CN101752832A

CN101752832A - 漏电断路器

Info

Publication number: CN101752832A
Application number: CN200910143847A
Authority: CN
Inventors: 佐藤和志; 金山健志
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-12-17
Filing date: 2009-05-31
Publication date: 2010-06-23
Anticipated expiration: 2029-05-31
Also published as: JP2010146803A; JP5163473B2; CN101752832B

Abstract

本发明的目的在于得到一种漏电断路器，其使测试电路小型化，同时，可以进行稳定的测试动作而无需提高控制电源的供给能力。该漏电断路器具有控制电源电路(13)，其将使交流电路(4)的交流电压降压至规定电压后的直流电压向漏电检测电路(7)、跳闸装置(9)及测试电路(14)供给。测试电路(14)在测试开关(15)闭合后使测试电流流动，在漏电检测电路(7)没有输出信号的情况下，经过规定时间后使测试电流停止，在漏电检测电路(7)输出信号的情况下，在经过规定时间之前使测试电流停止。

Description

漏电断路器

技术领域

本发明涉及一种漏电断路器，其对流过配电***等的交流电路的漏电电流进行检测并断开交流电路，以事先防止漏电事故。

背景技术

现有的漏电断路器，具有：控制电源电路，其对交流电路的交流电压进行降压而向漏电检测电路、测试电路及跳闸装置供给电力；以及振荡电路，其在漏电断路器内部作为测试电流的发生源，在漏电断路器中，通过经由测试开关将控制电源供给至振荡电路，从而减少构成测试开关和测试电路的部件的耐压而实现小型化(例如，参照专利文献1)。

专利文献1：特开2006-302601号公报(0015段至0019段，图2)

发明内容

但是，现有的漏电断路器的控制电源电路，在由于测试操作而驱动跳闸装置时，由于向发生测试电流的振荡电路和跳闸装置这两者供给电力，所以需要提高控制电源电路的供给能力，存在无法使控制电源电路小型化的问题。

本发明的目的在于得到一种漏电断路器，其使测试电路小型化，同时，可以进行稳定的测试动作，而无需提高控制电源电路的供给能力。

本发明涉及的漏电断电器具有控制电源电路，其将使交流电路的交流电压降压至规定电压后的直流电压向漏电检测电路、跳闸装置及测试电路供给。测试电路在测试开关闭合后使测试电流流动，在漏电检测电路没有输出信号的情况下，经过规定时间后使测试电流停止，在漏电检测电路输出信号的情况下，在经过规定时间之前使测试电流停止。

发明的效果

本发明所涉及的漏电断路器，由于对测试电流及跳闸装置的驱动电流的通电期间进行控制，所以可以使测试电路小型化，同时，可以进行稳定的测试动作而无需提高控制电源电路的供给能力。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1中的漏电断路器的电路图。

图2是在漏电检测电路没有输出的情况下的图1的漏电断路器的波形图。

图3是在漏电检测电路存在输出的情况下的图1的漏电断路器的波形图。

具体实施方式

实施方式1

图1是表示本发明的实施方式1中的漏电断路器的电路图。漏电断路器1具有电源侧连接端子2，和与电源侧连接端子2对应的负载侧连接端子3。在漏电断路器1内设置有通断部5，其对连结电源侧连接端子2和负载侧连接端子3的交流电路4进行接通/断开。漏电断路器1的电源侧连接端子2和负载侧连接端子3与外部三相交流电路连接(未图示)。

漏电断路器1具有零相变流器6，其检测流过交流电路4的漏电或者接地故障电流((以下简称为漏电电流)，从二次绕组6a输出检测电流。交流电路4的所有相的导体贯穿环形铁芯6c形成磁链，在铁芯6c上卷绕有2次绕组6a和用于漏电断路功能测试的测试绕组6b。

另外，漏电断路器1具有：漏电检测电路7，其对零相变流器6的二次绕组6a的检测电流进行监视而判定是否漏电或者接地(以下简称为漏电)；PNP型晶体管8，其构成在漏电时由漏电检测电路7的输出信号所控制的驱动开关29；跳闸装置9，其通过晶体管8的导通而使通断部5的开关机构跳闸，断开交流电路4；电容器10，其构成在跳闸装置9的动作开始时补充控制电源VS的电流而进行供给的电流供给部34；二极管11，其防止电容器10的电流逆流；整流电路12，其将施加在交流电路4上的交流电力整流为直流电力；控制电源电路13，其向以漏电检测电路7为首的内部电路供给稳定的电力；以及测试电路14。整流电路12由于对交流电路4的所有相进行整流，所以桥接有6个二极管。

