JPH0423220B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電流検出装置に関し、もつと詳しく
は、検出されるべき被検出電流の流れるラインに
関連して設けられるとともに被検出電流を検出す
るための２次および３次コイルを有する可飽和リ
アクトル、２次および３次コイルに流れる電流を
検出するための抵抗、ならびに被検出電流に応じ
て予め定める周期のデユーテイを変えて発振する
マルチバイブレータ回路により磁気マルチバイブ
レータ回路を形成し、前記デユーテイをそれぞれ
検出するための一対のデユーテイ検出回路、なら
びに前記被検出電流に対応した電流を充電するた
めのコンデンサ、およびコンデンサに充電された
電流を一定程度放電し、応動回路を動作させるま
での時間を定める手段を有し、各デユーテイ検出
回路からのデユーテイに対応した出力の相互の差
をレベル弁別して弁別レベルを超えたときに応動
回路を動作させるレベル弁別回路を備える電流検
出装置に関する。

先行技術における電流検出装置のレベル弁別回
路は、被検出電流に対応した電流を充電するため
のコンデンサ、およびコンデンサに充電された電
流を一定程度放電し、応動回路を動作させるまで
の時間を定める抵抗を有し、各デユーテイ検出回
路からのデユーテイに対応した出力の相互の差を
単一の弁別レベルでレベル弁別している。したが
つて被検出電流が位相制御信号のような歪交流で
ある場合には、コンデンサの充電電圧が弁別レベ
ルに達したあとすぐ、ほぼ0Vとなるので、被検
出電流を検出するのが困難となり、応動回路を確
実に動作させることができなかつた。

本発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、
被検出電流が歪交流である場合においても被検出
電流を検出するとともに応動回路を確実に動作さ
せることができる電流検出装置を提供することで
ある。

本発明は、検出されるべき被検出電流の流れる
ラインに関連して設けられるとともに被検出電流
を検出するための２次および３次コイルを有する
可飽和リアクトル、２次および３次コイルに流れ
る電流を検出するための抵抗、ならびに被検出電
流に応じて予め定める周期のデユーテイを変えて
発振するマルチバイブレータ回路により磁気マル
チバイブレータ回路を形成し、前記磁気マルチバ
イブレータ回路における互いにデユーテイが逆の
一対の発振波形のデユーテイをそれぞれ検出する
ための一対のデユーテイ検出回路、各デユーテイ
に対応した出力の相互の差に相当する前記被検出
電流に対応した電流を充電するためのコンデン
サ、およびコンデンサに充電された電流を一定程
度放電し、応動回路を動作させるまでの時間を定
める手段を有し、前記コンデンサの電圧をレベル
弁別して、各デユーテイ検出回路からのデユーテ
イに対応した出力の相互の差をレベル弁別して弁
別レベルを超えたときに応動回路を動作させるレ
ベル弁別回路を備える電流検出装置において、 前記レベル弁別回路は、前記コンデンサの充電
電圧が予め定める第１の弁別レベルを超えたとき
に、応動回路を動作させるとともに、第１の弁別
レベル未満の第２の弁別レベルでレベル弁別する
ことを特徴とする電流検出装置である。

以下、図面によつて本発明の実施例を説明す
る。第１図は、本発明の一実施例の回路図であ
る。交流電源１９９からの交流電力は、活性のラ
イン３１および中性のライン３２をそれぞれ介し
て負荷１９８に与えられる。また交流電源１９９
と負荷１９８とは、保護接地のライン２００によ
つて接続される。ライン３１に流れる電流ｉ１お
よびライン３２に流れる電流ｉ２の相互の差（ｉ
１〜ｉ２）の検出されるべき直流および交流の被
検出電流たとえば漏電は、電流検出装置１によつ
て検出される。電流検出装置１は、電源回路２、
スタート回路３、磁気マルチバイブレータ回路
４、デユーテイ検出回路５，６、差動増幅回路
７、レベル弁別回路８、応動回路９および電圧検
出回路１０を備える。

電源回路２は、端子Ｌ、Ｎ、PE、抵抗２１，
２２、コンデンサ２３，２４、およびダイオード
２５〜３０を有する。ライン３１は、端子Ｌ、抵
抗２１、コンデンサ２３および順方向にダイオー
ド２５を介してライン３３に接続される。ダイオ
ード２５のアノードは、ダイオード２６を逆方向
に介してライン３４に接続される。ライン３２
は、端子Ｎおよび順方向にダイオード２７を介し
てライン３３に接続される。ダイオード２７のア
ノードは、ダイオード２８を逆方向に介してライ
ン３４に接続される。接地は、端子PE、抵抗２
２および順方向にダイオード２９を介してライン
３３に接続される。ダイオード２９のアノード
は、ダイオード３０を逆方向に介してライン３４
に接続される。ライン３３およびライン３４間に
は、コンデンサ２４が接続される。ライン３１，
３２を介する交流電力は、電源回路２によつて直
流電力に変換される。この直流電力は、ライン３
３，３４を介してスタート回路３に与えられる。

スタート回路３は、スイツチング素子としての
トランジスタ３５、抵抗３６およびツエナダイオ
ード３７，３８を有する。ライン３３は、トラン
ジスタ３５のエミツタに接続されるとともに、抵
抗３６を介してトランジスタ３５のベースに接続
される。トランジスタ３５のベースはツエナダイ
オード３７，３８を逆方向にそれぞれ介してライ
ン３４に接続される。ツエナダイオード３８のカ
ソードは、基準電位に接続される。トランジスタ
３５のカソードは、ライン３９に接続される。ラ
イン３９からの正の一定の直流電圧＋Vccおよび
ライン３４からの負の一定の直流電圧−Vccは磁
気マルチバイブレータ回路４、デユーテイ検出回
路５，６、差動増幅回路７、レベル弁別回路８、
応動回路９および電圧検出回路１０にそれぞれ印
加される。

