JPH07153365A - 広帯域雑音排除性を有する地絡故障遮断器 - Google Patents

広帯域雑音排除性を有する地絡故障遮断器

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JPH07153365A
JPH07153365A JP6248396A JP24839694A JPH07153365A JP H07153365 A JPH07153365 A JP H07153365A JP 6248396 A JP6248396 A JP 6248396A JP 24839694 A JP24839694 A JP 24839694A JP H07153365 A JPH07153365 A JP H07153365A
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circuit breaker
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trip
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JP6248396A
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Raymond Warren Mackenzie
ウォレン マッケンジー レイモンド
Joseph Charles Engel
チャールス エンゲル ジョセフ
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Eaton Corp
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/26—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents
    • H02H3/32—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors
    • H02H3/33—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors using summation current transformers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 誤トリップの原因となる広帯域雑音に対して
高い排除性を有する地絡遮断器を提供する。 【構成】 故障検出回路の演算増幅器８３の出力を整流
済み雑音成分とは反対極性のしきい値と比較することに
より、また変流器と増幅器入力との間の入力結合キャパ
シタを取り除くことにより、広帯域雑音により引き起こ
される誤トリップをなくすことができる。演算増幅器と
しては約５パーセントを越えない低いオフセットのもの
を使用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は地絡故障に応答する遮断
器に関し、さらに詳細には負荷関連のスイッチング現象
により発生する広帯域雑音のような過渡現象により引き
起こされる誤トリップが起きないような遮断器に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】地絡故障遮断器は、地絡故障回路遮断
器、地絡故障アウトレット及びコードに取り付けた地絡
故障保護装置を含む。地絡故障遮断器はたとえ現存の全
工業規格をクリアーしても誤トリップの可能性があると
いう問題がある。誤トリップの原因の１つは、特に誘導
性電気器具をコンセントから外すことにより電気器具の
給電を遮断することにある。
【０００３】これらの電気器具の例としては電気剃刀、
高輝度ランプ及び電子機器の冷却に用いるような小型冷
却用ファンがある。これらの電気器具をコンセントから
引き外すと、プラグとコンセントの間にアークが発生し
て電源ライン上に数ボルトの広帯域雑音が重畳される。
この雑音は広い周波数帯域を持つため、たとえ漂遊結合
容量が非常に小さいものでも電源ラインの導体から地絡