测试电路14主要由以下部件构成：测试开关15，其在测试操作时被闭合；测试电流发生电路16，其向零相变流器6的测试绕组6b供给测试电流；以及后述的多个部件，它们与测试开关15的操作及晶体管8的输出状态对应而控制测试电流发生电路16。测试电流发生电路16具有振荡电路，产生规定频率的测试电流。

测试开关15一端与由控制电源电路13供给的控制电源VS连接，另一端与电阻17和电容器18连接。电阻17的另一端与控制电源电路13的负侧输出即GND连接。一端与测试开关15连接的电容器18的另一端，经由电阻19与作为电流检测部30的电阻20和NPN型晶体管21连接。NPN型晶体管21的发射极与GND连接，基极与电阻19连接，构成为在测试开关15闭合时产生的电容器18的充电电流作为晶体管21的基极电流。另外，电阻20连接在晶体管21的基极和发射极之间，是用于抑制晶体管21的泄漏电流而使开关动作稳定的电阻。

晶体管21的集电极经由电阻22与构成电源连接部32的电阻23和PNP型晶体管24连接。PNP型晶体管24的发射极与控制电源VS连接，基极与电阻22连接。晶体管24的集电极与测试电流发生电路16的电源输入端子连接，构成为通过晶体管21的导通而向测试电流发生回路16供给控制电源VS，使测试电流发生电路16产生测试电流。另外，电阻23连接在晶体管24的基极与发射极之间，是用于抑制晶体管24的泄漏电流而使开关动作稳定的电阻。

另外，在电容器18和电阻19的连接点处，连接二极管25的阴极和构成充电部33的二极管26的阳极，二极管25的阳极与GND连接，二极管26的阴极与晶体管8的集电极连接。二极管25和电阻17构成将电容器18的电荷进行放电的放电部31。

如上所述构成的漏电断路器1，如果在外部三相交流电路中发生漏电而在交流电路4中流过漏电电流，则从零相变流器6的二次绕组6a输出检测电流并向漏电检测电路7输入。漏电检测电路7基于输入来的检测电流对漏电的发生进行判定，即，在检测电流超过规定值的情况下，判定为漏电发生，使晶体管8导通而将由控制电源电路13降压后的控制电源VS向跳闸装置9供给，从而驱动跳闸装置9。被驱动的跳闸装置9将通断部5的开关机构跳闸而断开通断部5，断开交流电路4。

下面，说明对漏电检测功能的测试动作进行控制的测试电路14。漏电测试的动作是通过向设置在零相变流器6上的测试绕组6b供给测试电流而进行漏电跳闸的，通过向测试电流发生电路16进行电源供给而产生规定频率的测试电流。

下面，说明漏电断路器1的漏电测试的动作。图2是表示对图1所示的漏电断路器1的测试电路14的动作进行说明的波形图，(a)表示测试开关15的状态，(b)表示电容器18的两端电压，(c)表示流过电容器18的电流，(d)表示晶体管21的状态，(e)表示从测试电流发生电路16输出的测试电流。另外，在图2中，为了说明在测试开关15持续闭合的情况下，在经过规定时间后测试电流停止为止的动作，所以虽然本应是通过测试操作而从漏电检测电路7输出信号，但示出为没有产生该信号的情况。

漏电断路器1的测试操作通过使用者对测试开关15进行闭合操作而开始。如果测试开关15在时刻t0闭合(ON)，则电阻17和电容器18的连接点的电位为控制电源VS的电位，电容器18的两端电压如图2(b)所示开始逐渐上升，电容器18的电流如图2(c)所示，在测试开关15闭合后的瞬间开始，从峰值逐渐减少。流过该电容器18的电流，经由电阻19向电阻20和晶体管21的基极向发射极流动。

通过电流从晶体管21的基极向发射极流动，晶体管21成为导通(ON)状态，但由于连接在晶体管21的基极、发射极之间的电阻20中也流过电容器18的电流，所以如图2(c)及图2(d)所示，相对于电容器18的电流，产生使晶体管21导通的规定阈值，仅在电容器18的电流超过该阈值I1的期间(在图中由T1示出)晶体管21为导通(ON)状态。

