JP2007149603A

JP2007149603A - 漏電遮断器

Info

Publication number: JP2007149603A
Application number: JP2005345857A
Authority: JP
Inventors: Shintaro Kamiya; 慎太郎神谷
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-11-30
Filing date: 2005-11-30
Publication date: 2007-06-14
Anticipated expiration: 2025-11-30
Also published as: CN1976158A; EP1793466A2; EP1793466A3; JP4369417B2; CN100492796C

Abstract

【課題】三相電路のどの相が欠相しても、漏電機能はもとより、漏電テスト回路の機能も、構成を複雑化することなく、正常に動作させることができる３極用漏電遮断器を得る。
【解決手段】三相電路の３本の電力線が挿通され、三相電路の漏洩電流を検出する零相変流器５と、この零相変流器５で検出された信号のレベル判定を行う漏電検出回路７と、この漏電検出回路７の出力に応動して電路接点４を開離させる電磁石装置８と、漏電テスト時に作動され、零相変流器５にテスト用の電流を流す漏電テスト回路１２とを備えた漏電遮断器において、漏電検出回路７および電磁石装置８は、三相電路の３本の電力線より整流回路１０を介して、動作電力の供給を受け、かつ、漏電テスト回路１２は整流回路１０の出力端に接続されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、電路の漏洩電流が所定値以上になったとき、この電路を開放する漏電遮断器に関し、詳しくはその機能を確認するための漏電テスト回路の改良に関するものである。

現在、流通している漏電遮断器のほとんど全ては、この漏電遮断器に内蔵された、例えば集積回路で構成された漏電検出回路にて、零相変流器で検出された信号のレベル判定を行い、所定値を超えれば、やはり、漏電遮断器に内蔵された電磁石装置に対し駆動信号を出力させ、電路を開放する方式を採用している。
然るに、これら漏電検出回路、および電磁石装置には、動作電力が必要となるが、この動作電力は、漏電遮断器の内部（例えば、電路電圧ＡＣ４００Ｖ）から採り、所定の電圧（例えば、ＤＣ１２Ｖ）に降下させ、供給されている。
このとき、３極用漏電遮断器では、３極（便宜上、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相とする。すなわち、Ｓ相が中極に相当する。）のうち、外側２極、すなわち、Ｒ−Ｔ相間から採るのが一般的であり、このことが、３極用漏電遮断器を単相電路に使用する場合の制約条件である、Ｒ−Ｔ相間への接続となっている。

ところで、この漏電遮断器に限らず、配電機器の国際化、いわゆるグローバル・スタンダード化が言われて久しい。具体的には、ＩＥＣ（国際規格）６０９４７−２ＡｎｎｅｘＢをベースとしたＪＩＳ（日本工業規格）Ｃ８２０１−２−２に準拠した漏電遮断器が求められている。
旧来のＪＩＳＣ８３７１（すなわち、日本独自の規格）との違いの一つに、三相電路のある一相が欠相しても、漏電機能は正常に動作せねばならないことが決められている。
したがって、前述したように、Ｒ−Ｔ相間から電圧を採っている場合、Ｓ相の欠相では問題ないが、Ｒ相、もしくはＴ相が欠相したときは、直ちに漏電機能を喪失してしまう。

この漏電機能喪失を防ぐために、動作電力を、三相電路の各相から採ったのち、整流回路にて整流し、所定の電圧に降下させて得ることが知られている。
この方式によれば、ある一相が欠相したとしても、残る二相で動作電力を生成することができるので、漏電機能は正常に動作し続ける。
また、単相電路に使用する場合、必ずしもＳ相を空ける必要がない、つまり、Ｒ−Ｓ相間、あるいはＳ−Ｔ相間に接続することが可能という、波及効果もある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−１５９６１号公報（第２頁第４８行〜第５０行、第１図）

一方、漏電遮断器には、漏電機能が正常に動作するかどうか、漏電テスト回路を搭載することが、規格（番号）の違いに拘わらず義務付けられている。
この漏電テスト回路は、特許文献１の図１からも明らかなように、零相変流器に挿通（あるいは巻回）されたリード線が、テストスイッチ（ＴＳ）、および抵抗素子を介して、Ｒ−Ｔ相間に接続されることで構成され、ＴＳの押動により、零相変流器に擬似漏洩電流が流れることで、漏電機能の良否を見極めることができる。
ここで、漏電テスト回路は、前述したように、Ｒ−Ｔ相間に接続されているので、Ｒ相、もしくはＴ相が欠相した場合は、このテストが機能しないことになる。
この欠相時における漏電テスト機能は、いずれの規格においても規定化されていないものの、例えば、製品にこの旨の注意書きを記するなどの煩わしさは否めない。

