JPH07128387A - 非接地配線方式の電路の絶縁監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 対地インピーダンスを確実に検知し、測定時
の絶縁低下を防止できる非接地配線方式の電路の絶縁監
視装置を提供する。 【構成】 非接地配線方式の電路５、６と接地８ａとの
間には、対地インピーダンスＺ１、Ｚ２が形成される。
絶縁監視装置は、電路５、６と接地８ｂとの間に接続さ
れるインピーダンス素子Ｚ３、Ｚ４および抵抗ＲＡと、
インピーダンス素子Ｚ３、Ｚ４に流れる電流を検出する
ための増幅器１４および整流平滑回路１５と、電路５ま
たは電路６を選択するためのスイッチング素子１１、１
２と、電路５、６に関する検出値Ｖａ、Ｖｂをサンプリ
ングするサンプルホールド回路１６、１７と、加算回路
１８と、減算回路１９と、減算回路１９からの出力信号
と基準回路２２からの所定基準レベルとを比較するため
の比較回路２１などで構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、非接地配線方式の電路
の絶縁監視装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】病院電気設備の安全基準は、日本工業規
格ＪＩＳ Ｔ １０２２に規定されており、電路に地絡
電流が流れて電源が遮断すると、医療に重大な支障をき
たすおそれのある医用電気機器を使用する医用室のコン
セント回路は、非接地配線方式とすることとされ、非接
地式電路の電源側には、絶縁監視装置を設けることと規
定されている。この絶縁監視装置は、電路の対地インピ
ーダンスを計測・監視する方式であり、それに設けられ
る警報装置は、非接地式電路のいずれかの一線を低イン
ピーダンスの導体で大地へ接続した場合に、地絡電流の
値が２ｍＡ以上となるような状態となったとき動作する
ものと規定されている。

【０００３】典型的な先行技術は特公平１−１６０８８
に開示されており、この先行技術ではたとえば５０Ｈｚ
の非接地電路の中性点と大地との間に、その周波数より
僅かに離れた周波数であるたとえば５５Ｈｚを有し、か
つ電圧が電路の大地電圧とほぼ等しい補助電圧を印加す
る補助電圧源と、前記中性点と大地との間を流れる電流
を検出する電流検出器と、非接地電路に人体が接触して
も人体が流れる電流が２ｍＡ以下となるようにする電流
制限器とが直列に接続されて構成される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような先行技術で
は、監視のために前記電流制限器によって中性点と大地
との間の電流が２ｍＡ以下となるようにしており、実際
には約２ｍＡ程度の電流を常時流している構成となって
いるものと推測され、したがってその監視電流が大き
く、このことは非接地電路の絶縁を低下させていること
になる。

【０００５】本発明の目的は、対地インピーダンスを確
実に検知し、しかも測定時の絶縁低下を防止できる非接
地配線方式の電路の絶縁監視装置を提供することであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、１次入力側に
交流電力が供給される絶縁トランスと、前記絶縁トラン
スの２次出力側と接続される第１電路および第２電路
と、第１電路または第２電路と接地との間に接続される
インピーダンス素子と、前記インピーダンス素子に流れ
る電流と第１電路または第２電路と大地間に形成される
抵抗容量を通じて流れる電流の総和を検出するための電
流検出手段と、前記インピーダンス素子に流れる電流源
として第１電路または第２電路のいずれかを選択するた
めのスイッチ手段と、第１電路の選択時に前記電流検出
手段から出力される第１検出値と、第２電路の選択時に
前記電流検出手段から出力される第２検出値とを加算す
るための演算手段と、前記演算手段からの出力と所定基
準レベルとを比較するための比較手段とを備えることを
特徴とする非接地配線方式の電路の絶縁監視装置であ
る。

【０００７】また本発明は、前記インピーダンス素子
が、抵抗とリアクタンス素子からなる直列回路または並
列回路を含むことを特徴とする。

【０００８】また本発明は、前記電流検出手段と前記比
較手段との間に、信号の直流成分を打ち消すためのオフ
セット手段と、前記オフセット手段のオフセットレベル
を発生するためのオフセットレベル発生手段とを備え、
前記オフセットレベル発生手段の電源が、前記絶縁トラ
ンスの２次出力側から供給されていることを特徴とす
る。

