KR102017484B1 - 차단 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 목적은 직류 전원의 검출 정밀도의 악화를 억제할 수 있는 차단 장치를 제공하는 것이다. 자심(10)은 교류 전류가 흐르는 1쌍의 도전로(90)에 전자기적으로 결합되어 있다. 여자부(30)는 교류인 여자 전류를 권선(20)에 공급한다. 전류 검출부(40)는 권선(20)에 흐르는 전류를 검출한다. 직류 성분 검출부(50)는 전류 검출부(40)에 의해 검출된 전류로부터 직류 성분의 크기를 검출한다. 1쌍의 접점부(70)는 1쌍의 도전로(90)에 각각 배치되어 있다. 판정부(60)는, 직류 성분 검출부(50)에 의해 검출된 직류 성분의 크기가 임계값 이하인 경우는 1쌍의 접점부(70)를 온으로 하고, 직류 성분 검출부(50)에 의해 검출된 직류 성분의 크기가 임계값을 넘고 있으면 1쌍의 접점부(70)를 오프로 한다. 판정부(60)는, 급전 정지 상태에서는 1쌍의 접점부(70)를 오프로 한다.

Description

차단 장치
본 발명은 차단 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전력 공급을 차단하는 차단 장치에 관한 것이다.
종래, 태양 전지와, 분산 전원과, 지락(地絡) 검출 회로를 구비한 태양광 발전 시스템이 있었다(예를 들면 특허문헌 1 참조). 분산 전원은 태양 전지의 직류 전압을 교류 전압으로 변환한다. 지락 검출 회로는 태양 전지와 분산 전원의 사이를 접속하는 직류 전로(電路; current path)의 지락을 검출한다.
지락 검출 회로는 검출 코어에 직류 전로가 통과한 영상 변류기(zero-phase-sequence current transformer)를 구비하고, 검출 코어에 감겨진 2차 권선의 출력으로부터 2차 권선에 흐르는 지락 전류를 검출하고 있었다.
지락 검출 회로에서는, 직류 전로에 전자기적으로 결합되도록 검출 코어가 배치되어 있기 때문에, 직류 전로에 흐르는 직류 전류에 의해 검출 코어가 자화될 가능성이 있다. 검출 코어가 자화되면, 전류의 검출 정밀도가 악화될 가능성이 있었다.
특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2000-23370호 공보
본 발명의 목적은 직류 전류의 검출 정밀도의 악화를 억제할 수 있는 차단 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 일 형태의 차단 장치는, 자심(magnetic core)과, 권선(winding)과, 여자부(exciter)와, 전류 검출부와, 직류 성분 검출부와, 1쌍의 접점부와, 판정부를 구비한다. 상기 자심은 교류 전류가 흐르는 1쌍의 도전로에 전자기적으로 결합되어 있다. 상기 권선은 상기 자심에 감겨져 있다. 상기 여자부는 교류인 여자 전류를 상기 권선에 공급한다. 상기 전류 검출부는 상기 권선에 흐르는 전류를 검출한다. 상기 직류 성분 검출부는 상기 전류 검출부에 의해 검출된 전류로부터 직류 성분의 크기를 검출한다. 상기 1쌍의 접점부는 상기 1쌍의 도전체에 각각 배치되어 있다. 상기 판정부는 상기 직류 성분 검출부에 의해 검출된 상기 직류 성분의 크기가 임계값 이하인 경우는 상기 1쌍의 접점부를 온으로 한다. 상기 판정부는, 상기 직류 성분 검출부에 의해 검출된 상기 직류 성분의 크기가 임계값을 넘고 있으면 상기 1쌍의 접점부를 오프로 한다. 상기 판정부는, 급전 정지 상태에서는 상기 1쌍의 접점부를 오프로 한다.
도 1은 실시 형태 1의 차단 장치의 회로도이다.
도 2는 실시 형태 1의 차단 장치가 구비하는 자심의 B-H 특성의 설명도이다.
도 3은 실시 형태 2의 차단 장치의 주요부의 블럭도이다.
도 4는 실시 형태 2의 변형예의 차단 장치의 주요부의 회로도이다.
도 5는 실시 형태 3의 차단 장치의 주요부의 회로도이다.
이하에 설명하는 실시 형태 1~3은 본 발명의 실시 형태의 일례에 불과하다. 본 발명의 실시 형태는 이하의 실시 형태 1~3에 한정되지 않고, 실시 형태 1~3은 본 발명의 목적을 달성할 수 있으면, 설계 등에 따라 여러 변경이 가능하다.
(실시 형태 1)
본 실시 형태의 차단 장치는 CCID(Charging Circuit Interrupt Device)라고 불리는 충전 제어 장치에 구비되어 있다. 충전 제어 장치는 교류 전원과 전동 차량을 연결하는 충전 케이블에 마련되어 있다. 전동 차량은, 예를 들면 하이브리드 자동차(HEV), 플러그·인·하이브리드 자동차(PHEV), 전기 자동차(EV) 등이다. 충전 제어 장치는, 직류의 누전 전류를 검지하면 전동 차량으로의 전력 공급을 차단한다. 또, 차단 장치의 용도는 충전 제어 장치에 한정되지 않고, 차단 장치는 축전 시스템에도 적용이 가능하다. 축전 시스템은 교류 전원으로부터 공급되는 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 축전지를 충전하는 시스템이다.
도 1은 충전 제어 장치가 구비하는 차단 장치(1)의 회로도이다. 차단 장치(1)는 충전 제어 장치의 케이스에 수납되어 있다. 충전 제어 장치의 차단 장치(1)는 1쌍의 전원 케이블(300)을 거쳐서 상용 전원 등의 교류 전원(100)에 접속된다. 차단 장치(1)는 1쌍의 전원 케이블(301)을 거쳐서 전동 차량(200)에 접속된다. 1쌍의 전원 케이블(300)의 각각은 충전 제어 장치의 케이스 내부에 수납된 도전체(90)를 거쳐서, 대응하는 전원 케이블(301)에 전기적으로 접속되어 있다. 즉, 교류 전원(100)으로부터의 교류 전류가 도전체(90) 및 전원 케이블(300, 301)을 통해 흐르고 있다. 여기서, 차단 장치(1), 차단 장치(1)를 수납하는 케이스, 도전체(90), 전원 케이블(300, 301) 등으로 충전 제어 장치가 구성되어 있다. 여기서, 1쌍의 도전체(90)와, 1쌍의 전원 케이블(300)과, 1쌍의 전원 케이블(301)로, 교류 전원(100)과 직류 전원 장치(201)의 사이의 1쌍의 도전로가 구성되어 있다. 또한, 전동 차량(200)은 직류 전원 장치(201)와 배터리(202)를 구비하고 있다. 직류 전원 장치(201)는 교류 전원(100)으로부터 공급되는 교류 전력을 직류 전력으로 변환한다. 배터리(202)는 직류 전원 장치(201)로부터 출력되는 직류 전력으로 충전된다.
다음에, 본 실시 형태의 차단 장치(1)에 대해 설명한다.
차단 장치(1)는 자심(10)과, 권선(20)과, 여자부(30)와, 전류 검출부(40)와, 직류 성분 검출부(50)와, 판정부(60)와, 1쌍의 접점부(70)를 구비한다.
