JPH0646524A - 過電圧検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 定格電圧より大きないかなる過電圧の場合も
負荷側の電気機器等を確実に保護できる構成が簡単で安
価な過電圧検出装置を得る。 【構成】 第１の過電圧の場合は抵抗器１９の両端に発
生する検出電圧をツェナダイオード２０、抵抗器２２及
び限時用コンデンサ１３により第１の所定時間だけ遅延
して出力し、第１の過電圧より大きな第２の過電圧の場
合は抵抗器１９の両端に発生する検出電圧をツェナダイ
オード２０、２１、抵抗器２３及び限時用コンデンサ１
３により第１の所定時間より短い第２の所定時間だけ遅
延して出力し、この出力によりＰＵＴ１６、サイリスタ
４をオンし、トリップコイル３をトリップする構成とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、過電圧検出装置に関
し、特に例えば電気機器等の負荷を過電圧から保護する
場合に用いて好適な過電圧検出装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図３は例えば回路遮断器に用いられてい
る従来の過電圧検出装置を示す構成図である。図におい
て、１ａ、１ｂは図示せずも遮断器が挿入されている交
流電源と負荷としての例えば電気機器との間の配電路か
らの電源電圧が検出電圧として供給される入力端子、２
は入力端子１ａ、１ｂからの検出電圧を整流して過電圧
検出装置の電源電圧を得る整流回路、３はスイッチング
素子例えばサイリスタ４と直列接続され、整流回路２の
出力端子間に並列接続された電磁装置としてのトリップ
コイルである。このトリップコイル３は、過電圧検出時
付勢されて配電路に挿入されている遮断器をトリップ
（引き外し）し、遮断器に配電路を遮断させる。

【０００３】５は整流回路２の正の出力端子と定電圧回
路６の入力側との間に接続された抵抗器、８、９は入力
端子１ａと整流回路２の負の出力端子との間に接続され
た分圧抵抗器、１０は一方の入力端子が抵抗器８及び９
の接続点に接続され、他方の入力端子が定電圧回路６の
出力側に接続された比較器、１１は比較器１０の出力端
子と定電圧回路６の出力側との間に接続された抵抗器、
１２は比較器１０の出力端子と整流回路２の負の出力端
子と間に接続された放電用抵抗器、１３は抵抗器１２に
並列接続された時限用コンデンサである。比較器１０は
図示せずもその出力端子と接地端子間にスイッチング素
子例えばトランジスタを有し、二つの入力電圧の比較結
果に応じてこのトランジスタをオン、オフ制御するよう
に働く。

【０００４】１４、１５は定電圧回路６の出力側と整流
回路２の負の出力端子との間に接続された分圧抵抗器、
１６はスイッチング素子例えばＰＵＴ（プログラマブル
・ユニジャンクション・トランジスタ）であって、その
アノードは比較器１０の出力端子に接続され、そのカソ
ードは抵抗器１７を介してサイリスタ４のゲートに接続
され、更にそのゲートは分圧抵抗器１４及び１５の接続
点に接続されている。

【０００５】次に、図３に示した従来の過電圧検出装置
の動作について説明する。今、配電路の電源電圧、即ち
入力端子１ａ、１ｂ間の検出電圧が定格電圧に等しく正
常な場合は抵抗器９の両端に発生する電圧は定電圧回路
６からの基準電圧より低いので、比較器１０は内部のト
ランジスタをオンさせてその出力端子と接地端子間を接
続し、この経路を通して定電圧回路６から抵抗器１１へ
流れ込む電流を接地側に流す。これにより放電用コンデ
ンサ１３にはほとんど抵抗器１１を通る電流が流れない
のでその電位は低く、ＰＵＴ１６はオンしない。このた
めサイリスタ４もオンしないのでトリップコイル３は付
勢されず、遮断器がトリップされないので負荷側には定
格の電源電圧が供給される。

【０００６】一方、配電路の電源電圧が過電圧になる
と、抵抗器９の両端に発生する電圧が定電圧回路６から
の基準電圧より高くなるので、比較器１０は内部のトラ
ンジスタをオフさせてその出力端子と接地端子間を遮断
し、この経路をとおして定電圧回路６から抵抗器１１へ
流れ込んでいた電流を今度は時限用コンデンサ１３の方
に流し込み、これを充電させる。これにより時限用コン
デンサ１３の端子電圧がＰＵＴ１６のゲートーカソード
間電圧より所定量例えば約0.7Ｖ高くなると、ＰＵＴ１
６がオンし、これに伴ってサイリスタ４がオンしてトリ
ップコイル３が付勢され、この結果遮断器がトリップさ
れて配電路が遮断され、負荷側へ過電圧が供給されなく
なる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の過電圧検出装置
は以上のように構成されているので、比較器１０の一方
の入力端子に供給される抵抗器９の端子電圧（検出電
圧）が、他方の入力端子に予め設定されている基準電圧
（閾値）を超えると、検出電圧の大小に拘わらず同じ動
作時間で動作する。つまり図４に示すように、過電圧が
例えば１３０Ｖの場合とこれより大きな２００Ｖの場合
でも遮断器をトリップする動作時間は同じ時間に設定さ
れているので、負荷側の電気機器を小さな過電圧の時は
保護できたとしても大きな過電圧では保護できず、電気
機器を焼損する等の問題点があった。又、検出部に比較
器を用いているので、構成が複雑で、高価となる等の問
題点があった。

