漏電斷路器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明得到一種漏電斷路器，其即使在耐壓試驗等在交流電路上連續(xù)地施加了過電壓的情況下，也能夠通過使漏電斷路器切斷而防止內(nèi)置的電源電路的故障。具備：整流電路，其將從交流電路(1)供給的交流電壓變換為直流電壓；第2恒壓電路(53)，其對整流電路的輸出電壓進行降壓；第2齊納二極管(54)，其根據(jù)整流電路的輸出電壓對過電壓進行檢測；第2電阻(55)，其在該第2齊納二極管(54)檢測出過電壓時，使第2恒壓電路(53)的輸出電壓升壓；第3齊納二極管(56)，其在第2恒壓電路(53)的輸出電壓達到第1規(guī)定值時，吸收浪涌電流；以及過電壓檢測電路(9)，其對第2恒壓電路(53)的輸出電壓達到了規(guī)定的值的情況進行檢測，并驅(qū)動跳閘裝置。
【專利說明】
漏電斷路器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種在電路的漏電流變?yōu)榇笥诨虻扔谝?guī)定值時將該電路斷開的漏電斷路器，特別是涉及漏電斷路器的動作電源。
【背景技術(shù)】
[0002]內(nèi)置于這種漏電斷路器中的電源電路，在將從交流電路供給的交流電壓(例如AC100V)利用整流電路變換為直流電壓之后，將整流后的直流電壓利用降壓電路變換為更低電壓的直流電壓(例如，DC24V)，作為驅(qū)動電源供給至漏電檢測電路、跳閘裝置。
[0003]在這樣的電源電路中，在交流電路中由于雷擊、電弧接地(arcing ground)等而感應(yīng)出浪涌電壓(surge voltage)的情況下，需要保護漏電檢測電路、跳閘裝置免受該浪涌電壓影響。
[0004]作為該保護單元，已知一種電源電路(例如，參照專利文獻I)，其設(shè)置有:電壓檢測電路，其根據(jù)整流電路的輸出電壓檢測浪涌電壓；升壓電路，其在該電壓檢測電路檢測出浪涌電壓時，使降壓電路的輸出電壓升壓；以及電流吸收電路，其設(shè)置在降壓電路的輸出側(cè)，在降壓電路的輸出電壓達到規(guī)定的值時，吸收浪涌電流(surge current)。
[0005]專利文獻1:日本特開2009 - 95125號公報
[0006]在現(xiàn)有的漏電斷路器的電源電路中，在感應(yīng)出浪涌電壓的情況下，利用升壓電路使降壓電路的輸出電壓升壓，在降壓電路的輸出電壓達到規(guī)定的值時使電流從吸收浪涌電流的電流吸收電路通過，從而被鉗位(clamp)在恒定的電壓，防止構(gòu)成漏電檢測電路的部件由于過電壓而發(fā)生故障?？梢栽O(shè)想浪涌電壓的脈沖(pulse)寬度通常最大也就為幾m秒。當然，對于能夠通過降壓電路、電流吸收電路的能量是存在界限的，因此在連續(xù)地施加了過電壓的情況下，超過界限，引起降壓電路、電流吸收電路的故障。
[0007]可以考慮以下情況，即，作為上述連續(xù)地施加過電壓的可能性，在搭載漏電斷路器的控制板等中，為了確認包含漏電斷路器的交流電路的相間、以及交流電路和大地(地球)(ground (earth))之間絕緣，實施耐壓試驗(例如，2000V I分鐘)。
