JPH0519374B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は漏電しや断器、漏電警報器等を構成す
る漏電検出回路に関するものである。

〔従来技術〕

第１図に従来の漏電検出回路を示す。第１図に
おいて、１は漏電検出回路であり、２は検出した
漏洩電流を低圧の２次側出力信号として出力する
零相変流器、３は零相変流器２の負荷抵抗、４，
５は零相変流器２から出力される２次側出力信号
（以下単に「２次側出力信号」という）を入力す
るための入力端子、６は２次側出力信号のレベル
としきい値電圧とを比較する第１電圧比較回路、
７はコンデンサ、８はコンデンサ７の充放電を制
御する充放電制御回路、９はコンデンサ７の端子
電圧と第１のしきい値電圧あるいは第２のしきい
値電圧とを比較する第２電圧比較回路、１０は外
部回路を駆動するためのしや断信号を出力する出
力回路、１１は定電圧回路、１２は出力回路１０
からのしや断信号を外部へ送出するための出力端
子、１３，１４は定電圧回路１１に供給される電
源電圧を入力するための入力端子である。

１５は交流電源、１６は電路しや断用接点、１
７ａ，１７ｂは電路、１８は交流電源１５に対す
る負荷回路、２０は電路しや断用接点１６を駆動
するための引き外しコイル、２１は引き外しコイ
ル２０を駆動するためのサイリスタ、２２，２
３，２４は整流平滑回路を構成するダイオード、
抵抗、コンデンサである。以上の部品は漏電検出
回路に対する外部回路を構成するものである。

次にこのように構成された漏電検出回路の動作
について説明する。電路１７ａまたは１７ｂに漏
洩電流が発生すると、その漏洩電流は零相変流器
２によつて検出され、第２図ａに示す２次側出力
信号５１が入力端子４，５間に入力される。第１
電圧比較回路６は第２図ａに示すしきい値電圧５
２と２次側出力信号５１との比較信号を充放電制
御回路８へ出力する。充放電制御回路８は、２次
側出力信号５１がしきい値電圧５２より大きい期
間（以下「充電期間」という）、第２図ｂに示す
ようにコンデンサ７を定電流で充電することによ
りコンデンサ端子電圧５３を上昇させる。この充
電期間内にコンデンサ端子電圧５３が第２図ｂに
示す第２電圧比較回路９の第１しきい値電圧５４
に達しない場合は、コンデンサ７の蓄積電荷は充
電電流よりも大きな放電電流で放電される。漏洩
電流が大きくなり充電期間内にコンデンサ端子電
圧５３が第１しきい値電圧５４に達した場合は、
第２図ｃに示すように第２電圧比較回路９の状態
信号５６は「１」となる。この状態信号「１」に
より、充放電制御回路８は充電電流よりも小さな
放電電流でコンデンサ７の蓄積電荷を放電する。
コンデンサ端子電圧５３が第２図ｂに示す第２し
きい値電圧５５に達すると、状態信号５６は
「０」になり、充放電制御回路８はコンデンサ７
の蓄積電荷を充電電流よりも大きな放電電流で急
速に放電する。状態信号５６によつて制御される
出力回路１０は、状態信号５６が「１」の期間、
しや断信号を出力端子１２を通してサイリスタ２
１のゲートに与えることによりサイリスタ２１を
ターンオンする。これにより引き外しコイル２０
が感動し電路しや断用接点１６を引き外して電路
をしや断する。

以上述べたような漏電検出回路１は、漏洩電流
が定格感度電流値以上の値の歪なし正弦波電流で
あれば常にしや断動作を行なうが、漏洩電流の波
形歪すなわち２次側出力信号５１の波形歪が大き
くなると、漏洩電流値が一定であつても波形の形
状により第１電圧比較回路６から出力される比較
信号が変化することによりしや断動作を行なうこ
とができる漏洩電流値すなわち感度電流値が変化
するという問題点があつた。すなわち、漏洩電流
値が定格感度電流値以上であつてもしや断動作を
せず、また漏洩電流値が定格感度電流値以下であ
つてもしや断動作をするという問題点があつた。

〔発明の概要〕

本発明はこのような点に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、２次側出力信号
の実効値に相当する直流電圧をしきい値電圧と比
較することにより２次側出力信号の波形歪による
感度電流の変化を無視できる程度のものとする漏
電検出回路を提供することにある。

このような目的を達成するために本発明は、漏
電検出回路に、第１の入力端に入力された電圧が
第１のしきい値電圧以上になると状態信号を出力
し、第２の入力端に入力された電圧が第２のしき
い値電圧以下になると状態信号を停止させる電圧
比較回路と、零相変流器から出力される２次側出
力信号を受けて、平均化用のコンデンサととも
に、２次側出力信号の実効値に相当する電圧を電
圧比較回路の第１の入力端に出力するための実効
値変換回路と、平均化用のコンデンサの実効値変
換回路に接続するとともに、電圧比較回路からの
状態信号に基づいて平均化用のコンデンサを実効
値変換回路から電圧比較回路の第２の入力端に切
り替え接続し、かつ平均化用のコンデンサの蓄積
電荷を放電させるための電圧比較回路とを設けた
ものである。

