JPS5943795Y2 - 漏電検知用前置増幅器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、漏電しゃ断器や漏電警報器、接地継電器等の
零相変流器で漏電を検知し、これを増幅してスイッチン
グ素子を駆動する装置の増幅部に関するものである。

従来より漏電検知器用増幅器は零相変流器の出力レベル
に応じて種々の形のものが用いられている。

例えば漏電検知装置が動作する時点の零相変流器の出力
電圧が２００ｍＶ程度を越える場合は。

トランジスタの入力可能なベース・エミッタ間型１Ｅ（
５００〜６００ｍＶ）に比較的近かいため、トランジス
タのベース・エミッタ間に４００ｍＶ程度のバイアス電
圧に零相変流器の出力を重畳した信号を加えるようにし
た零相変流器直結形増幅器を構成する方式のものが用い
られている。

また零相変流器の出力が２００ｍＶ以下の場合は上記方
法ではベースのバイアス電圧を大きくする必要があり、
バイアス電圧がトランジスタの動作電圧に近づくため、
動作の安定性が低下する欠点があった。

このため零相変流器と増幅器の結合を、コンデンサで行
なう、コンデンサ結合形増幅器を用いたり、あるいは零
相変流器と直結可能な電圧差動増幅器が用いられている
が、これらの方式には。

それぞれ次のような特長、欠点がある。

即ちベースにバイアス電圧と零相変流器を直結してトラ
ンジスタのベース・エミッタ間に入力を加える方式のも
のは、零相変流器が直接増１嘔器に接続されており、増
幅器用電源を印加した瞬間に増幅器を安定動作状態に出
来るので感電防止用漏電しゃ断器等３０ｍ５ｅｃ程度の
動作時間を要求されるような装置には最適である特長を
有するが、この反面零相変流器の出力を多く必要とする
ため零相変流器が大形で高価になり小形化し価格を低下
したい要求に対しては不向きである欠点があった。

また零相変流器と増幅器との結合をコンデンサで行なう
コンデンサ結合形の方式のものを用いた場合は零相変流
器の出力が１０ｍＶの微少であっても比較的容易に安定
な増幅が出きるので、零相変流器の鉄心材料や巻線等少
なくし小形化要求に応えることが出来る特長があるが、
−力増幅器用電源を印加した際にコンデンサによる過度
現象が含まれるため、安定動作状態に達するのに最少で
も２０ｍ５ｅｃ程度の時間を要し、高速動作を必要とす
る装置への応用が困難である欠点がある。

更に又、電圧差動増幅器と零相変流器とを直接結合して
用いる方式のものは、零相変流器の出力が１０ｍＶ以下
のレベルであっても充分増幅可能であり小形化要求及び
高速化要求共に、応え得る特長があるが、一般に良く知
られているように安定な電圧差動増幅器は回路構成が複
雑な上、製作時に回路定数の調整が必要であるため高師
となる欠点がある。

本考案は、上述の欠点を除くものであって、入力レベル
１０ｍＶ以下であっても、零相変流器を直接結合でき、
且つ回路構成が簡単で製作時の調整も不要である上に、
電源投入時に瞬間に安定化するほか、小形で小出力の零
相変流器で動作出来る等多くの特徴を有する増幅器とし
て提供出来る。

以下、本考案の一実施例を図により詳述する。

１は零相変流器、２は零相変流器の出力巻線で、トラン
ジスタ６０ベース・コレクタ間に並列に接続されている
。

３は零相変流器の負荷抵抗で、零相変流器１の出力ｔ［
ｆを設定するために接続してイル。

４はシリコンバリスタ、５はコンデンサテ零相変流器に
浸入するサージ電圧を吸収してトランジスタ増幅回路へ
の影響を防止している。

６゜７は、モノリシックＩＣではなくて、特性が近似し
た同一極性のトランジスタを熱結合したデュアルトラン
ジスタ。

９，１０はそれぞれトランジスタの負荷抵抗であるが特
に抵抗９はトランジスタ６、 ７の電流バイアス用にな
っていて、零相変流器の出力巻線２につながる。

負荷抵抗３を含めた総合抵抗を通じてトランジスタ６の
ベースに電流を供給し、トランジスタ６のコレクタに直
接つながったトランジスタ７０ベース電流も供給してい
る。

トランジスタ８はエミッタフォロワのスイッチング回路
１１．１２は零相変流器２を含め増幅スイッチング回路
の温度補償用で、零相変流器の温度特性が良好であれば
不要、１５は抵抗、１４はコンデンサで増幅信号を時間
遅延してスイッチング素子である５ＣＲ１６のゲートに
加えている。

