JPH07112329B2 - 中性線欠相検出遮断器 - Google Patents

中性線欠相検出遮断器

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JPH07112329B2
JPH07112329B2 JP60004442A JP444285A JPH07112329B2 JP H07112329 B2 JPH07112329 B2 JP H07112329B2 JP 60004442 A JP60004442 A JP 60004442A JP 444285 A JP444285 A JP 444285A JP H07112329 B2 JPH07112329 B2 JP H07112329B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [技術分野] 本発明は交流単相3線若しくは交流3相4線の配電線の
中性線の遮断を検出して配電線を遮断する中性線欠相検
出遮断器に関するものである。
[背景技術] 交流単相3線、交流3相4線式等の中性線を有する配電
線においてその中性線が切断、緩み等にて欠落が発生し
た場合、その欠落点より負荷側の中性線を介して接続さ
れている負荷のバランスにより、負荷側の中性線の電位
が決定される。このような状況において負荷がアンバラ
ンスとなるとき負荷には異常電圧が印加されることとな
り、負荷機器の損傷に至らしめるという欠点があった。
そこで提供されたのが特公昭54−5092号公報のような遮
断器であった。ところが係る従来例は第8図に示すよう
に中性点比較回路、動作制御回路、動作設定回路等の処
理回路Aは仮想中性点形成回路Bとは別に電源回路を必
要としており、そのため回路構成が複雑化するうえに高
耐圧部が電源回路と仮想中性点形成回路Bの2箇所必要
とするという欠点があった。
[発明の目的] 本発明は上述の問題点に鑑みて為されたもので、その目
的とするところは中性線の欠落を検出して配電線を遮断
し負荷の保護を図ることができ、併せて構成が簡単で小
形化が可能な上に精度良い検出ができる中性線欠相検出
遮断器に関するものである。
[発明の開示] 本発明は交流単相3線、交流3相4線等の中性線を有す
る配電線に挿入される開閉接点Sと、該開閉接点Sを開
成遮断する遮断駆動部1と、開閉接点Sと負荷2a,2bと
の間で配電線の活線L1,L2に接続した全波整流器3と、
全波整流器3の出力側若しくは入力側の各活線L1,L2
挿入された同一値のインピーダンス要素と、全波整流器
3の出力を平滑する平滑コンデンサC1と、平滑出力電圧
を等分に分圧して中性点の電位と分圧点の電位とを同一
電位に設定する分圧回路6と、上記分圧回路6の分圧点
と中性線Nとの間に生じる電位差にて流れる電流を積分
する電流積分回路4と、該電流積分回路4の積分出力と
予め設定した基準値とを比較して積分出力が基準値lを
越えたことを検出すると上記遮断駆動部1を駆動する弁
別回路5とを備え、電流積分回路4及び弁別回路5の電
源を上記平滑出力電圧より得るものにおいて、上記分圧
回路6を直列に接続した2個の定電圧素子ZD1、ZD2で構
成するとともに、上記電流積分回路として両定電圧素子
ZD1、ZD2の接続点からなる分圧点と中性線との間にミラ
ー回路の電流設定部と高インピーダンス素子とを接続
し、分圧点と中性線との電位差と高インピーダンス素子
とで決定される設定電流を流し、該設定電流で設定され
るミラー回路の出力電流をCR積分器で積分する電流積分
回路を備えたことを特徴とするものである。
以下実施例により説明する。
実施例1 第1図は交流単相3線の配電線に用いた実施例の回路構
成図を示し、第2図はその具体回路を示しており、遮断
機構部1は駆動する開閉接点Sを交流単相3線の電源AC
と負荷2a,2bとの間に直列に挿入している。そして負荷2
a,2bと開閉接点Sとの間において活線L1,L2間にはダイ
オードブリッジからなる全波整流器3が接続しており、
全波整流器3の両出力端には抵抗R1,R2を介して平滑コ
ンデンサC1が接続され、整流出力は平滑されるようにな
っている。抵抗R1,R2は等しい値の抵抗である。分圧回
路6は平滑出力を1/2に分圧するための回路で等しいツ
ェナー電圧値の定電圧素子ZD1、ZD2の直列回路から構成
され、その定電圧化された分圧出力を電流積分回路4の
入力端子I1に接続している。電流積分回路4は上記平滑
出力を電源として動作するもので、1対の入力端子I1,I
2を備え、一方の入力端子I1には上述の分圧出力を、他
方の入力端子I2には負荷2a,2bと開閉接点Sの間の中性
線Nを接続しており、開閉接点Sと電源ACの間の中性線
Nに欠落が生じた際に発生する電位差で両入力端子I1,I
2間に流れる交流を積分するようになっている。弁別回
路5は上記平滑出力を電源とするもので、積分出力と予
め設定した基準値とを比較して基準値を積分出力が越え
