JP2016021297A - Earth leakage breaker - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an earth leakage breaker having a wide applicable voltage range and reducing an electric leakage power-on operation time, without risk of excitation of a trip coil all the time even when a power source is reversely connected.SOLUTION: An earth leakage breaker comprises: a leakage detecting circuit 106; a thyristor 107 that is set to ON depending on an electric leakage detecting signal; a trip device 114 shutting-down an opening/closing contact 104 at the time when the thyristor 107 is ON; and a power supply circuit supplying a power source to an electric leakage detecting circuit 106. In the earth leakage breaker in which the power supply circuit includes: a constant voltage circuit 117 generating a DC constant voltage from a rectification voltage of AC power supply voltage; a power supply capacitor 118; and a constant current circuit 119 supplying a constant current from an output side of the constant voltage circuit 117 to the electric leakage detecting circuit 106, an instant shutting-down circuit 108 all the time in an ON state is formed on a cable way between the trip coil 112 and thyristor 107. Further the earth leakage breaker has a function that the cable way is instantaneously shut-downed after the certain time when the thyristor 107 is turned ON has elapsed, and thereafter the cable way is connected.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、漏電を検出して電源供給を遮断する漏電遮断器に関し、特に、漏電遮断器の内部回路へ電源を供給する電源回路や引外しコイルの励磁回路を改良した漏電遮断器に関するものである。   The present invention relates to an earth leakage circuit breaker that detects electric leakage and interrupts power supply, and more particularly to an earth leakage circuit breaker that improves a power supply circuit that supplies power to an internal circuit of the earth leakage breaker and an excitation circuit of a trip coil. is there.

図６は、漏電遮断器の一般的な構成を示している。
図６において、漏電遮断器１は、電源側端子２に接続されて交流電源を負荷側へ給電する開閉接点８を内蔵し、負荷側端子３に接続される電動機などの負荷回路を含む給電回路の漏電を監視し、漏電検出時に給電回路を遮断して各種の機器や回路を保護する機器である。 FIG. 6 shows a general configuration of the earth leakage breaker.
In FIG. 6, the earth leakage circuit breaker 1 has a built-in switching contact 8 that is connected to the power source side terminal 2 and feeds AC power to the load side, and includes a load circuit such as an electric motor connected to the load side terminal 3. Is a device that protects various devices and circuits by monitoring power leakage and shutting off the power feeding circuit when leakage is detected.

すなわち、漏電遮断器１は、給電回路を開閉する開閉接点８と、漏電電流を検出するために給電回路に挿入された零相変流器（ＺＣＴ）５と、その出力信号から漏電の有無を検出する漏電検出回路６と、漏電検出回路６から出力される漏電検出信号により駆動されて開閉接点８を遮断する引外し装置７と、給電回路から得た交流電圧を直流電圧に変換して漏電検出回路６及び引外し装置７に電源を供給する直流電源回路４と、を備えている。   That is, the earth leakage breaker 1 includes an open / close contact 8 that opens and closes the power feeding circuit, a zero-phase current transformer (ZCT) 5 inserted in the power feeding circuit to detect the earth leakage current, and the presence or absence of earth leakage from the output signal. A leakage detection circuit 6 to detect, a tripping device 7 that is driven by a leakage detection signal output from the leakage detection circuit 6 to cut off the switching contact 8, and an AC voltage obtained from the power supply circuit is converted into a DC voltage to cause a leakage And a DC power supply circuit 4 for supplying power to the detection circuit 6 and the tripping device 7.

直流電源回路４は、三相または単相の交流電源電圧を整流して直流に変換し、かつ漏電検出回路６等が動作可能な電圧まで低下させて安定化する機能を備えている。この種の漏電遮断器において、実際に使用される給電回路の交流電圧範囲は１００[Ｖ]〜４００[Ｖ]と広いため、直流電源回路４についても上記の電圧範囲を考慮して設計する必要がある。
そこで、漏電遮断器の使用電圧範囲を広くする方法として、例えば特許文献１に記載された従来技術が知られている。 The DC power supply circuit 4 has a function of rectifying and converting a three-phase or single-phase AC power supply voltage into a DC voltage, and reducing the voltage to a voltage at which the leakage detection circuit 6 and the like can operate to stabilize it. In this type of earth leakage breaker, the AC voltage range of the actually used power supply circuit is as wide as 100 [V] to 400 [V], so the DC power supply circuit 4 also needs to be designed in consideration of the above voltage range. There is.
Therefore, as a method for widening the operating voltage range of the earth leakage breaker, for example, a conventional technique described in Patent Document 1 is known.

図７は、特許文献１に記載された漏電遮断器の構成図である。
図７において、９は電源側端子、１０は負荷側端子、１１は給電回路、１２は開閉接点、１３は零相変流器、１４は増幅器１５を備えた漏電検出回路、１６は、引外しコイル１７とサイリスタ１８との直列回路からなる引外し装置、１９は電流制限抵抗、２０は整流回路、２１は定電流ダイオード、２２はツェナーダイオード（定電圧ダイオード）、２３は電源コンデンサである。 FIG. 7 is a configuration diagram of an earth leakage circuit breaker described in Patent Document 1.
In FIG. 7, 9 is a power supply side terminal, 10 is a load side terminal, 11 is a power supply circuit, 12 is a switching contact, 13 is a zero-phase current transformer, 14 is a leakage detection circuit including an amplifier 15, and 16 is a tripping circuit. A tripping device comprising a series circuit of a coil 17 and a thyristor 18, 19 is a current limiting resistor, 20 is a rectifier circuit, 21 is a constant current diode, 22 is a Zener diode (constant voltage diode), and 23 is a power supply capacitor.

ここで、電源コンデンサ２３は、引外しコイル１７を含む回路全体の駆動エネルギーを供給しており、この電源コンデンサ２３を定電流充電し、給電回路１１の電圧を定電流ダイオード２１の直列回路が分担することによって使用電圧範囲を拡大している。すなわち、この従来技術は、回路の消費電流をほぼ一定に保つことにより、電流制限抵抗１９の電流容量を増加せずに、広範囲の交流電源電圧に対応可能としたものである。   Here, the power supply capacitor 23 supplies driving energy for the entire circuit including the tripping coil 17. The power supply capacitor 23 is charged with constant current, and the voltage of the power supply circuit 11 is shared by the series circuit of the constant current diode 21. By doing so, the operating voltage range is expanded. In other words, this conventional technique makes it possible to deal with a wide range of AC power supply voltages without increasing the current capacity of the current limiting resistor 19 by keeping the current consumption of the circuit substantially constant.

他の従来技術として、特許文献２に記載された漏電遮断器が知られている。
図８は、この漏電遮断器の構成図であり、２４は、交流の給電回路（図示せず）に接続される整流回路、２５は、トランジスタ２６，２７及びツェナーダイオード２８等からなる定電流回路、２９は、引外しコイル３０，サイリスタ３１及び引外し機構３２からなる引外し装置、３３は給電回路に取り付けられる零相変流器、３４はツェナーダイオード、３５は漏電検出回路である。
この従来技術では、図７における定電流ダイオード２１及びツェナーダイオード２２の直並列回路の代わりに、給電回路の広範囲の電圧から定電流を安定的に供給可能な定電流回路２５を用いることにより、使用電圧範囲を拡大している。 As another prior art, an earth leakage circuit breaker described in Patent Document 2 is known.
FIG. 8 is a configuration diagram of the earth leakage breaker, in which 24 is a rectifier circuit connected to an AC power supply circuit (not shown), 25 is a constant current circuit including transistors 26 and 27, a Zener diode 28, and the like. , 29 is a tripping device comprising a tripping coil 30, a thyristor 31, and a tripping mechanism 32, 33 is a zero-phase current transformer attached to the power supply circuit, 34 is a Zener diode, and 35 is a leakage detection circuit.
In this prior art, instead of the series-parallel circuit of the constant current diode 21 and the Zener diode 22 in FIG. 7, a constant current circuit 25 that can stably supply a constant current from a wide range of voltages of the power supply circuit is used. The voltage range is expanded.

更に、別の従来技術として、特許文献３に記載された漏電遮断器が知られている。
図９は、この漏電遮断器の構成図であり、３６は電源側端子、３７は負荷側端子、３８は給電回路、３９は開閉接点、４０は零相変流器、４１は電流制限抵抗、４２は整流回路、４３は、トランジスタ４４，抵抗４４Ｒ及びツェナーダイオード４５を備えた定電圧回路、４６は電源コンデンサ、４７は過電圧保護回路、４８は増幅器４９等を有する漏電検出回路、５０は、引外しコイル５１とサイリスタ５２との直列回路からなる引外し装置、５３は定電流回路である。 Further, as another prior art, an earth leakage breaker described in Patent Document 3 is known.
FIG. 9 is a configuration diagram of this earth leakage breaker, 36 is a power supply side terminal, 37 is a load side terminal, 38 is a power supply circuit, 39 is a switching contact, 40 is a zero-phase current transformer, 41 is a current limiting resistor, 42 is a rectifier circuit, 43 is a constant voltage circuit including a transistor 44, a resistor 44R, and a Zener diode 45, 46 is a power supply capacitor, 47 is an overvoltage protection circuit, 48 is a leakage detection circuit having an amplifier 49, and 50 is a pull-down circuit. A tripping device 53 comprising a series circuit of a removal coil 51 and a thyristor 52, 53 is a constant current circuit.