【０００９】また本発明は、前記演算手段は、前記スイ
ッチ手段の切替え動作と同期して、前記電流検出手段か
らの出力をサンプリングするための第１および第２サン
プリング手段と、第１サンプリング手段からの出力と第
２サンプリング手段からの出力を加算するための加算手
段とを含むことを特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明に従えば、１次入力側に交流電力が供給
される絶縁トランスを備え、この絶縁トランスの２次出
力側と第１電路および第２電路と接続することによっ
て、非接地配線方式の電路を形成するとともに、第１電
路または第２電路と接地との間にインピーダンス素子を
接続することによって、第１電路または第２電路と接地
との間に絶縁不良が生じている場合に、当該インピーダ
ンス素子に地絡電流が流れることになる。その際、当該
インピーダンス素子の値をたとえば１ＭΩ程度の高イン
ピーダンスのものを用いることが好ましく、これによっ
て測定時の絶縁低下を防止することができる。

【００１１】インピーダンス素子が第１電路と接続され
ている場合は、第２電路と接地との間の対地インピーダ
ンスを通って地絡電流が流れ、一方、インピーダンス素
子が第２電路と接続されている場合は、第１電路と接地
との間の対地インピーダンスを通って地絡電流が流れる
ことになる。したがって、スイッチ手段が、インピーダ
ンス素子に流れる電流源として第１電路または第２電路
のいずれかを選択しながら、インピーダンス素子に流れ
る電流を電流検出手段が検出することによって、第１電
路および第２電路の両方の絶縁不良を検知することがで
きる。

【００１２】さらに、第１電路の選択時に流れる地絡電
流を第１検出値とし、一方、第２電路の選択時に流れる
地絡電流を第２検出値として測定する。こうして得られ
た第１検出値と第２検出値とを加算してこれらの合計値
を演算して、この合計値を絶縁評価の指数として取り扱
うことによって、対称性のある第１電路と第２電路を均
等に総合評価することができる。そして当該合計値と予
め定めた基準レベルとを比較して、合計値が所定基準レ
ベル以上になったときに第１電路または第２電路の絶縁
不良を判定することによって、たとえば警報を発して使
用者に電気漏洩などの危険を告知することが可能とな
る。

【００１３】以下詳説すると、図１は本発明の原理を説
明するための回路図であり、図１（ａ）は地絡電流検出
用の抵抗Ｒの一端が第１電路５に接続されている場合で
あり、図１（ｂ）は地絡電流検出用の抵抗Ｒの一端が第
２電路６に接続されている場合である。

【００１４】まず図１（ａ）において、絶縁トランス２
の１次コイル３に商用交流電力などの交流電源１が接続
されており、絶縁トランス２の２次コイル４に第１電路
５および第２電路６が接続されて、非接地配線方式の電
路を形成している。さらに第１電路５および第２電路６
に絶縁不良が発生して、第１電路５の対地インピーダン
スＺ１および第２電路６の対地インピーダンスＺ２が形
成された場合を想定する。このとき２次コイル４で発生
する電圧をＶとし、対地インピーダンスＺ１、Ｚ２に流
れる電流をそれぞれｉ１、ｉ２とし、抵抗Ｒに流れる電
流をｉ３とすると、キルヒホッフの法則を用いて、 Ｚ１・ｉ１＋Ｚ２・ｉ２＝Ｖ …（１） Ｚ１・ｉ１＋Ｒ・ｉ３＝０ …（２） ｉ１＝ｉ２＋ｉ３ …（３） という３つの式が成立する。これらの式から電流ｉ３を
求めて、さらに抵抗Ｒの両端に発生する電圧Ｖａの絶対
値|Ｖａ|を求めると下記式（４）となる。

