JPH10191552A

JPH10191552A - 漏電遮断器の過電圧検出回路

Info

Publication number: JPH10191552A
Application number: JP8345299A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Hasegawa; 喜▲よし▼ 長谷川; Sadao Takahashi; 定男高橋; Kazuhiko Sato; 一彦佐藤; Yoshiaki Kawashima; 善明川嶋; Tadahisa Aoki; 忠久青木; Makoto Ogasawara; 誠小笠原
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1996-12-25
Filing date: 1996-12-25
Publication date: 1998-07-21

Abstract

(57)【要約】【課題】定格電圧を越える電源に接続しても即座に電源
から遮断し、バリスタなどの部品や負荷を保護すること
ができる漏電遮断器を提供する。【解決手段】零相変流器（ＺＣＴ）７にバリスタ９への
リード線をリード線巻線部20として巻き付け、バリスタ
９に流れる電流をＺＣＴ７へ入力している。このリード
線巻線部20によりＺＣＴ７へ入力されるバリスタ９の電
流により過電圧が検出され、漏電遮断器が遮断される。
また、電源回路に過電圧時電流供給回路を設け、それか
ら供給される電流によって漏電時と同様に遮断すること
も有効である。更に、中性線欠相保護付き漏電遮断器の
中性線欠相検出回路を利用して過電圧を検出することも
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、漏電遮断器を定
格電圧を越える過電圧に接続した場合にその過電圧から
漏電遮断器及び負荷を保護するための過電圧検出回路に
関する。

【０００２】

【従来の技術】漏電遮断器は、電源側から負荷側へ電気
を供給する仲介役を果たす製品で、負荷側の機器などに
絶縁不良がある場合や人が誤って負荷電源へ接触した場
合などに電気の供給を遮断する。負荷側が正常に動作し
ている場合には電源側から負荷側へ供給された電流は負
荷側から電源側へ戻ってくるが、負荷側で使用している
機器の絶縁抵抗が劣化した場合や人が誤って負荷電源に
接触した場合などには電流が大地へ流れて、電源側から
負荷側へ供給した電流と負荷側から電源側へ戻ってくる
電流とが一致しなくなる。この不一致分すなわち大地へ
流れた電流が漏洩電流であり、これを検出して給電を遮
断し負荷側の機器や人体を保護するのが漏電遮断器の役
割である。

【０００３】図５は従来技術による漏電遮断器１の回路
構成図であり、図６はその制御・出力回路４及び電源回
路５の回路構成図である。給電側から供給される電気
は、開閉機構部３、バイメタル６を通り、導体11、導体
12及び導体13を通って負荷側に導通される。導体11、導
体12及び導体13は零相変流器（以下ではＺＣＴという）
７を貫通しており、このＺＣＴ７は負荷側に漏洩電流が
発生すると漏電検出回路８に漏洩電流に比例する信号を
送る。漏電検出回路８はＺＣＴ７からの微小な電流信号
を電圧信号に変換して制御・出力回路４へ送る。制御・
出力回路４は図６に示すような回路構成となっており、
電源回路５から直流定電圧を供給されて動作し、積分コ
ンデンサ42と制御回路41と出力回路で構成されている。
制御回路41は、漏電検出回路８からの信号を増幅して基
準電圧と比較し、基準電圧を越えた場合に信号の大きさ
に比例する充電電流を積分コンデンサ42に供給し、積分
コンデンサ42の電位が所定値を越えた時に出力回路43を
トリガーする信号を出力する。出力回路43は制御回路41
の信号を受けて開閉機構部３をトリップする遮断器引き
外しコイル（以下ではＡＶコイルという）２に電流を供
給する。電源回路５への電源入力間には雷サージ保護用
のバリスタ９が接続されている。

