JP5557308B2 - Electric leakage detection device and method of arranging coils of electric leakage detection device - Google Patents

Electric leakage detection device and method of arranging coils of electric leakage detection device Download PDF

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Description

本発明は、電力線配線等の漏電を検出する漏電検出装置に関する。   The present invention relates to a leakage detection device that detects leakage of power line wiring and the like.

漏電検出装置は、複数の一次導体を貫通させた軟磁性材料等からなる環状のコアと、このコアに巻回したトロイダル状のコイルとを有して構成される零相変流器(ZCT)を備えている。漏電が生じた場合は、一次導体のいずれかに漏電電流(零相電流)が流れ、複数の一次導体における電流が不平衡となるので、漏電電流により発生する磁束によって零相変流器のコアにおける磁束の状態が変化する。これにより、零相変流器のコイルに誘起電圧が発生し、漏電電流に相当する電圧がコイル両端で生じる。また、漏電が発生していない場合は、複数の一次導体に流れる電流が平衡状態であり、零相変流器のコアにおける磁束は打ち消し合い、コイルに誘起電圧は発生しない。したがって、零相変流器のコイル両端の電圧を漏電検出出力として出力することで、漏電電流の検出が可能となっている。   The leakage detecting device is a zero-phase current transformer (ZCT) comprising an annular core made of a soft magnetic material or the like having a plurality of primary conductors penetrated, and a toroidal coil wound around the core. It has. If a leakage occurs, a leakage current (zero-phase current) flows through one of the primary conductors, and the currents in the multiple primary conductors become unbalanced. Therefore, the core of the zero-phase current transformer is generated by the magnetic flux generated by the leakage current. The state of the magnetic flux at is changed. As a result, an induced voltage is generated in the coil of the zero-phase current transformer, and a voltage corresponding to the leakage current is generated at both ends of the coil. Further, when no leakage occurs, the currents flowing through the plurality of primary conductors are in an equilibrium state, the magnetic fluxes in the core of the zero-phase current transformer cancel each other, and no induced voltage is generated in the coil. Therefore, the leakage current can be detected by outputting the voltage across the coil of the zero-phase current transformer as the leakage detection output.

しかし、実際には、一次導体の位置の影響や、コイルの巻きばらつきなどにより、コア内部の磁束に不均一が生じ、平衡状態においてもコイルに誘起電圧が発生してしまうことがある。また、一次導体の負荷側にモータのような突入電流の流れる負荷機器が接続された場合には、コイルに発生する誘起電圧は漏電電流を検出する電圧と同等以上の電圧となり、誤検出を引き起こすことがある。   However, in practice, the magnetic flux inside the core is non-uniform due to the influence of the position of the primary conductor, coil winding variation, and the like, and an induced voltage may be generated in the coil even in an equilibrium state. In addition, when a load device with a rush current such as a motor is connected to the load side of the primary conductor, the induced voltage generated in the coil becomes equal to or higher than the voltage for detecting the leakage current, causing false detection. Sometimes.

このような誤検出を防ぐため、従来の漏電検出装置は、環状のコアを用いており、かつ貫通させる一次導体もコアの中央に密集させて配置し、さらにそれらの一次導体を対称に配置したりすることで、平衡状態でのコイルの誘起電圧を抑えて零相電流以外による出力を抑制する構成としている。   In order to prevent such erroneous detection, the conventional leakage detection device uses an annular core, and the primary conductors to be penetrated are arranged densely in the center of the core, and the primary conductors are arranged symmetrically. In other words, the induced voltage of the coil in the equilibrium state is suppressed to suppress the output other than the zero-phase current.

しかしながら、例えば漏電遮断器のような機器に漏電検出装置を組み込む場合、上記のような構成では、貫通させる一次導体の形状が相毎に異なるとともに、組立性も悪くなり、また各相の導体が近接することになる。このため、一次導体間に絶緑物を要する、外部の磁気的影響を受けやすい、温度上昇が大きくなるなど、コスト面、性能面での課題があった。これに対し、環状のコアを大きくすることで一次導体を離して、前記課題を回避することが可能である。しかし、機器への組み込みにおいて構造的な制約が大きくなり、機器自体が大型化してしまうという課題がある。   However, when the leakage detection device is incorporated into a device such as a leakage breaker, for example, in the configuration as described above, the shape of the primary conductor to be penetrated is different for each phase, the assemblability is deteriorated, and the conductor of each phase is It will be close. For this reason, there have been problems in terms of cost and performance, such as requiring an green product between the primary conductors, being susceptible to external magnetic influences, and increasing the temperature rise. On the other hand, it is possible to avoid the problem by separating the primary conductor by enlarging the annular core. However, there is a problem that structural restrictions increase in the incorporation into the device, and the device itself becomes large.

一方、環状のコアの大型化を回避するために、略長円形状(トラック型)のコアを用いて一次導体を離して配置した構成もある(例えば、特許文献1参照)。しかしながら、この構成では、前記大型化に関する課題は解決できるものの、平衡状態でのコイルの誘起電圧は、コアが環状で一次導体が密集した構成のものより大きくなってしまい、誤検出が発生しやすくなる課題がある。   On the other hand, in order to avoid an increase in the size of the annular core, there is also a configuration in which the primary conductors are separated from each other by using a substantially oval (track type) core (see, for example, Patent Document 1). However, in this configuration, although the problem related to the enlargement can be solved, the induced voltage of the coil in the equilibrium state becomes larger than that of the configuration in which the core is annular and the primary conductors are dense, and erroneous detection is likely to occur. There is a problem.

特開平7−083960号公報JP-A-7-083960

上述したように、従来の漏電検出装置では、コア内部の磁束の不均一性を抑制するため、一次導体をコア中央部に密集させて配置し、一次導体により生じる磁束を互いに打ち消しやすくしていたが、コアを円形状とした場合、小型化が困難になる。一方、機器の小型化及び組立性を考慮して、コアを長円形状とした場合、コア内部の磁束の不均一が発生しやすくなり、誤検出が生じやすいという課題がある。   As described above, in the conventional leakage detection device, in order to suppress the non-uniformity of the magnetic flux inside the core, the primary conductors are arranged close to the central portion of the core to easily cancel the magnetic fluxes generated by the primary conductors. However, when the core is circular, it is difficult to reduce the size. On the other hand, when considering the miniaturization and assemblability of the device, when the core is formed in an oval shape, there is a problem that magnetic flux in the core is likely to be non-uniform and erroneous detection is likely to occur.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、機器の小型化が容易で組立性が良好な構成としながら、誤検出を抑制して検出精度を向上することが可能な漏電検出装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a leakage detecting device capable of suppressing erroneous detection and improving detection accuracy while having a configuration in which downsizing of an apparatus is easy and assembly is good. The purpose is to do.

本発明は、数の一次導体を内側に貫通させる環状のものであり、径方向の寸法が位置によって異なり、長辺および短辺を備える略長円形状の磁性材料からなるコアと、前記コアの輪に沿って巻線が巻回されたトロイダル状のコイルと、前記コイルに発生する誘起電圧による出力電圧を検出する検出部とを備え、前記コイルは、1つまたは複数の一対の巻線密度が高い部分が設けられ前記一対の巻線密度が高い部分の各々は、前記コアの長辺に対して線対称の位置にあり、前記1つまたは複数の一対の巻線密度が高い部分のうちの一つは、前記コアの短辺が前記コアと交わる位置にある漏電検出装置を提供する。
上記構成により、コアを略長円形状として、機器の小型化が容易で組立性が良好な構成とした場合であっても、コアの位置によって磁束の不平衡が生じた場合のコイルにおいて生じる誘起電圧の不平衡を低減させることができる。このため、電流が平衡状態での出力を小さくでき、誤検出を抑制して検出精度を向上することが可能になる。
The present invention is of an annular through which the primary conductor of the multiple inside, depends dimensions position in the radial direction, a core of magnetic material of substantially oblong shape with long sides and short sides, said a toroidal coil winding is wound along the circle of the core, and a detection unit for detecting an output voltage by the induced voltage generated in the coil, the coil comprises one or more of the pair A portion having a high winding density is provided , and each of the pair of high winding densities is in a line-symmetric position with respect to a long side of the core, and the one or more pairs of winding densities are One of the high portions provides a leakage detection device in which the short side of the core is at a position where it intersects the core .
With the above structure, the core as a substantially oval shape, even when the miniaturization easy assembly of the device has a good structure, occurs in the coil when the imbalance of the magnetic flux is caused by the position of the core The imbalance of the induced voltage can be reduced. For this reason, it is possible to reduce the output when the current is in an equilibrium state, and it is possible to suppress erroneous detection and improve detection accuracy.