〔発明の実施例〕

本発明を実施例に基づき詳細に説明する。第３
図に本発明に係わる漏電検出回路の一実施例を示
す。第３図において、３２は零相変流器２から出
力される２次側出力信号（第４図のａ参照）を受
け、平均化用のコンデンサ３３とともに、２次側
出力信号の実効値の相当する電圧（RMS直流電
圧、第４図のｂ参照）を出力するための実効値変
換回路で、２次側出力信号を２乗し、この２乗さ
れた２次側出力信号の時間平均をコンデンサ３３
によつてとり、この時間平均された２乗の２次側
出力信号の平方根をとることによつて２次側出力
信号の実効値を出力するためのものであり、２次
側出力信号が入力された直後において、出力の電
圧はコンデンサ３３を含む時定数により所定の曲
線に基づいて一定値に向かつて上昇するものであ
る。３５は第１及び第２の入力端を有し、第１の
入力端に入力された電圧が第１のしきい値電圧以
上になるとしや断信号となる出力信号を出力する
ための状態信号（第４図のｄ参照）を出力し、第
２の入力端に入力された電圧が第２のしきい値電
圧以下になると出力信号を停止するために状態信
号を停止させる電圧比較回路で、第１の入力端
に、ライン４１を介して実効値変換回路３２から
のRMS直流電圧が入力されるものである。３４
はコンデンサ３３を実効値変換回路３２にライン
４２を介して接続するとともに、ライン４４を介
して入力された電圧比較回路３５からの状態信号
に基づいてコンデンサ３３を実効値変換回路３２
から電圧比較回路３５の第２の入力端にライン４
３を介して切り替え接続し、かつ２乗された２次
側出力信号によつて充電されたコンデンサ３３の
蓄積電荷を一定の電流値に基づいて放電させるた
めのコンデンサ制御回路である。

なお、コンデンサ３３は、実効値変換回路３２
に接続されている時は、実効値変換回路３２にお
ける平均化用のコンデンサとして機能し、実効値
変換回路３２からライン４１へRMS直流電圧を
出力させるために働き、ライン４３に接続されて
いる時は、電圧比較回路３５の第２のしきい値電
圧と比較するための入力電圧を発生するために働
くものである。

また、第３図において第１図と同一部分または
相当部分には同一符号を付してある。

次に、このように構成された漏電検出回路１の
動作について説明する。まず、電路１７ａ，１７
ｂに漏洩電流が発生していない状態について説明
する。漏洩電流が発生していない状態では、零相
変流器２からの２次側出力信号の電圧値は０であ
るから、実効値変換回路３２からの出力電圧も０
であり、その結果、電圧比較回路３５からの出力
電圧も０、つまり、状態信号は停止状態を示す
「０」を出力している。この電圧比較回路３５か
らの出力「０」は出力回路１０に入力され、出力
回路１０はしや断信号を停止しており、サイリス
タ２１はオフ状態を維持され、引き外しコイル２
０に電流が流れないため、電路しや断用接点１６
は接続状態を維持している。

この時、電圧比較回路３５からの出力「０」は
ライン４４を介してコンデンサ制御回路３４にも
入力されているため、コンデンサ制御回路３４は
コンデンサ３３をライン４２を介して実効値変換
回路３２に接続させている。したがつて、コンデ
ンサ３３は実効値変換回路３２の平均化用のコン
デンサとして機能するようにされているものであ
る。

第４図に示す時刻t₁の時点で電路１７ａ，１７
ｂに漏洩電流が発生したとする。すると、第４図
のａに示すように時刻t₁の時点で零相変流器２か
ら２次側出力信号５１が出力されることになる。
この２次側出力信号５１を受けた実効値変換回路
３２は、２次側出力信号５１を２乗し、この２乗
した２次側出力信号をコンデンサ３３によつて時
間平均をとる。つまり、コンデンサ３３は２乗し
た２次側出力信号の直流分を取り出すように働
き、コンデンサ３３によつて２乗した２次側出力
信号の時間平均された信号は平方根をとられて２
次側出力信号の実効値（RMS直流電圧）として
ライン４１に出力される。

この時、コンデンサ３３のコンデンサ端子電圧
は、２乗した２次側出力信号の時間平均したもの
であるから、第４図のｃに符号６４として示すよ
うに、時刻t₁の時点からある時定数をもつて上昇
する。したがつて、実効値変換回路３２からライ
ン４１への出力電圧も第４図のｂに符号６２とし
て示すように、時刻t₁の時点から一定電圧に向か
つて上昇することになる。

