JPH04178110A - 漏電遮断器 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、漏電事故を検出した際に負荷を電源から切り
離し、負荷を保護する漏電遮断器に係り、特に複数の電
源電圧に対し共用化できる漏電遮断器に関する。

（従来の技術） この種の漏電遮断器としては、次に述べるようなものか
あった。即ち、第２図には電源電圧として２００■〜４
４０Ｖ程度の範囲を共用化できる漏電遮断器の構成を示
している。三相の電源側端子１ａ乃至ＩＣは主回路接点
２ａ乃至２Ｃを介して主回路導体３ａ乃至３Ｃに接続さ
れ、負荷側端子４ａ乃至４ｃから図示しない負荷に給電
するようになっている。主回路導体３ａ乃至３Ｃにはこ
れらを一次導体とする零相変流器５か配設され、その零
相変流器５の出力端子５ａ、５ｂは、夫々抵抗６の両端
子に接続されると共に集積回路により構成される漏電検
出回路７の検出端子Ｚ１及びＺ２に接続されている。ト
ランス８の一次側は主回路導体３ａ及び３Ｃに接続され
、二次側は全波整流回路９の入力端子に接続されている
。この全波整流回路９の正の出力端子９ａは、抵抗１０
を介した後漏電検出回路７の電源入力端子ＶＣＣに接続
されると共に平滑用コンデンサ１１を介して負の出力端
子９ｂに接続されている。また、負の出力端子９ｂは漏
電検出回路７のＧＮＤ端子に接続されている。主回路接
点２ａ乃至２ｃを開放状態にするための引外し装置１２
は全波整流回路９の正の出力端子９ａに接続されると共
にサイリスタ１３を介して負の出力端子９ｂに接続され
ている。

サイリスク１３のゲートは漏電検出回路７の制御出力端
子Ｃに接続されている。

上記構成において、全波整流回路９は主回路導体３ａ、
３ｃからトランス８を介して与えられる交流入力を整流
して出力する。そして、抵抗１０及びコンデンサ１１の
平滑回路により平滑して所定電圧の直流出力として漏電
検出回路７に与える。

この場合、漏電検出回路７は、一般に内部に定電圧回路
を有する構成となっているので、全波整流回路９の出力
電流は抵抗１０により制限されるようになっている。こ
れにより、漏電検出回路は電源が供給され、動作可能な
状態となっている。

さて、負荷に対して負荷出力端子から正常に給電されて
いる状態では、零相変流器５には電流か流れないか、主
回路において漏電事故か発生すると、零相変流器５及び
抵抗６に電流か流れる。これにより、漏電検出回路７は
、検出端子２．−２２間に検知信号が入力され、その検
知信号のレベルが１５電動作レベルに達しているかとう
かか判断され、動作レベルに達している場合には引外し
指令信号を出力端子Ｃから出力する。この引外し指令信
号によりサイリスタ１３かオンして引外し装置１２を動
作させ、主回路接点２ａ、２ｂ、２ｃか開放状態にされ
る。

ところで、上述のような漏電遮断器において適用可能な
電圧範囲として１００Ｖから４４０■まてを共用化しよ
うとすると、次のような不具合があった。

一般に、定格の適用範囲に対する動作保証範囲としでは
、規格Ｊ　ｌ５Ｃ８３７１により定格電圧の一２０％か
ら＋１０％の範囲として規定されている。従って、この
ような電圧範囲か設定される状況においては、動作電圧
の範囲は８０〜４８４Ｖとなる。また、第２図に示す漏
電遮断器においては動作電圧か３０Ｖであるので、電源
電圧が８０ｖの場合でもこの動作電圧３０Ｖを確保する
必要がある。一般に、このような漏電検出回路７の最低
動作電流は１ｍＡ程度であるため、例えば、主回路の電
圧が８０Ｖでのトランス８の出力電圧が３５Ｖであると
すると、抵抗６の抵抗値ｒ１は次式のように算出される
。

ｒ、（Ω）≦（３５−３０）／Ｄ、００１−５（ｋΩ）
　　　　　・・・（１） 一方、主回路の電圧が４８４ｖであるときにはトランス
８の出力電圧が２１２ｖとなるので、抵抗６の抵抗値が
５にΩに設定されている状態では、次式のように抵抗６
に流れる電流１ｒが算出される。

