JPS61128719A - 回路遮断器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は漏電発生時に引外し動作を行う回路遮断器に係
シ、特に電源周波数を変化させて用いるものに好適な回
路遮断器に関する。

〔発明の背景〕

従来の漏電発生時に引外し動作を行うよう構成された回
路遮断器においては、特開昭５８−１５９６２２号公報
に記載されているように、漏電検出手段の出力が動作レ
ベルを越える時間幅を判定して一定値以上であれば引外
し動作を行うよう構成されていた。しかし、判定の基準
となる時間幅は固定されており、通常は、商用周波数に
合わせて数ミリ秒に設定されている。

そのため、漏洩電流の周波数が、商用周波数と、同等で
あれば正常に動作するが、周波数が高い漏洩電流に対し
ては動作しない。

代表的な特性を第１１図に示す。横軸に周波数、縦軸に
動作電流をとると、商用周波数の３倍程度より、高い周
波数では動作しない。

したがって、インバータを用いた場合のように地絡電流
の商用周波数成分がわずかであって、高調波成分が多い
地絡電流にあっては危険な場合であっても、動作しない
ことがある。

すなわち第１Ｏ図に示すようにインバータ１３と、２次
側導線１６を介してこれに接続された電動機１４とを回
路遮断器１′の負荷とした場合、インバータ１３が周波
数変換を行うときに変換波形が完全な正瑣波ではないが
、実効値的に正ル彼となるよう方形波で近似するなどの
周波数変換を行っているため、変換後の基本周波数の高
調渡分がインバータに内蔵された結分トランスおよヒラ
インフィルタあるいは大地浮遊容量を介して大地へ流入
する。

この漏洩電流は基本周波数に対して１０倍程度の周波数
であるが、現実の負荷ではこの電流値が大きいので漏電
遮断器を動作させることがあるので、従来の漏電遮断器
では周波数が高い漏洩嘗、流に対しては動作しない特性
となっていた。

しかし、電力中央研究所報告・研究報告筒１７７０７０
「漏電しゃ断器の性能試験」によれば周波数が高くなる
と人体に危険な電流値も高くなるとされている。例えば
周波数Ｉ　ＫＨｚにおいては約８５ｍＡが人体に危険な
電流値とされているが、これは５０Ｈｚ時における危険
値の約１４０％である。

そのため周波数が高い漏洩電流に対して動作が行われな
いことは保護機器として好ましくないという問題点があ
った。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、電路の電圧または電流の周期に対して
一定の比率のパルス幅を有するパルス列を発生するパル
ス列発生回路を備え、該パルス列発生回路の出力と漏電
検出回路の出力とを比較して引外しコイルを付勢するよ
う構成することにより、電源周波数が広い範囲にわたっ
て変化しても誤動作することがなく漏電１外しを行うこ
とのできる回路遮断器を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は回路遮断器において、電路に設けられた漏電検
出手段と、該漏電検出手段の出力が一定値に達したとき
に出力信号を発生するよう構成された漏電検出回路と、
整流回路を介して得られる前記電路の電圧信号および電
流信号の少くともいずれか一方の周期に対して一定の比
率のパルス幅を有するパルス列を発生するよう構成され
たパルス列発生回路と、該パルス列発生回路の出力と前
記漏電検出回路の出力とを比較するよう構成された比較
回路と、該比較回路の出力により引外し装置を付勢する
よう構成された出力回路とを備えて成ることを特徴とす
るものである。

〔発明の実施例〕

本発明の実施例を第１図〜第８図により説明する。

第１図は本発明の１実施例における回路遮断器のブロッ
ク図である。電路である導体２は各相毎に設けられた導
体２ａ、２ｂ、２ｃより成り、＠電検出手段である零相
変流器３が嵌着され、また、各相毎に電流信号を検出す
る変流器４ａ、４ｂ、４ｃが嵌着されて成る。

零相変流器３は漏電検出回路１０に接続される。

漏電検出回路１０は零相変流器３の出力が一定値を越え
たときに信号を出力し、比較回路１１の入力端子に供給
する。比較回路１１の他の入力端子ＶＣはパルス列発生
回路１３の出力端子が接続される。　　　・ 本実施例においては、パルス列発生回路１３は導体２に
接続された整流回路５より電路の電圧信号を検出し、そ
の電圧信号の周期に対して一定の割合のパルス幅を有す
るパルス列を発生する。比較回路１１は漏電検出回路１
０の出力とパルス列発生回路１８の出力とを比較し、漏
電検出回路１０の出力がパルス列発生回路１３の出力よ
り大きいときに出力を出すよう構成されている。