磁気マルチバイブレータ回路４は、抵抗４０
と、可飽和リアクトル４１と、マルチバイブレー
タ回路４２とを備える。可飽和リアクトル４１
は、コア４３および一対の等しい巻数ｎを有する
２次巻線４４、３次巻線４５を含む。マルチバイ
ブレータ回路４２は、一対のスイツチング素子と
してのトランジスタ４６，４７、ツエナダイオー
ド４８、定電流源４９，５０、ダイオード５１〜
５８、および抵抗５９，６０を有する。一方向性
素子としてのダイオード５３，５４は対を成す。
また一方向性素子としてのダイオード５５，５６
は対を成す。

抵抗４０の一方端には、直流電圧＋Vccが印加
される。抵抗４０の他方端は、２次および３次コ
イル４４，４５の一方端にそれぞれ接続される。
２次コイル４４の他方端は、接続点６１に接続さ
れる。３次コイル４５の他方端は、接続点６２に
接続される。接続点６１および直流電圧−Vcc間
には、トランジスタ４６が接続される。トランジ
スタ４６には、逆方向なダイオード５１が並列に
接続される。接続点６２および直流電圧−Vcc間
には、トランジスタ４７が接続される。トランジ
スタ４７には、逆方向なダイオード５２が並列に
接続される。

直流電圧＋Vccは、定電流源４９および順方向
なダイオード５３，５４を介して、トランジスタ
４６のベースおよび接続点６２にそれぞれ接続さ
れる。トランジスタ４６のベースは、抵抗５９を
介して直流電圧−Vccに接続される。直流電圧＋
Vccは、定電流源５０および順方向なダイオード
５５，５６を介してトランジスタ４７のベースお
よび接続点６１にそれぞれ接続される。トランジ
スタ４７のベースは、抵抗６０を介して直流電圧
−Vccに接続される。直流電圧＋Vccは、また、
順方向なツエナダイオード４８および逆方向なダ
イオード５７，５８を介して接続点６１，６２に
それぞれ接続される。接続点６１からの出力は、
デユーテイ検出回路５に与えられる。接続点６２
からの出力は、デユーテイ検出回路６に与えられ
る。

デユーテイ検出回路５は、定電流源６３、トラ
ンジスタ６４，６５，６６、ダイオード６７，６
８、抵抗６９〜７２およびコンデンサ７３を有す
る。直流電圧＋Vcc、−Vcc間には、定電流源６
３および抵抗６９から成る直列回路、抵抗７０、
トランジスタ６４および抵抗７１から成る直列回
路ならびにトランジスタ６５、順方向なダイオー
ド６７およびトランジスタ６６から成る直列回路
がそれぞれ接続される。定電流源６３と抵抗６９
との接続点は、トランジスタ６４のベースに接続
されるとともに、ダイオード６８を順方向に介し
て接続点６１に接続される。トランジスタ６４の
コレクタは、トランジスタ６５のベースに接続さ
れる。トランジスタ６４のエミツタは、トランジ
スタ６６のベースに接続される。トランジスタ６
６には、トーテムポール出力で駆動される抵抗７
２およびコンデンサ７３からなる直列回路が並列
に接続される。抵抗７２と、コンデンサ７３との
接続点７４は、演算増幅器７５の非反転入力に接
続される。演算増幅器７５の反転入力は、演算増
幅器７５の出力に接続される。演算増幅器７５
は、バツフアとして機能する。演算増幅器７５の
出力は、差動増幅回路７に与えられる。

デユーテイ検出回路６は、定電流源７６、トラ
ンジスタ７７〜７９、ダイオード８０，８１、抵
抗８２〜８５およびコンデンサ８６を有し、デユ
ーテイ検出回路５と同様に構成される。ダイオー
ド８０のアノードは、接続点６２に接続される。
抵抗８５およびコンデンサ８６は、トーテムポー
ル出力で駆動される。抵抗８５とコンデンサ８６
との接続点８７は、バツフアとして機能する演算
増幅器８８の非反転入力に接続される。演算増幅
器８８の出力は、差動増幅回路７に与えられる。

差動増幅回路７は、演算増幅器８９および抵抗
９０〜９３を有する。演算増幅器７５からの出力
は、抵抗９０を介して演算増幅器８９の反転入力
に与えられる。演算増幅器８８からの出力は、抵
抗９１を介して演算増幅器８９の非反転入力に与
えられる。演算増幅器８９の反転入力は、抵抗９
２を介して演算増幅器８９の出力に接続される。
演算増幅器８９の非反転入力は抵抗９３を介して
接地される。差動増幅回路７からの出力は、レベ
ル弁別回路８に与えられる。

レベル弁別回路８は、全波整流回路９４および
時延回路９６を有する。全波整流回路９４は、差
動増幅回路７からの出力を積算し、半波倍電圧整
流回路１０１と、加算回路１０２とからなる。半
波倍電圧整流回路１０１は、演算増幅器１０３、
ダイオード１０４，１０５および抵抗１０６〜１
０９を有する。差動増幅回路７からの出力は、抵
抗１０６を介して演算増幅器１０３の反転入力に
与えられる。演算増幅器１０３の反転入力は、抵
抗１０７および順方向なダイオード１０４を介し
て演算増幅器１０３の出力に接続される。演算増
幅器１０３の出力は、順方向なダイオード１０５
および抵抗１０８を介して演算増幅器１０３の反
転入力に接続される。演算増幅器１０３の非反転
入力は、抵抗１０９を介して接地される。抵抗１
０７とダイオード１０４との接地点１１０は、加
算回路１０２の入力に接続される。

