JP5021420B2

JP5021420B2 - ３相漏電遮断器

Info

Publication number: JP5021420B2
Application number: JP2007272958A
Authority: JP
Inventors: 博之外山
Original assignee: 河村電器産業株式会社
Priority date: 2007-10-19
Filing date: 2007-10-19
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2027-10-19
Also published as: JP2009104806A

Description

本発明は３相漏電遮断器に関し、特に３相中１相が欠相しても漏電遮断動作する３相漏電遮断器に関する。

３相漏電遮断器は、零相変流器により３相電路に流れる零相電流を検出し、この零相電流が所定値を超えたらトリップコイルを動作させて電路を遮断する。従来のこの種の３相漏電遮断器は、３相のうちの２相から電力の供給を受け、漏電判定回路やトリップコイルを動作させる構成が広く採用されている（例えば、特許文献１参照）。
しかし、この構成は構成が簡易な為普及しているが、３相中１相が欠相すると遮断動作しない場合が発生する。そのため、１相が欠相しても確実に漏電遮断動作するよう構成されたものがあり、例えば特許文献２では、漏電判定回路の電源及びトリップコイルの動作電源を夫々３相の各相から採ることで、１相が欠相しても遮断動作可能としている。

特開昭５７−２７７２７号公報特開２００６−１０７７３７号公報

上記特許文献１の漏電遮断器は簡易な構成で安価なため普及しており、今後も使用が見込まれる。一方、特許文献２の１相が欠相しても漏電遮断動作するものは、確実に動作するため今後の普及が期待される。但し、構造が複雑であるためコスト高であるし、逆接続された場合や負荷側に自家発電設備が接続されて、遮断動作後に負荷側に電圧が残る状態が発生するような場合、トリップコイルに電流が流れ続けてトリップコイルが焼損する場合があった。
このように、何れの３相漏電遮断器もコストや動作性能に於いて一長一短があり、ニーズに応じて選択され使用されている。そのため、製造現場では部品や製品の管理が煩雑となっていた。

そこで、本発明はこのような問題点に鑑み、基本回路構成を変えることなく特性変更を可能とすることで、部品管理を簡易化できる３相漏電遮断器を提供することを目的とする。

上記課題を解決する為に、請求項１の発明は、電路を開閉する開閉部と、前記電路の零相電流を検出する零相変流器と、零相変流器の検出電流から漏電発生を判断する漏電判定回路と、前記開閉部を開操作して前記電路を遮断させるトリップコイルとを備えた３相漏電遮断器であって、前記漏電判定回路の電源回路は、一次側が前記電路の３相に接続されて単相電圧を出力する逆Ｖ結線された変圧器と、該変圧器の二次側に接続されて全波整流するダイオードブリッジ回路とを有することを特徴とする。
この構成により、３相のうち何れか１相が欠相しても漏電を検知して電路を遮断することができる。そして、変圧器を取り除いてダイオードブリッジ回路の電源側の２線を電路の３相のうちの何れか２相に接続すれば、漏電判定回路は引き続き動作して漏電遮断器として機能させることができる。そのため、変圧器の有無だけの変更で、簡易な回路構成の漏電遮断器と欠相対応の漏電遮断器の双方を構成でき、部品管理が容易となる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の発明において、トリップコイルは、一端がダイオードブリッジ回路の入力側に接続され、他端がダイオードブリッジ回路の出力側に、漏電判定回路により制御されるサイリスタを介して接続され、半波整流された電圧波形がトリップコイルに印加されることを特徴とする。
この構成により、電路に逆接続した場合や、負荷側に設置された自家発電設備等で遮断動作後に負荷側に電圧が残るような場合でも、サイリスタに印加される電圧にはゼロクロス電位が存在するので、漏電遮断後は確実にオフ動作する。よって、トリップコイルに電流が流れ続けて焼損するようなことがなく良好に遮断動作する。

本発明によれば、３相のうち何れか１相が欠相しても漏電を検知でき遮断動作する。そして、変圧器を取り除いてダイオードブリッジ回路の電源側の２線を電路の３相のうち、何れか２相に接続すれば漏電判定回路は動作して漏電遮断器として機能させることができる。そのため、変圧器の有無だけの変更で、簡易な回路構成の漏電遮断器と欠相対応の漏電遮断器の双方を構成でき、部品管理が容易となる。また、逆接続しても良好に遮断動作する。

以下、本発明を具体化した実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る３相漏電遮断器の一例を示す回路図であり、１は遮断対象の３相（Ｒ相，Ｓ相，Ｔ相）から成る電路、２は電路１を開閉する開閉部、３は電路１の零相電流を検出する零相変流器、４は開閉部２を開動作（遮断動作）させるトリップコイル、５は漏電を検出してトリップコイル４を駆動する漏電検出回路、６は漏電検出回路５及びトリップコイル４に電力を供給する電源回路である。

漏電検出回路５は、漏電を判断するＩＣ化された漏電判定回路７、トリップコイル４をトリップ動作させるためのサイリスタ８を備えている。漏電判定回路７は、零相変流器３の零相電流情報から電路１の漏電を監視し、零相電流が所定値を超えたら漏電発生と判断してサイリスタ８に対してゲート信号を出力する。

電源回路６は、変圧器１０とダイオードブリッジ回路１１を備えている。この変圧器１０は４つの巻線を逆Ｖ結線して構成され、一次側が電路１の３相に接続するための３端子を備え、二次側が２端子で単相出力となっている。但し、二次側の２巻線１０ａ，１０ｂは互いの巻数が異なるよう構成されている。そして、この単相出力にダイオードブリッジ回路１１が接続され、全波整流された出力電圧が漏電判定回路７の電源として出力される。