また、本発明は、上記の漏電検出装置であって、前記一対の巻線密度が高い部分は、各々を結んで得られる1つまたは複数の各線分と前記コアの長辺とが交わる、1つまたは複数の交点のいずれか一つが、前記コアの内側に複数の一次導体を貫通させた状態において、隣接する2つの一次導体の間に位置するように配置されるものを含む Moreover, this invention is said leakage detection apparatus, Comprising: As for a part with said high winding density, one or several each line segment obtained by connecting each and the long side of the said core cross | intersect, 1 One of the one or a plurality of intersections includes one disposed so as to be positioned between two adjacent primary conductors in a state where a plurality of primary conductors are penetrated inside the core .

また、本発明は、上記の漏電検出装置であって、前記コアの長辺と短辺との交点を前記コアの中心点とし、前記長辺上で、前記コアの中心点を挟み、前記コアの中心点に対して対称である2点の各々を、第1点および第2点とし、前記第1点と前記第2点とを結ぶ線分の垂直二等分線が前記コアと交わる2点の各々を、第1交点および第2交点とした場合において、前記第1交点およびその近傍における前記コイルの巻線密度と、前記第2交点およびその近傍における前記コイルの巻線密度とを、前記コアのその他の部分の巻線密度よりも高く設定し、前記コアの内側に複数の一次導体を貫通させた状態において、隣接する2つの一次導体を、第1の一次導体および第2の一次導体とした場合、前記第1の一次導体は、前記コア内において、前記第1点またはその近傍に配置され、前記第2の一次導体は、前記コア内において、前記第2点またはその近傍に配置され、前記第1の一次導体に流れる電流の向きと、前記第2の一次導体に流れる電流の向きは逆向きであるものを含む Further, the present invention is the above leakage detection apparatus, wherein an intersection of a long side and a short side of the core is set as a center point of the core, and the center point of the core is sandwiched between the long side and the core. Each of two points that are symmetrical with respect to the center point is defined as a first point and a second point, and a perpendicular bisector connecting the first point and the second point intersects the core 2 When each of the points is a first intersection and a second intersection, the winding density of the coil at the first intersection and the vicinity thereof, and the winding density of the coil at the second intersection and the vicinity thereof, In a state where the winding density of the other part of the core is set higher than that of the core and a plurality of primary conductors are passed through the core, the two adjacent primary conductors are connected to the first primary conductor and the second primary conductor. When a conductor is used, the first primary conductor is within the core, The second primary conductor is disposed at or near the first point, and the second primary conductor is disposed at or near the second point in the core, and the direction of the current flowing through the first primary conductor, The direction of the current flowing through the two primary conductors includes a reverse direction .

また、本発明は、上記の漏電検出装置であって、前記第1交点およびその近傍、前記第2交点およびその近傍は、前記第1の一次導体、前記第2の一次導体の各々を流れる電流が均衡している場合における磁束密度が、前記コアのその他の部分よりも疎となる部分であるものを含む Further, the present invention is the above leakage detection apparatus, wherein the first intersection and its vicinity, and the second intersection and its vicinity are currents flowing through the first primary conductor and the second primary conductor, respectively. Includes a portion in which the magnetic flux density in a balanced state is sparser than the other portions of the core .

本発明によれば、機器の小型化が容易で組立性が良好な構成としながら、誤検出を抑制して検出精度を向上することが可能な漏電検出装置を提供できる。   According to the present invention, it is possible to provide a leakage detecting device capable of suppressing erroneous detection and improving detection accuracy while easily reducing the size of the device and having good assembly.

本発明の実施形態に係る漏電検出装置の構成の概要を示す図The figure which shows the outline | summary of a structure of the leak detection apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る漏電検出装置の要部構成を示す図The figure which shows the principal part structure of the leak detection apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本実施形態に係る漏電検出装置の全体の概略構成を示す図The figure which shows schematic structure of the whole of the leak detection apparatus which concerns on this embodiment 本発明の第2の実施形態に係る漏電検出装置の要部構成を示す図The figure which shows the principal part structure of the leak detection apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る漏電検出装置の要部構成を示す図The figure which shows the principal part structure of the leak detection apparatus which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態に係る漏電検出装置の要部構成を示す図The figure which shows the principal part structure of the leak detection apparatus which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態に係る漏電検出装置の要部構成を示す図The figure which shows the principal part structure of the leak detection apparatus which concerns on the 5th Embodiment of this invention. 第5の実施形態に係る漏電検出装置の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the leak detection apparatus which concerns on 5th Embodiment.

本実施形態では、本発明に係る漏電検出装置の一例として、環状のコアにコイルが巻回されて構成された零相変流器を備える漏電検出装置の構成を示す。この漏電検出装置は、電子式ブレーカ等の開閉器等に搭載されて用いられる。   In the present embodiment, as an example of a leakage detection device according to the present invention, a configuration of a leakage detection device including a zero-phase current transformer configured by winding a coil around an annular core is shown. This leakage detection device is used by being mounted on a switch such as an electronic breaker.

図1は本発明の実施形態に係る漏電検出装置の構成の概要を示す図である。ここで、図1(a)は漏電検出装置のコア及びコイルに二相の一次導体を貫通して配置した場合の構成を、図1(b)は漏電検出装置のコア及びコイルに三層の一次導体を貫通して配置した場合の構成をそれぞれ示す。図1においてコアに巻回されたコイルについては簡略化して図示している。   FIG. 1 is a diagram showing an outline of the configuration of a leakage detection apparatus according to an embodiment of the present invention. Here, FIG. 1 (a) shows a configuration in the case where a two-phase primary conductor is disposed through the core and coil of the leakage detection device, and FIG. 1 (b) shows three layers of the core and coil of the leakage detection device. Configurations in the case where the primary conductor is disposed through are shown. In FIG. 1, the coil wound around the core is shown in a simplified manner.

図1(a)に示す構成では、パーマロイ等の軟磁性材料により構成されるコア10の貫通口に、2本の一次導体11a、11bが貫通して配置されている。また、図1(b)に示す構成では、軟磁性材料のコア20の貫通口に3本の一次導体21a、21b、21cが貫通して配置されている。本実施形態の漏電検出装置は、小型化と組立性向上との両立を図るために、まず、コア10、20を長辺と短辺を有する略長円形状に形成している。ここで、略長円形状の形状としては、長円形状(トラック型)、楕円形状など、長辺と短辺とを持つ輪状のもので、直交する2方向で寸法が異なるような形状を含むものとする。そして、この非円形のコア10、20の略長円形状の貫通口に一次導体11a、11b、21a、21b、21cを貫通させる構造とし、複数の一次導体を密に近接させず互いに少し離して配置させるようにする。   In the configuration shown in FIG. 1A, two primary conductors 11a and 11b are disposed so as to penetrate through a through hole of a core 10 made of a soft magnetic material such as permalloy. In the configuration shown in FIG. 1B, three primary conductors 21a, 21b, and 21c are disposed so as to penetrate through the through hole of the core 20 made of soft magnetic material. In the leakage detection device of the present embodiment, first, the cores 10 and 20 are formed in a substantially oval shape having a long side and a short side in order to achieve both reduction in size and improvement in assembly. Here, the substantially oval shape includes a ring shape having a long side and a short side, such as an oval shape (track type) and an oval shape, and includes shapes having different dimensions in two orthogonal directions. Shall be. The primary conductors 11a, 11b, 21a, 21b, and 21c are passed through the substantially elliptical through-holes of the non-circular cores 10 and 20, and a plurality of primary conductors are not close to each other but slightly apart from each other. Try to arrange.