[0008]通常，在如漏電斷路器這樣在電路上連接電子電路的情況下，禁止進行相間的耐壓試驗，僅在交流電路和大地(地球)之間實施耐壓試驗。因此，不存在在相間施加過電壓的情況。然而，如圖7所示，有時如果在漏電斷路器上連接有負載電路，則經(jīng)由在大地間連接的器件(例如，浪涌吸收用電容器、噪聲濾波器(Noise filter)等)、電線的對地靜電容而意外地在相間連續(xù)地施加過電壓，其結(jié)果，漏電斷路器的電源電路產(chǎn)生故障。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明就是為了解決如上所述的課題而提出的，目的是得到一種針對連續(xù)的過電壓的施加具有保護功能的漏電斷路器。
[0010]本發(fā)明的漏電斷路器具備:開閉觸點，其使電路通斷；漏電流檢測器，其對電路的漏電流進行檢測；漏電檢測電路，其與該漏電流檢測器連接，基于漏電流檢測器的檢測信號對漏電進行檢測；跳閘裝置，其由該漏電檢測電路驅(qū)動，使開閉觸點分離；以及電源電路，其由降壓電路、電壓檢測電路以及升壓電路構(gòu)成，其中，該降壓電路將從電路供給的電力降壓為恒壓的電力，該電壓檢測電路對來自電路的過電壓進行檢測，該升壓電路在該電壓檢測電路檢測出過電壓時使降壓電路的輸出電壓升壓；電流吸收電路，其設(shè)置在電源電路的輸出側(cè)，在電源電路的輸出電壓達到第I規(guī)定值時吸收浪涌電流；以及過電壓檢測電路，其設(shè)置在電源電路的輸出側(cè)，在電源電路的輸出電壓超過第2規(guī)定值的情況下，驅(qū)動跳閘裝置，其中，該第2規(guī)定值比電源電路的額定電壓高而比第I規(guī)定值低。
[0011]發(fā)明的效果
[0012]本發(fā)明由于利用對連續(xù)的過電壓進行檢測的過電壓檢測電路使開閉觸點分離，因此能夠防止因連續(xù)的過電壓的施加引起的漏電斷路器的故障。
【附圖說明】
[0013]圖1是表示利用了本發(fā)明的實施方式I的電源電路的漏電斷路器的電路圖。
[0014]圖2是表示圖1所示的積分電路的詳情的一個例子的電路圖。
[0015]圖3是表示利用了本發(fā)明的實施方式2的電源電路的漏電斷路器的電路圖。
[0016]圖4是表示圖3所示的漏電檢測電路的詳情的一個例子的框圖。
[0017]圖5是表示利用了本發(fā)明的實施方式3的電源電路的直流用的漏電斷路器的電路圖。
[0018]圖6是表示利用了本發(fā)明的實施方式4的電源電路的直流用的漏電斷路器的電路圖。
[0019]圖7是用于利用將現(xiàn)有的漏電斷路器安裝在控制板中的情況下的電路圖說明本發(fā)明的課題的說明圖。
[0020]標號的說明
[0021]I交流電路、2開閉觸點、3零相序變流器、4跳閘裝置、4a跳閘線圈、4b跳閘機構(gòu)、5電源電路、51限流電阻、52整流電路、53第2恒壓電路、53a場效應(yīng)晶體管(FET)、53b第I齊納二極管、53c第I電阻、54第2齊納二極管、55第2電阻、56第3齊納二極管、6漏電檢測電路、7第I恒壓電路、8開關(guān)單元、9過電壓檢測電路、9a第4齊納二極管、9b積分電路、9c比較電路、100漏電斷路器。
【具體實施方式】
[0022]實施方式1.