【００１５】

【数１】

【００１６】一方、図１（ｂ）において、抵抗Ｒの一端
が第２電路６に接続されている場合、キルヒホッフの法
則を用いて、 Ｚ１・ｉ１＋Ｚ２・ｉ２＝Ｖ …（５） Ｚ２・ｉ２−Ｒ・ｉ３＝０ …（６） ｉ１＝ｉ２＋ｉ３ …（７） という３つの式が成立する。これらの式から電流ｉ３を
求めて、さらに抵抗Ｒの両端に発生する電圧Ｖｂの絶対
値｜Ｖｂ｜を求めると下記式（８）となる。

【００１７】

【数２】

【００１８】そこで｜Ｖａ｜と｜Ｖｂ｜とを加算する
と、式（４）、式（８）から、

【００１９】

【数３】

【００２０】と計算される。

【００２１】次に、対地インピーダンスＺ１、Ｚ２の合
成インピーダンスＺ１・Ｚ２／（Ｚ１＋Ｚ２）を横軸に
とり、電圧Ｖａ、Ｖｂの絶対値の合計値｜Ｖａ｜＋｜Ｖ
ｂ｜を縦軸にとって、２次コイル４の電圧Ｖ＝１００
Ｖ、抵抗Ｒ＝１ＭΩという条件の下で、式（９）をグラ
フ化した結果を図２に示す。図２を見ると、合成インピ
ーダンスが０Ωのとき合計値｜Ｖａ｜＋｜Ｖｂ｜が１０
０Ｖとなり、ここから合成インピーダンスが増加するに
つれて合計値｜Ｖａ｜＋｜Ｖｂ｜が単調減少するカーブ
を示している。そこで、第１電路または第２電路のいず
れかが低インピーダンスの導体で大地と接続した場合に
流れる地絡電流の値がたとえば２ｍＡとなるような状態
になったとき、絶縁不良の警報を発するものと規定する
と、合成インピーダンスが１００Ｖ／２ｍＡ＝５０ｋΩ
となり、このときの合計値｜Ｖａ｜＋｜Ｖｂ｜が９５．
２Ｖであるから、この値を警報の基準レベルに設定する
ことによって、第１電路または第２電路のいずれかが絶
縁不良を起こしても確実に検出することが可能になる。
なお、以上の説明において、地絡電流検出用の抵抗Ｒが
インピーダンス素子であっても同様に適用することがで
きる。

【００２２】また、当該インピーダンス素子が、抵抗と
リアクタンス素子からなる直列回路または並列回路を含
むことによって、各電路の対地インピーダンスＺ１、Ｚ
２が純抵抗成分だけでなく、地絡電流の位相を変化させ
るリアクタンス成分をも有する場合、すなわち各電路の
対地直流抵抗は極めて高いが対地キャパシタンスが低く
なって絶縁不良を起こしている場合にも、確実に検出す
ることが可能となる。

【００２３】以下詳説すると、たとえば第１電路の対地
インピーダンスＺ１（＝Ｒ１＋ｊ・Ｘ１、ｊは虚数単
位）のリアクタンス成分Ｘ１による電流の位相は抵抗成
分Ｒ１による電流の位相と比べて９０度ずれることにな
る。たとえばこのリアクタンス成分Ｘ１が容量性である
場合は、電流の位相は９０度進むことになる。

【００２４】このとき、地絡電流を検出するインピーダ
ンス素子が純抵抗成分Ｒだけである場合、当該インピー
ダンス素子の両端に発生する電圧の絶対値｜Ｖｂ｜は、
対地インピーダンスＺ１のリアクタンス成分が無いとき
の値と比べて、｜Ｒ＋Ｒ１＋ｊ・Ｘ１｜／（Ｒ＋Ｒ１）
という比率で大きくなるが、リアクタンス成分Ｘ１が増
えてもあまり変化しない。

【００２５】一方、地絡電流を検出するインピーダンス
素子が純抵抗成分Ｒだけでなくリアクタンス成分Ｘも有
する場合、当該インピーダンス素子の両端に発生する電
圧の絶対値｜Ｖｂ｜は、対地インピーダンスＺ１のリア
クタンス成分が無いときの値と比べて、｜Ｒ＋Ｒ１＋ｊ
・（Ｘ＋Ｘ１）｜／｜Ｒ＋Ｒ１＋ｊ・Ｘ｜という比率で
大きくなるため、リアクタンス成分Ｘ１の変化に敏感に
なる。したがって、地絡電流検出用のインピーダンス素
子が、抵抗とリアクタンス素子からなる直列回路または
並列回路を含むことによって、各電路の対地キャパシタ
ンスが低くなって絶縁不良を起こしている場合にも、確
実に検出することができる。