上記のような構成の場合、真円のコアの中心に一次導体を密接して配置した場合と比較して、一次導体に対するコイル及びコアの磁気特性が位置によって異なり、均一とはならないことがある。よって、一次導体の配置位置などにより磁気特性のバランスが崩れることがあるため、誤検出が生じやすくなる。そこで、本実施形態では、漏電電流の誤検出を低減するために以下の構成を採用する。   In the case of the above configuration, the magnetic characteristics of the coil and the core with respect to the primary conductor may differ depending on the position and may not be uniform as compared with the case where the primary conductor is closely arranged at the center of the perfect circle core. . Therefore, since the balance of magnetic characteristics may be lost depending on the arrangement position of the primary conductor, false detection is likely to occur. Therefore, in the present embodiment, the following configuration is adopted in order to reduce erroneous detection of leakage current.

本実施形態では、コイルの巻線密度を位置によって異ならせる構成とし、このコイルの巻線密度の設定によってコア及びコイルにおける磁気特性のバランスを調整する。これにより、コアの位置によって磁束の不平衡が生じた場合の、コイルで生じる誘起電圧の不平衡を低減できる。すなわち、コア及びコイルと一次導体との位置関係に基づき、一次導体に対するコイル及びコアの磁気特性(磁気抵抗)が位置によらずどの位置においても等価となるように、コイルの巻線密度を設定する。これにより、コア上の全ての位置において等価な磁気回路を形成する。   In this embodiment, the winding density of the coil is varied depending on the position, and the balance of magnetic characteristics in the core and the coil is adjusted by setting the winding density of the coil. Thereby, the imbalance of the induced voltage which arises in a coil when the imbalance of magnetic flux arises with the position of the core can be reduced. That is, based on the positional relationship between the core and coil and the primary conductor, the coil winding density is set so that the magnetic properties (magnetic resistance) of the coil and core relative to the primary conductor are equivalent at any position regardless of position. To do. Thereby, an equivalent magnetic circuit is formed at all positions on the core.

図1の例では、略長円形状のコア10、20と一次導体11a、11b、21a、21b、21cとの位置関係に応じて、コイル12、22の巻線密度が均一でなく異なる構成とする。すなわち、コア10、20及びコイル12、22と一次導体11a、11b、21a、21b、21cとの距離により、コア上の位置によって異なる巻線密度を設定する。   In the example of FIG. 1, the winding density of the coils 12 and 22 is not uniform and differs depending on the positional relationship between the substantially elliptical cores 10 and 20 and the primary conductors 11a, 11b, 21a, 21b, and 21c. To do. That is, depending on the distances between the cores 10 and 20 and the coils 12 and 22 and the primary conductors 11a, 11b, 21a, 21b, and 21c, different winding densities are set depending on the positions on the core.

図1(a)の構成では、一次導体11aに紙面の裏から表に向かう電流が流れ、一次導体11bに紙面の表から裏に向かう電流が流れた場合、矢印15a、15bの方向にそれぞれ磁束が発生する。図1(b)の構成では、一次導体21a、21cに紙面の表から裏に向かう電流が流れ、一次導体21bに紙面の裏から表に向かう電流が流れた場合、矢印25a、25b、25cの方向にそれぞれ磁束が発生する。   In the configuration of FIG. 1A, when a current flowing from the back to the front of the paper flows through the primary conductor 11a and a current flowing from the front to the back of the paper flows through the primary conductor 11b, the magnetic fluxes in the directions of arrows 15a and 15b respectively. Occurs. In the configuration of FIG. 1B, when a current flowing from the front to the back of the paper flows through the primary conductors 21a and 21c and a current from the back to the front of the paper flows through the primary conductor 21b, the arrows 25a, 25b, and 25c Magnetic flux is generated in each direction.

この状態で、磁気特性のバランスを保つように、2つの一次導体間に位置し、磁束が集中しない部分のコイルの巻線密度を高くする。具体的には、2つの一次導体の中心を結ぶ垂直二等分線上のコアとの交点部分の巻線を密に巻くことで、2つの一次導体の中間部分の位置の巻線密度を高くする。つまり、一次導体11a、11b、21a、21b、21cの間に挟まれた位置にあり、コア10、20の磁束が他よりも疎になる部分のコイル12、22の巻線密度が高くなるように形成し、この部分のコイル12、22の検出感度を上げるようにする。   In this state, the winding density of the coil located between the two primary conductors where the magnetic flux is not concentrated is increased so as to keep the balance of the magnetic characteristics. Specifically, the winding density at the middle portion of the two primary conductors is increased by densely winding the winding at the intersection with the core on the vertical bisector that connects the centers of the two primary conductors. . In other words, the winding density of the coils 12 and 22 in the portion where the magnetic fluxes of the cores 10 and 20 are sparser than the others is higher than the others in the position sandwiched between the primary conductors 11a, 11b, 21a, 21b and 21c. The detection sensitivity of the coils 12 and 22 in this portion is increased.

すなわち、図1(a)の場合、一次導体11a、11bの間に位置するコイル部分12a、12bの巻線密度を高くする。同様に、図1(b)の場合、一次導体21a、21b、21cの間に位置するコイル部分22a、22b、22c、22dの巻線密度を高くする。   That is, in the case of FIG. 1A, the winding density of the coil portions 12a and 12b located between the primary conductors 11a and 11b is increased. Similarly, in the case of FIG. 1B, the winding density of the coil portions 22a, 22b, 22c, and 22d located between the primary conductors 21a, 21b, and 21c is increased.

なお、図1(a)、(b)に示したように、本実施形態の漏電検出装置は、一次導体が2本の場合、3本の場合など、コア内に貫通させる一次導体の数に関わらずいずれにも適用可能である。   As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), the leakage detection device according to the present embodiment has the same number of primary conductors that penetrate through the core as in the case of two primary conductors or three primary conductors. Regardless, it is applicable to both.

上記のように、コイルの巻線密度を位置によって異なるように適宜設定することによって、コアの位置によって磁束の不平衡が生じた場合の、コイルにおいて生じる誘起電圧の不平衡を低減できるため、漏電検出装置を構成する機器の小型化が容易で組立性が良好な構成としながら、誤検出を抑制して検出精度を向上することが可能となる。   As described above, by appropriately setting the coil winding density so as to differ depending on the position, it is possible to reduce the unbalance of the induced voltage generated in the coil when the unbalance of the magnetic flux occurs due to the position of the core. It is possible to improve the detection accuracy by suppressing erroneous detection while reducing the size of the devices constituting the detection device and making the assembly easy.

(第1の実施形態)
図2は本発明の第1の実施形態に係る漏電検出装置の要部構成を示す図である。図2において、(a)は漏電検出装置のコアをコアの輪と垂直な方向から見た平面図、(b)はコアを側方からみた側面図、(c)はコア及びコイルの平面図をそれぞれ示す。
(First embodiment)
FIG. 2 is a diagram showing a main configuration of the leakage detection apparatus according to the first embodiment of the present invention. 2, (a) is a plan view of the core of the leakage detection device viewed from a direction perpendicular to the core ring, (b) is a side view of the core viewed from the side, and (c) is a plan view of the core and the coil. Respectively.

図2(a)に示すように、コア30は楕円形状等の略長円形状に構成され、コア30の貫通口に三相の一次電流が流れる3本の一次導体31R、31S、31Tが貫通して配置されている。一次導体31R、31S、31Tは、略長円形状のコア30の貫通口の長手方向に並んで配置されている。ここで、一次導体31Rはコア30の中心位置からコア長手方向にLだけ変位し、一次導体31Sはコア30の中心位置からコア短手方向にHだけ変位し、一次導体31Tはコア30の中心位置からコア長手方向にL、コア短手方向にHだけ変位している。 As shown in FIG. 2A, the core 30 is configured in a substantially oval shape such as an elliptical shape, and three primary conductors 31 </ b> R, 31 </ b> S, and 31 </ b> T through which a three-phase primary current flows through the through-hole of the core 30 penetrate. Are arranged. The primary conductors 31R, 31S, 31T are arranged side by side in the longitudinal direction of the through hole of the substantially elliptical core 30. Here, the primary conductor 31R is displaced by L 1 from the center position of the core 30 to the core longitudinal, primary conductor 31S is displaced by H 1 from the center position of the core 30 to the core lateral direction, the primary conductor 31T core 30 core longitudinally L 2 from the center of, and displaced by H 2 in the core lateral direction.