出力回路１２は比較回路１１の出力信号九より導通し、
引外し装置である引外しコイル８を付勢して引外し動作
を行う。

本実施例においては、引外しコイル８は電路の過電流に
よっても動作するよう構成されている。

すなわち、導体２の各相に嵌着された変流器４ａ。

４ｂ、４ｃの出力を整流回路１４により整流し、整流回
路１４の出力を電流比較回路１５に印加して基準値との
比較を行う。整流回路１４の出力が基準値を越えたとき
は電流比較回路１５はその出力を時延回路１６に印加し
１、所定時間後に出力回路１７を導通させ引外し装置で
ある引外しコイル８を付勢する。なお、出力回路１２の
出力と出力回路１７の出力は論理和回路１８を介して引
外しコイル８に接続されているので少くともいずれか一
方が動作すれば引外しコイル８は付勢される。

整流回路５の出力はパルス列発生回路１３に印加される
だけではなく、電源回路６にも印加される。電源回路６
は引外しコイル８に電力を供給するとともに、定電圧回
路７を介して各回路へ電力を供給する。なお、本実施例
においては、電源回路６は整流回路１４からも電力を得
るよう接続されている。

第２図に漏電検出回路１０１比較回路１１、出力回路１
２、整流回路５、電源回路６、定電圧回路７の具体的構
成の一例を示す。なお、同図において、ｚｌはサージア
ブソーバ、Ｒ０〜Ｒ８Ｉは抵抗器、Ｃ８〜Ｃ１゜はコン
デンサ、Ｄ、〜Ｉ）＋ｙはダイオード、ＺＤ。

はツェナダイオード、Ｑ＋〜Ｑ、はオープンコレクタ出
力を有する比較器、Ｃ６はサイリスタ、Ｑ、はトランジ
スタである。

零相変流器８の出力は抵抗器Ｒ１により電圧に変換され
、第４図に示されるように抵抗器Ｒｔ％Ｒ１により分圧
された基準値と比較される。比較器Ｑ５は零相変流器３
の出力が基準値よシ大きいときはその出力端子が高電位
となるのでコンデンサＣ５が充電され、零相変流器３の
出力が基準値以下のときは、その出力端子が低電位とな
るのでコンデンサＣ８が放電されて、比較回路１１の比
較器Ｑ４のプラス側の入力端子に供給される漏電検出回
路１０の出力波形は三角波となる。

また、パルス列発生回路１８は各相の導体２ａ。

２ｂ、２ｃにそれぞれ直接接続された整流回路５からダ
イオードＤ６、Ｄ５、Ｄ６を介して電路の電圧信号を取
込む。比較器Ｑ１、Ｑｌ、Ｑ、はそれぞれ電路の電圧を
基準値と比較する。比較器Ｑ８について説明すると、整
流回路５より供給される１、路の電圧は抵抗器Ｒ６、Ｒ
１，を介してＧＮＤＫ接続される。

抵抗器Ｒ６とＲ１６の接続点は比較器Ｑ、のプラス側の
入力端子に接続される。また、抵抗器Ｒ３とＲ１６との
接続点はダイオードＤ３のアノードに接続され、ダイオ
ードＤ、のカソードはコンデンサＣ６を介してＧＮＤに
接続される。コンデンサＣ６の両端電圧は抵抗器ＲＩ６
とＲ１？とにより分圧され、Ｒ１６とＲ１７との接続点
は比較器ＱＩのマイナス側の入力端子に接続される。こ
れにより、第３図（イ）に示すように比較器Ｑ＋のプラ
ス側入力には電路の電圧を半波整流して分圧した電圧が
印加され、比較器Ｑ、のマイナス側入力には、プラス側
に引加された電圧をピークホールドして分圧した１、圧
が基準値として印加される。そのため比較器Ｑ、の出力
端子は入力端子のプラス側の電位がマイナス側の電位よ
り高い時だけ低１；位りとなり、その逆のときは高電位
Ｈとなるので第３図（ニ）に示すように相電圧のピーク
の前後のわずかの間のみ出力端子が低１１位となる。比
較器Ｑ２１．Ｑｓにおいてもそれぞれ第３図（ロ）（ホ
）および（ハ）（へ）に示すように同様となる。本実施
例においては、比較器Ｑ＋、Ｑｔ、Ｑｓにオープンコレ
クタ出力のものを用いているので、これらの出力の論理
和を取ると、第３図（ト）に示すようなパルス列を得る
ことができる。各相の電圧のピーク値に対する各比較器
の基準値の比率は一定であるので、このパルス列の低電
位時のパルス幅は各相の電圧の周期に対して一定の比率
となる。このパルス列は比較回路１１の比較器Ｑ４のマ
イナス側入力端子に印加される。

