JPH0757064B2 - 漏電電流トランスデューサ - Google Patents
漏電電流トランスデューサInfo
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- JPH0757064B2 JPH0757064B2 JP4003388A JP4003388A JPH0757064B2 JP H0757064 B2 JPH0757064 B2 JP H0757064B2 JP 4003388 A JP4003388 A JP 4003388A JP 4003388 A JP4003388 A JP 4003388A JP H0757064 B2 JPH0757064 B2 JP H0757064B2
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- Japan
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、零相変流器を使用して交流電路の零相電流
値を計測する漏電電流トランスデューサに関するもので
ある。
値を計測する漏電電流トランスデューサに関するもので
ある。
［従来の技術］ 第５図は従来の漏電電流トランスデューサを示す概略図
である。図において、零相変流器（１）により交流電器
（11）に流れる漏電電流を検出し、この零相変流器
（１）の２次側より出力される交流電流は、交流電流／
電圧変換部（２）により交流電圧信号に変換される。さ
らにこの交流電圧信号はAC/DC変換部（４）により交流
電路（11）に流れる漏電電流に比例した直流信号に変換
され外部に出力される。また第６図は実開昭61-189787
号公報に示された電流検出器であり第５図の漏電電流ト
ランスデューサと同等の機能を有する。図において、交
流電路（11）に流れる電流を検出するため第５図の零相
変流器（１）に代わって変流器（101）が使用されてい
る。交流器（101）の２次側より出力される交流電流は
ダイオード（7,7）及び抵抗（８）によって構成された
交流電流／電圧変換部（２）により交流電圧信号に変換
され、さらにこの交流電圧信号はダイオード（９）及び
コンデンサ（10）によって構成されたAC/DC変換部
（４）により交流電路（11）に流れる電流に比例した直
流信号に変換され、外部に出力される。
である。図において、零相変流器（１）により交流電器
（11）に流れる漏電電流を検出し、この零相変流器
（１）の２次側より出力される交流電流は、交流電流／
電圧変換部（２）により交流電圧信号に変換される。さ
らにこの交流電圧信号はAC/DC変換部（４）により交流
電路（11）に流れる漏電電流に比例した直流信号に変換
され外部に出力される。また第６図は実開昭61-189787
号公報に示された電流検出器であり第５図の漏電電流ト
ランスデューサと同等の機能を有する。図において、交
流電路（11）に流れる電流を検出するため第５図の零相
変流器（１）に代わって変流器（101）が使用されてい
る。交流器（101）の２次側より出力される交流電流は
ダイオード（7,7）及び抵抗（８）によって構成された
交流電流／電圧変換部（２）により交流電圧信号に変換
され、さらにこの交流電圧信号はダイオード（９）及び
コンデンサ（10）によって構成されたAC/DC変換部
（４）により交流電路（11）に流れる電流に比例した直
流信号に変換され、外部に出力される。
第５図に示した従来の漏電電流トランスデューサは、漏
電遮断器（図示せず）を備えた交流電路上に設けられ、
電路の絶縁劣化進行状態を常時監視している。万一、絶
縁不良が発生した場合には、漏電遮断器をトリップさせ
るほどの漏電に発展させないうちに、夜間などの工場操
業停止時に絶縁不良箇所をつきとめ、修理する。従っ
て、昼間などの工場操業時に漏電遮断器がトリップし
て、操業を停止させねばならなくなる事態を未然に防い
でいる。これを以下において絶縁予知保全という。
電遮断器（図示せず）を備えた交流電路上に設けられ、
電路の絶縁劣化進行状態を常時監視している。万一、絶
縁不良が発生した場合には、漏電遮断器をトリップさせ
るほどの漏電に発展させないうちに、夜間などの工場操