欠相時における漏電テスト機能を実現する手段として、漏電テスト回路を３組、すなわち、Ｒ−Ｔ相間に加え、Ｒ−Ｓ相間、Ｓ−Ｔ相間に配設し、ＴＳを例えば３ａ接点にすることが理屈上考えられるが、漏電テスト回路自体のボリュームアップ、あるいはコストアップは避けられず、そもそも、欠相時での漏電テストを行う確率の低さを考えた場合、現実的な対応とは言い難い。

また、単相電路に使用することを再度考えた場合、Ｒ−Ｓ相間、もしくはＳ−Ｔ相間の接続では、前述した注意書きを記するか、あるいは、従前通り、Ｒ−Ｔ相間への接続に限定する、といった対策が必要となり、特に使い勝手の面で改善がなされていない。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、どの相が欠相しても、漏電機能はもとより、漏電テスト回路の機能も、構成を複雑化することなく、正常に動作させることができる３極用漏電遮断器を得ることを目的とするものである。

この発明に係る漏電遮断器においては、三相電路の３本の電力線が挿通され、上記三相電路の漏洩電流を検出する零相変流器と、この零相変流器で検出された信号のレベル判定を行う漏電検出回路と、この漏電検出回路の出力に応動して電路接点を開離させる電磁石装置と、漏電テスト時に作動され、上記零相変流器にテスト用の電流を流す漏電テスト回路とを備えた漏電遮断器において、上記漏電検出回路および電磁石装置は、上記三相電路の３本の電力線より整流回路を介して、動作電力の供給を受け、かつ、上記漏電テスト回路は上記整流回路の出力端に接続されたものである。

この発明に係る漏電遮断器によれば、欠相時における漏電テスト機能が、その構成を複雑化させることなく実現でき、単相回路への使用の制約条件の撤廃と相俟って、使い勝手のよい３極用漏電遮断器を、コストアップさせることなく、ユーザーに提供することができる。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における３極用漏電遮断器の内部接続図、図２および３は、各ポイントの波形を示したものであり、図２は三相電路に、図３は単相電路に、それぞれ接続した場合である。
なお、図２および３における添字（ａ）（ｂ）（ｃ）は、それぞれ、（ａ）が電路波形、（ｂ）が擬似漏洩電流波形、（ｃ）が零相変流器の出力波形を示している。

図１において、３極用漏電遮断器（以下、漏電遮断器と称す）１０１は、取り付けられる電路の電源側用に電源側端子１、および負荷側用に負荷側端子２が設けられるとともに、これら両端子を繋ぐ電力線３が、この電力線３を流れる電流を入り切りする電路接点４を介して、それぞれ３組設けられている。
なお、この電力線３は、便宜上、図中、左側から右側にむけてＲ、Ｓ、Ｔの符号を付すこととする。電力線３は、電路接点４の負荷側（紙面上、下側）に配設された零相変流器５に挿通されており、この零相変流器５からは、電力線３を流れる電流のバランスが崩れたとき、すなわち、電路から大地に対し漏洩電流が発生した場合、そのレベルに比例した信号が出力される。

零相変流器５からの信号は、感度切換装置６に具備された図示しない抵抗で電圧変換され、漏電検出回路７に送られる。この漏電検出回路７では、送られてきた電圧の高さ、あるいは幅を判別し、それらが、所定のレベルを越えたと判断したとき、電磁石装置８を励磁させるための信号を出力する。電磁石装置８が励磁されると、例えば、図示しない開閉機構部のロッドが吸引され、詳述しないが、電路接点４を開放し、漏洩電流による火災、あるいは人身事故を未然に防ぐとともに、漏電表示ボタン９を漏電遮断器１０１の図示しない絶縁筐体より突出させ、外部より当該電路で漏洩電流が発生したことを知り得ることができるようにしている。
なお、感度切換装置６は、保護する目的に応じて、その感度レベル（例：１００ｍＡか５００ｍＡ）を変更したいときや、漏電遮断器１０１同士の協調を得たいときに活用される。また、漏電検出回路７は集積回路で構成されることが一般的である。