１７は小形継電器、リードスイッチのコイルとか、ｉｔ
しゃ断器の引はずしコイル又は警報用コイル等で構成さ
れている。

１８は増幅スイッチング用の制御電源である。

またトランジスタ６及び７は、ＮＰＮ型で構成されてい
るが、第２図実施例のようにトランジスタ６叉び７を特
性が近似したＰＮＰ型トランジスタを一体に熱結合した
デュアルトランジスタで構成することも出来る。

次に上記実施例の動作について説明する。

零相変流器１に出力がない場合は、トランジスタ６はエ
ミッタを直接電源負極に接続したエミッタ接地式で使用
し、コレクタより零相変流器１０２次巻線２や抵抗３を
通じて該トランジスタ６に自己バイアスをかげているの
で、コレクタ・エミッタ間電圧は、約６００ｍＶ程度と
なる。

この電圧はトランジスタ７０ベース・エミッタ間に直結
されているため該トランジスタＩにベース電流が流れる
。

ところが、トランジスタ６０ベース・エミッタ間ｔＥＶ
ＢＥ６ と零相変流器２次巻線回路の電圧降下分 Ｖ
ＣＴ ’とを合わせた電圧で、トランジスタ１のベース
電流が供給され、負荷抵抗１０と合わせ持って、トラン
ジスタ７は飽和状態となるよう選定されており、そのエ
ミッタ・コレクタ間電圧は、トランジスタ８にベースを
流が流れないように低く選定されている。

従ってトランジスタ８は、しゃ断状態で、抵抗１３０両
端電モ電圧く５ＣＲＩ ６を駆動するには至らない。

前記状態でのトランジスタ７０ベース・エミッタ間電圧
ＶＢＥ７は前述の通り、ＶＢＥ６＋ＶＣＴに等しく飽
和状態の安定した電圧でベースを通じて前記トランジス
タ６のコレクタに直結しているかから、該トランジスタ
６のコレクタ電圧も安定しており、この電圧は、零相変
流器１０２次巻線２や抵抗３を通じて該トランジスタの
ベースに加わることによって相互にバランスしている。

従ってトランジスタ６０ベース・エミッタ間電圧ＶＢＥ
６は、前記零相変流器１０２次巻線２や抵抗３の並列抵
抗による電圧降下分ＶＣＴだげ低くなり、ＶＢＥ７）Ｖ
ＢＥ６となる。

このためトランジスタ６のコレクタ・エミッタ間ｔＥは
僅か活性状態の６００ｍＶになり、トランジスタ７は安
定した飽和状態を継続出来るからトランジスタ６とトラ
ンジスタ７の相互負帰還作用により安定な増幅をしてい
る。

この動作状態を、変った角度から考察すると、トランジ
スタＩのベースを負入力とし、トランジスタ６０ベース
を正人力として、前記トランジスタ７のコレクタを出力
とする電流増幅になっている。

このことは、トランジスタ６゜１が、熱結合されていて
近似な特性のため、温度依存の高いＶＢＥが周囲温度に
追従して同じように変るから有効になり、安定した動作
状態となっている。

なお、トランジスタ７の増幅出力でトランジスタ８をス
イッチングさせているので、ＳＣＨの温度特性は無視出
来る。

一方零相変流器１に交流信号がある場合、信号電流は信
号源たる出力巻線２からトランジスタ６、ベース・工□
ツタを通り更にトランジスタ７の工□ツタ・ベースヲ通
ッて信号源たる零相変流器２次巻線２に帰る径路を通る
。