【０００８】この発明はこのような問題点を解決するた
めになされたもので、定格電圧より大きないかなる過電
圧の場合も負荷側の電気機器を確実に保護できる構成が
簡単で安価な過電圧検出装置を得ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明に係る過電圧検
出装置は、第１の過電圧を検出してこれを第１の所定時
間だけ遅延させる第１の限時手段と、上記第１の過電圧
より大きな第２の過電圧を検出してこれを上記第１の所
定時間より短い第２の所定時間だけ遅延させる第２の限
時手段と、上記第１の限時手段及び上記第２の限時手段
の出力に基づいて作動され、もって負荷を保護する保護
手段とを備えたものである。

【００１０】

【作用】この発明においては、第１の限時手段により第
１の過電圧を検出してこれを第１の所定時間だけ遅延し
て出力し、第２の限時手段により第１の過電圧より大き
な第２の過電圧を検出してこれを第１の所定時間より短
い第２の所定時間だけ遅延して出力する。これにより、
過電圧のレベルにより動作時間が異なる反限時特性を持
たせることができ、負荷としての電気機器等の保護能力
が向上し、回路も簡略化される。

【００１１】

【実施例】実施例１．以下、この発明を回路遮断器に適
用した場合の一実施例を図について説明する。図１はこ
の発明の一実施例を示す構成図であり、図３と対応する
部分には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。図
において、２０、２１は互いに異なる閾値を有する定電
圧素子例えばツェナダイオード、２２、２３は互いに異
なる抵抗値を有する抵抗器、２４は放電防止用ダイオー
ドである。ツェナダイオード２０のカソードは分圧抵抗
器８及び９の接続点に接続され、そのアノードは抵抗器
２２及びダイオード２４を介してＰＵＴ１６のアノード
に接続される。又、ツェナダイオード２１のカソードは
ツェナダイオード２０のアノードと抵抗器２２の接続点
に接続され、そのカソードは抵抗器２３を介してダイオ
ード２４のアノードと抵抗器２２の接続点に接続され
る。その他の構成は、図３と同様である。ここで、抵抗
器８、９、ツェナダイオード２０、抵抗器２２及び限時
用コンデンサ１３は第１の限時手段を構成し、抵抗器
８、９、ツェナダイオード２０、２１、抵抗器２３及び
限時用コンデンサ１３は第２の限時手段を構成し、ＰＵ
Ｔ１６、サイリスタ４及びトリップコイル３は保護手段
を構成する。

【００１２】尚、ここではツェナダイオード２０のツェ
ナ電圧はツェナダイオード２１のツェナ電圧より大きい
ものとし、又、抵抗器２１の抵抗値は例えば数百オー
ム、抵抗器２２の抵抗値は例えば数十キロオームである
ものとする。又、分圧抵抗器８と９の抵抗値は、正常時
ツェナダイオード２０をブレークダウンさせないが、所
定の値第１の過電圧例えば１３０Ｖの過電圧時にはブレ
ークダウンさせるような値に設定し、更に、ツェナダイ
オード２１は上記１３０Ｖの過電圧時にはブレークダウ
ンしないが、これより大きな第２の過電圧例えば２００
Ｖの過電圧時にはブレークダウンするものとする。

【００１３】次に、図１に示したこの発明の一実施例の
動作について、図２を参照しながら説明する。今、配電
路の電源電圧、即ち入力端子１ａ、１ｂ間の検出電圧が
正常な場合は抵抗器９の両端に発生する電圧はツェナダ
イオード２０をブレークダウンさせるに足る値の電圧で
ないので、ツェナダイオード２０はオンせず、従って時
限用コンデンサ１３は充電されず、ＰＵＴ１６はオンし
ない。このためサイリスタ４もオンしないのでトリップ
コイル３は付勢されず、遮断器がトリップされないので
負荷側には定格の電源電圧が供給される。