[0023]圖1是表示利用了本發(fā)明的實施方式I的電源電路的漏電斷路器的結(jié)構(gòu)的電路圖，圖2是表示圖1所示的積分電路的詳情的一個例子的電路圖。
[0024]在圖1中，漏電斷路器100具有:開閉觸點2，其使交流電路I通斷；漏電檢測電路6，其與插入在交流電路I中的零相序變流器3即漏電流檢測器連接，并基于該零相序變流器3的檢測信號對漏電進行檢測；跳閘裝置4，其具有跳閘線圈4a以及跳閘機構(gòu)4b，其中，該跳閘線圈4a根據(jù)該漏電檢測電路6的輸出信號，經(jīng)由開關(guān)(switching)單元8而產(chǎn)生電動勢，該跳閘機構(gòu)4b在該跳閘線圈(trip coil) 4a勵磁時對開閉觸點2進行分離驅(qū)動；以及電源電路5，其對漏電檢測電路6和跳閘裝置4雙方供電。
[0025]電源電路5將從交流電路I輸入的交流電壓變換為規(guī)定的直流電壓而向跳閘線圈4a供給勵磁電流，并且利用第I恒壓電路7變換為比電源電路5的輸出電壓低的規(guī)定電壓，向漏電檢測電路6供給。
[0026]以下，說明電源電路5的詳情。
[0027]該電源電路5與交流電路I連接，在限制電流的限流電阻51即限流電路的后段連接有由二極管全橋電路(full d1de bridge)構(gòu)成的整流電路52即整流電路。在該整流電路52的輸出側(cè)連接有使其輸出電壓降壓的第2恒壓電路53即降壓電路，該第2恒壓電路53由以下部件構(gòu)成:場效應(yīng)晶體管(field effect transistor)(以下，記作FET) 53a，其漏極(drain)與整流電路52的輸出正極側(cè)連接；第I齊納二極管(Zener d1de) 53b，其連接在FET 53a的柵極(gate)和整流電路52的輸出負極側(cè)之間；以及第I電阻53c (電阻值為幾百k?幾M Ω左右)，其連接在向第I齊納二極管53b供給齊納電流的FET 53a的漏極和柵極之間。
[0028]在第2恒壓電路53的第I電阻53c上，并聯(lián)連接有第2齊納二極管54 (齊納電壓>整流電路52的輸出電壓)即電壓檢測電路，利用該第2齊納二極管54，根據(jù)整流電路52的輸出電壓對浪涌電壓進行檢測。在FET 53a的柵極和整流電路52的輸出負極側(cè)之間，連接有與第I齊納二極管53b串聯(lián)連接的第2電阻55 (電阻值為幾十?幾百Ω左右)即升壓電路，在第2齊納二極管54檢測出浪涌電壓時，利用該第2電阻55使第2恒壓電路53的輸出電壓上升。在FET 53a的源極和整流電路52的輸出負極側(cè)之間，連接有第3齊納二極管56即電流吸收電路，在第2恒壓電路53的輸出電壓達到第3齊納二極管56的齊納電壓即第I規(guī)定值時，利用第3齊納二極管56吸收浪涌電流。
[0029]另外，在電源電路5的輸出端設(shè)置有過電壓檢測電路9，該過電壓檢測電路9與第3齊納二極管56并聯(lián)連接，如果從交流電路I持續(xù)輸入過電壓直至達到規(guī)定時間，則驅(qū)動跳閘裝置4。
[0030]過電壓檢測電路9由下述部件構(gòu)成:第4齊納二極管9a (例如，齊納電壓為23V左右)，其陰極與第3齊納二極管56的陰極連接，在第2恒壓電路53的輸出電壓超過第2規(guī)定值時導(dǎo)通；積分電路％，其輸入端與該第4齊納二極管9a的陽極以及第3齊納二極管56的陽極連接；以及比較電路9c，其對該積分電路9b的輸出超過規(guī)定值、即電源電路5的輸出電壓達到第2規(guī)定電壓且電源電路5的輸出電壓達到第2規(guī)定電壓的時間超過規(guī)定時間(例如，20msec)進行檢測，并驅(qū)動開關(guān)單元8。
[0031]如圖2所示，積分電路9b由下述部件構(gòu)成:電阻9bl(電阻值為IkQ?1kQ左右)，其一端與第4齊納二極管9a的陽極連接；電容器9b2 (容量為0.1 μ F?幾μ F左右)，其一端與該電阻9bl的另一端連接，且該電容器9b2的另一端與第3齊納二極管56的陽極連接；以及電阻9b3(電阻值為IkQ?1kQ左右)，其與該電容器9b2并聯(lián)連接，并且兩端與比較電路9c連接。這里，電阻9b3是用于在電容器9b2斷開時使電容器9b2的電荷放電的部件。
