JP6297439B2 - Earth leakage breaker - Google Patents

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Description

本発明は、主回路の漏電を検知して通電電流を遮断する漏電遮断器に関し、特に、漏電遮断器の駆動電源として半波整流器の脈流から生成された断続電流によりテスト動作を行わせる漏電遮断器に関する。   The present invention relates to a leakage breaker that detects a leakage current in a main circuit and cuts off an energization current, and more particularly, a leakage current that causes a test operation to be performed by an intermittent current generated from a pulsating current of a half-wave rectifier as a drive power source of the leakage breaker. Regarding circuit breakers.

従来方式の漏電遮断器について、図4により説明する。
図4において、1,1,1は3相の負荷電流を通電する主回路導体、2は主回路をON/OFFする開閉用接点部、3は漏電を検知する零相変流器(Zero phase Current Transformer)(以下、ZCTという)、4は定電圧回路、5は主回路に漏電が検出された際にスイッチング動作を行うサイリスタ、6は開閉用接点部を開く引外し部、7は整流回路、8は定電圧回路、11はテスト用スイッチである。
A conventional earth leakage circuit breaker will be described with reference to FIG.
In FIG. 4, 1, 1 and 1 are main circuit conductors for supplying a three-phase load current, 2 is a switching contact for turning on / off the main circuit, and 3 is a zero-phase current transformer (Zero phase) for detecting leakage. Current Transformer (hereinafter referred to as ZCT), 4 is a constant voltage circuit, 5 is a thyristor that performs a switching operation when leakage is detected in the main circuit, 6 is a tripping unit that opens the contact for switching, and 7 is a rectifier circuit , 8 are constant voltage circuits, and 11 is a test switch.

このような構成を備えた従来の漏電遮断器100は、主回路導体1,1,1に異常な漏電が発生すると、零相変流器(ZCT)3により漏電が検出され二次巻線3aに電流が流れる。二次巻線3aに所定のレベルを超えた電流が流れると、漏電検出回路4は、サイリスタ(SCR)5のゲート側に電流を流してSCR5を動作させ、引外し回路6(詳細は省略する)を動作させることで、開閉用接点部2を引外す。   In the conventional earth leakage breaker 100 having such a configuration, when an abnormal earth leakage occurs in the main circuit conductors 1, 1, 1, the earth leakage is detected by the zero-phase current transformer (ZCT) 3, and the secondary winding 3a. Current flows through When a current exceeding a predetermined level flows through the secondary winding 3a, the leakage detection circuit 4 causes the current to flow to the gate side of the thyristor (SCR) 5 to operate the SCR 5, and the trip circuit 6 (details are omitted) ) Is operated to trip the switching contact portion 2.

ここで、図4に示す従来例におけるテスト動作時の漏電遮断器の動作について説明する。
テスト用スイッチ11をON状態にすると、テストスイッチ用巻線3bに電流が流れ、ZCT3の二次巻線3a側に出力信号が発生する。このZCT出力信号が発生することによって、漏電検出回路4は信号の大きさが所定のレベルを超えた場合に漏電と判定する。所定のレベルの検出は、検出信号の立ち上がりや立ち下がり状態を計測するものであってもよい。たとえば、50Hzの電源を利用する場合に、一度目の立ち上がり信号を検出し、二度目の立ち上がり信号を一度目の立ち上がり信号の検出から18から22msec以内すなわち電源の周期の10%以内誤差範囲内で信号を検出した場合に漏電と判断する。この場合、二度の立ち上がり信号の検出によって漏電と判断することが可能となる。また、ノイズを漏電と検出しにくくなり、漏電状態をより確実に検出することが可能となる。立ち上がり立ち下がりの検出を組み合わせてもよく、さらに複数回の検出を行ってもよい。検出回数を増加させると漏電と判断するまでに時間を要するが、ノイズによって誤って漏電と判断することが少なくなる。
漏電検出回路4によって漏電と判定すると、漏電検出回路4はSCR5のゲートに電圧を印加してターンオンさせて、SCR5を動作させる。これにより引外し部6に電流を流すことで、開閉用接点部2を強制的に開いて漏電遮断を行うものである。
Here, the operation of the earth leakage circuit breaker during the test operation in the conventional example shown in FIG. 4 will be described.
When the test switch 11 is turned on, a current flows through the test switch winding 3b, and an output signal is generated on the secondary winding 3a side of ZCT3. When the ZCT output signal is generated, the leakage detection circuit 4 determines that the leakage has occurred when the magnitude of the signal exceeds a predetermined level. The detection at the predetermined level may measure the rising or falling state of the detection signal. For example, when a 50 Hz power source is used, the first rising signal is detected, and the second rising signal is detected within 18 to 22 msec from the detection of the first rising signal, that is, within 10% of the power cycle. If a signal is detected, it is determined that there is a leak. In this case, it is possible to determine a leakage by detecting the rising signal twice. In addition, it becomes difficult to detect noise as leakage, and the leakage state can be detected more reliably. Detection of rising and falling may be combined, and detection may be performed a plurality of times. If the number of times of detection is increased, it takes time to determine that there is a leakage, but it is less likely to be erroneously determined to be a leakage due to noise.
When the leakage detection circuit 4 determines that leakage has occurred, the leakage detection circuit 4 applies a voltage to the gate of the SCR 5 to turn it on, and operates the SCR 5. As a result, by passing a current through the tripping portion 6, the switching contact portion 2 is forcibly opened to interrupt the leakage.