故障回路へ雑音が結合されて誤トリップを生ぜしめる。
【０００４】典型的な地絡故障遮断器は、検出した地絡
故障信号を増幅してウインドコンパレータへ印加する演
算増幅器を含み、このウインドコンパレータはその信号
を正または負の基準信号と比較する。信号がいずれかの
基準値を越えるとトリップ信号が発生する。地絡故障検
出回路は通常、休眠発振器(dormant oscillator)型検出
器である。この検出回路は被保護回路の線導体と中性導
体が貫通する第１の感知コイルを含む。第１の感知コイ
ルの出力は結合キャパシタを介して上述した演算増幅器
に印加され、その後ウインドコンパレータへ加えられ
る。線導体地絡故障が発生するとこの増幅信号が基準値
を越えてトリップ信号が発生する。
【０００５】休眠発振器型地絡故障検出器は中性導体だ
けが貫通する第２の感知コイルを含む。中性導体地絡故
障が発生するとこれら２つのコイルが結合されて増幅器
が発振し、トリップ信号を発生させる。
【０００６】誘導性電気器具をコンセントから外すこと
により発生するような負荷関連のスイッチング現象によ
り引き起こされる広帯域雑音は、かかる地絡故障遮断器
に誤トリップを生ぜしめる原因となることが判明してい
る。
【０００７】本出願人の特願平６−５３０３６号は、第
２の感知コイルの出力を利用してスパッタリング・アー
ク故障を検出する休眠発振器型地絡故障遮断器を開示し
ている。このスパッタリング・アーク故障の検出は、ｄ
ｉ／ｄｔ感知信号の帯域幅を制限した後、ウインドコン
パレータのような手段により適当なしきい値と比較する
ことによって行う。スパッタリング・アーク故障による
電流は線導体地絡故障による電流よりも一般的に小さい
が断続的であるため、しきい値を連続して越えたことを
検出するとスパッタリング・アーク故障の指示が出され
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】電気系統における広帯
域雑音に応答して誤トリップを引き起こすことがない地
絡故障遮断器に対する要望が存在する。
【０００９】また、このような広帯域雑音に対する高い
排除性を有し、しかもスパッタリング・アーク故障に応
答する地絡故障遮断器に対する要望が存在する。
【００１０】上記及び他の要望は本発明により充足され
る。本願の発明者は、演算増幅器とそれに後続するウイ
ンドコンパレータとを有する地絡故障遮断器に用いられ
る典型的な電子回路において、その回路に結合される広
帯域雑音はその振幅がいかに大きくとも演算増幅器の入
力で整流することにより増幅器出力を１つの極性で駆動
できることを見出だした。さらに、入力結合キャパシタ
が充電され、雑音バーストが消滅した後そのキャパシタ
の電荷により演算増幅器の出力が雑音バーストの効果と
は反対の方向に駆動され、これらの効果がいずれも誤ト
リップを引き起こすことを発見した。
【００１１】従って、地絡故障遮断器の雑音排除性は、
演算増幅器出力において雑音により発生する出力信号の
極性の偏移を検出するウインドコンパレータのレベル検
出器を取り除くことにより改良することができる。さら
に、入力結合キャパシタを取り除くことにより、雑音バ
ーストが消滅した後、残りのレベル検出器の出力をトリ
ップする可能性のある反対極性の偏移が生じないように
する。結合キャパシタを取り除くことにより低いオフセ
ットの演算増幅器を使用する。
【００１２】さらに詳細には、本発明は、広帯域雑音を
受け易い交流電気系統の電流を遮断する地絡故障遮断器
であって、開くと電気系統の電流を遮断する開離可能な
接点と、電気系統からアースへ流れる交流電流を表わす
交流感知信号を発生する感知手段と、感知手段に接続さ
れて第１の極性だけの増幅された広帯域雑音を含む増幅
された交流感知信号を出力に発生させる増幅器手段、及
び増幅器手段の出力に接続されて増幅交流感知信号が第
１の極性とは反対の第２の極性を有しその大きさが基準
信号を越える場合に限り地絡故障トリップ信号を発生さ
せるコンパレータ手段よりなるトリップ信号発生手段
と、地絡故障トリップ信号に応答して開離可能な接点を
