JPH08138522A - 欠相検出機能付き配線用遮断器 - Google Patents

欠相検出機能付き配線用遮断器

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Publication number
JPH08138522A
JPH08138522A JP27074594A JP27074594A JPH08138522A JP H08138522 A JPH08138522 A JP H08138522A JP 27074594 A JP27074594 A JP 27074594A JP 27074594 A JP27074594 A JP 27074594A JP H08138522 A JPH08138522 A JP H08138522A
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JP
Japan
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phase
open
voltage
circuit breaker
comparator
Prior art date
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Pending
Application number
JP27074594A
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English (en)
Inventor
Naoji Uchida
直司 内田
Hiroaki Tosaka
浩明 登坂
Koji Nomura
浩二 野村
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】三相回路に適用する欠相検出機能付き配線用遮
断器を、負荷機器に通電することなく欠相を検出して遮
断動作する遮断器とする。 【構成】欠相検出のために遮断器に備えさせる欠相検出
手段を、検出手段の一部に設けたプリント板ユニット1
07に塔載する交流入力端子を直接各相の主回路に接続
した全波整流手段107aと、前記全波整流手段107
aの直流出力端子に接続され脈動電圧を生じさせる電圧
検出手段107bと、電圧検出手段107bから入力さ
れた脈動電圧波形から欠相の有無を判別し欠相有りと判
別したときに信号を発生する判別手段107cと、判別
手段107cからの信号を入力して遮断器開閉機構の引
外し動作を起動させる引外し手段108とから構成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、負荷機器のいずれか
の相に負荷電流の供給が行われない主回路の欠相時に負
荷機器を焼損から保護することを目的として欠相検出手
段を備えさせる三相回路用配線用遮断器に関する。
【0002】
【従来の技術】欠相検出手段を備えた欠相検出機能付き
配線用遮断器の従来の構成例を図6に示す。この例で
は、遮断器は、ケース10と、カバー11と、電源側導
体を兼ねる固定接触子1と、可動接触子2と、負荷側導
体3と、消弧室4と、開閉機構5と、負荷側導体3を1
次導体とする変流器6と、以下に構成を説明するプリン
ト板ユニット7と、プリント板ユニット7からの出力信
号を入力して開閉機構5を開路起動させる励磁コイルユ
ニット8と、過負荷検出手段を構成するバイメタル9と
を主要構成要素として構成されている。プリント板ユニ
ット7は、図4に示す、主回路各相の変流器6から入力
された2次電流をそれぞれ全波整流する全波整流手段7
aと,全波整流手段7aの出力端子に接続され脈動電流
を生じさせる電流検出手段7bと,電流検出手段7bか
ら入力された脈動電流波形から欠相の有無を判別し、欠
相有りと判別したときに信号を出力する判別手段7cと
を塔載し、変流器6,引外し手段である励磁コイルユニ
ット8とともに欠相検出手段を構成する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述のように構成され
る従来の欠相検出手段では、欠相の検出に主回路電流を
用いるため、電源から遮断器を介して負荷機器に電流を
通電しないと欠相検出ができないという問題があり、欠