ると出力を発生して遮断機構部1を駆動する。遮断機構
部1は活線L1,L2から電源を得、弁別回路5の出力で動
作し開閉接点Sを開成遮断するようになっている。
次に第2図に示す具体回路で動作を説明する。今中性線
Nが正常状態にあるとすると、中性線Nと活線L1間の電
圧は第3図(a)に示すように、また中性線Nと活線L2
間の電圧は第3図(b)に示すようになり、また両活線
L1,L2間の電圧Vbは第3図(c)のようになっている。
そして平滑コンデンサC1に対して対称に接続された抵抗
R1、R2及び定電圧素子ZD1、ZD2により電圧Vbの中点の電
圧が分圧回路6の分圧点に発生する。そのため分圧点と
中性線Nの間には電位差が無いから、電流積分回路4の
トランジスタQ1のベース・エミッタ、抵抗R3の回路には
電流が流れない状態にあり、そのため電流積分回路4の
積分出力は発生しない。第3図(d)は平滑コンデンサ
C1の電圧aと、分圧点の電圧bを示し、また同図(e)
は入力端子I1又はI2の電圧を示す。
次に開閉接点Sと電源ACとの間で中性線Nに欠落が生じ
ると、欠落点より負荷2a,2b側の電位は負荷2a,2bのイン
ピーダンスRa,Rbの比により決定される。
従って入力端子I1とI2との間の電圧差Vaは Va=Vb×[Ra/(Ra+Rb)]−(Vb/2)で表される。但
しVbは活線L1,L2間の電圧である。第4図(a)は活線L
1と中性線N間の電圧を、又同図(b)は活線L2と中性
線N間の電圧を、また活線L1,L2間の電圧Vbを、又同図
(d)は平滑コンデンサC1の電圧aと分圧点の電圧b
を、更に同図(e)は入力端子I1、I2間の電位差を示
す。この時電流積分回路4のトランジスタQ1のベース・
エミッタ、抵抗R3の回路には電流が流れる。この電流は
Va/R3だけの値であるが、入力端子I2からI1に流れ正の
電流はダイオードD1を介して全波整流器3へ流れる。逆
の負の電流時には全波整流器3からトランジスタQ1のベ
ース・エミッタ回路に(Va/R3)/(1+hFE)だけ流
れ、トランジスタQ1のエミッタ電流がVa/R3だけ抵抗R3
を通じて流れる。この時のトランジスタQ1のコレクタ電
流[Va・hFE/R3(1+hFE)=Va/R3]がトランジスタ
Q2、Q5等から構成されたミラー回路の設定電流としてト
ランジスタQ2のエミッタ電流として流れる。この電流が
流れるとミラー回路の特性によりトランジスタQ3のエミ
ッタ電流が同じだけ流れミラー回路の出力電流Iとして
Va/R3が流れる。この第4図(f)は出力電流Iを示
す。この半波の出力電流Iにより積分器のコンデンサC2
の両端電圧が第4図(g)に示すように上昇する。この
積分出力は弁別回路5に入力し、トランジスタQ6がオン
する設定された基準値lを越えるとトランジスタQ6をオ
ンさせる。トランジスタQ6がオンするとトランジスタQ7
がオンしてホトカプラPHの発光ダイオードLEDに電流が
第4図(h)に示すように流れる。このため遮断機構部
1のホトカプラPHのホトトランジスタQ8がオンしてトラ
ンジスタQ9をオフさせる。このオフによりトランジスタ
Q10がオンしてサイリスタSCRをトリガする。このサイリ
スタSCRのオンにより遮断機構の電磁コイルCLに励磁電
流が流れて開閉接点Sは開成駆動され電源ACを遮断し、
負荷2a,2bに異常電圧が印加されるのを防ぐのである。
ここで弁別回路5の基準値は弁別回路5の出力を安定さ
せるためにヒステリシスを持たせている。つまり“H"レ
ベルの基準値はオン時のトランジスタQ6のベース・エミ
ッタ電圧VBE6×(R5+R6)/R6で決定され、“L"レベル
の基準値はVBE6+ベース電流IB6×R5で決定されるよう
になっている。つまりトランジスタQ6がオンする前はト
ランジスタQ11がオン状態にあり、従って積分出力は抵
抗R5、R6で分圧される。またトランジスタQ5、Q7がオン
すればトランジスタQ12がオンするためトランジスタQ11
のベース電流が遮断されトランジスタQ11がオフとなり
積分出力が抵抗R5を介してトランジスタQ6のベースに接
続されるのである。
尚中性線Nの欠落時に遮断機構部1が動作する電圧Vaは
電流積分回路4のコンデンサC2、抵抗R4により充放電さ
れるが、この電圧のピーク値が弁別回路5の“H"の基準
値に達するときの値である。またこのCR積分により欠落
時の中性線Nの電圧Vaの値に応じて動作する時間が異な
るように設定できる。従って電圧Vaが低いときには動作
時間が長く、電圧Vaが高くなると(Va=0V〜Vbまで変
化)、動作時間が早くなることにより危険度に応じた遮
断機構を持つことになる。更に短時間の雷サージ等によ
る異常電圧で誤動作するのを防止できる。
また上記実施例の電流積分回路4では電圧Vaを抵抗R3
除した電流Iは半波であったがダイオードD7を第5図に
示すように無くせば全波波形の電流となる。