業停止時に絶縁不良箇所をつきとめ、修理する。従っ
て、昼間などの工場操業時に漏電遮断器がトリップし
て、操業を停止させねばならなくなる事態を未然に防い
でいる。これを以下において絶縁予知保全という。
［発明が解決しようとする課題］ 上記のような従来の漏電電流トランスデューサは、検出
可能な電流の周波数帯域が20Hz〜数kHzまでにわたる全
帯域検出の平坦な周波数特性を有している。一般に交流
電路に流れる電流は、インバータ負荷やサイリスタ位相
制御負荷等を負荷として有している場合は、商用周波数
の基本波以外に高次に至る高調波成分を含んでいる。こ
のような交流電路で絶縁予知保全を行うためには漏電電
流トランスデューサと漏電遮断器とのそれぞれの電流検
出の周波数特性を近似させ、両者の検出特性の間に協調
をとる必要がある。一般に漏電遮断器はノイズによって
ミストリップすることがないようにローパスフィルタの
機能を有しているが、従来の漏電電流トランスデューサ
は前述のように全帯域検出特性を有するため、漏電遮断
器が検出しない高周波帯域についても検出する。従っ
て、漏電遮断器と漏電電流トランスデューサとの漏電電
流検出の協調がとれないという問題点があった。また、
零相変流器（１）の出力は一般に微弱なため、交流電流
／電圧変換部（２）は高利得に設定された演算増幅器
（2a）を有している。また、零相変流器（１）と交流電
流／電圧変換部（２）は直流結合となる。これはインバ
ータ負荷時のように数Hzの低周波から運転が開始される
場合、これに合わせて数Hzの周波数から平坦な周波数特
性を必要とするためであり、特に低周波において交流結
合より有利である。このような演算増幅器はDCオフセッ
ト電圧を生じやすい。DCオフセット電圧は温度の影響を
受けて変動しやすく、また経年変化も起こしやすい。従
って、交流電流／電圧変換部（２）の出力に直流電圧が
混入し、漏電電流トランスデューサの出力に誤差を生じ
やすいという問題点があった。
可能な電流の周波数帯域が20Hz〜数kHzまでにわたる全
帯域検出の平坦な周波数特性を有している。一般に交流
電路に流れる電流は、インバータ負荷やサイリスタ位相
制御負荷等を負荷として有している場合は、商用周波数
の基本波以外に高次に至る高調波成分を含んでいる。こ
のような交流電路で絶縁予知保全を行うためには漏電電
流トランスデューサと漏電遮断器とのそれぞれの電流検
出の周波数特性を近似させ、両者の検出特性の間に協調
をとる必要がある。一般に漏電遮断器はノイズによって
ミストリップすることがないようにローパスフィルタの
機能を有しているが、従来の漏電電流トランスデューサ
は前述のように全帯域検出特性を有するため、漏電遮断
器が検出しない高周波帯域についても検出する。従っ
て、漏電遮断器と漏電電流トランスデューサとの漏電電
流検出の協調がとれないという問題点があった。また、
零相変流器（１）の出力は一般に微弱なため、交流電流
／電圧変換部（２）は高利得に設定された演算増幅器
（2a）を有している。また、零相変流器（１）と交流電
流／電圧変換部（２）は直流結合となる。これはインバ
ータ負荷時のように数Hzの低周波から運転が開始される
場合、これに合わせて数Hzの周波数から平坦な周波数特
性を必要とするためであり、特に低周波において交流結
合より有利である。このような演算増幅器はDCオフセッ
ト電圧を生じやすい。DCオフセット電圧は温度の影響を
受けて変動しやすく、また経年変化も起こしやすい。従
って、交流電流／電圧変換部（２）の出力に直流電圧が
混入し、漏電電流トランスデューサの出力に誤差を生じ
やすいという問題点があった。
［課題を解決するための手段］ この発明に係る漏電電流トランスデューサは、零相変流
器によって交流電路に流れる零相電流を検出し、零相変
流器の出力を交流電流／電圧変換部によって交流電圧に
変換し、この交流電圧をローパスフィルタに入力して実
質的に所定の周波数以下の周波数成分のみを通過させ、
一方において、通過した出力を積分器によって受け、そ
の出力中の直流電圧を交流電流／電圧変換部へ出力し、
低方においてローパスフィルタを通過した交流電圧を直
流信号に変換して出力するようにしたものである。
器によって交流電路に流れる零相電流を検出し、零相変