자심(10)은 1쌍의 도전로(특히 1쌍의 도전체(90))와 전자기적으로 결합되어 있다. 본 실시 형태에서는, 자심(10)은 연자성 재료에 의해 링 모양으로 형성되어 있고, 자심(10)의 구멍에 1쌍의 도전체(90)가 통과하고 있다. 또, 자심(10)을 형성하는 연자성 재료로서는, 나노 액정 재료, 비정질 금속 재료(아몰퍼스(amorphous) 리본이나 아몰퍼스 와이어 등), 페라이트, 퍼몰로이(permalloy), 자성 유체 등이 적합하다.
권선(20)은 자심(10)에 감겨져 있다. 권선(20)의 일단은 여자부(30)의 출력단에 접속되어 있다. 권선(20)의 타단은 저항기(41)를 거쳐서 정전압원(34)에 접속되어 있다. 1쌍의 도전체(90)에 전류가 흐르면, 각 도전체(90)의 주위에 발생한 자속이 자심(10)에 쇄교함으로써, 자속에 따른 전류가 권선(20)에 발생한다.
여자부(30)는 OP 앰프(연산 증폭기)(31)와, 저항기(32, 33)와, 정전압원(34)을 이용한 정귀환(positive feedback)의 발진 회로이다.
OP 앰프(31)는 단일 전원 구동의 OP 앰프이다. 정전압원(34)으로부터 공급되는 직류 전압의 전압값은 OP 앰프(31)의 전원 전압 Vcc의 약 절반의 전압으로 되어 있다. OP 앰프(31)의 반전 입력 단자는 권선(20)과 저항기(41)의 접속점에 접속되어 있다. 전류 검출부(40)의 출력 전압(권선(20)과 저항기(41)의 접속점의 전압)이 OP 앰프(31)의 반전 입력 단자에 입력되고 있다. OP 앰프(31)의 비반전 입력 단자에는 저항기(41)의 전압이 입력되고 있다.
전류 검출부(40)는 저항기(41)를 구비한다. 저항기(41)은 권선(20)의 타단과 정전압원(34)의 사이에 접속되어 있다.
여자부(30)는 정귀환의 발진 회로이고, 여자부(30)가 발진 동작을 행하는 것에 의해, 여자부(30)로부터 권선(20)으로 교류의 여자 전류가 공급되게 된다. 그리고, 전류 검출부(40)는 정전압원(34)으로부터 공급되는 직류 전압에, 저항기(41)의 양단간에 발생하는 전압을 더한 전압을 여자부(30)와 직류 성분 검출부(50)에 출력한다.
직류 성분 검출부(50)는, 예를 들면 로우패스 필터이다. 구체적으로는, 직류 성분 검출부(50)는 OP 앰프(51)와, 저항기(52, 53)와, 콘덴서(54)로 구성된다. 직류 성분 검출부(50)는 전류 검출부(40)의 출력 전압에 포함되는 고주파 성분을 감쇠시킴으로써, 전류 검출부(40)의 출력 전압에 포함되는 직류 성분을 판정부(60)에 출력한다. 여기서, 직류 성분 검출부(50)로부터 출력되는 출력 전압은, 도전체(90)에 흐르는 직류의 누전 전류의 크기에 비례한 전압값으로 된다.
판정부(60)는 콤퍼레이터(comparator)(61)와 저항기(62, 63)를 이용한 비교 회로를 구비하고 있는 콤퍼레이터(61)의 플러스 입력 단자에는 직류 성분 검출부(50)의 출력 전압이 입력되고 있다. 콤퍼레이터(61)의 마이너스 입력 단자에는 기준 전압이 입력되고 있다. 기준 전압은 일정한 전원 전압 Vcc를 저항기(62, 63)에 의해 분압하여 작성되고, 이 기준 전압의 전압값이 임계값으로 된다. 판정부(60)는, 직류 성분 검출부(50)의 출력 전압이 기준 전압을 넘으면, 충전 정지 신호를 1쌍의 접점부(70)에 출력한다. 이 충전 정지 신호는 1쌍의 접점부(70)를 오프시키는 신호이다. 또한, 교류 전원(100)으로부터 전동 차량(200)로의 급전을 정지하는 급전 정지 상태에서는, 예를 들면 전동 차량(200)으로부터 입력되는 신호(급전 정지 상태를 통지하는 신호)에 따라, 콤퍼레이터(61)의 플러스 입력 단자에 기준 전압을 넘는 전압이 입력된다. 이것에 의해, 판정부(60)가 충전 정지 신호를 1쌍의 접점부(70)에 출력하고, 1쌍의 접점부(70)를 오프로 한다. 또, 판정부(60)는, 비교 회로에 부가하여, 출력 회로를 구바하여도 좋다. 출력 회로는, 비교 회로의 출력과 전동 차량(200)으로부터 입력되는 신호에 따라, 1쌍의 접점부(70)의 온/오프를 제어한다. 출력 회로는, 급전 정지 상태에서는 1쌍의 접점부(70)를 오프로 한다. 출력 회로는, 충전 정지 신호가 입력되지 않으면 1쌍의 접점부(70)를 온으로 하고, 충전 정지 신호가 입력되고 있으면 1쌍의 접점부(70)를 오프로 한다. 여기서, 출력 회로는 필수의 구성이 아니며, 판정부(60)는 비교 회로만을 구비하고 있어도 좋다.
차단 장치(1)는 1쌍의 접점부(70)를 구비하고 있다. 1쌍의 도전체(90)의 각각에 접점부(70)가 1개씩 마련되어 있다. 1쌍의 접점부(70)는, 예를 들면 전자기 계전기의 접점이다. 판정부(60)로부터 충전 정지 신호가 입력되면 1쌍의 접점부(70)는 오프로 되고, 교류 전원(100)으로부터 직류 전원 장치(201)로의 전력 공급이 차단된다.
다음에, 본 실시 형태의 차단 장치(1)의 동작을 설명한다.
여자부(30)가 권선(20)에 교류의 여자 전류를 공급하면, 자심(10)에 자속(자계)이 발생한다. 이 자속의 방향과 크기는 여자부(30)가 권선(20)에 공급하는 여자 전류에 동기하여 변화한다. 도전체(90)에 전류가 흐르지 않는 경우에는, 자심(10)에 발생하는 자속은, 여자부(30)가 권선(20)에 공급한 여자 전류에 의한 자속뿐이기 때문에, 자심(10)의 자화 특성(B-H 특성)은 도 2에 파선으로 나타내는 바와 같이 원점에 대해 점 대칭인 자화 특성으로 된다.
본 실시 형태의 차단 장치(1)는 플럭스 게이트(flux gate) 방식의 자속 검지 방법을 채용하고 있다. 차단 장치(1)는 자심(10)을 자기 포화시킴으로써 권선(20)에 공급하는 여자 전류를 급격하게 변화시키고 있다. 차단 장치(1)는, 권선(20)에 흐르는 전류의 직류 성분을 검출함으로써, 권선(20)에 흐르는 전류의 평균값을 검출하고 있다. 직류의 누전 전류가 도전체(90)에 흐르지 않는 상태에서는, 권선(20)에 흐르는 전류에 포함되는 직류 성분은 제로로 된다. 한편, 직류 전원 장치(201)로부터 교류 전원(100)의 접지점을 거쳐서 직류의 누전 전류가 흐르면, 도전체(90)에 직류의 누전 전류가 흐름으로써, 도전체(90)의 주위에 배치되는 자심(10)에 누전 전류에 따른 자속(자계)이 발생한다. 그 때문에, 자심(10)의 자기 특성이 변화하여, 자심(10)의 자기 특성은, 예를 들면 도 2에 실선으로 나타내는 바와 같이 원점에 대해 비대칭인 자기 특성으로 된다.