【００２６】また、電流検出手段と比較手段との間に信
号の直流成分を打ち消すためのオフセット手段と、当該
オフセット手段のオフセットレベルを発生するためのオ
フセットレベル発生手段とを備えることによって、電流
検出手段で検出された地絡電流の値が直流成分と変動成
分を含む場合に、その変動成分だけを増幅して測定感度
を向上させることができ、直流成分による増幅器の飽和
を防止することができる。さらに、絶縁トランスに供給
される交流電力が電圧変動した場合、電流検出手段で検
出される地絡電流の値もそれに伴って変動するが、当該
オフセットレベル発生手段の電源が絶縁トランスの２次
出力側から供給されていることによって、オフセットレ
ベルも交流電力の電圧変動に応じて変化する。したがっ
て、オフセット手段からの出力は、交流電力の電圧変動
の影響が打ち消され、Ｓ／Ｎ比の良好な信号を得ること
ができる。

【００２７】また演算手段は、スイッチ手段の切替え動
作と同期して、電流検出手段からの出力をサンプリング
するための第１および第２サンプリング手段と、第１サ
ンプリング手段からの出力と第２サンプリング手段から
の出力を加算するための加算手段とを含むことによっ
て、第１電路との接続時に電流検出手段から出力される
第１検出値と、第２電路との接続時に電流検出手段から
出力される第２検出値との加算演算を容易に実現でき
る。

【００２８】

【実施例】図３は、本発明の一実施例の全体の構成を示
すブロック図である。非接地配線方式の電路の絶縁監視
装置は、商用交流電源１からのたとえば実効値１００Ｖ
の交流電力が１次コイル３に供給される絶縁トランス２
と、絶縁トランス２の２次コイル４とそれぞれ接続され
る電路５、６と、電路５または電路６と接地８ｂとの間
に接続されるインピーダンス素子Ｚ３、Ｚ４および抵抗
ＲＡと、インピーダンス素子Ｚ３、Ｚ４に流れる電流を
検出するための増幅器１４および整流平滑回路１５と、
抵抗ＲＡおよびインピーダンス素子Ｚ３またはＺ４に流
れる電流源として電路５または電路６のいずれかを選択
するためのスイッチング素子１１、１２と、電路５の選
択時に整流平滑回路１５から出力される検出値Ｖａをサ
ンプリングするためのサンプルホールド回路１６と、電
路６の選択時に整流平滑回路１５から出力される検出値
Ｖｂをサンプリングするためのサンプルホールド回路１
７と、各スイッチング素子１１、１２および各サンプル
ホールド回路１６、１７の制御タイミングパルスを発生
するためのタイミング発生回路１０と、各サンプルホー
ルド回路１６、１７の出力を加算するための加算回路１
８と、加算回路１８からの信号の直流成分を打ち消すた
めの減算回路１９と、減算回路１９のオフセットレベル
を発生するための基準回路２０と、減算回路１９からの
出力信号と基準回路２２からの所定基準レベルとを比較
するための比較回路２１と、減算回路１９からの出力信
号を定量的に表示するためのメータ回路２３と、比較回
路２１の判定結果に基づいてブザー等の音響警報器２５
およびランプ等の光警報器２６を駆動するための駆動回
路２４などで構成されている。

【００２９】電路５、６は、非接地配線方式に基づい
て、病院、診療所等に設けられる電気設備７に接続され
ており、電路５と接地８ａとの間には、絶縁不良を等価
的に表す対地インピーダンスＺ１が形成され、一方、電
路６と接地８ａとの間には、絶縁不良を等価的に表す対
地インピーダンスＺ２が形成されている。また、電路
５、６にトランス２７が接続され、整流平滑回路２８を
通って平滑化された直流電圧Ｐが基準回路２０の電源と
して供給される。