漏電検出回路７および電磁石装置８には当然ながら動作電力が必要となるが、これは、３組の直列接続された２個のダイオードの、それぞれ接続点をＲ相、Ｔ相、Ｓ相に接続し、さらに２個のダイオードのそれぞれ両端、すなわち、アノード側とカソード側を接続した、いわゆる全波整流回路１０の出力を電源回路１１に印加させ、この電源回路１１で平滑、および所定の値（例えば、ＤＣ１２Ｖ）に降圧させて得ている。
したがって、特許文献１と同様、どの相で欠相が起こったとしても、電源回路からは所定の値が出力されるので、漏電機能に支障をきたすことがない。なお、感度切換装置６、漏電検出回路７、全波整流回路１０、および電源回路１１は１枚、もしくは複数の基板上に実装されている。

続いて、この発明の要部である、漏電テスト回路１２について説明する。
この漏電テスト回路１２は、特許文献１と同様、抵抗素子１３、零相変流器５に挿通、あるいは巻回された漏電テストリード線１４、および漏電テストスイッチ１５より構成されており、漏電テストスイッチ１５と連動する図示しない漏電テストボタンを押動することで、零相変流器５に擬似漏洩電流が流れ、電磁石装置８の励磁に至るのは、前述した実際の漏洩電流発生時の一連の動作と同様である。
なお、零相変流器５への挿通、あるいは巻回への選択は、漏電遮断器１０１の感度レベルに適した擬似漏洩電流を得るにあたり、適宜決めればよい。

然るに、この発明のポイントは、漏電テスト回路１２の接続位置にある。すなわち、漏電テスト回路１２は、アノード側とカソード側の接続点、すなわち、全波整流回路の出力端に接続されていることがわかる。この接続における、零相変流器５の出力波形について、三相電路および単相電路のそれぞれに関し、図２および３に基づき説明する。

漏電遮断器１０１が三相電路に接続された場合、その電路波形は図２（ａ）の通りである。この状態で、漏電テストボタンを押動すれば、漏電テスト回路１２に流れる電流波形は同（ｂ）、さらに零相変流器５の出力波形は同（ｃ）となる。

一方、漏電遮断器１０１が単相電路に接続された場合、その電路波形は図３（ａ）の通りである。この状態で、漏電テストボタンを押動すれば、漏電テスト回路１２に流れる電流波形は同（ｂ）、さらに零相変流器５の出力波形は同（ｃ）となる。
すなわち、図２（ｃ）および図３（ｃ）から明らかなように、零相変流器５には絶えずレベル変化する信号が出力されているので、仮に一相が欠相したとしても、その相に該当する信号は得られないものの、依然、レベル変化する信号は出力され続けるので、電磁石装置８の励磁を行うことが可能となる。

以上のように実施の形態１によれば、三相電路の３本の電力線が挿通され、三相電路の漏洩電流を検出する零相変流器５と、この零相変流器５で検出された信号のレベル判定を行う漏電検出回路７と、この漏電検出回路７の出力に応動して電路接点４を開離させる電磁石装置８と、漏電テスト時に作動され、零相変流器５にテスト用の電流を流す漏電テスト回路１２とを備えた漏電遮断器において、漏電検出回路７および電磁石装置８は、三相電路の３本の電力線より整流回路１０を介して、動作電力の供給を受け、かつ、漏電テスト回路１２は整流回路１０の出力端に接続されているので、三相電路のどの相が欠相したとしても、漏電テスト機能は正常に動作するため、特に使用者は、漏電テストを行うにあたり、電路の状態（欠相の有無）をいちいち確認する必要がない。
それにも増して、単相電路に接続する場合、どの相間に接続しても、漏電テストを行うことができるので、使い勝手のよい３極用漏電遮断器を提供することができる。
しかも、漏電テスト回路１２の構成は、接続箇所以外は変更させていないので、コストアップを招くこともない。また、抵抗素子１３には、交流に代え全波整流を通電させることから、この抵抗素子１３の負担が減り、耐熱容量の小さい小形で安価な抵抗素子の使用が期待できる。

実施の形態２．
図４〜６はこの発明の実施の形態２における、図１〜３相当図である。

実施の形態１との違いは、図４に示すように、全波整流回路１０に代え、２組のダイオードのうち、１組は直列接続された２個のダイオードの接続点をＳ相に接続し、もう１組は、アノード側をＲ相に、カソード側をＴ相に接続し、さらに電力線３に接続しない側は、アノード側、およびカソード側を接続した、いわゆる半波整流回路２０とした点である。この接続における、零相変流器５の出力波形について、実施の形態１と同様、三相電路および単相電路のそれぞれに関し、図５および６に基づき説明する。