전류 검출부(40)의 출력 전압은 권선(20)에 흐르는 전류의 크기에 비례한다. 여기서, 권선(20)에 흐르는 전류는 여자부(30)가 권선(20)에 공급한 여자 전류와, 자심(10)에 발생한 자속에 의해 권선(20)에 발생한 전류를 합한 전류로 된다. 자심(10)에는, 도전체(90)에 흐르는 전류에 따른 자속이 발생한다. 직류 성분 검출부(50)는, 전류 검출부(40)의 출력 전압에 포함되는 고주파 성분을 감쇠시킴으로써, 전류 검출부(40)의 출력 전압에 포함되는 직류 성분을 출력한다. 따라서, 직류 성분 검출부(50)의 출력 전압은 전류 검출부(40)에 의해 검출된 전류값에 포함되는 직류 성분의 크기에 비례한 전압으로 된다. 본 실시 형태에서는, 직류 성분 검출부(50)가, 전류 검출부(40)의 출력 전압으로부터 고주파 성분을 감쇠시킴으로써, 전류 검출부(40)의 출력 전압에 포함되는 직류 성분을 검출하고 있으므로, 전류 검출부(40)의 출력의 절대값을 구하는 절대값 회로가 불필요하다.
판정부(60)는 직류 성분 검출부(50)의 출력 전압과 기준 전압의 고저(高低)를 비교한다. 도전체(90)에 흐르는 직류 전류가 증가한 것에 의해, 직류 성분 검출부(50)의 출력 전압이 기준 전압을 넘으면, 판정부(60)가 충전 정지 신호를 1쌍의 접점부(70)에 출력한다. 1쌍의 접점부(70)는 충전 정지 신호가 입력되면 오프가 되고, 차단 장치(1)는 교류 전원(100)으로부터 직류 전원 장치(201)로의 전력 공급을 차단한다. 따라서, 차단 장치(1)는, 누전 등의 이상 발생시에는 교류 전원(100)으로부터 직류 전원 장치(201)로의 전력 공급을 차단한다. 또, 직류 성분 검출부(50)의 출력 전압이 기준 전압 이하이면, 판정부(60)는, 충전 정지 신호를 1쌍의 접점부(70)에 출력하지 않고, 1쌍의 접점부(70)를 온으로 한다. 이 경우, 차단 장치(1)는, 교류 전원(100)으로부터 직류 전원 장치(201)로의 전력 공급을 차단하지 않고, 직류 전원 장치(201)에 전력이 공급된다. 또, 본 실시 형태의 차단 장치(1)에서는, 1쌍의 접점부(70)가 오프 상태이더라도, 여자부(30), 직류 전류 검출부(50), 판정부(60) 등에 동작 전력을 공급하는 정전압원이, 교류 전원(100)으로부터 전력을 받아 동작하도록 구성되어 있다.
또, 본 실시 형태의 차단 장치(1)에서는, 1쌍의 접점부(70)가, 1쌍의 도전체(90)에서 자심(10)이 전자기적으로 결합되어 있는 부위보다 직류 전원 장치(201)에 가까운 위치에 마련되어 있지만, 1쌍의 접점부(70)의 위치는 상기의 위치에 한정되지 않는다. 1쌍의 접점부(70)는 1쌍의 도전체(90)에서 자심(10)이 전자기적으로 결합되어 있는 부위보다 교류 전원(100)에 가까운 위치에 마련되어도 좋다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태의 차단 장치(1)는 자심(10)과, 권선(20)과, 여자부(30)와, 전류 검출부(40)와, 직류 성분 검출부(50)와, 1쌍의 접점부(70)와, 판정부(60)를 구비하고 있다. 자심(10)은 교류 전류가 흐르는 1쌍의 도전로(본 실시 형태에서는, 1쌍의 도전체(90))에 전자기적으로 결합되어 있다. 권선(20)은 자심(10)에 감겨져 있다. 여자부(30)는 교류인 여자 전류를 권선(20)에 공급한다. 전류 검출부(40)는 권선(20)에 흐르는 전류를 검출한다. 직류 성분 검출부(50)는 전류 검출부(40)에 의해 검출된 전류로부터 직류 성분의 크기를 검출한다. 1쌍의 접점부(70)는 1쌍의 도전체(90)에 각각 배치되어 있다. 판정부(60)는, 직류 성분 검출부(50)에 의해 검출된 직류 성분의 크기가 임계값 이하인 경우는 1쌍의 접점부(70)를 온으로 한다. 판정부(60)는, 직류 성분 검출부(50)에 의해 검출된 직류 성분의 크기가 임계값을 넘고 있으면 1쌍의 접점부(70)를 오프로 한다. 판정부(60)는, 급전 정지 상태에서는 1쌍의 접점부(70)를 오프로 한다.
이와 같이, 자심(10)은 교류 전류가 흐르는 1쌍의 도전로에 전자기적으로 결합되어 있다. 또한, 급전 정지 상태에서는 1쌍의 접점부(70)가 오프로 되어 있고, 1쌍의 도전체(90)가 양쪽 모두에 차단되어 있으므로, 자심(10)을 자화하는 요인으로 되는 누설 전류가 도전체(90)에 흐르기 어려워져, 자심(10)이 자화되기 어려워진다.
또한, 직류 전원 장치(201)가 트랜스를 구비하고, 직류 전원 장치(201)의 1차측과 2차측이 전기적으로 절연되어 있는 경우에, 직류 전원 장치(201)의 1차측에서 접지를 검출하기 위해서는, 직류 전원 장치(201)의 1차측에 접지선이 접속되어 있을 필요가 있다. 즉, 배터리(202)와 직류 전원 장치(201)를 연결하는 1쌍의 도전선의 각각에 접지선이 접속되고, 이 접지선과 자기적으로 결합되도록 자심이 배치될 필요가 있다. 그 때문에, 접지선을 여분으로 배선할 필요가 있어, 배선 작업의 수고가 여분으로 필요하게 된다. 그에 반해, 본 실시 형태의 차단 장치(1)에서는, 교류 전류가 흐르는 경로에 자심(10)이 배치되어 있다. 교류 전원(100)은 분전반으로 접지되어 있으므로, 자심(10)은 직류 전원 장치(201)와 교류 전원(100)의 사이를 접속하는 도전로(특히 도전체(90) 또는 전력 케이블(300))와 전자기적으로 결합되도록 배치되면 좋다. 따라서, 접지선을 새로이 시공할 필요가 없어, 자심(10)의 설치 작업이 간단하다.
또한, 본 실시 형태의 차단 장치(1)에서는, 1쌍의 접점부(70)는, 교류 전류가 흐르는 도전로(특히 도전체(90) 및 전력 케이블(300))에서, 자심(10)이 전자기적으로 결합되는 부위보다 직류 전원 장치(201)에 가까운 위치에 마련되어 있다. 판정부(60)는 교류 전원(100)으로부터 직류 전원 장치(201)로 교류 전력이 공급되고 있지 않는 급전 정지 상태에서는 1쌍의 접점부(70)를 오프로 하고 있다. 따라서, 급전 정지 상태에서는, 전류가, 배터리(202) 등으로부터, 도전체(90)에서 자심(10)이 전자기적으로 결합된 부위에 흐르지 않게 된다. 여기서, 도전체(90)에 교류 전류가 흐르는 경우, 교류 전류는 흐르는 방향이 주기적으로 변화하기 때문에, 자심(10)은 자화되기 어렵다. 그에 반해, 도전체(90)에 직류 전류가 흐르면, 도전체(90)에는 한 방향의 전류가 계속 흐르기 때문에, 자심(10)이 자화되기 쉬워진다. 직류 전류에 의해 자심(10)이 자화되면, 전류의 검출 정밀도가 악화될 가능성이 있다. 본 실시 형태에서는, 도전체(90)에서 자심(10)이 전자기적으로 결합되어 있는 부위보다 직류 전원 장치(201)에 가까운 위치에 1쌍의 접점부(70)가 마련되어 있다. 따라서, 1쌍의 접점부(70)가 오프인 상태에서는, 지락이 발생하여, 직류 전원 장치(201)로부터의 누전 전류가 도전체(90)에 흘렀다고 해도, 자심(10)이 전자적으로 결합되어 있는 도전체(90)의 부위에 누전 전류가 흐르는 일은 없다. 따라서, 직류의 누전 전류에 의해 자심(10)이 자화되기 어려워진다.