[0032]并且，在電源電路5的輸出端也連接有跳閘裝置4和第I恒壓電路7。
[0033]此外，第I齊納二極管53b設(shè)置在FET 53a的柵極側(cè)，第2電阻55設(shè)置在整流電路52的輸出負極側(cè)，但可以是在FET 53a的柵極側(cè)設(shè)置第2電阻55，在整流電路52的輸出負極側(cè)設(shè)置第I齊納二極管53b。
[0034]下面說明動作。
[0035]在通常狀態(tài)下，如果從交流電路I供給AC100V?400V左右的交流電壓，則限流電阻51中流過交流電流Ia，通過整流電路52變換為直流電壓Vb。通過從整流電路52輸出的電流Ib，經(jīng)由第I電阻53c向第I齊納二極管53b以及第2電阻55中流過電流lc。另一方面，由于第2齊納二極管54的齊納電壓比整流電路52的輸出電壓Vb高，因此，第2齊納二極管54不導(dǎo)通，電流不會經(jīng)由第2齊納二極管54向第I齊納二極管53b以及2電阻55流動。
[0036]此時，第I電阻53c的電阻值大到幾百k?幾ΜΩ，與其相對，第2電阻55的電阻值小到幾十?幾百Ω，因此從第2電阻55流過的電流Ic基本上由第I電阻53c確定，例如小到幾十μΑ?幾百μΑ。因此，能夠基本忽視第2電阻55的電壓降。由此，如果將施加在第2電阻55和第I齊納二極管53b上的電壓(FET 53a的柵極電壓)設(shè)為Vc，則變?yōu)閂c ^ (第I齊納二極管53b的齊納電壓)。
[0037]另外，第2恒壓電路53的輸出電壓Vd為Vd = Vc — (FET 53a的導(dǎo)通電壓)，但如前所述，Vc?(第I齊納二極管53b的齊納電壓)，因此，變?yōu)閂d?(第I齊納二極管53b的齊納電壓)一(FET 53a的導(dǎo)通電壓)，其為電源電路5的額定電壓。
[0038]這里，如果設(shè)FET 53a的導(dǎo)通電壓為3V左右，第I齊納二極管53b的齊納電壓為24V左右，則第2恒壓電路53的輸出電壓Vd變?yōu)閂d?24V 一 3V = 21V左右。
[0039]另外，如果設(shè)第3齊納二極管56的齊納電壓為24V左右，則施加至第3齊納二極管56的電壓Vd為21V左右且不超過第3齊納二極管56的齊納電壓。由此，第3齊納二極管56不導(dǎo)通，不流過電流Id。
[0040]另外，如果設(shè)第4齊納二極管9a的齊納電壓即第2規(guī)定值為23V左右，則施加至第4齊納二極管9a的電壓Vd為21V左右，因此第4齊納二極管9a也不導(dǎo)通。
[0041]其結(jié)果，從電源電路5的輸出端向跳閘線圈4a以及第I恒壓電路7供電DC 2IV左右，第I恒壓電路7對電源電路5的輸出電壓進行降壓而對漏電檢測電路6供給規(guī)定的恒定電壓(例如DC 5V)0
[0042]在這樣的供電狀態(tài)下，在交流電路I中發(fā)生漏電的情況下，在零相序變流器3的輸出中產(chǎn)生信號，如果利用漏電檢測電路6判別出零相序變流器3的輸出信號電平超過了規(guī)定的基準值，則將漏電跳閘信號輸出至開關(guān)單元8。開關(guān)單元8由于該輸出而接通，從電源電路5經(jīng)由開關(guān)單元8向跳閘線圈4a流過勵磁電流，跳閘機構(gòu)4b動作，由此，斷開開閉觸點2。
[0043]此外，權(quán)利要求書中所述的“第I規(guī)定值”是指上述的第3齊納二極管56的齊納電壓，相同地，權(quán)利要求書中所述的“第2規(guī)定值”是指上述的第4齊納二極管9a的齊納電壓。
[0044]下面，對在交流電路中的交流電壓上疊加了瞬時的浪涌電壓的情況進行說明。
[0045]如果在交流電壓上疊加幾kV的浪涌電壓，則施加在第2齊納二極管54和第I齊納二極管53b的串聯(lián)電路上的施加電壓，超過第2齊納二極管54和第I齊納二極管53b的齊納電壓合計值，因此第2齊納二極管54也導(dǎo)通。