これにより舛４図（イ）に示すような１寛亀流が流れる
と、比較器Ｑ４の出力端子は、同図（ニ）に示すように
ｉｔ検出回路１０の出力（ハ）がパルス列発生回路１３
の出力（ロ）よυ大きい時にＡ電位となり、逆の場合に
は低電位となる。パルス列発生回路１３の出力パルス列
は高電位時と低電位時の電位差を充分大きくとることに
より、低電位時のパルス幅内において、漏電検出回路１
０の出力とパルス列発生回路１３の出力とを比較するよ
うになり、すなわち電源電圧の周期に対して一定の比率
の時間内で漏電検出回路１０およびパルス列発生回路１
３の出力の比較を行う。比較器Ｑ、の出力が高電位にな
ると出力回路１２のサイリスタＱ６がターンオンして、
弓１外しコイル８を付勢する電流が同図（ホ）のように
流れ、引外し動作が行われる。

なお、引外しにより同図（ロ）に示すようにパルス列発
生回路１８の出力はゼロになる。

電源回路６は整流回路５および整流回路１４で整流され
た電流をコンデンサＣ８により平滑して、一部を電諒Ｖ
ＡＡ　として引外しコイル８へ供給し、残りを定電圧回
路７を介して電源ｙｏｃ　　として各回路へ供給する。

定電圧回路７については周知の回路であるため説明を省
略する。

整流回路１４はダイオード［）＋１〜Ｄ、、による全波
整流ブリッジで構成され、電路２の各導体にそれぞれ設
けられた変流器４ａ、４ｂ、４ｃの出力を整流して比較
回路１５および電源回路６へそれぞれ電路２の電流信号
および各回路に供給する電力を供給するよう構成される
。過電流検出のための比較回路１５、時延回路１６、出
力回路１７については周知のものであるため説明を省略
する。

この回路に電路の周波数に対し、非常に高い周波数の漏
洩電流が流れた場合、零相変流器３の出力は第６図（イ
）に示すようになる。この漏洩電流が比較器Ｑ、の基準
値を越える時間の幅は電路の周波数で漏電が起きた場合
に比べ非常に狭いため、コンデンサＣ８に蓄積される電
荷量が小さく、漏電検出回路の出力は同図（ハ）のよう
になる。そのため漏電検出回路の出力（ハ）がパルス列
発生回路の出力（ロ）を越えることがなく、比較回路１
１が動作するに至らない。

なお、パルス列発生回路１３は電路の周波数をもとにパ
ルス列を発生するので、周波数の高い漏洩電流の影響を
受けない。これにより、本実施例では約Ｉ　ＫＨｚまで
の周波数の漏洩を流の影響を防止している。また、より
高い周波数を有する漏洩電流に対しては比較器Ｑｓの入
力側に接続されたコンデンサＣ８によりバイパスさせ、
誤動作を防ぐ。

本実施例においては数ＫＨｚ〜約ＩＭＨｚの周波数の漏
洩電流をバイパスさせている。さらに高い周波数におい
ては零相変流器の帯域外となり、出力が発生しないので
影響を受けることがない。本実施例においては数ＭＨｚ
で零相変流器の帯域外となる。これらにより、放送電波
の誘導等による回路遮断器の誤動作も防止することがで
きる。周波数の変化に対する動作特性は第７図に示すよ
うに、電路の周波数の変化に応じて動作可能な領域が変
化する。同図においては電路の周波数が５０Ｈｚ〜４０
０Ｈｚに変化した例を示している。これにより、第８図
に示すように本発明による回路遮断器１をインバータ１
３の負荷側に用いることができる。

なお、１６は回路遮断器１の２次側の電路、１Ｌ４はイ
ンバータ１３の負荷となる電動機である。

本発明の実施態様は上記実施例に限るものではなく第５
図に示す本発明の第２実施例のようにパルス列発生回路
１３の入力を変流器４ａ１４ｂ１４ｃに接続された半波
整流回路２４より得るようにしてもよく、これによれば
部品点数′ｔ−減らすことができる。この場合、電源回
路２６はダイオードＤＩ。