(실시 형태 2)
실시 형태 2의 차단 장치(1)를 도 3에 근거하여 설명한다.
실시 형태 2의 차단 장치(1)는 실시 형태 1의 차단 장치(1)가 구비하는 구성요소에 부가하여 기억부(80)를 구비하고 있다. 기억부(80)는 1쌍의 접점부(70)가 오프인 상태에서 직류 성분 검출부(50)에 의해 검출된 직류 성분의 크기를 기억한다. 또, 기억부(80) 이외의 구성은 실시 형태 1에서 설명한 차단 장치(1)와 동일하기 때문에, 동일한 구성요소에는 동일한 부호를 부여하고, 그 설명은 생략한다. 또한, 본 실시 형태의 구성은 이하에 설명하는 실시 형태 3에도 적용이 가능하다.
기억부(80)는, 예를 들면 EEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory) 등의 바휘발성 메모리를 구비한다. 기억부(80)는 직류 성분 검출부(50)에 의해 검출된 직류 성분의 크기를 디지털값으로 변환하여 바휘발성 메모리에 기억한다. 또한, 기억부(80)는 바휘발성 메모리에 기억한 직류 성분의 크기를 아날로그값으로 변환하여 출력하는 기능도 구비하고 있다. 또, 기억부(80)는 직류 성분 검출부(50)에 의해 검출된 직류 성분의 크기를 유지하는 샘플 홀드 회로이어도 좋다.
판정부(60)는, 충전 정지 신호를 출력하면, 1쌍의 접점부(70)가 오프인 상태에서 직류 성분 검출부(50)에 의해 검출된 직류 성분의 크기(오프셋값)를 기억부(80)에 기억시킨다. 여기서, 1쌍의 접점부(70)가 오프인 상태에서 직류 성분 검출부(50)에 의해 검출된 직류 성분의 크기는 자심(10)에 남은 잔류 자기의 크기에 비례한다.
그 후, 판정부(60)는, 1쌍의 접점부(70)가 온인 상태에서 직류 성분 검출부(50)에 의해 검출된 직류 성분의 크기를, 기억부(80)에 기억된 직류 성분의 크기(오프셋값)로 보정한다. 예를 들면, 판정부(60)는, 1쌍의 접점부(70)가 온인 상태에서 직류 성분 검출부(50)에 의해 검출된 직류 성분의 크기로부터, 기억부(80)에 기억된 직류 성분의 크기를 감산 회로에서 감산한다. 판정부(60)는 감산 후(보정 후)의 값이 임계값을 넘으면 충전 정지 신호를 출력한다. 즉, 판정부(60)는, 직류 성분 검출부(50)에 의해 검출된 직류 성분의 크기로부터 오프셋값을 감산하여 얻어진 값이 임계값을 넘고 있으면, 직류 성분 검출부(50)에 의해 검출된 직류 성분의 크기가 임계값을 넘고 있다고 판단한다. 이것에 의해, 자심(10)이 자화되어, 자심(10)에 잔류 자기가 발생하고 있는 경우에서도, 판정부(60)가, 직류 성분 검출부(50)에 의해 검출된 직류 성분의 크기로부터, 자심(10)의 잔류 자기에 의한 검출 오차를 보정하므로, 직류 전류의 검출 정밀도가 향상된다.
또, 판정부(60)는, 기억부(80)에 기억된 직류 성분의 크기(오프셋값)로 임계값을 보정해도 좋다. 도 4는 판정부(60)가 기억부(80)에 기억된 직류 성분의 크기로 임계값을 보정하는 변형예의 회로도이다. 이 변형예의 구성은 실시 형태 3에도 적용이 가능하다.
판정부(60)는 콤퍼레이터(61)와, 제어 회로(69)와, 임계값 설정 회로(600)를 구비하고 있다.
콤퍼레이터(61)의 플러스 입력 단자에는 직류 성분 검출부(50)의 출력 전압이 입력되고 있다. 콤퍼레이터(61)의 마이너스 입력 단자에는 기준 전압(임계값으로 되는 전압값)이 입력되고 있다. 기준 전압은 임계값 설정 회로(600)에 의해 설정되어 있다.
임계값 설정 회로(600)는 저항기(62, 63, 65, 67)와, MOSFET와 같은 반도체 스위치(64, 66, 68)를 구비하고 있다. 또, 반도체 스위치(64, 66, 68)는 MOSFET에 한정되지 않고, 바이폴라 트랜지스터 등의 반도체 스위치이더라도 좋다.
저항기(63)의 일단은 회로의 그라운드에 접속되고, 저항기(63)의 타단은 반도체 스위치(64, 66, 68)의 일단에 접속되어 있다. 반도체 스위치(64)의 타단은 저항기(62)의 일단에 접속되어 있다. 저항기(62)의 타단은 일정한 전원 전압 Vcc를 출력하는 정전압원에 접속되어 있다. 반도체 스위치(66)의 타단은 저항기(65)의 일단에 접속되어 있다. 저항기(65)의 타단은 정전압원에 접속되어 있다. 반도체 스위치(68)의 타단은 저항기(67)의 일단에 접속되어 있다. 저항기(67)의 타단은 정전압원에 접속되어 있다. 여기서, 반도체 스위치(64, 66, 68)의 제어 단자는 각각 제어 회로(69)의 출력 단자에 접속되어 있다. 반도체 스위치(64)의 제어 단자에 제어 회로(69)로부터 제어 신호가 입력되면, 반도체 스위치(64)가 온으로 된다. 반도체 스위치(64)의 제어 단자에 제어 신호가 입력되지 않게 되면, 반도체 스위치(64)가 오프로 된다. 반도체 스위치(66, 68)의 동작은 반도체 스위치(64)의 동작과 동일하다. 반도체 스위치(66, 68)의 제어 단자에 제어 회로(69)로부터 제어 신호가 입력되면, 반도체 스위치(66, 68)는 온으로 된다.
이와 같이, 판정부(60)는, 복수의 저항기(62, 63, 65, 67)로 구성되는 분압 회로를 갖고, 일정한 전압 Vcc를 분압 회로에서 분압한 전압을 기초로 임계값을 설정하고 있다. 복수의 저항기(62, 63, 65, 67)는 1 이상의 조정용 저항기(62, 65, 67)를 포함하고 있다. 분압 회로는 1 이상의 조정용 저항기(62, 65, 67)에 각각 접속되는 1 이상의 반도체 스위치(64, 66, 68)를 더 가지고 있다. 판정부(60)는 오프셋값에 따라, 1 이상의 반도체 스위치(64, 66, 68)를 각각 온 또는 오프시킴으로써, 분압 회로의 분압비를 변화시키도록 구성된다.