また、テストスイッチの接点間に印加される電圧を低く、且つ、零相変流器のテスト用巻線と二次巻線間の絶縁耐量を低くすることができる漏電遮断器を得ることを課題として、特開2009−089574号公報(特許文献1)がある。これは、テストスイッチの接点間に印加される電圧を低く、且つ、零相変流器のテスト用巻線と二次巻線間の絶縁耐量を低くすることができる漏電遮断器を得ることを課題として、交流電路に挿入された零相変流器と、この零相変流器に流れる漏電電流が所定のレベルを越えたとき出力を発生する漏電検出回路と、前記漏電検出回路の出力により前記交流電路に挿入された遮断部を開離する引きはずし回路と、前記交流電路の電圧を整流して前記漏電検出回路に供給する整流回路と、前記零相変流器に巻回されたテスト巻線に擬似漏電電流を流すテスト回路とを備えた漏電遮断器において、前記テスト回路を、前記整流回路の出力側に、前記テスト巻線とテストスイッチと制限抵抗と光絶縁手段との直列接続体を接続したものから構成したものである。   It is another object of the present invention to provide a circuit breaker capable of reducing the voltage applied between the contact points of the test switch and reducing the insulation resistance between the test winding and the secondary winding of the zero-phase current transformer. There exists Unexamined-Japanese-Patent No. 2009-089574 (patent document 1). This is to obtain an earth leakage circuit breaker that can reduce the voltage applied between the contact points of the test switch and reduce the dielectric strength between the test winding and the secondary winding of the zero-phase current transformer. As a problem, a zero-phase current transformer inserted in an AC circuit, a leakage detection circuit that generates an output when a leakage current flowing through the zero-phase current transformer exceeds a predetermined level, and an output of the leakage detection circuit A tripping circuit that opens the breaker inserted in the AC circuit, a rectifying circuit that rectifies the voltage of the AC circuit and supplies it to the leakage detection circuit, and a test wound around the zero-phase current transformer An earth leakage circuit breaker having a test circuit for causing a pseudo-leakage current to flow in the winding, wherein the test circuit is connected in series to the output side of the rectifier circuit, the test winding, the test switch, the limiting resistor, and the optical insulating means. Consists of connected bodies It is.

このテスト回路は、電源としては主回路に直接接続された全波整流器と光絶縁手段(発光素子)を備え、整流回路の出力側に、テスト巻線とテストスイッチと制限抵抗と光絶縁手段(受光素子)との直列接続体を接続したものから構成したことを特徴としている。   This test circuit includes a full-wave rectifier directly connected to the main circuit and an optical isolation means (light emitting element) as a power source. On the output side of the rectifier circuit, a test winding, a test switch, a limiting resistor, and an optical isolation means ( It is characterized by comprising a serial connection body with a light receiving element).

特開2009−89574号公報JP 2009-89574 A

従来の漏電遮断器ではテスト回路に主回路からの交流電流を流すため、テスト回路が高電圧となるという問題点があった。このため、テスト回路はこれに耐える絶縁設計が必要となったり、他の回路との隔離距離を必要としたりで漏電遮断器のスペースを圧迫して小形化の妨げとなっていた。また、漏電のテスト信号の作成は交流電源に類似する信号を生成する必要があるため、その生成方法は容易にできるものではない。そのため、限られた装置構成の中で漏電検出のテスト信号の生成は大きな課題となっている。   The conventional earth leakage circuit breaker has a problem that the test circuit becomes a high voltage because an alternating current from the main circuit flows through the test circuit. For this reason, the test circuit is required to have an insulation design that can withstand this, and requires a separation distance from other circuits, thereby pressing down the space of the earth leakage breaker and preventing the miniaturization. In addition, since the generation of a leakage test signal needs to generate a signal similar to an AC power supply, the generation method is not easy. For this reason, generation of a test signal for detecting leakage is a big problem in a limited apparatus configuration.

また、テストスイッチについても、主回路電圧で使える小形のスイッチは市販されておらず、自社内で板バネなどを用いて製作する必要があるが、接触信頼性等で問題を生じることもあった。   As for test switches, small switches that can be used with the main circuit voltage are not commercially available, and it is necessary to manufacture them using leaf springs in-house, but this may cause problems with contact reliability. .

特許文献1においては、テストスイッチの接点間に印加される電圧を低く、且つ、零相変流器のテスト用巻線と二次巻線間の絶縁耐量を低くすることができる漏電遮断器を得ることを課題とし、フォトカプラを利用したという点で類似しているものではあるが、これは、フォトカプラの一次側(発光部)が主回路の交流側に接続されているものである。また、特許文献1においては、整流回路としては全波整流回路が用いられている。   In Patent Document 1, an earth leakage circuit breaker that can reduce the voltage applied between the contacts of the test switch and reduce the insulation resistance between the test winding and the secondary winding of the zero-phase current transformer. Although it is similar in that a photocoupler is used, the primary side (light emitting unit) of the photocoupler is connected to the AC side of the main circuit. In Patent Document 1, a full-wave rectifier circuit is used as the rectifier circuit.

そのため、特許文献1では、零相変流器のテスト用巻線と二次巻線間の絶縁耐量を低くすることができるとの効果は謳っているものの、光絶縁手段の発光素子は依然として主回路の交流電路と全波整流回路の間に挿入されており、小型化された基板上に大きな抵抗を装備する必要があり、小型化に対しての課題が残るものである。   Therefore, in Patent Document 1, although the effect that the insulation resistance between the test winding and the secondary winding of the zero-phase current transformer can be lowered is known, the light-emitting element of the optical insulating means is still main. The circuit is inserted between the AC circuit of the circuit and the full-wave rectifier circuit, and it is necessary to provide a large resistor on the miniaturized substrate, which leaves a problem for miniaturization.