【００３０】次に、動作について説明する。タイミング
発生回路１０によってスイッチング素子１１だけが導通
した場合は、電路５、インピーダンス素子Ｚ３、スイッ
チング素子１１、抵抗ＲＡ、接地８ｂ、接地８ａ、対地
インピーダンスＺ２、電路６という経路で地絡電流ｉａ
が流れる。このとき抵抗ＲＡの両端にはｉａ×ＲＡの電
圧信号が発生し、この電圧信号を増幅器１４で増幅し整
流平滑回路１５で電圧信号を平滑化して信号の包絡線を
検出することによって、検出値Ｖａを得ることができ
る。この検出値Ｖａは、タイミング発生回路１０にタイ
ミング制御されたサンプルホールド回路１６によってサ
ンプリングされ、所定時間保持される。

【００３１】一方、タイミング発生回路１０によってス
イッチング素子１２だけが導通した場合は、電路６、イ
ンピーダンス素子Ｚ４、スイッチング素子１２、抵抗Ｒ
Ａ、接地８ｂ、接地８ａ、対地インピーダンスＺ１、電
路５という経路で地絡電流ｉｂが流れる。このとき抵抗
ＲＡの両端にはｉｂ×ＲＡの電圧信号が発生し、この電
圧信号を増幅器１４で増幅し整流平滑回路１５で電圧信
号を平滑化して信号の包絡線を検出することによって、
検出値Ｖｂを得ることができる。この検出値Ｖｂは、タ
イミング発生回路１０にタイミング制御されたサンプル
ホールド回路１７によってサンプリングされ、所定時間
保持される。

【００３２】こうしてサンプルホールド回路１６で保持
された検出値Ｖａとサンプルホールド回路１７で保持さ
れた検出値Ｖｂが加算回路１８に入力され、合計値｜Ｖ
ａ｜＋｜Ｖｂ｜が得られる。なお、２つの検出値Ｖａ、
Ｖｂはタイミングが異なって検出されるため、位相の影
響は無く、絶対値加算が行なわれる。

【００３３】加算回路１８から出力される信号は、減算
回路１９に入力され、基準回路２０で設定されたオフセ
ットレベル分だけ直流成分が打ち消されて、信号の変動
成分だけが強調され、必要に応じて所定増幅率で増幅さ
れる。なお、基準回路２０の電源として整流平滑回路２
８からの直流電圧Ｐが供給されるため、絶縁トランスに
供給される交流電力の電圧変動とオフセットレベルとは
互いに同相で変動することになり、その結果、減算回路
１９の出力では互いに相殺される。

【００３４】減算回路１９からの出力信号は、比較回路
２１に入力され、基準回路２２で設定された所定基準レ
ベルとの大小比較が行なわれる。たとえば、所定基準レ
ベルが、図２で示した９５．２Ｖに相当する値に設定さ
れた場合、減算回路１９の出力信号がこの値より小さけ
れば、対地インピーダンスＺ１、Ｚ２の合成インピーダ
ンスが５０ｋΩより大きいことになり、電路５、６に絶
縁不良は生じていないと判定する。一方、減算回路１９
の出力信号がこの値以上であれば、対地インピーダンス
Ｚ１、Ｚ２の合成インピーダンスが５０ｋΩ以下とな
り、電路５、６に絶縁不良が発生していると判定する。

【００３５】比較回路２１が電路５、６に絶縁不良が発
生していると判定した場合は、駆動回路２４に絶縁不良
信号を伝えて、音響警報器２５で警告音を発生させた
り、光警報器２６で警告灯を表示して、使用者や医者等
に告知する。なお、絶縁不良の度合をアナログ表示する
ために、減算回路１９からの出力信号がメータ回路２３
によって定量表示される。