【０００４】図７は従来の中性線欠相保護付き漏電遮断
器10を示す回路構成図である。この漏電遮断器10は中性
線（図７では導体15）が欠相した場合にそれを検出して
給電を遮断する機能をもつ漏電遮断器である。電源回路
５は図６と同様の構成であるが、２つの電源相（図７で
は導体14及び導体16）から給電されている。中性線の欠
相を検出する回路は、電源回路５の全波整流回路の一方
の出力端子と負荷の中性線との間に接続された第１の検
出抵抗51及び第２の検出抵抗52で構成されており、負荷
の中性線と接続するために検出リード線17が備えられて
いる。全波整流回路の一方の出力端子に第１の検出抵抗
51が接続されることによって、負荷の中性線と２つの電
源相との間の交流が整流され、半波毎に電源相を切り替
えた状態の全波整流波形の信号を得ることができる。こ
のようにして得られた全波整流波形の電圧が、第２の検
出抵抗19、第１の検出抵抗18及びダイオードによって分
割され、第２の検出抵抗19と第１の検出抵抗18との接続
点の電位が信号として制御・出力回路40に入力される。
したがって、この制御・出力回路40には、漏電遮断器１
の制御・出力回路４に加えて、中性線の欠相を検出する
回路からの信号により図６に示した積分コンデンサ42を
充電する図示していない回路が追加されている。

【０００５】以上の説明から明らかなように、中性線欠
相の検出は、中性線が欠相した場合に生ずる負荷側の中
性線と電源相との電位差のアンバランスによっている。
したがって、負荷がバランスしている場合には検出され
ない。負荷のインピーダンスがバランスしていない場合
を考えると、検出リード17の電位は導体14と導体16の電
位差を負荷のインピーダンスで分割した電位となるの
で、検出リード17と導体14あるいは導体16の電位差は、
中性相が断線していない場合に比べて一方が高く他方が
低くなる。第１の検出抵抗18は全波整流回路の２つのダ
イオードを介して導体14及び導体16と接続されているの
で、第１の検出抵抗18に流れる電流は半サイクル毎に高
い方の電位差と低い方の電位差に相当する電流となる。
この電流に対応する信号として第１の検出抵抗18と第２
の検出抵抗19との接続点の電位が制御回路に入力され、
その値が基準値を越えた場合に積分コンデンサ42が充電
され、ＡＶコイル２に電流が流され、開閉機構部３がト
リップされる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述のような従来の漏
電遮断器においては、定格電圧以上の電圧を印加しない
ように注意銘板をはったり、バリスタ破壊で相間短絡が
発生しないようにバリスタを樹脂注型していたが、誤っ
て定格電圧以上の電圧を印加して漏電遮断器を壊してし
まうことが多かった。

【０００７】一方、従来の中性線欠相保護付き漏電遮断
器においては、中性線と検出リード線17が正常に接続さ
れている場合には、中性線の欠相だけではなく、過電圧
の供給時においても第１の検出抵抗18と第２の検出抵抗
19との接続点の電位が高くなるので過電圧を検出し漏電
遮断器を遮断する。しかし、検出リード線17が中性線か
ら外れた場合には、第１の検出抵抗18及び第２の検出抵
抗19には電流が供給されなくなるから過電圧の検出がで
きなくなり、漏電遮断器は遮断されない。

【０００８】この発明の課題は、上記の問題点を解決し
て、漏電遮断器を誤って定格電圧を越える電源に接続し
た場合に即座に電源から遮断し、負荷を保護すると同時
に漏電遮断器のバリスタなどの破壊や相間短絡を発生さ
せない漏電遮断器の過電圧検出回路を提供することであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために、この発明の第１の発明においては、漏電を検
出するＺＣＴと、ＺＣＴの信号により給電を遮断させる
制御・出力回路と、制御・出力回路を保護するバリスタ
とを備えている漏電遮断器において、バリスタへの配線
をＺＣＴへの入力巻線としている。バリスタへの配線を
ＺＣＴへの入力巻線とすることにより、バリスタに過電
圧が印加された時にバリスタに流れる大きな電流がＺＣ
Ｔの入力信号となり、この電流に比例するＺＣＴからの
出力信号が制御・出力回路を動作させる。

【００１０】第２の発明においては、漏電を検出するＺ
ＣＴと、ＺＣＴの信号により積分回路を充電し所定の充
電量を越えた場合に給電を遮断させる制御・出力回路
と、制御・出力回路へ直流定電圧を供給する電源回路
と、制御・出力回路を保護するバリスタとを備えている
漏電遮断器において、電源回路への入力電圧が所定のし
きい値を越えた場合に積分回路を急速に充電する回路を
備えている。この急速に充電する回路によって積分回路
が短時間で充電されて出力回路をトリガーする。

