JPH0758298B2 - 電流検出装置 - Google Patents

電流検出装置

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JPH0758298B2
JPH0758298B2 JP23346787A JP23346787A JPH0758298B2 JP H0758298 B2 JPH0758298 B2 JP H0758298B2 JP 23346787 A JP23346787 A JP 23346787A JP 23346787 A JP23346787 A JP 23346787A JP H0758298 B2 JPH0758298 B2 JP H0758298B2
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capacitor
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義久 石神
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Matsushita Electric Works Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 [技術分野] 本発明は漏電ブレーカに用いる電流検出装置に関するも
のである。
[背景技術] 第14図は電流〔零相)検出機能を持った漏電ブレーカ1
を介して負荷2を商用電源5に接続した装置の回路を示
しており、このような装置では負荷2を収納したシャー
シ3と負荷2との間に避雷器4を接続し、落雷時に負荷
2とシャーシ3との間で絶縁破壊が起きて過大電流が直
接流れるのを避雷器4で防ぎ負荷2が破壊されるのを防
止している。
この装置では雷サージが侵入した場合、雷サージ電流が
地絡電流として流れ、漏電ブレーカ1が働いてしまう問
題があった。つまり本来漏電ブレーカは商用電源5に対
する絶縁破壊に対して動作するものであるのに、雷サー
ジで動作するのは本来の動作ではなく所謂迷惑動作とな
る。
第15図は雷サージ電流を吸収する手段を備えた漏電ブレ
ーカ用の負の電流検出装置の回路構成を示しており、こ
の装置では変流器6の2次巻線n2の両端に双方向ダイオ
ード(シリコンバリスタ)7を接続し、この双方向ダイ
オード7で雷サージ電流を吸収する。
次にこの装置の動作を説明する。まず商用周波電流を検
出する場合には第16図(a)に示す1次巻線n1に流れる
被検出1次電流I1に対応して2次出力が変流器6の2次
巻線n2に発生し、抵抗R1の両端に第16図(b)に示す電
圧V1を発生させ、この電圧V1をアンプ8で増幅した後、
判別器9で増幅電圧を積分して積分値を所定の値と比較
して目的に応じた信号処理を行う。
一方検出電流とは反対の極性の雷サージ電流が1次電流
I1として第17図(a)に示すように流れると、双方向ダ
イオード7が瞬時に導通して0.7Vに変流器6の2次出力
を抑えて大きな電圧発生による破壊を防止する。
第17図(b)はこのとき抵抗R1の両端に発生する電圧V1
を示し、同図(c)は双方向ダイオード7に流れる電流
I2を示し、この電流I2と1次電流I1と関係はI1/I2=n2
/n1(巻数)となる。
ところで雷サージ電流が流れ無くなると、変流器6の両
端には蓄積磁気エネルギーにより抵抗I1の両端に逆極性
の電圧が第17図(b)の斜線部分で示すように発生する
ことになる。
ここで雷サージ電流が流れる時間は数μs〜数十μsで
極めて短いが、抵抗R1の両端に発生する逆起電圧はその
値が数mV〜数十mVと小さいが、長期間(数ms)発生する
ため、判別器9ではこの電圧(漏電ブレーカ等に用いる
電流検出装置では積分値が10mV程度で検出出力を発生す
る)を検出してしまい、電流検出装置の出力で制御され
る装置が誤動作するという問題があった。
正の電流を検出する電流検出装置では負の雷サージ電流
が第18図(a)に示すように1次電流I1として流れる
と、抵抗R1の両端には同図(b)に示すような電圧V1