図2(a)、(b)に示すように、コア30は、軟磁性材料が積層されて構成され、ほぼ均一な幅W及び厚さTに形成されている。また、図2(c)に示すように、コア30には、コア30の輪に沿って外側に巻線が巻回され、トロイダル状のコイル32が構成されている。そして、コイル32の両端の出力部33よりコイル32の出力が取り出される。 As shown in FIGS. 2A and 2B, the core 30 is formed by laminating soft magnetic materials, and has a substantially uniform width W 1 and thickness T 1 . Further, as shown in FIG. 2C, a winding is wound around the core 30 along the ring of the core 30 to form a toroidal coil 32. Then, the output of the coil 32 is taken out from the output portions 33 at both ends of the coil 32.

この構成において、一次導体31R、31Tには紙面の表から裏に向かう電流が流れ、一次導体31Sに紙面の裏から表に向かう電流が流れているとする。それぞれの一次導体に流れる電流によって磁束が発生し、コア30を通過する。漏電が生じていなくて一次導体31R、31S、31Tに流れる電流が平衡状態にあるときは、各電流により発生する磁束が打ち消し合い、コイル32には誘起電圧が発生しない状態となる。しかし、コア30の断面積が均一であり、コイル32の巻線が均一に巻かれていて巻線密度が均一である場合は、一次電流が平衡状態でもコア全体の磁束に不平衡が生じ、コイル32に誘起電圧が発生して出力部33において出力電圧が検出され、漏電誤検出が生じることがある。   In this configuration, it is assumed that a current flowing from the front to the back of the paper flows through the primary conductors 31R and 31T, and a current flowing from the back of the paper to the front flows through the primary conductor 31S. A magnetic flux is generated by the current flowing through each primary conductor and passes through the core 30. When there is no leakage and the currents flowing through the primary conductors 31R, 31S, and 31T are in an equilibrium state, the magnetic fluxes generated by the currents cancel each other, and no induced voltage is generated in the coil 32. However, when the cross-sectional area of the core 30 is uniform, and the winding of the coil 32 is uniformly wound and the winding density is uniform, the magnetic flux of the entire core is unbalanced even when the primary current is in a balanced state. An induced voltage is generated in the coil 32, and the output voltage is detected in the output unit 33, which may cause erroneous detection of leakage.

そこで、本実施形態では、コア30及びコイル32と一次導体31R、31S、31Tとの位置関係に応じて、コイル32の巻線密度が位置によって異なるように不均一に形成する。これにより、コイル32において生じる誘起電圧の不平衡を無くすようにする。具体的には、図2(a)において、一次導体31R、31S、31Tのうちの2つの一次導体の中心を結ぶ垂直二等分線上のコアとの交点部分について、コイル32の巻線密度K、K、K、Kを高くする。 Therefore, in the present embodiment, the winding density of the coil 32 is unevenly formed so as to vary depending on the position according to the positional relationship between the core 30 and the coil 32 and the primary conductors 31R, 31S, and 31T. Thereby, the imbalance of the induced voltage generated in the coil 32 is eliminated. Specifically, in FIG. 2A, the winding density K of the coil 32 at the intersection with the core on the perpendicular bisector that connects the centers of the two primary conductors of the primary conductors 31R, 31S, and 31T. 5, to increase the K 6, K 7, K 8 .

この場合、コア30と一次導体31R、31S、31Tとの距離が近い部分において磁束が集中しやすいので、この部分の巻線密度K、K、K、Kが低くなるように、それ以外の部分の巻線密度K、K、K、Kを高くする。すなわち、一次導体31R、31S、31Tの間の磁束が集中しない部分に対応する巻線を密に巻いて巻線密度を増やすようにする。このようにコイル32を構成することにより、等価的に磁束の平衡状態を作り出し、一次導体31R、31S、31Tに流れる電流が平衡状態のときに検出出力を出さないようにできる。これによって、一次導体に対するコイル及びコアの磁気特性を全ての位置において等価とすることができ、コイルに生じる誘起電圧の不平衡を低減できるので、漏電の誤検出を抑制できる。 In this case, since the magnetic flux tends to concentrate in a portion where the distance between the core 30 and the primary conductors 31R, 31S, and 31T is short, the winding densities K 1 , K 2 , K 3 , and K 4 in this portion are reduced. The winding densities K 5 , K 6 , K 7 , and K 8 in other portions are increased. That is, the winding density is increased by densely winding the winding corresponding to the portion where the magnetic flux between the primary conductors 31R, 31S, and 31T is not concentrated. By configuring the coil 32 in this way, an equilibrium state of magnetic flux can be created equivalently, and a detection output can be prevented from being output when the current flowing through the primary conductors 31R, 31S, 31T is in an equilibrium state. Thereby, the magnetic characteristics of the coil and the core with respect to the primary conductor can be made equivalent at all positions, and the imbalance of the induced voltage generated in the coil can be reduced, so that erroneous detection of leakage can be suppressed.

図2(d)はコイル32の巻線密度の設定の変形例を示す図である。この図2(d)の例のように、コイル32の巻線の密度を段階的に変化させ、各部の巻線密度を適宜設定することも可能である。   FIG. 2D is a diagram showing a modification of setting the winding density of the coil 32. As in the example of FIG. 2D, the winding density of the coil 32 can be changed stepwise, and the winding density of each part can be set as appropriate.

図3は本実施形態に係る漏電検出装置の全体の概略構成を示す図である。図3において、(a)はコイル及びコアに複数の一次導体が貫通した零相変流器と回路基板を示す概略斜視図、(b)は回路基板上の構成要素を示す回路図をそれぞれ示す。コア30には一次導体31R、31S、31Tが貫通し、コア30に巻回されたコイル32の両端の出力部33が接続導体を介して回路基板35に接続されている。漏電電流の検出部を構成する回路基板35には、コイル32の特性インピーダンスZ1に整合する抵抗R1と、コイル32の出力電圧を検出する回路を実装したIC等からなる検出回路36と、コイル32の出力電圧を比較するための参照抵抗R2と、検出回路36に電力を供給する電源32とが設けられる。検出回路36の出力部より、漏電検出電圧に相当する検出信号が出力される。   FIG. 3 is a diagram showing an overall schematic configuration of the leakage detection apparatus according to the present embodiment. 3A is a schematic perspective view showing a zero-phase current transformer and a circuit board in which a plurality of primary conductors penetrate the coil and the core, and FIG. 3B is a circuit diagram showing components on the circuit board. . Primary conductors 31R, 31S, and 31T pass through the core 30, and output portions 33 at both ends of the coil 32 wound around the core 30 are connected to the circuit board 35 via connection conductors. The circuit board 35 constituting the leakage current detection unit includes a detection circuit 36 formed of an IC or the like on which a resistor R1 that matches the characteristic impedance Z1 of the coil 32, a circuit that detects the output voltage of the coil 32, and the like, and the coil 32 A reference resistor R2 for comparing the output voltages of the two and a power supply 32 for supplying power to the detection circuit 36 are provided. A detection signal corresponding to the leakage detection voltage is output from the output section of the detection circuit 36.

(第2の実施形態)
図4は本発明の第2の実施形態に係る漏電検出装置の要部構成を示す図である。図4において、(a)は漏電検出装置のコアをコアの輪と垂直な方向から見た平面図、(b)はコアを側方からみた側面図、(c)はコア及びコイルの平面図をそれぞれ示す。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a main part of a leakage detecting apparatus according to the second embodiment of the present invention. 4, (a) is a plan view of the core of the leakage detection device as viewed from the direction perpendicular to the core ring, (b) is a side view of the core as viewed from the side, and (c) is a plan view of the core and coil. Respectively.