【００１１】第３の発明においては、漏電を検出するＺ
ＣＴと、電源相から給電され制御・出力回路へ直流定電
圧を供給する電源回路と、負荷側の中性線と電源相との
間の電位差に対応した信号を出力する中性線欠相検出回
路と、ゼロ相変流器の信号及び中性線欠相検出回路の信
号により給電を遮断させる制御・出力回路と、制御・出
力回路を保護するバリスタとを備えている中性線欠相保
護付き漏電遮断器において、電源回路へ給電するいずれ
かの電源相と、負荷側の中性線から中性線欠相検出回路
への入力端子との間に高インピーダンスのバイパス部品
を接続している。したがって、検出リード線が外れたり
断線したりしていても、このバイパス部品によって電源
相から中性線欠相検出回路へ電流が供給されるので、電
源相に過電圧が印加された場合には、制御回路に過電圧
相当の信号が送られる。

【００１２】

【発明の実施の形態】この発明による漏電遮断器の過電
圧検出回路の実施の形態について実施例を用いて説明す
る。なお、図において、従来技術と同じ部分については
同じ符号を用いている。〔第１の実施例〕図１はこの発明による漏電遮断器の過
電圧検出回路の第１の実施例を示す回路構成図である。

【００１３】給電側から供給される電気は、開閉機構部
３、バイメタル６を通り、導体11、導体12及び導体13を
通って負荷側に導通される。導体11、導体12及び導体13
はＺＣＴ７を貫通しており、このＺＣＴ７は負荷側に漏
洩電流が発生すると漏電検出回路８に漏洩電流に比例す
る信号を送る。漏電検出回路８はＺＣＴ７からの微小な
電流信号を電圧信号に変換して制御・出力回路４へ送
る。制御・出力回路４は図６の示すような回路構成とな
っており、電源回路５から直流定電圧を供給されて動作
し、積分コンデンサ42と制御回路41と出力回路で構成さ
れている。制御回路41は、漏電検出回路８からの信号を
増幅して基準電圧と比較し、基準電圧を越えた場合に信
号の大きさに比例する充電電流を積分コンデンサ42に供
給し、積分コンデンサ42の電位が所定値を越えた時に出
力回路43をトリガーする信号を出力する。出力回路43は
制御回路41の信号を受けて開閉機構部３をトリップする
遮断器引き外しコイル（以下ではＡＶコイルという）２
に電流を供給する。電源回路５への電源入力間には雷サ
ージ保護用のバリスタ９が接続されており、このバリス
タ９への配線がＺＣＴ７への入力巻線としてのリード巻
線部20を備えている。すなわち、バリスタ９の一方の電
極からのリード線は導体13に直接接続されており、他方
の電極からのリード線はＺＣＴ７にリード巻線部20とし
て巻き付けられた後で導体11に接続されている。

【００１４】このリード巻線部20のＺＣＴ７への巻き付
け回数をＮ回とする。漏電遮断器１に定格電圧以下の電
圧が印加されている場合には、通常、バリスタ９には数
十μＡ以下の電流しか流れない。この電流値をＸμＡと
すると、この場合にはＺＣＴ７にＮＸμＡの漏洩電流が
流れたのと等価の信号が漏電検出回路８に送られる。こ
こで、過電圧が印加された場合を考えると、バリスタ９
には数十ｍＡ以上の電流が流れる。この電流をＹｍＡと
すると、ＺＣＴ７にＮＹｍＡの漏洩電流が流れたことに
なる。漏電遮断器１には遮断のための漏洩電流が決めら
れており、この値をＺｍＡとする。

【００１５】これら３つの数値が、ＮＸ（μＡ）＜Ｚ（ｍＡ）＜ＮＹ（ｍＡ）の条件を満たすようにＮを決定すると、漏電遮断器１は
過電圧が印加された時にもトリップされることになり、
負荷が保護され、バリスタ９が破壊されたり相間短絡を
起こしたりすることが防止できる。

【００１６】以下に具体的な計算例を示す。定格電圧 2
00Ｖの漏電遮断器においては、標準ではＶ_1mA＝ 423〜
517Vのバリスタを使用する。このバリスタにＡＣ400Vを
印加すると、ピーク電圧(565V)において10mAの電流が流
れる。したがって、漏電遮断器の感度電流を 100mAとす
ると、Ｎ≧10とすることにより、過電圧が印加された場
合にバリスタに流れる電流で漏電遮断器が遮断される。