相検出のために負荷機器に過電流を流すことになり得る
危険があった。また、配線用遮断器は責務として過負荷
電流遮断を行うが、遮断後に遮断動作の原因が過負荷に
あったのか、主回路の欠相にあったのかが判別できず、
事故原因除去のための処置に時間がかかるという問題が
あった。
【0004】本発明の第一の目的は、負荷機器に通電す
ることなく主回路欠相の有無を判別することのできる欠
相検出機能付き配線用遮断器を提供することにある。ま
た、本発明の第2の目的は、遮断動作後に遮断動作が主
回路の欠相に起因するものであったか否かを判別可能な
欠相検出機能付き配線用遮断器を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記第一の目的を達成す
るために、本発明においては、先ず、請求項1に記載の
ごとく、欠相検出機能付与のために遮断器に備えた欠相
検出手段を、交流入力端子を直接各相の主回路に接続し
た全波整流手段と、前記全波整流手段の直流出力端子に
接続され脈動電圧を生じさせる電圧検出手段と、電圧検
出手段から入力された脈動電圧波形から欠相の有無を判
別し欠相有りと判別したときに信号を発生する判別手段
と、判別手段からの信号を入力して遮断器開閉機構の引
外し動作を起動させる引外し手段とを用いて構成するも
のとする。
【0006】ここで、入力された脈動電圧波形から欠相
の有無を判別する判別手段は、請求項2に記載のごと
く、これを比較器を用いて構成し、脈動電圧の瞬時値が
比較器内に設定した基準電圧値を下廻ったときに信号を
発生させるようにすれば好適である。また、本発明の第
2の目的を達成するために、負荷機器のいずれかの相に
負荷電流の供給が行われない主回路の欠相時に負荷機器
を焼損から保護するための欠相検出手段を備えた三相回
路用配線用遮断器において、前記欠相検出手段は、交流
入力端子を直接各相の主回路に接続した全波整流手段
と、前記全波整流手段の直流出力端子に接続され脈動電
圧を生じさせる電圧検出手段と、電圧検出手段から入力
された脈動電圧波形から欠相の有無を判別し欠相有りと
判別したときに信号を発生する判別手段と、判別手段か
らの信号を入力して遮断器開閉機構の引外し動作を起動
させる引外し手段とからなり前記判断手段は、脈動電圧
瞬時値が設定した基準電圧値を下廻ったときに信号を発
生する比較器を用いて構成され、この比較器を設定する
基準電圧値を、主回路非欠相時の脈動電圧波形極小点の
電圧と脈動電圧波形極大点の電圧の1/2との中間値と
した第1の比較器と、設定する基準電圧値を、主回路非
欠相時の脈動電圧波形極大点の電圧1/2と零との中間
値とした第2の比較器とのそれぞれ入力端子同志および
出力端子同志を接続した並列比較器とするとともに、第
1,第2の比較器がそれぞれの信号出力時に信号が出力
されたことを表示する表示手段を備える。
【0007】また、請求項3に記載の配線用遮断器にお
いて、請求項4に記載のごとく、引外し手段と連動し、
欠相の存在を原因として遮断器の開路動作が行われたこ
とを表示する表示手段を備えたものとするとよい。この
場合、表示手段を、請求項5に記載のごとく、引外し手
段の可動部と連動して表示を機械的に行う機械的表示手
段とすれば極めて好適である。
【0008】
【作用】本発明は、配線用遮断器の適用回路が三相回路
である場合には、各相の対中性点電位が電気角120°
の位相差をもち、各相電位の波高値時点が極性を抜きに
して60°づつずれ、波高値時点が一致することがない
ことに着目したものである。従って、請求項1に記載の
ごとく、全波整流手段を直接各相主回路導体に接続し、
その出力端子を全相並列化すれば、出力端子と中性点と
の間に脈動電圧が生じ、主回路中いずれかの相が欠相す
れば、その相の全波整流手段からの出力電圧が消滅する
ので、脈動電圧波形が変化する。図5に、一例として、
2相欠相時の脈動電圧波形の変化を示す。図において、
(a)は非欠相時の波形図を示し、20は正常時の脈動
電圧波形であり、(b)は2相欠相時の波形図を示し、
30は2相が欠相したときの脈動電圧波形である。この
ように2相が欠相すれば脈動電圧波形30は零値まで落
ち込む。また、1相が欠相すれば、ここには図示してい
ないが、相電圧波高値の1/2の高さまで落ち込む。従
ってこの波形変化を捉えることにより欠相を検出するこ
とができる。