여기서, 분압 회로를 구성하는 복수의 저항기(62, 63, 65, 67) 중, 저항기(62, 65, 67)가 조정용의 저항기이고, 이들 저항기(62, 65, 67)에 각각 반도체 스위치(64, 66, 68)가 접속되어 있다. 또, 분압 회로를 구성하는 복수의 저항기 중 1 이상의 저항기가 조정용의 저항기이면 좋고, 분압 회로를 구성하는 복수의 저항기의 모두가 조정용의 저항기이더라도 좋다.
반도체 스위치(64)만이 온으로 되면, 임계값의 전압값은 정전압원으로부터 공급되는 일정한 전압 Vcc를 저항기(62, 63)에서 분압한 전압값으로 된다.
반도체 스위치(64, 66)가 온으로 되면, 저항기(62, 65)가 병렬로 접속된 상태로 된다. 이 경우, 임계값의 전압값은 전압 Vcc를 저항기(62, 65)의 병렬 회로와 저항기(63)에서 분압한 전압값이 되므로, 반도체 스위치(64)만이 온으로 되는 경우에 비해 임계값의 전압이 높아진다.
반도체 스위치(64, 66, 68)가 온으로 되면, 저항기(62, 65, 67)가 병렬로 접속된 상태가 된다. 이 경우, 임계값의 전압값은 전압 Vcc를 저항기(62, 65, 67)의 병렬 회로와 저항기(63)에서 분압한 전압값이 되므로, 반도체 스위치(64, 66)가 온으로 되는 경우에 비해 임계값의 전압이 더 높아진다.
제어 회로(69)는 기억부(80)에 기억된 직류 성분의 크기(오프셋값)에 따라 반도체 스위치(64, 66, 68)의 온/오프를 제어한다. 제어 회로(69)는 기억부(80)에 기억된 직류 성분의 크기와 제 1 기준 레벨 및 제 2 기준 레벨의 고저를 비교한다. 여기서, 제 2 기준 레벨은 제 1 기준 레벨보다 높은 전압값으로 설정되어 있다.
기억부(80)에 기억된 직류 성분의 크기가 제 1 기준 레벨보다 낮으면, 제어 회로(69)는 반도체 스위치(64)의 제어 단자에만 제어 신호를 출력하고, 반도체 스위치(64)만을 온으로 한다. 제어 회로(69)는 일정한 전압 Vcc를 저항기(62, 63)에서 분압한 전압값을 임계값의 전압값으로 한다.
한편, 기억부(80)에 기억된 직류 성분의 크기가 제 1 기준 레벨 이상이고, 또한, 제 2 기준 레벨 미만으로 되면, 제어 회로(69)는 반도체 스위치(64, 66)를 온으로 한다. 제어 회로(69)는 일정한 전압 Vcc를 저항기(62, 65)의 병렬 회로와 저항기(63)에서 분압한 전압값을 임계값의 전압값으로 한다. 이것에 의해, 반도체 스위치(64)만이 온인 경우에 비해, 임계값의 전압값이 높아져, 자심(10)이 자화됨으로써 직류 성분 검출부(50)의 출력이 증가한 경우에도, 오검지가 발생하기 어려워진다.
또한, 기억부(80)에 기억된 직류 성분의 크기가 제 2 기준 레벨 이상으로 되면, 제어 회로(69)는 반도체 스위치(64, 66, 68)를 온으로 한다. 제어 회로(69)는 일정한 전압 Vcc를, 저항기(62, 65, 67)의 병렬 회로와 저항기(63)에서 분압한 전압값을 임계값의 전압값으로 한다. 즉, 판정부(60)는 오프셋값이 커질수록 임계값을 크게 하도록 구성되어 있다. 이것에 의해, 반도체 스위치(64, 66)가 온인 경우에 비해, 임계값의 전압값이 더 높아져, 자심(10)이 자화됨으로써 직류 성분 검출부(50)의 출력이 증가한 경우에도, 오검지가 발생하기 어려워진다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태의 차단 장치(1)는 1쌍의 접점부(70)가 오프인 상태에서 직류 성분 검출부(50)에 의해 검출된 직류 성분의 크기를 기억하는 기억부(80)를 더 구비하여도 좋다. 판정부(60)는, 1쌍의 접점부(70)가 온인 상태에서 직류 성분 검출부(50)에 의해 검출된 직류 성분의 크기, 및 임계값 중 어느 한쪽을, 기억부(80)에 기억된 직류 성분의 크기로 보정한다.
자심(10)이 자화됨으로써, 1쌍의 접점부(70)가 오프인 상태에서 직류 성분 검출부(50)의 출력에 오프셋값이 발생한 경우에도, 이 오프셋값을 기억부(80)에 기억시켜 둘 수 있다. 그리고, 판정부(60)는, 1쌍의 접점부(70)가 온인 상태에서 직류 성분 검출부(50)에 의해 검출된 직류 성분의 크기, 및 임계값 중 어느 한쪽을, 기억부(80)에 기억된 오프셋값으로 보정하고 있다. 따라서, 자심(10)이 자화된 것에 의해 직류 성분 검출부(50)의 검출값에 오차가 발생했다고 해도, 판정부(60)의 오동작이 일어나기 어려워진다.
또한, 차단 장치(1)는, 1쌍의 접점부(70)가 오프인 상태, 즉 교류 전원(100)으로부터 직류 전원 장치(201)로의 전력 공급이 정지하고 있는 상태에서, 직류 성분 검출부(50)에 의해 검출된 직류 성분의 크기를 기억부(80)에 기억시키고 있다. 따라서, 차단 장치(1)가 정지하고, 그 후에 기동하는 경우에, 직류 성분 검출부(50)에 의해 검출된 직류 성분의 크기를 기억부(80)가 기억하는 동작을 행하고 있지만, 이 동작은 기동 시간 내에 완료하는 것이 가능하다. 이 때문에, 기억부(80)가 기억 동작을 행하는 추가의 대기 시간이 (유저에게 있어) 필요없다고 하는 메리트가 있다.
또한, 판정부(60)는 기억부(80)에 기억된 직류 성분의 크기에 따라, 저항기와 반도체 스위치를 구비한 회로(임계값 설정 회로(600))에 의해 임계값을 설정해도 좋다.
판정부(60)가, 기억부(80)에 기억된 직류 성분의 크기에 따라 임계값을 설정하고 있으므로, 자심(10)이 자화된 것에 의해 직류 성분 검출부(50)의 검출값에 오차가 발생했다고 해도, 판정부(60)의 오동작이 일어나기 어려워진다. 또한, 임계값을 설정하는 회로는, 저항기(저항기(62, 63, 65, 67))와 반도체 스위치(반도체 스위치(64, 66, 68))로 구성되어 있으므로, 기계식 스위치를 이용하는 경우에 비해 내구성이 향상하고, 소형화를 실현할 수 있다.
또, 본 실시 형태에서는, 임계값을 설정하는 회로(임계값 설정 회로(600))를, 복수의 저항기를 이용한 분압 회로로 구성하고 있다. 복수의 저항기의 일부 또는 전부에 하나~복수의 반도체 스위치가 접속(직렬 접속 또는 병렬 접속)되어 있다. 판정부(60)는 하나~복수의 반도체 스위치를 각각 온/오프시킴으로써, 분압 회로의 분압비를 변화시키고, 그것에 의해 임계값을 설정하면 좋다.
(실시 형태 3)
실시 형태 3의 차단 장치(1)에 대해 도 5에 근거하여 설명한다.