【００３６】図４および図５は、図３に示した絶縁監視
装置の具体的構成を示す回路図である。まず図４におい
て、電路５に接続されたインピーダンス素子Ｚ３は、抵
抗Ｒ１１とコンデンサＣ１１との直列回路で形成されて
おり、たとえば抵抗Ｒ１１は６８０ｋΩ、コンデンサＣ
１１は３９００ｐＦに設定することが好ましい。これ
は、電源周波数ｆが６０Ｈｚとすると、コンデンサＣ１
１のリアクタンスＸ１１が１／（２π・６０・３９００
ｐＦ）＝６８０ｋΩとなって、抵抗Ｒ１１と同程度にな
り、しかも直列インピーダンスが｜Ｒ１１＋ｊ・Ｘ１１
｜＝１ＭΩという高インピーダンスになるためである。
その結果、電路５の絶縁低下を招くこと無く、しかも対
地インピーダンスＺ１、Ｚ２が容量性であっても高感度
で検出することが可能となる。このことは、電路６に接
続されたインピーダンス素子Ｚ４についても同様であ
り、抵抗Ｒ１２は６８０ｋΩ、コンデンサＣ１２は３９
００ｐＦに設定することが好ましい。

【００３７】スイッチング素子１１、１２は、絶縁性を
高めるために発光ダイオードを内蔵した半導体リレーを
用いるのが好ましく、タイミング発生回路１０からの制
御信号ＳＡ、ＳＢに応じてトランジスタＴＲ１、ＴＲ２
が内蔵された発光ダイオードを点灯することによって、
半導体リレーが導通または遮断を行なう。

【００３８】スイッチング素子１１、１２の他端は互い
に結線され、抵抗ＲＡの一端に接続される。抵抗ＲＡの
他端は接地８ｂに接続される。なお、抵抗ＲＡの抵抗値
は、インピーダンス素子Ｚ３、Ｚ４の１／１０程度、す
なわち１００ｋΩ程度に選ばれる。スイッチング素子１
１、１２のいずれか一方の導通によって抵抗ＲＡに地絡
電流が流れ、抵抗ＲＡの両端に電圧信号が発生すると、
増幅器１４によって増幅され、図５に示した整流平滑回
路１５に供給される。なお、抵抗ＲＡの両端にはノイズ
吸収用のコンデンサが並列接続される。

【００３９】タイミング発生回路１０は、タイマＩＣ１
からなるパルス発生器を有し、図６（１）、（２）に示
す制御信号ＳＡ、ＳＢのように、たとえば周期１０秒、
デューティ５０％のパルスを発生する。一方、制御信号
ＳＢは、抵抗Ｒ１３、コンデンサＣ１３の時定数回路、
ＮＡＮＤ素子ＩＣ２、ＮＯＴ素子ＩＣ３などで波形整形
され、サンプリング信号ＳＣが作られるとともに、ＮＯ
Ｔ素子ＩＣ５、抵抗Ｒ１４、コンデンサＣ１４、ＮＡＮ
Ｄ素子ＩＣ６、ＮＯＴ素子ＩＣ７などで波形整形され、
サンプリング信号ＳＤが作られる。なお、電源回路４０
は、各回路の電源として直流電圧＋ＶＣ、−ＶＣを供給
する。

【００４０】次に図５において、抵抗ＲＡの両端に発生
した電圧信号は、増幅器１４によってたとえば増幅率１
で増幅され、整流平滑回路１５に入力される。整流平滑
回路１５は、ダイオードＤ１、Ｄ２、演算増幅器ＩＣ８
などからなる全波整流回路と、コンデンサＣ１５、抵抗
１５、演算増幅器ＩＣ９などからなる平滑回路とを有
し、電圧信号を平滑化して信号の包絡線を検出する。

【００４１】サンプルホールド回路１６は、サンプリン
グ信号ＳＣによって開閉するアナログスイッチＳＷ１
と、サンプリングコンデンサＣ１６と、演算増幅器ＩＣ
１０とで構成され、アナログスイッチＳＷ１が所定時間
導通してサンプリングコンデンサＣ１６に充電された電
圧値をアナログスイッチＳＷ１の遮断後も保持する機能
を有する。同様に、サンプルホールド回路１７は、サン
プリング信号ＳＤによって開閉するアナログスイッチＳ
Ｗ２と、サンプリングコンデンサＣ１７と、演算増幅器
ＩＣ１１とで構成される。