【0009】もしも、配線用遮断器の適用回路が中性点
接地の単相電源から導出された単相(二相)回路であっ
たり、整流器回路のように三相回路を逆並列した六相回
路であったりして、回路の相数が偶数である場合には、
全波整流したときの波形は2つの相の電圧が重なった波
形となるため、全波整流波形が重なり合う2つの相のう
ちいずれかの相が欠相しても残りの相の電圧が波形を保
持するので脈動電圧波形が変化しない。従って偶数相回
路の欠相検出は、上記〔従来の技術〕で述べたように、
変流器と全波整流手段とを用いて脈動電流波形を得るよ
うにして、全波整流波形が重なり合う2つの相のうち、
いずれかの相が欠相すれば波形が変化する(脈動電流波
形に谷ができる)ようにし、この波形変化を捉えて行わ
れている。しかし、3相回路(広くは奇数相回路)の場
合には、脈動電圧波形から欠相を検出することができる
ため、欠相検出手段を図1のように構成することによ
り、負荷機器に電流を通電することなく欠相を検出で
き、負荷機器焼損の危険を避けることができるとともに
欠相検出手段を安価に構成することができる。
【0010】そして、このように構成する欠相検出手段
において、入力された脈動電圧波形から欠相の有無を判
別する判別手段を、請求項2に記載のごとく、比較器を
用いて構成して、脈動電圧の瞬時値が比較器内に設定し
た基準電圧値を下廻ったときに信号を発生するようにす
れば、比較器は広く汎用され信頼性が確立されているの
で、欠相検出手段を信頼性高く、かつ簡易,安価に構成
することができる。
【0011】さらに、この比較器を、請求項3に記載の
ごとく、設定する基準電圧値を、主回路非欠相時の脈動
電圧波形極小点の電圧と脈動電圧波形極大点の電圧の1
/2との中間値とした第1の比較器と、設定する基準電
圧値を、主回路非欠相時の脈動電圧波形極大点の電圧の
1/2と零との中間値とした第2の比較器とのそれぞれ
入力端子同志および出力端子同志を接続した並列比較器
とするとともに、第1,第2の比較器がそれぞれの信号
出力時に信号が出力されたことを表示する表示手段を備
えたものとすることにより、3相中少なくとも1相が欠
相すれば遮断器を動作させることができ、かつ欠相が1
相欠相か2相以上の欠相かの判別も可能になり、遮断後
の事故処置を落ち無くかつ迅速に行うことができる。
【0012】また、請求項4に記載のごとく、引外し手
段と連動し、欠相の存在を原因として遮断器の開路動作
が行われたことを表示する表示寸段を遮断器に備えさせ
ることにより、遮断器の動作原因が過負荷にあったの
か、欠相にあったのかの別を知ることができ、動作原因
の除去措置を迅速に講ずることができる。また、上記表
示手段を、請求項5に記載のごとく、機械的表示手段と
すれば、電気的表示手段のように、表示が行われていな
いときの信号電源の状態確認等の手間を必要とすること
なく直接的に遮断器の動作原因を知ることができる。
【0013】
【実施例】以下、本発明による欠相検出手段を備えた3
相回路用配線用遮断器の一実施例につき説明する。図1
は本発明による欠相検出手段の構成を示すブロック図、
図2はこの配線用遮断器の全体構成を示すもので、
(a)はカバーの一部を取り除いた遮断器の上面図、
(b)は図(a)の断面図であり、図6と同一部材ある
いは同一機能部には同一符号を付して説明を省略する。
また、図3は、遮断器が主回路の欠相を原因として遮断
動作をしたことを表示する機械的表示手段まわりの構造
を示す図であり、(a)は欠相検出手段中の引外し手段
を構成してその可動部が機械的表示手段を表示駆動する
励磁コイルユニットの上面図、(b)は正面図、(c)
は側面図である。
【0014】図2において、107はプリント板ユニッ
トであり、図1に示す全波整流手段3相分107aと,
全波整流手段の各出力端子を3相並列化して並列接続点
をその抵抗の入力端子に接続し、この入力端子と接地端
子との間に脈動電圧を生じさせる電圧検出手段107b
と,比較器を用いて構成され電圧検出手段107bから
入力された脈動電圧波形から主回路欠相の有無を判別す
る判別手段107cとをプリント板に塔載させてユニッ
トが構成されている。
【0015】図2の符号108は励磁コイルユニットを
示し、図1に示す判別手段107cから入力された引外
し信号により開閉機構5の引外し動作を起動させる。励