本発明の漏電遮断器においては、漏電検出回路の電源に半波整流回路を使用し、当該半波整流回路の入力電流の脈流から、半波整流信号検出手段を介して定電圧回路の出力側で断続電流を生成し、テスト回路のテスト用スイッチをONとした際に、前記生成した断続電流により漏電遮断器のテスト動作を行うように構成したことを特徴とする。   In the earth leakage breaker of the present invention, a half-wave rectifier circuit is used as a power source for the earth leakage detection circuit, and the output of the constant voltage circuit is detected from the pulsating current of the half-wave rectifier circuit via the half-wave rectification signal detection means. When the intermittent current is generated on the side and the test switch of the test circuit is turned on, the leakage breaker test operation is performed by the generated intermittent current.

また、本発明の交流電源の遮断を行う漏電遮断器において、交流電源には、一次巻線と二次巻線が巻きつけられた零相変流手段と、交流電源を半波整流する半波整流手段とが接続され、半波整流された交流電源は疑似的な漏電電流である疑似漏電電流の信号を生成する疑似漏電電流信号発生手段に接続されており、生成された疑似漏電電流の信号を受信した受信手段は、所定の場合に一次巻線に受信した疑似漏電電流の信号に対応する電流を供給し、供給された信号に対応する電流により二次巻線に流れた疑似漏電電流を検出する漏電検出手段は、漏電状態であると検出した場合に交流電源の遮断を行う信号を出力し、回路遮断手段は、遮断を行う信号によって交流電源の遮断を行うことを特徴とする。   In the earth leakage circuit breaker for interrupting the AC power supply according to the present invention, the AC power supply includes a zero-phase current transformation means in which a primary winding and a secondary winding are wound, and a half-wave that rectifies the AC power supply in half-waves. The AC power source connected to the rectifying means and half-wave rectified is connected to the pseudo-leakage current signal generating means for generating a pseudo-leakage current signal that is a pseudo-leakage current, and the generated pseudo-leakage current signal The receiving means that receives the current supplies the current corresponding to the received pseudo-leakage current signal to the primary winding in a predetermined case, and the pseudo-leakage current that has flowed to the secondary winding by the current corresponding to the supplied signal. The leakage detecting means for detecting outputs a signal for cutting off the AC power supply when it is detected that the leakage current is present, and the circuit breaking means cuts off the AC power supply by the signal for cutting off.

本発明によれば、半波整流回路を用いることで遮断信号を容易に生成することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to easily generate a cutoff signal by using a half-wave rectifier circuit.

本発明の漏電遮断器の第1の実施例を示す回路構成図The circuit block diagram which shows the 1st Example of the earth-leakage circuit breaker of this invention 本発明の漏電遮断器の第2の実施例を示す回路構成図The circuit block diagram which shows the 2nd Example of the earth-leakage circuit breaker of this invention 本発明の漏電遮断器の第1の実施例のタイムチャートTime chart of first embodiment of earth leakage circuit breaker of the present invention 従来の漏電遮断器を示す回路構成図Circuit diagram showing a conventional earth leakage breaker

本発明の漏電遮断器は、漏電検出回路の電源に半波整流回路を使用し、入力の脈流から半波整流信号検出手段を介し、定電圧回路の出力側で生成した断続電流でテストスイッチ動作を行うように構成したものである。   The earth leakage breaker of the present invention uses a half-wave rectifier circuit as a power source for the earth leakage detection circuit, and a test switch using an intermittent current generated on the output side of the constant voltage circuit from the input pulsating flow through the half-wave rectification signal detection means. It is configured to perform the operation.

また、本発明の漏電遮断器は、漏電検出回路の主回路導体に半波整流回路を接続し、該半波整流回路を漏電検出回路の電源として使用し、該半波整流回路により整流された電流は半波整流信号検出手段の一次側に流され、零相変流器に対して電流が流され、半波整流信号検出手段を介して定電圧回路の出力側で生成した断続電流でテストスイッチ動作を行うように構成したものである。   Further, the leakage breaker of the present invention is connected to a main circuit conductor of the leakage detection circuit with a half-wave rectification circuit, and the half-wave rectification circuit is used as a power supply for the leakage detection circuit and is rectified by the half-wave rectification circuit. The current flows to the primary side of the half-wave rectification signal detection means, the current flows to the zero-phase current transformer, and the test is performed with the intermittent current generated on the output side of the constant voltage circuit via the half-wave rectification signal detection means. It is configured to perform a switch operation.

また、本発明の漏電遮断器の半波整流信号検出手段は、フォトカプラ等の光絶縁手段である。   Further, the half-wave rectified signal detecting means of the leakage breaker of the present invention is an optical insulating means such as a photocoupler.

本発明の漏電遮断器は、漏電検出回路の主回路導体に接続した半波整流回路により、テストスイッチの動作時に、漏電電流の交流電流を疑似した低電流の断続した電流を作り出し、この半波整流回路の電流でフォトカプラ等の光絶縁手段を点滅させ漏洩電流を疑似した断続電流を得、これにより零相変流器を動作するように構成したものである。   The leakage breaker of the present invention creates a low-current intermittent current that simulates the alternating current of the leakage current when the test switch is operated by the half-wave rectifier circuit connected to the main circuit conductor of the leakage detection circuit. The optical insulation means such as a photocoupler is blinked by the current of the rectifier circuit to obtain an intermittent current that simulates a leakage current, and thus the zero-phase current transformer is operated.