この従来技術では、電源コンデンサ４６が充電されていない状態で系統電源が投入されると、トランジスタ４４が導通状態となり、電源コンデンサ４６が急速に充電される。ツェナーダイオード４５により決まる電圧まで電源コンデンサ４６が充電されると、その後、トランジスタ４４は、電源コンデンサ４６の充電電圧を維持するように整流回路４２の出力電圧を負担する。このため、回路全体の消費電流は、電源コンデンサ４６から定電流回路５３を介して増幅器４９に供給される電流値にまで抑制される。
これにより、電源コンデンサ４６の充電時間を短縮してトリップ可能に至るまでの時間を短縮しつつ、連続使用状態における消費電流を必要最小限に抑制している。 In this prior art, when the system power supply is turned on while the power supply capacitor 46 is not charged, the transistor 44 is turned on and the power supply capacitor 46 is rapidly charged. When the power supply capacitor 46 is charged to a voltage determined by the Zener diode 45, the transistor 44 then bears the output voltage of the rectifier circuit 42 so as to maintain the charge voltage of the power supply capacitor 46. For this reason, the current consumption of the entire circuit is suppressed to the current value supplied from the power supply capacitor 46 to the amplifier 49 via the constant current circuit 53.
As a result, the current consumption in the continuous use state is suppressed to the minimum necessary while shortening the charging time of the power supply capacitor 46 to shorten the time until the trip is possible.

特公平７−５７０６２号公報（第２頁左欄第３８行〜右欄第６行、図１等）Japanese Examined Patent Publication No. 7-57062 (page 2, left column, line 38 to right column, line 6, FIG. 1 etc.) 特開２００５−１３７０９５号公報（段落[００２４]〜[００３０]、図１等）Japanese Patent Laying-Open No. 2005-137095 (paragraphs [0024] to [0030], FIG. 1 and the like) 特開平８−６５８８０号公報（段落[０００７]〜[０００８]、図１等）JP-A-8-65880 (paragraphs [0007] to [0008], FIG. 1 etc.)

特許文献１，２に記載された従来技術では、電源コンデンサを定電流にて充電するため、引外しコイルを駆動するために必要な電荷が電源コンデンサに貯えられるまでの充電時間は、定電流値と電源コンデンサの容量とによって決定される。ここで、定電流値は、回路の電力損失を小さくするために極力小さい値に設定され、通常は、漏電検出回路が動作可能な電流（１〜２[ｍＡ]程度）に設定されている。   In the prior art described in Patent Documents 1 and 2, since the power supply capacitor is charged with a constant current, the charging time until the charge necessary for driving the trip coil is stored in the power supply capacitor is a constant current value. And the capacity of the power supply capacitor. Here, the constant current value is set to a value as small as possible in order to reduce the power loss of the circuit, and is usually set to a current (about 1 to 2 [mA]) at which the leakage detection circuit can operate.

一方、引外しコイルを安定的に動作させるためには、電源コンデンサの容量値を大きくすることが求められる。しかし、電源コンデンサの容量値を大きくすると、充電電流が小さな定電流値であるため、電源コンデンサの充電時間が長くなるという問題がある。   On the other hand, in order to stably operate the trip coil, it is required to increase the capacitance value of the power supply capacitor. However, when the capacitance value of the power supply capacitor is increased, there is a problem that the charging time of the power supply capacitor becomes longer because the charging current is a small constant current value.

漏電遮断器の性能としては、電源コンデンサの充電時間を短くして高速遮断動作することが望ましい。すなわち、漏電遮断器の開閉接点の投入動作を行った直後に漏電が発生するような事態もあり得るので、開閉接点を投入してから漏電遮断器が動作するまでの時間（漏電投入動作時間）は極力短いことが望ましい。
しかしながら、前述したように、特許文献１，２に記載された従来技術では、小さい定電流値に起因して電源コンデンサの充電時間が長期化するため、漏電投入動作時間は１００[ｍｓ]前後にするのが限界であった。 In terms of the performance of the earth leakage breaker, it is desirable that the charging time of the power supply capacitor is shortened to perform a high-speed breaking operation. In other words, there may be a situation in which a short circuit occurs immediately after the opening / closing contact of the earth leakage breaker is turned on, so the time from when the opening / closing contact is turned on until the earth leakage breaker operates (leakage closing operation time) Is preferably as short as possible.
However, as described above, in the conventional techniques described in Patent Documents 1 and 2, since the charging time of the power supply capacitor is prolonged due to a small constant current value, the leakage operation time is about 100 [ms]. It was the limit to do.

また、特許文献３に記載された従来技術では、定電圧制御素子としてバイポーラ型トランジスタを使用している。
バイポーラ型トランジスタは電流動作形であるため、使用電圧範囲で常に適正なベース電流が供給されるように、図９における抵抗４４Ｒの抵抗値を設定しておく必要がある。この場合、使用電圧範囲を低くして抵抗値を設定すると、高い電圧範囲ではその電圧値に応じて抵抗４４Ｒを流れる電流値が増大し、その結果、電力損失も増大する。このため、特許文献３の従来技術では、特許文献１，２の従来技術に比べて使用電圧範囲を広くすることが難しいという問題があった。 In the prior art described in Patent Document 3, a bipolar transistor is used as the constant voltage control element.
Since the bipolar transistor is a current operation type, it is necessary to set the resistance value of the resistor 44R in FIG. 9 so that an appropriate base current is always supplied in the operating voltage range. In this case, when the resistance value is set by lowering the operating voltage range, the value of the current flowing through the resistor 44R increases according to the voltage value in the higher voltage range, and as a result, the power loss also increases. For this reason, the conventional technique of Patent Document 3 has a problem that it is difficult to widen the working voltage range as compared with the conventional techniques of Patent Documents 1 and 2.

図９において、漏電検出回路４８が漏電を検出して漏電検出信号がサイリスタ５２のゲートに入力されると、サイリスタ５２が導通して引外しコイル５１を励磁し、開閉接点３９が開状態となる。通常の使用方法では、開閉接点３９が開状態になると給電回路３８への電源が遮断されるため、漏電遮断器の内部回路を含めて、回路動作は全て休止される。
しかし、漏電遮断器の使用方法として、まれに電源側端子３６と負荷側端子３７とを逆に接続して使用する状態（電源逆接続状態）がある。このような使用状態では、漏電検出時に開閉接点３９が開状態になっても、漏電遮断器の内部回路には電源が印加されたままとなる。 In FIG. 9, when the leakage detection circuit 48 detects a leakage and a leakage detection signal is input to the gate of the thyristor 52, the thyristor 52 conducts, excites the trip coil 51, and the open / close contact 39 is opened. . In a normal usage method, when the switching contact 39 is in an open state, the power supply to the power feeding circuit 38 is cut off, so that all circuit operations including the internal circuit of the leakage breaker are suspended.
However, as a method of using the earth leakage circuit breaker, there is rarely a state where the power supply side terminal 36 and the load side terminal 37 are connected in reverse (power supply reverse connection state). In such a use state, even if the switching contact 39 is opened at the time of detecting a leakage, the power is still applied to the internal circuit of the leakage breaker.

引外しコイル５１を駆動するサイリスタ５２は、周知のように、ゲートに信号が入力されて一旦、導通した後は、ゲート信号がなくなったとしても主電流が保持電流より小さくなるか、あるいは、アノード・カソード間に逆バイアス電圧を印加しない限り、導通状態が保持される。
このため、図９に示すように、定電圧回路４３を経た電圧が印加される引外しコイル５１をサイリスタ５２にて駆動する回路では、電源逆接続状態で漏電を検出して一旦、トリップ動作すると、漏電検出信号がなくなっても引外しコイル５１は常に励磁された状態となり、リセットできなくなるという問題があった。また、引外しコイル５１が常に励磁状態であると、引外しコイル５１や回路の焼損を引き起こすという問題もあった。 As is well known, the thyristor 52 that drives the tripping coil 51 has a main current that is smaller than the holding current even after the signal is input to the gate and is turned on. -The conduction state is maintained unless a reverse bias voltage is applied between the cathodes.
For this reason, as shown in FIG. 9, in a circuit that drives a tripping coil 51 to which a voltage passed through a constant voltage circuit 43 is applied by a thyristor 52, a leakage is detected in a reverse power connection state, and once a trip operation is performed. Even if the leakage detection signal disappears, the tripping coil 51 is always in an excited state and cannot be reset. Further, when the trip coil 51 is always in an excited state, there is a problem that the trip coil 51 and the circuit are burned out.