発生し、双方向ダイオード7には同図(c)に示すよう
に電流I2が流れる。そして抵抗R1には斜線で示す逆起電
圧が発生するため、上記の場合と同様な誤動作を起こす
検出出力を発生してしまうという問題があった。
この問題点を解消する方法としては双方向ダイオード7
の制限電圧を極力抑えることが考えられるが、使用する
双方向ダイオード7はその特性上0.7V以下に抑えること
ができない。また判別器9の検出時間(不感応時間)を
長くする方法もあるが、漏電ブレーカに使用するもので
は安全上問題がある。
[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
的とするところは雷サージ電流では誤検出を起こさない
電流検出装置を提供するにあり、併せて第2発明の目的
とするところは判別手段の入力からみた逆起電圧を抑制
することができる電流検出装置を提供するにある。
[発明の開示] 第1発明は変流器の2次巻線に並列に第1の抵抗を接続
するとともにコンデンサと第2の抵抗との直列回路を接
続し、上記変流器の2次巻線に発生する一定以上の電圧
にて導通して上記コンデンサの充電電流を流すスイッチ
素子を第2の抵抗に並列接続し、上記第1の抵抗には変
流器の2次巻線に発生する電圧を所定電圧にクランプす
るダイオード要素を接続し、上記コンデンサを充電する
方向の電圧とは逆極性で第1の抵抗両端に発生する電圧
の大きさを判別して上記変流器の1次電流を検出する判
別手段を備えて成ることを特徴とし、第2発明は変流器
の2次巻線に並列に第1の抵抗を接続するとともにコン
デンサと第2の抵抗との直列回路を接続し、上記変流器
の2次巻線に発生する一定以上の電圧にて導通して上記
コンデンサの充電電流を流すスイッチ素子を第3の抵抗
を介して上記第2の抵抗に並列接続し、上記第1の抵抗
には変流器の2次巻線に発生する電圧を所定電圧にクラ
ンプするダイオード要素を接続し、上記コンデンサを充
電する方向の電圧とは逆極性で第1の抵抗と第3の抵抗
との直列回路の両端に発生する電圧の大きさを判別して
上記変流器の1次電流を検出する判別手段を備えて成る
ことを特徴とするもので、以下本発明を実施例により説
明する。
実施例1 本実施例は第1発明にかかる実施例であって、第1図に
その回路を示す。本実施例は負の電流を検出する判別器
9を備えた電流検出装置であり、枠内に囲まれた回路部
が雷サージ電流を抑制し且つ変流器6の逆起電圧の発生
を抑制するための回路部であって、該回路部に於いては
変流器6の2次巻線n2の両端に接続した抵抗R1の両端間
に、トランジスタTr1のベース・エミッタ回路を接続す
るとともに、コンデンサC1とトランジスタTr1のコレク
タ・エミッタ回路との直列回路を接続し、更にトランジ
スタTr1のベース・エミッタ間に逆方向のダイオードD1
を接続してある。
而してこの実施例回路では第2図(a)に示すように正
の雷サージ電流が被検出1次電流I1として流れて、2次
側に巻線比に応じた出力が発生すると抵抗R1の両端間の
電圧V1は第2図(b)に示すようにトランジスタTr1
ベース・エミッタのダイオード要素の順方向の電圧降下
により0.7Vにクランプされる。またトランジスタTr1
導通によりコンデンサC1にはトランジスタTr1のベース
電流IBのhFE倍だけの電流が流れて第2図(c)に示す
ように急速に充電されるが、その両端電圧Vcが0.7V以上
になるまでは充電されない。
さて雷サージ電流が流れなくなると、変流器6の2次巻
線n2の両端に逆起電圧が発生しようとするが、コンデン
サC1の充電電荷が変流器6の2次巻線n2または抵抗R
1と、抵抗R2とを通じて放電されるため、逆起電圧の発
生が相殺されて、判別器9とともに判別手段を構成する
アンプ8の入力端には徐々に減少するコンデンサC1の電
圧Vcが印加されることなる。従って判別器9は負の電圧
を検出することが無く、結果電流検出出力を発生しな
い。
次に負の雷サージ電流が被検出1次電流I1として変流器
6の1次巻線n1に第3図(a)に示すように流れると、
抵抗R1の両端にはダイオードD1によりクランプされた0.
