JPH01194817A - 過電流検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えば回路遮断器等に組み込まれる過電流
検出装置に関するものである。

（従来の技術〕 従来のこの種の過電流検出装置は、第９図に示すように
、商用交流電源５１から引き出された電路５２に流れる
電流Ｉを検出し、電流Ｉが閾値を超えた時に所定の時延
特性を持って回路遮断器の引き外しコイル５９に通電し
、これによって回路遮断器の主接点６０を開かせるもの
である。

このために、従来の過電流検出装置は、回路遮断器の主
接点６０の負荷側の電圧を定電圧回路５８に加えること
により、定電圧回路５８から比較回路５６および出力回
路５７に一定の動作電源電圧■ｃｃを加え、電路５２に
流れる電流■を変流器５３を介して電流検出器５４で検
出し、この電流検出器５４の出力を時延回路５５で積分
することによって、所定の時延特性を持たせて比較回路
５６に加え、比較回路５６にて閾値と比較するようにし
ている。

上記の電流検出器５４は、変流器５３の二次側から出力
される第１０図（ａ）に示すような電流ｉをその振幅に
比例した第１Ｏ図（ｂ）に示すような直流電圧ｖ１に変
換して出力する。また、時延回路５５は、電流検出器５
４から出力される直流電圧ｖ１を積分して第１１図に示
すような電圧ｖ２を出力することになる。さらに、比較
回路５６は、第１２図（ａ）に示すように、時延回路５
５の出力電圧ｖ２を閾値電圧Ｖ、と比較し、電圧ｖ２が
閾値電圧Ｖ、より高くなったときに第１２図（ｂ）に示
すように、出力電圧ｖ４を高レベルにする（過電流検出
信号を発生する）。比較回路５６から高レベルの出力電
圧ｖ４が出力回路５７に入力されると、出力回路５７は
、回路遮断器の引き外しコイル５９に引き外し電流を流
して主接点６０を開かせる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来の過電流検出装置は、電路５２に例えばモータ
や電源平滑用コンデンサが接続されている場合において
、モータの起動時や電源平滑用コンデンサの充電開始時
に過大な突入電流が流れることにより、時延回路５５の
出力電圧ｖ２が閾値電圧Ｖ、を超えることがあり、この
場合に過電流検出信号を出力する（誤動作）という問題
があった。

また、定格電流を僅かに超えた過電流状態における時延
回路５５および比較回路５６による限時動作特性に基づ
く遮断時間が閾値電圧ｖ３の僅かなばらつきによって大
きな影響を受けるという問題があった。これは、定格電
流を僅かに超えた過電流状態における時延回路５５の出
力電圧ｖ２が、比較的緩やかな勾配で上昇して閾値電圧
ｖ３に対して小さい角度で交差するためてあり、例えば
第□１３図に示すように、閾値電圧Ｖ、がｖ３゜＋ｖ３
１＋ｖｓｚと僅かにばらついた場合、過電流が流れ始め
てから電圧ｖ２が閾値電圧Ｖ３１１＋　　■３１＋　　
ｖ３２を超えて過電流検出信号が出力されるまでの遮断
時間がＬ６＋ＬＩ＋Ｌ２と大きく変動することになる。

また、時延回路５５および比較回路５６による限時動作
特性が一定で、任意に変更することができなかった。

この発明の目的は、突入電流による誤動作を低減するこ
とができ、定格電流を僅かに超えた過電流状態における
遮断時間のばらつきを少なくでき、さらに限時動作特性
を任意に変更することができる過電流検出装置を提供す
ることである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明の過電流検出装置は、電流検出器で電路に流れ
る電流を検出して電路に流れる電流の振幅に比例した直
流電圧（全波整流した電圧）を電流検出器から出力し、
電流検出器から出力される直流電圧を時延回路で積分し
ている。

一方、閾値電圧発生回路に感温素子を設けて電路に流れ
る電流による電路の発熱で感温素子を昇温させることに
より、電路への通電直後の感温素子の低温時は閾値電圧
発生回路より定常値より高い値の閾値電圧を発生させ、
電路への通電開始後は閾値電圧発生回路より電路の発熱
による感温素子の温度上昇とともに下降して定常値で安
定する閾値電圧を発生させている。

そして、比較回路において、時延回路の出力電圧と閾値
電圧発生回路から発生する閾値電圧とを比較し、時延回
路の出力電圧が閾値電圧を超えた時に比較回路より過電
流検出信号を発生させるようにしている。