そして、実効値変換回路３２からのRMS直流
電圧６２は、ライン４１を介して電圧比較回路３
５の第１の入力端に入力されて第１のしきい値電
圧と比較される。第４図に示す時刻t₂の時点で
RMS直流電圧６２が第１のしきい値電圧６３以
上となると、電圧比較回路３５からの出力が第４
図のｄに符号６６として示すように「１」とな
り、状態信号が出力されることになる。その結
果、出力回路１０はしや断信号を出力し、サイリ
スタ２１をターンオンさせて、引き外しコイル２
０に電流を流し、電路しや断用接点１６を引き外
し、電路１７ａ，１７ｂをしや断する。

一方、電圧比較回路３５からの状態信号はライ
ン４４を介してコンデンサ制御回路４４に入力さ
れる。すると、コンデンサ制御回路４４は、コン
デンサ３３を実効値変換回路３２から電圧比較回
路３５の第２の入力端にライン４３を介して切り
替え接続するとともに、２乗された２次側出力信
号によつて充電されたコンデンサ３３の蓄積電荷
を定電流放電させる。つまり、コンデンサ３３の
コンデンサ端子電圧６４は第４図のｃに示すよう
に、時刻t₂の時点から所定の傾きをもつて直線的
に下降する。このコンデンサ３３のコンデンサ端
子電圧６４はライン４３を介して電圧比較回路３
５の第２の入力端に入力されて第２のしきい値電
圧と比較される。第４図に示す時刻t₃の時点でコ
ンデンサ３３のコンデンサ端子電圧６４が第２の
しきい値電圧６５以下になると、電圧比較回路３
５からの出力６６が第４図のｄに示すように
「０」となり、状態信号の出力を停止させること
になる。この電圧比較回路３５からの出力「０」
は出力回路１０に入力され、出力回路１０はしや
断信号を停止し、サイリスタ２１はターンオフし
て引き外しコイル２０に電流が流れないようにす
る。

また、電流比較回路３５からの出力「０」はコ
ンデンサ制御回路３４にライン４４を介して入力
されるため、コンデンサ制御回路３４は、コンデ
ンサ３３をライン４３から実効値変換回路３２に
ライン４２を介して切り替え接続する。したがつ
て、漏電検出回路１は初期状態に戻る。つまり、
電路１７ａ，１７ｂに漏洩電流が発生していない
状態と同じ状態に戻る。

このように構成された漏電検出回路１にあつて
は、実効値変換回路３２からのRMS直流電圧６
２が、電圧比較回路３５における第１のしきい値
電圧６３と一致するときの漏洩電流が感度電流と
なる。RMS直流電圧は２次側出力信号に波形歪
による変化を受けにくいものなので、本回路は感
度電流の変化を無視できる程度のものとなし得
る。また本回路は、実効値変換回路３２に使用す
る平均化コンデンサと状態信号６６の「１」の期
間を決めるタイミングコンデンサを兼用したの
で、部品点数の増加を防ぐことができる効果もあ
る。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明は、２次側出力信号を
２乗して時間平均をとつたものの平方根を計算し
て２次側出力信号の実効値に相当するRMS直流
電圧を作り出すことにより、２次側出力信号の波
形歪による感度電流の変化を無視でき得るものと
したので、しや断する漏洩電流の値を波形歪にか
かわりなく一定にできる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の漏電検出回路の回路図、第２図
はその動作説明図、第３図は本発明に係わる漏電
検出回路の回路図、第４図はその動作説明図であ
る。 １……漏電検出回路、２……零相変流器、３…
…負荷抵抗、４，５，１３，１４……入力端子、
１０……出力回路、１１……定電圧回路、１２…
…出力端子、３２……実効値変換回路、３３……
コンデンサ、３４……コンデンサ制御回路、３５
……電圧比較回路、４１〜４４……ライン、５１
……２次側出力信号、６２……RMS直流電圧、
６３，６５……しきい値電圧、６４……コンデン
サ端子電圧、６６……状態信号。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 交流電路の漏洩電流を検出する零相変流器か
   ら出力される２次側出力信号を入力信号とし、こ
   の入力信号に基づいて出力信号を出力する漏電検
   出回路において、 第１及び第２の入力端を有し、第１の入力端に
   入力された電圧が第１のしきい値電圧以上になる
   と前記出力信号を出力するための状態信号を出力
   し、第２の入力端に入力された電圧が第２のしき
   い値電圧以下になると前記出力信号を停止するた
   めに前記状態信号を停止させる電圧比較回路と、 前記零相変流器から出力される２次側出力信号
   を受け、平均化用のコンデンサとともに、前記２
   次側出力信号の実効値に相当する電圧を前記電圧
   比較回路の第１の入力端に出力するための実効値
   変換回路と、 前記平均化用のコンデンサを前記実効値変換回
   路に接続するとともに、前記電圧比較回路からの
   状態信号に基づいて前記平均化用のコンデンサを
   前記実効値変換回路から前記電圧比較回路の第２
   の入力端に切り替え接続し、かつ前記平均化用の
   コンデンサの蓄積電荷を放電させるためのコンデ
   ンサ制御回路と を備えたことを特徴とする漏電検出回路。