7Vの電圧V1が第3図(b)に示すように発生するだけで
あるため雷サージ電流による回路破壊を防ぐことができ
る。一方コンデンサC1には抵抗R2を通じて充電電流が流
れるが、抵抗R2の抵抗値が高いため、殆ど充電されずそ
の両端電圧は第3図(c)に示すように極めて低い。従
って変流器6の2次巻線n2に発生する逆起電圧を相殺す
る程の放電電流をコンデンサC1は流さないため、第3図
(b)の斜線部分で示す逆起電圧が発生することにな
る。しかし本実施例の判別器9は負極性の電流を検出す
る装置であるため、この逆起電圧は問題とならず、特に
抑制する必要が無いのである。
実施例2 上記実施例1ではトランジスタTr1にPNP型トランジスタ
を用いているが、NPN型トランジスタを用いても勿論よ
い。第4図は第1図の枠内の回路部に相当する本実施例
の回路を示し、この回路の動作は第1図回路と同様に正
の雷サージ電流が被検出1次電流I1として流れた場合ト
ランジスタTr1′がオンして抵抗R1の両端をエミッタ・
ベース間の順方向降下電圧でクランプし、コンデンサC1
を充電するようになっている。
実施例3 また上記実施例1のトランジスタTr1の代わりにダイオ
ードを用いても良く、この場合第5図に示すようにダイ
オードD2,D3の直列回路をダイオードD1に対して逆方向
に接続しダイオードD2とD3の接続点をコンデンサC1と抵
抗R2の接続点に接続してあり、正の雷サージ電流が被検
出1次電流I1として流れると、ダイオードD2,D3が導通
してコンデンサC1をスイッチ素子たるダイオードD3を通
じて充電するようにし、その両端電圧VcをダイオードD2
の順方向の降下電圧にクランプするようにしており、第
1図回路と同様な作用効果を奏する。
実施例4 上記各実施例1〜実施例3は負極性の電流を検出する電
流検出装置に関するものであったが、本実施例は正負極
性の電流検出を行う電流検出装置にかかるもので、第6
図に示すように変流器6の2次巻線n2の両端に接続する
抵抗R1の両端にコンデンサC1を介して接続したPNP型ト
ランジスタTr1のコレクタ・エミッタ間にトランジスタT
r1とは逆方向にNPN型トランジスタTr2のコレクタ・エミ
ッタ間を接続してある。
而して正の雷サージ電流が被1次検出電流I1と流れたと
きには第1図回路と同様に働き、又負の雷サージ電流が
流れたときにはトランジスタTr2がオンして、抵抗R1
両端電圧V1を該トランジスタTr2のエミッタ・ベース間
のダイオード要素による順方向降下電圧でクランプし、
且つコンデンサC1をトランジスタTr2を通じて充電する
ようになっており、このコンデンサC1の充電電荷の放電
により変流器6の2次巻線n2の両端に発生する正極性の
逆起電圧を相殺してこの逆起電圧による正の電流検出を
防ぐのである。
実施例5 本実施例は実施例4のトランジスタTr1、Tr2の代わりに
第7図に示すようにダイオードD2、D3及びD4、D5を用い
たものでダイオードD2、D3の働きは実施例3のダイオー
ドD2、D3と同様に正の雷サージ電流に対応し、D4、D5
負の雷サージ電流に対応するようなっており、実施例4
と同様な作用効果を奏する。
実施例6 本実施例は第2発明に対応する実施例であって、第8図
に示すように第1図回路に於いて抵抗R2とトランジスタ
Tr1のエミッタとの間に抵抗R3を接続して回路を構成
し、コンデンサC1の放電電流による電圧降下を抵抗R3
端に発生させて、アンプ8の入力からみた逆起電圧を抑
えるようにしたものである。
而して正の雷サージ電流が被1次検出電流I1として第9
図(a)に示すよう流れ、抵抗R1の両端にトランジスタ
Tr1のベース・エミッタ間の電圧降下によりクランプさ
れた電圧V1が第9図(b)に示すように発生し、その
後、変流器6の2次巻線n2の両端に発生する逆起電圧を
コンデンサC1の充電電荷の放電電流により相殺して抑え
る過程において、抵抗R3には第9図(d)に示す電圧V3
が発生し、この電圧V3が抵抗R1の両端に発生する電圧V1
に加算されて、第9図(e)に示すアンプ8の入力端d,
c間の電圧V2となる。従ってアンプ8の入力端d,c間の逆
起電圧を抑えることができる。尚第9図(c)はコンデ
ンサC1の電圧Vcを示す。
第10図乃至第13図は実施例2乃至実施例5に対応する第
2発明の実施例7乃至実施例10の回路を示し、これら実
施例7乃至実施例10は対応する実施例2乃至実施例5の
回路に抵抗R3を追加した点で相違するもので、抵抗R3
役割は実施例6と同じである。
[発明の効果] 第1発明あっては変流器の2次巻線に並列に第1の抵抗
を接続するとともにコンデンサと第2の抵抗との直列回
路を接続し、上記変流器の2次巻線に発生する一定以上
の電圧にて導通して上記コンデンサの充電電流を流すス
イッチ素子を第2の抵抗に並列接続し、上記第1の抵抗