そこで、本発明の解決課題は、適用される給電回路の電圧範囲が広く、電源コンデンサの充電時間を短くして漏電投入動作時間を短縮すると共に、電源逆接続状態で使用された場合にも引外しコイルを常時励磁する恐れのない漏電遮断器を提供することにある。   Accordingly, the problem to be solved by the present invention is that the voltage range of the power feeding circuit to be applied is wide, the charging time of the power capacitor is shortened to shorten the leakage current operation time, and also when the power supply circuit is used in the reverse connection state. It is an object of the present invention to provide an earth leakage circuit breaker that does not have a risk of always exciting a removal coil.

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、交流電源に接続された給電回路の漏電を検出する漏電検出回路と、前記給電回路を開閉する開閉接点と、前記漏電検出回路から出力される漏電検出信号によりオンする第１のスイッチ素子と、前記第１のスイッチ素子のオン時に前記開閉接点を遮断動作させる引外し装置と、前記漏電検出回路及び前記引外し装置に電源を供給する電源回路と、を備え、
前記電源回路が、前記給電回路の交流電圧の整流電圧から直流定電圧を生成する定電圧回路と、前記定電圧回路により充電される電源コンデンサと、前記定電圧回路の出力側に接続されて前記漏電検出回路に定電流を供給する定電流回路と、を有する漏電遮断器において、
前記引外し装置を構成する引外しコイルと前記第１のスイッチ素子との間に、瞬断回路を接続し、前記瞬断回路は、前記引外しコイルと前記第１のスイッチ素子との間の電路を常時接続していると共に、前記第１のスイッチ素子がオンしてから一定時間経過後に前記電路を瞬時遮断してその後に前記電路を接続する機能を備えたものである。 In order to solve the above-described problem, the invention according to claim 1 is output from the leakage detection circuit that detects a leakage of the power feeding circuit connected to the AC power supply, the switching contact that opens and closes the feeding circuit, and the leakage detection circuit. A first switch element that is turned on in response to a leakage detection signal, a tripping device that shuts off the switching contact when the first switch element is turned on, and a power source that supplies power to the leakage detection circuit and the tripping device A circuit,
The power supply circuit is connected to a constant voltage circuit that generates a DC constant voltage from a rectified voltage of the AC voltage of the power supply circuit, a power supply capacitor that is charged by the constant voltage circuit, and an output side of the constant voltage circuit. A leakage breaker having a constant current circuit for supplying a constant current to the leakage detection circuit;
A momentary interruption circuit is connected between the trip coil constituting the trip device and the first switch element, and the momentary interruption circuit is connected between the trip coil and the first switch element. The electric circuit is always connected, and has a function of instantaneously interrupting the electric circuit and connecting the electric circuit thereafter after a certain time has elapsed since the first switch element was turned on.

請求項２に係る発明は、請求項１に記載した漏電遮断器において、前記瞬断回路は、前記引外しコイルと前記第１のスイッチ素子との間に接続されて常時オン状態にある第２のスイッチ素子と、前記引外しコイルと前記第２のスイッチ素子との接続点の電圧を検知する電圧検知回路と、前記第１のスイッチ素子のオンにより前記電圧検知回路が電圧低下を検知した時点から前記一定時間経過後に、前記第２のスイッチ素子をオフさせる時延回路と、を備えたものである。   According to a second aspect of the present invention, in the earth leakage circuit breaker according to the first aspect, the instantaneous interruption circuit is connected between the trip coil and the first switch element and is always in an on state. A switching element, a voltage detection circuit that detects a voltage at a connection point between the trip coil and the second switching element, and a time point when the voltage detection circuit detects a voltage drop due to turning on of the first switching element And a time delay circuit for turning off the second switch element after the predetermined time has elapsed.

請求項３に係る発明は、請求項２に記載した漏電遮断器において、前記第１のスイッチ素子を、前記漏電検出信号がゲートに入力されるサイリスタにより構成すると共に、前記第２のスイッチ素子を半導体スイッチング素子により構成し、前記時延回路を動作させる前記一定時間を、前記引外しコイルと前記第２のスイッチ素子との接続点の電圧低下に起因して放電するコンデンサ及び抵抗の時定数に基づいて設定したものである。   According to a third aspect of the present invention, in the ground fault circuit breaker according to the second aspect, the first switch element is constituted by a thyristor in which the ground fault detection signal is input to a gate, and the second switch element is A time constant of a capacitor and a resistor, which is constituted by a semiconductor switching element, is discharged due to a voltage drop at a connection point between the tripping coil and the second switch element. It is set based on.

請求項４に係る発明は、請求項１〜３の何れか１項に記載した漏電遮断器において、前記定電圧回路は、前記給電回路に接続した整流回路の直流出力端子間に接続されたフィルタ用コンデンサと、前記フィルタ用コンデンサの正側端子と前記電源コンデンサの正側端子との間に入出力電極が順次接続された電界効果トランジスタと、前記電界効果トランジスタの制御電極と前記フィルタ用コンデンサ及び前記電源コンデンサの共通の負側端子との間に、カソードを前記制御電極側に向けて接続されたツェナーダイオードと、を有するものである。   The invention according to claim 4 is the leakage breaker according to any one of claims 1 to 3, wherein the constant voltage circuit is a filter connected between DC output terminals of a rectifier circuit connected to the power feeding circuit. Capacitor, a field effect transistor in which input / output electrodes are sequentially connected between a positive terminal of the filter capacitor and a positive terminal of the power supply capacitor, a control electrode of the field effect transistor, the filter capacitor, And a Zener diode connected between the common negative terminal of the power supply capacitor with the cathode facing the control electrode.

請求項５に係る発明は、請求項４に記載した漏電遮断器において、前記給電回路と前記整流回路の入力側との間に接続された電流制限抵抗を備え、前記電流制限抵抗と前記フィルタ用コンデンサとにより、サージ電圧吸収用のフィルタ回路を構成したものである。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the leakage breaker according to the fourth aspect, further comprising a current limiting resistor connected between the power feeding circuit and an input side of the rectifier circuit, wherein the current limiting resistor and the filter A filter circuit for absorbing surge voltage is constituted by a capacitor.

なお、前記瞬断回路は、例えば以下のように構成すれば良い。
すなわち、後述する図３に示すように、トランジスタＱ３（請求項における第２のスイッチ素子）のベース・エミッタ間に抵抗Ｒ９を接続し、トランジスタＱ３のエミッタをサイリスタ１０７（請求項における第１のスイッチ素子）のアノードに接続すると共にそのカソードを電源コンデンサ１１８の負側端子に接続する。また、トランジスタＱ３のコレクタを引外しコイル１１２の一端とダイオードＤ２のアノードとに接続し、引外しコイル１１２の他端を電源コンデンサ１１８の正側端子に接続する。更に、ダイオードＤ２のカソードを抵抗Ｒ７，Ｒ８の直列回路を介して前記負側端子に接続し、抵抗Ｒ８の両端にコンデンサＣ３を接続する。
抵抗Ｒ７，Ｒ８同士の接続点にＦＥＴ Ｆ２のゲートを接続し、そのドレインを、一端が前記正側端子に接続された抵抗Ｒ３の他端に接続し、この抵抗Ｒ３と前記負側端子との間に抵抗Ｒ４，Ｒ５を直列に接続すると共に、抵抗Ｒ５に並列にコンデンサＣ２を接続する。また、ＦＥＴ Ｆ２のソースを前記負側端子に接続する。
更に、抵抗Ｒ４，Ｒ５同士の接続点をトランジスタＱ２のベースに接続し、そのコレクタを、抵抗Ｒ６を介して前記正側端子に接続すると共にトランジスタＱ３のベースに接続し、トランジスタＱ２のエミッタを前記負側端子に接続するものである。 The instantaneous interruption circuit may be configured as follows, for example.
That is, as shown in FIG. 3 to be described later, a resistor R 9 is connected between the base and emitter of the transistor Q 3 (second switch element in the claims), and the emitter of the transistor Q 3 is connected to the thyristor 107 (second claim element in the claims). 1 switch element) and its cathode is connected to the negative terminal of the power supply capacitor 118. The collector of the transistor Q 3 is connected to one end of the trip coil 112 and the anode of the diode D 2 , and the other end of the trip coil 112 is connected to the positive terminal of the power supply capacitor 118. Further, the cathode of the diode D 2 via a series circuit of a resistor R 7, R 8 and connected to the negative terminal, a capacitor C 3 across resistor R 8.
The connection point between the resistors R 7, R 8 and connecting the gate of the FET F 2, the drain, one end is connected to the other end of the resistor R 3 connected to the positive terminal, the this resistor R 3 Resistors R 4 and R 5 are connected in series with the negative terminal, and a capacitor C 2 is connected in parallel with the resistor R 5 . Further, connecting the source of the FET F 2 to the negative terminal.
Further, the connection point between the resistors R 4 and R 5 is connected to the base of the transistor Q 2 , and its collector is connected to the positive terminal via the resistor R 6 and to the base of the transistor Q 3 , the emitter Q 2 'is intended to be connected to the negative terminal.