今、信号電流中、トランジスタ６０ペース電流を増加さ
せる方向の電流が流れた場合、即ちトランジスタ６０ベ
ース・エミッタの順で流れ込む、交流信号の半波信号に
対してはトランジスタ６のバイアスはそれだけ深くなり
、僅か活性領域から飽和領域に進み、該トランジスタ６
のコレクタ・エミッタ間の電圧は低くなり、トランジス
タ１０ベース・エミッタ間電圧ＶＢＥ７以下になると、
トランジスタ７はしゃ断状態となり、トランジスタ８０
ベース電流が流れ、抵抗１３に電圧が生じ、抵抗１５と
コンデンサ１４によって時間遅延後、スイッチング素子
であるＳＣＲをトリガーさせ、負荷である小形継電器又
は漏電しゃ断器の引はずしコイルである１７に電流が流
れ、警報しゃ断信号を出すことが出来る。

一方交流信号中、上述と逆の半波信号に対しては、信号
電流によってトランジスタ６のバイアスが浅くなり、僅
か活性頭載からしゃ断頭載に進み。

該トランジスタ６のコレクタ・エミッタ間電圧は高くな
りトランジスタＩのベース電流は増加するから該トラン
ジスタ７は飽和状態のままであるので、トランジスタ８
０ベース電流は流れずしゃ断状態を継続しそのため５Ｃ
Ｒ１６も動作せず、負荷１７に電流も流れない。

なお零相変流器１の出力の温度特性が大きな変化するも
のについてはサーミスタ等の温度依存素子１１と抵抗１
２の直列回路で補正する。

零相変流器１の温度特性が無い場合その必要はない。

以上の様に本考案は、モノリシックＩＣではなくて特性
が近似した同一極性のトランジスタを熱結合したデュア
ルトランジスタを用い双方をエミッタ共通接地して電流
バイアスをかげ、飽和動作状態のトランジスタのベース
・エミッタ間の安定した電圧を零相変流器１０２次巻線
２あるいは抵抗３を通じて、前段の増幅トランジスタの
ベースに加え、僅か活性状態に維持するようにし入力信
号を流が一方のトランジスタのベース・エミッタより他
方のトランジスタのエミッタ・ベースを通って入力信号
に帰る低インピーダンス閉回路として流れるようにした
もので、トランジスタ７のベースとトランジスタ６のコ
レクタの接続点を負人力とし、トランジスタ６０ベース
を正入力として、トランジスタ７のコレクタを出力とす
る電流差動増幅器の動作しているため、零相変流器２次
巻線に誘導するコモンモードノイズは前記正負入力端子
に均等に誘導し、誤動作に強く、零相変流器の２次出力
である入力信号を低レベル（１０ｍＶ以下）に設定し得
て安定な動作を可能にしているため零相変流器を小形化
安価に出来ると共に、電源電圧印加の瞬時の特性変化を
防止し、常に安定な動作精度が得られる等、実用上大き
な効果を有する。

又、特性が近似な同一極性のトランジスタを熱結合した
デュアルトランジスタをエミッタ共通接地して使用する
回路構成のため一般屯販品のデュアルトランジスタが採
用できるので、近似な特性のトランジスタが容易にペア
で使用できて相互負帰還作用により温度特性が良好で回
路構成が簡単となり、従来の種々の目的の増幅器にくら
べ良好に零相変流器出力を増幅することが出来る等、実
用的効果の高い漏電検知前置増幅器を提供出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す回路図、第２図は同じ
く他の実施例を示す。 １は、零相変流器、２は、出力巻線、６．１は、モノリ
シック型ではなく特性の近似した同一極性のトランジス
タを熱結合したデュアルトランジスタ、４は、シリコン
バリスタ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 特性が近似した同一極性のトランジスタを熱結合したデ
   ュアルトランジスタの、双方な工□ツタ接地とし、暖流
   バイアスをかげた一方のトランジスタのコレクタとベー
   スの間に零相変流器の出力巻線を直列に接続し、上記他
   方のトランジスタのベースを一方のトランジスタのコレ
   クタに接続して、前記他方のトランジスタのコレクタ出
   力で、次段の増幅スイッチング素子を駆動するような、
   電流差動増幅の回路構成としたごとを特徴とする漏電検
   知用前置増幅器。