JPS60198467A - 電流検出装置 - 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】 技術分野 本発明は、電力線などの漏れ電流全検出する電流検出装
置に関する。

背景技術 従来の電流検出装置における磁気マルチパイブレーク回
路は、たとえば数Ａ以上の大電流の被検出電流全検出す
ると、被検出電流の流れるラインに関連して設けられる
可飽和リアクトルの磁化特性が微少電流時の磁化特性か
ら変化して高周波発振する。したがって被検出電流が大
きい場合には、埜検出電流と磁気マルチバイブレータ回
路の出力信号のデユーティ変化との間の直線性が損々わ
れ、応動回路を動作させることができなかった。また、
従来のように高周波信号を検出する回路であれば、抵抗
とコンデンサとから成るローパスフィルタを媒介として
動作させているためノイズにより抵抗の両端に電圧を生
じ、開動作しやすく耐ノイズ性が悪かった。

目　的 本発明の目的は、前述の技術的課題全解決し、被検出電
流が大電流のときでも応動回路を動作させ、耐ノイズ性
を向上させる電流検出装置を提供することである。

実施例 第１図は、本発明の一実施例の電気回路図である。電源
回路Ａの動作全説明する。スイッチＳｌ。

Ｓ２がオンされ、交流電源ＥＯからの電力がラインＩ！
ｌ　、　ｌ！２に与えられる。ライン／１，１２に与え
られた交流電圧は、ダイオードＤＩ、Ｄ２゜Ｄ３．Ｄ４
、コイルＬ１抵抗Ｒ１およびコンデンサＣ１から成る回
路により整流され、直流電圧になる。交流電源ＥＯから
の電、力が投入シワ、ると同時にラインｌ！３に浦、れ
る＠流電流によりトランジスタＴｒｉがオンし、コンデ
ンサＣ２が充電、される。トランジスタＴｒｌがオンす
ると、次にトランジスタＴｒ２がオンし、そのエミッタ
のライン１４はリップル分を含才斤い定電圧ケ得る。ト
ランジスタＴｒ２のコレクタ電位が予め定めた電位を越
えると、比較器１が動作し、トランジスタＴｒ３にペー
ス電流が流れる。これによってトランジスタＴｒ３がオ
ンしてトランジスタＴｒｉのベース電流音引き込み、ト
ランジスタＴｒｌｉオフさせる。一方、これと同時比較
器１の出力によってトランジスタＴｒ１２がオンし、比
較器１の非反転入力端子に与えられるしきい値電圧を下
げる。

電源回路Ａに接続される負荷回路がエネルギを消費し、
コンデンサＣ２の電位が下がり、比較器１の反転入力端
子の電位が下がり、比較器１の出力が反転する。これに
よって、トランジスタＴｒ３゜Ｔｒ１２がオフし、トラ
ンジスタＴｒｉがオンしてコンデンサＣ２ｉ充電してい
く。

次に制御回路Ｂの動作全説明する。宵、渭回路Ａメトラ
ンジスタＴｒｉのエミッタのライン１４の電位が予め定
めた値に達するまで、制御回路は、後段の回路の誤動作
を防ぐため磁気マルチバイブレータ回路Ｃの発振全停市
させておくものである。

ラインＩ！４の電位が予め定めた仙に達すると、比較器
２が動作し、磁気マルチパイプレーク回路Ｃのスイッチ
Ｓ３．Ｓ４ｄオンさせる。

次に磁気マルチパイプレーク回路Ｃの動作を説明する。

磁気マルチパイプレーク回路Ｃば、スイッチ８３．Ｓ４
がオンするに従い発振動作が開始される。負荷ＬＯに接
続されるライン１１．Ｉ！２に関連して設けられると共
に、ラインｌ　１．　、　ｌ　２に流れる電流を検出す
るためのコイルＬ１およびコイルＬ２を有する可飽和リ
アクトルが設けられる。その可飽和リアクトルのコイル
Ｌ１およびコイルＬ２の一端は祇ＭＲを介してラインＩ
！４に接続される。コイルＬ１の他端はトランジスタＴ
ｒ４のコレクタに接続され、コイルＬ２の他端はトラン
ジスタＴｒ５のコレクタに接続される。コイルＬ１．Ｌ
２およびトランジスタＴｒ４．ＴｒＳ孕含む回路により
、トランジスタＴｒ４がオンしたときトランジスタＴｒ
５がオフし、また逆にトランジスタＴｒ５がオンしたと
きトランジスタＴｒ４がオフし、発振が行々われる。ラ
イン１１ま念はライン１２に漏れ電、流が々い場合、コ
イルＬ１およびコイルＬ２のリアクタンスは変化しない
のでトランジスタＴｒ４およびＴｒ５のオン／メークの
デユーティ比け１：１のままである。ライン１１または
ライン１！２に漏れ電流が生じると、コイルＬおよびＬ
２のリアクタンスは変化するのでトランジスタＴｒ４お
よびＴｒ５のオン／オフのデユーティ比は１：１から変
化する。磁気マルチバイブレータ回路Ｃは、トランジス
タＴｒ４のコレクタおよびトランジスタＴｒ５のコレク
タから互に位相反転したパルス信号を送出する。