流器の出力を交流電流／電圧変換部によって交流電圧に
変換し、この交流電圧をローパスフィルタに入力して実
質的に所定の周波数以下の周波数成分のみを通過させ、
一方において、通過した出力を積分器によって受け、そ
の出力中の直流電圧を交流電流／電圧変換部へ出力し、
低方においてローパスフィルタを通過した交流電圧を直
流信号に変換して出力するようにしたものである。
［作用］ この発明においては、ローパスフィルタが交流電流／電
圧変換部の出力する交流電圧のうち、実質的に所定の周
波数以下の周波数成分のみを漏電電流検出出力として通
過させ、次段の変換部へ出力する。また、積分器がロー
パスフィルタの出力中の直流電圧を交流電流／電圧変換
部へ出力し、この交流電流／電圧変換部内で発生するオ
フセット電圧を打ち消して実質的に零にする。
圧変換部の出力する交流電圧のうち、実質的に所定の周
波数以下の周波数成分のみを漏電電流検出出力として通
過させ、次段の変換部へ出力する。また、積分器がロー
パスフィルタの出力中の直流電圧を交流電流／電圧変換
部へ出力し、この交流電流／電圧変換部内で発生するオ
フセット電圧を打ち消して実質的に零にする。
［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例を示す漏電電流トランスデ
ューサの回路図である。図において、零相変流器（１）
により交流電路（11）に流れる漏電電流を検出し、この
零相変流器（１）の２次側より出力される交流電流は、
交流電流／電圧変換部（２）により交流電圧信号に変換
される。この交流電圧信号は演算増幅器、抵抗及びコン
デンサによって構成された３次のローパスフィルタ
（３）に入力され、実質的に所定のカットオフ周波数ｆ
ｃ以下の周波数帯の信号のみが通過し、カットオフ周波
数ｆｃを超える周波数帯の信号は大きく減衰する。ロー
パスフィルタ（３）を通過した交流電圧はさらにAC/DC
変換部（４）により交流電路（11）に流れる漏電電流に
比例した直流信号に変換され、外部に出力される。ま
た、ローパスフィルタ（３）を通過した交流電圧は演算
増幅器、コンデンサ及び抵抗によって構成された積分器
（６）へ入力される。積分器（６）はローパスフィルタ
（３）から出力された交流電圧中の直流電圧のみを出力
し、これを交流電流／電圧変換部（２）へ帰還させる。
それによって直流電圧すなわち主として演算増幅器（2
a）で発生するDCオフセット電圧を常に打ち消して零に
する。
ューサの回路図である。図において、零相変流器（１）
により交流電路（11）に流れる漏電電流を検出し、この
零相変流器（１）の２次側より出力される交流電流は、
交流電流／電圧変換部（２）により交流電圧信号に変換
される。この交流電圧信号は演算増幅器、抵抗及びコン
デンサによって構成された３次のローパスフィルタ
（３）に入力され、実質的に所定のカットオフ周波数ｆ
ｃ以下の周波数帯の信号のみが通過し、カットオフ周波
数ｆｃを超える周波数帯の信号は大きく減衰する。ロー
パスフィルタ（３）を通過した交流電圧はさらにAC/DC
変換部（４）により交流電路（11）に流れる漏電電流に
比例した直流信号に変換され、外部に出力される。ま
た、ローパスフィルタ（３）を通過した交流電圧は演算
増幅器、コンデンサ及び抵抗によって構成された積分器
（６）へ入力される。積分器（６）はローパスフィルタ
（３）から出力された交流電圧中の直流電圧のみを出力
し、これを交流電流／電圧変換部（２）へ帰還させる。
それによって直流電圧すなわち主として演算増幅器（2
a）で発生するDCオフセット電圧を常に打ち消して零に
する。
次に、漏電遮断器の構成と検出周波数特性についてのべ
る。第３図は漏電遮断器の構成を示すブロック図であ
る。交流電路（11）を流れる漏電電流は零相変流器
（１）によって検出され、レベル判別器（22）を通って
一方はAND回路（25）へ直接入力され、他方は第一の信
号幅判別器（23）及び単安定マルチバイブレータ（24）
を経てAND回路（25）へ入力される。AND回路（25）の出
力は第二の信号幅判別器（26）へ入力されてその信号幅
（時間幅）を判別され、遮断部（27）を動作させて主回
路（11）を遮断する。この漏電遮断器の動作周波数帯域
