JPH07209366A - 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安定して監視し、その
監視電流を小さくし、さらに構成を簡略化すること。 【構成】 絶縁トランスの２次出力に接続される一対の
電路間に、中性点を得るための一対の高抵抗値を有する
抵抗から成る直列回路を接続し、その中性点と大地との
間に、２１Ｈｚの交流電圧を発生する監視用電源を、コ
ンデンサを介して接続し、この監視用電源には直列に、
電流検出用抵抗を接続し、その電流を検出してレベル弁
別手段によってレベル弁別を行い、地絡電流値が２ｍＡ
となる直流抵抗が存在するときの監視用電源から見た第
１インピーダンスと、交流電源の６０Ｈｚまたは５０Ｈ
ｚで地絡電流値が２ｍＡとなる静電容量が存在するとき
の監視用電源の周波数２０Ｈｚでの監視用電源から見た
第２インピーダンスとが等しくなるように、一対の抵抗
の抵抗値と前記コンデンサの静電容量とを選ぶ。

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流れる地絡電
流の値が２ｍＡとなるような状態となったとき、動作す
るものでなければならないものとされている。

【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
も人体に流れる電流が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劣化していることに
なる。

【０００５】本発明の目的は、対地インピーダンスを安
定して監視することができ、しかも非接地電路に大きな
監視電流を流さなくてもよいようにした非接地配線方式
の電路の絶縁監視装置を提供することである。

【０００６】本発明の他の目的は、回路構成を簡略化す
ることができるようにした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。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、１次入力に交
流電源電力が与えられる絶縁トランスと、絶縁トランス
の２次出力に接続される一対の電路と、前記一対の電路
間に接続され、各電路と接地との間に流れる監視すべき
地絡電流の予め定める地絡電流値よりも充分に小さい電
流を流すように大きな抵抗値を有する一対の抵抗から成
る直列回路と、直列回路の前記一対の抵抗の相互の接続
点と、接地との間に介在され、前記交流電源とは異なる
周波数を有する交流電圧を与える監視用電源と、監視用
電源に直列に接続されるコンデンサと、監視用電源に流
れる交流の電流を検出する電流検出手段と、電流検出手
段の検出出力を前記予め定める地絡電流値でレベル弁別
する手段とを含み、いずれかの各電路と接地との間に、
前記予め定める地絡電流値となる直流抵抗が存在すると
きの監視用電源から見た第１インピーダンスと、いずれ
かの各電路と接地との間に、前記交流電源の周波数で前
記予め定める地絡電流値となる静電容量が存在するとき
の前記監視用電源の周波数での監視用電源から見た第２
インピーダンスとが等しくなるように、前記一対の抵抗
の抵抗値と前記コンデンサの静電容量とを選ぶことを特
徴とする非接地配線方式の電路の絶縁監視装置である。

【０００８】また本発明は、監視用電源の周波数は、前
記交流電源の周波数の整数分の１の逓減値の近傍であっ
て、その逓減値とは異なる値に定められることを特徴と
する。

【０００９】また本発明は、電流検出手段は、監視用電
源に直列に接続される電流検出用抵抗と、電流検出用抵
抗の両端間の電圧が与えられ、監視用電源の周波数を濾
波するフィルタと、フィルタの出力を直流に変換する回
路と、直流変換回路からの出力から、予め定める電圧を
減算する減算手段と、減算手段の出力を増幅する増幅手
段とを含むことを特徴とする。

【００１０】さらにまた本発明は、電流検出手段は、監
視用電源に直列に接続される電流検出用抵抗と、電流検
出用抵抗の両端間の電圧が与えられ、監視用電源の周波
数を濾波するフィルタと、フィルタの出力を直流に変換
する回路と、直流変換回路の出力を、出力レベルが高い
ほど分解能を高めてデジタル値に変換するアナログ／デ
ジタル変換手段とを含むことを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明に従えば、絶縁トランスの２次出力が接
続される一対の電路間に、一対の抵抗から成る直列回路
を設け、この一対の抵抗の相互の接続点である中性点
と、接地すなわち大地との間に、交流電圧を与える監視
用電源を接続するとともに、その監視用電源に流れる監
視用電源の周波数を有する電流を電流検出手段によって
検出し、検出電流をレベル弁別する構成を有し、したが
って前記一対の各抵抗の抵抗値を充分大きな値にそれぞ
れ選ぶことによって、絶縁トランスの２次出力である非
接地電路に人体が接触したときに人体に流れる電流を、
たとえば１５０μＡ以下にして安全性を確保するととも
に、そのような電流値が小さいので非接地電路の絶縁の
劣化をきたすことがなく、前述の１５０μＡは、監視す
べき地絡電流値であるたとえば２ｍＡよりも充分に小さ
い値である。