開くトリップ手段とよりなることを特徴とする地絡故障
遮断器を提供する。
【００１３】地絡故障遮断器をスパッタリング・アーク
検出器と結合することにより電気系統に対してさらに完
全な保護が得られる。本発明の好ましい実施例の地絡故
障遮断器は休眠発振器型であり、スパッタリング・アー
ク故障検出器は地絡故障検出器の感知コイルのうちの一
方を利用する。
【００１４】以下、添付図面を参照して本発明を実施例
につき詳細に説明する。
【００１５】
【実施例】本発明を従来型の家庭用回路遮断器に適用す
る場合につき説明するが、当業者にとっては本発明が地
絡故障アウトレット及びコードに取り付けた地絡故障保
護装置を含む他の種類の地絡故障遮断器にも利用できる
ことが明らかであろう。特に、本発明は米国特許第４，
０８１，８５２号に記載されたタイプの回路遮断器に適
用するものとして説明する。その回路遮断器は熱動・磁
気型過電流トリップ機構と地絡故障検出器とを成形ハウ
ジング内の隣り合わせたコンパートメントに取り付けた
ものである。この地絡故障検出器はプランジャー付きト
リップソレノイドを有し、このプランジャーは成形ハウ
ジング内の２つのコンパートメントの隔壁を貫通し、地
絡故障の発生に応答して熱動・磁気型トリップ機構を作
動することにより回路遮断器をトリップする。
【００１６】図１に示す好ましい実施例において、本発
明の回路遮断器１はスパッタリング・アーク検出器３と
高い雑音排除性を有する地絡故障検出器５とを結合した
ものである。回路遮断器１は負荷１３へ電力を供給する
線導体９と中性導体１１とを含む電気系統７を保護す
る。負荷１３による典型的な過電流及び雷による線導体
・中性導体接触故障に対する保護とは別に、本発明の回
路遮断器１は線導体９と中性導体１１の間のスパッタリ
ング・アークによる故障１５、線導体の地絡故障１７及
び中性導体の地絡故障１９に対しても保護を与える。ス
パッタリング・アーク故障１５は線導体と中性導体の裸
の部分が例えば絶縁物の磨耗または剥離によるなどして
接触すると発生する。
【００１７】電気系統７のこれらの故障は感知コイルま
たは感知コイルまたは変流器２１，２３より成る電流セ
ンサを介して回路遮断器１により検出される。これらの
感知コイルまたは変流器２１，２３はトロイダルコイル
である。線導体９及び中性導体１１はトロイダルコイル
２１の開口部を貫通してその変流器の一次巻線を形成す
る。変流器２３はトロイダルコイルの開口部を貫通する
中性導体１１より成る単一の一次巻線を有する。変流器
２１の二次巻線２５及び変流器２３の二次巻線２７はそ
れぞれ集積回路２９に接続してある。
【００１８】変流器２１は線導体の地絡故障を検出す
る。電気系統７に線導体地絡故障が存在しない場合、変
流器の一次巻線を形成する線導体９及び中性導体１１を
流れる電流は大きさが等しく方向が反対であるため二次
巻線２５には電流が誘導されない。線導体９が接地され
るとこの導体に大きな電流が流れ、またこの場合中性導
体１１の電流が零かほとんど零に等しくなるため、二次
巻線２５には大きな電流が誘導される。この信号は抵抗
３３を経てＮＥＧＧＦＩ及びＰＯＳＧＦＩ入力から集積
回路２９へ印加される。集積回路入力に接続したキャパ
シタ３５は雑音を抑制する。フィードバック抵抗３７は
集積回路２９の演算増幅器の利得をセットする。
【００１９】後で詳しく説明するように、変流器２１の
二次巻線２５を流れる電流が線導体地絡故障を検出する
ため選択したしきい値を越えると、集積回路２９のＯＲ
出力が高レベルとなりＳＣＲ３９をオンにする。ＳＣＲ
３９がオンになるとトリップソレノイド４１を付勢する
ための電流が流れるが、この電流は線導体と中性導体か
ら供給される。この電流はダイオード４３により半波整
流されたものである。ＳＣＲ３９は金属酸化物バリスタ
（ＭＯＶ）４５によりサージに対して保護され、またキ
ャパシタ４７によりゲート上の雑音から保護されてい
る。トリップソレノイド４１が作動されると、米国特許
第４，０８１，８５２号に記載されたトリップ機構４９
が作動されて線導体９の接点５１が開く。
【００２０】ダイオード４３はまた集積回路２９のシャ
ントレギュレータへ直流電力を給電する。集積回路へ送