図4(a)に示すように、コア40は楕円形状等の略長円形状に構成され、コア40の貫通口に三相の一次電流が流れる3本の一次導体41R、41S、41Tが貫通して配置されている。一次導体41R、41S、41Tは、略長円形状のコア40の貫通口の長手方向に一直線上に並んで配置されている。ここで、一次導体41Rはコア40の中心位置からコア長手方向にLだけ変位し、一次導体41Sはコア40の中心位置にあり、一次導体41Tはコア40の中心位置からコア長手方向にLだけ変位している。 As shown in FIG. 4A, the core 40 is configured in an oval shape such as an ellipse, and three primary conductors 41R, 41S, and 41T through which a three-phase primary current flows through the through-hole of the core 40 penetrate. Are arranged. The primary conductors 41R, 41S, and 41T are arranged in a straight line in the longitudinal direction of the through hole of the substantially oval core 40. Here, the primary conductor 41R is displaced by L 3 from the center position of the core 40 to the core longitudinal, primary conductor 41S is located in the center position of the core 40, a primary conductor 41T is L from the center of the core 40 to the core longitudinal It is displaced by 4 .

図4(a)、(b)に示すように、コア40は、軟磁性材料が積層されて構成され、ほぼ均一な幅W及び厚さTに形成されている。また、図4(c)に示すように、コア40には、コア40の輪に沿って外側に巻線が巻回され、トロイダル状のコイル42が構成されている。そして、コイル42の両端の出力部43よりコイル42の出力が取り出される。 As shown in FIGS. 4A and 4B, the core 40 is formed by stacking soft magnetic materials, and is formed to have a substantially uniform width W 2 and thickness T 1 . Further, as shown in FIG. 4C, a winding is wound around the core 40 along the ring of the core 40 to form a toroidal coil 42. Then, the output of the coil 42 is taken out from the output portions 43 at both ends of the coil 42.

第2の実施形態では、一次導体41R、41S、41Tをコア40の長手方向に一列に配置した構成において、一次導体41R、41S、41Tのうちの2つの一次導体の中心を結ぶ垂直二等分線上のコアとの交点部分について、コイル42の巻線密度K、K、K、Kを高くする。この場合、一次導体41R、41S、41Tをコア40の長手方向に一直線上に並べることにより、コイル42の巻き密度はK=K、K=Kとなる。このような構成により、略長円形状のコア40上の位置によって磁束の不平衡が生じた場合の、コイル42において生じる誘起電圧の不平衡を低減でき、漏電の誤検出を抑制できる。 In the second embodiment, in the configuration in which the primary conductors 41R, 41S, and 41T are arranged in a line in the longitudinal direction of the core 40, the vertical bisector that connects the centers of the two primary conductors of the primary conductors 41R, 41S, and 41T. The winding density K 5 , K 6 , K 7 , K 8 of the coil 42 is increased at the intersection with the core on the line. In this case, by arranging the primary conductors 41R, 41S, and 41T in a straight line in the longitudinal direction of the core 40, the winding density of the coil 42 becomes K 5 = K 6 and K 7 = K 8 . With such a configuration, it is possible to reduce the imbalance of the induced voltage generated in the coil 42 when the magnetic flux is unbalanced depending on the position on the substantially elliptical core 40, and to suppress erroneous detection of leakage.

(第3の実施形態)
図5は本発明の第3の実施形態に係る漏電検出装置の要部構成を示す図である。図5において、(a)は漏電検出装置のコア及び一次導体の斜視図、(b)はコアをコアの輪と垂直な方向から見た平面図、(c)はコア及びコイルの平面図をそれぞれ示す。
(Third embodiment)
FIG. 5 is a diagram showing a main configuration of a leakage detecting apparatus according to the third embodiment of the present invention. 5A is a perspective view of the core and the primary conductor of the leakage detection device, FIG. 5B is a plan view of the core viewed from a direction perpendicular to the ring of the core, and FIG. 5C is a plan view of the core and the coil. Each is shown.

図5(a)、(b)に示すように、コア50は長円形状に構成され、コア50の貫通口に三相の一次電流が流れる3本の一次導体51R、51S、51Tが貫通して配置されている。一次導体51R、51S、51Tは、長円形状のコア50の貫通口の長手方向に一直線上に並んで、一次導体51Sを中心に一次導体51R、51Tが対称に配置されている。コア50は、幅Wでほぼ均一に形成され、厚さについてもほぼ均一に形成されているものとする。また、図5(c)に示すように、コア50には、コア50の輪に沿って外側に巻線が巻回され、トロイダル状のコイル52が構成されている。そして、コイル52の両端の出力部53よりコイル52の出力が取り出される。 As shown in FIGS. 5A and 5B, the core 50 is formed in an oval shape, and three primary conductors 51 </ b> R, 51 </ b> S, and 51 </ b> T through which a three-phase primary current flows through the core 50 pass through. Are arranged. The primary conductors 51R, 51S, 51T are arranged in a straight line in the longitudinal direction of the through hole of the oval core 50, and the primary conductors 51R, 51T are symmetrically arranged around the primary conductor 51S. The core 50 is substantially uniformly formed with a width W 3, assumed to be substantially uniformly formed also thick. As shown in FIG. 5C, the core 50 has a toroidal coil 52 formed by winding a winding around the core 50. Then, the output of the coil 52 is taken out from the output portions 53 at both ends of the coil 52.

第3の実施形態では、一次導体51R、51Tがコア中心の一次導体51Sを挟んで変位aの位置に対称配置された構成において、一次導体51R、51S、51Tのうちの2つの一次導体の中心を結ぶ垂直二等分線上のコアとの交点部分について、コイル52の巻線密度K、K、K、Kを高くする。この場合、一次導体41Sを中心として他の一次導体41R、41Tを対称配置することにより、コイル52の巻線密度K〜KをK=K=K=Kとして均一にすることができる。このような構成により、略長円形状のコア50上の位置によって磁束の不平衡が生じた場合の、コイル52において生じる誘起電圧の不平衡を低減でき、漏電の誤検出を抑制できる。また、一次導体51R、51S、51Tを対称配置させることで、一次導体を同一形状で直線的に構成できるため、安価に構成可能である。 In the third embodiment, in the configuration in which the primary conductors 51R and 51T are symmetrically arranged at the position of the displacement a across the primary conductor 51S of the core, the centers of the two primary conductors of the primary conductors 51R, 51S and 51T. The winding density K 5 , K 6 , K 7 , K 8 of the coil 52 is increased at the intersection with the core on the perpendicular bisector connecting In this case, the primary conductor 41S other primary conductor 41R around a, by arranging symmetrically 41T, a uniform winding density K 5 ~K 8 of the coil 52 as K 5 = K 6 = K 7 = K 8 be able to. With such a configuration, it is possible to reduce the imbalance of the induced voltage generated in the coil 52 when the magnetic flux is unbalanced depending on the position on the substantially elliptical core 50, and to suppress erroneous detection of leakage. Further, by arranging the primary conductors 51R, 51S, and 51T symmetrically, the primary conductors can be configured linearly with the same shape, and therefore can be configured at low cost.

(第4の実施形態)
図6は本発明の第4の実施形態に係る漏電検出装置の要部構成を示す図である。図6において、(a)は漏電検出装置のコア、コイル及び一次導体の斜視図、(b)〜(e)はコア及びコイルを構成する各基板を分解した状態の分解斜視図をそれぞれ示す。
(Fourth embodiment)
FIG. 6 is a diagram showing a main configuration of a leakage detecting apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. In FIG. 6, (a) is a perspective view of the core, coil and primary conductor of the leakage detection device, and (b) to (e) are exploded perspective views in a state where each substrate constituting the core and coil is disassembled.