【００１２】また本発明に従えば、監視用電源は交流電
圧を、中性点と大地との間に与え、２つの各非接地電路
と大地間の対地インピーダンスの実数成分である直流抵
抗分および虚数成分である静電容量すなわちキャパシタ
ンスによる絶縁監視を行うことができる。

【００１３】また本発明に従えば、絶縁トランスの２次
出力である２つの各非接地電路と大地との間の各対地イ
ンピーダンスの監視をそれぞれ行うことが可能であり、
すなわち一方の非接地電路と大地間との絶縁劣化だけで
なく、両非接地電路と大地間の各絶縁劣化を監視するこ
ともまた可能である。

【００１４】本発明に従えば、直流抵抗および静電容量
による絶縁監視を行うために、共通の電流検出手段およ
びレベル弁別手段を備え、これによって回路構成の簡略
化を図ることができるようにしている。このために、第
１インピーダンスと第２インピーダンスとが等しくなる
ように、前記一対の抵抗の抵抗値と前記コンデンサの静
電容量とを選ぶ。

【００１５】監視用電源の周波数は、系統電源の周波
数、たとえば６０Ｈｚまたは５０Ｈｚの整数分の１の逓
減周波数の近傍であって、その逓減周波数とは異なる値
に定められる。たとえば交流電源の周波数を６０Ｈｚに
選んだとき、前記逓減周波数はその１／３倍である２０
Ｈｚの近傍である１９Ｈｚまたは２１Ｈｚ程度に定め、
この各値は、交流電源の周波数が５０Ｈｚであるときも
同様である。もしも仮に監視用電源の交流電圧の周波数
を、絶縁トランスの２次出力電圧、すなわち系統電源の
周波数と同一またはその近傍の値に選ぶとすれば、監視
用電源の交流電圧と系統電源の出力との位相のずれが問
題となり、位相がずれてうなりを生じることによって検
出電流が変動するおそれがあり、したがって監視用電源
の交流電圧の周波数と交流電源の周波数とは充分に離す
必要がある。監視用電源の周波数を高く選ぶと、外部に
ノイズを出すおそれがあり、したがってその監視用電源
の周波数は、交流電源の周波数よりも低くすることが好
ましく、またその監視用電源の周波数を交流電源の周波
数の整数分の１の値からずらすことによって、うなりが
生じないようにしている。

【００１６】さらに本発明に従えば、絶縁トランスの２
次出力電圧で、監視すべき地絡電流値、たとえば前述の
２ｍＡとなる対地電流抵抗５０ｋΩ未満になったことを
レベル弁別して警報を発生するように構成する。また電
路を長く布設したことなどによる浮遊容量による対地キ
ャパシタンスは、系統電源の周波数である６０Ｈｚまた
は５０Ｈｚにおいて対地インピーダンスが同様に５０Ｋ
Ωとなるのは０．０５３μＦまたは０．０６３μＦであ
り、この対地キャパシタンス以上で警報を発生するよう
に構成する。

【００１７】さらに本発明に従えば、電流検出手段は、
監視用電源に直列に接続される電流検出用抵抗を有し、
この電流検出用抵抗に流れる電流によって生じる両端電
圧をフィルタに与えて対地インピーダンスに対応する電
圧を検出するようにし、さらに減算手段によってフィル
タの出力を直流変換回路によって、たとえば全波整流回
路と平滑回路との組合せによって、直流に変換し、その
直流変換回路の出力から予め定める電圧を減算すること
によって、その前述の中性点を得るための前記一対の各
抵抗の高抵抗値に比べて対地インピーダンスが相対的に
小さくても、レベル弁別を容易に行うことができること
を可能にする。