【００１７】この実施例では、過電圧が印加された場合
には、バリスタに流れる電流によって漏電遮断器を遮断
するので、バリスタや負荷の保護が確実となる。〔第２の実施例〕図２はこの発明による第２の実施例を
示す回路構成図である。この実施例においては、電源回
路５内に過電圧時に積分回路を急速に充電する過電圧時
電流供給回路57を備えている。この過電圧時電流供給回
路57は全波整流回路の後の２段で構成される平滑回路の
中間に配置されている。その回路構成の一例を図３に示
す。定電圧ダイオードD1のしきい電圧は定格電圧の上限
値よりやや高く設定されている。この回路に定格電圧が
印加された場合には、印加電圧の大部分が定電圧ダイオ
ードD1にかかるためトランジスタT1はOFF 状態にあり、
トランジスタT2もOFF 状態にあり、電流は供給されな
い。しかし、過電圧が印加された場合には、平滑コンデ
ンサ52の電位が上昇し、定電圧ダイオードD1に電流が流
れ、トランジスタT1のベース電位が上昇し、トランジス
タT1はON状態となり、R1に電流が流れ、トランジスタT2
のベース電位が下がってトランジスタT2がON状態とな
り、積分コンデンサ49に充電電流が供給される。抵抗R4
は積分コンデンサ42を急速充電するに必要な電流が流せ
る抵抗値に選定されている。

【００１８】この実施例では、積分コンデンサ49は電源
回路内の過電圧時電流供給回路57によって直接に急速に
充電されるので、漏電遮断器は短時間で遮断され、漏電
遮断器や負荷の保護がより確実となる。〔第３の実施例〕図４はこの発明による第３の実施例を
示す回路構成図である。この実施例は中性線欠相保護付
き漏電遮断器に関するものである。

【００１９】従来技術による中性線欠相保護付き漏電遮
断器10の回路構成に、バイパス抵抗21が追加されてい
る。バイパス抵抗21は一方の電源相である導体16からの
リード線と検出リード線17からのリード線との間に接続
されている。電源電圧（導体14と導体16の間の電圧）が
200Ｖで、第１の検出抵抗18を10ｋΩ、第２の検出抵抗
19を 820ｋΩとし、中性線が欠相した場合に負荷のアン
バランスで検出リード線17と導体14あるいは導体16のい
ずれかとの間に 135Ｖ以上を発生した場合に遮断器が遮
断される場合を想定する。図４の回路構成において、検
出リード線17が中性線から外れた状態で、給電側が 400
Ｖに接続されたとし、バイパス抵抗21の抵抗値をＲｋΩ
とすると、検出リード線17と導体14の間には、400Ｖ×
[(10+820)/(10+820+R)] の電圧がかかっていることにな
るので、この値が 135Ｖ以上になると遮断器は遮断され
る。この条件を満たすのは、Ｒ≦1629ｋΩとなる。この
ように、中性線欠相時のトリップ条件に見合う抵抗値の
バイパス抵抗21を付加することにより、検出リード線17
が中性線から外れている場合にも過電圧を検出して漏電
遮断器10を遮断することができる。

【００２０】なお、中性線が正常に接続されている場合
には、電源が投入されるとバイパス抵抗21には常に定格
電圧が印加されることになるから、バイパス抵抗21の抵
抗値は許容できる範囲で高く設定することが望ましい。

【００２１】

【発明の効果】この発明の第１の発明によれば、漏電を
検出するＺＣＴと、ＺＣＴの信号により給電を遮断させ
る制御・出力回路と、制御・出力回路を保護するバリス
タとを備えている漏電遮断器において、バリスタへの配
線をＺＣＴへの入力巻線としているので、バリスタに過
電圧が印加されるとバリスタに大きな電流が流れる。こ
の電流がＺＣＴの入力信号となり、この電流に比例する
ＺＣＴからの出力信号が制御・出力回路を動作させ、給
電を遮断し、漏電遮断器及び負荷を過電圧から保護す
る。