실시 형태 3의 차단 장치(1)에서는, 실시 형태 1에서 설명한 차단 장치(1)에서, 전류 검출부(40)가 임피던스 회로(400)를 구비하고 있다. 임피던스 회로(400)는 권선(20)에 흐르는 전류의 전류값에 비례한 전압 신호를 발생한다. 여자부(30)는 임피던스 회로(400)에 발생한 전압 신호의 크기에 따른 진폭의 여자 전류를 권선(20)에 공급한다. 여자부(30)는 임피던스 회로(400)의 임피던스값을 설정하는 설정 회로(35)를 가지고 있다. 여기서, 여자부(30)의 출력 전압이 일정하면, 임피던스 회로(400)의 임피던스값이 커질수록, 권선(20)에 공급되는 여자 전류의 진폭은 작아진다. 또, 임피던스 회로(400) 및 설정 회로(35) 이외의 구성은 실시 형태 1과 동일하기 때문에, 공통의 구성요소에는 동일한 부호를 부여하고, 그 설명은 생략한다.
임피던스 회로(400)는 저항기(41, 42, 43)와 반도체 스위치(44, 45)를 가지고 있다. 저항기(41)의 일단은 권선(20)에 접속되고, 저항기(41)의 타단은 정전압원(34)에 접속되어 있다. 저항기(41)의 양단간에는, MOSFET와 같은 반도체 스위치(44)와 저항기(42)의 직렬 회로가 접속되어 있다. 또한, 저항기(41)의 양단간에는, MOSFET와 같은 반도체 스위치(45)와 저항기(43)의 직렬 회로가 접속되어 있다. 반도체 스위치(44, 45)의 제어 단자에는 설정 회로(35)가 접속되어 있다. 설정 회로(35)로부터 반도체 스위치(44)의 제어 단자로 제어 신호가 입력되면, 반도체 스위치(44)가 온으로 된다. 설정 회로(35)로부터 반도체 스위치(44)의 제어 단자로 제어 신호가 입력되지 않게 되면, 반도체 스위치(44)가 오프로 된다. 반도체 스위치(45)의 동작은 반도체 스위치(44)의 동작과 동일하기 때문에, 그 설명은 생략한다. 또, 반도체 스위치(44, 45)는 MOSFET에 한정되지 않고, 바이폴라 트랜지스터와 같은 반도체 스위치라도 좋다.
이와 같이, 임피던스 회로(400)는 병렬로 접속된 복수의 저항기(41, 42, 43)를 가지고 있다. 복수의 저항기(41, 42, 43)는 1 이상의 조정용 저항기(42, 43)를 포함하고 있다. 임피던스 회로(400)는 1 이상의 조정용 저항기(42, 43)에 각각 직렬로 접속되는 1 이상의 반도체 스위치(44, 45)를 더 가지고 있다. 설정 회로(35)는 1 이상의 반도체 스위치(44, 45)를 각각 온 또는 오프시킴으로써, 임피던스 회로(400)의 임피던스값을 설정하도록 구성된다.
여기서, 임피던스 회로(400)가 구비하는 3개의 저항기(41, 42, 43) 중 저항기(42, 43)가 조정용의 저항기이고, 저항기(42, 43)에 각각 반도체 스위치(44, 45)가 접속되어 있다. 또, 임피던스 회로(400)가 구비하는 복수의 저항기 중 1 이상의 저항기가 조정용의 저항기이면 좋고, 임피던스 회로(400)가 구비하는 복수의 저항기의 모두가 조정용의 저항기이더라도 좋다.
설정 회로(35)가, 반도체 스위치(44, 45)를 오프로 하면, 임피던스 회로(400)는 저항기(41)만으로 구성되고, 임피던스 회로(400)의 임피던스값은 최대가 된다. 임피던스 회로(400)의 임피던스값이 최대로 되면, 임피던스 회로(400)에 흐르는 전류는 최소로 되고, 여자부(30)가 권선(20)에 공급하는 여자 전류가 최소로 된다.
설정 회로(35)가, 반도체 스위치(44)를 온, 반도체 스위치(45)를 오프로 하면, 임피던스 회로(400)는 저항기(41, 42)의 병렬 회로로 구성된다. 이것에 의해, 임피던스 회로(400)의 임피던스값이 반도체 스위치(44, 45)가 오프인 경우에 비해 저하하기 때문에, 임피던스 회로(400)에 흐르는 전류는 증가하고, 여자부(30)가 권선(20)에 공급하는 여자 전류가 증가한다.
또한, 설정 회로(35)가, 반도체 스위치(44, 45)를 온으로 하면, 임피던스 회로(400)는 저항기(41, 42, 43)의 병렬 회로로 된다. 이 경우, 임피던스 회로(400)의 임피던스값은, 반도체 스위치(44)를 온, 반도체 스위치(45)가 오프인 경우에 비해 더 저하하고, 임피던스 회로(400)에 흐르는 전류가 커지므로, 여자부(30)가 권선(20)에 공급하는 여자 전류가 최대로 된다. 이 때, 여자부(30)가 권선(20)에 공급하는 여자 전류의 진폭은 자심(10)을 충분히 자기 포화시킬 수 있을 정도의 진폭이 되도록 설정되어 있다.
여기서, 반도체 스위치(44, 45)가 온으로 되는 경우의 여자 전류의 진폭은, 자심(10)을 자기 포화시킬 수 있을 정도의 진폭이 되고, 이 진폭을 제 1 진폭이라고 한다. 또한, 반도체 스위치(44, 45)가 오프로 되는 경우의 여자 전류의 진폭은 제 1 진폭보다 작아지고, 이 진폭을 제 2 진폭이라고 한다. 즉, 제 1 진폭은 자심(10)을 자기 소거(demagnetize)하기 위해 필요한 진폭이고, 제 2 진폭은 제 1 진폭보다 작은 진폭이다.
설정 회로(35)는, 통상의 동작시에는, 반도체 스위치(44, 45)를 오프로 하고, 여자부(30)가 권선(20)에 공급하는 여자 전류를 최소로 한 제 2 진폭으로 동작시킨다. 이 제 2 진폭은 자심(10)을 겨우 자기 포화할 수 있을 정도의 진폭이다.
판정부(60)가 누전을 검지하여 1쌍의 접점부(70)를 오프로 하면, 설정 회로(35)는 반도체 스위치(44, 45)를 온으로 하여 여자부(30)가 권선(20)에 공급하는 여자 전류의 진폭을 최대로 한다. 이 때, 권선(20)의 주위에 발생하는 자속에 의해, 자심(10)은 자기 포화하고, 자심(10)의 잔류 자기를 없애는 자기 소거 동작을 개시한다.
계속해서, 설정 회로(35)는, 반도체 스위치(44)를 온, 반도체 스위치(45)를 오프로 하고, 여자부(30)가 권선(20)에 공급하는 여자 전류를 단계적으로 감소시킨 후, 반도체 스위치(44, 45)를 모두 오프로 한다. 이것에 의해, 여자부(30)가 권선(20)에 공급하는 여자 전류가 최소로 되고, 이 시점에서 자기 소거 동작이 완료된다. 이 상태에서, 여자부(30)가, 권선(20)에 공급하는 여자 전류를 정지시키면, 여자 전류의 진폭은 최소가 되어 있으므로, 자심(10)에 남는 잔류 자기를 작게 할 수 있다.
즉, 설정 회로(35)는, 1쌍의 접점부(70)가 오프인 상태에서, 여자 전류의 진폭을, 자심(10)을 자기 소거하기 위해 필요한 기준 진폭보다 큰 제 1 진폭으로 한 후에, 기준 진폭보다 작은 제 2 진폭으로 하도록, 임피던스 회로(400)의 임피던스값을 변화시킨다.