加算回路１０２は、演算増幅器１１１および抵
抗１１２〜１１５を有する。差動増幅回路７から
の出力は、抵抗１１２を介して演算増幅回路１１
１の非反転入力に与えられる。接続点１１０すな
わち半波倍電圧整流回路１０１からの出力は、抵
抗１１３を介して演算増幅回路１１１の非反転入
力に与えられる。演算増幅回路１１１の非反転入
力は、抵抗１１４を介して演算増幅器１１１の出
力に接続される。演算増幅器１１１の反転入力
は、抵抗１１５を介して接地される。演算増幅器
１１１の出力すなわち全波整流回路９４の出力
は、時延回路９６に与えられる。

時延回路９６は、電圧電流変換回路９５、漏電
電流に対応した電流を充電するためのコンデンサ
１２０、コンデンサ１２０に充電された電流を一
定程度放電し、応動回路９を動作させるまでの時
間を定めるカレントミラー回路９７、ならびに第
１の弁別レベルおよび第１の弁別レベル未満の第
２の弁別レベルでレベル弁別するための演算増幅
器１２６、ダイオード１２８、ツエナダイオード
１２９およびトランジスタ１３０を含む。

電圧電流変換回路９５は、演算増幅器１１６、
トランジスタ１１７、ダイオード１１８および抵
抗１１９を有する。全波整流回路９４からの出力
は、演算増幅器１１６の非反転入力に与えられ
る。演算増幅器１１６の反転入力は、抵抗１１９
を介して接地されるとともに、ダイオード１１８
を逆方向に介して演算増幅器１１６の出力に接続
される。演算増幅器１１６の反転入力には、トラ
ンジスタ１１７のエミツタが接続される。演算増
幅器１１６の出力は、トランジスタ１１７のベー
スに接続される。演算増幅器１１６は、反転入力
の電圧が非反転入力の電圧に等しくなるように出
力を導出する。

トランジスタ１１７のコレクタすなわち電圧電
流変換回路９５の出力および直流電圧−Vcc間に
は、コンデンサ１２０が接続される。コンデンサ
１２０には、カレントミラー回路が並列に接続さ
れる。

カレントミラー回路９７は、トランジスタ１２
１，１２２および抵抗１２３を含む。コンデンサ
１２０には、トランジスタ１２１が並列に接続さ
れる。接地および直流電圧−Vcc間には、抵抗１
２３およびトランジスタ１２２から成る直列回路
が接続される。トランジスタ１２２のコレクタ
は、トランジスタ１２１，１２２のベーすにそれ
ぞれ接続される。

トランジスタ１１７のコレクタは、演算増幅器
１２６の非反転入力に接続される。演算増幅器１
２６の反転入力は、抵抗１２７を介して接地され
るとともに、順方向なダイオード１２８および逆
方向なツエナダイオード１２９を介して直流電圧
−Vccに接続される。ツエナダイオード１２９に
は、トランジスタ１３０が並列に接続される。演
算増幅器１２６の出力は、抵抗１３１を介してト
ランジスタ１３０のベースに与えられる。トラン
ジスタ１２２および直流電圧−Vcc間には、トラ
ンジスタ１９１が接続される。演算増幅器１２６
の出力は、抵抗１９０を介してトランジスタ１９
１のベースに与えられる。演算増幅器１２６の出
力はまた、ダイオード１３２を順方向に介して応
動回路９に与えられる。

応動回路９は、トリツプリレー１３４、トラン
ジスタ１３５および抵抗１３６，１３７を含む。
トリツプリレー１３４は、リレーコイル１３８お
よびリレースイツチ１３９，１４０を有する。ト
リツプリレーのリレースイツチ１３９，１４０
は、交流電源１９９からの交流電力を電源回路２
に投入するときに人為的に導通される。リレーコ
イル１３８が励磁されると、リレースイツチ１３
９，１４０は遮断される。直流電圧＋Vcc、−
Vcc間には、リレーコイル１３８およびトランジ
スタ１３５が直列に接続される。トランジスタ１
３５のベースは、抵抗１３６を介して直流電圧−
Vccに接続される。トランジスタ１３５のベース
には、抵抗１３７およびダイオード１３２，１４
１を介してレベル弁別回路８および電圧検出回路
１０からの出力が与えられる。

電圧検出回路１０は、高抵抗値を有する抵抗１
５２、電圧増幅回路１５０、全波整流回路１５５
および時延回路１４９を有する。電圧増幅回路１
５０は、演算増幅器１５１および抵抗１５３，１
５４を含む。演算増幅器１５１の反転入力は、抵
抗１５２を介して端子PEに接続される。また、
演算増幅器１５１の反転入力は、抵抗１５３を介
して演算増幅器１５１の出力に接続される。演算
増幅器１５１の非反転入力は、抵抗１５４を介し
て接地される。演算増幅器１５１の出力、すなわ
ち電圧増幅回路１５０の出力は、全波整流回路１
５５に与えられる。

全波整流回路１５５は、半波倍電圧整流回路１
５６と、加算回路１５７とから成る。半波倍電圧
整流回路１５６は、演算増幅器１５８、ダイオー
ド１５９，１６０および抵抗１６１〜１６４を有
し、半波倍電圧整流回路１０１と同様に構成され
る。加算回路１５７は、演算増幅器１６５および
抵抗１６６〜１６９を有し、加算回路１０２と同
様に構成される。半波倍電圧整流回路１５６と、
加算回路１５７とによつて全波整流回路１５５が
形成される。演算増幅器１６５の出力、すなわち
全波整流回路１５５の出力は、時延回路１４９に
与えられる。