られる電流はトリップソレノイド４１を作動するには不
十分なものである。集積回路２９の電源はフィルタキャ
パシタ５３及び電源の電流レベルを決定する一対の抵抗
５５，５７を含む。この直流電力は集積回路２９のＶＰ
ＯＳ入力へ送られる。ＶＮＥＧピンは中性導体のためア
ースに接地される。バイパスキャパシタ５９はＶＰＯＳ
入力に交流が存在しないようにする。同様に、別のバイ
パスキャパシタ６１はＰＯＳＧＦＩ入力に交流がないよ
うにする。
【００２１】試験ボタン６２は、地絡故障検出回路の線
導体地絡部分をテストするため、変流器２１を貫通する
試験導体６４を線導体７と中性導体１１との間に接続す
る。抵抗６６はこの試験電流を制限する。地絡故障検出
器５は休眠発振器型である。変流器２３の二次巻線２７
もまた結合キャパシタ６３を介して集積回路２９のＧＡ
ＭＰピンの演算増幅器出力に接続してある。中性導体地
絡故障が発生すると、二次巻線２５，２７が変流器２
１，２３を介して結合され、これにより集積回路２９の
周りにフィードバック・ループが形成されて集積回路の
演算増幅器が発振する。この発振の周波数はキャパシタ
６３及び６５の値及び変流器２１，２３のパラメータを
選択することによりセット可能である。実施例の回路遮
断器ではこの周波数は約２０ＫＨｚである。発振の大き
さが所定のしきい値を越えると、ＳＣＲ３９が作動され
て回路遮断器をトリップする。
【００２２】変流器２３はスパッタリング・アーク故障
を検出するために電流の検出・感知にも用いられる。ス
パッタリング・アーク故障の検出に必要な電流変化率
（ｄｉ／ｄｔ）信号は、トリップに必要な電流レベルで
飽和しないコアを変流器２３に用いることによって発生
させる。このコアの適当な材料としては低いミユーと高
い磁束飽和レベルを有する粉末状の鉄がある。かかるコ
アは発振周波数を僅かに増加させて中性導体地絡故障の
検出を可能にする。
【００２３】変流器２３の二次巻線２７に発生するｄｉ
／ｄｔ信号はローパスフィルタ６７を通過させることに
よって帯域幅を制限する。これは二極のローパスフィル
タであり、第１極はキャパシタ６９と抵抗７１により、
また第２極はキャパシタ７３と抵抗７５により形成され
ている。実施例の回路遮断器のこのローパスフィルタ６
７の電力半値周波数は約２ＫＨｚである。このｄｉ／ｄ
ｔ信号を用いて過電流、線導体・中性導体接触故障及び
スパッタリング・アーク故障を指示させることができ
る。帯域幅制限ローパスフィルタ６７のパラメータは、
スパッタリング・アーク故障により生じるｄｉ／ｄｔ信
号のスパイクを減衰させ且つ過電流を発生させる線導体
・中性導体接触故障により流れる正弦波電流とスパッタ
リング・アーク故障のステップ関数とに対する回路の相
対的感度を調整するように選択する。この検出器３は、
所定の時間周期内に検出されるステップ関数の数をカウ
ントすることによってスパッタリング・アーク故障とい
くつかの電気器具により生ずる突入電流とを弁別する。
キャパシタ７７及び抵抗７９は以下に述べるようにして
所定の時間インターバルをセットする。
【００２４】図２は集積回路２９の概略的な回路図であ
る。この集積回路２９のチップの電源８１は、上述した
ようにＶＰＯＳ及びＶＮＥＧピンを介して供給される半
波整流電圧により付勢される。演算増幅器８３は変流器
２１の二次巻線上の信号を増幅するが、これはコンパレ
ータ８９より成る単一のレベル検出器へ加えられる。コ
ンパレータ８９は、線導体地絡故障を検出するための負
のしきい値である、電源８１により供給される基準電圧
によりバイアスされている。電源電圧のほぼ半値電圧で
あるバイアス電圧が演算増幅器８３の非反転入力に印加
されている。プルアップ抵抗９１がコンパレータ８９の
出力とＶＰＯＳとに接続してある。このコンパレータ８
９の出力はＯＲ回路９３の反転入力にも接続してあり、
このＯＲ回路の出力は集積回路２９のＯＲピンを介して
ＳＣＲ３９のゲートに接続してある。通常、コンパレー
タ８９の出力は高レベルにあるためＳＣＲ３９は非ゲー
ト状態にある。線導体地絡故障が発生すると、変流器２
１の二次巻線２５に発生した信号が負荷電流の負の半サ