Ｉ　ｒ−（２１２−３０）１５０００ −３６．　４　　（ｍＡ）　　　　　　　　　　−＜２
＞この場合、電流値■「が３６．４ｍＡ流れる状態で抵
抗６か消費する電力ＰｒはＩｒ２Ｘｒ、の関係から６．
６Ｗとなる。ところが、一般に抵抗は温度上昇の関係で
電力低減率３０９０程度で使用されるため、抵抗６とし
ては２２Ｗ　（−６，６Ｗ／３０９６　）以上の容量が
必要となる。従って、この点たけについてみても抵抗６
が大形のものか必要となる状況である。

さらに、実際の漏電検出回路においては電源入力端子Ｖ
ｃｃに流し込める電流の大きさは１０ｍＡ程度であり、
上述のような大電流が流せないため、電流を制限するた
めの回路か別途必要になる状況である。

このような状況に鑑みて、第３図に示すような漏電遮断
器が考えられている。

即ち、このものは、抵抗６を設ける代わりに、トランジ
スタ１４．抵抗１５．ツェナーダイオード１６を用いて
いるものである。トランジスタ１４のコレクタは全波整
流回路９の正の出力端子９　　、ａに、エミッタは漏電
検出回路７の電源入力端子に、ベースは図示極性でツェ
ナーダイオード１６を介して負の出力端子９ｂに接続さ
れ、またベース・コレクタ間に抵抗１５が接続されてい
る。

このような構成は、一般にシリーズレギュレータと呼ば
れるもので、トランジスタ１４は、コレクタ電圧が変動
した場合でも漏電検出回路７が消費する電流を供給する
ように動作する。従って、前述と同様にしてトランジス
タ１４における消費電力Ｐ０を算出すると、次のように
なる。電源電圧が４８４Ｖのときにトランス８の二次側
出力電圧は２１２Ｖであり、これにより、 ｐｏ　−（２１２−３０）１０．００１−０．１８２　
（Ｗ）　　　　　　（３）この結果から、前述の場合に
比べて、部品点数は若干増えるものの、大電力を消費す
る部品がないため装置全体を小形化することができるも
のである。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述のような従来構成のものては、例え
ば、さらに小形化を図るためトランスを用いない構成に
する場合に、次のような不具合があった。

即ち、トランス８を用いない構成においては、トランジ
スタ１４にかかる電圧がさらに大きくなる。一般に、高
耐圧トランジスタの電流増幅率ｈＦＦ！は非常に小さく
、従ってベース電流を大きくする必要がある。このため
、トランジスタ１４のベースに接続された抵抗１５及び
ツェナーダイオード１６の電流容量を大きくする必要が
ある。このため、結局、抵抗１５及びツェナーダイオー
ド１６が大形化してしまい、全体を小形化することが困
難となる状況であった。

本発明は上記事情に鑑みてなされなもので、その目的は
、トランスを用いることなくしかもその場合でも抵抗等
の部品に大容量のものを用いる必要がなく従って小形化
が可能な漏電遮断器を提供するにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明の漏電遮断器は、負荷給電路を開閉するための主
接点と、前記負荷給電路に設けられた零相変流器と、こ
の零相変流器から出力される検出信号に基いて漏電の有
無を判定する漏電検出回路と、この漏電検出回路から引
き外し指令信号が与えられると前記主接点を開路状態に
する引外し装置とを備えたものを対象とし、前記負荷給
電路の少なくとも２相間の出力を整流、平滑する直流電
源回路と、前記漏電検出回路及び引外し装置への給電路
に介在された電圧制御形スイッチング素子と、光信号が
与えられるとこれに応じて前記電圧制御形スイッチング
素子を駆動する光電変換素子と、前記直流電源回路の出
力電圧に応じて前記光電変換素子に光信号を与えること
により直流電源回路の出力電圧を一定化するスイッチン
グ回路とを具備したところに特徴を有する。

（作用） 本発明の漏電遮断器によれば、直流電源回路により、負
荷給電路の少なくとも２相間の出力が整流、平滑され、
その出力電圧に応じてスイッチング回路は光電変換素子
に光信号を与える。これにより、光電変換素子は電圧制
御形スイッチング素子をオンオフさせてスイッチング動
作させるようになり、漏電検出回路及び引外し装置は直
流電源から一定の出力電圧が与えられる。この状態で、
漏電検出回路は、負荷給電路において漏電事故が発生す
ると、零相変流器から与えられる検出信号の応じて引外
し装置を駆動して負荷給電路を開放状態にする。この場
合に、電圧制御形スイッチング素子を用いると共に光電
変換素子を用いているので、必要な電力のみを供給する
ことができ、従って、電力損失が少なくなると共に制御
信号を絶縁状態で与えることができるので、負荷給電路
から直流電源回路に至る部分でトランスを介在させる必
要がなくなり、全体として小形化することができる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について第１図を寥照しながら
説明する。