時延回路１４９は、演算増幅器１７０，１７
６、トランジスタ１７１，１７７、ダイオード１
７２，１７８、抵抗１７３，１７５，１８０，１
８１、ツエナダイオード１７９およびコンデンサ
１７４を有し、時延回路９６とほぼ同様に構成さ
れる。すなわち時延回路９６のカレントミラー回
路９７に代えて抵抗１７５が用いられる。演算増
幅器１７６の出力すなわち時延回路１４９の出力
は、ダイオード１４１を順方向に介して応動回路
９に与えられる。

交流電流１９９および端子Ｌ、Ｎ間のランイ３
１，３２の途中には、リレースイツチ１３９，１
４０がそれぞれ接続される。端子Ｌ、Ｎおよび負
荷１９８間のライン３１，３２は、可飽和リアク
トル４１のコア４３の内方または外方の近傍にそ
れぞれ介在される。

ライン３１，３２を介する交流電力が投入され
ると、電源回路２はこの交流電力を直流電力に変
換する。交流電力の投入時には、スタート回路２
のトランジスタ３５は遮断している。したがつて
電源回路２の直流電力出力側、すなわちライン３
３，３４間に接続されるインピーダンスは大であ
る。このインピーダンスが大であるので、ライン
３３，３４間の電圧が急峻に大となる。ライン３
３および接地間の電圧がスタート回路３のツエナ
ダイオード３７のツエナ電圧を超えると、トラン
ジスタ３５は導通する。トランジスタ３５の導通
によつて、インピーダンスは小となる。したがつ
て、磁気マルチバイブレータ回路４、デユーテイ
検出回路５，６、差動増幅回路７、レベル弁別回
路８、応動回路９および電圧検出回路１０などへ
の直流電力供給が急峻に行なわれ、電流検出装置
１が素早く動作される。

リレースイツチ１３９，１４０を人為的に導通
させた場合において、負荷１９８において漏電が
発生しておらず、しかも交流電源１９９において
異常がない場合を想定する。この場合には、可飽
和リアクトル４１によつて検出される電流は零で
あり、後述するように応動回路９６，１４９から
応動回路９に与えられる信号は、それぞれローレ
ベルである。このローレベルの信号によつて、ト
ランジスタ１３５が遮断し、リレーコイル１３８
は消磁されたままである。したがつてリレースイ
ツチ１３９，１４０が導通されたままであり、応
動回路９は動作しない。

磁気マルチバイブレータ回路４において、２次
および３次コイル４４，４５の巻数をそれぞれ
ｎ、２次および３次コイル４４，４５に印加され
るコイル印加電圧をEc、可飽和リアクトル４１
の飽和磁束をφmとすると、磁気マルチバイブレ
ータ回路４は、第(1)式で示される一定の周期Ｔで
常時発振する。

Ｔ＝４・ｎ・φm／Ec ……(1) マルチバイブレータ回路４２のトランジスタ４
６，４７は、この周期Ｔ内で交互に導通する。ト
ランジスタ４７は遮断している。逆にトランジス
タ４６が遮断しているときには、トランジスタ４
７は導通している。ライン３１，３２に流れる電
流が平衡している場合には、ライン３１，３２に
よつて２次および３次コイル４４，４５に誘起さ
れる電圧は零である。したがつてトランジスタ４
６，４７の導通・遮断のデユーテイ比は、50％と
なる。

トランジスタ４６が導通し、トランジスタ４７
が遮断した場合には、抵抗４０からの電流は、３
次コイル４５を介してトランジスタ４７には流れ
ずに、２次コイル４４を介してトランジスタ４６
に流れる。このとき、トランジスタ４６のベース
電圧が低いので、定電流源５０からの一定電流Ｉ
１は、ダイオード５６を介してトランジスタ４６
に流れるとともに、ダイオード５５を介してトラ
ンジスタ４７には流れなくなる。また定電流源４
９からの一定電流Ｉ１は、ダイオード５４を介し
てトランジスタ４７には流れずにダイオード５３
を介してトランジスタ４６に流れる。トランジス
タ４６のコレクタ電圧が高くなり、トランジスタ
４６のベース電流をib、電流増幅率をhfeとする
と、コレクタ・エミツタ間電流がib・hfeになる
と、トランジスタ４６は能動領域となる。

トランジスタ４６のコレクタ電圧が高くなる
と、定電流源５０からの一定電流Ｉ１は、ダイオ
ード５６を介してトランジスタ４６には流れなく
なり、ダイオード５５を介してトランジスタ４７
に流れ、トランジスタ４７が導通する。また定電
流源４９からの一定電流Ｉ１は、ダイオード５３
を介してトランジスタ４６には流れなくなつてト
ランジスタ４６が遮断し、ダイオード５４を介し
てトランジスタ４７に流れる。したがつて抵抗４
０からの電流は、２次コイル４４を介してトラン
ジスタ４６には流れずに、３次コイル４５を介し
てトランジスタ４７に流れる。トランジスタ４６
のコレクタ・エミツタ間電圧、トランジスタ４７
のコレクタ・エミツタ間電圧および抵抗４０の電
圧は、第２図１、第２図２、第２図３にそれぞれ
示される。

したがつて、トランジスタ４６，４７のコレク
タ・エミツタ間電圧のピーク値、および抵抗４０
の電圧のピーク値が一定に定められて、磁気マル
チバイブレータ回路４からは、ピーク値の等しい
同一波形の出力が順次導出される。