第4の実施形態は、図5に示した第3の実施形態とほぼ同様の構成を基板によって形成した構成例を示したものである。図6(a)に示すように、プリント基板104には、長円形状で断面積をほぼ均一に形成したコア100が内蔵され、このコア100の輪に沿ってコア100の外側に巻線が巻回されるようにトロイダル状のコイル102が形成されている。コア100の貫通口には三相の一次電流が流れる3本の一次導体101R、101S、101Tが貫通して配置されている。一次導体101R、101S、101Tは、長円形状のコア100の貫通口の長手方向に一直線上に並んで、一次導体101Sを中心に一次導体101R、101Tが対称に配置されている。また、プリント基板104には、コイル102両端の出力部103に接続された検出回路を構成する電子部品105が実装されている。   The fourth embodiment shows a configuration example in which a configuration substantially similar to that of the third embodiment shown in FIG. 5 is formed by a substrate. As shown in FIG. 6A, the printed circuit board 104 includes a core 100 having an oval shape and a substantially uniform cross-sectional area, and windings are formed outside the core 100 along the ring of the core 100. A toroidal coil 102 is formed so as to be wound. Three primary conductors 101R, 101S, and 101T through which a three-phase primary current flows are disposed through the through hole of the core 100. The primary conductors 101R, 101S, and 101T are arranged in a straight line in the longitudinal direction of the through hole of the elliptical core 100, and the primary conductors 101R and 101T are arranged symmetrically around the primary conductor 101S. The printed circuit board 104 is mounted with electronic components 105 constituting a detection circuit connected to the output units 103 at both ends of the coil 102.

図6(b)、(c)、(d)に示すように、コア100及びコイル102が形成されたプリント基板104は、3つの基板104a、104b、104cが積層されてなる積層基板によって構成されている。これらの基板104a、104b、104cには、コア100の外側を囲むようにコイル102の配置に対応して、回路パターン106とスルーホール107とが設けられ、これらの回路パターン106及びスルーホール107によってコイル102を形成する構造となっている。この際、外側の層の基板104a、104cには、外側になる一方の面に回路パターン106及びスルーホール107が形成され、スルーホール107が他方の面まで貫通して形成されている。また、内側の層の基板104bには、両面に貫通してスルーホール107が形成されている。図6(e)に示すように、基板104a、104cの間に挟まれる内側の層の基板104bは、外側基板104dと内側基板104eとの間に軟磁性材料のコア100を介在させた構造となっている。この基板104bは、例えば、外側基板104dの中央部に形成した開口部にコア100、内側基板104eを順に配置して1枚の板状に形成し、内側基板104eの中央部に一次導体貫通用の貫通口を形成することで作製できる。   As shown in FIGS. 6B, 6C, and 6D, the printed circuit board 104 on which the core 100 and the coil 102 are formed is configured by a laminated board in which three boards 104a, 104b, and 104c are laminated. ing. These substrates 104a, 104b, and 104c are provided with circuit patterns 106 and through holes 107 corresponding to the arrangement of the coils 102 so as to surround the outside of the core 100. The coil 102 is formed. At this time, the circuit patterns 106 and the through holes 107 are formed on the outer surface of the substrates 104a and 104c on the outer layer, and the through holes 107 are formed so as to penetrate to the other surface. Further, a through hole 107 is formed in the inner layer substrate 104b so as to penetrate both surfaces. As shown in FIG. 6E, the inner layer substrate 104b sandwiched between the substrates 104a and 104c has a structure in which a core 100 of soft magnetic material is interposed between the outer substrate 104d and the inner substrate 104e. It has become. For example, the substrate 104b is formed as a single plate by sequentially arranging the core 100 and the inner substrate 104e in the opening formed in the central portion of the outer substrate 104d, and for passing through the primary conductor in the central portion of the inner substrate 104e. It can be produced by forming a through-hole.

上記構成において、プリント基板104に形成したコイル102は、一次導体101R、101S、101Tのうちの2つの一次導体の中心を結ぶ垂直二等分線上のコアとの交点部分における巻線密度を高くする。すなわち、一次導体101Rと101Sの間、一次導体101Sと101Tの間の中間部分の位置で巻線密度を高くし、位置によって巻線密度が異なるように形成する。このように、回路パターン106及びスルーホール107によりコイル102を形成した積層基板のプリント基板42に、コア100を内蔵することにより、非円形形状のコアに巻線密度を不均一にしたコイルを形成しやすくなる。この場合、略長円形状のコアの輪に沿って全周にわたり適宜巻線密度を設定したコイルを容易に巻回することができる。また、プリント基板104によってコア100及びコイル102を形成することで、コイルの巻きバラツキを無くすことができ、漏電検出装置における零相変流器の検出精度及び組立精度を向上できる。   In the above configuration, the coil 102 formed on the printed circuit board 104 increases the winding density at the intersection point with the core on the perpendicular bisector that connects the centers of the two primary conductors of the primary conductors 101R, 101S, and 101T. . That is, the winding density is increased at the position of the intermediate portion between the primary conductors 101R and 101S and between the primary conductors 101S and 101T, and the winding density is different depending on the position. In this way, by incorporating the core 100 in the printed circuit board 42 of the multilayer substrate in which the coil 102 is formed by the circuit pattern 106 and the through hole 107, a coil having a non-uniform winding density is formed on a non-circular core. It becomes easy to do. In this case, a coil having an appropriate winding density can be easily wound around the entire circumference along a substantially oval core ring. Further, by forming the core 100 and the coil 102 with the printed circuit board 104, coil winding variation can be eliminated, and the detection accuracy and assembly accuracy of the zero-phase current transformer in the leakage detector can be improved.

(第5の実施形態)
図7は本発明の第5の実施形態に係る漏電検出装置の要部構成を示す図、図8は第5の実施形態に係る漏電検出装置の構成を示すブロック図である。第5の実施形態は、本発明に係る漏電検出装置の構成例を示したものである。本実施形態では、上述した各実施形態のように構成されたコア及びコイルを有してなる略長円形状の零相変流器120を備えている。
(Fifth embodiment)
FIG. 7 is a diagram showing a main part configuration of a leakage detection apparatus according to the fifth embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of the leakage detection apparatus according to the fifth embodiment. The fifth embodiment shows a configuration example of a leakage detection device according to the present invention. In the present embodiment, a substantially elliptical zero-phase current transformer 120 having a core and a coil configured as in each of the above-described embodiments is provided.

零相変流器120は、図7に示すように、交流電源から負荷機器へと接続される複数の電路の一次導体111R、111S、111Tに対応して、略長円形状の貫通口が位置するように設けられる。一次導体111R、111S、111Tは、構造の簡単化及び組立性の向上のためにそれぞれが端子部分を除き直線状に形成され、これらが略並行に一列に並んで配置されており、これらの一次導体111R、111S、111Tが零相変流器120の貫通口を貫通する構造となっている。ここで、一次導体111R、111S、111Tは、零相変流器120の貫通口の前後の領域で各導体間の距離が変化しないよう略一定に保たれた状態に形成されて設けられている。すなわち、一次導体111R、111S、111Tは、折り曲げ部等を有さない略直線状の単純な形状であり、零相変流器120の貫通口の長手方向に並列して配置される。   As shown in FIG. 7, the zero-phase current transformer 120 is provided with substantially elliptical through holes corresponding to the primary conductors 111 </ b> R, 111 </ b> S, 111 </ b> T of a plurality of electric circuits connected from the AC power source to the load device. To be provided. The primary conductors 111R, 111S, and 111T are each formed in a straight line except for the terminal portion in order to simplify the structure and improve the assemblability, and these are arranged in a line substantially in parallel. The conductors 111 </ b> R, 111 </ b> S, and 111 </ b> T have a structure that penetrates the through-hole of the zero-phase current transformer 120. Here, the primary conductors 111R, 111S, and 111T are formed and provided in a substantially constant state so that the distance between the conductors does not change in the region before and after the through-hole of the zero-phase current transformer 120. . That is, the primary conductors 111R, 111S, and 111T have a simple shape that is substantially straight without a bent portion or the like, and are arranged in parallel in the longitudinal direction of the through-hole of the zero-phase current transformer 120.

