JP2002017038A - Earth leakage circuit breaker - Google Patents
Earth leakage circuit breakerInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、漏電遮断装置に関
し、詳しくは高周波の漏電についても検出することので
きる漏電遮断装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an earth leakage interrupting device, and more particularly to an earth leakage interrupting device capable of detecting high frequency earth leakage.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来から、接地された商用交流電源と負
荷との間に流れる不平衡電流（差電流）を零相変流器で
検出し、この零相変流器からの出力電流をこれに並列接
続された検出用抵抗で電圧信号に変換して、その後、ロ
ーパスフィルタを介して高周波成分を除去し、このフィ
ルタを通過した後の電圧信号から漏電を検出して回路を
遮断する漏電遮断装置が知られている。2. Description of the Related Art Conventionally, an unbalanced current (difference current) flowing between a grounded commercial AC power supply and a load has been detected by a zero-phase current transformer, and the output current from the zero-phase current transformer has been detected. Is converted to a voltage signal by a detection resistor connected in parallel to the filter, and then a high-frequency component is removed through a low-pass filter. Devices are known.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】この従来の漏電遮断装
置においては、基本的に商用電源周波数（例えば５０〜
６０Hz）での漏電検出を目的とするものであって、イン
バータ負荷の接続等による高周波漏電では検出動作をし
ないようにフィルタなどで設定されている。すなわち高
周波の漏電については不感となっている。しかし、たと
え高周波といえども一定レベルを超える漏電電流が流れ
るようであれば、これを検出して回路を遮断させた方が
望ましい。In this conventional earth leakage breaker, basically, a commercial power supply frequency (for example, 50 to
It is intended to detect leakage at 60 Hz), and is set by a filter or the like so as not to perform a detection operation for high-frequency leakage due to connection of an inverter load or the like. That is, the user is insensitive to high-frequency leakage. However, if a leakage current exceeding a certain level flows even at a high frequency, it is desirable to detect this and shut off the circuit.
【０００４】本発明は上記事由に鑑みて為されたもので
あり、その目的は、高周波漏電であっても大きな漏電電
流が負荷から流れ出した場合には漏電検出することがで
きる漏電遮断装置を提供することにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an earth leakage interrupting device capable of detecting an earth leakage when a large earth leakage current flows out of a load even in the case of high frequency earth leakage. Is to do.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１記載の漏電遮断装置は、商用低周波域の交流
電源と漏電検出すべき負荷との間に介在する主電路と、
この主電路に挿入された接点と、前記主電路に流れる不
平衡電流を検出する零相変流器と、この零相変流器の出
力に並列に接続した検出用抵抗と、この検出用抵抗の検
出信号の高周波成分を除去するローパスフィルタと、こ
のローパスフィルタを通過する前記検出用抵抗の検出信
号に基づいて漏電を検出して前記接点を開放させる漏電
検出回路と、前記検出用抵抗と前記ローパスフィルタと
の間に正逆で並列接続されたダイオードの組合せによっ
てなるクリップ回路とを備えたことを特徴とするもので
ある。According to a first aspect of the present invention, there is provided an electric leakage breaker comprising: a main electric circuit interposed between an AC power supply in a commercial low frequency band and a load to be detected;
A contact inserted into the main circuit, a zero-phase current transformer for detecting an unbalanced current flowing in the main circuit, a detection resistor connected in parallel to an output of the zero-phase current transformer, and a detection resistor A low-pass filter that removes a high-frequency component of the detection signal, a leakage detection circuit that detects leakage based on a detection signal of the detection resistor passing through the low-pass filter, and opens the contact point; A low-pass filter and a clip circuit formed by a combination of diodes connected in parallel in reverse and in reverse.