定電流源４９，５０から前述の一定の電流Ｉ１
よりも大なる充分な一定の電流Ｉ２を流した場合
を想定する。この場合には、抵抗４０の抵抗値を
R40と、トランジスタ４６，４７のコレクタ・エ
ミツタ間電流がVcc／R40になると、すなわち能
動領域になると、トランジスタ４６，４７は異な
るデユーテイサイクルで急峻に遮断し、発振が継
続される。したがつてダイオード５３，５４，５
５，５６の順方向電圧に誤差が生じても、トラン
ジスタ４６，４７のコレクタ・エミツタ間電圧お
よび抵抗４０の電圧のピーク値が一定に定められ
て、磁気マルチバイブレータ回路４からは、ピー
ク値の等しい同一波形の出力が順次導出される。

デユーテイ検出回路５において、磁気マルチバ
イブレータ回路４のトランジスタ４６が導通して
いるときには、定電流源６３からダイオード６８
を介してトランジスタ４６に電流が流れる。した
がつてトランジスタ６４，６６が遮断し、トラン
ジスタ６５は導通する。コンデンサ７３は、トラ
ンジスタ６５、ダイオード６７および抵抗７２を
介して充電される。

トランジスタ４６が遮断しているときには、ダ
イオード６８が遮断し、トランジスタ６４のベー
ス電圧が高くなる。したがつてトランジスタ６
４，６６が導通し、トランジスタ６５は遮断す
る。コンデンサ７３は、抵抗７２およびトランジ
スタ６６を介して放電する。

デユーテイ検出回路６においても、デユーテイ
検出回路５と同様に、磁気マルチバイブレータ回
路４のトランジスタ４７の導通・遮断に応じてコ
ンデンサ８６は抵抗８５を介して充電および放電
する。コンデンサ７３，８６の電圧は、第２図４
および第２図５にそれぞれ示される。

抵抗７２およびコンデンサ７３は、磁気マルチ
バブレータ回路４からのデユーテイに応じたトー
テムポール出力で駆動され充電および放電の時定
数が等しいので、コンデンサ７３の充電電圧は直
流電圧＋Vcc、−Vcc間の中間値である0Vを基準
として上下する。また抵抗８５およびコンデンサ
８６は磁気マルチバイブレータ回路４からのデユ
ーテイに応じたトーテムポール出力で駆動され、
充電および放電の時定数が等しいのでコンデンサ
８６の充電電圧は直流電圧＋Vcc、−Vcc間の中
間値である0Vを基準として上下する。したがつ
てデユーテイ検出回路５，６からの出力の基準電
圧が一致し、基準となる電圧を特別に用意しなく
てもよく、デユーテイ検出回路５，６相互間の調
整も不要となる。

差動増幅回路７において、デユーテイ検出回路
５，６からの相互に逆相な出力は、演算増幅器７
５，８８をそれぞれ介して差動増幅される。差動
増幅回路７の出力は第２図６に示される。デユー
テイ検出回路５，６からの出力が相互に逆相であ
るので、差動増幅回路７の検出感度が倍となる。
レベル弁別回路８の全波整流回路１０１において
は、差動増幅回路７からの信号の交流成分を積算
するために全波整流が行なわれる。全波整流回路
１０１からの出力は、第２図７に示される。レベ
ル弁別回路８の時延回路９６において、トランジ
スタ１１７のエミツタ電圧が全波整流回路９４か
らの出力に応じた電圧になるように、抵抗１１９
に電流が流れる。トランジスタ１２１は導通して
おりトランジスタ１２１に流れる電流は、漏電感
度電流を定める。コンデンサ１２０に流れる電流
は、漏電電流と等価であり、漏電電流に応じてリ
レースイツチ１３９，１４０を遮断する時間Ｗを
定める。トランジスタ１２１に流れる電流がコン
デンサ１２０に流れる電流を上回つており、コン
デンサ１２０の充電電圧は、第２図８に示すよう
に零である（電位は−Vcc）。ダイオード１２８
の順方向電圧とツエナダイオード１２９のツエナ
電圧との和は、第１の弁別レベルを定める。、ダ
イオード１２８の順方向電圧は、第１の弁別レベ
ル未満の第２弁別レベルを定める。漏電が起き
て、コンデンサ１２０の充電電圧が第１の弁別レ
ベルを超えると、演算増幅器１２６の出力は、ハ
イレベル（＋Vcc）となる。演算増幅器１２６の
出力がハイレベルになるとトランジスタ１３０が
導通し、演算増幅器１２６は第２の弁別レベルで
レベル弁別する。したがつてコンデンサ１２０の
電圧が低下しても、弁別レベルが低下し、位相制
御信号のような歪交流の漏電であつても充分に検
出される。

また、演算増幅器１２６の出力がハイレベルに
なるとトランジスタ１９１が導通し、トランジス
タ１２１が遮断される。したがつてトランジスタ
１２１には電流が流れなくなり、その分がコンデ
ンサ１２０に充電される。これによつて、歪交流
の漏電であつても充分に検出される。なお、漏電
が生じていない場合を想定しているので演算増幅
器１２６の出力はローレベルである。

応動回路９において、ダイオード１３２を介す
るレベル弁別回路８からの出力がローレベルであ
るのでトランジスタ１３５が遮断し、トリツプリ
レー１３４のリレーコイル１３８は第２図９に示
すように消磁されたままである。したがつてリレ
ースイツチ１３９，１４０は導通されたままであ
る。