さらに、本発明の漏電遮断器においては、テスト回路として能動素子として構成した電流制限回路を接続し、テスト電流の大きさおよび開閉を制御するように構成したものである。   Furthermore, in the earth leakage breaker of the present invention, a current limiting circuit configured as an active element is connected as a test circuit so as to control the magnitude and switching of the test current.

以下、本発明の漏電遮断器の実施例を図1、図2を用いて説明する。図1は、漏電検出回路の電源を単相電流とした場合の実施例1の回路構成図である。   Embodiments of the earth leakage breaker of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a circuit configuration diagram of the first embodiment in the case where the power source of the leakage detection circuit is a single-phase current.

図1において、1,1,1は負荷電流を通電する主回路導体、2は主回路をON/OFFする開閉用接点部、3は漏電を検知する零相変流器(ZCT)、4は漏電検出回路、5は主回路に漏電が検出された際にスイッチング動作を行うサイリスタ、6は開閉用接点部を開く引外し部(具体的には引き外しコイル)、7は半波整流回路、8は定電圧回路、9はフォトカプラ(発光側9a,受光側9b)、10はスイッチング回路またはスイッチング素子、11はテスト用スイッチ、12及び13はツェナーダイオードである。なお、テスト用スイッチとスイッチング回路またはスイッチング素子10はまとめてひとつの素子としても装置構成として成立するが、電気的な接続を考慮すると、フォトカプラの二次側9bに直接テスト用スイッチを接続することは望ましくない。この場合は、部品点数を削減することができ、装置構成が簡単にすることができる。 In FIG. 1, 1, 1 and 1 are main circuit conductors through which a load current is passed, 2 is a switching contact for turning on and off the main circuit, 3 is a zero-phase current transformer (ZCT) for detecting leakage, and 4 A leakage detection circuit, 5 is a thyristor that performs a switching operation when leakage is detected in the main circuit, 6 is a tripping part ( specifically a tripping coil) that opens the switching contact part, 7 is a half-wave rectification circuit, 8 is a constant voltage circuit, 9 is a photocoupler (light emitting side 9a, light receiving side 9b), 10 is a switching circuit or switching element, 11 is a test switch, and 12 and 13 are zener diodes. Note that the test switch and the switching circuit or the switching element 10 are collectively configured as a single device as a device configuration, but in consideration of electrical connection, the test switch is directly connected to the secondary side 9b of the photocoupler. That is not desirable. In this case, the number of parts can be reduced, and the apparatus configuration can be simplified.

ここにおいて、定電圧回路8とフォトカプラ9の発光側(一次側)9aには半波整流回路7を介して半波整流された電圧が供給される。実施例1は漏電検出回路の電源を単相電流とした場合であるので、半波整流回路7は、主回路1,1,1のR相,T相,S相のいずれか一つの主回路に接続されており、後段の増幅用のIC等を動作させる電源として機能する。   Here, a half-wave rectified voltage is supplied to the light emission side (primary side) 9 a of the constant voltage circuit 8 and the photocoupler 9 via the half-wave rectifier circuit 7. Since the first embodiment is a case where the power source of the leakage detection circuit is a single-phase current, the half-wave rectifier circuit 7 is one of the main circuits 1, 1, 1 of the R phase, T phase, and S phase. And functions as a power source for operating a subsequent amplification IC or the like.

ここで、図1に示す本発明の第1の実施例における漏電遮断器の動作について説明する。
主回路導体1,1,1のR相,T相,S相に流れる電流のバランスが崩れると、ZCT3により検知し、それによりZCT3は、二次巻線3aに矢印aのように電流を流す。この電流の矢印の方向はいずれでも構わない。
すると、この電流は漏電検出回路4によって検出され、漏電検出回路4はサイリスタ(SCR)5のゲートに電圧を印加してターンオンさせて、SCR5を動作させる。これにより引外し部6に電流を流すことで、開閉用接点部2を強制的に開いて漏電遮断を行うものである。
Here, the operation of the leakage breaker in the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1 will be described.
When the balance of the currents flowing in the R phase, T phase, and S phase of the main circuit conductors 1, 1, 1 is lost, it is detected by the ZCT 3, whereby the ZCT 3 passes a current through the secondary winding 3a as indicated by an arrow a. . The direction of the current arrow may be any.
Then, this current is detected by the leakage detection circuit 4, and the leakage detection circuit 4 applies a voltage to the gate of the thyristor (SCR) 5 to turn it on to operate the SCR 5. As a result, by passing a current through the tripping portion 6, the switching contact portion 2 is forcibly opened to interrupt the leakage.