【０００６】この漏電遮断装置によると、高周波におけ
る漏電電流が負荷から流れ出した場合には、前記零相変
流器が前記主電路に流れる不平衡電流を検出して出力
し、この出力電流を前記検出用抵抗で電圧信号に変換す
る。この電圧信号が一定レベル（前記クリップ回路を構
成するダイオードの順方向電圧降下）よりも小さな電圧
信号であったときには、ダイオードに電流が流れず、そ
の信号は前記ローパスフィルタ７によって除去されるた
め、漏電検出されることはない。一方、大きくなりうる
ような電圧信号であったときには、ダイオードに順方向
電流が流れて、前記検出用抵抗６の両端にかかる電圧を
ダイオードの順方向電圧降下の値に制限している。そし
て、制限されている期間において前記検出用抵抗の両端
にかかる電圧は、順方向電圧降下の値で一定値となるた
め直流成分の電圧信号となり、後段の前記ローパスフィ
ルタを通過して、前記漏電検出回路で漏電検出されるこ
とになる。よって、高周波の漏電であっても大きな漏電
電流が負荷から流れ出した場合には漏電検出が可能とな
る。According to this earth leakage breaker, when an earth leakage current at a high frequency flows out of the load, the zero-phase current transformer detects and outputs an unbalanced current flowing in the main circuit, and outputs this output current to the It is converted into a voltage signal by the detection resistor. When this voltage signal is smaller than a certain level (a forward voltage drop of the diode constituting the clipping circuit), no current flows through the diode, and the signal is removed by the low-pass filter 7. No leakage is detected. On the other hand, when the voltage signal is such that it can be increased, a forward current flows through the diode, and the voltage applied across the detection resistor 6 is limited to the value of the forward voltage drop of the diode. The voltage applied to both ends of the detection resistor during the limited period becomes a DC component voltage signal because it becomes a constant value of the forward voltage drop, and passes through the low-pass filter at the subsequent stage, thereby causing the leakage. Electric leakage is detected by the detection circuit. Therefore, even when high-frequency leakage occurs, leakage detection can be performed when a large leakage current flows out of the load.
【０００７】また、請求項２記載の漏電遮断装置は、請
求項１の装置において、前記クリップ回路のうち順方向
電圧特性の異なるダイオードを正逆組合せすることで、
正負対称の高周波漏電であっても、大きな漏電電流が負
荷から流れ出した場合には漏電検出が可能となる。According to a second aspect of the present invention, there is provided a ground fault interrupting device according to the first aspect, wherein diodes having different forward voltage characteristics in the clip circuit are combined in a forward / reverse manner.
Even in the case of a high-frequency leakage current having a positive / negative symmetry, if a large leakage current flows out of the load, the leakage detection can be performed.
【０００８】また、請求項３記載の漏電遮断装置は請求
項１，２の装置において、前記クリップ回路のダイオー
ドを正逆夫々において複数直列接続することで、高周波
漏電が発生した場合の漏電検出動作させるレベルを設定
できる。[0008] In a third aspect of the present invention, there is provided an earth leakage interrupting device according to the first and second embodiments, wherein a plurality of diodes of the clip circuit are connected in series in each of the forward and reverse directions to detect an earth leakage when a high-frequency leakage occurs. You can set the level to be performed.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。図１は、本発明の実施形態に係る漏電遮断装
置を示す回路ブロック図である。この漏電遮断装置A
は、図１に示すように、接地された商用交流電源１と漏
電検出すべき負荷３との間をつなぐ主電路２に流れる不
平衡電流（差電流）を検出する零相変流器５と、この零
相変流器５に並列接続され零相変流器５からの出力電流
を電圧信号に変換する検出用抵抗６と、この検出用抵抗
６により変換された電圧信号の高周波成分を除去するロ
ーパスフィルタ７とを備えている。この実施形態におい
てローパスフィルタ７は、入力側抵抗９とコンデンサ１
０とを有するＣＲフィルタとして設けられており、例え
ば雷サージ等により零相変流器５から大きな出力がされ
たとしても、入力側抵抗９によって後段へ流れ込む入力
電流を制限することができるようになっている。Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a circuit block diagram showing a ground fault interrupting device according to an embodiment of the present invention. This earth leakage interrupter A
As shown in FIG. 1, a zero-phase current transformer 5 for detecting an unbalanced current (differential current) flowing in a main electric circuit 2 connecting a grounded commercial AC power supply 1 and a load 3 to be subjected to leakage detection. A detection resistor 6 connected in parallel to the zero-phase current transformer 5 for converting an output current from the zero-phase current transformer 5 into a voltage signal, and removing a high-frequency component of the voltage signal converted by the detection resistor 6 And a low-pass filter 7. In this embodiment, the low-pass filter 7 includes an input-side resistor 9 and a capacitor 1.