イクルの間コンパレータ８９に与えられたしきい値を越
える。地絡故障電流のこれらの負の半サイクルごとにコ
ンパレータ８９の出力は低レベルとなるため、ＯＲ回路
９３の出力は高レベルとなってＳＣＲ３９をゲートし、
トリップソレノイド４１を付勢する。
【００２５】上述した先願の特許出願では、集積回路２
９の地絡故障検出部分は地絡故障信号の正と負の半サイ
クルの両方でトリップ信号を発生させるため、単一極性
のコンパレータ８９ではなくてウインドコンパレータを
用いている。しかしながら、演算増幅器とそれに続くウ
インドコンパレータを用いる地絡故障検出器は誤トリッ
プを受け易いことが判明している。この誤トリップの原
因を探っていくと、誘導性負荷をコンセントから外すこ
とによって被保護電気回路に発生するような広帯域雑音
に突き当たる。充分な大きさの広帯域雑音は演算増幅器
８３により整流される。整流された雑音信号の極性は演
算増幅器の回路に左右される。その決定要因としては演
算増幅器の入力トランジスタのタイプ及び増幅段の数が
ある。入力トランジスタがｎ−ｐ−ｎトランジスタであ
ればそのトランジスタの出力における直流雑音成分は正
である。それに続く増幅段の数が奇数であれば負の出力
に変換されるが、増幅段の数が偶数であれば信号の正の
極性が保持される。ｐ−ｎ−ｎトランジスタを用いると
増幅段が同じ数と仮定して反対極性の整流信号が得られ
る。
【００２６】このようにして演算増幅器８３の出力に現
れる整流済み広帯域雑音信号の極性を予想できるため、
本発明の地絡故障検出器は雑音の極性とは反対極性の信
号であって所定のしきい値を越えたものだけを検出する
単一のレベル検出コンパレータ８９を用いる。変流器２
１の二次巻線２５の極性は電流の正の半サイクルが地絡
故障の有無につきテストされるように設定する。このよ
うにすると、ＳＣＲ３９に供給される半波電力がトリッ
プコイル４１にゲートされるようにトリップ信号が正し
い位相なる。かかる構成によると、負荷電流の正の半サ
イクルにおいてのみ地絡故障トリップ信号を発生させる
ことができる。しかしながら、ＳＣＲ３９は、半波整流
電流を供給されると、１つおきの半サイクルにつき導通
できるに過ぎない。さらに、トリップ信号が最大半サイ
クル遅れてもほとんどの用途では問題ない。
【００２７】演算増幅器８３により地絡故障感知信号を
半波整流させると上述の先願の地絡故障検出回路では変
流器２１の二次巻線２５と演算増幅器８３の入力との間
の結合キャパシタが充電されることが分かっている。こ
のキャパシタ上の電荷により、雑音が消滅すると整流済
み雑音信号とは反対極性の出力が演算増幅器に発生す
る。これはまた遮断器の誤トリップの原因となり得る。
本発明によると、この電荷のやりとりは変流器と演算増
幅器との間を容量結合しないことによって回避される。
かくして、結合回路には抵抗３３だけしか含まれない。
【００２８】結合キャパシタを除くと、変流器２１の二
次巻線２５へ演算増幅器のオフセット電圧が印加され
る。従って低いオフセットの演算増幅器を用いる必要が
ある。約５％或いはそれ以下のオフセットで満足すべき
動作が得られる。本質的にはオフセットは交流地絡故障
信号をマスキングしない程度に低くなければならない。
【００２９】上述したように、中性導体地絡故障を検出
するため、変流器２３の二次巻線は集積回路２９のＧＡ
ＭＰピンに接続した結合キャパシタ６３を介して演算増
幅器８３の出力に接続してある。中性導体地絡故障が発
生すると、演算増幅器８３の出力に接続された変流器２
３とその入力に接続された変流器２１との間にフィード
バック・ループが完成する。発振の大きさがコンパレー
タ８９のしきい値を越えると、ＳＣＲ３９がＯＲ回路９
３を介してゲートされる。
【００３０】上述したように、変流器２３はスパッタリ
ング・アーク故障の検出にも利用する。二次巻線２７に
発生し、ローパスフィルタ６７により帯域幅を制限され
たｄｉ／ｄｔ信号は、コンパレータ９９，１０１より成
るウインドコンパレータ９７へフォロア演算増幅器９５
を介して印加される。コンパレータ９９，１０１は帯域
幅制限ｄｉ／ｄｔ信号を電源８１によりセットされた正