次に、図1に示す本発明の第1の実施例におけるテスト動作時の漏電遮断器の動作について説明する。
まず、テスト用スイッチ11がOFF状態のときには、フォトカプラ受光側(二次側)9bには矢印bの電流は流されていない状態である。
ここで、テスト用スイッチ11をON状態にすると、フォトカプラの二次側9bに電流が流れ、スイッチング回路としてのTr10が動作し、テストスイッチ用巻線3bに電流が流れる。
ここでテスト用スイッチは物理的な接触を行う単一スイッチ(タクティールスイッチ)として説明する。なお、単一スイッチ(タクティールスイッチ)に限らず、半導体スイッチやメンブレンスイッチを用いた場合には埃等に強く耐久性が高い。
また、漏電遮断器に搭載されるテスト用スイッチのみならず、漏電遮断器とは異なる装置(図示しない)からの信号を受信することによってスイッチがON状態と判定するものであってもよい。この場合は、ユーザがスイッチを直接操作することなく、前記異なる装置から漏電遮断テストによる遮断動作を行わせることができる。
また、テストのみならず、漏電遮断器の二次側に接続される装置を遠隔操作にて一次側と遮断することが実現可能となる。
他の実施例においても同様にスイッチング素子を上記した他の構成を用いることができ、この場合には用いた素子による効果を有する。
テストスイッチ用巻線3bに電流(図3のZCT巻線電流(D))が流れることによって、ZCT3の二次巻線3a側に出力信号(図3のZCT出力信号(E))が発生する。
このZCT出力信号(E)が発生することによって、漏電検出回路4は信号の立ち上がりを検出し、その場合には漏電していると判定する。この場合には、誤動作防止のために、2回目の立ち上がり等を検出した際に漏電と判定しても良いし、一定間隔で所定回数の信号の立ち上がりを検出した際に漏電と判定しても良い。
漏電検出回路4によって漏電と判定すると、漏電検出回路4はサイリスタ(SCR)5のゲートに電圧を印加してターンオンさせて、SCR5を動作させる。これにより引外し部6に電流を流すことで、開閉用接点部2を強制的に開いて漏電遮断を行う。
Next, the operation of the earth leakage circuit breaker during the test operation in the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1 will be described.
First, when the test switch 11 is in the OFF state, the current indicated by the arrow b does not flow through the photocoupler light receiving side (secondary side) 9b.
Here, when the test switch 11 is turned on, a current flows through the secondary side 9b of the photocoupler, the Tr10 as a switching circuit operates, and a current flows through the test switch winding 3b.
Here, the test switch is described as a single switch (tactile switch) that performs physical contact. In addition, when not only a single switch (tactile switch) but also a semiconductor switch or a membrane switch, it is resistant to dust and has high durability.
Further, the switch may be determined to be in the ON state by receiving a signal from a device (not shown) different from the earth leakage breaker as well as the test switch mounted on the earth leakage breaker. In this case, it is possible to perform the interruption operation by the earth leakage interruption test from the different device without the user directly operating the switch.
Moreover, it becomes feasible not only to test but also to shut off the device connected to the secondary side of the earth leakage breaker from the primary side by remote control.
In the other embodiments, the other configuration described above for the switching element can be similarly used, and in this case, the effect of the used element is obtained.
When a current (ZCT winding current (D) in FIG. 3) flows through the test switch winding 3b, an output signal (ZCT output signal (E) in FIG. 3) is generated on the secondary winding 3a side of ZCT3. .
When this ZCT output signal (E) is generated, the leakage detection circuit 4 detects the rise of the signal, and in this case, determines that leakage has occurred. In this case, in order to prevent malfunction, it may be determined that there is a leakage when the second rising or the like is detected, or it may be determined that there is a leakage when a predetermined number of rising edges are detected at regular intervals. good.
When the leakage detection circuit 4 determines that leakage has occurred, the leakage detection circuit 4 applies a voltage to the gate of the thyristor (SCR) 5 to turn it on to operate the SCR 5. As a result, by passing a current through the tripping portion 6, the switching contact portion 2 is forcibly opened to interrupt the leakage.

なお、本発明の実施例においては、検出された半波整流信号の送受手段としてフォトカプラを具体的な実施例として説明したが、半波整流信号を検出できる手段(半波整流信号検出手段)であれば、例えば、音波や超音波や可視光や赤外線(赤外光)等の信号により送受することも可能である。一次側と二次側を絶縁するために電気的な接続をせずに、信号を送受信できる素子やモジュールであることが望ましい。本願発明においては、サイズや雑音に強いフォトカプラを用いて説明する。
また、半波整流回路においても、具体的な実施例としてはダイオードにより実現したが、これにおいてもダイオードに限るものではなく、半波整流回路が実現できる構成であれば構わない。
In the embodiment of the present invention, the photocoupler has been described as a specific embodiment as the means for transmitting and receiving the detected half-wave rectified signal. However, the means capable of detecting the half-wave rectified signal (half-wave rectified signal detecting means). If so, for example, it is also possible to transmit and receive by signals such as sound waves, ultrasonic waves, visible light, infrared rays (infrared light), and the like. In order to insulate the primary side and the secondary side, it is desirable to be an element or module that can transmit and receive signals without electrical connection. The present invention will be described using a photocoupler that is resistant to size and noise.
The half-wave rectifier circuit is also realized by a diode as a specific embodiment, but is not limited to the diode, and any configuration that can realize a half-wave rectifier circuit may be used.

本実施例1のテスト回路には、能動素子で構成した電流制限回路を接続しており、テスト電流の大きさおよび開閉を制御できるように構成する。この電流制限回路は能動素子と、3つの抵抗R3,R4,R5の組み合わせにより構成されており、能動素子は、トランジスタ10により構成されている。抵抗R3及び抵抗R4はテスト用スイッチ11と直列に接続され、能動素子のトランジスタ10のベースは、抵抗R3と抵抗R4の間に接続されている。このように、能動素子(トランジスタ)で構成した電流制限回路を備えたスイッチング回路10においては、抵抗R3,R4,R5の抵抗値を適宜選択することにより、スイッチング回路10に流れる電流を適宜設定することが可能である。つまり、抵抗R3,R4,R5の分圧比により、テスト電流の大きさ及び開閉を制御することができる。   The test circuit according to the first embodiment is connected to a current limiting circuit composed of active elements so that the magnitude and open / close of the test current can be controlled. This current limiting circuit is constituted by a combination of an active element and three resistors R 3, R 4, R 5, and the active element is constituted by a transistor 10. The resistors R3 and R4 are connected in series with the test switch 11, and the base of the active element transistor 10 is connected between the resistors R3 and R4. As described above, in the switching circuit 10 including the current limiting circuit composed of active elements (transistors), the current flowing through the switching circuit 10 is appropriately set by appropriately selecting the resistance values of the resistors R3, R4, and R5. It is possible. That is, the magnitude and open / close of the test current can be controlled by the voltage dividing ratio of the resistors R3, R4, R5.