〔作　用〕

この発明の構成によれば、閾値電圧発生回路に感温素子
を設け、この感温素子を電路に流れる電流による電路の
発熱で感温素子を昇温させることにより、電路への通電
直後の感温素子の低温時は閾値電圧発生回路が発生する
閾値電圧を定常値より高い値にし、電路への通電開始後
は電路の発熱による感温素子の温度上昇に応じて閾値電
圧発生回路が発生する閾値電圧を下降させて定常値で安
定させるようにしているので、電路への電圧印加直後に
電路に突入電流が流れて時延回路の出力電圧が異常に上
昇することがあっても、このときは閾値電圧も高い状態
にあるため、突入電流によって時延回路の出力電圧が閾
値電圧を超えることが少なくなり、突入電流による過電
流検出信号の出力（誤動作）を低減することができる。

また、閾値電圧を上記のように変化させる構成にしたこ
とにより、時延回路の出力電圧が閾イ１α電圧に対し大
きい角度で交差することになり、定格電流を僅かに超え
た過電流状態における閾値電圧のばらつきによる遮断時
間のばらつきを少なくできる。

また、閾値電圧を変化させる構成により、限時動作特性
を任意に変更することができる。

（実施例） この発明の実施例を第１図ないし第８図に基づいて説明
する。すなわち、この過電流検出装置は、例えば回路遮
断器に内蔵され、商用交流電源１から引き出された電路
２に流れる電流Ｉを検出し、電流Ｉが閾値を超えた時に
所定の時延特性を持って回路遮断器の引き外しコイル９
に通電し、これによって回路遮断器の主接点１０を開か
せるものである。

このため、この実施例の過電流検出装置は、回路遮断器
の主接点１０の負荷側に接続された定電圧回路８に電圧
を加えることにより、定電圧回路８から比較回路６．出
力回路７および閾値電圧発生回路１１に一定の動作電源
電圧ＶＣ９を加え、電路２に流れる電流■を変流器３を
介して電流検出器４で検出し、この電流検出器４の出力
を時延回路５で積分することによって所定の時延特性を
もたせて比較回路６に加え、閾値電圧発生回路１１から
出力される閾値電圧Ｖ、と時延回路５の出力電圧Ｖ、と
を比較回路６で比較するようにしている。

上記の電流検出器４は、電路２に流れる電流Ｉを検出し
、電路２に流れる電流Ｉの振幅に比例した直流電圧（抵
抗ＲおよびダイオードＤ１、Ｄ　Ｊ＋　Ｄ　ｓ。

Ｄ６により全波整流した電圧）を出力するもので、具体
的には従来例と同様に変流器３の二次側から出力される
電流ｉをその振幅に比例した直流電圧ｖ、′に変換して
出力する。

また、閾値電圧発生回路１１は、電路２への電圧印加直
後は閾値電圧ｖ０を定常値より高い値にし、その後時間
の経過とともに閾値電圧ｖ０を下降させて定常値で安定
させるものであり、上記したように、閾値電圧発生回路
１１の具体的回路構成としては、第２図および第３図に
示すようなものが考えられる。

まず、第２図の例は、定電圧回路８から出力される電圧
ＶＣＣが両端間に印加される抵抗ＲＩ＋負特性のサーミ
スタＲＴＨおよび抵抗Ｒｔの直列回路を示し、抵抗Ｒ１
およびサーミスタＲＴＨの接続点から閾値電圧ｖ０が出
力される。この第２図の閾値電圧発生回路１１は、特に
サーミスタＲｔ、を電路２に近接して配置し、電路２の
発熱によりサーミスタＲＴＭが温度上昇してその抵抗値
を低下するようにしている。

したがって、閾値電圧発生回路１１全体として、その動
作をみれば、遮断器の主接点ＩＯが閉じて電路２に電流
Ｉが流れると、これに伴い電路２が発熱し、その熱が閾
値電圧発生回路１１のサーミスタＲＴＨに伝えられ、サ
ーミスタＲＴ１１の温度θが第４図（ａ）に示すように
上昇することになる。

この場合、サーミスタＲＴＨの温度θは、主接点１０が
閉じた直後は室温で、その後時間の経過とともに上昇し
、あるところまで上昇すると平衡する。このサーミスタ
ＲＴＨの温度変化に伴い、サーミスタＲア、の抵抗値が
初期値から徐々に低下していき、あるところで平衡する
ことになる。

この結果、前記したとおり閾値電圧発生回路１１から出
力される閾値電圧Ｖ０が第４図（ロ）に示すように定常
値より高い初期の値から徐々に下降していき、定常値で
安定することになる。