及び負のしきい値と比較する。ＶＰＯＳピンに接続した
プルアップ抵抗１０３は、帯域幅制限ｄｉ／ｄｔ信号が
所定の限界内にある時はコンパレータ９９，１０１の出
力に高レベルの論理信号を維持する。スパッタリング・
アーク故障を表わす電流波形が検出されると、ウインド
コンパレータ９７の出力は低レベルとなる。ある特定の
電気器具が作動されると同様な波形を発生させることが
分かっているため（もっともそれらは通常、振幅が小さ
いが）、ウインドコンパレータ９７の出力にカウンタ回
路１０７を設ける。カウンタ回路１０７はウインドコン
パレータ９７のしきい値を越えた回数をカウントする。
本発明の好ましい実施例におけるこのカウンタ回路１０
７は、所定の時間インターバル内にかかる事象が２つ発
生するとトリップ信号を発生させる。
【００３１】カウンタ回路１０７はＤ形フリップフロッ
プ１０９を有する。このフリップフロップ１０９はイン
バータ１１１を介してウインドコンパレータ９７の出力
によりクロックされる。ウインドコンパレータ９７の出
力はダイオード１１３を介してコンパレータ１１５の反
転入力にも接続してある。このコンパレータ１１５はウ
インドコンパレータ９７の出力を電源８１により発生さ
れる正のしきい値と比較する。通常、この基準電圧は電
源電圧の約４分の３の大きさである。コンパレータ１１
５の出力はフリップフロップ１０９のデータ入力Ｄに印
加される。フリップフロップ１０９のＱ出力（図２の回
路では使用されない）は、ＣＬＫ入力にクロックパルス
が印加されるとＤ端子の信号の論理値になる。従って、
フリップフロップの反転Ｑ出力は、フリップフロップが
クロックされるとＤ入力に印加された信号とは反対の論
理値へ変化する。この反転Ｑ信号はＯＲ回路９３の反転
入力に接続してある。
【００３２】コンパレータ１１５の反転入力は集積回路
２９のＲＣピンを介してタイミングキャパシタ７７（図
１を参照）にも接続してある。キャパシタ７７のもう一
方の側はＶＰＯＳピンに接続してある。常態では、キャ
パシタ７７はシャント抵抗７９により放電状態にある。
従って、コンパレータ１１５の出力は低レベルにある。
ウインドコンパレータ９７の出力が初めて低レベルとな
ってスパッタリング・アーク故障の発生を指示すると、
フリップフロップ１０９がこのパルスの先端部によりク
ロックされる。Ｄ入力はクロックパルスの発生時低レベ
ルにあるため、反転Ｑ出力は高レベルを持続し、ＳＣＲ
３９にはＯＲ回路９３を介してゲート信号が印加されな
い。ウインドコンパレータ９７の出力が低レベルとなる
と、キャパシタ７７がダイオード１１３を介して急速に
ほぼＶＰＯＳピンのレベルに充電される。非反転入力の
電圧が基準電圧を越えると、コンパレータ１１５の出力
が高レベルとなる。スパッタリング・アークによる電流
がそのピークに到達してウインドコンパレータ９７の出
力が再び高レベルとなると、キャパシタ７７が抵抗７９
を介して放電を開始する。これらの回路素子の値は、キ
ャパシタ７７の電圧が所定の時間インターバルの間コン
パレータ１１５に印加される基準電圧より高いレベルに
あるように選択する。上述したように、適当な時間イン
ターバルは約１秒である。ウインドコンパレータ９７の
出力がタイマーがタイムアウトする前に低レベルになる
と（これはスパッタリング・アーク故障の発生を指示す
る）、フリップフロップ１０９のＤ入力がフリップフロ
ップのクロック時高レベルとなり、このため反転Ｑ出力
が低レベルとなってＯＲ回路９３の出力が高レベルとな
り、ＳＣＲ３９をオンにゲートしてトリップソレノイド
４１を付勢する。
【００３３】本発明の地絡故障遮断器はスパッタリング
・アーク保護機能付きで或いはそれなしで使用可能であ
る。また、別の例として、変流器２３により感知される
信号の代わりに、中性導体１１の抵抗を利用してスパッ
タリング・アーク故障を検出することができる。図３は
かかる変形を施したスパッタリング・アーク故障検出器
３′を備えた遮断器１の一部を示す。図示のように、中
性導体１１の一部の抵抗１１７が電圧を発生させ、これ
が抵抗１２１とキャパシタ１２３よりなるローパスフィ