It is provided as a CR filter having zero, so that even if a large output is generated from the zero-phase current transformer 5 due to, for example, a lightning surge, the input current flowing into the subsequent stage can be limited by the input-side resistor 9. Has become.
【００１０】また、漏電遮断装置Aは、検出用抵抗６に
より変換された電圧信号に基づいて、主電路２に挿入さ
れた接点４を開放させる漏電検出回路８を備えている。
この漏電遮断装置Aにおいて、漏電検出回路８はＩＣに
より構成され、検出用抵抗６により変換された電圧信号
を増幅する増幅部（不図示）と、増幅部の出力信号に基
づいて漏電を検出すると主電路２に挿入された接点４を
開放させる漏電判断部（不図示）とを備えている。[0010] Further, the earth leakage interrupting device A includes an earth leakage detecting circuit 8 for opening the contact 4 inserted into the main electric line 2 based on the voltage signal converted by the detecting resistor 6.
In the earth leakage interrupting device A, the earth leakage detection circuit 8 is configured by an IC, and an amplifier (not shown) for amplifying the voltage signal converted by the detection resistor 6 and detecting an earth leakage based on an output signal of the amplifier. A leakage determining unit (not shown) for opening the contact 4 inserted in the main electric circuit 2 is provided.
【００１１】また、漏電遮断装置Aは、漏電検出回路８
へ直流電圧を供給する直流電源１１を備えている。直流
電源１１は、商用交流電源１を整流する整流器１２と、
整流器１２の出力を平滑する平滑回路１３とで構成され
ている。Further, the earth leakage interrupting device A includes an earth leakage detecting circuit 8.
A DC power supply 11 for supplying a DC voltage to the power supply. DC power supply 11 includes a rectifier 12 that rectifies commercial AC power supply 1,
And a smoothing circuit 13 for smoothing the output of the rectifier 12.
【００１２】さらに、この漏電遮断装置Aは、検出用抵
抗６とローパスフィルタ７との間にクリップ回路１４を
備えている。このクリップ回路１４は互いに正逆反対方
向で並列接続された一対のダイオードの組合せによって
構成されている。このクリップ回路１４は、例えば負荷
３としてインバータ等の高周波が発生する機器が使用さ
れる場合において、一定レベルを超える高周波漏電を検
出するためのものである。Further, the earth leakage cutoff device A includes a clip circuit 14 between the detection resistor 6 and the low-pass filter 7. The clip circuit 14 is constituted by a combination of a pair of diodes connected in parallel in opposite directions. This clip circuit 14 is for detecting a high-frequency leakage exceeding a certain level, for example, when a device generating a high frequency such as an inverter is used as the load 3.
【００１３】この漏電遮断装置Aの動作について説明す
る。まず低周波漏電（例えば５０〜６０Hzの商用周波数
域）の場合の動作について説明すると、負荷３での低周
波漏電に起因して主電路２に生じる不平衡電流を零相変
流器５が検出し、２次出力側に検出信号として低周波の
交流電流を出力する。この出力電流は検出用抵抗６によ
り電圧信号に変換される。この電圧信号は低周波信号で
あるためローパスフィルタ７をパスして漏電検出回路８
に送られる。漏電検出回路８では、前記電圧信号を増幅
した後、その値の大きさに基づき漏電の有無が判断され
る。そして漏電有りと判断したとき、主電路２の接点４
が開放される。The operation of the earth leakage interrupter A will be described. First, the operation in the case of low-frequency leakage (for example, a commercial frequency range of 50 to 60 Hz) will be described. The zero-phase current transformer 5 detects an unbalanced current generated in the main circuit 2 due to the low-frequency leakage in the load 3. Then, a low-frequency alternating current is output as a detection signal to the secondary output side. This output current is converted into a voltage signal by the detection resistor 6. Since this voltage signal is a low-frequency signal, it passes through the low-pass filter 7 and
Sent to After amplifying the voltage signal, the leakage detection circuit 8 determines whether there is a leakage based on the magnitude of the value. When it is determined that there is a leakage, the contact 4 of the main circuit 2
Is released.