はレベル判別器（22）と第一の信号幅判別器（23）によ
って決定される。零相変流器（１）の出力信号がレベル
判別器（22）に設定されているスレッショルド電圧Vth
を越えるとレベル判別器（22）は出力し、さらにこの出
力の時間幅が所定の時間幅ｔon以上になると第一の信号
幅判別器（23）から次段へ出力する。
る。第３図は漏電遮断器の構成を示すブロック図であ
る。交流電路（11）を流れる漏電電流は零相変流器
（１）によって検出され、レベル判別器（22）を通って
一方はAND回路（25）へ直接入力され、他方は第一の信
号幅判別器（23）及び単安定マルチバイブレータ（24）
を経てAND回路（25）へ入力される。AND回路（25）の出
力は第二の信号幅判別器（26）へ入力されてその信号幅
（時間幅）を判別され、遮断部（27）を動作させて主回
路（11）を遮断する。この漏電遮断器の動作周波数帯域
はレベル判別器（22）と第一の信号幅判別器（23）によ
って決定される。零相変流器（１）の出力信号がレベル
判別器（22）に設定されているスレッショルド電圧Vth
を越えるとレベル判別器（22）は出力し、さらにこの出
力の時間幅が所定の時間幅ｔon以上になると第一の信号
幅判別器（23）から次段へ出力する。
第４図は、第３図に示す漏電遮断器のレベル判別器（2
2）と第一の信号幅判別器（23）の動作を説明するグラ
フでる。図において、レベル判別器（22）に入力される
零相変流器（１）の出力に比例した電圧信号をＶIN、漏
電検出の感度を決定するスレッショルド電圧をＶth、漏
電検出位相角をθ、漏電検出時間幅をｔｗ、電圧信号Ｖ
INのピーク値をＶｐ、電圧信号ＶIN周期及び周波数をそ
れぞれＴおよびｆとすると、 Ｖth＝Ｖｐ・cos（θ/2） ……（101） の関係が成立する。これをθについて解くと、 θ＝2cos−１（Ｖth/Vｐ） ……（102） となる。また の関係より となる。次に漏電検出時間幅ｔｗについては、 ｔｗ＝（θ/2π）・Ｔ ＝（θ/2π）・（1/f） ……（104） となる。ここで遮断器がトリップするためには漏電検出
時間幅ｔｗが第一の信号幅判別器（23）に設定されてい
る所定の時間幅ｔon以上になることが必要である。従っ
てｔｗ≧ｔonより、 （θ/2π）（1/f）≧ｔon ……（105） の関係を得る。これを（103）式に代入すると、 となる。ここで例えばスレッショルド電圧Ｖth及び時間
幅ｔonをそれぞれ、Ｖth＝141.4［mV］、ｔon＝２［mse
c］と設定し、任意の周波数ｆを（106）式に代入して電
圧信号ＶINをもとめたものが次頁の表である。
2）と第一の信号幅判別器（23）の動作を説明するグラ
フでる。図において、レベル判別器（22）に入力される
零相変流器（１）の出力に比例した電圧信号をＶIN、漏
電検出の感度を決定するスレッショルド電圧をＶth、漏
電検出位相角をθ、漏電検出時間幅をｔｗ、電圧信号Ｖ
INのピーク値をＶｐ、電圧信号ＶIN周期及び周波数をそ
れぞれＴおよびｆとすると、 Ｖth＝Ｖｐ・cos（θ/2） ……（101） の関係が成立する。これをθについて解くと、 θ＝2cos−１（Ｖth/Vｐ） ……（102） となる。また の関係より となる。次に漏電検出時間幅ｔｗについては、 ｔｗ＝（θ/2π）・Ｔ ＝（θ/2π）・（1/f） ……（104） となる。ここで遮断器がトリップするためには漏電検出
時間幅ｔｗが第一の信号幅判別器（23）に設定されてい
る所定の時間幅ｔon以上になることが必要である。従っ
てｔｗ≧ｔonより、 （θ/2π）（1/f）≧ｔon ……（105） の関係を得る。これを（103）式に代入すると、 となる。ここで例えばスレッショルド電圧Ｖth及び時間
幅ｔonをそれぞれ、Ｖth＝141.4［mV］、ｔon＝２［mse
c］と設定し、任意の周波数ｆを（106）式に代入して電
圧信号ＶINをもとめたものが次頁の表である。
この表より明らかなように、周波数ｆが高くなるに従っ
て漏電遮断器をトリップさせるための電圧信号ＶINは大
きくなる。これは周波数ｆが高くなると漏電遮断器の感
度が鈍くなることを示してい る。言い換えれば漏電遮断器は内部にローパスフィルタ
と同等な機を有しているのである。なお、上記の表の右