第１図は全体構成を示しており、負荷給電路としての主
回路２０において、三相の電源側端子２１ａ、２１ｂ、
２１ｃは主接点たる主回路接点２２ａ、２２ｂ、２２ｃ
を介して主回路導体２３ａ２３ｂ、２３ｃに接続され、
負荷側端子２４ａ。

２４ｂ、２４ｃから図示しない負荷に給電するようにな
っている。主回路導体２３ａ、２３ｂ、２３ｃにはこれ
らを一次導体とする零相変流器２５が配設され、その零
相変流器２５の出力端子２５Ｂ、２５ｂは、夫々抵抗２
６の両端子に接続されると共に集積回路により構成され
る漏電検出回路２７の検出端子Ｚ、、ｚ２に接続されて
いる。

直流電源回路２８は全波整流回路２９．抵抗３０及び平
滑用コンデンサ３１から構成されるもので、全波整流回
路２９の入力端子は夫々主回路導体２３ａ及び２３ｃに
接続され、正の出力端子２９ａは抵抗３０を介した後直
流電源線３２に接続されると共にコンデンサ３１を介し
て負の出力端子２９ｂに接続されている。電圧制御形ス
イッチング素子たるＦＥＴ３３のゲートは抵抗３４を介
して直流電源線３２に接続され、ソースは全波整流回路
２９の負の出力端子２９ｂに接続され、ドレインは漏電
検出回路２７のＧＮＤ端子に接続さ２　れると共にコン
デンサ３５及びコイル３６を直列に介して直流電源線３
２に接続されている。コンデンサ３５とコイル３６との
共通接続点は漏電検出回路２７の電源入力端子ＶＣＣに
接続されている。

また、直流電源！Ｉ３２とＦＥＴ３３のドレインとの間
には図示極性のダイオード３７か接続されている。

光電変換素子たるフォトカブラ３８の受光側つまり出力
端子は夫々ＦＥＴ３３のゲート及び全波整流回路２９の
負の出力端子２９ｂに接続されている。投光側つまり入
力端子は抵抗３９を介して漏電検出回路２７の電源入力
端子ＶＣＣに接続され、ツェナーダイオード４０を介し
て同ＧＮＤ端子に接続されている。主回路接点２２ａ、
２２ｂ、２２Ｃを開放状態にするための引外し装置４１
の両端子は、一方が漏電検出回路２７の電源入力端子Ｖ
ＣＣに接続され、他方がサイリスタ４２を介して同ＧＮ
Ｄ端子に接続されている。そして、サイリスタ４２のゲ
ートは同制御出力端子Ｃに接続されている。尚、直流電
源回路２８の出力電圧に応じて光信号を出力する回路構
成をスイッチング回路４３としている。

次に、上記構成の作用について説明する。

まず、直流電源回路３０は、主回路導体２３ａ。

２３ｂ、２３ｃを介して与えられる交流出力を全波整流
回路２８において整流し、抵抗３ｏ及びコンデンサ３１
により平滑された直流電圧として出力される。そして、
コンデンサ３５の端子電圧が所定電圧に達していない状
態では、ツェナーダイオード４０は阻止状態であり、従
って、フォトカブラ３８の発光側は通電されず、受光側
もオフ状態である。これにより、ＦＥＴ３３のゲートに
電圧が与えられ、ＦＥＴ３３はオン状態となる。ＦＥＴ
３３がオン状態であると、全波整流回路２９の正の出力
端子２９ａから抵抗３０．直流電源線３２、コイル３６
．コンデンサ３５．ＦＥＴ３Ｂを介して負の出力端子２
９ｂへの通電路が形成され、コンデンサ３５は充電され
る。