また、前記定電圧回路は、例えば以下のように構成すれば良い。
すなわち、図３に示すように、整流回路１１６の正側出力端子と負側出力端子との間にフィルタ用のコンデンサＣ１を接続し、前記正側出力端子にＦＥＴ Ｆ１のドレインを接続すると共に、ドレイン・ゲート間に抵抗Ｒ１を接続する。また、ＦＥＴ Ｆ１のゲートをツェナーダイオードＺＤ１のカソードに接続し、そのアノードを前記負側出力端子に接続する。
更に、ＦＥＴ Ｆ１のソースを、抵抗Ｒ２を介して電源コンデンサ１１８の正側端子に接続し、かつ、ＦＥＴ Ｆ１のソースをトランジスタＱ１のゲートに接続する。このトランジスタＱ１のコレクタをＦＥＴ Ｆ１のゲートに接続し、トランジスタＱ１のエミッタを電源コンデンサ１１８の正側端子に接続すれば良い。 The constant voltage circuit may be configured as follows, for example.
That is, as shown in FIG. 3, and a capacitor C 1 of the filter between the positive-side output terminal and the negative output terminal of the rectifier circuit 116, connects the drain of the FET F 1 to the positive output terminal together, to connect the resistor R 1 between the drain and gate. Further, the gate of the FET F 1 is connected to the cathode of the Zener diode ZD 1 and the anode thereof is connected to the negative output terminal.
Further, the source of the FET F 1 is connected to the positive terminal of the power supply capacitor 118 through the resistor R 2 , and the source of the FET F 1 is connected to the gate of the transistor Q 1 . The collector of the transistor Q 1 may be connected to the gate of the FET F 1 , and the emitter of the transistor Q 1 may be connected to the positive terminal of the power supply capacitor 118.

本発明によれば、電源コンデンサを定電圧回路によって充電することにより高速充電が可能であり、漏電投入動作時間を短縮できると共に、漏電検出回路に対する電源を定電流にて供給することにより、消費電力を低減することができる。
また、定電圧制御素子として電界効果トランジスタを使用すれば、給電回路の電圧範囲を広くして汎用性を高めることができる。更に、整流回路の両端に接続されたフィルタ用コンデンサと電流制限抵抗とによってフィルタ回路を構成することにより、給電回路に侵入するスパイク状のサージ電圧を吸収することも可能である。
加えて、引外し装置を構成する引外しコイルと漏電検出信号によりオンする第１のスイッチ素子との間に瞬断回路を設けることにより、電源逆接続状態で使用した場合でも、引外しコイルが励磁され続けるのを防止して安全性を高めることができる。 According to the present invention, high-speed charging is possible by charging a power supply capacitor with a constant voltage circuit, and the leakage operation time can be shortened, and power is supplied to the leakage detection circuit at a constant current. Can be reduced.
If a field effect transistor is used as the constant voltage control element, the voltage range of the power feeding circuit can be widened to increase versatility. Furthermore, it is also possible to absorb spike-like surge voltage entering the power supply circuit by configuring the filter circuit with the filter capacitor and the current limiting resistor connected to both ends of the rectifier circuit.
In addition, by providing a momentary interruption circuit between the trip coil that constitutes the trip device and the first switch element that is turned on by a leakage detection signal, the trip coil can be Safety can be improved by preventing continued excitation.

本発明の実施形態を示す構成図である。It is a block diagram which shows embodiment of this invention. 本発明の実施形態において、電源逆接続状態の動作を示すタイミングチャートである。4 is a timing chart illustrating an operation in a power supply reverse connection state in the embodiment of the present invention. 図１を具体化した回路図である。It is the circuit diagram which materialized FIG. 図３における電源投入時の動作を示す電流、電圧の波形図である。FIG. 4 is a waveform diagram of current and voltage showing an operation when power is turned on in FIG. 3. 図３における漏電検出時の動作を示す電流、電圧の波形図である。FIG. 4 is a current and voltage waveform diagram showing an operation at the time of detecting a leakage in FIG. 3. 漏電遮断器の一般的な構成図である。It is a general block diagram of an earth-leakage circuit breaker. 特許文献１に記載された漏電遮断器の構成図である。It is a block diagram of the earth-leakage circuit breaker described in patent document 1. 特許文献２に記載された漏電遮断器の構成図である。It is a block diagram of the earth-leakage circuit breaker described in patent document 2. 特許文献３に記載された漏電遮断器の構成図である。It is a block diagram of the earth-leakage circuit breaker described in patent document 3.

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。まず、図１は、この実施形態に係る漏電遮断器１００の構成図である。
図１において、電源側端子１０１と負荷側端子１０２との間の給電回路１０３には、開閉接点１０４及び零相変流器１０５が設けられている。零相変流器１０５の二次側は漏電検出回路１０６に接続され、この漏電検出回路１０６は、給電回路１０３に発生する零相電圧（零相電流）に基づいて負荷側の漏電を検出すると、漏電検出信号を出力するように構成されている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, FIG. 1 is a configuration diagram of a leakage breaker 100 according to this embodiment.
In FIG. 1, the power supply circuit 103 between the power supply side terminal 101 and the load side terminal 102 is provided with a switching contact 104 and a zero-phase current transformer 105. When the secondary side of the zero-phase current transformer 105 is connected to the leakage detection circuit 106, the leakage detection circuit 106 detects the leakage on the load side based on the zero-phase voltage (zero-phase current) generated in the power feeding circuit 103. , Configured to output a leakage detection signal.

漏電検出信号は、第１のスイッチ素子としてのサイリスタ１０７のゲートに入力され、このサイリスタ１０７には、瞬断回路１０８と引外しコイル１１２とが直列に接続されている。引外しコイル１１２には引外し機構１１３が接続されており、その出力によって開閉接点１０４が遮断動作するようになっている。なお、１１４は、引外しコイル１１２及び引外し機構１１３からなる引外し装置である。   The leakage detection signal is input to the gate of a thyristor 107 as a first switch element, and an instantaneous interruption circuit 108 and a tripping coil 112 are connected to the thyristor 107 in series. A tripping mechanism 113 is connected to the tripping coil 112, and the switching contact 104 is cut off by its output. Reference numeral 114 denotes a tripping device including the tripping coil 112 and the tripping mechanism 113.

給電回路１０３には、電流制限抵抗１１５を介してダイオードブリッジからなる整流回路１１６が接続される。整流回路１１６の出力側には定電圧回路１１７が接続され、その出力側には電源コンデンサ１１８が接続されている。ここで、電流制限抵抗１１５，整流回路１１６，定電圧回路１１７及び電源コンデンサ１１８は、漏電検出回路１０６及び引外し装置１１４に直流電源電圧を供給する直流電源回路を構成している。
電源コンデンサ１１８の一端は定電流回路１１９及びツェナーダイオード１２０を介して漏電検出回路１０６に接続されており、漏電検出回路１０６への電源供給が定電流にて行われるようになっている。上記ツェナーダイオード１２０は、漏電検出回路１０６が正常動作するように電圧を調整するためのものである。 A rectifier circuit 116 composed of a diode bridge is connected to the power feeding circuit 103 via a current limiting resistor 115. A constant voltage circuit 117 is connected to the output side of the rectifier circuit 116, and a power supply capacitor 118 is connected to the output side thereof. Here, the current limiting resistor 115, the rectifier circuit 116, the constant voltage circuit 117, and the power supply capacitor 118 constitute a DC power supply circuit that supplies a DC power supply voltage to the leakage detection circuit 106 and the tripping device 114.
One end of the power supply capacitor 118 is connected to the leakage detection circuit 106 via a constant current circuit 119 and a Zener diode 120, and power supply to the leakage detection circuit 106 is performed at a constant current. The Zener diode 120 is for adjusting the voltage so that the leakage detection circuit 106 operates normally.

サイリスタ１０７と引外しコイル１１２との間に接続された瞬断回路１０８は、以下のように構成されている。
すなわち、サイリスタ１０７のアノードと引外しコイル１１２との間には、通常時はオン状態である第２のスイッチ素子としての瞬断スイッチ素子１０９が接続されている。また、電源コンデンサ１１８の両端には電圧検知回路１１０が接続されており、引外しコイル１１２と瞬断スイッチ素子１０９との接続点の電圧が所定値以下になると電圧検知回路１１０が検知信号を出力し、この検知信号が時延回路１１１に入力される。時延回路１１１は、検知信号が入力されてから一定時間経過後に瞬断スイッチ素子１０９を瞬時、オフさせるように動作する。
引外しコイル１１２は、電源コンデンサ１１８に蓄積されたエネルギーにより動作するものであり、例えば、特開平１０−２５５６３８号公報や特開２００８−１１２６９１号公報等に記載されているような磁気保持形引外しコイルを使用することが望ましい。 The instantaneous interruption circuit 108 connected between the thyristor 107 and the trip coil 112 is configured as follows.
That is, an instantaneous interruption switch element 109 as a second switch element that is normally on is connected between the anode of the thyristor 107 and the trip coil 112. In addition, a voltage detection circuit 110 is connected to both ends of the power supply capacitor 118, and the voltage detection circuit 110 outputs a detection signal when the voltage at the connection point between the trip coil 112 and the momentary disconnection switch element 109 becomes a predetermined value or less. This detection signal is input to the time delay circuit 111. The time delay circuit 111 operates to instantaneously turn off the instantaneous interruption switch element 109 after a predetermined time has elapsed since the detection signal was input.
The trip coil 112 is operated by the energy stored in the power supply capacitor 118. For example, the magnetic holding type tripping described in JP-A-10-255638, JP-A-2008-112691 and the like is used. It is desirable to use a release coil.