【００１４】次に高周波漏電の場合の動作について説明
する。負荷３での漏電が高周波の場合には、零相変流器
５から２次出力側に出力される検出信号は高周波交流電
流となる。この漏電遮断装置Aでは、この高周波交流電
流が一定レベルの大きさを超えると漏電を検出できるよ
うになっており、このレベルはクリップ回路１４を構成
するダイオードの順方向電圧降下により定まる。まず、
零相変流器５から出力される前記高周波交流電流は検出
用抵抗６により電圧信号に変換される。この際に、例え
ばクリップ回路１４を順方向電圧降下が０．７Vのダイ
オードで構成したと仮定すると、検出用抵抗６での変換
電圧が０．７V未満となるような小さな高周波交流電流
が零相変流器５から出力された場合には、ダイオードに
は電流が流れず、そのまま高周波の交流電圧に変換され
るので、後段のローパスフィルタ７で除去されることに
なる。このため、この場合には漏電検出回路８で漏電検
出されることはない。一方、前記高周波交流電流が０．
７Vよりも大きな電圧値に変換されうる場合には、ダイ
オードに順方向電流が流れて、検出用抵抗６の両端にか
かる電圧はダイオードの順方向電圧降下の値（０．７
V）に制限される。例えば、零相変流器５の出力がオー
ムの法則に従えば、検出用抵抗６において１．０V相当
の高周波交流電圧に変換されうる出力電流であれば、ダ
イオードに０．３V分に相当する順方向電流が流れるた
め、実際には、検出用抵抗６の両端電圧は０．７Vに制
限されることになる。そして、前記両端電圧が一定値
（０．７V）に制限されている期間は、見かけ上、直流
電圧となる。このため、後段のローパスフィルタ７をパ
スして、漏電検出回路８に送られ漏電検出が可能とな
る。このように高周波の漏電であっても、零相変流器５
から２次出力側に出力される高周波交流電流が一定レベ
ルの大きさを超えたときには漏電検出が可能となる。Next, the operation in the case of high-frequency leakage will be described. When the leakage at the load 3 is at a high frequency, the detection signal output from the zero-phase current transformer 5 to the secondary output side is a high-frequency AC current. In the earth leakage breaker A, if the high-frequency AC current exceeds a certain level, an earth leakage can be detected, and this level is determined by a forward voltage drop of a diode constituting the clip circuit 14. First,
The high-frequency AC current output from the zero-phase current transformer 5 is converted into a voltage signal by the detection resistor 6. At this time, for example, assuming that the clip circuit 14 is constituted by a diode having a forward voltage drop of 0.7 V, a small high-frequency AC current such that the conversion voltage at the detection resistor 6 becomes less than 0.7 V is zero-phase. When the current is output from the current transformer 5, no current flows through the diode, and the diode is directly converted into a high-frequency AC voltage, so that it is removed by the low-pass filter 7 at the subsequent stage. Therefore, in this case, the leakage detection is not detected by the leakage detection circuit 8. On the other hand, when the high-frequency alternating current is in the range of 0.
If the voltage can be converted to a voltage value larger than 7 V, a forward current flows through the diode, and the voltage applied across the detection resistor 6 is equal to the value of the forward voltage drop of the diode (0.7
V). For example, if the output of the zero-phase current transformer 5 complies with Ohm's law, if the output current can be converted to a high-frequency AC voltage equivalent to 1.0 V at the detection resistor 6, it corresponds to 0.3 V for the diode. Since a forward current flows, the voltage across the detection resistor 6 is actually limited to 0.7V. Then, during a period in which the voltage between both ends is limited to a constant value (0.7 V), the voltage is apparently a DC voltage. For this reason, the signal is sent to the leak detection circuit 8 through the low-pass filter 7 at the subsequent stage, and the leak can be detected. Even in the case of such high-frequency leakage, the zero-phase current transformer 5
When the high-frequency AC current output from the power supply to the secondary output side exceeds a certain level, leakage detection can be performed.