【００２２】第２の発明によれば、漏電を検出するＺＣ
Ｔと、ＺＣＴの信号により積分回路を充電し所定の充電
量を越えた場合に給電を遮断させる制御・出力回路と、
制御・出力回路へ直流定電圧を供給する電源回路と、制
御・出力回路を保護するバリスタとを備えている漏電遮
断器において、電源回路への入力電圧が所定のしきい値
を越えた場合に積分回路を急速に充電する回路を備えて
いるので、過電圧が印加された場合には、積分回路の電
位が短時間で所定値を越え、出力回路がトリガーされ、
給電が遮断される。積分回路が短時間で充電されるの
で、過電圧に対する漏電遮断器及び負荷の保護がより確
実となる。

【００２３】第３の発明によれば、漏電を検出するＺＣ
Ｔと、電源相から給電され制御・出力回路へ直流定電圧
を供給する電源回路と、負荷側の中性線と電源相との間
の電位差に対応した信号を出力する中性線欠相検出回路
と、ゼロ相変流器の信号及び中性線欠相検出回路の信号
により給電を遮断させる制御・出力回路と、制御・出力
回路を保護するバリスタとを備えている中性線欠相保護
付き漏電遮断器において、電源回路へ給電するいずれか
の電源相と、負荷側の中性線から中性線欠相検出回路へ
の入力端子との間に高インピーダンスのバイパス部品を
接続しているので、検出リード線が外れたり断線したり
していても、このバイパス部品によって電源相から中性
線欠相検出回路へ電流が供給され、電源相に過電圧が印
加された場合には、制御回路に過電圧相当の信号が送ら
れ、給電が遮断され、過電圧から漏電遮断器及び負荷を
保護することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による漏電遮断器の過電圧検出回路の
第１の実施例の構成を示す回路構成図

【図２】第２の実施例を示す回路構成図

【図３】第２の実施例における過電圧時電流供給回路の
実施例を示す回路図

【図４】第３の実施例を示す回路構成図

【図５】従来技術による漏電遮断器の回路構成図

【図６】従来技術による制御・出力回路及び電源回路の
回路構成図

【図７】従来技術による中性線欠相保護付き漏洩遮断器
の回路構成図

【符号の説明】

1 漏電遮断器 2 ＡＶコイル 3 開閉機構部 4, 40 制御・出力回路 41 制御回路 42 積分コンデンサ 43 出力回路 5 電源回路 51 整流回路 52, 55 平滑コンデンサ 53, 54 電流制限抵抗 56 定電圧ダイオード 57 過電圧時電流供給回路 6 バイメタル 7 ＺＣＴ 8 漏電検出回路 9, 91, 92, 93 バリスタ 10 中性線欠相保護付き漏電遮断器 11, 12, 13, 14, 15, 16 導体 17 検出リード線 18 第１の検出抵抗 19 第２の検出抵抗 20 リード線巻線部 21 バイパス抵抗

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者川嶋善明神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号富士電機株式会社内 (72)発明者青木忠久神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号富士電機株式会社内 (72)発明者小笠原誠神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号富士電機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】漏電を検出する零相変流器と、零相変流器
の信号により給電を遮断させる制御・出力回路と、制御
・出力回路を保護するバリスタとを備えている漏電遮断
器において、バリスタへの配線を零相変流器への入力巻
線としていることを特徴とする漏電遮断器の過電圧検出
回路。
【請求項２】漏電を検出する零相変流器と、零相変流器
の信号により積分回路を充電し所定の充電量を越えた場
合に給電を遮断させる制御・出力回路と、制御・出力回
路へ直流定電圧を供給する電源回路と、制御・出力回路
を保護するバリスタとを備えている漏電遮断器におい
て、電源回路への入力電圧が所定のしきい値を越えた場
合に積分回路を急速に充電する回路を備えていることを
特徴とする漏電遮断器の過電圧検出回路。
【請求項３】漏電を検出する零相変流器と、電源相から
給電され制御・出力回路へ直流定電圧を供給する電源回
路と、負荷側の中性線と電源相との間の電位差に対応し
た信号を出力する中性線欠相検出回路と、零相変流器の
信号及び中性線欠相検出回路の信号により給電を遮断さ
せる制御・出力回路と、制御・出力回路を保護するバリ
スタとを備えている中性線欠相保護付き漏電遮断器にお
いて、電源回路へ給電するいずれかの電源相と、負荷側
の中性線から中性線欠相検出回路への入力端子との間に
高インピーダンスのバイパス部品を接続していることを
特徴とする漏電遮断器の過電圧検出回路。