如果晶体管21成为导通状态，则经由电阻22流过晶体管24的基极电流。与晶体管21导通同步，晶体管24成为导通状态，向测试电流发生电路16供给控制电源VS，如图2(e)所示，向零相变流器6的测试绕组6b供给测试电流。

如上述所示，即使在使用者保持将测试开关15闭合的情况下，测试电流也仅流过规定的时间T1。该规定的时间T1依赖于由电容器18的静电电容和电阻19决定的时间常数、以及由电阻20和晶体管21的基极发射极特性等决定的ON电压。通过选定上述时间常数及ON电压，可以将规定的时间T1设定为任意时间。

下面，说明使用者对测试开关15进行断开操作的情况下的动作。如果断开测试开关15，则积蓄在电容器18内的电荷如下所示进行放电。测试开关15侧的正电荷从电阻17向GND作为电流流动，电阻19侧的负电荷向二极管25作为电流流动，从而进行放电。在这里，如果将电阻17的电阻值设定为与电阻20的电阻值相比充分低的电阻值，则电容器18在短时间内进行放电，测试电路14可以在短时间内恢复至初始状态。

即使在需要在短时间内反复进行测试操作的情况下，也由于在断开测试开关的大致同时恢复至初始状态，所以不会产生长时间无法进行测试动作的可能性。因此可以进行可靠的测试动作。

下面，说明在通过流过测试电流而由漏电检测电路7输出信号的情况下的测试电路的动作。图3是表示通过流过测试电流而由漏电检测电路7输出信号的本来的动作的波形图。在图3中，(a)表示测试开关15的状态，(b)表示漏电检测电路的输出，(c)表示电容器18的两端电压，(d)表示流过电容器18的电流，(e)表示晶体管21的状态，(f)表示从测试电流发生电路16输出的测试电流。

首先，对于从测试开关15在t0时刻闭合(ON)至漏电检测电路7输出信号为止的动作，由于与前述图2的情况相同，所以省略。如果通过利用测试操作产生测试电流而由漏电检测电路7判定为存在漏电，则如图3(b)所示，漏电检测电路7产生单脉冲信号(H脉冲输出期间T2)。另外，图中H所示的H电位是使晶体管8导通的电位，L所示的L电位是使晶体管8成为非导通的电位。另外，由于产生单脉冲信号的电路是公知的，所以省略说明。

如果漏电检测电路7输出信号，则晶体管8导通而驱动跳闸装置9，同时，通过与晶体管8的集电极连接的二极管26，使电容器18的电阻19侧以小于电阻19的阻抗与GND连接，使电容器18迅速充电。因此，电容器18的两端电压如图3(c)所示，在短时间内上升至接近控制电源VS的电压的饱和电压并保持恒定，电容器18的电流如图3(d)所示，在跳闸装置9的驱动开始的瞬间流过很大的充电电流，之后充电电流几乎为零。由此，如图3(e)及(f)所示，晶体管21在跳闸装置9的驱动开始的定时成为非导通(OFF)，测试电流也在跳闸装置9的驱动开始的大致同时停止。

由于如果电容器18的自然放电或漏电电流并非特别大，则只要测试开关15闭合，就可以维持该测试电流停止的状态，所以不会再次流过测试电流。如果在该状态下断开测试开关15，则与图2的情况相同，电容器18的电荷通过电阻17和二极管25而在短时间内放电，测试电路14可以在短时间内恢复到初始状态。

测试电流由于漏电断路器1的额定感度电流而成为大于或等于跳闸装置9的驱动电流的消耗电流。但是，对于实施方式1的漏电断路器1，由于测试电流在与跳闸装置9的驱动开始大致相同的定时停止，所以测试电流基本不会与跳闸装置9的驱动电流同时流动，可以减小漏电断路器1的最大消耗电流。因此，可以一边维持稳定的测试动作，一边降低控制电源电路13的容量，即降低电力供给能力。另外，由于电流供给部34的电容器10在跳闸装置9的动作开始时补充控制电源VS的电流而向跳闸装置9供给，所以可以在短时间内可靠地驱动跳闸装置9。

另外，由于向构成测试电路14的所有部件供给小于或等于控制电源VS电压且比交流电路4的电压低的电压，所以不仅可以使用小信号的通用部件，还可以大幅度地缩小各部件的绝缘距离。因此，可以使测试电路14小型化。另外，不需要单独设置与通断部连动而进行断开的机械式防烧损开关，以防止测试电路14或跳闸装置9的损伤。因此，可以使漏电断路器1小型化，不增加部件数量。即，可以削减漏电断路器1的成本。