【００４２】サンプルホールド回路１６、１７で保持さ
れた信号は、演算増幅器ＩＣ１２を含む加算回路１８に
入力されて加算され、検出値Ｖａ、Ｖｂの合計値が算出
される。

【００４３】減算回路１９は、ＩＣ１４を含む引算器と
ＩＣ１５を含む非反転増幅器を有し、基準回路２０から
出力されるオフセットレベルに基づいて加算回路１８か
らの信号のうち直流成分を打ち消した後、残った変動成
分を所定増幅率で増幅している。基準回路２０は、図３
および図４に示した整流平滑回路２８から供給される直
流電圧Ｐを分圧するための抵抗直列回路と、抵抗直列回
路で設定されたオフセットレベルを増幅率１で増幅する
バッファＩＣ１３とで構成される。

【００４４】減算回路１９の出力は、抵抗Ｒ１６、コン
デンサ１８からなるローパスフィルタを通って、比較回
路２１およびメータ回路２３に入力される。メータ回路
２３は、バッファＩＣ１７とその出力をアナログ表示す
るメータＭ１とを備える。

【００４５】比較回路２１は、図４に示した電源回路４
０から供給される直流電圧＋ＶＣを分圧する抵抗直列回
路と、抵抗直列回路で設定された基準レベルと減算回路
１９の出力との大小比較を行なうコンパレータＩＣ１６
とを有する。減算回路１９の出力が該基準レベル以上に
なると、コンパレータＩＣ１６はハイレベルの信号を出
力し、次の駆動回路２４のトランジスタＴＲ３が導通状
態になりリレーＲＬ１が動作する。リレーＲＬ１の出力
に基づいて、図３に示すスピーカ等の音響警報器２５お
よびランプ等の光警報器２６が動作して、使用者等に絶
縁不良を告知する。

【００４６】図６は、図３、図４および図５に示す絶縁
監視装置の動作を示すタイミングチャートである。タイ
ミング発生回路１０がたとえば周期１０秒、デューティ
５０％のパルスを発生し、図６（１）に示す制御信号Ｓ
Ａがハイレベルになると、スイッチング素子１１だけが
導通して、インピーダンス素子Ｚ３および抵抗ＲＡに地
絡電流ｉａが流れ、抵抗ＲＡの両端にはｉａ×ＲＡの電
圧信号が発生し、この電圧信号を増幅器１４で増幅し整
流平滑回路１５で電圧信号を平滑化すると、図６（３）
に示す検出信号Ｑ１が得られる。次に、図６（５）に示
すサンプリング信号ＳＣがタイミング発生回路１０から
サンプルホールド回路１６に供給され、その立ち上がり
時点で検出信号Ｑ１がサンプリングされて、検出値Ｖａ
が所定時間保持される。

【００４７】一方、図６（１）に示す制御信号ＳＡがロ
ーレベルになり、図６（２）に示す制御信号ＳＢがハイ
レベルになると、スイッチング素子１２だけが導通し
て、インピーダンス素子Ｚ４および抵抗ＲＡに地絡電流
ｉｂが流れ、抵抗ＲＡの両端にはｉｂ×ＲＡの電圧信号
が発生し、この電圧信号を増幅器１４で増幅し整流平滑
回路１５で電圧信号を平滑化すると、図６（４）に示す
検出信号Ｑ２が得られる。次に、図６（６）に示すサン
プリング信号ＳＤがタイミング発生回路１０からサンプ
ルホールド回路１７に供給され、その立ち上がり時点で
検出信号Ｑ２がサンプリングされて、検出値Ｖｂが所定
時間保持される。なお、検出信号Ｑ１、Ｑ２は、理解容
易のために独立して図示したが、どちらも整流平滑回路
１５から出力される信号であって互いに重畳している。

【００４８】こうしてインピーダンス素子Ｚ３が通電し
たときの検出値Ｖａとインピーダンス素子Ｚ４が通電し
たときの検出値Ｖｂが、タイミング発生回路１０の１周
期毎に検出され、サンプルホールド回路１６、１７より
後段の加算回路１８によって合計値｜Ｖａ｜＋｜Ｖｂ｜
が演算される。