次にデユーティ検出回路りの動作全説明する。

前記磁気マルチパイプレーク回路ＣのトランジスタＴｒ
４およびトランジスタＴｒ５のオン／オフに同期し、ス
イッチＳ５〜Ｓ８がオン／オフする。

スイッチＳ５．Ｓ８は、トランジスタＴｒ５がオンのと
き、オンする。スイッチ８６　、Ｓ７け、トランジスタ
Ｔｒ４がオンのとき、オンする。

ここで磁気マルチパイプレーク回路Ｃが通常の発振動作
を行々っていると想定して、以下第２図の波形図を参照
して動作を説明する。デユーティ検出回路りにおいて、
スイッチＳ５とスイッチＳ６と抵抗Ｒ１１との接続点ａ
ｌには第２図（２）に示すよう庁パルス信号が与えられ
る。またスイッチＳ７とスイッチＳ８と抵抗１３との接
続点ｂ′にｌｄ。

第２図（３）に示すようなパルス信号が与えられる。

これによって、抵抗Ｒ１１と抵抗Ｒ１２とコンデンサＣ
３との接続点ａからは第２図（１）に示すような直流電
圧の信号Ｐ１が送出される。抵抗Ｒ１３と抵抗Ｒ１２と
コンデンサＣ４との接続点すからは、卯、２図（１）に
示すような直流電圧の信号Ｐ２が送出される。

次に高周波検知回路Ｅの動作を説明する。比較器８の反
転入力端子には前記デユーティ検出−］路りの接続点ａ
′からの信号が与えられ、比較器８の非反転入力端子に
は前記デユーティ検出回路りの接続点ｂ′からの信号が
与えられる。これにより比較器８は動作し、トランジス
タＴｒ６ｉ能動化する。トランジスタＴｒ６のコレクタ
・エミッタ間にはコンデンサＣ５が接続され、トランジ
スタＴｒ６のコレクタには第２図（４）に示す信号Ｐ４
が送出される。この信号Ｐ４は比較器３の非反転入力端
子に与えられ、比較器３０反転入力端子には第２図（４
）に示すラインＡ４のレベルのしきい値電圧が与えられ
る。これにより比較器３は動作し、トランジス１Ｔｒ７
を能動化する。トランジスタＴｒ７のコレクタ・エミッ
タ間にはコンデンサＣ６が接続され、トランジスタＴｒ
７のコレクタには第２図（５）に示す信号Ｐ５が送出さ
れる。この信号Ｐ５は比較器４の非反転入力端子に与え
られ、比較器４の反転入力端子には第２図（５）に示す
ラインＡ５のレベルのしきい値電圧が与えられる。この
ように信号Ｐ５のレベルは、比較器３によりラインＡ５
で示すレベルのしきい値電圧より低く々るように設定さ
れる。この状吠目では、比較器４の１１１力によりスイ
ッチ５９Ｆｉオンされ々い。

ここでたとえばラインｌ！１に漏れ電１流が生じて、磁
気マルチバイブレーク回路Ｃの用カパルスのデユーティ
比が変化したときの動作を曲用する。このときデユーテ
ィ検出回路りの接続点ａ′には、第３図（２）に示すよ
うなパルス信号が与えられ、接続点Ｖには第３図（３）
に示すようなパルス信号が与え　゛られる。したがって
デユーティ検出回路りの接続点ａから第３［Ｙｌに示す
ような信号ｐＨが送出され、接続点すから第３図印）に
示すような信号Ｐ１２が送出される。比較８ａ８は、第
３　＋ｙ＋　１２１に示すパルス信号と第３図（３）に
示すパルス信号とにより動作し、トランジスタＴｒ６ｉ
能動化する。トランジスタＴｒ６のコレクタからは第３
図（４）に示す信号Ｐ１４が送出される。この信号Ｐ１
４のレベルは、比較器３の反転入力端子に与えられるラ
インＡ４で示すレベルのしきい値電圧より低い。したが
って比較器３の出力は、トランジスタＴｒ７をオフ貞せ
、コンデンサ０６′に定電流源Ｅ６の電流により充電さ
せる。これによりトランジスタＴｒ７のコレクタ電圧（
叶、第３図（５）に示すラインＡ６のように上昇し、比
較器４０反転入力端子に与えられるラインＡ５で示すレ
ベルのしきい値電圧より高くなり、比較器４１１″１．
スイッチＳ９ｉオンさせる。