端の数値はローパスフィルタの特性を、周波数ｆ＝１
［Hz］のときの電圧信号ＶINを基準として各周波数ｆに
おける20×log（100/VIN）を算出したものである。この
特性を第２図の曲線（15）に示す。
て漏電遮断器をトリップさせるための電圧信号ＶINは大
きくなる。これは周波数ｆが高くなると漏電遮断器の感
度が鈍くなることを示してい る。言い換えれば漏電遮断器は内部にローパスフィルタ
と同等な機を有しているのである。なお、上記の表の右
端の数値はローパスフィルタの特性を、周波数ｆ＝１
［Hz］のときの電圧信号ＶINを基準として各周波数ｆに
おける20×log（100/VIN）を算出したものである。この
特性を第２図の曲線（15）に示す。
次に、同様にして本実施例の漏電電流トランスデューサ
においては前記のカットオフ周波数ｆｃを例えばｆｃ＝
160［Hz］とすることにより第２図の折れ線（16）に示
す特性を得る。このようにして漏電電流トランスデュー
サのフィルタ特性を漏電遮断器のフィルタ特性に近似さ
せることにより周波数ｆに対する検出感度をほぼ一致さ
せることができる。
においては前記のカットオフ周波数ｆｃを例えばｆｃ＝
160［Hz］とすることにより第２図の折れ線（16）に示
す特性を得る。このようにして漏電電流トランスデュー
サのフィルタ特性を漏電遮断器のフィルタ特性に近似さ
せることにより周波数ｆに対する検出感度をほぼ一致さ
せることができる。
なお、上記実施例では３次のローパスフィルタについて
述べたが、さらに高次（４次、５次、６次、Ｎ次（Ｎは
整数））のローパスフィルタでも良い。ローパスフィル
タは高次になるに従って高周波域における特性を漏電遮
断器に接近させることができる。第２図の折れ線（17,1
8,19）はそれぞれ４次、５次、６次のローパスフィルタ
特性である。
述べたが、さらに高次（４次、５次、６次、Ｎ次（Ｎは
整数））のローパスフィルタでも良い。ローパスフィル
タは高次になるに従って高周波域における特性を漏電遮
断器に接近させることができる。第２図の折れ線（17,1
8,19）はそれぞれ４次、５次、６次のローパスフィルタ
特性である。
［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば漏電電流トランスデュ
ーサの交流電流／電圧変換部とAC/DC変換部との間にロ
ーパスフィルタを挿入することにより、周波数に対する
漏電電流トランスデューサのフィルタ特性を漏電遮断器
のフィルタ特性と近似させることができる。従って、自
動車製造工場や化学プラント等の、送電が停止すると多
大な損害を発生す設備であって高調波を含む負荷におい
ても、漏電遮断器とほぼ同一感度で漏電電流を検出する
ので、正確に絶縁予知保全を行うことができ、突発的な
設備の停止を未然に防止することができるという効果が
あり、さらにローパスフィルタの出力を積分器によって
受け、この出力中の直流電圧を交流電流／電圧変換部に
出力し、交流電流／電圧変換部内で発生するオフセット
電圧を常に打ち消すので出力誤差が少なく長期的に安定
した精度の漏電電流トランスデューサを提供することが
できるという効果がある。
ーサの交流電流／電圧変換部とAC/DC変換部との間にロ
ーパスフィルタを挿入することにより、周波数に対する
漏電電流トランスデューサのフィルタ特性を漏電遮断器
のフィルタ特性と近似させることができる。従って、自
動車製造工場や化学プラント等の、送電が停止すると多
大な損害を発生す設備であって高調波を含む負荷におい
ても、漏電遮断器とほぼ同一感度で漏電電流を検出する
ので、正確に絶縁予知保全を行うことができ、突発的な
設備の停止を未然に防止することができるという効果が
あり、さらにローパスフィルタの出力を積分器によって
受け、この出力中の直流電圧を交流電流／電圧変換部に
出力し、交流電流／電圧変換部内で発生するオフセット
電圧を常に打ち消すので出力誤差が少なく長期的に安定
した精度の漏電電流トランスデューサを提供することが
できるという効果がある。
第１図はこの発明の一実施例を示す漏電電流トランスデ
ューサの回路図、第２図は漏電遮断器及びこの発明によ
る漏電電流トランスデューサの周波数に対するローパス