考虑漏电断路器1的电源侧连接端子2连接负载，负载侧连接端子3连接交流电源的电源负载逆连接的状态。在此情况下，即使通断部5断开交流电路4，控制电源电路13也会继续向内部电路供给电力。但是，由于即使测试电路14中测试开关15持续闭合，测试电流也只流过规定的时间，所以可以防止测试电路14及跳闸装置9、控制电源电路13烧损。因此，由于不会通过测试操作而使漏电断路器1老化，所以始终可以进行稳定的测试动作，可以在长期间维持稳定的跳闸动作。即，可以延长漏电断路器1的寿命。

如上所述，根据本发明的实施方式1的漏电断路器，由于对测试电流及跳闸装置9的驱动电流的通电期间进行了控制，所以与必须提高控制电源电路13的供给能力，无法使控制电源电路13小型化的现有技术不同，可以使测试电路14小型化，同时可以进行稳定的测试动作而无需提高控制电源电路13的供给能力。

另外，针对晶体管21、24分别为NPN型双极晶体管、PNP型双极晶体管进行了说明，但晶体管21也可以是N型MOS晶体管，晶体管24也可以是P型MOS晶体管。

另外，针对驱动开关29即晶体管8为NPN型双极晶体管进行了说明，但也可以是N型MOS晶体管。另外，也可以使驱动开关29为PNP型双极晶体管或者P型MOS晶体管，使漏电检测电路7的H脉冲反转为L脉冲，即在图3(b)的T2期间形成L脉冲。

针对测试电流发生电路16的测试电流供给停止是通过晶体管24切断控制电源VS而实现的情况进行了说明，但也可以是使得测试电流发生电路16内部的振荡停止。

Claims

1.一种漏电断路器，其特征在于，具有：

零相变流器，其***交流电路中，具有二次绕组及测试绕组；

漏电检测电路，其基于该零相变流器的二次绕组的输出电流而输出信号；

跳闸装置，其根据该漏电检测电路的信号而使***所述交流电路中的通断部断开；

测试电路，其使测试电流流过所述零相变流器的所述测试绕组；以及

控制电源电路，其将使所述交流电路的交流电压降压至规定电压后的直流电压向所述漏电检测电路、所述跳闸装置及所述测试电路供给，

所述测试电路在测试开关闭合后使所述测试电流流动，在所述漏电检测电路没有输出所述信号的情况下，经过规定时间后使所述测试电流停止，在所述漏电检测电路输出有所述信号的情况下，在经过所述规定的时间之前使所述测试电流停止。

2.根据权利要求1所述的漏电断路器，其特征在于，

所述测试电路具有：电容器及电阻，它们以串联的方式与所述测试开关连接；以及电流检测部，其对流过所述电容器的充电电流进行检测，所述测试电路在电流检测部检测出的电流大于或等于规定电流值的情况下，供给所述测试电流。

3.根据权利要求2所述的漏电断路器，其特征在于，

所述测试电路具有充电部，其在所述漏电检测电路输出所述信号的情况下，以比所述电阻的电阻值低的阻抗对所述电容器进行充电。

4.根据权利要求2或3所述的漏电断路器，其特征在于，

所述测试电路具有放电部，其在所述测试开关断开的情况下，对充电至所述电容器中的电荷进行放电。

5.根据权利要求1至3中任意一项所述的漏电断路器，其特征在于，

具有电流供给部，其与由所述控制电源电路供给直流电压的所述跳闸装置的一端侧连接，供给用于驱动所述跳闸装置的电流。

6.根据权利要求4所述的漏电断路器，其特征在于，

7.根据权利要求2所述的漏电断路器，其特征在于，

所述电流检测部具有晶体管和与该晶体管的控制电极连接的调整电阻，所述规定电流值是基于所述晶体管进行动作的阈值而确定的。

8.根据权利要求3所述的漏电断路器，其特征在于，

所述充电部是二极管，其连接在所述电容器和所述电阻的连接位置与驱动所述跳闸装置的驱动开关之间。

9.根据权利要求4所述的漏电断路器，其特征在于，

所述放电部由与所述电容器和所述电阻的连接位置连接的二极管以及与所述电容器的没有连接所述电阻的一侧连接的电阻构成。

10.根据权利要求5所述的漏电断路器，其特征在于，

所述电流供给部是电容器。

11.根据权利要求6所述的漏电断路器，其特征在于，

所述电流供给部是电容器。