には変流器の2次巻線に発生する電圧を所定電圧にクラ
ンプするダイオード要素を接続し、上記コンデンサを充
電する方向の電圧とは逆極性で第1の抵抗両端に発生す
る電圧の大きさを判別して上記変流器の1次電流を検出
する判別手段を備えてあるので、雷サージ電流が変流器
の1次側に流れ込んでも、2次出力をダイオード要素に
より所定電圧にクランプして判別手段に過大な電流が流
れ込むのを防ぐことができ、しかも雷サージ電流の入力
時にスイッチ素子を通じてコンデンサを急速に充電し、
雷サージ電流の入力停止時に変流器の2次側に発生する
逆起電圧をコンデンサの放電により抑制することがで
き、判別手段が該逆起電圧により誤って検出出力を発生
するのを防ぎ、特に検出時間を長くする等が必要ないと
いう効果を奏し、更に第2発明にあっては第3の抵抗を
用いて判別手段の入力端から見た逆起電圧を抑制するこ
とができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は第1発明にかかる実施例1の回路図、第2図、
第3図は同上の動作説明図、第4図乃至第7図は第1発
明にかかる実施例2〜実施例5の要部の回路図、第8図
は第2発明にかかる実施例6の回路図、第9図は同上の
動作説明図、第10図〜第13図は第2発明にかかる実施例
7〜実施例10の要部の回路図、第14図は従来の雷サージ
電流の対策を図った装置の回路構成図、第15図は従来例
の回路図、第16図〜第18図は同上の動作説明図である。 6……変流器、8……アンプ、9……判別器、R1……第
1の抵抗、R2……第2の抵抗、Tr1……トランジスタ、D
1〜D3……ダイオード、C1……コンデンサ、R3……第3
のトランジスタである。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】変流器の2次巻線に並列に第1の抵抗を接
    続するとともにコンデンサと第2の抵抗との直列回路を
    接続し、上記変流器の2次巻線に発生する一定以上の電
    圧にて導通して上記コンデンサの充電電流を流すスイッ
    チ素子を第2の抵抗に並列接続し、上記第1の抵抗には
    変流器の2次巻線に発生する電圧を所定電圧にクランプ
    するダイオード要素を接続し、上記コンデンサを充電す
    る方向の電圧とは逆極性で第1の抵抗両端に発生する電
    圧の大きさを判別して上記変流器の1次電流を検出する
    判別手段を備えて成ることを特徴とする電流検出装置。
  2. 【請求項2】上記スイッチ素子をトランジスタで構成
    し、このトランジスタのベース・エミツタ間回路を所定
    極性の電圧をクランプするダイオード要素とし、他方の
    極性の電圧をクランプするダイオード要素をベース・エ
    ミッタ間に逆方向に接続したダイオードにて構成して成
    る特許請求の範囲第1項記載の電流検出装置。
  3. 【請求項3】上記スイッチ素子を別のダイオードにて構
    成し、上記ダイオード要素を上記別のダイオードと、こ
    の別のダイオードに同方向でコンデンサに並列接続した
    他のダイオードとの直列回路と、該直列回路に逆並列に
    接続したその他のダイオードから構成したことを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の電流検出装置。
  4. 【請求項4】変流器の2次巻線に並列に第1の抵抗を接
    続するとともにコンデンサと第2の抵抗との直列回路を
    接続し、上記変流器の2次巻線に発生する一定以上の電
    圧にて導通して上記コンデンサの充電電流を流すスイッ
    チ素子を第3の抵抗を介して上記第2の抵抗に並列接続
    し、上記第1の抵抗には変流器の2次巻線に発生する電
    圧を所定電圧にクランプするダイオード要素を接続し、
    上記コンデンサを充電する方向の電圧とは逆極性で第1
    の抵抗と第3の抵抗との直列回路の両端に発生する電圧
    の大きさを判別して上記変流器の1次電流を検出する判
    別手段を備えて成ることを特徴とする電流検出装置。
JP23346787A 1987-09-17 1987-09-17 電流検出装置 Expired - Lifetime JPH0758298B2 (ja)

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CN110907680B (zh) * 2018-09-14 2022-03-01 台达电子工业股份有限公司 电流检测装置、方法及系统
CN109444522B (zh) * 2018-12-27 2024-03-29 广州开能电气实业有限公司 雷击检测触发电路

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