上記構成において、開閉接点１０４が閉じている状態で給電回路１０３に系統電源が投入されると、整流回路１１６の出力電圧が定電圧回路１１７に印加され、この定電圧回路１１７から出力される定電圧によって電源コンデンサ１１８が充電される。この時、電源コンデンサ１１８は、電流制限抵抗１１５により制限された所定の電流値により急速に充電される。なお、電流制限抵抗１１５は電源投入時の電源コンデンサ１１８の充電電流値を決定するものであり、抵抗値を小さくするほど大電流が流れて充電時間を短縮することができるが、外来サージ等による影響を考慮して、その抵抗値は数［ｋΩ］〜数十［ｋΩ］に設定されている。   In the above configuration, when the system power supply is turned on to the power feeding circuit 103 with the switching contact 104 closed, the output voltage of the rectifier circuit 116 is applied to the constant voltage circuit 117 and is output from the constant voltage circuit 117. The power supply capacitor 118 is charged by the voltage. At this time, the power supply capacitor 118 is rapidly charged with a predetermined current value limited by the current limiting resistor 115. The current limiting resistor 115 determines the charging current value of the power supply capacitor 118 when the power is turned on. As the resistance value is decreased, a larger current flows and the charging time can be shortened. Considering the influence, the resistance value is set to several [kΩ] to several tens [kΩ].

電源コンデンサ１１８の充電が完了すると、給電回路１０３からの電流は定電流回路１１９により設定された電流値に抑制される。定電流回路１１９における電流値は、漏電検出回路１０６が動作可能な値に設定しておけばよく、前述したように、通常は１〜２［ｍＡ］程度である。   When the charging of the power supply capacitor 118 is completed, the current from the power feeding circuit 103 is suppressed to the current value set by the constant current circuit 119. The current value in the constant current circuit 119 may be set to a value at which the leakage detection circuit 106 can operate, and is normally about 1 to 2 [mA] as described above.

いま、漏電により零相変流器１０５に零相電圧が発生すると、漏電検出回路１０６からの漏電検出信号がサイリスタ１０７のゲートに入力され、サイリスタ１０７が導通状態となる。瞬断スイッチ素子１０９は通常、オン状態であるため、引外しコイル１１２が励磁されて引外し機構１１３が動作し、開閉接点１０４が遮断される。電源側端子１０１及び負荷側端子１０２が正常に接続されている通常使用方法では、開閉接点１０４の遮断により給電回路１０３から内部回路への電源供給も遮断されるため、内部回路は休止状態となる。   Now, when a zero-phase voltage is generated in the zero-phase current transformer 105 due to leakage, a leakage detection signal from the leakage detection circuit 106 is input to the gate of the thyristor 107, and the thyristor 107 becomes conductive. Since the instantaneous interruption switch element 109 is normally in an ON state, the trip coil 112 is excited, the trip mechanism 113 is operated, and the switching contact 104 is cut off. In the normal use method in which the power supply side terminal 101 and the load side terminal 102 are normally connected, the power supply from the power supply circuit 103 to the internal circuit is also cut off by the interruption of the switching contact 104, so that the internal circuit is in a dormant state. .

しかし、電源側端子１０１及び負荷側端子１０２が逆接続された状態、いわゆる電源逆接続状態では、給電回路１０３からの電源電圧が内部回路に印加されたままとなる。この時の動作を、図２（ａ），（ｂ）に基づいて説明する。   However, in a state where the power supply side terminal 101 and the load side terminal 102 are reversely connected, that is, a so-called power supply reverse connection state, the power supply voltage from the power supply circuit 103 remains applied to the internal circuit. The operation at this time will be described with reference to FIGS.

図２（ａ）に示すように、時点ｔ１に発生した漏電検出信号によりサイリスタ１０７がオンすると、引外しコイル１１２が励磁される。これにより、引外し機構１１３を介して開閉接点１０４が遮断されることになるが、電源逆接続状態であるため、給電回路１０３から整流回路１１６、定電圧回路１１７等を介して漏電遮断器の内部回路への電源供給は継続されている。 As shown in FIG. 2 (a), the thyristor 107 by leakage detecting signal generated at time t 1 is turned on, releasing coil 112 is excited. As a result, the switching contact 104 is cut off via the tripping mechanism 113, but since the power supply is reversely connected, the leakage circuit breaker is connected from the power supply circuit 103 via the rectifier circuit 116, the constant voltage circuit 117, etc. The power supply to the internal circuit is continued.

この時、引外しコイル１１２と瞬断スイッチ素子１０９との接続点の電圧は、定電圧回路１１７の出力電圧値からサイリスタ１０７のオン電圧値まで低下する。この電圧の低下を、電圧検知回路１１０が検知して検知信号を出力する。時延回路１１１は、電圧低下時点（検知信号出力時点）ｔ１から一定時間Ｔｄを経過した時点ｔ２以後、時点ｔ３までの瞬時時間Ｔｏにわたり、瞬断スイッチ素子１０９をオフさせる。 At this time, the voltage at the connection point between the trip coil 112 and the momentary interruption switch element 109 decreases from the output voltage value of the constant voltage circuit 117 to the ON voltage value of the thyristor 107. The voltage detection circuit 110 detects this voltage drop and outputs a detection signal. Tokinobe circuit 111, the voltage drop time (detection signal output time) elapses a predetermined time T d from t 1 time point t 2 after, over instantaneously time T o to a point t 3, to turn off the interruption switch element 109.

瞬断スイッチ素子１０９がオフすると、サイリスタ１０７の主電流が遮断されるため、サイリスタ１０７はオフする。上記の一定時間Ｔｄは、引外し装置１１４が動作して開閉接点１０４を遮断するまでの時間より若干長い時間に設定する。
ここで、時点ｔ３以降は瞬断スイッチ素子１０９がオン状態に復帰するが、その時点ではサイリスタ１０７は既にオフしているため、引外しコイル１１２が励磁され続けることはない。 When the momentary interruption switch element 109 is turned off, the main current of the thyristor 107 is cut off, so that the thyristor 107 is turned off. The predetermined time Td is set to a time slightly longer than the time until the tripping device 114 operates to shut off the switching contact 104.
Here, an instantaneous interruption switching element 109 the time t 3 or later is returned to the ON state, since the thyristor 107 is already turned off at that time, does not releasing coil 112 continues to be energized.

上述した図２（ａ）は、時延回路１１１の一定時間Ｔｄに比べて漏電検出信号が極めて短時間だけ出力される場合のものである。これに対し、図２（ｂ）は、漏電検出信号が長時間にわたって出力される場合の動作を示している。
この場合、図２（ｂ）に示すように、サイリスタ１０７は、瞬断スイッチ素子１０９の動作に伴って一定時間Ｔｄだけオンした後に瞬時時間Ｔｏだけオフする動作を繰り返し、漏電検出信号がオフとなった時点ｔ６の後の時点ｔ７以後、オフ状態を維持する。これにより、引外しコイル１１２の励磁は停止する。
すなわち、この実施形態によれば、電源逆接続状態で使用している時に漏電を検出した場合には、「一旦、トリップ動作した後に漏電検出信号がなくなっても引外しコイル１１２が励磁され続ける」状態になるのを防止することができる。 FIG. 2A described above is a case where the leakage detection signal is output for an extremely short time compared to the fixed time T d of the time delay circuit 111. On the other hand, FIG. 2B shows the operation when the leakage detection signal is output for a long time.
In this case, as shown in FIG. 2 (b), the thyristor 107 repeats the operation to turn off only the instantaneous time T o after turned on for a predetermined time T d in accordance with the operation of the interruption switching element 109, the electric leakage detection signal time t 7 after after time t 6 was turned off and kept off. Thereby, excitation of the trip coil 112 is stopped.
That is, according to this embodiment, when leakage is detected when the power supply is used in the reverse power connection state, “the trip coil 112 continues to be excited even if the leakage detection signal disappears once after the trip operation”. It can be prevented from becoming a state.

