流が得られ、漏電判別回路６に加えられる。このテスト電流Ｉｔは、予め設定された判定レベルを越える大きさに選定されているので、漏電判別回路６は、直ちに漏電の発生を示す信号を引外し装置４に与える。これにより、正常に動作している場合には、開閉部２の図示しない開閉機構が引外され、開閉部２の開閉接点が開かれ、交流電路１が遮断される。これにより正常な動作をすることが確認され、テストを終了する。
このように、この発明の漏電遮断器においては、電源回路５に、３相全波整流回路５１を設け、この整流回路により３相の交流電路１の全相の電圧を整流して直流電圧を得ているので、３相の交流電路１の何れか１相が欠相しても直流電圧を得ることができる。そして、欠相により電源回路５の入力電圧が変化しても、電源回路５の出力電圧は、定電圧回路５２によってＶ１に一定に保たれるため、零相変流器３のテスト巻線３ｔには、あらかじめ決められた所定のテスト電流Ｉｔを供給することができる。したがって、交流電路１に欠相が生じた場合でも、漏電テストを行うことができる。
なお、漏電テストを行うときに、漏電遮断器に漏電判別回路６の判定レベルに達しない漏電電流が発生している場合が考えられる。この場合に、テスト回路７で形成されるテスト電流（漏電模擬電流）と実際の漏電電流の周波数が同じで、位相が逆位相で一致するとテスト電流が漏電電流により打ち消されてしまい、漏電判別回路６から漏電の発生を示す信号が出力されないことになり、漏電遮断器が正常な場合でもテストの結果として動作不良が示されることになる。
そこで、この発明においては、テスト回路７の発振回路７ｃの発振周波数ｆを、漏電遮断器で使用される商用電源系統は、周波数が５０または６０Ｈｚであるので、これとは異なる４０または７０Ｈｚに設定するようにする。発振回路７ｃの発振周波数ｆがこのように商用周波数とは異なる周波数に設定されていると、漏電テスト時に、テスト電流（漏電模擬電流）が、実際の微小の漏電電流により打ち消されることがないので、正確にテストを行うことでき、漏電テストの信頼性を高めることができる。
また、漏電遮断器の漏電判別レベルは漏電感度電流の７０％程度に設定されるため、感度電流が３０ｍＡに設定されている場合は、漏電判別回路６の漏電判別レベルは２１ｍＡ程度に設定されるので、零相変流器３のテスト巻線３ｔが１ターンの場合、テスト回路７から供給されるテスト電流（漏電模擬電流）Ｉｔは２１ｍＡ以上とする必要がある。この電流を負担する電源回路５は、負荷電流による発熱等の問題があるため、供給電流を可能な限り低く抑えることが望ましい。このため、この発明においては、零相変流器３の巻線スペースに余裕がある場合には、テスト巻線３ｔの巻数を２ターン以上の複数（ｎ）ターンとする。これにより、テスト巻線３ｔに供給するテスト電流Ｉｔを１ターンのときに必要な電流の１／ｎに低減できるので、電源回路５の出力電流を低く抑えることができ、電源回路５の電力消費を低減できる。
この発明の漏電遮断器を示すブロック構成図である。 この発明の漏電遮断器の電源回路およびテスト回路の詳細を示す回路構成図である。 従来の漏電遮断器を示すブロック構成図である。
符号の説明
１０：漏電遮断器
１ ：交流電路
１Ａ：電源側接続端子
１Ｂ：負荷側接続端子
２ ：開閉部
３ ：零相変流器
３ａ：漏電電流検出巻線
３ｔ：テスト巻線
４ ：引外し装置
５ ：電源回路
５１：３相全波整流回路
５２：定電圧回路
６ ：漏電判別回路
７ ：テスト回路
７ａ：調整抵抗
７ｂ：テストスイッチ
７ｃ：発振回路

Claims (3)

  1. 多相交流電路を開閉する開閉部と、前記多相交流電路の漏電電流を検出する零相変流器と、この零相変流器の漏電電流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判別回路と、この漏電判別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、前記多相交流電路から前記漏電判別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漏電模擬電流を供給するようにしたテスト回路とを備えた漏電遮断器において、前記電源回路は、多相交流電路の全相の電路から給電される多相交流電圧の全相の電圧を整流して直流電圧に変換する多相整流回路を備え、前記テスト回路は、前記電源回路から供給される直流電圧により発振して所定の周波数で振動する漏電模擬電流を発生する発振回路とこの発振回路から前記零相変流器に漏電模擬電流を供給する回路の開閉を操作するテストスイッチとから構成されていることを特徴とする漏電遮断器。
  2. 請求項１記載の漏電遮断器において、テスト回路の発振回路は、商用周波数（50または
    60Ｈｚ）以外の発振周波数に設定されていることを特徴とする漏電遮断器。
  3. 請求項１または２に記載の漏電遮断器において、前記零相変流器のテスト巻線を２ターン
    以上の巻数としたことを特徴とする漏電遮断器。
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