ルタ１１９を通過する。このローパスフィルタの出力を
キャパシタ１２７と抵抗１２９より成るハイパスフィル
タ１２５で微分する。このローパスフィルタ１１９とそ
れに続くハイパスフィルタ１２５との組み合わせによ
り、かなり低い信号レベルではあるが図１のコイル回路
と同様な帯域幅制限ｄｉ／ｄｔ信号が得られる。この信
号はかなり低いレベルにあるため、ハイパスフィルタ１
２５の出力が演算増幅器９５のＮＥＧＥＮＨと表示され
る反転入力に印加されてフィードバック抵抗１３１で決
まる利得により増幅されると、ウインドコンパレータ９
７へ印加される信号レベルが増加する。
【００３４】
【図面の簡単な説明】
【図１】スパッタリング・アーク故障検出回路と結合さ
れてその感知コイルを共用する本発明の地絡故障遮断器
の概略図。
【図２】図１の回路の一部を形成する集積回路の概略
図。
【図３】スパッタリング・アーク故障検出回路が地絡故
障検出器と感知コイルを共用するのではなくて中性導体
の抵抗率を利用してスパッタリング・アーク故障を検出
する、図１の地絡故障遮断器の一部の変形例を示す概略
図である。
【符号の説明】
３ スパッタリング・アーク検出回路 ５ 地絡故障検出回路 ９ 線導体 １１ 中性導体 １３ 負荷 １５ スパッタリング・アーク故障 １７ 線導体地絡故障 １９ 中性導体地絡故障 ２１，２３ 感知コイルまたは変流器 ２９ 集積回路 ４９ トリップ機構 ６２ 試験ボタン ６４ 試験導体 ６７ ローパスフィルタ ８１ 電源 ８３ 演算増幅器 ９７ ウインドコンパレータ １０７ カウンタ回路 １０９ Ｄ形フリップフロップ １１１ インバータ １１５ コンパレータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョセフ チャールス エンゲル アメリカ合衆国 ペンシルベニア 15146 モンロービル オーバールック サーク ル 107

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 広帯域雑音を受け易い交流電気系統の電
    流を遮断する地絡故障遮断器であって、 開くと電気系統の電流を遮断する開離可能な接点と、 電気系統からアースへ流れる交流電流を表わす交流感知
    信号を発生する感知手段と、 感知手段に接続されて第１の極性だけの増幅された広帯
    域雑音を含む増幅された交流感知信号を出力に発生させ
    る増幅器手段、及び増幅器手段の出力に接続されて増幅
    交流感知信号が第１の極性とは反対の第２の極性を有し
    その大きさが基準信号を越える場合に限り地絡故障トリ
    ップ信号を発生させるコンパレータ手段よりなるトリッ
    プ信号発生手段と、 地絡故障トリップ信号に応答して開離可能な接点を開く
    トリップ手段とよりなることを特徴とする地絡故障遮断
    器。
  2. 【請求項２】 トリップ信号発生手段が増幅器手段を感
    知手段に接続する非容量性入力手段を含むことを特徴と
    する請求項１の地絡故障遮断器。
  3. 【請求項３】 増幅器手段が約５％を越えないオフセッ
    トを有する演算増幅器よりなることを特徴とする請求項
    ２の地絡故障遮断器。
  4. 【請求項４】 トリップ信号発生手段がスパッタリング
    ・アーク故障検出手段を含み、感知手段が電気系統にお
    いてスパッタリング・アーク故障が発生するとスパッタ
    リング・アーク故障トリップ信号を発生し、トリップ手
    段がさらにスパッタリング・アーク故障トリップ信号に
    応答して開離可能な接点を開くことを特徴とする請求項
    １の地絡故障遮断器。
  5. 【請求項５】 トリップ信号発生手段が増幅器手段を感
    知手段に接続する非容量性入力手段を含むことを特徴と
    する請求項４の地絡故障遮断器。
  6. 【請求項６】 増幅器手段が約５％を越えないオフセッ
    トを有する演算増幅器よりなることを特徴とする請求項
    ５の地絡故障遮断器。
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