実施例2 上記実施例1は抵抗R1,R2が全波整流器3の出力端に直
列接続した構成であったが、本実施例は第6図に示すよ
うに入力端側に直列挿入したものである。
実施例3 上記実施例1は交流単相3線用であったが、第7図に示
すように本実施例は活線L1〜L3と中性線Nからなる交流
3相4線用を構成している点において実施例1と相違す
る。
[発明の効果] 本発明は交流単相3線、交流3相4線等の中性線を有す
る配電線に挿入される開閉接点と、該開閉接点を開成遮
断する遮断駆動部と、開閉接点と負荷との間で配電線の
活線に接続した全波整流器と、全波整流器の出力側若し
くは入力側の各活線に挿入された同一値のインピーダン
ス要素と、全波整流器の出力を平滑する平滑コンデンサ
と、平滑出力電圧を等分に分圧して中性点の電位と分圧
点の電位とを同一電位に設定する分圧回路と、上記分圧
回路の分圧点と中性線との間に生じる電位差にて流れる
電流を積分する電流積分回路と、該電流積分回路の積分
出力と予め設定した基準値とを比較して積分出力が基準
値を越えたことを検出すると上記遮断駆動部を駆動する
弁別回路とを備えてあるから、中性線の欠落が生じると
開閉接点を開成遮断することができ、結果異常電圧より
負荷を保護できるものであって、しかも電流積分回路及
び弁別回路の電源を上記平滑出力電圧より得るから分圧
回路からなる仮想中性点形成回路と同じ電源を共用でき
そのため構成の簡略化とコンパクト化とが可能となり、
そのうえ電流積分回路により短時間のサージ等による異
常電圧による誤動作も防止できるという効果を奏するも
のであって、更に上記分圧回路を直列接続してある2個
の定電圧素子から構成してあるから、分圧出力を定電圧
化し且つ各回路に供給する電圧を安定化することができ
るから安定した精度高い検出を可能とし、しかも電流積
分回路として、前記分圧点と中性線との間にミラー回路
の電流設定部と高インピーダンス素子とを接続し、分圧
点と中性線との電位差と高インピーダンス素子とで決定
される設定電流を流し、該設定電流で設定されるミラー
回路の出力電流をCR積分器で積分する電流積分回路を備
えたので、中性線の欠落時に生じる電位差に応じて動作
を遅延でき、電位差の大きい時程早く動作が得られ、危
険度に適応した遮断特性を持つことができるという効果
を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例1の回路構成図、第2図は同上
の具体回路、第3図、第4図は同上の動作説明の波形
図、第5図は同上使用の電流積分回路の他の例の要部回
路図、第6図は本発明の実施例2の回路構成図、第7図
は本発明の実施例3の回路構成図、第8図は従来例の回
路構成図であり、1は遮断機構部、2a,2bは負荷、3は
全波整流器、4は電流積分回路、5は弁別回路、6は分
圧回路、R1〜R6は抵抗、C1は平滑コンデンサ、Sは開閉
接点、L1,L2は活線、Nは中性線、C2はコンデンサ、Z
D1、ZD2は定電圧素子である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】交流単相3線、交流3相4線等の中性線を
    有する配電線に挿入される開閉接点と、該開閉接点を開
    成遮断する遮断駆動部と、開閉接点と負荷との間で配電
    線の活線に接続した全波整流器と、全波整流器の出力側
    若しくは入力側の各活線に挿入された同一値のインピー
    ダンス要素と、全波整流器の出力を平滑する平滑コンデ
    ンサと、平滑出力電圧を等分に分圧して中性点の電位と
    分圧点の電位とを同一電位に設定する分圧回路と、上記
    分圧回路の分圧点と中性線との間に生じる電位差にて流
    れる電流を積分する電流積分回路と、該電流積分回路の
    積分出力と予め設定した基準値とを比較して積分出力が
    基準値を越えたことを検出すると上記遮断駆動部を駆動
    する弁別回路とを備え、電流積分回路及び弁別回路の電
    源を上記平滑出力電圧より得る中性線欠相検出遮断器に
    おいて、上記分圧回路を直列に接続した2個の定電圧素
    子で構成するとともに、上記電流積分回路として両定電
    圧素子の接続点からなる分圧点と中性線との間にミラー
    回路の電流設定部と高インピーダンス素子とを接続し、
    分圧点と中性線との電位差と高インピーダンス素子とで
    決定される設定電流を流し、該設定電流で設定されるミ
    ラー回路の出力電流をCR積分器で積分する電流積分回路
    を備えたことを特徴とする中性線欠相検出遮断器。
JP60004442A 1985-01-14 1985-01-14 中性線欠相検出遮断器 Expired - Lifetime JPH07112329B2 (ja)

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