【００１８】さらに本発明に従えば、電流検出手段をマ
イクロコンピュータなどの処理手段によって実現するに
あたっては、フィルタからの出力を直流変換回路によっ
て直流化した出力を、出力レベルが高いほど、分解能を
高めてデジタル値に変換するアナログ／デジタル変換手
段を用いることによって、中性点を得るために前記一対
の各抵抗値の高抵抗値に比べて対地インピーダンスが相
対的に小さくてもレベル弁別を容易に行うことが可能に
なる。

【００１９】

【実施例】図１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。商用交流電源１からの実効値１０
０Ｖの電力は絶縁トランス２の１次コイル３に与えられ
る。商用交流電源１の周波数ｆ１，ｆ２は、ｆ１＝５０
Ｈｚまたはｆ２＝６０Ｈｚである。絶縁トランス２の２
次コイル４の出力は電路５，６から病院および診療所な
どの電気設備７に供給される。電路５，６は非接地配線
方式であり、これらの電路５，６が大地８との間で対地
インピーダンスＺ１，Ｚ２を本発明による絶縁監視装置
９によって計測・監視する。絶縁トランス２の２次コイ
ル４の出力電圧は実効値１００Ｖである。

【００２０】電路５の対地インピーダンスを前述のよう
にＺ１とするとき、もう１つの電路６に人体１０が接触
して電路６が地絡したとき、絶縁トランス２の２次コイ
ル４から電路５、対地インピーダンスＺ１、大地８、人
体１０および電路６を経て参照符Ｉ１で示される地絡電
流が流れる。この地絡電流の値が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
合に流れる地絡電流の値が２ｍＡとなるような状態とな
ったとき、本件絶縁監視装置９は警報手段１１によって
警報を発生する。このような警報動作が行われる対地イ
ンピーダンスＺ１またはＺ２は、５０ｋΩ（＝１００Ｖ
／２ｍＡ）である。

【００２１】絶縁トランス２の２次コイル４の出力であ
る電路５，６間には、直列回路１２が接続される。この
直列回路１２は、一対の抵抗Ｒ１，Ｒ２から成り、監視
すべき地絡電流値２ｍＡよりも充分に小さい電流、たと
えば１５０μＡしか流さないように大きな抵抗値を有す
る。この明細書では、抵抗およびコンデンサの各参照符
によって、それらの抵抗値および静電容量を表すことが
ある。この実施例ではＲ１＝Ｒ２＝２ＭΩである。

【００２２】図２は、図１に示される電気回路の等価回
路図である。監視用電源１３は、直列回路１２の前記一
対の抵抗Ｒ１，Ｒ２の中性点である接続点１４と大地８
との間に介在される。この監視用電源１３は、前記系統
電源である商用交流電源１、したがって絶縁トランス２
の２次コイル４の出力とは異なる周波数ｆ３を有する交
流電圧を出力する電源である。監視用電源１３の周波数
ｆ３は、商用交流電源１の周波数ｆ１，ｆ２の整数分の
１の逓減値の近傍であって、その逓減値とは異なる値に
定められる。この実施例では逓減値は、商用交流電源１
の周波数ｆ１，ｆ２の１／３であり、監視用電源１３の
周波数ｆ３は前述のように、たとえば２１Ｈｚまたは１
９Ｈｚである。この監視用電源１３の出力電圧は実効値
１２Ｖである。監視用電源１３にはまた直列に、コンデ
ンサＣ１が接続される。このコンデンサＣ１の静電容量
は、後述のように０．０３μＦに定められる。