次に電圧／電流変換回路Ｆの動作を説明する。

前記高周波検知回路Ｅのス５イツチＳ９がオンされるこ
とによって定電流源Ｅ８の電流は、コンデンサＣ７に流
れ込み、コンデンサＣ７を充電する。

比較器６とダイオードＤ１３とトランジスタＴｒ９と、
比較器５とダイオードＤ１４とトランジスタＴｒ８とに
よりバッファを構成し、比較器６の非反転入力端子に与
えられた信号と比較器５の非反転入力端子に与えられた
信号との電位差を抵抗Ｒ１４の抵抗値で割った電流値に
変換し、トランジスタＴｒ９およびＴｒ８のコレクタか
らの電流でコンデンサＣ７ｉ充電していく。なお比較器
６の非反転入力端子はデユーティ検出回路りの接続点ａ
に接続され、比較器５の非反転入力端子はデユーティ検
出回路りの接続点すに接続される。一方、抵抗Ｒ１５と
トランジスタＴｒｉｏとトランジスタＴｒｌｌとから成
る定電流引き出し回路により、予め設定された電流値ま
ではコンデンサＣ７の電位を上昇させない。

出力回路Ｇは、コンデンサＣ７の電位が予め定めた値以
上になると、比較器７からスイッチＳ１゜８２をオフさ
せる信号を送出する。これによって、負荷ＬＯは交流電
源ＥＯから連断される。

以上のようにラインｆｌおよびラインｌ！２の被検出電
流が小さいときは、磁気マルチバイブレーク回路Ｃの出
力パルスのデユーティ比を電圧／電流変換回路Ｆで検出
する。また被検出電流が大きいときけ、磁気マルチバイ
ブレータ回路Ｃの出力パルスの周波数が高く々す、高周
波検知回路Ｅでその周′Ｉ！Ｊ、数全検出する。したが
って高周波検知回路Ｅおよび電圧／電流変換回路Ｆによ
って、被検出電流を確実に検出することができる。

第４図は、負荷ＬＯの漏れ電流である被検出電流Ｉｇと
、電圧／電流変換回路ＦのトランジスタＴｒ９およ（Ｊ
　Ｔ　ｒ　８のコレクタから送用される平均ＩＪｊ力電
流ＩＯとの関係を示すグラフである。破線で示す従来の
電圧／電流変換回路の特性に対して、本発明の一実施例
の電圧／電流変換回路Ｆの特性は実線で示す。この実線
で示す特性はデユ−ティ検出回路りの出力信号にリップ
ルが含まれている場合であシ、このような特性によシ第
５図Ｃ１１〜第５図（３）に示すような被検出電流であ
っても第５図（４）に示すよう外交派電流全検出したの
と同じ検出動作状態に十分近づけることができる。従来
の高周波検出回路の入力としてデユーティ検出回路■）
の接続点ａ、ｂ間の電圧全ローパスフィルタに与え、微
分してリップル分だけ検出していたが、ノイズにより接
続、＠、　ａ　、　ｂ間の電圧が変化し、リップル分に
急峻な電圧変化が生じ、高周波検出回路が誤動作しやす
く、耐ノイズ性が悪かった。

ところが本件実施例の電圧／電流変換回路Ｆけ、デユー
ティ検出回路りの接続Ａ　Ｂ　、　ｌ）間の電圧変化に
関係々く動作するので、耐ノイズ性を向上させることが
できる。

効果 以上のように本発明によれば、被検出電流の大小にかか
わらず確実に被検出電流を検出することができ、信頼性
が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の電気回路図、第２図ハ磁気
マルチバイブレータ回路Ｃの通常発振時における回路の
動作を説明するための波形図、第３図は＃気マルチバイ
ブレーク回路Ｃの高周波発振時における回路の動作を説
明するための波形図、絹４図は電圧／電流変換回路Ｆの
動作を説明するためのグラフ、第５図は電圧／電流変倹
回路Ｆの動作′ｆ：説明するための波形図である。 Ｃ・・・磁気マルチバイブレーク回路、Ｄ・・・デユ−
ティ検出回路、Ｅ・・・高周波検知回路、Ｆ・・・電圧
／電流変換回路、Ｇ・・・出力回路、１１．１２・・・
ライン、Ｌｌ、Ｌ２・・・コイル、Ｒ・・・抵抗代理人
　弁理士　西教圭一部 特開昭ＧＯ−１９８４６７（５） 第２図 第３面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 検出されるべき被検出電流の流れるラインに関連して設
   けられると共に、被検出電流を検出するための第１のコ
   イルと第２のコイルとを有する可飽和リアクトルと、第
   １のコイルと第２のコイルとに流れる電流を制御する抵
   抗と、被検出電流に応じて予め定める周期のデユーティ
   を変えて発振し、互いに反転した信号全送出する磁気マ
   ルチバイブレータ回路と、磁気マルチバイブレータ回路
   の各出力信号のデユーティを検出する一対のデユーティ
   検出回路と、各デユーティ検出回路からの信号のデユー
   ティに対応した出力信号を送出し、その出力信号のレベ
   ル差を整流し、その整流電流に対応する電圧レベルが予
   め定めたレベルを超えた際、応動回路を動作させる電圧
   ／電流変換回路と、前記可飽和リアクトルが高周波発振
   したことを検出して応動回路を動作させる高周波検知回
   路と金含むことを特徴とする電流検出装置。