次に本発明の実施例2を説明する。図2は、漏電検出回路の電源を三相電流とした場合の実施例2の回路構成図である。なお、実施例1と同じ機能の構成は、同じ符号を付して説明し、説明は簡略化した部分がある。   Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is a circuit configuration diagram of the second embodiment when the power source of the leakage detection circuit is a three-phase current. In addition, the structure of the same function as Example 1 attaches | subjects and demonstrates the same code | symbol, and there exists the part which simplified description.

図2において、1,1,1は負荷電流を通電する主回路導体、2は主回路をON/OFFする開閉用接点部、3は漏電を検知するZCT、4は漏電検出回路、5は主回路に漏電が検出された際にスイッチング動作を行うサイリスタ、6は開閉用接点部を開く引外し部、7は半波整流回路、8は定電圧回路、9はフォトカプラ(発光側9a,受光側9b)、10はスイッチング回路、11はテスト用スイッチ、12及び13はツェナーダイオードである。 In FIG. 2, 1, 1, 1 are main circuit conductors for supplying a load current, 2 is a switching contact for turning on / off the main circuit, 3 is a ZCT for detecting leakage, 4 is a leakage detection circuit, and 5 is a main detection circuit Thyristor that performs a switching operation when leakage is detected in the circuit, 6 is a tripping part that opens the switching contact part, 7 is a half-wave rectifier circuit, 8 is a constant voltage circuit, 9 is a photocoupler (light emitting side 9a, light receiving) Side 9b), 10 is a switching circuit, 11 is a test switch, and 12 and 13 are zener diodes.

ここにおいて、定電圧回路8とフォトカプラ9の発光側(一次側)9aには半波整流回路7を介して半波整流された電圧が供給される。実施例2は漏電検出回路の電源を3相電流とした場合であるので、半波整流回路7は、主回路1,1,1のR相,T相,S相の夫々に接続されたダイオードから構成されており、後段の増幅用のIC等を動作させる電源として機能する。   Here, a half-wave rectified voltage is supplied to the light emission side (primary side) 9 a of the constant voltage circuit 8 and the photocoupler 9 via the half-wave rectifier circuit 7. Since the power source of the leakage detection circuit is a three-phase current in the second embodiment, the half-wave rectifier circuit 7 is a diode connected to each of the R phase, T phase, and S phase of the main circuits 1, 1, 1. And functions as a power source for operating a subsequent amplification IC or the like.

ここで、図2に示す本発明の第2の実施例における漏電遮断器の動作について説明する。
主回路導体1,1,1のR相,T相,S相に流れる電流のバランスが崩れると、ZCT3により検知し、それによりZCT3は、二次巻線3aに矢印aのように電流を流す。すると、この電流は漏電検出回路4によって検出され、漏電検出回路4はSCR5のゲートに電圧を印加してターンオンさせて、SCR5を動作させる。これにより引外し部6に電流を流すことで、開閉用接点部2を強制的に開いて漏電遮断を行う。
Here, the operation of the earth leakage breaker in the second embodiment of the present invention shown in FIG. 2 will be described.
When the balance of the currents flowing in the R phase, T phase, and S phase of the main circuit conductors 1, 1, 1 is lost, it is detected by the ZCT 3, whereby the ZCT 3 passes a current through the secondary winding 3a as indicated by an arrow a. . Then, this current is detected by the leakage detection circuit 4, and the leakage detection circuit 4 applies a voltage to the gate of the SCR 5 to turn it on to operate the SCR 5. As a result, by passing a current through the tripping portion 6, the switching contact portion 2 is forcibly opened to interrupt the leakage.

次に、図1に示す本発明の第1の実施例におけるテスト動作時の漏電遮断器の動作について説明する。
まず、テスト用スイッチ11がOFF状態のときには、フォトカプラ受光側(二次側)9bには矢印bの電流は流されていない状態である。ここで、テスト用スイッチ11をON状態にすると、フォトカプラ二次側9bに電流が流れ、スイッチング回路のTr10が動作し、テストスイッチ用巻線3bに電流が流れる。
Next, the operation of the earth leakage circuit breaker during the test operation in the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1 will be described.
First, when the test switch 11 is in the OFF state, the current indicated by the arrow b does not flow through the photocoupler light receiving side (secondary side) 9b. Here, when the test switch 11 is turned on, a current flows through the photocoupler secondary side 9b, the switching circuit Tr10 operates, and a current flows through the test switch winding 3b.