【００２３】監視用電源１３に流れる電流を検出する電
流検出手段１９は、監視用電源１３と大地８との間に直
列に介在される電流検出用抵抗Ｒ３を含む。

【００２４】監視用電源１３に流れる交流電流を検出す
るための電流検出手段１９において、図１に示されるよ
うにその電流検出用抵抗Ｒ３の両端間の電圧は、ローパ
スフィルタ２４に与えられ、監視用電源１３の周波数ｆ
３およびそれよりも低い周波数の成分を濾波して通過さ
せ、すなわちローパスフィルタ２４の遮断周波数ｆｃ１
は、監視用電源１３の周波数ｆ３に等しい。ローパスフ
ィルタ２４の出力は、直流変換回路２５に与えられ、こ
こでローパスフィルタ２４の出力が直流に変換され、そ
の出力Ｖ１は減算回路２６に与えられる。減算回路２６
では、直流変換回路２５からの出力電圧Ｖ１から予め定
める電圧Ｖ２が減算され、その減算回路２６の出力（＝
Ｖ１−Ｖ２）は増幅回路２７で増幅され、バッファ２８
を介して比較回路２９の一方の入力に与えられる。比較
回路２９では、バッファ２８の出力と予め定める電圧Ｖ
３とが比較される。これによって非接地式電路５，６の
いずれかの一線を低インピーダンスの導体で大地８に接
続した場合に流れる地絡電流の値が２ｍＡとなるような
状態になったとき、比較回路２９からのレベル弁別出力
が得られ、これによって駆動回路３１は、警報手段１１
のブザー３２を駆動して音響によって、またランプ３３
によって目視の警報表示を行う。

【００２５】対地インピーダンスＺ１，Ｚ２のいずれか
少なくとも一方の絶縁が低下し、警報を発生すべき地絡
電流値２ｍＡとなるように、（ａ）直流抵抗が低下した
場合、または（ｂ）静電容量が大きくなった場合、のい
ずれの場合（ａ），（ｂ）であっても、後続の電流検出
手段１９によって警報を発生することができるようにす
るために、次のようにして、抵抗Ｒ１，Ｒ２との抵抗値
とコンデンサＣ１の静電容量とが選ばれる。なお電流検
出用抵抗Ｒ３は、その抵抗値が、抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗
値およびコンデンサＣ１の交流電源１の周波数ｆ１，ｆ
２におけるリアクタンスに比べて充分小さく、無視する
ことができるとする。たとえばＲ３＝１５０ｋΩであ
る。

【００２６】図２の等価回路において、抵抗Ｒ１，Ｒ２
の合成抵抗Ｒ１２は、

【００２７】

【数１】

【００２８】監視用電源１３の周波数ｆ３におけるコン
デンサＣ１のリアクタンスＸ１は、

【００２９】

【数２】

【００３０】である。したがって対地インピーダンスＺ
１，Ｚ２のいずれかが短絡したとき、監視用電源１３か
ら見た合成インピーダンスＺ１１は、図３（１）および
次の式３で示されるとおりとなる。

【００３１】

【数３】

【００３２】上述の場合（ａ）において、すなわちいず
れかの対地インピーダンスＺ１，Ｚ２が予め定める地絡
電流値２ｍＡとなる直流抵抗である場合の監視用電源１
３から見た第１インピーダンスＺ１２を、図３（２）を
参照して求める。この直流抵抗Ｒ２０は、５０ｋΩ（＝
１００Ｖ／２ｍＡ）である。このような直流抵抗Ｒ２０
が対地インピーダンスとして存在するとき、監視用電源
１３から見た第１インピーダンスＺ１２は式４で示され
る。

【００３３】

【数４】

【００３４】前述の場合（ｂ）において、電路５，６の
間に、交流電源１の周波数ｆ１またはｆ２で前記予め定
める地絡電流値２ｍＡとなる静電容量が存在するときの
監視用電源１３の周波数ｆ３での監視用電源１３から見
た第２インピーダンスＺ１３を、図３（３）を参照して
求める。交流電源１の周波数がｆ１＝６０Ｈｚであると
き、地絡電流値２ｍＡとなる静電容量をＣ２とすると
き、その静電容量Ｃ２のリアクタンスＸ２は、式５で示
される。

【００３５】

【数５】

【００３６】対地インピーダンスＺ１またはＺ２がこの
ような静電容量Ｃ２から成るとき、監視用電源１３の周
波数ｆ３での前記静電容量Ｃ２によるリアクタンスＸ３
は式６で示される。