次いで、直流の漏電が第３図１に示すように時
刻ｔ１において生じた場合を想定する。この場合
の各トランジスタ４６，４７のコレクタ・エミツ
タ間電圧、および抵抗４０の電圧は、第３図２、
第３図３、第４図４にそれぞれ示される。漏電が
生じると漏電電流に応じてトランジスタ４６，４
７のデユーテイ比が50％から変化する。このデユ
ーテイ比の変化が各デユーテイ検出回路５，６に
よつて検出される。デユーテイ検出回路５の出力
電圧は第３図５に示され、デユーテイ検出回路６
の出力電圧は第３図６に示される。したがつて差
動増幅回路７の出力電圧は第３図７に示すように
なり、全波整流回路９４の出力電圧は第３図８に
示すようになる。演算増幅器１１６は、トランジ
スタ１１７のエミツタが全波整流回路９４の出力
電圧に等しくなるように出力信号を導出する。し
たがつてコンデンサ１２０の電圧は第３図９に示
すように徐々に高くなる。コンデンサ１２０の電
圧が時間Ｗ後の時刻ｔ２に第１の弁別レベルを超
えると、演算増幅器１２６の出力はハイレベルと
なる。したがつてトランジスタ１３５が導通し、
リレーコイル１３８が第３図１０に示すように励
磁される。

したがつてリレースイツチ１３９，１４０が遮
断され応動装置９が動作する。

次いで、交流の漏電が第４図１に示すように時
刻ｔ３において生じた場合を想定する。この場合
の各トランジスタ４６，４７のコレクタ・エミツ
タ間電圧は、第４図２、第４図３にそれぞれ示さ
れる。また第４図３に示す矢符２０１，２０２の
部分の拡大図は、第４図４に示される。漏電が生
じると漏電電流に応じたトランジスタ４６，４７
のデユーテイ比が50％から変化する。このデユー
テイ比の変化が各デユーテイ検出回路５，６によ
つて検出される。デユーテイ検出回路５の出力電
圧は第４図５に示され、デユーテイ検出回路６の
出力電圧は第４図６に示される。したがつて差動
増幅回路７の出力電圧は第４図７に示すようにな
り、全波整流回路９４の出力電圧は第４図８に示
される仮想線２０３と零ボルトとの間の電圧Ｖ１
は、トランジスタ１２１の導通によるコンデンサ
１２０の放電してしまう電圧である。また第４図
８に示される斜線の部分は、コンデンサ１２０の
充電電流である。

演算増幅器１１６は、トランジスタ１１７のエ
ミツタが全波整流回路９４の出力電圧に等しくな
るように出力信号を導出する。したがつてコンデ
ンサ１２０の電圧は第４図９に示すように徐々に
高くなる。コンデンサ１２０の電圧が時間Ｗ後の
時刻ｔ４に第１の弁別レベルを超えると、演算増
幅器１２６の出力はハイレベルとなる。したがつ
てトランジスタ１３５が導通し、リレーコイル１
３８が第４図１０に示すように励磁される。した
がつてリレースイツチ１３９，１４０が遮断さ
れ、応動装置９が動作する。

次いで位相角制御された歪交流の漏電が第５図
１に示すように時刻ｔ５において生じた場合を想
定する。この場合の各トランジスタ４６，４７の
コレクタ・エミツタ間電圧は、第５図２、第５図
３にそれぞれ示される。漏電が生じる漏電電流に
応じてトランジスタ４６，４７のデユーテイ比が
50％から変化する。このデユーテイ比の変化が各
デユーテイ検出回路５，６によつて検出される。
デユーテイ検出回路５の出力電圧は第５図４に示
され、デユーテイ検出回路６の出力電圧は第５図
５に示される。したがつて差動増幅回路７の出力
電圧は第５図６に示すようになり、全波整流回路
９４の出力電圧は第５図７に示すようになる。演
算増幅器１１６は、トランジスタ１１７のエミツ
タが全波整流回路９４の出力電圧に等しくなるよ
うに出力信号を導出する。したがつてコンデンサ
１２０の電圧は第５図８に示すように徐々に高く
なる。コンデンサ１２０の電圧が時間Ｗ後の時刻
ｔ６に第１の弁別レベルを超えると、演算増幅器
１２６の出力はハイレベルとなる。したがつてト
ランジスタ１３５が導通し、リレーコイル１３８
が第５図９に示すように励磁される。したがつて
リレースイツチ１３９，１４０が遮断され、応動
装置９が動作する。

次いで第１図に示す地点Ｐでライン３２が切断
された場合を想定する。この場合には、交流電源
１９９からライン３１を介して負荷１９８に流れ
る電流は、負荷１９８からライン３２、端子Ｎ、
ダイオード２７、スタート回路３のライン３９、
ライン３９およびライン３４間に接続される負
荷、ライン３４、ダイオード３０、抵抗２２、端
子PEならびにライン２００を介して交流電源１
９９に戻る。したがつて可飽和リアクトル４１に
おいてはライン３１，３２に流れる電流が平衡し
ているので可飽和リアクトル４１からは応動回路
９を動作させることができない。

電源回路２は、交流電源１９９からライン３
１，２００を介する端子Ｌ，PE間の交流電力を
直流電力に変換する。したがつて電流検出装置１
は、電力付勢されている。抵抗１５２には、演算
増幅器１５１の反転入力の電圧が演算増幅器１５
１の非反転入力の電圧と等しくなるように、わず
かなたとえば100μAの電流が流れる。演算増幅器
１５１は、このわずかな電流を増幅して前波整流
回路１５５に与える。全波整流回路１５５および
時延回路１４９の動作は、第２図７、第２図８、
第３図７〜第３図１０、第４図７〜第４図９およ
び第５図６〜第５図８で説明した動作と同様であ
る。したがつて演算増幅器１７６の出力がハイレ
ベルとなつてトランジスタ１３５が導通し、リレ
ーコイル１３８が励磁される。したがつてリレー
スイツチ１３９，１４０が遮断し、応動回路９が
動作する。また電流検出装置１に高電圧が印加さ
れた場合などにおいても電圧検出回路１０によつ
て応動回路９を動作させることがきる。