磁コイルユニット108は、図3に示すように、ユニッ
トのフレーム108aと,フレーム108aに取り付け
られるコ字状のヨーク108bと,ヨーク108bに固
定されたポールピース108cと,引外し起動用ねじり
ばね108dと、ねじりばね108dの力に抗してプラ
ンジャ108eをポールピース108cに吸着状態に保
つ磁束を発生する永久磁石108fと,永久磁石108
fから出る磁束の磁路を構成する鉄心108gと,図1
に示す判別手段107cから引外し信号が入力されて永
久磁石108fの磁束を打ち消す励磁コイル108h
と,永久磁石108fの磁束が打ち消されることにより
図の左方へ駆動されたプランジャ108eを遮断器の投
入状態への復帰時に図の位置に復帰させる復帰ばね10
8iと,主回路の欠相の原因により遮断器が遮断動作を
したことを表示する表示器50と、常時、ばね108j
の力に抗して遮断動作前の状態に係止する爪108k
と,爪108kを係止位置に保持するねじりばね108
lとを備えている。
【0016】主回路の欠相時に欠相検出手段(図1)中
の判別手段107cから引外し信号が励磁コイルユニッ
ト108の励磁コイル108hに入力され引外し起動用
ねじりばね108dの力でプランジャ108eが図の左
方へ駆動されて図示されない開閉機構が引外し動作を開
始するのと同時に、励磁コイルユニット108の爪10
8kがプランジャ108e端部の突起で背面側から押さ
れると、爪108kと表示器50の爪50aとの掛け合
いが外れ、表示50はばね108jの力で上方へ飛び出
し、遮断動作を表示する。飛び出した表示器50を動作
前位置へ復帰させるには、先ず図示されない開閉機構を
投入状態に復帰させることによりプランジャ108eを
復帰ばね108iの力で図の状態に復帰させてポールピ
ース108cに吸着させた後、手で押し戻す。これによ
り、表示器50の爪50aが励磁コイルユニット側の爪
108kをテーパ面で押しのけながら爪108kと係合
し、表示器50は図の位置に保持される。
【0017】
【発明の効果】本発明においては、三相回路に適用する
欠相検出機能付き配線用遮断器を以上のように構成した
ので、以下に記載する効果が得られる。請求項1の遮断
器では、遮断器に備えさせる欠相検出手段を、交流入力
端子を直接各相の主回路に接続した全波整流手段と、前
記全波整流手段の直流出力端子に接続され脈動電圧を生
じさせる電圧検出手段と、電圧検出手段から入力された
脈動電圧波形から欠相の有無を判別し欠相有りと判別し
たときに信号を発生する判別手段と、判別手段からの信
号を入力して遮断器開閉機構の引外し動作を起動させる
引外し手段とを用いて構成したので、負荷機器に電流を
流すことなく、従って負荷機器焼損のおそれなく欠相の
有無を検出することができる。また、従来の電流検出方
式の場合のように変流器を必要としないので、欠相検出
手段を安価に構成することができる。
【0018】請求項2の遮断器では、上記欠相検出手段
中、入力された脈動電圧波形から欠相の有無を判別する
判別手段を、広く汎用されて信頼性が確立されている比
較器を用いて構成するので、欠相検出手段を信頼性が高
くかつ安価なものとすることができる。請求項3の遮断
器では、判別手段を構成する比較器を、設定する基準電
圧値が互いに異なる第1の比較器と第2の比較器とを並
列にした並列比較器とするとともに、第1,第2の比較
器がそれぞれの信号出力時に信号が出力されたことを表
示する表示手段を備えたものとするので、欠相が1相に
生じたのか、2相以上に生じたのかの判別まで可能にな
り、遮断動作後の事故処置を誤りなくかつ迅速に行うこ
とができる。
【0019】請求項4の遮断器では、表示手段の表示動
作の有無により、遮断器の動作原因が欠相にあったの
か、過負荷にあったのかを直ちに知ることができ、遮断
器動作後の事故措置を迅速に講ずることができる。請求
項5の遮断器では、表示手段を機械的表示手段としたの
で、電気的表示手段の場合のように、表示がないときに
表示電源の状態確認等の手間を必要とすることなく直ち
に遮断器の動作原因を知ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の欠相検出手段の構成を示す機能ブロッ
ク図
【図2】本発明による欠相検出手段を備えた三相回路用