なお、通常の動作では、サイリスタ１０７のオンにより引外し装置１１４が動作して開閉接点１０４が遮断されれば、負荷側は電源側から遮断されるので、負荷側の漏電もなくなり、サイリスタ１０７へのゲート信号（漏電検出信号）も出力されなくなる。このため、図２（ｂ）のようにゲート信号が出力され続けることはないが、ここでは、引外し装置１１４が故障して誤不動作するような最悪の場合も考慮して、漏電検出信号を長時間、出力させるようにしている。   In normal operation, if the tripping device 114 is operated by turning on the thyristor 107 and the switching contact 104 is cut off, the load side is cut off from the power source side, so there is no leakage on the load side, and the thyristor 107 is turned off. No gate signal (leakage detection signal) is output. For this reason, the gate signal does not continue to be output as shown in FIG. 2B, but here the leakage detection signal is also taken into account in the worst case where the tripping device 114 fails and malfunctions. Is output for a long time.

次に、図３は、図１の実施形態を具体化した回路図であり、図１と同一の機能を有する部分には同一の参照符号を付してある。なお、図３では、図１における定電流回路１１９として定電流ダイオードＤ３を用いている。
以下では、定電圧回路１１７及び瞬断回路１０８を中心にしてその構成及び動作を説明する。 Next, FIG. 3 is a circuit diagram embodying the embodiment of FIG. 1, and parts having the same functions as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. In FIG. 3, it uses a constant current diode D 3 as the constant current circuit 119 in FIG.
Hereinafter, the configuration and operation of the constant voltage circuit 117 and the instantaneous interruption circuit 108 will be mainly described.

図３の定電圧回路１１７において、整流回路１１６の両端にはフィルタ用コンデンサＣ１が接続されている。このコンデンサＣ１は、給電回路１０３に接続された電流制限抵抗１１５と共にフィルタ回路を構成しており、外部から侵入するスパイク状のサージ電圧を吸収し、漏電検出回路１０６等をサージ電圧から保護する作用を果たす。 In the constant voltage circuit 117 of FIG. 3, a filter capacitor C 1 is connected to both ends of the rectifier circuit 116. The capacitor C 1 constitute a filter circuit with a current limiting resistor 115 connected to the power supply circuit 103 absorbs spike surge voltage invading from the outside, to protect the electric leakage detection circuit 106 or the like from a surge voltage Acts.

整流回路１１６の正側出力端子は電界効果形トランジスタ（以下、ＦＥＴという）Ｆ１のドレインに接続され、ＦＥＴ Ｆ１のドレイン・ゲート間には抵抗Ｒ１が接続されている。また、ツェナーダイオードＺＤ１のカソードがＦＥＴ Ｆ１のゲートに接続され、ツェナーダイオードＺＤ１のアノードが整流回路１１６の負側出力端子に接続されている。このＦＥＴ Ｆ１，抵抗Ｒ１及びツェナーダイオードＺＤ１は基本定電圧回路を構成しており、ツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧をＶｚとし、ＦＥＴ Ｆ１のゲート閾値電圧をＶｔｈとすると、ＦＥＴ Ｆ１のソース電圧は、定電圧（Ｖｚ−Ｖｔｈ）となる。
ＦＥＴは電圧制御形であるため、ドレイン・ゲート間の抵抗Ｒ１には、数百［ｋΩ］〜数［ＭΩ］というように極めて大きな抵抗値の素子を使用することができる。これにより、特許文献３のように定電圧制御素子にバイポーラ型トランジスタを用いた従来技術と比較すると、広い電圧範囲にわたり消費電流を低減することができる。 Positive output terminal of the rectifier circuit 116 field effect transistor is connected to the drain of the F 1 (hereinafter, referred to as FET), resistor R 1 is connected between the drain and gate of the FET F 1. The cathode of the Zener diode ZD 1 is connected to the gate of the FET F 1 , and the anode of the Zener diode ZD 1 is connected to the negative output terminal of the rectifier circuit 116. The FET F 1 , the resistor R 1 and the Zener diode ZD 1 constitute a basic constant voltage circuit. When the Zener voltage of the Zener diode ZD 1 is V z and the gate threshold voltage of the FET F 1 is V th , the FET The source voltage of F 1 is a constant voltage (V z −V th ).
FET because a voltage control type, the resistance R 1 between the drain and gate may be as several hundred [kW] ~ Number [M.OMEGA.] Using the element of the extremely large resistance value. Thereby, compared with the prior art which uses a bipolar transistor for the constant voltage control element as in Patent Document 3, the current consumption can be reduced over a wide voltage range.

また、図３においては、トランジスタＱ１のコレクタがＦＥＴ Ｆ１のゲートに接続され、トランジスタＱ１のベースがＦＥＴ Ｆ１のソースに接続されており、トランジスタＱ１のベース・エミッタ間に抵抗Ｒ２が接続されると共に、エミッタが定電圧回路１１７の出力端子として電源コンデンサ１１８の一端に接続されている。ここで、トランジスタＱ１及び抵抗Ｒ２は過電流を防止するためのものである。 Further, in FIG. 3, the collector of the transistor Q 1 is connected to the gate of the FET F 1, the base of the transistor Q 1 is connected to the source of the FET F 1, the resistance between the base and emitter of the transistor Q 1 R 2 is connected, and the emitter is connected to one end of the power supply capacitor 118 as an output terminal of the constant voltage circuit 117. Here, the transistors Q 1 and resistors R 2 is intended to prevent overcurrent.

ＦＥＴ Ｆ１のソース電流は、抵抗Ｒ２を介して以降の回路へ供給されるが、ソース電流をＩｓとすると、トランジスタＱ１のベース・エミッタ間の抵抗Ｒ２（その抵抗値もＲ２とする）の電圧降下は（Ｉｓ×Ｒ２）である。この電圧（Ｉｓ×Ｒ２）がトランジスタＱ１のベース・エミッタ間の電圧Ｖｂｅに等しくなるとトランジスタＱ１がオンし、ＦＥＴ Ｆ１はそのゲート・ソース間が短絡されてオフする。
すなわち、この例では、Ｉｓ＝Ｖｂｅ／Ｒ２以上の電流が以降の回路に流れないように制限し、漏電検出回路１０６等をサージ電流から保護している。ＦＥＴ Ｆ１と抵抗Ｒ２との直列回路に並列接続されたダイオードＤ１は、サージ電圧からＦＥＴ Ｆ１を保護するものであり、ＦＥＴによってはドレイン・ソース間に内蔵されているものもある。 Source current of FET F 1 is supplied to the subsequent circuit via a resistor R 2, the source current and I s, the resistance R 2 between the base and emitter of the transistor Q 1 (the resistance value R 2 ) Is (I s × R 2 ). This voltage (I s × R 2) is equal to the transistor Q 1 is turned on the voltage V be between the base and emitter of the transistor Q 1, FET F 1 is the gate-source is turned off is short-circuited.
That is, in this example, a current greater than or equal to I s = V be / R 2 is limited so as not to flow to the subsequent circuits, and the leakage detection circuit 106 and the like are protected from surge current. Diode D 1 connected in parallel to the series circuit of the FET F 1 and the resistor R 2 are those from the surge voltage to protect the FET F 1, depending FET some of which are built in between the drain and source.

上記構成の定電圧回路１１７を使用した、電源投入時における図３の入力電流Ｉｉｎ，定電流ダイオードＤ３を流れる電流Ｉ１、及び、電源コンデンサ１１８の充電電圧Ｖｃの波形例を図４に示す。
図４に示すように、交流電源を投入すると、電流制限抵抗１１５により制限された比較的大きな電流Ｉｉｎが流れ、電源コンデンサ１１８が充電される。電源コンデンサ１１８の充電が完了して電圧Ｖｃが所定値に達すると、電流Ｉｉｎは、定電流ダイオードＤ３により規定された電流値にほぼ等しくなる。このため、電源投入時における電源コンデンサ１１８の充電時間を短くして漏電投入動作時間を短縮することができる。 FIG. 4 shows a waveform example of the input current I in , the current I 1 flowing through the constant current diode D 3 in FIG. 3 and the charging voltage V c of the power capacitor 118 when the power is turned on, using the constant voltage circuit 117 having the above configuration. Shown in
As shown in FIG. 4, when turning on the AC power supply, a relatively large current I in which is limited by the current limiting resistor 115 flows, power capacitor 118 is charged. When the voltage V c reaches a predetermined value the charging of the power source capacitor 118 is completed, the current I in is substantially equal to the current value defined by the constant current diode D 3. For this reason, the charging time of the power supply capacitor 118 at the time of turning on the power can be shortened to shorten the leakage on operation time.

次に、図３における瞬断回路１０８の構成及び動作を説明する。なお、図３の瞬断回路１０８において、Ｆ２はＦＥＴ、Ｑ２，Ｑ３はトランジスタ、ＺＤ２はツェナーダイオード、Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８，Ｒ９は抵抗、Ｃ２，Ｃ３はコンデンサ、Ｄ２はダイオードである。 Next, the configuration and operation of the instantaneous interruption circuit 108 in FIG. 3 will be described. 3, F 2 is an FET, Q 2 and Q 3 are transistors, ZD 2 is a Zener diode, R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 , R 8. , R 9 are resistors, C 2 and C 3 are capacitors, and D 2 is a diode.