第６図は、本発明の他の実施例の回路図であ
り、第１図の実施例と対応する部分には同一の参
照符を付す。電流検出装置３０１のスタート回路
３０２において、ライン３３，３４間には、ツエ
ナダイオード３０３、抵抗３０４およびツエナダ
イオード３０５から成る直列回路ならびに抵抗３
０６，３０７から成る直列回路がそれぞれ接続さ
れる。ライン３９，３４間には、抵抗３０８およ
びツエナダイオード３０９から成る直列回路が接
続される。ツエナダイオード３０５のカソード
は、演算増幅器３１０の非反転入力に接続され
る。抵抗３０６と抵抗３０７との接続点は、演算
増幅器３１０の反転入力に接続される。抵抗３０
６には、トランジスタ３１１および抵抗３１２か
ら成る直列回路が並列に接続される。トランジス
タ３１１のベースは、抵抗３１３を介してライン
３３に接続されるとともに、抵抗３１４，３１５
を介してトランジスタ３５のベースに接続され
る。抵抗３１４と抵抗３１５との接続点は、ダイ
オード３１６，３１７を順方向に介して演算増幅
器３１０の出力に接続される。ツエナダイオード
３０９のカソードは、演算増幅器３１８の非反転
入力に接続される。演算増幅器３１８の反転入力
は、演算増幅器３１８の出力に接続されるととも
に接地される。

磁気マルチバイブレータ回路３１９において、
抵抗４０には抵抗３２０および可飽和リアクトル
４１の飽和を検出するツエナダイオード３２１か
ら成る直列回路が並列に接続される。直流電圧＋
Vcc、−Vcc間には、トランジスタ３２２および
抵抗３２３から成る直列回路が接続される。トラ
ンジスタ３２２のベースは、ツエナダイオード３
２１のカソードに接続される。定電流源４９は、
順方向なダイオード３２４およびスイツチング素
子としてのトランジスタ３２５を介して電流電圧
−Vccに接続される。定電流源５０は、順方向な
ダイオード３２６を介してトランジスタ３２５の
コレクタに接続される。トランジスタ３２５のベ
ースは、トランジスタ３２２のコレクタに接続さ
れる。

レベル弁別回路３２７の時延回路３２８におい
て、直流電源＋V′cc，−Vcc間には、抵抗１２７
および複数（図示４つ）の順方向なダイオード３
２９〜３３２から成る直列回路が接続される。ダ
イオード３２９のアノードは、演算増幅器１２６
の反転入力に接続される。ダイオード３３１のカ
ソードは、トランジスタ１３０のコレクタに接続
される。ダイオード３２９〜３２２の順方向電圧
は、第１の弁別レベルを定める。またダイオード
３２９〜３３１の順方向電圧は、第２の弁別レベ
ルを定める。演算増幅器１２６の出力および直流
電圧−Vcc間には、抵抗３３３、順方向なダイオ
ード３３４および抵抗３３５から成る直列回路が
接続される。ダイオード３３４のカソードは、ト
ランジスタ１３０のベースに接続される。

電圧検出回路３３６の時延回路３３７におい
て、接地および直流電圧−Vcc間には、抵抗１８
０および複数（図示４つ）の順方向なダイオード
３３８〜３４１から成る直列回路が接続される。
ダイオード３３８のアノードは、演算増幅器１７
６の反転入力に接続される。ダイオード３４０の
カソードは、トランジスタ１７７のコレクタに接
続される。ダイオード３３８〜３４１の順方向電
圧は、第１の弁別レベルを定める。またダイオー
ド３３８〜３４０の順方向電圧は、第２の弁別レ
ベルを定める。演算増幅器１７６の出力および直
流電圧−Vcc間には、抵抗３４２、順方向なダイ
オード３４３および抵抗３４４から成る直列回路
が接続される。ダイオード３４３のカソードは、
トランジスタ１７７のベースに接続される。

トリツプリレー１３４のリレースイツチ１３
９，１４０を導通させると交流電源１９９からの
交流電力は、電源回路２に投入される。スタート
回路３０２において、交流電力の投入時にはトラ
ンジスタ３５，３１１は遮断している。したがつ
てライン３３，３４間の直流電圧が急峻に上昇す
る。ライン３３，３４の直流電圧＋V′cc，−Vcc
は、演算増幅器３１０、応動回路９およびレベル
弁別回路８に印加される。ツエナダイオード３０
３は、コンデンサ２４が異常な高電圧になるのを
防止する。

抵抗３０６，３０７，３１２の抵抗値は、たと
えば50KΩに等しく設定される。ライン３３，３
４間の電圧がツエナダイオード３０５のツエナ電
圧を超えると、ツエナダイオード３０５が導通
し、演算増幅器３０１の出力はハイレベルからロ
ーレベルとなる。演算増幅器３１０の出力がロー
レベルになると、トランジスタ３５，３１１は導
通する。したがつてライン３９，３４から直流電
圧＋Vcc，−Vccが急峻に導出される。またトラ
ンジスタ３１１が導通するので、抵抗３０６に抵
抗３１２が並列に接続されたことになる。したが
つて抵抗３０６，３０７，３１１に分圧されて演
算増幅器３１０の反転入力に与えられる基準電圧
が上昇する。したがつて演算増幅器３１０の出力
がローレベルからハイレベルにはなりにくくな
る。スタート回路３０２は、ライン３３，３４間
の電圧EIで直流電力を出力し、電圧EI未満のラ
イン３３，３４間の電圧Ｅ２（Ｅ１＞Ｅ２）で直
流電力を遮断する。したがつて、交流電源２０１
の電圧変動の発生あるいは交流電力の遮断後にお
いても、電流検出装置３０１は能動化される。