とコンデンサＣ８により構成される。

また、本発明の第８実施例によれば、第９図に示すよう
に、整流回路を全波整流回路２５として、この各相の出
力をそれぞれ比較器Ｑ８、Ｑ２、Ｑ３　に供給するもの
と、Ｔフリップフロップ（以下ＴＦＦ）Ｑ８、Ｑ、、Ｑ
＋ｏのＴ入力に供給するものとに分割し、ｌ＋鉾残ｎの
出カシＴＦＩ”Ｏ，の出力−＋紳器Ｏ９の出力と丁ＦＦ
Ｑ、の出力、比較器Ｑ、の出力とＴＦＦＱ＋。

の出力をそれぞれ２人力ＡＮＤゲートＱｕ、Ｑ８１、Ｑ
ｌｓの入力に供給し、各々のＡＮＤゲートの出力の論理
和をとることによりパルス列を得るパルス列発生回路２
７を用いて、この出力パルス列を比較回路１１の比較器
Ｑ、のマイナス側入力に供給するようにしてもよい。本
実施例によれば全波整流を行うので変流器４ａ、４ｂ、
４ｃより得られた電力を有効に利用することができる。

また、本発明の第４実施例においてはノくルス列発生回
路１３への入力を特定の相からのみ取出すようにしても
よく、本実施例によれば、特定の相の地絡電流に対して
選択的に動作する特性とすることができ、対地浮遊容量
による誤動作を防止することができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、電路の電圧または電流の周期に対して
一定の比率のパルス暢を有するノくルス列発生回路を備
え、該パルス列発生回路の出力と月電検出回路の出力と
を比較して引外しコイルを付勢するよう構成したので、
電源の周波数が広い範囲にわたって変化しても誤動作す
ることなく漏電側外しを行うことのできる回路遮断器を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例における回路遮断器のブロ
ック図、第２図は本発明の第１実施例における回路遮断
器の具体的回路図、第３図は本発明の第１、第２実施例
におけるパルス列発生回路の入力波形から出力波形が形
成される過程を示す波形図、第４図は本発明の第１〜第
４実施例における漏電検出回路の入力波形に対応する出
力波形とパルス列発生回路の出力波形とから出力回路の
出力信号が形成される過程を示す波形図、第５図は本発
明の第２実施例における回路遮断器の回路図、第６図は
本発明の第１〜第４実施例忙おける高周波漏洩電流に対
する漏電検出回路の出力およびパルス列発生回路の出力
を示す波形図、第７図は本発明の第１〜第４実施例にお
ける回路遮断器の漏洩電流の周波数に対する動作可能範
囲を示す特性図、第８図は本発明による回路遮断器をイ
ンバータの負荷側に用いた接続図、第９図は本発明の第
３実施例における回路遮断器の回路図、第１０図は従来
例における回路遮断器をインバータの１次側に接続した
時の高周波漏洩電流を示す接続図、第１１図は従来例に
おける回路遮断器の漏洩電流の周波数に対する動作可能
範囲を示す特性図である。 ２．２ａ、　２ｂ、　２ｃ　：電路、３：漏電検出手段
。 ５．２４．２５：整流回路、８：引外し装置、ＩＯ：＠
電検出回路、１１：比較回路、１２：出力回路、１３．
２７：パルス列発生回路。 第　　３　　図 θ□　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　−第　４　図 第　６　　図 弗　　７　　図 周　、反故　（Ｈ７） 第８　図 ＋ 半　７０　（２） Ｌ　　ｔｔ　　　閏 周　５皮　＆　　　（／−／υ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電路に設けられた漏電検出手段と、該漏電検出手段の出
   力が一定値に達したときに出力信号を発生するよう構成
   された漏電検出回路と、整流回路を介して得られる前記
   電路の電圧信号および電流信号の少くともいずれか一方
   の周期に対して一定の比率のパルス幅を有するパルス列
   を発生するよう構成されたパルス列発生回路と、該パル
   ス列発生回路の出力と前記漏電検出回路の出力とを比較
   するよう構成された比較回路と、該比較回路の出力によ
   り引外し装置を付勢するよう構成された出力回路とを備
   えて成ることを特徴とする回路遮断器。