通常の使用状態で漏電が発生していない場合、サイリスタ１０７はオフしている。このため、引外しコイル１１２とトランジスタＱ３のコレクタとの接続点の電圧Ｖ１は、定電圧回路１１７から出力される定電圧Ｖｃにほぼ等しくなっている。よって、ＦＥＴ Ｆ２のゲート電圧Ｖ２は、Ｖ２＝（Ｖｃ−Ｖｆ）×Ｒ８／（Ｒ７＋Ｒ８）である。ここで、ＶｆはダイオードＤ２の順方向電圧降下である。 When there is no leakage in the normal use state, the thyristor 107 is off. Therefore, the voltage V 1 at the connection point between the trip coil 112 and the collector of the transistor Q 3 is substantially equal to the constant voltage V c output from the constant voltage circuit 117. Therefore, the gate voltage V 2 of the FET F 2 is, V 2 = a (V c -V f) × R 8 / (R 7 + R 8). Here, V f is the forward voltage drop of the diode D 2.

抵抗Ｒ７，Ｒ８の値は、上記ゲート電圧Ｖ２がＦＥＴ Ｆ２のゲート閾値電圧より大きくなるように設定されている。抵抗Ｒ７，Ｒ８はＦＥＴ制御用の抵抗であるため、数百［ｋΩ］〜数［ＭΩ］と極めて大きな抵抗値を使用することができる。すなわち、漏電が発生していない時はＦＥＴ Ｆ２がオンしており、トランジスタＱ２のベース電圧がほぼ零になっているので、トランジスタＱ２はオフ状態である。トランジスタＱ２がオフであるため、トランジスタＱ３のベースには抵抗Ｒ６を介してバイアス電圧が加わり、トランジスタＱ３はオン状態になっている。なお、トランジスタＱ３は、図１における瞬断スイッチ素子１０９に相当する。 The values of the resistors R 7 and R 8 are set so that the gate voltage V 2 is larger than the gate threshold voltage of the FET F 2 . Since the resistors R 7 and R 8 are FET control resistors, extremely large resistance values of several hundred [kΩ] to several [MΩ] can be used. That is, when the leak has not occurred is FET F 2 is turned on, the base voltage of the transistor Q 2 is almost zero, the transistor Q 2 is turned off. Since the transistor Q 2 is off, the base of the transistor Q 3 are joined by a bias voltage via a resistor R 6, transistor Q 3 are in the ON state. The transistor Q 3 are equivalent to instantaneous interruption switching element 109 in FIG. 1.

いま、漏電が発生して漏電検出信号がサイリスタ１０７のゲートに入力されると、サイリスタ１０７がオンする。ここで、トランジスタＱ３はオン状態であるため、引外しコイル１１２に電源コンデンサ１１８から電流Ｉｏが流れ、引外し機構１１３を駆動して開閉接点１０４を遮断する。
この時、トランジスタＱ３のコレクタ電圧Ｖ１は、サイリスタ１０７がオンしているため、ほぼサイリスタ１０７のオン電圧に等しく、低い電圧となる。従って、ＦＥＴ Ｆ２のゲート電圧Ｖ２は、コンデンサＣ３の電荷が抵抗Ｒ８を通して放電するため、時定数Ｒ８×Ｃ３に従って低下する。なお、ダイオードＤ２は、コンデンサＣ３の電荷がトランジスタＱ３を通って放電するのを防止するためのものである。 Now, when leakage occurs and a leakage detection signal is input to the gate of the thyristor 107, the thyristor 107 is turned on. Here, the transistor Q 3 are for in the ON state, the tripping current I o flows from the power source capacitor 118 to the coil 112, to block off contact 104 by driving the tripping mechanism 113.
At this time, since the thyristor 107 is on, the collector voltage V 1 of the transistor Q 3 is substantially equal to the on-voltage of the thyristor 107 and becomes a low voltage. Therefore, the gate voltage V 2 of the FET F 2, since the charge on the capacitor C 3 is discharged through the resistor R 8, when lowered in accordance with the constant R 8 × C 3. The diode D 2 is for the electric charge of the capacitor C 3 is prevented from discharging through the transistor Q 3.

電圧Ｖ２が低下してＦＥＴ Ｆ２のゲート閾値電圧より小さくなると、ＦＥＴ Ｆ２はオフする。ＦＥＴ Ｆ２がオフすると、電源コンデンサ１１８の電圧Ｖｃにより、抵抗Ｒ３，Ｒ４を介してコンデンサＣ２への充電が開始される。
コンデンサＣ２の電圧Ｖ４がトランジスタＱ２のベース・エミッタ間電圧に到達すると、トランジスタＱ２がオンし、トランジスタＱ３のベースバイアス電圧を０［Ｖ］にするので、トランジスタＱ３がオフする。 When the voltage V 2 becomes smaller than the gate threshold voltage of the FET F 2 decreases, FET F 2 is turned off. When FET F 2 is turned off, the voltage V c of the power supply capacitor 118, charging of the capacitor C 2 is initiated through a resistor R 3, R 4.
When the voltage V 4 of capacitor C 2 reaches the base-emitter voltage of the transistor Q 2, the transistor Q 2 is turned on, since the base bias voltage of the transistor Q 3 to 0 [V], the transistor Q 3 is turned off .

この時、電源コンデンサ１１８の電圧Ｖｃは、引外しコイル１１２に流れた電流Ｉｏにより電流制限抵抗１１５における電圧低下を大きくしているため、通常の電圧（Ｉｏが流れていない時の電圧）より低い値になっている。また、漏電検出回路１０６への供給電圧Ｖｐは、ツェナーダイオード１２０により、電圧Ｖｃよりも更に低い値になる。この時の電圧Ｖｐは、漏電検出回路１０６が動作を休止する（動作不能となる）電圧値になるように、ツェナーダイオード１２０のツェナー電圧値を選定しておく。 At this time, the voltage V c of the power supply capacitor 118 increases the voltage drop in the current limiting resistor 115 due to the current I o flowing in the tripping coil 112, so that the normal voltage (voltage when I o does not flow) ) Lower value. Further, the supply voltage V p to the leakage detection circuit 106 becomes a value lower than the voltage V c by the Zener diode 120. Voltage V p at this time, leakage detection circuit 106 pauses the operation (the inoperative) so that the voltage value, keep selecting the Zener voltage value of the Zener diode 120.

従って、トランジスタＱ３がオフになった時には漏電検出回路１０６は休止状態にあり、サイリスタ１０７へのゲート信号は出力されない状態となっている。このため、トランジスタＱ３がオフすると、サイリスタ１０７に流れる電流は保持電流以下になり、自己保持が解けてサイリスタ１０７がオフし、電流Ｉｏが流れなくなる。
給電回路１０３から電源が印加されている状態において、サイリスタ１０７がオフ（Ｉｏが零）になると、電源コンデンサ１１８の電圧が定電圧回路１１７により規定された電圧値になるように急速に充電が開始され、電圧Ｖｃが上昇する。また、これに伴い、漏電検出回路１０６への供給電圧Ｖｐも上昇していき、漏電検出回路１０６は休止状態から正常動作状態へ復帰する。 Thus, the transistor Q 3 is the electric leakage detection circuit 106 when turned off is in the resting state, the gate signal to the thyristor 107 is in a state not output. Therefore, the transistor Q 3 is turned off, the current flowing through the thyristor 107 becomes below the holding current, the thyristor 107 is turned off by melting a self-retaining, the current I o does not flow.
When the power is applied from the power supply circuit 103, when the thyristor 107 is turned off ( Io is zero), charging is rapidly performed so that the voltage of the power supply capacitor 118 becomes a voltage value defined by the constant voltage circuit 117. so, the voltage V c increases. Along with this, the supply voltage V p of the electric leakage detection circuit 106 also continue to increase, leakage detection circuit 106 is returned from the rest state to the normal operating state.

漏電検出回路１０６が正常状態に復帰した後も、漏電を検出すれば、前記と同様の動作を繰り返すこととなる。すなわち、電源逆接続状態で漏電を検出すると、サイリスタ１０７はオン，オフを繰り返すこととなるため、漏電が解消すればサイリスタ１０７は必ずオフとなり、引外しコイル１１２が励磁され続ける状態になることはない。   Even after the leakage detection circuit 106 returns to the normal state, if the leakage is detected, the same operation as described above is repeated. That is, when leakage is detected in the reverse power connection state, the thyristor 107 is repeatedly turned on and off. Therefore, if the leakage is eliminated, the thyristor 107 is always turned off, and the tripping coil 112 is continuously excited. Absent.