【００３７】

【数６】

【００３８】したがって監視用電源１３の周波数ｆ３で
の監視用電源１３から見た第２インピーダンスＺ１３
は、式７で示される。

【００３９】

【数７】

【００４０】電流検出手段１９が、この対地インピーダ
ンスＺ１またはＺ２が、予め定める地絡電流２ｍＡとな
る直流抵抗であるときおよびその予め定める地絡電流値
２ｍＡとなる静電容量をＣ２が存在するときのいずれの
各場合（ａ），（ｂ）であっても、共用化してレベル弁
別動作を可能とするために、第１インピーダンスＺ１１
と第２インピーダンスＺ１３とが等しくなるように、す
なわち Ｚ１１ ＝ Ｚ１３ …（８） が成立するように、抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値とコンデン
サＣ１の静電容量とが選ばれる。この実施例では抵抗Ｒ
１，Ｒ２は、感電防止を図るために高抵抗値２ＭΩに選
ばれ、したがって合成抵抗Ｒ１２＝１ＭΩであり、商用
交流電源１の周波数ｆ１＝６０Ｈｚであるとき、予め定
める地絡電流値２ｍＡとなる式５のリアクタンスＸ２＝
５０ｋΩ（＝１００Ｖ／２ｍＡ）であり、したがってＣ
２＝０．０５３μＦであり、したがってこの静電容量Ｃ
２によって、監視用電源１３の周波数ｆ３（＝２１Ｈ
ｚ）でのリアクタンスＸ３＝１５０ｋΩとなる。したが
って前述の式８が成立するように、すなわち式３で示さ
れる第１インピーダンスＺ１１と式７で示される第２イ
ンピーダンスＺ１３とが等しくなるように、コンデンサ
Ｃ１の値を算出すると、Ｃ１＝０．０３μＦとなる。こ
のときＸ１＝２６５ｋΩ、Ｚ１１＝Ｚ１３＝１０３４ｋ
Ωである。

【００４１】図４は、監視用電源１３などの具体的な構
成を示す電気回路図である。電路５，６には、ＡＣ／Ｄ
Ｃコンバータ３６が接続され、出力ライン３４，３５に
は、正負の直流電圧１５Ｖが出力され、その直流電力に
よって、絶縁監視装置９の電気回路に電力が供給され
る。

【００４２】監視用電源１３は、ライン４０を介して、
周波数ｆ３＝２１Ｈｚの正弦波を発振して導出し、その
周波数の微調整は、可変抵抗ＶＲ４，ＶＲ５によって可
能である。

【００４３】図５は、ローパスフィルタ２４の具体的な
構成を示す電気回路図である。大地８に接続されるライ
ン４１と、本件絶縁監視装置９のシャーシ３８との間
に、電流検出用抵抗Ｒ３が接続され、これに並列にノイ
ズ遮断用のコンデンサＣ３０が接続される。コンデンサ
Ｃ３０は、たとえば０．０１μＦである。ローパスフィ
ルタ２４は、バッファ４３と合計３段の演算増幅器４
４，４５，４６を含み、抵抗Ｒ２２，Ｒ２３およびコン
デンサＣ３１，Ｃ３２，Ｃ３３、抵抗Ｒ２４，Ｒ２５お
よびコンデンサＣ３４，Ｃ３５，Ｃ３６ならびに抵抗Ｒ
２６，Ｒ２７およびコンデンサＣ３７，Ｃ３８，Ｃ３９
とによって定められた遮断周波数ｆｃ１で濾波され、そ
の選択度Ｑ＝１．３×３であり、ライン４７には、監視
用電源１３の周波数ｆ３の成分が導出される。

【００４４】図６はローパスフィルタ２４に後続する具
体的な電気的構成を示す電気回路図である。ローパスフ
ィルタ２４からライン４７を介して導出される信号は直
流変換回路２５に与えられ、演算増幅器４９，５０とダ
イオードＤ７，Ｄ８とを含む全波整流回路５１で全波整
流される。この全波整流出力は、平滑回路５２で平滑さ
れて直流化される。

【００４５】その直流出力は、ライン５３から、減算回
路２６を構成する演算増幅器５４の一方の入力に与えら
れる。演算増幅器５４の他方の入力には、基準電圧発生
回路５５からライン５６を介するたとえば１〜２Ｖの予
め定める電圧Ｖ３が与えられる。こうして演算増幅器５
４からライン５７には、電圧（Ｖ１−Ｖ２）が導出され
る。こうして小さい電圧（Ｖ１−Ｖ２）が増幅回路２７
で高利得で増幅される。このように増幅回路２７では、
ローパスフィルタ２４の出力電圧Ｖ１から基準電圧Ｖ２
が減算されて増幅されることによって、対地インピーダ
ンスＺ１，Ｚ２が直列回路１２の各抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵
抗値に比べて小さい値であっても、増幅回路２７におい
てその対地インピーダンスＺ１，Ｚ２に依存する電流検
出用抵抗Ｒ３に流れる電流を増幅して検出することが容
易に可能になり、増幅回路２７の飽和を防ぐことができ
る。ライン６７に接続されているコンデンサＣ４１の働
きによって、増幅回路２７の出力の急激な変動が抑制さ
れる。