이것에 의해, 본 실시 형태의 차단 장치(1)는, 자심(10)이 자화되는 것에 의해 자심(10)에 발생한 잔류 자기의 영향을 저감할 수 있고, 직류 전류의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 직류 전류의 검출 정밀도가 향상되기 때문에, 판정부(60)의 오동작이 발생하기 어려워진다.
이상과 같이, 본 실시 형태의 차단 장치(1)에서는, 전류 검출부(40)는 권선(20)에 흐르는 전류의 전류값에 비례한 전압 신호를 발생하는 임피던스 회로(400)를 구비하고 있다. 여자부(30)는 임피던스 회로(400)에 발생한 전압 신호의 크기에 따른 진폭의 여자 전류를 권선(20)에 공급한다. 그리고, 여자부(30)는 임피던스 회로(400)의 임피던스값을 설정하는 설정 회로(35)를 가지고 있다.
이와 같이, 설정 회로(35)가 임피던스 회로(400)의 임피던스값을 설정하는 것에 의해, 여자부(30)가 권선(20)에 공급하는 여자 전류를 변화시킬 수 있다.
또한, 설정 회로(35)는, 임피던스 회로(400)가 가지는 저항기(41, 42, 43)와 반도체 스위치(반도체 스위치(44, 45))를 이용하여, 임피던스 회로(400)의 임피던스값을 설정해도 좋다.
설정 회로(35)는, 저항기와 반도체 스위치를 이용하여 임피던스 회로(400)의 임피던스값을 설정함으로써, 여자 전류의 진폭을 변화시키고 있다. 따라서, 여자 전류의 진폭을 변화시키는 회로를 증폭기로 구성하는 경우에 비해, 회로 구성이 간단하게 되어, 차단 장치(1)의 소형화를 도모할 수 있다. 또한, 임피던스 회로(400)는, 반도체 스위치를 이용하고 있으므로, 기계식 스위치를 이용하는 경우에 비해 내구성이 향상하고, 소형화를 실현할 수 있다.
또, 임피던스 회로(400)는 직렬 또는 병렬로 접속된 복수의 저항기와, 복수의 저항기의 일부 또는 전부에 접속(병렬 접속 또는 직렬 접속)된 하나~복수의 반도체 스위치를 가지고 있다. 설정 회로(35)는, 임피던스 회로(400)가 가지는 하나~복수의 반도체 스위치를 각각 온 또는 오프시키는 것에 의해, 임피던스 회로(400)의 임피던스값을 변화시키고 있다.
또한, 본 실시 형태의 차단 장치(1)에서, 설정 회로(35)는, 1쌍의 접점부(70)가 오프인 상태에서 권선(20)에 공급하는 여자 전류의 진폭을 제 1 진폭으로 한 후에 제 2 진폭으로 하도록, 임피던스값을 변화시켜도 좋다. 여기서, 제 1 진폭은 자심(10)을 자기 소거하기 위해 필요한 진폭이고, 제 2 진폭은 제 1 진폭보다 작은 진폭이다.
이와 같이, 설정 회로(35)의 설정에 의해, 1쌍의 접점부(70)가 오프인 상태에서, 권선(20)에 공급되는 여자 전류의 진폭이 제 1 진폭으로부터 제 2 진폭으로 변화하기 때문에, 자심(10)이 자화되는 것에 의해 자심(10)에 남은 잔류 자기를 저감할 수 있다. 본 실시 형태의 차단 장치(1)는, 자심(10)의 잔류 자기를 저감할 수 있기 때문에, 차단 장치(1)의 오동작이 발생하기 어려워진다.
본 실시 형태의 구성은 실시 형태 2의 차단 장치(1)에도 적용 가능하다. 또, 실시 형태 3의 차단 장치(1)에서, 실시 형태 2의 구성은 필수가 아니고, 필요에 따라 실시 형태 2의 구성을 채용하면 좋다.
또한, 상술한 실시 형태에서는 자심(10)이 링 모양으로 형성되고, 자심(10)의 구멍에 도전체(90)가 통과하고 있지만, 자심(10)의 형상 및 배치는 본 실시 형태에 한정되지 않는다. 자심(10)은, 도전체(90)에 전류가 흐르는 것에 의해 도전체(90)의 주위에 발생하는 자속이 쇄교하는 위치에 배치되고, 도전체(90)와 전자기적으로 결합되는 것이면, 자심(10)은 직사각형 프레임 모양의 자심이라도 좋고, 막대 모양의 자심이라도 좋다.
상기의 실시 형태로부터 명백한 바와 같이, 본 발명의 제 1 형태의 차단 장치(1)는 자심(10)과, 권선(20)과, 여자부(30)와, 전류 검출부(40)와, 직류 성분 검출부(50)와, 1쌍의 접점부(70)와, 판정부(60)를 구비한다. 자심(10)은 교류 전류가 흐르는 1쌍의 도전로(90)에 전자기적으로 결합되어 있다. 권선(20)은 자심(10)에 감겨져 있다. 여자부(30)는 교류인 여자 전류를 권선(20)에 공급한다. 전류 검출부(40)는 권선(20)에 흐르는 전류를 검출한다. 직류 성분 검출부(50)는 전류 검출부(40)에 의해 검출된 전류로부터 직류 성분의 크기를 검출한다. 1쌍의 접점부(70)는 1쌍의 도전로(90)에 각각 배치되어 있다. 판정부(60)는 직류 성분 검출부(50)에 의해 검출된 직류 성분의 크기가 임계값 이하인 경우는 1쌍의 접점부(70)를 온으로 한다. 판정부(60)는 직류 성분 검출부(50)에 의해 검출된 직류 성분의 크기가 임계값을 넘고 있으면 1쌍의 접점부(70)를 오프로 한다. 판정부(60)는, 급전 정지 상태에서는 1쌍의 접점부(70)를 오프로 한다.
본 발명의 제 2 형태의 차단 장치(1)는, 제 1 형태에 근거하고 있으며, 기억부(80)를 더 구비하고 있다. 기억부(80)는 1쌍의 접점부(70)가 오프인 상태에서 직류 성분 검출부(50)에 의해 검출된 직류 성분의 크기를 오프셋값으로서 기억한다. 판정부(60)는, 직류 성분 검출부(50)에 의해 검출된 직류 성분의 크기로부터 오프셋값을 감산하여 얻어진 값이 임계값을 넘고 있으면, 직류 성분 검출부(50)에 의해 검출된 직류 성분의 크기가 임계값을 넘고 있다고 판단하도록 구성된다.
본 발명의 제 3 형태의 차단 장치(1)는, 제 1 형태에 근거하고 있으며, 기억부(80)를 더 구비하고 있다. 기억부(80)는 1쌍의 접점부(70)가 오프인 상태에서 직류 성분 검출부(50)에 의해 검출된 직류 성분의 크기를 오프셋값으로서 기억한다. 판정부(60)는 오프셋값이 커질수록 임계값을 크게 하도록 구성된다.