テストスイッチ用巻線3bに電流(図4のZCT巻線電流)が流れることによって、ZCT3の二次巻線3a側に出力信号(図4のZCT出力信号)が発生する。このZCT出力信号が発生することによって、漏電検出回路4は信号の大きさが所定のレベル(値)を超えた場合に漏電していると判定する。
漏電検出回路4によって漏電と判定すると、漏電検出回路4はサイリスタ(SCR)5のゲートに電圧を印加してターンオンさせて、SCR5を動作させる。これにより引外し部6に電流を流すことで、開閉用接点部2を強制的に開いて漏電遮断を行う。
ここにおいて、実施例2においても、能動素子で構成した電流制限回路は同一であるので説明は省略する。
When a current (ZCT winding current in FIG. 4) flows through the test switch winding 3b, an output signal (ZCT output signal in FIG. 4) is generated on the secondary winding 3a side of ZCT3. When this ZCT output signal is generated, the leakage detection circuit 4 determines that leakage has occurred when the magnitude of the signal exceeds a predetermined level (value).
When the leakage detection circuit 4 determines that leakage has occurred, the leakage detection circuit 4 applies a voltage to the gate of the thyristor (SCR) 5 to turn it on to operate the SCR 5. As a result, by passing a current through the tripping portion 6, the switching contact portion 2 is forcibly opened to interrupt the leakage.
Here, also in the second embodiment, the current limiting circuit constituted by the active elements is the same, and the description thereof is omitted.

次に、本発明の第1の実施例の漏電遮断器の動作、電流、信号等のタイムチャートにより、動作の手順を説明する。
図3のタイムチャート(A)はテスト用スイッチ(テスト釦)のON時のタイミングであり、(B)は定電圧回路の入力電であり、(C)はフォトカプラの発光出力であり、(D)はZCTのテストスイッチ用巻線の電流であり、(E)はZCTの出力信号(漏電検出回路の入力信号)であり、(F)は漏電検出回路のサイリスタ駆動出力であり、(G)は引外しコイルの電流である。
(1)図の(A)の立ち上がりのタイミングでテスト用スイッチ(釦)11がONされて信号が発せられる。
(2)図の(B)のテスト用スイッチ11のONまでの小さい波形は、漏電の待機電流である。テスト用スイッチ11のONによって疑似漏電電流(B)が流れる。
(3)フォトカプラ9の一次側9aには半波整流された電流が流れるため、波形(B)に対応するように発光する。
(4)テスト用スイッチ11のスイッチOFF状態ではスイッチング素子10によって電流が流れないため、ZCT3のテストスイッチ用巻線3aには電流は発生しない。テスト用スイッチ11のスイッチON状態でスイッチング素子10がONとなるため、テストスイッチ用巻線3aに電流が発生する。
Next, the operation procedure will be described with reference to time charts of the operation, current, signal, etc. of the earth leakage circuit breaker according to the first embodiment of the present invention.
The time chart of FIG. 3 (A) is a timing when ON of the test switch (test button), (B) is the input current of the constant voltage circuit, (C) is the luminous output of the photocoupler, (D) is the current of the ZCT test switch winding, (E) is the ZCT output signal (leakage detection circuit input signal), (F) is the thyristor drive output of the leakage detection circuit, G) is the current of the trip coil.
(1) testing switch (button) 11 at the rising edge of the (A) of FIG. 3 is an ON signal is emitted.
(2) smaller waveform to ON of the test switch 11 of FIG. 3 (B) is a standby current leakage. When the test switch 11 is turned on, a pseudo leakage current (B) flows.
(3) Since a half-wave rectified current flows through the primary side 9a of the photocoupler 9, light is emitted so as to correspond to the waveform (B).
(4) Since no current flows through the switching element 10 when the test switch 11 is in the switch OFF state, no current is generated in the test switch winding 3a of ZCT3. Since the switching element 10 is turned ON when the test switch 11 is in the ON state, a current is generated in the test switch winding 3a.

ここでの電流が斜めになっているのは、ZCTのインダクタ成分によるものである。実際には積分波形になる場合が多い。説明簡略化のため、線形として記載した。
(5)ZCTの出力信号(E)はZCT3のテストスイッチ用巻線3aの電流(D)に対応して動作するため、立ち上がりと立ち下がりの動作(矢印)をする。
(6)図3では、サイリスタ5の駆動出力(F)は、ZCTの出力信号(E)の2回目の立ち上がりを検出するICを用いた場合を示している。その理由は、1度目の立ち上がりでサイリスタ5を駆動させると、ノイズ等でZCTの出力信号(E)が立ち上がってしまった場合に回路を遮断することとなるのを防ぐためのものである。
これ以外にも、3回目の立ち上がりを検出することにより動作させる実施例も考えられる。また、立ち上がりの間隔は50あるいは60Hzを基準としているので、あまりに短い間隔では反応しないようになっている実施例も考えられる。例えば、1パルス目の立ち上がりを検出してから18から22msec程度で再度立ち上がりを検出した場合に遮断動作を行う実施例もが考えられる。さらに、これらに続く先の18から22msecの間の10msec程度での立ち下がりを検出しなければ動作しないという実施例も考えられる。
(7)漏電検出回路4により、上記(6)のステップで漏電と判定された場合に引外し動作を行うために、引外し部(コイル)6に電流を流す。引外し部6への電流は、漏電検出回路のサイリスタ駆動出力(F)の立ち上がりに対応し、引外し動作が達成される。
The current here is slanted due to the inductor component of ZCT. Actually, it is often an integrated waveform. In order to simplify the explanation, it is described as linear.
(5) Since the output signal (E) of the ZCT operates corresponding to the current (D) of the test switch winding 3a of the ZCT 3, the rising and falling operations (arrows) are performed.
(6) In FIG. 3, the drive output (F) of the thyristor 5 shows a case where an IC that detects the second rise of the ZCT output signal (E) is used. The reason for this is to prevent the circuit from being shut off when the ZCT output signal (E) rises due to noise or the like when the thyristor 5 is driven at the first rise.
In addition to this, an embodiment in which the operation is performed by detecting the third rise is also conceivable. In addition, since the rising interval is based on 50 or 60 Hz, an embodiment in which the reaction does not occur at an extremely short interval is also conceivable. For example, an embodiment may be considered in which the blocking operation is performed when the rising edge is detected again in about 18 to 22 msec after the rising edge of the first pulse is detected. Further, an embodiment in which the device does not operate unless the trailing edge at about 10 msec between the following 18 to 22 msec is detected can be considered.
(7) In order to perform a tripping operation when the leakage detection circuit 4 determines that a leakage has occurred in step (6) above, a current is passed through the tripping portion (coil) 6. The current to the trip unit 6 corresponds to the rise of the thyristor drive output (F) of the leakage detection circuit, and the trip operation is achieved.