漏電遮断器１０１が三相電路に接続された場合、その電路波形は図５（ａ）の通りである。この状態で、漏電テストボタンを押動すれば、漏電テスト回路１２に流れる電流波形は同（ｂ）、さらに零相変流器５の出力波形は同（ｃ）となる。

一方、漏電遮断器１０１が単相電路に接続された場合、その電路波形は図６（ａ）の通りである。この状態で、漏電テストボタンを押動すれば、漏電テスト回路１２に流れる電流波形は同（ｂ）、さらに零相変流器５の出力波形は同（ｃ）となる。
すなわち、実施の形態１と同様、図５（ｃ）および図６（ｃ）からも明らかなように、零相変流器５には絶えずレベル変化する信号が出力されているので、仮に一相が欠相したとしても、その相に該当する信号は得られないものの、依然、レベル変化する信号は出力され続けるので、電磁石装置８の励磁を行うことが可能となる。

特に、この半波整流においては、零相変流器５の残留磁束の影響により、図５（ｃ）および図６（ｃ）に示すように、負側にも出力が得られていることがわかる（実施の形態１での単相電路の場合（すなわち図３（ｃ））も同様）。
この出力を利用して、ＪＩＳＣ８２０１−２−２で規定されているＡ型漏電遮断器（実施の形態１で実現可能）に加え、ＡＣ型漏電遮断器（つまり、旧来のＪＩＳＣ８３７１の規定に相当）も製作することが可能となる。

漏電テスト回路１２を半波駆動させることに伴う、電磁石装置８の、特に吸引力アップは必要となるものの、ＡＣ型漏電遮断器が製作可能な点を考慮すると、整流回路は半波整流であることが好ましい。
このように、実施の形態１の効果に加え、製品のバリエーションが広がるとともに、さらに耐熱容量の小さい抵抗素子が使用できる、という波及効果が期待できる。

この発明の実施の形態１における３極用漏電遮断器の内部接続図である。この発明の実施の形態１における３極用漏電遮断器３極用漏電遮断器を、三相電路に接続した場合の各部の波形を示す図である。この発明の実施の形態１における３極用漏電遮断器を、単相電路に接続した場合の各部の波形を示す図である。この発明の実施の形態２における３極用漏電遮断器の内部接続図である。この発明の実施の形態２における３極用漏電遮断器を、三相電路に接続した場合の各部の波形を示す図である。この発明の実施の形態２における３極用漏電遮断器を、単相電路に接続した場合の各部の波形を示す図である。

符号の説明

１電源側端子、２負荷側端子、３電力線、４電路接点、５零相変流器、
６感度切換装置、７漏電検出回路、８電磁石装置、９漏電表示ボタン、
１０全波整流回路、１１電源回路、１２漏電テスト回路、１３抵抗素子、
１４漏電テストリード線、１５漏電テストスイッチ、２０半波整流回路、
１０１３極用漏電遮断器。

Claims

三相電路の３本の電力線が挿通され、上記三相電路の漏洩電流を検出する零相変流器と、この零相変流器で検出された信号のレベル判定を行う漏電検出回路と、この漏電検出回路の出力に応動して電路接点を開離させる電磁石装置と、漏電テスト時に作動され、上記零相変流器にテスト用の電流を流す漏電テスト回路とを備えた漏電遮断器において、
上記漏電検出回路および電磁石装置は、上記三相電路の３本の電力線より整流回路を介して、動作電力の供給を受け、かつ、上記漏電テスト回路は上記整流回路の出力端に接続されていることを特徴とする漏電遮断器。
上記整流回路が全波整流回路であることを特徴とする請求項１に記載の漏電遮断器。
上記整流回路が半波整流回路であることを特徴とする請求項１に記載の漏電遮断器。
上記漏電テスト回路を作動させたとき、上記零相変流器の出力が正負両方あらわれることを特徴とする請求項３に記載の漏電遮断器。
上記漏電テスト回路は、上記整流回路の出力端に直列に接続された抵抗素子、漏電テストスイッチ、および上記零相変流器に挿通あるいは巻回される漏電テストリード線で構成されたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載の漏電遮断器。