欠相検出機能付き配線用遮断器構成の一実施例を示す図
であって、(a)は遮断器の上面図、(b)は図(a)
の側面図
【図3】本発明による欠相検出手段中の引外し手段構成
の一実施例と,この実施例による引外し手段と連動して
欠相時の遮断動作を表示する機械的表示手段と引外し手
段との連動構造とを示す図であって、(a)は上面図、
(b)は正面図、(c)は側面図
【図4】従来の欠相検出手段の構成を示す機能ブロック
【図5】本発明による欠相検出手段において得られる脈
動電圧波形を示す図であって、(a)は非欠相時の波形
図、(b)は2相欠相時の波形図
【図6】従来の欠相検出手段を備えた三相回路用欠相検
出機能付き配線用遮断器の構成例を示す図であって、
(a)は遮断器の上面図、(b)は側面図
【符号の説明】
50 表示器(機械的表示手段) 107 プリント板ユニット 107a 全波整流手段 107b 電圧検出手段 107c 判別手段 108 励磁コイルユニット(引外し手段) 108e プランジャ(可動部)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】負荷機器のいずれかの相に負荷電流の供給
    が行われない主回路の欠相時に負荷機器を焼損から保護
    するための欠相検出手段を備えた三相回路用配線用遮断
    器において、前記欠相検出手段は、交流入力端子を直接
    各相の主回路に接続した全波整流手段と、前記全波整流
    手段の直流出力端子に接続され脈動電圧を生じさせる電
    圧検出手段と、電圧検出手段から入力された脈動電圧波
    形から欠相の有無を判別し欠相有りと判別したときに信
    号を発生する判別手段と、判別手段からの信号を入力し
    て遮断器開閉機構の引外し動作を起動させる引外し手段
    とからなることを特徴とする欠相検出機能付き配線用遮
    断器。
  2. 【請求項2】請求項1に記載のものにおいて、入力され
    た脈動電圧波形から欠相の有無を判別する判別手段は比
    較器を用いて構成され、脈動電圧の瞬時値が比較器内に
    設定した基準電圧値を下廻ったときに信号を発生するこ
    とを特徴とする欠相検出機能付き配線用遮断器。
  3. 【請求項3】負荷機器のいずれかの相に負荷電流の供給
    が行われない主回路の欠相時に負荷機器を焼損から保護
    するための欠相検出手段を備えた三相回路用配線用遮断
    器において、前記欠相検出手段は、交流入力端子を直接
    各相の主回路に接続した全波整流手段と、前記全波整流
    手段の直流出力端子に接続され脈動電圧を生じさせる電
    圧検出手段と、電圧検出手段から入力された脈動電圧波
    形から欠相の有無を判別し欠相有りと判別したときに信
    号を発生する判別手段と、判別手段からの信号を入力し
    て遮断器開閉機構の引外し動作を起動させる引外し手段
    とからなり、前記判別手段は、脈動電圧瞬時値が設定し
    た基準電圧値を下廻ったときに信号を発生する比較器を
    用いて構成され、この比較器を設定する基準電圧値を、
    主回路非欠相時の脈動電圧波形極小点の電圧と脈動電圧
    波形極大点の電圧の1/2との中間値とした第1の比較
    器と、設定する基準電圧値を、主回路非欠相時の脈動電
    圧波形極大点の電圧1/2と零との中間値とした第2の
    比較器とのそれぞれ入力端子同志および出力端子同志を
    接続した並列比較器とするとともに、第1,第2の比較
    器がそれぞれの信号出力時に信号が出力されたことを表
    示する表示手段を備えることを特徴とする欠相検出機能
    付き配線用遮断器。
  4. 【請求項4】請求項3に記載のものにおいて、引外し手
    段と連動し、欠相の存在を原因として遮断器の開路動作
    が行われたことを表示する表示手段を備えていることを
    特徴とする欠相検出機能付き配線用遮断器。
  5. 【請求項5】請求項4に記載のものにおいて、引外し手
    段と連動する表示手段は、引外し手段の可動部と連動し
    て表示を機械的に行う機械的表示手段であることを特徴
    とする欠相検出機能付き配線用遮断器。
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