본 발명의 제 4 형태의 차단 장치(1)는, 제 3 형태에 근거하고 있으며, 제 4 형태에서는, 판정부(60)는, 복수의 저항기(62, 63, 65, 67)로 구성되는 분압 회로를 갖고, 일정한 전압(Vcc)을 분압 회로에서 분압한 전압을 기초로 임계값을 설정하고 있다. 복수의 저항기(62, 63, 65, 67)는 1 이상의 조정용 저항기(62, 65, 67)를 포함하고 있다. 분압 회로는 1 이상의 조정용 저항기(62, 65, 67)에 각각 접속되는 1 이상의 반도체 스위치(64, 66, 68)를 더 가지고 있다. 판정부(60)는, 오프셋값에 따라, 1 이상의 반도체 스위치(64, 66, 68)를 각각 온 또는 오프시킴으로써, 분압 회로의 분압비를 변화시키도록 구성된다.
본 발명의 제 5 형태의 차단 장치(1)는, 제 1 ~ 제 4 형태에 근거하고 있으며, 제 5 형태에서는, 전류 검출부(40)는 권선(20)에 흐르는 전류의 전류값에 비례한 크기의 전압 신호를 발생하는 임피던스 회로(400)를 구비한다. 여자부(30)는 임피던스 회로(400)가 발생한 전압 신호의 크기에 따른 진폭의 여자 전류를 권선(20)에 공급하고 있다. 여자부(30)는 임피던스 회로(400)의 임피던스값을 설정하는 설정 회로(35)를 가진다.
본 발명의 제 6 형태의 차단 장치(1)는, 제 5 형태에 근거하고 있으며, 제 6 형태에서는, 임피던스 회로(400)는 병렬로 접속된 복수의 저항기(41, 42, 43)를 가지고 있다. 복수의 저항기(41, 42, 43)는 1 이상의 조정용 저항기(42, 43)를 포함하고 있다. 임피던스 회로(400)는 1 이상의 조정용 저항기(42, 43)에 각각 직렬로 접속되는 1 이상의 반도체 스위치(44, 45)를 더 가지고 있다. 설정 회로(35)는 1 이상의 반도체 스위치(44, 45)를 각각 온 또는 오프시킴으로써, 임피던스 회로(400)의 임피던스값을 설정하도록 구성된다.
본 발명의 제 7 형태의 차단 장치(1)는, 제 5 또는 제 6 형태에 근거하고 있으며, 제 7 형태에서는, 설정 회로(35)는, 1쌍의 접점부(70)가 오프인 상태에서, 여자 전류의 진폭을, 자심(10)을 자기 소거하기 위해 필요한 제 1 진폭으로 한 후에, 상기 제 1 진폭보다 작은 제 2 진폭으로 하도록, 임피던스 회로(400)의 임피던스값을 변화시키도록 구성된다.
1: 차단 장치
10: 자심
20: 권선
30: 여자부
35: 설정 회로
40: 전류 검출부
41, 42, 43: 저항기
44, 45: 반도체 스위치
50: 직류 성분 검출부
60: 판정부
62, 63, 65, 67: 저항기
64, 66, 68: 반도체 스위치
69: 제어 회로
70: 접점부(1쌍의 접점부)
80: 기억부
90: 도전체
100: 교류 전원
201: 직류 전원 장치
400: 임피던스 회로
600: 임계값 설정 회로

Claims (8)

  1. 교류 전류가 흐르는 1쌍의 도전로에 전자기적으로 결합되는 자심(magnetic core)과,
    상기 자심에 감겨진 권선과,
    교류인 여자 전류를 상기 권선에 공급하는 여자부(exciter)와,
    상기 권선에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출부와,
    상기 전류 검출부에 의해 검출된 전류로부터 직류 성분의 크기를 검출하는 직류 성분 검출부와,
    상기 1쌍의 도전로에 각각 배치된 1쌍의 접점부와,
    상기 직류 성분 검출부에 의해 검출된 상기 직류 성분의 크기가 임계값 이하인 경우는 상기 1쌍의 접점부를 온으로 하고, 상기 직류 성분 검출부에 의해 검출된 상기 직류 성분의 크기가 임계값을 넘고 있으면 상기 1쌍의 접점부를 오프로 하고, 급전 정지 상태에서는 상기 1쌍의 접점부를 오프로 하는 판정부
    를 구비한 것을 특징으로 하는 차단 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 1쌍의 접점부가 오프인 상태에서 상기 직류 성분 검출부에 의해 검출된 직류 성분의 크기를 오프셋값으로서 기억하는 기억부를 더 구비하고,
    상기 판정부는, 상기 직류 성분 검출부에 의해 검출된 상기 직류 성분의 크기로부터 상기 오프셋값을 감산하여 얻어진 값이 상기 임계값을 넘고 있으면, 상기 직류 성분 검출부에 의해 검출된 상기 직류 성분의 크기가 상기 임계값을 넘고 있다고 판단하도록 구성되는
    것을 특징으로 하는 차단 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 1쌍의 접점부가 오프인 상태에서 상기 직류 성분 검출부에 의해 검출된 직류 성분의 크기를 오프셋값으로서 기억하는 기억부를 더 구비하고,
    상기 판정부는 상기 오프셋값이 커질수록 상기 임계값을 크게 하도록 구성되는
    것을 특징으로 하는 차단 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 판정부는, 복수의 저항기로 구성되는 분압 회로를 갖고, 일정한 전압을 상기 분압 회로에서 분압한 전압을 기초로 상기 임계값을 설정하고 있고,
    상기 복수의 저항기는 1 이상의 조정용 저항기를 포함하고,
    상기 분압 회로는 상기 1 이상의 조정용 저항기에 각각 접속되는 1 이상의 반도체 스위치를 갖고,
    상기 판정부는, 상기 오프셋값에 따라, 상기 1 이상의 반도체 스위치를 각각 온 또는 오프시킴으로써, 상기 분압 회로의 분압비를 변화시키도록 구성되는
    것을 특징으로 하는 차단 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전류 검출부는 상기 권선에 흐르는 전류의 전류값에 비례한 크기의 전압 신호를 발생하는 임피던스 회로를 구비하고,
    상기 여자부는 상기 임피던스 회로가 발생한 전압 신호의 크기에 따른 진폭의 상기 여자 전류를 상기 권선에 공급하고 있고,
    상기 여자부는 상기 임피던스 회로의 임피던스값을 설정하는 설정 회로를 가지는
    것을 특징으로 하는 차단 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 임피던스 회로는 병렬로 접속된 복수의 저항기를 갖고,
    상기 복수의 저항기는 1 이상의 조정용 저항기를 포함하고,
    상기 임피던스 회로는 상기 1 이상의 조정용 저항기에 각각 직렬로 접속되는 1 이상의 반도체 스위치를 갖고,
    상기 설정 회로는, 상기 임피던스 회로의 상기 1 이상의 반도체 스위치를 각각 온 또는 오프시킴으로써, 상기 임피던스 회로의 임피던스값을 설정하도록 구성되는
    것을 특징으로 하는 차단 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 설정 회로는, 상기 1쌍의 접점부가 오프인 상태에서, 상기 여자 전류의 진폭을, 상기 자심을 자기 소거(demagnetize)하기 위해 필요한 제 1 진폭으로 한 후에, 상기 제 1 진폭보다 작은 제 2 진폭으로 하도록, 상기 임피던스 회로의 임피던스값을 변화시키도록 구성되는
    것을 특징으로 하는 차단 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 설정 회로는, 상기 1쌍의 접점부가 오프인 상태에서, 상기 여자 전류의 진폭을, 상기 자심을 자기 소거(demagnetize)하기 위해 필요한 제 1 진폭으로 한 후에, 상기 제 1 진폭보다 작은 제 2 진폭으로 하도록, 상기 임피던스 회로의 임피던스값을 변화시키도록 구성되는
    것을 특징으로 하는 차단 장치.
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