また、それぞれの一次導体111R、111S、111Tに対応して電流検出器112、113、114が設けられ、各電流検出器に一次導体が貫通している。図7の例では、零相変流器120の近傍に設けた回路基板118に電流検出器112、113、114が配置され、さらにこの回路基板118上には電流検出器112、113、114の出力についてそれぞれ増幅等の信号処理を行う信号処理回路115、116、117が設けられている。ここで、電流検出器112、113、114は、回路基板118において回路パターン及びスルーホールによってコイルを形成して構成できる。   Further, current detectors 112, 113, and 114 are provided corresponding to the respective primary conductors 111R, 111S, and 111T, and the primary conductor passes through each current detector. In the example of FIG. 7, current detectors 112, 113, and 114 are arranged on a circuit board 118 provided in the vicinity of the zero-phase current transformer 120, and the current detectors 112, 113, and 114 are further arranged on the circuit board 118. Signal processing circuits 115, 116, and 117 that perform signal processing such as amplification on the outputs are provided. Here, the current detectors 112, 113, and 114 can be configured by forming a coil on the circuit board 118 with a circuit pattern and a through hole.

また、図8に示すように、零相変流器120の出力の増幅やフィルタ処理を行う信号処理回路121、信号処理回路115、116、117、121のアナログ出力信号をデジタル信号に変換するA/Dコンバータ122〜125、漏電電流検出回路126、出力端127が設けられる。漏電電流検出回路126は、A/Dコンバータ122〜125からのデジタル信号を用いて、これらの出力値を所定の値と比較し、漏電状態かどうか判定して漏電検出信号を出力端127に出力する。   Further, as shown in FIG. 8, the analog output signals of the signal processing circuit 121 and the signal processing circuits 115, 116, 117, and 121 that perform amplification and filtering of the output of the zero-phase current transformer 120 are converted into digital signals. / D converters 122 to 125, a leakage current detection circuit 126, and an output terminal 127 are provided. The leakage current detection circuit 126 compares these output values with predetermined values using the digital signals from the A / D converters 122 to 125, determines whether or not there is a leakage state, and outputs a leakage detection signal to the output terminal 127. To do.

交流電源入力部の電路には開閉器の回路遮断器接点128が設けられ、漏電電流検出回路126の出力の漏電検出信号が出力端127から回路遮断器接点128に供給される。漏電検出装置において漏電状態が検出された場合、漏電検出信号に基づいて開閉器の回路遮断器接点128において負荷への電路を遮断する。また、開閉器として、電路において所定の過電流が検出された場合に、回路遮断器接点128により負荷への電路を遮断する。   The circuit breaker contact 128 of the switch is provided in the electric circuit of the AC power supply input unit, and the leakage detection signal output from the leakage current detection circuit 126 is supplied from the output terminal 127 to the circuit breaker contact 128. When a leakage state is detected in the leakage detection device, the circuit to the load is interrupted at the circuit breaker contact 128 of the switch based on the leakage detection signal. Further, as a switch, when a predetermined overcurrent is detected in the electric circuit, the circuit circuit breaker contact 128 interrupts the electric circuit to the load.

このような零相変流器120を備えた漏電検出装置及び開閉器において、コイルの巻線密度を位置によって異なるように適宜設定することによって、略長円形状のコアにおいて磁束の不平衡が生じた場合の、コイルにおいて生じる誘起電圧の不平衡を低減でき、漏電の誤検出を抑制できる。この場合、零相変流器120のコアは略長円形状であるので、一般的な円形状のものと比較して、一次導体を貫通させる貫通面積を大きくとることができ、零相変流器の部分で電路間距離を小さくするために一次導体を折り曲げる必要がなく、組立性が大幅に改善される。   In the leakage detecting device and switch equipped with such a zero-phase current transformer 120, magnetic flux imbalance occurs in the substantially elliptical core by appropriately setting the winding density of the coil depending on the position. In this case, the imbalance of the induced voltage generated in the coil can be reduced, and erroneous detection of leakage can be suppressed. In this case, since the core of the zero-phase current transformer 120 has a substantially oval shape, it is possible to increase the penetrating area through which the primary conductor penetrates, compared to a general circular shape. As a result, it is not necessary to bend the primary conductor in order to reduce the distance between the electric circuits in the portion of the container, and the assemblability is greatly improved.

上述した各実施形態では、漏電検出装置のコアを、長手方向と短手方向を有する略長円形状とすることで、機器を大型化させずに構成でき、かつ、一次導体を近接させることなく配置させることで、各相毎の電路形状を同一化したりすることができ、組立性も向上し、温度上昇を低減できるなど、コスト面、性能面での課題を無くすことができる。すなわち、小型かつ安価で温度上昇も低くできる漏電検出装置を実現できる。この際、略長円形状のコア構造、及び一次導体を互いに隔離した配置により、一次電流が平衡状態の場合に漏電の誤検出が発生することがあるが、コアに巻回するコイルの巻線密度を位置によって異なるように、具体的には、2つの一次導体の中心を結ぶ垂直二等分線上のコアとの交点部分の巻線密度を高くすることによって、コア及びコイルの磁気特性を均一化できる。これによって、漏電検出装置の誤検出を低減することができ、検出精度を向上できる。   In each of the embodiments described above, the core of the leakage detection device can be configured without increasing the size of the device by making the core of the leakage detection device into a substantially oval shape having a longitudinal direction and a short direction, and without bringing the primary conductor close to the core. By arranging, the electric circuit shape for each phase can be made the same, the assemblability can be improved, the temperature rise can be reduced, and the problems in cost and performance can be eliminated. That is, it is possible to realize a leakage detecting device that is small and inexpensive and that can reduce temperature rise. At this time, due to the substantially elliptical core structure and the arrangement in which the primary conductors are separated from each other, an erroneous detection of leakage may occur when the primary current is in an equilibrium state, but the winding of the coil wound around the core The magnetic properties of the core and the coil are made uniform by increasing the winding density at the intersection with the core on the perpendicular bisector that connects the centers of the two primary conductors so that the density varies depending on the position. Can be Thereby, erroneous detection of the leakage detection device can be reduced, and detection accuracy can be improved.

なお、本発明は、本発明の趣旨ならびに範囲を逸脱することなく、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が様々な変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。   The present invention is intended to be variously modified and applied by those skilled in the art based on the description in the specification and well-known techniques without departing from the spirit and scope of the present invention. Included in the scope for protection.

10、20、30、40、50、100 コア
11a、11b、21a、21b、21c、31R、31S、31T、41R、41S、41T、51R、51S、51T、101R、101S、101T、111R、111S、111T 一次導体
32、42、52、102 コイル
33、43、53、103 出力部
35 回路基板
36 検出回路
37 電源
104 プリント基板
104a、104b、104c 基板
104d 外側基板
104e 内側基板
105 電子部品
106 回路パターン
107 スルーホール
112、113、114 電流検出器
115、116、117、121 信号処理回路
118 回路基板
120 零相変流器
122〜125 A/Dコンバータ
126 漏電電流検出回路
127 出力端
128 回路遮断器接点
10, 20, 30, 40, 50, 100 Cores 11a, 11b, 21a, 21b, 21c, 31R, 31S, 31T, 41R, 41S, 41T, 51R, 51S, 51T, 101R, 101S, 101T, 111R, 111S, 111T Primary conductor 32, 42, 52, 102 Coil 33, 43, 53, 103 Output unit 35 Circuit board 36 Detection circuit 37 Power supply 104 Printed circuit board 104a, 104b, 104c Board 104d Outer board 104e Inner board 105 Electronic component 106 Circuit pattern 107 Through hole 112, 113, 114 Current detector 115, 116, 117, 121 Signal processing circuit 118 Circuit board 120 Zero phase current transformer 122-125 A / D converter 126 Leakage current detection circuit 127 Output end 128 Circuit breaker contact

Claims (6)