【００４６】ライン６７の信号は、バッファ２８を経て
比較回路２９の演算増幅器５９の一方の入力に与えられ
る。演算増幅器５９の他方の入力には、弁別レベル設定
回路６０を構成する抵抗Ｒ６４，Ｒ６５からの弁別レベ
ルに対応する電圧Ｖ３が与えられる。演算増幅器５９
は、ライン６１に、前記予め定める地絡電流値２ｍＡに
対応した弁別レベルの電圧Ｖ３以上の電圧がバッファ２
８から演算増幅器５９に与えられるとき、ハイレベルの
信号を導出して駆動回路３１のトランジスタＴＲ３を導
通させる。これによってリレー６２のリレーコイル６３
が励磁され、リレー接点６４が導通して警報手段１１の
ブザー３２から警報音が発生され、また警報ランプ３３
が点灯して目視表示が行われる。ライン６７を介する増
幅回路２７の出力は、メータ回路６８に与えられ、メー
タ６９が駆動される。

【００４７】図７は、本発明の他の実施例の全体の構成
を示すブロック図である。この実施例は前述の実施例に
類似し、対応する部分には同一の参照符を付す。注目す
べきはこの実施例では、直流変換回路２５の出力をアナ
ログ／デジタル変換手段８７に与えてデジタル化し、そ
のデジタル値を表す信号をマイクロコンピュータなどに
よって実現される処理回路９１に与えて演算処理を行
い、ブザー３２またはランプ３３による警報動作を行
う。

【００４８】図８は、アナログ／デジタル変換手段８７
の分解能を示す図である。直流変換回路２５からの直流
出力レベル、したがってアナログ／デジタル変換手段８
７の入力レベルが高いほど、小さいレベル差ΔＶ毎にデ
ジタル値毎に変換して分解能を高める。これによって対
地インピーダンスＺ１，Ｚ２が、直列回路１２の抵抗Ｒ
１，Ｒ２に比べて相対的に小さくても、その対地インピ
ーダンスＺ１，Ｚ２を確実に計測・監視することができ
る。処理回路９１は前述のようにマイクロコンピュータ
などによって実現され、アナログ／デジタル変換手段８
７の各出力をメモリにストアし、そのデジタル値が、監
視すべき予め定める地絡電流値２ｍＡを超える値になっ
たとき、ブザー３２およびランプ３３から成る警報手段
を働かせる。

【００４９】ローパスフィルタ２４に代えて、監視用電
源１３の周波数ｆ３の成分を取出して濾波するバンドパ
スフィルタなどを用いてもよい。

【００５０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、絶縁トラ
ンスの２次出力に接続される一対の電路間に、一対の抵
抗から成る直列回路によって得られる中性点と接地であ
る大地との間に、絶縁トランスの２次出力である系統電
源の周波数とは異なる周波数を有する交流電圧を監視用
電源から与え、その交流電流を電流検出手段によって検
出してレベル弁別するようにしたので、絶縁トランスの
２次側に接続される非接地電路と大地間の絶縁インピー
ダンスを、安定して検出することが可能であるととも
に、前記一対の抵抗の抵抗値を高くして、電路に人体が
接触しても、監視すべき地絡電流値であるたとえば２ｍ
Ａを超える電流が流れる危険を防ぐことができる。

【００５１】また本発明によれば、監視用電源から見た
第１インピーダンスと第２インピーダンスとが等しくな
るように、一対の抵抗の抵抗値とコンデンサの静電容量
とを選ぶことによって、電流検出手段とレベル弁別手段
とを、電路と接地との間の直流抵抗および静電容量によ
る絶縁監視をともに行うことができ、構成の簡略化を図
ることができる。

【００５２】また本発明によれば、監視用電源の周波数
は、系統電源である交流電源の整数分の１の逓減値の近
傍であって、その逓減値とは異なる値に定め、これによ
ってうなりが生じて検出電流が不安定になることはな
く、またノイズが外部に発生されるおそれがない。