本発明によれば、漏電遮断器の電源として半波整流器を用いることにより、低電圧から高電圧までを供用しなければならない漏電遮断器にとって、定電圧回路等の電源回路の熱損失を減らして負担を軽減することができる。
また、本発明によれば、半波整流器を用いることにより、テスト回路を低電圧化することができ、絶縁設計の軽減に貢献できる。
According to the present invention, by using a half-wave rectifier as a power supply for a leakage breaker, for a leakage breaker that must operate from low voltage to high voltage, the heat loss of a power supply circuit such as a constant voltage circuit is reduced. The burden can be reduced.
In addition, according to the present invention, the use of a half-wave rectifier can reduce the voltage of the test circuit and contribute to the reduction of the insulation design.

1,1,1・・・主回路導体(R相,T相,S相)
2・・・開閉用接点部
3・・・零相変流器
3a・・・二次巻線
3b・・テストスイッチ用巻線(一次巻線)
4・・・漏電検出回路
5・・・サイリスタ(SCR)
6・・・引外し部
7・・・半波整流回路(半波整流手段)
8・・・定電圧回路
9・・・フォトカプラ(光絶縁手段、疑似漏電電流信号発生手段)
9a・・・発光側
9b・・・受光側
10・・・スイッチング回路(スイッチング素子)
11・・・テスト用スイッチ
12・・・ツェナーダイオード
13・・・ツェナーダイオード
1,1,1 ... Main circuit conductor (R phase, T phase, S phase)
2 ... Opening / closing contact part 3 ... Zero phase current transformer 3a ... Secondary winding 3b ... Winding for test switch (primary winding)
4 ... Leakage detection circuit 5 ... Thyristor (SCR)
6 ... tripping part 7 ... half-wave rectifier circuit (half-wave rectifier)
8 ... Constant voltage circuit 9 ... Photocoupler (Optical insulation means, pseudo-leakage current signal generation means)
9a: Light emitting side 9b: Light receiving side 10: Switching circuit (switching element)
11 ... Test switch 12 ... Zener diode 13 ... Zener diode

Claims (2)

漏電時に交流電源の遮断を行う漏電遮断器であって、An earth leakage circuit breaker that shuts off the AC power supply at the time of electric leakage,
一次巻線と二次巻線とを前記交流電源に設けた零相変流器と、A zero-phase current transformer in which a primary winding and a secondary winding are provided in the AC power source;
漏電検出回路と、A leakage detection circuit;
前記漏電検出回路が出力する漏電検出信号により前記交流電源の遮断を行う遮断回路と、A cutoff circuit that shuts off the AC power supply according to a leakage detection signal output by the leakage detection circuit;
前記交流電源に接続する半波整流回路と、A half-wave rectifier circuit connected to the AC power source;
前記半波整流回路の出力側に接続され前記漏電検出回路に電源を供給する定電圧回路と、A constant voltage circuit connected to the output side of the half-wave rectifier circuit and supplying power to the leakage detection circuit;
前記半波整流回路が出力する半波整流信号を前記定電圧回路の出力側に検出させる半波整流信号検出回路と、A half-wave rectification signal detection circuit for detecting a half-wave rectification signal output from the half-wave rectification circuit on the output side of the constant voltage circuit;
能動素子を備えた電流制限回路と、A current limiting circuit with active elements;
当該漏電遮断器のテスト動作を行うためのスイッチとA switch for performing a test operation of the earth leakage breaker;
を備え、With
前記定電圧回路の出力側に前記スイッチを介して前記電流制限回路が直列接続され、The current limiting circuit is connected in series via the switch to the output side of the constant voltage circuit,
上記テスト動作として前記スイッチをオンすることで付勢した前記能動素子は、前記半波整流信号検出回路が検出した半波整流信号を前記一次巻線に通電し、当該通電により前記二次巻線に誘起された電流を前記漏電検出回路が検知して上記遮断回路を駆動させるThe active element energized by turning on the switch as the test operation energizes the primary winding with the half-wave rectification signal detected by the half-wave rectification signal detection circuit, and the secondary winding is energized by the energization. The leakage detection circuit detects the current induced in the current and drives the cutoff circuit
ことを特徴とする漏電遮断器。An earth leakage circuit breaker characterized by that.
前記半波整流信号検出回路は、フォトカプラであることを特徴とする請求項1記載の漏電遮断器。 2. The earth leakage breaker according to claim 1, wherein the half-wave rectified signal detection circuit is a photocoupler .
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