つぎに、第３図の例は、ダイオードの順方向電圧降下が
温度に対して負特性をもっていることに着目して考えら
れた回路で、定電圧回路８から出力される電圧ｖｃｅが
両端間に印加される抵抗Ｒ８およびダイオードＤ、、Ｄ
、の直列回路を示し、抵抗Ｒ３およびダイオードＤ、の
接続点から閾値電圧ｖ０が出力される。この第３図の閾
値電圧発生回路１１は、特にダイオードＤｒ、Ｄｔを電
路２に近接して配置し、電路２の発熱によりダイオード
Ｄ＋、Ｄｚが温度上昇してそのＩＩＩＩ方向電圧降下を
低下するようにしている。この場合の閾値電圧発生回路
１１全体としての動作は第２図の場合と同様である。

さらに、比較回路６は、時延回路５の出力電圧ｖ２を閾
値電圧ｖ０と比較し、出力電圧ｖ２が閾値電圧ｖ６より
高くなったときに出力電圧ｖ４を高レベルにする（過電
流検出信号を発生する）。

比較回路６から高レベルの出力電圧ｖ４が出力回路７に
入力されると、出力回路７は、回路遮断器の引き外しコ
イル９に引き外し電流を流して主接点１０を開かせる。

この過電流検出装置は、閾値電圧発生回路１１に感温素
子を設け、この感温素子を電路２に流れる電流Ｉによる
電路２の発熱で感温素子を昇温させることにより、電路
２への通電直後の感温素子の低温時は閾値電圧発生回路
１１が発生する閾値電圧ｖ０を定常値より高い値にし、
電路２への通電開始後は電路２の発熱による感温素子の
温度上昇に応じて閾値電圧発生回路１１が発生する閾値
電圧Ｖ。を下降させて定常値で安定させるようにしてい
るので、電路２への電圧印加直後に、電路２に例えばモ
ータの起動時や電源用コンデンサの充電開始時の突入電
流が流れて時延回路５の出力電圧ｖ２が異常に上昇する
ことがあっても、このときは閾値電圧ｖ０も高い状態に
あるため、突入電流によって時延回路５の出力電圧ｖ２
が閾値電圧ｖ０を超えることが少なくなり、突入電流に
よる過電流検出信号の出力（誤動作）を低減することが
できる。

また、閾値電圧ｖ０を上記のように変化させる構成にし
たことにより、時延回路５の出力電圧ｖ２が閾値電圧ｖ
０に対し大きい角度で交差することになり、定格電流を
僅かに超えた過電流状態における閾値電圧ｖ０のばらつ
きによる遮断時間のばらつきを少なくできる。

この点を第５図に基づいて説明する。従来例の場合は、
閾値電圧ｖ３がｖ３０＋　　ｖ３＋＋　　７３ｇとばら
ついたときに過電流が流れ始めてから時延回路５５の出
力電圧ｖ２が閾値電圧ｖ３０＋　　ｖ３１＋　　ｖ３２
をそれぞれ超えて過電流検出信号が出力されるまでの遮
断時間は、Ｌｏ、Ｌ＋、ｉｔとなる（第１３図参照）。

これに対し、実施例の場合は、従来例と同じ幅で閾値電
圧ｖ０がｖｏ。＋　　ＶＯｊ＋　　Ｖｅｘとばらついた
ときに、過電流が流れ始めてから時延回路５の出力電圧
ｖ２が閾値電圧ｖ０゜＋　　ＶＯＩ＋　　Ｖｏｗをそれ
ぞれ超えて過電流検出信号が出力されるまでの遮断時間
は、ＬＯ＋ｔ、’＋ｔｉ′となる。

したがって、従来例と実施例とを比較すると、実施例に
おける遮断時間ｔ、＋　　ｊｌ　’　＋　　ｔ、′のば
らつきＴ′が従来例における遮断時間１．．１．。

１、のばらつきＴに比べて少なくなっていることが明ら
かである。

また、閾値電圧ｖ０を変化させる構成により、限時動作
特性を任意に変更することができる。この点を第６図お
よび第７図により説明する。

第６図は、変流器３の二次電流が＋１．ｔｌ、＋３のと
きの時延回路５の出力電圧Ｖｚ（ｉ　＋ｌ＋　　Ｖｚ（
ｉｔ）＋ｖ２（ｉｓ）の変化と、従来例における閾値電
圧Ｖ。

および実施例における閾値電圧ｖ０の変化を示している
。この第６図において、出力電圧ｖｔ（ｉｌ）。

Ｖｔ（＋ｚＬｖア（ｉ、）は、閾値電圧ｖ３とそれぞれ
時間ＬＩＩ＋　　ｊｌ！＋　　ｔｌ、Ｉで交差し、閾値
電圧ｖ０とそれぞれ時間Ｌ□、　　ｔｚ２＋　　ｔｚ＊
で交差している。