【００４９】

【発明の効果】以上詳説したように本発明によれば、測
定時の絶縁低下を防止するとともに、第１電路に関する
第１検出値と第２電路に関する第２検出値との合計値を
絶縁評価しているため、対称性のある第１電路と第２電
路を均等に総合評価することができる。そして当該合計
値と予め定めた基準レベルとを比較することによって、
各電路の絶縁不良を確実に判定することが可能となる。

【００５０】また、各電路の対地インピーダンスがリア
クタンス成分を含む場合でも、絶縁不良を確実に検出す
ることができる。

【００５１】また、地絡電流の検出信号のＳ／Ｎ比が向
上するため、高信頼性の絶縁判定を行なうことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理を説明するための回路図である。

【図２】電圧合計値｜Ｖａ｜＋｜Ｖｂ｜と対地インピー
ダンスＺ１、Ｚ２の合成インピーダンスとの関係を示す
グラフである。

【図３】本発明の一実施例の全体の構成を示すブロック
図である。

【図４】図３に示した絶縁監視装置の具体的構成を示す
回路図である。

【図５】図３に示した絶縁監視装置の具体的構成を示す
回路図である。

【図６】図３、図４および図５に示す絶縁監視装置の動
作を示すタイミングチャートである。

【符号の説明】

１ 商用交流電源 ２ 絶縁トランス ３ １次コイル ４ ２次コイル ５、６ 電路 ７ 電気設備 ８ａ、８ｂ 接地 １０ タイミング発生回路 １１、１２ スイッチング素子 １４ 増幅器 １５ 整流平滑回路 １６、１７ サンプルホールド回路 １８ 加算回路 １９ 減算回路 ２０、２２ 基準回路 ２１ 比較回路 ２３ メータ回路 ２４ 駆動回路 ２５ 音響警報器 ２６ 光警報器 Ｚ１、Ｚ２ 対地インピーダンス Ｚ３、Ｚ４ インピーダンス素子 ＲＡ 抵抗

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １次入力側に交流電力が供給される絶縁
   トランスと、 前記絶縁トランスの２次出力側と接続される第１電路お
   よび第２電路と、 第１電路または第２電路と接地との間に接続されるイン
   ピーダンス素子と、 前記インピーダンス素子に流れる電流と第１電路または
   第２電路と大地間に形成される抵抗容量を通じて流れる
   電流の総和を検出するための電流検出手段と、 前記インピーダンス素子に流れる電流源として第１電路
   または第２電路のいずれかを選択するためのスイッチ手
   段と、 第１電路の選択時に前記電流検出手段から出力される第
   １検出値と、第２電路の選択時に前記電流検出手段から
   出力される第２検出値とを加算するための演算手段と、 前記演算手段からの出力と所定基準レベルとを比較する
   ための比較手段とを備えることを特徴とする非接地配線
   方式の電路の絶縁監視装置。
2. 【請求項２】 前記インピーダンス素子が、抵抗とリア
   クタンス素子からなる直列回路または並列回路を含むこ
   とを特徴とする請求項１に記載の非接地配線方式の電路
   の絶縁監視装置。
3. 【請求項３】 前記電流検出手段と前記比較手段との間
   に、信号の直流成分を打ち消すためのオフセット手段
   と、 前記オフセット手段のオフセットレベルを発生するため
   のオフセットレベル発生手段とを備え、 前記オフセットレベル発生手段の電源が、前記絶縁トラ
   ンスの２次出力側から供給されていることを特徴とする
   請求項１に記載の非接地配線方式の電路の絶縁監視装
   置。
4. 【請求項４】 前記演算手段は、 前記スイッチ手段の切替え動作と同期して、前記電流検
   出手段からの出力をサンプリングするための第１および
   第２サンプリング手段と、 第１サンプリング手段からの出力と第２サンプリング手
   段からの出力を加算するための加算手段とを含むことを
   特徴とする請求項１に記載の非接地配線方式の電路の絶
   縁監視装置。