この後、コンデンサ３５が充電されることによりその端
子電圧か所定電圧以上になると、ツェナーダイオード４
０か導通状態となり、フォトカブラ３８の発光側から光
信号が出力される。これにより、フォトカブラ３８の受
光側が導通状態となり、ＦＥＴ３３のゲートかアースレ
ベルに反転し、ＦＥＴ３３はオフ状態となる。このＦＥ
Ｔ３３のオフにより主回路側からの給電かなくなると、
コイル３６に蓄積されたエネルギがダイオード３７を介
して電流として流れ、コンデンサ３５を充電する。この
場合、コンデンサ３５の充電電荷は漏電検出回路２７に
より消費されるので、その端子電圧か徐々に低下して行
き、遂には所定電圧を下回るようになってフォトカブラ
３８をオフさせる。

すると、再びＦＥＴ３３かオンされて上述の動作を繰り
返すことになる。つまり、上述の動作を繰り返して行く
ことにより漏電検出回路３７及び引外し装置４１に常に
一定電圧を供給しているのである。

そして、このように電源が与えられた状態で、主回路２
０において漏電事故か発生すると、主回路導体２３ａ、
２３ｂ及び２３（に巻回された零相変流器２５に漏電電
流か検出され、抵抗２６により電圧信号に変換される。

この電圧信号か漏電検出信号として漏電検出回路２７に
人力される。

これにより、漏電検出回路２７は制御出力端子Ｃから引
外し信号を出力してサイリスタ４２をオンさせ、引外し
装置４１に通電するようになる。この結果、引外し動作
が行なわれて主回路接点２２ａ、２２ｂ、２２ｃが開放
状態とされて負荷への給電は停止される。

このように、本実施例は、直流電源回路２８の出力をＦ
ＥＴ３３を介して漏電検出回路２７に与える構成とし、
二〇ＦＥＴ３３を直流電源回路２８の出力電圧に応じて
フォトカブラ３８によりオンオフ制御するようにした。

これにより、主回路２０の電圧が変動する場合でも、常
に漏電検出回路２７の消費電流のみを供給することがで
き、従って、使用している部品の損失電力が低減される
。

また、ツェナーダイオード４０及びフォトカブラ３８に
よりＦＥＴ３３のオンオフ制御を行うことにより、従来
と異なりトランスを介在させる必要かなくなり、総じて
装置全体を小形化できるものである。

尚、上記実施例においては、光電変換素子としてフォト
カブラ３８を用いる構成としたが、これに限らず、例え
ば、フォトサイリスタやフォトトランジスタ等の光電変
換素子を用いても良い。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明の漏電遮断器によれば、漏
電検出回路及び引外し装置に対して電圧制御形スイッチ
ング素子を介して直流電源回路から給電する構成とし、
さらに、そのスイッチング素子を直流電源回路の出力電
圧に応じて光電変換素子を介して光信号によりオンオフ
制御する構成としたので、電流を低減させて各部品の消
費電力を極力抑制することができるとともにトランスを
用いることなく構成できるので、全体として小形化か図
れるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す電気的構成図であり、
第２図及び第３図は夫々従来例を示す第１図相当図であ
る。 図面中、２０は主回路（負荷給電路）、２１ａ乃至２１
ｃは電源側端子、２２ａ乃至２２（は主回路接点、２３
ａ乃至２３ｃは主回路導体、２５は零相変流器、２６は
抵抗、２７は漏電検出回路、２８は直流電源回路、２９
は全波整流回路、３゜は抵抗、３１は平滑用コンデンサ
、３２は直Ａ電源線、３３はＦＥＴ　（電圧制御形スイ
ッチング素子）、３７はダイオード、３８はフォトカブ
ラ（光電変換素子）、４０はツェナーダイオード、４１
は引外し装置、４２はサイリスク、４３はスイッチング
回路である。 代理人　　弁理士　　佐　藤　　強 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、負荷給電路を開閉するための主接点と、前記負荷給
   電路に設けられた零相変流器と、この零相変流器から出
   力される検出信号に基いて漏電の有無を判定する漏電検
   出回路と、この漏電検出回路から引き外し指令信号が与
   えられると前記主接点を開路状態にする引外し装置とを
   備えたものにおいて、前記負荷給電路の少なくとも２相
   間の出力を整流、平滑する直流電源回路と、前記漏電検
   出回路及び引外し装置への給電路に介在された電圧制御
   形スイッチング素子と、光信号が与えられるとこれに応
   じて前記電圧制御形スイッチング素子を駆動する光電変
   換素子と、前記直流電源回路の出力電圧に応じて前記光
   電変換素子に光信号を与えることにより直流電源回路の
   出力電圧を一定化するスイッチング回路とを具備したこ
   とを特徴とする漏電遮断器。