【００１４】一方、配電路の電源電圧が例えば１３０Ｖ
の過電圧になると、抵抗器９の両端に発生する端子電圧
がツェナダイオード２０のツェナ電圧より高くなるの
で、ツェナダイオード２０がオンし、入力端子１ａから
の電流が分圧抵抗器８、ツェナダイオード２０、抵抗器
２２及びダイオード２４を介して時限用コンデンサ１３
に流れ込み、これを充電する。これにより時限用コンデ
ンサ１３の端子電圧がＰＵＴ１６のゲートーカソード間
電圧より所定量例えば約0.7Ｖ高くなると、ＰＵＴ１６
がオンし、これに伴ってサイリスタ４がオンしてトリッ
プコイル３が付勢され、この結果遮断器がトリップされ
て配電路が遮断され、負荷側へ過電圧が供給されなくな
る。このとき過電圧が発生してから遮断器のトリップ動
作が開始するまでの動作時間は、実質的にダイオード２
０のツェナ電圧、抵抗器２２の抵抗値及びコンデンサ１
３の容量値で決定される。

【００１５】又、配電路の電源電圧が上述より更に大き
な例えば２００Ｖの過電圧になると、抵抗器９の両端に
発生する端子電圧がツェナダイオード２０及び２１のツ
ェナ電圧より高くなるので、ツェナダイオード２０と２
１が共にオンし、入力端子１ａからの電流が分圧抵抗器
８、ツェナダイオード２０、２１、抵抗器２３及びダイ
オード２４を介して時限用コンデンサ１３に流れ込み、
これを充電する。これにより時限用コンデンサ１３の端
子電圧がＰＵＴ１６のゲートーカソード間電圧より所定
量例えば約0.7Ｖ高くなると、ＰＵＴ１６がオンし、こ
れに伴ってサイリスタ４がオンしてトリップコイル３が
付勢され、この結果遮断器がトリップされて配電路が遮
断され、負荷側へ過電圧が供給されなくなる。このとき
過電圧が発生してから遮断器のトリップ動作が開始する
までの動作時間は、実質的にダイオード２０、２１のツ
ェナ電圧、抵抗器２３の抵抗値及びコンデンサ１３の容
量値で決定される。つまり、この２００Ｖの過電圧の場
合は、抵抗器２３の抵抗値が抵抗器２２の抵抗値よりか
なり小さい値となるように設定しているので、その動作
時間は１３０Ｖの過電圧の場合より大幅に短縮される。

【００１６】図２は、図１の回路において、上記動作時
間に関与する各構成要素の値をある値に設定した場合の
電源電圧に対する動作時間の変化の一例を示したもの
で、この図からも分かるように、１３０Ｖの過電圧の場
合はその動作時間（第１の動作時間）は0.5秒である
が、２００Ｖの過電圧の場合は動作時間（第２の動作時
間）は0.05秒となっている。つまり、過電圧のレベルに
よって動作時間が異なり、過電圧のレベルが大きいとき
は動作時間が短く、逆に過電圧のレベルが小さいときは
動作時間が長い、いわゆる反限時特性を有している。

【００１７】実施例２．尚、上記実施例では定電圧素子
としてツェナダイオードを用いた場合について説明した
が、これに限定される事なく、その他の素子或は回路を
用いてもよい。又、上記実施例ではこの発明を回路遮断
器に適用した場合について説明したが、係る限時機能を
必要とするその他の装置又は機器に適用しても良く、同
様の効果を奏する。又、上記実施例に於ける過電圧の値
は一例であって、これに限定されるものでなく、更に上
記実施例では過電圧が２種類の場合について説明した
が、ツェナダイオードの数と組み合わせを変えることに
より、それ以上の種類の過電圧の場合にも同様に適用で
き、同様の効果を奏する。

【００１８】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、第１の
過電圧を検出してこれを第１の所定時間だけ遅延させる
第１の限時手段と、上記第１の過電圧より大きな第２の
過電圧を検出してこれを上記第１の所定時間より短い第
２の所定時間だけ遅延させる第２の限時手段と、上記第
１の限時手段及び上記第２の限時手段の出力に基づいて
作動され、もって負荷を保護する保護手段とを備えたの
で、定格電圧より大きないかなる過電圧の場合も負荷側
の電気機器等を確実に保護できる構成が簡単で安価な過
電圧検出装置が得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る過電圧検出装置の一実施例を示
す構成図である。

【図２】図１の動作説明に供するための特性図である。

【図３】従来の過電圧検出装置を示す構成図である。

【図４】従来例の問題点を説明するための構成図であ
る。

【符号の説明】

３ トリップコイル ４ サイリスタ ８、９ 分圧抵抗器 １３ 限時用コンデンサ １６ ＰＵＴ ２０、２１ ツェナダイオード ２２、２３ 抵抗器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の過電圧を検出してこれを第１の所
   定時間だけ遅延させる第１の限時手段と、 上記第１の過電圧より大きな第２の過電圧を検出してこ
   れを上記第１の所定時間より短い第２の所定時間だけ遅
   延させる第２の限時手段と、 上記第１の限時手段及び上記第２の限時手段の出力に基
   づいて作動され、もって負荷を保護する保護手段とを備
   えたことを特徴とする過電圧検出装置。