この第６図の関係を、時間を縦軸にとるとともに電流ｉ
を横軸にとったグラフ上に限時動作特性として示すと、
第７図に示すように、従来例の場合は実線Ａ、で示すよ
うになり、実施例の場合は実線Ａ２で示すようになり、
実施例の場合は閾値電圧ｖ０の勾配を変えることにより
、上記した通り限時動作特性を任意に変更することが可
能となる。

また、この実施例では、閾値電圧発生回路ｉｔに感熱素
子であるサーミスタＲＴＨやダイオードＤ１゜Ｄ２を用
いているので、電路２に流れる電流■を検出する電流検
出素子（変流器３および電流検出器４の構成要素）に温
度依存性があって周囲温度の上昇によって電流検出器４
から出力される直流電圧ｖ　、　ｌのレベルが変化する
場合であっても、サーミスタＲＴイやダイオードＤ、、
Ｄ！の温度特性でもって閾値電圧ｖ０が周囲温度の上昇
に伴って低下して直流電圧ｖｌ′の温度依存性を補償す
ることにな一す、限時動作特性の温度依存性を軽減する
ことができる。

なお、上記実施例では、過電流検出装置が回路遮断器に
内蔵されると説明したが、過電流検出装置を単体で設け
る場合も当然考えられる。

〔発明の効果〕

この発明の過電流検出装置によれば、閾値電圧発生回路
に感温素子を設け、この感温素子を電路に流れる電流に
よる電路の発熱で感温素子を昇温させることにより、電
路への通電直後の感温素子の低温時は閾値電圧発生回路
が発生する閾値電圧を定常値より高い値にし、電路への
通電開始後は電路の発熱による感温素子の温度上昇に応
じて閾値電圧発生回路が発生する閾値電圧を下降させて
定常値で安定させるようにしているので、電路への電圧
印加直後に電路に突入電流が流れて時延回路の出力電圧
が異常に上昇することがあっても、このときは閾値電圧
も高い状態にあるため、突入電流によって時延回路の出
力電圧が閾値電圧を超えることが少なくなり、突入電流
による過電流検出信号の出力（誤動作）を低減すること
ができる。

また、閾値電圧を上記のように変化させる構成にしたこ
とにより、時延回路の出力電圧が閾値電圧に対し大きい
角度で交差することになり、定格電流を僅かに超えた過
電流状態における閾値電圧のばらつきによる遮断時間の
ばらつきを少なくできる。

また、閾値電圧を変化させる構成により、限時動作特性
を任意に変更することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例の構成を示すブロック図、第
２図および第３図はそれぞれ閾値電圧発生回路の具体構
成を示す回路図、第４図は４ノ′−ミスタ温度および閾
値電圧の時間的変化を示すタイムチャート、第５図は実
施例と従来例とにおける遮断時間のばらつきの違いを示
すタイムチャート、第６図は実施例と従来例とにおける
限時動作特性の相違を示す各電圧のタイムチャート、第
７図はそれぞれ実施例と従来例とにおける限時動作特性
の相違を示す特性図、第８図は実施例と従来例とにおけ
る閾値電圧の変化の違いを示すタイムチャート、第９図
は従来例の構成を示すブロック図、第１０図、第１１図
および第１２図はそれぞれ第９図の各部のタイムチャー
ト、第１３図は従莱例における遮断時間のばらつきを示
すタイムチャートである。 ２・・・電路、４・・・電流検出器、５・・・時延回路
、６・・・比較回路、１１・・・閾値電圧発生回路第　
１ｒ１ 第２図　　　　第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図 第９図 第１０図　　　　　　　第１１　　図 −げ 第１２図 第１３　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電路に流れる電流を検出しその振幅に比例した直流電圧
   を出力する電流検出器と、この電流検出器から出力され
   る直流電圧を積分する時延回路と、前記電路に流れる電
   流による前記電路の発熱で昇温する感温素子を有し前記
   感温素子の低温時は閾値電圧を定常値より高い値にし前
   記電路の発熱による前記感温素子の温度上昇に応じて前
   記閾値電圧を下降させて前記定常値で安定させる閾値電
   圧発生回路と、前記時延回路の出力電圧と前記閾値電圧
   発生回路から出力される閾値電圧とを比較して前記時延
   回路の出力電圧が前記閾値電圧を超えた時に過電流検出
   信号を発生する比較回路とを備えた過電流検出装置。