磁気マルチバイブレータ回路３１９において、
抵抗４０の電圧が低いときには、ツエナダイオー
ド３２１が遮断している。したがつてトランジス
タ３２２，３２５は遮断している。定電流源４９
からの電流は、ダイオード５３あるいはダイオー
ド５を介して流れ、ダイオード３２４には流れな
い。また定電流源５０からの電流は、ダイオード
５５あるいはダイオード５６を介して流れ、ダイ
オード３２６には流れない。可飽和リアクトル４
１が飽和して、抵抗４０の電圧が高くなつて、抵
抗４０の電圧がツエナダイオード３２１のツエナ
電圧を超えると、ツエナダイオード３２４が導通
する。

ツエナダイオード３２４が導通すると、トラン
ジスタ３２２が導通しトランジスタ３２５も導通
する。定電流源４９，５０からの電流は、ダイオ
ード５３，５４およびダイオード５５，５６を介
して流れずに、ダイオード３２４，３２６を介し
てトランジスタ３２５に全て流れる。したがつて
いずれか一方が導通していたトランジスタ４６，
４７の両方とも遮断する。したがつてトランジス
タ４６，４７の電圧のピーク値をそれぞれ等しく
することができる。

第７図は、本発明の他の実施例の磁気マルチバ
イブレータ回路３４６を示す回路図であり、第１
図および第６図の実施例と対応する部分には同一
の参照符を付す。この磁気マルチバイブレータ回
路３４６は、磁気マルチバイブレータ回路４，３
１９に代えて電流検出装置１または電流検出装置
３０１に用いられる。各トランジスタ４６，４７
のエミツタおよび電流電圧−Vcc間には、スイツ
チング素子としてのトランジスタ３４７が接続さ
れる。直流電圧＋Vcc，−Vcc間には、抵抗３４
８およびトランジスタ３４９から成る直列回路が
接続される。トランジスタ３２２のコレクタは、
抵抗３５０を介してトランジスタ３４９のベース
に接続される。

磁気マルチバイブレータ回路３４６において、
抵抗４０の電圧が低いときには、ツエナダイオー
ド３２１は遮断している。したがつてトランジス
タ３２２，３４９が遮断し、トランジスタ３４７
は導通する。定電流源４９からの電流は、ダイオ
ード５３あるいはダイオード５４を介して流れ、
また定電流源５０からの電流は、ダイオード５６
を介して流れ、トランジスタ４６，４７のいずれ
か一方が導通する。抵抗４０の電圧が高くなつ
て、抵抗４０の電圧がツエナダイオード３２１の
ツエナ電圧を超えると、ツエナダイオード３２４
が導通する。

ツエナダイオード３２１が導通すると、トラン
ジスタ３２２，３４９が導通してトランジスタ３
４７は遮断する。したがつていずれか一方が導通
していたトランジスタ４６，４７の両方とも遮断
する。したがつてトランジスタ４６，４７の電圧
のピーク値をそれぞれ等しくすることができる。

以上のように本発明によれば、レベル弁別回路
において、コンデンサの充電電圧が予め定める第
１の弁別レベルを超えたときに応動回路を動作さ
せるとともに、第１の弁別レベル未満の第２の弁
別レベルでレベル弁別するようにしたので、被検
出電流が歪波交流である場合においても被検出電
流を検出し、応動回路を確実に動作させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の回路図、第２図〜
第５図はその動作を説明するための図、第６図は
本発明の他の実施例の回路図、第７図は本発明の
他の実施例の磁気マルチバイブレータ回路３４６
を示す回路図である。 １，３０１……電流検出装置、４，３１９，３
４６……磁気マルチバイブレータ回路、５，６…
…デユーテイ検出回路、７……差動増幅回路、
８，３２７……レベル弁別回路、９……応動回
路、３１，３２……ライン、４０，１２７……抵
抗、４１……可飽和リアクトル、４４……２次コ
イル、４５……３次コイル、９７……カレントミ
ラー回路、１２６……演算増幅器、１２８，３２
９〜３３２……ダイオード、１３０……トランジ
スタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 検出されるべき被検出電流の流れるラインに
   関連して設けられるとともに被検出電流を検出す
   るための２次および３次コイルを有する可飽和リ
   アクトル、２次および３次コイルに流れる電流を
   検出するための抵抗、ならびに被検出電流に応じ
   て予め定める周期のデユーテイを変えて発振する
   マルチバイブレータ回路により磁気マルチバイブ
   レータ回路を形成し、前記磁気マルチバイブレー
   タ回路における互いにデユーテイが逆の一対の発
   振波形のデユーテイをそれぞれ検出するための一
   対のデユーテイ検出回路、各デユーテイに対応し
   た出力の相互の差に相当する前記被検出電流に対
   応した電流を充電するためのコンデンサ、および
   コンデンサに充電された電流を一定程度放電し、
   応動回路を動作させるまでの時間を定める手段を
   有し、前記コンデンサの電圧をレベル弁別して、
   各デユーテイ検出回路からのデユーテイに対応し
   た出力の相互の差をレベル弁別して弁別レベルを
   超えたときに応動回路を動作させるレベル弁別回
   路を備える電流検出装置において、 前記レベル弁別回路は、前記コンデンサの充電
   電圧が予め定める第１の弁別レベルを超えたとき
   に、応動回路を動作させるとともに、第１の弁別
   レベル未満の第２の弁別レベルでレベル弁別する
   ことを特徴とする電流検出装置。