フィルタ特性を表わすグラフ、第３図は漏電遮断器を示
すブロック回路図、第４図は漏電遮断器の動作を説明す
るグラフ、第５図は従来の漏電電流トランスデューサを
示す概略図、第６図は第５図に示した漏電電流トランス
デューサと同等の機能を有する電流検出器の回路図であ
る。 図において、（１）は零相変流器、（２）は交流電流／
電圧変換部、（３）はローパスフィルタ、（４）はAC/D
C変換部、（６）は積分器、（11）は交流電路である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
ューサの回路図、第２図は漏電遮断器及びこの発明によ
る漏電電流トランスデューサの周波数に対するローパス
フィルタ特性を表わすグラフ、第３図は漏電遮断器を示
すブロック回路図、第４図は漏電遮断器の動作を説明す
るグラフ、第５図は従来の漏電電流トランスデューサを
示す概略図、第６図は第５図に示した漏電電流トランス
デューサと同等の機能を有する電流検出器の回路図であ
る。 図において、（１）は零相変流器、（２）は交流電流／
電圧変換部、（３）はローパスフィルタ、（４）はAC/D
C変換部、（６）は積分器、（11）は交流電路である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】交流電路に流れる零相電流を検出する零相
変流器と、 上記零相変流器の交流出力電流を交流電圧に変換する交
流電流／電圧変換部と、 上記交流電圧を受け、実質的に所定の周波数以下の周波
数成分のみを通過させるローパスフィルタと、 上記ローパスフィルタの出力を受け、この出力中の直流
電圧を上記交流電流／電圧変換部へ出力することによ
り、この交流電流／電圧変換部内で発生するオフセット
電圧を打ち消して実質的に零にする積分器と、 上記ローパスフィルタを通過した交流電圧を直流信号に
変換する変換部と を備えた漏電電流トランスデューサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4003388A JPH0757064B2 (ja) | 1988-02-23 | 1988-02-23 | 漏電電流トランスデューサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4003388A JPH0757064B2 (ja) | 1988-02-23 | 1988-02-23 | 漏電電流トランスデューサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01214215A JPH01214215A (ja) | 1989-08-28 |
| JPH0757064B2 true JPH0757064B2 (ja) | 1995-06-14 |
Family
ID=12569601
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4003388A Expired - Lifetime JPH0757064B2 (ja) | 1988-02-23 | 1988-02-23 | 漏電電流トランスデューサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0757064B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2600534B2 (ja) * | 1991-02-15 | 1997-04-16 | 三菱電機株式会社 | 地絡検出装置 |
| FR2919068B1 (fr) | 2007-07-19 | 2009-09-18 | Airbus France Sa | Capteur de courant perfectionne |
-
1988
- 1988-02-23 JP JP4003388A patent/JPH0757064B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01214215A (ja) | 1989-08-28 |
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