数の一次導体を内側に貫通させる環状のものであり、径方向の寸法が位置によって異なり、長辺および短辺を備える略長円形状の磁性材料からなるコアと、
前記コアの輪に沿って巻線が巻回されたトロイダル状のコイルと、
前記コイルに発生する誘起電圧による出力電圧を検出する検出部とを備え、
前記コイルは、1つまたは複数の一対の巻線密度が高い部分が設けられ
前記一対の巻線密度が高い部分の各々は、前記コアの長辺に対して線対称の位置にあり、前記1つまたは複数の一対の巻線密度が高い部分のうちの一つは、前記コアの短辺が前記コアと交わる位置にある漏電検出装置。
Is of annular through which the primary conductor of the multiple inside, depends dimensions position in the radial direction, a core of magnetic material of substantially oblong shape with long sides and short sides,
A toroidal coil in which a winding is wound along the ring of the core;
A detection unit for detecting an output voltage due to an induced voltage generated in the coil,
It said coil is one or more of the pair of winding density is high portion is provided,
Each of the pair of high winding density portions is in a line-symmetric position with respect to the long side of the core, and one of the one or more pairs of high winding density portions is the An earth leakage detection device having a short side of the core at a position where the core intersects the core .
請求項1に記載の漏電検出装置であって、
前記一対の巻線密度が高い部分は、各々を結んで得られる1つまたは複数の各線分と前記コアの長辺とが交わる、1つまたは複数の交点のいずれか一つが、前記コアの内側に複数の一次導体を貫通させた状態において、隣接する2つの一次導体の間に位置するように配置される漏電検出装置。
The leakage detection device according to claim 1,
The pair of portions having a high winding density has one or more intersections where one or more line segments obtained by linking each of the portions and the long sides of the core intersect each other, In a state where a plurality of primary conductors are passed through, a leakage detecting device is disposed so as to be positioned between two adjacent primary conductors .
請求項に記載の漏電検出装置であって、
前記コアの長辺と短辺との交点を前記コアの中心点とし、
前記長辺上で、前記コアの中心点を挟み、前記コアの中心点に対して対称である2点の各々を、第1点および第2点とし、
前記第1点と前記第2点とを結ぶ線分の垂直二等分線が前記コアと交わる2点の各々を、第1交点および第2交点とした場合において、
前記第1交点およびその近傍における前記コイルの巻線密度と、前記第2交点およびその近傍における前記コイルの巻線密度とを、前記コアのその他の部分の巻線密度よりも高く設定し、
前記コアの内側に複数の一次導体を貫通させた状態において、隣接する2つの一次導体を、第1の一次導体および第2の一次導体とした場合、
前記第1の一次導体は、前記コア内において、前記第1点またはその近傍に配置され、
前記第2の一次導体は、前記コア内において、前記第2点またはその近傍に配置され、前記第1の一次導体に流れる電流の向きと、前記第2の一次導体に流れる電流の向きは逆向きである漏電検出装置。
The leakage detection device according to claim 2 ,
The intersection of the long side and the short side of the core is the center point of the core,
On the long side, the center point of the core is sandwiched, and two points that are symmetrical with respect to the center point of the core are defined as a first point and a second point,
In the case where each of the two points where the perpendicular bisector of the line segment connecting the first point and the second point intersects the core is the first intersection and the second intersection,
The winding density of the coil at and near the first intersection and the winding density of the coil at and near the second intersection are set higher than the winding density of the other parts of the core,
In a state where a plurality of primary conductors are passed through the inside of the core, when the two adjacent primary conductors are a first primary conductor and a second primary conductor,
The first primary conductor is disposed in the core at or near the first point,
The second primary conductor is disposed in the core at or near the second point, and the direction of the current flowing through the first primary conductor is opposite to the direction of the current flowing through the second primary conductor. Earth leakage detection device that is oriented .
請求項に記載の漏電検出装置であって、
前記第1交点およびその近傍、前記第2交点およびその近傍は、前記第1の一次導体、前記第2の一次導体の各々を流れる電流が均衡している場合における磁束密度が、前記コアのその他の部分よりも疎となる部分である漏電検出装置。
The leakage detection device according to claim 3 ,
The first intersection and the vicinity thereof, and the second intersection and the vicinity thereof have a magnetic flux density when the current flowing through each of the first primary conductor and the second primary conductor is balanced, Leakage detection device that is a part that is sparser than the part .
複数の一次導体を内側に貫通させる環状のものであり、径方向の寸法が位置によって異なり、長辺および短辺を備える略長円形状の磁性材料からなるコアと、前記コアの輪に沿って巻線が巻回されたトロイダル状のコイルと、前記コイルに発生する誘起電圧による出力電圧を検出する検出部とを備える漏電検出装置のコイルの配置方法であって、A ring that penetrates a plurality of primary conductors inward, a radial dimension varies depending on the position, a core made of a substantially oval magnetic material having a long side and a short side, and a ring of the core A method of arranging a coil of a leakage detection device comprising a toroidal coil around which a winding is wound and a detection unit for detecting an output voltage due to an induced voltage generated in the coil,
前記コイルに、1つまたは複数の一対の巻線密度が高い部分を設け、前記一対の巻線密度が高い部分の各々は、前記コアの長辺に対して線対称の位置にあり、前記1つまたは複数の一対の巻線密度が高い部分のうちの一つは、前記コアの短辺が前記コアと交わる位置にあるようにし、前記一対の巻線密度が高い部分を、各々を結んで得られる1つまたは複数の各線分と前記コアの長辺とが交わる、1つまたは複数の交点のいずれか一つが、前記コアの内側に複数の一次導体を貫通させた状態において、隣接する2つの一次導体の間に位置するように配置する、漏電検出装置のコイルの配置方法。The coil is provided with one or a plurality of a pair of high winding density portions, and each of the pair of high winding density portions is in a line-symmetrical position with respect to the long side of the core, One of the one or more pairs of high winding density portions is located at a position where the short side of the core intersects the core, and the pair of high winding density portions are connected to each other. One or more intersecting points at which one or more obtained line segments intersect with the long side of the core are adjacent to each other in a state where a plurality of primary conductors are penetrated inside the core. A method of arranging a coil of a leakage detection device, which is arranged so as to be positioned between two primary conductors.
請求項5に記載の漏電検出装置のコイルの配置方法であって、A method of arranging a coil of the leakage detection device according to claim 5,
前記コアの長辺と短辺との交点を前記コアの中心点とし、前記長辺上で、前記コアの中心点を挟み、前記コアの中心点に対して対称である2点の各々を、第1点および第2点とし、前記第1点と前記第2点とを結ぶ線分の垂直二等分線が前記コアと交わる2点の各々を、第1交点および第2交点とした場合において、The intersection of the long side and the short side of the core is the center point of the core, and on the long side, the center point of the core is sandwiched, and each of the two points that are symmetrical with respect to the center point of the core, When the first point and the second point are used, and each of the two points where the perpendicular bisector of the line connecting the first point and the second point intersects the core is defined as the first point and the second point In
前記第1交点およびその近傍における前記コイルの巻線密度と、前記第2交点およびその近傍における前記コイルの巻線密度とを、前記コアのその他の部分の巻線密度よりも高く設定し、The winding density of the coil at and near the first intersection and the winding density of the coil at and near the second intersection are set higher than the winding density of the other parts of the core,
前記コアの内側に複数の一次導体を貫通させた状態において、隣接する2つの一次導体を、第1の一次導体および第2の一次導体とした場合に、前記第1の一次導体を、前記コア内において、前記第1点またはその近傍に配置し、前記第2の一次導体を、前記コア内において、前記第2点またはその近傍に配置し、前記第1の一次導体に流れる電流の向きと、前記第2の一次導体に流れる電流の向きは逆向きとする、漏電検出装置のコイルの配置方法。In a state where a plurality of primary conductors are penetrated inside the core, when the two adjacent primary conductors are a first primary conductor and a second primary conductor, the first primary conductor is the core. The first primary conductor is disposed at or near the first point, and the second primary conductor is disposed at or near the second point in the core, and the direction of the current flowing through the first primary conductor is The method of arranging the coils of the leakage detecting device, wherein the direction of the current flowing through the second primary conductor is reversed.
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