なお、図３において、図１の時延回路１１１に相当する部分は、ダイオードＤ２、抵抗Ｒ７，Ｒ８、コンデンサＣ３及びＦＥＴ Ｆ２からなる第一次時延回路と、抵抗Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５、コンデンサＣ２及びトランジスタＱ２からなる第二次時延回路と、から構成されている。また、図１の電圧検知回路１１０に相当する部分は、上記の第一次時延回路を構成する素子によって兼用している。 In FIG. 3, a portion corresponding to the delay circuit 111 in FIG. 1 includes a primary delay circuit including a diode D 2 , resistors R 7 and R 8 , a capacitor C 3 and an FET F 2, and a resistor R 3. , R 4 , R 5 , a capacitor C 2 and a secondary time delay circuit comprising a transistor Q 2 . Further, the portion corresponding to the voltage detection circuit 110 in FIG. 1 is shared by the elements constituting the first time delay circuit.

次に、図５は、図３における漏電検出時の各部の電圧及び電流波形を示したものである。
引外しコイル１１２とトランジスタＱ３との接続部（トランジスタＱ３のコレクタ）の電圧Ｖ１は、電流Ｉｏのオン及びオフの瞬間に脈流となるが、これは引外しコイル１１２が有するインダクタンスの影響である。特に、Ｉｏのオフ時には上記インダクタンスによる逆サージ電圧が発生するため、このサージ電圧を制限するためにツェナーダイオードＺＤ２が設けられている。 Next, FIG. 5 shows the voltage and current waveforms of each part at the time of detecting a leakage in FIG.
The voltage V 1 at the connection portion (the collector of the transistor Q 3 ) between the trip coil 112 and the transistor Q 3 becomes a pulsating current at the moment when the current I o is turned on and off, and this is an inductance of the trip coil 112. It is the influence of. In particular, since the reverse surge voltage due to the inductance is generated at the time of off of I o, the Zener diode ZD 2 is provided in order to limit the surge voltage.

１００：漏電遮断器
１０１：電源側端子
１０２：負荷側端子
１０３：給電回路
１０４：開閉接点
１０５：零相変流器
１０６：漏電検出回路
１０７：サイリスタ
１０８：瞬断回路
１０９：瞬断スイッチ素子
１１０：電圧検知回路
１１１：時延回路
１１２：引外しコイル
１１３：引外し機構
１１４：引外し装置
１１５：電流制限抵抗
１１６：整流回路
１１７：定電圧回路
１１８：電源コンデンサ
１１９：定電流回路
１２０：ツェナーダイオード
Ｆ１，Ｆ２：ＦＥＴ
Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３：トランジスタ（バイポーラ型トランジスタ）
ＺＤ１，ＺＤ２：ツェナーダイオード
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８，Ｒ９：抵抗
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３：コンデンサ
Ｄ１，Ｄ２：ダイオード
Ｄ３：定電流ダイオード DESCRIPTION OF SYMBOLS 100: Earth leakage circuit breaker 101: Power supply side terminal 102: Load side terminal 103: Feeding circuit 104: Switching contact 105: Zero phase current transformer 106: Earth leakage detection circuit 107: Thyristor 108: Instantaneous interruption circuit 109: Instantaneous interruption switch element 110 : Voltage detection circuit 111: Time delay circuit 112: Trip coil 113: Trip mechanism 114: Trip device 115: Current limiting resistor 116: Rectifier circuit 117: Constant voltage circuit 118: Power supply capacitor 119: Constant current circuit 120: Zener Diodes F 1 and F 2 : FET
Q 1 , Q 2 , Q 3 : Transistors (bipolar transistors)
ZD 1 , ZD 2 : Zener diodes R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 , R 8 , R 9 : Resistors C 1 , C 2 , C 3 : Capacitors D 1 , D 2: diode D 3: constant current diode

Claims (5)

交流電源に接続された給電回路の漏電を検出する漏電検出回路と、前記給電回路を開閉する開閉接点と、前記漏電検出回路から出力される漏電検出信号によりオンする第１のスイッチ素子と、前記第１のスイッチ素子のオン時に前記開閉接点を遮断動作させる引外し装置と、前記漏電検出回路及び前記引外し装置に電源を供給する電源回路と、を備え、
前記電源回路が、前記給電回路の交流電圧の整流電圧から直流定電圧を生成する定電圧回路と、前記定電圧回路により充電される電源コンデンサと、前記定電圧回路の出力側に接続されて前記漏電検出回路に定電流を供給する定電流回路と、を有する漏電遮断器において、
前記引外し装置を構成する引外しコイルと前記第１のスイッチ素子との間に、瞬断回路を接続し、前記瞬断回路は、前記引外しコイルと前記第１のスイッチ素子との間の電路を常時接続していると共に、前記第１のスイッチ素子がオンしてから一定時間経過後に前記電路を瞬時遮断してその後に前記電路を接続する機能を備えたことを特徴とする漏電遮断器。 A leakage detection circuit for detecting a leakage of a power feeding circuit connected to an AC power supply; a switching contact for opening and closing the feeding circuit; a first switch element that is turned on by a leakage detection signal output from the leakage detection circuit; A tripping device that shuts off the switching contact when the first switch element is turned on, and a power supply circuit that supplies power to the leakage detection circuit and the tripping device,
The power supply circuit is connected to a constant voltage circuit that generates a DC constant voltage from a rectified voltage of the AC voltage of the power supply circuit, a power supply capacitor that is charged by the constant voltage circuit, and an output side of the constant voltage circuit. A leakage breaker having a constant current circuit for supplying a constant current to the leakage detection circuit;
A momentary interruption circuit is connected between the trip coil constituting the trip device and the first switch element, and the momentary interruption circuit is connected between the trip coil and the first switch element. An earth leakage circuit breaker having a function of always connecting an electric circuit and having the function of instantaneously interrupting the electric circuit after a predetermined time has elapsed after the first switch element is turned on and then connecting the electric circuit . 請求項１に記載した漏電遮断器において、
前記瞬断回路は、
前記引外しコイルと前記第１のスイッチ素子との間に接続されて常時オン状態にある第２のスイッチ素子と、
前記引外しコイルと前記第２のスイッチ素子との接続点の電圧を検知する電圧検知回路と、
前記第１のスイッチ素子のオンにより前記電圧検知回路が電圧低下を検知した時点から前記一定時間経過後に、前記第２のスイッチ素子をオフさせる時延回路と、
を備えたことを特徴とする漏電遮断器。 In the earth leakage circuit breaker according to claim 1,
The instantaneous interruption circuit is:
A second switch element connected between the trip coil and the first switch element and being always on;
A voltage detection circuit for detecting a voltage at a connection point between the trip coil and the second switch element;
A time delay circuit for turning off the second switch element after a lapse of the predetermined time from the time point when the voltage detection circuit detects a voltage drop by turning on the first switch element;
An earth leakage circuit breaker comprising: 請求項２に記載した漏電遮断器において、
前記第１のスイッチ素子を、前記漏電検出信号がゲートに入力されるサイリスタにより構成すると共に、前記第２のスイッチ素子を半導体スイッチング素子により構成し、
前記時延回路を動作させる前記一定時間を、前記引外しコイルと前記第２のスイッチ素子との接続点の電圧低下に起因して放電するコンデンサ及び抵抗の時定数に基づいて設定したことを特徴とする漏電遮断器。 In the earth leakage circuit breaker according to claim 2,
The first switch element is constituted by a thyristor to which the leakage detection signal is input to a gate, and the second switch element is constituted by a semiconductor switching element,
The predetermined time for operating the time delay circuit is set based on a time constant of a capacitor and a resistor discharged due to a voltage drop at a connection point between the trip coil and the second switch element. Earth leakage breaker. 請求項１〜３の何れか１項に記載した漏電遮断器において、
前記定電圧回路は、
前記給電回路に接続した整流回路の直流出力端子間に接続されたフィルタ用コンデンサと、
前記フィルタ用コンデンサの正側端子と前記電源コンデンサの正側端子との間に入出力電極が順次接続された電界効果トランジスタと、
前記電界効果トランジスタの制御電極と前記フィルタ用コンデンサ及び前記電源コンデンサの共通の負側端子との間に、カソードを前記制御電極側に向けて接続されたツェナーダイオードと、
を有することを特徴とする漏電遮断器。 In the earth-leakage circuit breaker as described in any one of Claims 1-3,
The constant voltage circuit is:
A filter capacitor connected between the DC output terminals of the rectifier circuit connected to the power supply circuit;
A field effect transistor in which input / output electrodes are sequentially connected between the positive terminal of the filter capacitor and the positive terminal of the power capacitor;
A Zener diode connected between a control electrode of the field effect transistor and a common negative terminal of the filter capacitor and the power supply capacitor with a cathode facing the control electrode side;
An earth leakage circuit breaker comprising: 請求項４に記載した漏電遮断器において、
前記給電回路と前記整流回路の入力側との間に接続された電流制限抵抗を備え、
前記電流制限抵抗と前記フィルタ用コンデンサとにより、サージ電圧吸収用のフィルタ回路を構成したことを特徴とする漏電遮断器。 In the earth leakage circuit breaker according to claim 4,
A current limiting resistor connected between the power supply circuit and the input side of the rectifier circuit;
A leakage circuit breaker comprising a filter circuit for absorbing a surge voltage by the current limiting resistor and the filter capacitor.
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