【００５３】さらに本発明によれば、中性点を得るため
の前記一対の各抵抗の高抵抗値に比べて対地インピーダ
ンスが小さくても、減算回路によって検出が可能にな
り、増幅回路による絶縁監視を正確に行うことができる
ようになる。

【００５４】さらに本発明によれば、フィルタの出力
を、アナログ／デジタル変換手段に与え、このアナログ
／デジタル変換手段は、出力レベルが高いほど、分解能
を高めてデジタル値に変換するように構成したので、前
述の中性点を得るための一対の各抵抗の高い抵抗値に比
べて対地インピーダンスが相対的に小さくても、その対
地インピーダンスのレベル弁別を高精度で誤りなく行う
ことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】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２】図１に示される実施例の等価回路図である。

【図３】対地インピーダンスＺ１，Ｚ２に関連する監視
用電源１３から見たインピーダンスを説明するためのベ
クトル図である。

【図４】監視用電源１３およびそれに関連する構成を示
す具体的な電気回路図である。

【図５】ローパスフィルタ２４の具体的な構成を示す電
気回路図である。

【図６】直流変換回路２５、減算回路２６、増幅回路２
７、バッファ２８および比較回路２９などの具体的な構
成を示す電気回路図である。

【図７】本発明の他の実施例の全体の構成を示すブロッ
ク図である。

【図８】アナログ／デジタル変換手段８７の分解能を説
明するための図である。

【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 ８ 大地 ９ 絶縁監視装置 １０ 人 １３ 監視用電源 １４ 中性点 ２４ ローパスフィルタ ２５ 直流変換回路 ２６ 減算回路 ２７ 増幅回路 ２８ バッファ ２９ 比較回路 ３１ 駆動回路 ３２ ブザー ３３ ランプ Ｚ１，Ｚ２ 対地インピーダンス Ｒ１，Ｒ２ 抵抗 Ｒ３ 電流検出用抵抗 Ｃ１ コンデンサ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １次入力に交流電源電力が与えられる絶
   縁トランスと、 絶縁トランスの２次出力に接続される一対の電路と、 前記一対の電路間に接続され、各電路と接地との間に流
   れる監視すべき地絡電流の予め定める地絡電流値よりも
   充分に小さい電流を流すように大きな抵抗値を有する一
   対の抵抗から成る直列回路と、 直列回路の前記一対の抵抗の相互の接続点と、接地との
   間に介在され、前記交流電源とは異なる周波数を有する
   交流電圧を与える監視用電源と、 監視用電源に直列に接続されるコンデンサと、 監視用電源に流れる交流の電流を検出する電流検出手段
   と、 電流検出手段の検出出力を前記予め定める地絡電流値で
   レベル弁別する手段とを含み、 いずれかの各電路と接地との間に、前記予め定める地絡
   電流値となる直流抵抗が存在するときの監視用電源から
   見た第１インピーダンスと、いずれかの各電路と接地と
   の間に、前記交流電源の周波数で前記予め定める地絡電
   流値となる静電容量が存在するときの前記監視用電源の
   周波数での監視用電源から見た第２インピーダンスとが
   等しくなるように、前記一対の抵抗の抵抗値と前記コン
   デンサの静電容量とを選ぶ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】 監視用電源の周波数は、前記交流電源の
   周波数の整数分の１の逓減値の近傍であって、その逓減
   値とは異なる値に定められることを特徴とする請求項１
   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】 電流検出手段は、 監視用電源に直列に接続される電流検出用抵抗と、 電流検出用抵抗の両端間の電圧が与えられ、監視用電源
   の周波数を濾波するフィルタと、 フィルタの出力を直流に変換する回路と、 直流変換回路からの出力から、予め定める電圧を減算す
   る減算手段と、 減算手段の出力を増幅する増幅手段とを含むことを特徴
   とする請求項１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】 電流検出手段は、 監視用電源に直列に接続される電流検出用抵抗と、 電流検出用抵抗の両端間の電圧が与えられ、監視用電源
   の周波数を濾波するフィルタと、 フィルタの出力を直流に変換する回路と、 直流変換回路の出力を、出力レベルが高いほど分解能を
   高めてデジタル値に変換するアナログ／デジタル変換手
   段とを含むことを特徴とする請求項１記載の非接地配線
   方式の電路の絶縁監視装置。