また、トリップコイル４は、一端が変圧器１０の二次側の一方に接続され、他端はダイオードブリッジ回路１１の一方の出力（負電源側出力）にサイリスタ８を介して接続されている。この接続により、トリップコイル４の動作電流は、変圧器１０の二次側の一方からこの負電源側出力に流れ、サイリスタ８はこの方向を順方向として接続されている。

このように構成された３相漏電遮断器は以下のように動作する。３相の何れかで漏電が発生すると、零相変流器３が零相電流としてそれを検出し、漏電判定回路７が零相電流のレベルを判定する。検出した零相電流が所定の閾値を超えたら、漏電判定回路７はサイリスタ８にオン信号（ゲート信号）を出力する。その結果、サイリスタ８がオンしてトリップコイル４に励磁電流が流れ、トリップ動作して開閉部２が開動作する。こうして電路１は遮断される。

尚、電路１の３相全てが健全な接続状態にある場合は勿論のこと、Ｒ，Ｓ，Ｔの何れか１相が欠相しても、変圧器１０は逆Ｖ結線され、且つ二次側の２巻線１０ａ，１０ｂは互いの巻数が異なっているので、出力電圧は欠相の状況によって異なるがゼロになることが無く、最低出力電圧が漏電判定回路７の動作可能電圧に達していれば漏電遮断動作を行うことができる。この電圧は、漏電判定回路７の正極側電源線に介在された抵抗Ｒ１を選択することで良好な値とすることができる。

そして、この遮断動作後、自家発電設備等で負荷側に電圧が残る状態が発生しても、サイリスタ８が接続されているトリップコイル４には、上記接続により半波整流電圧が印加される。そのため、ゼロクロス電位が存在し、遮断動作後にサイリスタ８のゲート信号が無くなればサイリスタ８は確実にオフすることができる。これは、遮断器が逆接続された場合も同様であり、遮断動作後サイリスタ８は確実にオフする。

一方、電路１の３相のうち１相が欠相した場合を見てみると、３相Ｒ，Ｓ，Ｔの何れかが欠相しても、変圧器１０は二次側に電圧を発生し続けるので漏電判定回路７を引き続き動作させることができる。また、トリップコイル４は変圧器１０の二次側に接続されているため、サイリスタ８がオンすればトリップ動作し、遮断動作する。

そして、図２は図１の回路から変圧器１０を取り外して形成した３相漏電遮断器の回路を示している。この場合、ダイオードブリッジ回路１１を直接３相の電路１に接続している。この図２に示すように、変圧器１０を取り除いて電源回路６を形成し、ダイオードブリッジ回路１１を３相の何れか２相（ここでは、Ｒ相とＴ相）に接続することで、Ｒ相或いはＴ相が欠相した場合は漏電判定回路７が停止してしまうが、３相が健全な接続状態にある限り良好に漏電遮断動作を実施し、３相漏電遮断器として使用できる。

このように、３相のうち何れか１相が欠相しても漏電を検知して遮断動作する。また、電路に逆接続した場合や、負荷側に自家発電設備があり遮断動作後に負荷側に電圧が残るような場合でも、サイリスタに印加される電圧にはゼロクロス電位が存在するので、漏電遮断後は確実にオフ動作する。よって、トリップコイルに電流が流れ続けて焼損するようなことがない。
更に、変圧器の有無だけの変更で、簡易な回路構成の漏電遮断器と欠相対応の漏電遮断器の双方を構成でき、双方の遮断器を並行して作製する際の部品管理が容易となる。

尚、図３は本発明の３相漏電遮断器の他の構成を示している。上記図１の構成において、漏電判定回路７の正極側電源ラインに、定電流ダイオードと定電圧ダイオードを組み合わせた定電流供給回路１３を追加している。このような回路を設ければ、電路１の何れかの相に欠相が発生して変圧器１０の出力電圧が変化しても、漏電判定回路７には安定した電源を供給することができる。また、漏電遮断器の電圧定格を広く設定することが可能となる。

本発明に係る３相漏電遮断器の実施形態の一例を示す回路図である。図１の回路から変圧器を除いて形成した漏電遮断回路である。本発明の他の構成を示す３相漏電遮断器の回路図である。

符号の説明

１・・電路、２・・開閉部、３・・零相変流器、４・・トリップコイル、５・・漏電検出回路、６・・電源回路、７・・漏電判定回路、８・・サイリスタ、１０・・変圧器、１１・・ダイオードブリッジ回路。

Claims

電路を開閉する開閉部と、前記電路の零相電流を検出する零相変流器と、零相変流器の検出電流から漏電発生を判断する漏電判定回路と、前記開閉部を開操作して前記電路を遮断させるトリップコイルとを備えた３相漏電遮断器であって、
前記漏電判定回路の電源回路は、一次側が前記電路の３相に接続されて単相電圧を出力する逆Ｖ結線された変圧器と、該変圧器の二次側に接続されて全波整流するダイオードブリッジ回路とを有することを特徴とする３相漏電遮断器。
トリップコイルは、一端がダイオードブリッジ回路の入力側に接続され、他端がダイオードブリッジ回路の出力側に、漏電判定回路により制御されるサイリスタを介して接続され、半波整流された電圧波形がトリップコイルに印加される請求項１記載の３相漏電遮断器。