【００１５】図２は、クリップ回路１４を構成する各方
向のダイオードを複数直列接続した様態が示されてい
る。このようにすることで順方向電圧降下の値、すなわ
ち高周波漏電の検出レベルの設定が可能となる。ここで
は正逆夫々２個のダイオードが直列接続されているが、
例えば個々のダイオードの順方向電圧降下の値が０．７
Vだとすれば合計で１．４Vとなり、零相変流器５から２
次出力側に出力される前記高周波交流電流が、より大き
な前記電圧信号（１．４V以上）に変換されうる場合で
ないとクリップされることはない。FIG. 2 shows an embodiment in which a plurality of diodes in each direction constituting the clip circuit 14 are connected in series. By doing so, it is possible to set the value of the forward voltage drop, that is, the detection level of the high-frequency leakage. Here, two diodes each for forward and reverse are connected in series.
For example, if the value of the forward voltage drop of each diode is 0.7
If it is V, it becomes 1.4V in total, and 2 from zero-phase current transformer 5
Unless the high-frequency AC current output to the next output side can be converted into the larger voltage signal (1.4 V or more), the high-frequency AC current is not clipped.
【００１６】このように、クリップ回路１４を構成する
にあたっては必要に応じて個々のダイオードの特性や個
数を選択して組合せて使用することができる。As described above, when configuring the clipping circuit 14, the characteristics and number of individual diodes can be selected and used in combination as needed.
【００１７】ところで、高周波漏電の波形は正負不対称
となるのが通常である。このため、クリップ回路１４の
ダイオードは正逆方向で、順方向電圧特性の異なるもの
とする必要はない。但し、高周波漏電の波形が正負対称
となる場合も起こりうる。このような場合には、クリッ
プ回路１４を構成するダイオードの順方向電圧特性を異
なるものとすればよい。すなわち、仮に順方向電圧特性
が同一であったとすると、ダイオードの順方向電圧降下
の値に制限された検出用抵抗６の前記両端電圧は、正負
の方向だけで異なることになり、強いては制限されてい
る期間の電圧の大きさ、時間間隔ともに等しくなるので
ローパスフィルタ７によって相殺され、ローパスフィル
タ７を通過する信号が得られない。一方、クリップ回路
１４を構成するダイオードの順方向電圧特性を異なるも
のにすると、たとえ高周波漏電の波形が正負対称となっ
た場合でも、ダイオードで制限されている期間の電圧の
大きさと時間間隔が正負で異なるものとなるため、ロー
パスフィルタ７をパスする直流成分の電圧信号が得ら
れ、大きな漏電電流が負荷から流れ出した場合の高周波
漏電を検出できることになるからである。Incidentally, the waveform of the high-frequency leakage current is usually symmetrical in the positive and negative directions. For this reason, it is not necessary that the diodes of the clip circuit 14 have forward and reverse directions and different forward voltage characteristics. However, a case may occur where the waveform of the high frequency leakage has a positive / negative symmetry. In such a case, the diodes constituting the clip circuit 14 may have different forward voltage characteristics. That is, assuming that the forward voltage characteristics are the same, the voltages at both ends of the detection resistor 6 limited to the value of the forward voltage drop of the diode are different only in the positive and negative directions, and are strongly restricted. Since the magnitude and the time interval of the voltage during the given period are both equal, they are canceled by the low-pass filter 7 and a signal passing through the low-pass filter 7 cannot be obtained. On the other hand, if the forward voltage characteristics of the diodes constituting the clipping circuit 14 are made different, even if the waveform of the high frequency leakage becomes symmetrical, the magnitude of the voltage and the time interval during the period limited by the diodes are positive and negative. Is obtained, a voltage signal of a DC component passing through the low-pass filter 7 is obtained, and high-frequency leakage when a large leakage current flows out of the load can be detected.
【００１８】[0018]
【発明の効果】以上、説明したように、請求項１の発明
では、負荷としてインバータ機器等を使用する場合によ
る高周波漏電においても、大きな漏電電流が生じた場合
には漏電検出することができる。As described above, according to the first aspect of the present invention, even in the case of a high-frequency earth leakage caused by using an inverter device or the like as a load, an earth leakage can be detected when a large earth leakage current occurs.
【００１９】請求項２の発明では、高周波漏電の波形が
正負対称の場合であっても、大きな漏電電流が負荷から
流れ出した場合の高周波漏電検出が可能である。According to the second aspect of the present invention, even when the waveform of the high-frequency leakage is symmetrical, the high-frequency leakage can be detected when a large leakage current flows out of the load.
【００２０】請求項３の発明では、高周波の漏電に対
し、直列接続するダイオードの数を変更することで、漏
電検出レベルを適宜設定できる。According to the third aspect of the present invention, the leakage detection level can be appropriately set by changing the number of diodes connected in series with respect to high-frequency leakage.
【図１】本発明の実施形態に係る漏電遮断装置を示す回
路ブロック図である。FIG. 1 is a circuit block diagram showing a ground fault interrupting device according to an embodiment of the present invention.
【図２】上記実施形態において、クリップ回路にて複数
のダイオードを直列接続した態様を示す回路ブロック図
である。FIG. 2 is a circuit block diagram showing a mode in which a plurality of diodes are connected in series by a clip circuit in the embodiment.
１ 商用交流電源 ２ 主電路 ３ 負荷 ４ 接点 ５ 零相変流器 ６ 検出用抵抗 ７ ローパスフィルタ ８ 漏電検出回路 １４ クリップ回路 A 漏電遮断装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Commercial AC power supply 2 Main circuit 3 Load 4 Contact 5 Zero-phase current transformer 6 Detection resistor 7 Low-pass filter 8 Leakage detection circuit 14 Clip circuit A Leakage breaker
Claims (3)
き負荷との間に介在する主電路と、この主電路に挿入さ
れた接点と、前記主電路に流れる不平衡電流を検出する
零相変流器と、この零相変流器の出力側に並列に接続し
た検出用抵抗と、この検出用抵抗の検出信号の高周波成
分を除去するローパスフィルタと、このローパスフィル
タを通過する前記検出用抵抗の検出信号に基づいて漏電
を検出して前記接点を開放させる漏電検出回路と、前記
検出用抵抗と前記ローパスフィルタとの間に正逆で並列
接続されたダイオードの組合せによってなるクリップ回
路とを備えたことを特徴とする漏電遮断装置。1. A main circuit interposed between an AC power supply in a commercial low-frequency range and a load to be detected for leakage, a contact inserted into the main circuit, and a zero for detecting an unbalanced current flowing in the main circuit. A phase current transformer, a detection resistor connected in parallel to the output side of the zero-phase current transformer, a low-pass filter for removing a high-frequency component of a detection signal of the detection resistor, and the detection passing through the low-pass filter. A leakage detection circuit that detects a leakage based on a detection signal of the detection resistor and opens the contact, and a clip circuit formed by a combination of a diode connected in parallel in a reverse direction between the detection resistor and the low-pass filter. An earth leakage cut-off device comprising:
異なるダイオードの正逆組合せであることを特徴とする
請求項１記載の漏電遮断装置。2. The earth leakage cut-off device according to claim 1, wherein the clip circuit is a combination of forward and reverse diodes having different forward voltage characteristics.
々において複数直列接続されていることを特徴とする請
求項１又は２記載の漏電遮断装置。3. The earth leakage cut-off device according to claim 1, wherein a plurality of diodes of the clip circuit are connected in series in each of forward and reverse directions.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000199066A JP2002017038A (en) | 2000-06-30 | 2000-06-30 | Earth leakage circuit breaker |
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| JP (1) | JP2002017038A (en) |
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