[0046]此時，在第2電阻55中流動的電流Ic與通常時的幾十μΑ?幾百μΑ相比變大為幾十mA，在第2電阻55上產(chǎn)生電壓降，施加在第2電阻55和第I齊納二極管53b上的電壓Vc上升。例如，如果第2電阻55的電阻值為100歐姆左右，且電流Ic為40mA左右，則第2電阻55的電壓降為4V左右，施加在第2電阻55和第I齊納二極管53b上的電壓Vc變?yōu)閂c = 24V+4V = 28V左右。第2恒壓電路53的輸出電壓Vd將要在通常時的額定電壓2IV左右上加上第2電阻55的電壓下降量即4V左右，而上升為25V左右。然而，由于該25V左右的電壓超過第3齊納二極管56的齊納電壓(24V左右)，因此第3齊納二極管56導(dǎo)通，第2恒壓電路53的輸出電壓Vd被抑制為第3齊納二極管56的齊納電壓(24V左右)。
[0047]另外，此時，第2恒壓電路53的輸出電壓Vd超過第4齊納二極管9a的齊納電壓23V，但第4齊納二極管9a與電阻91b串聯(lián)連接，電阻91b分擔(dān)電壓并限制電流，因此電源電路5的電壓被維持為第3齊納二極管56的齊納電壓(24V)。其結(jié)果，第4齊納二極管9a保持導(dǎo)通，在積分電路9b中經(jīng)由電阻9bl而開始電容器9b2的充電。然而，在產(chǎn)生瞬時的浪涌電壓的情況下，在交流電路I中的交流電壓上疊加浪涌電壓的時間非常短(例如，I?2msec左右)。因此，電容器9b2的電壓未充分地上升，S卩，由于電源電路5的輸出電壓超過第2規(guī)定電壓的時間比規(guī)定時間短，因此比較電路9c的輸出未接通，漏電斷路器100不進行切斷動作。
[0048]這樣，漏電斷路器100不進行切斷動作，電源電路5的輸出電壓被抑制為第3齊納二極管56的齊納電壓，保護漏電檢測電路6及跳閘裝置4免受浪涌電壓的影響。
[0049]下面，對在交流電路中疊加有連續(xù)的過電壓的情況進行說明。
[0050]如果向交流電路I連續(xù)地施加幾kV的過電壓，則由于施加在第2齊納二極管54和第I齊納二極管53b的串聯(lián)電路上的施加電壓超過第2齊納二極管54和第I齊納二極管53b的齊納電壓合計值，因此第2齊納二極管54也導(dǎo)通。
[0051]此時，在第2電阻55中流動的的電流Ic與通常時的幾十μ A?幾百μ A相比變大為幾十mA，在第2電阻55上產(chǎn)生電壓降，施加在第2電阻55和第I齊納二極管53b上的電壓Vc上升。例如，如果第2電阻55的電阻值為100歐姆左右，且電流Ic為40mA左右，則第2電阻55的電壓降為4V左右，施加在第2電阻55和第I齊納二極管53b上的電壓Vc變?yōu)閂c = 24V+4V = 28V左右。第2恒壓電路53的輸出電壓Vd將要在通常時的額定電壓21V左右上加上第2電阻55的電壓下降量即4V左右，而上升為25V左右。然而，由于該25V左右的電壓超過第3齊納二極管56的齊納電壓(24V左右)，因此第3齊納二極管56導(dǎo)通，第2恒壓電路53的輸出電壓Vd被抑制為第3齊納二極管56的齊納電壓(24V左右)。
[0052]此時，第2恒壓電路53的輸出電壓Vd超過第4齊納二極管9a的齊納電壓23V，因此第4齊納二極管9a也導(dǎo)通，在積分電路9b中經(jīng)由電阻9bl而開始電容器9b2的充電。在連續(xù)的過電壓的情況下，電容器9b2的電壓充分地上升，電源電路5的輸出電壓超過第2規(guī)定值的時間超過規(guī)定時間，比較電路9c的輸出接通，輸出至開關(guān)單元8。利用比較電路9c的輸出，開關(guān)單元8也接通，從電源電路5經(jīng)由開關(guān)單元8向跳閘線圈4a流過勵磁電流，跳閘機構(gòu)4b動作，由此，斷開開閉觸點2。并且，由于開閉觸點2斷開，因此向電源電路5的供電停止。
[0053]根據(jù)本實施方式，具備:電源電路5，其由第2恒壓電路53、第2齊納二極管54以及第2電阻55構(gòu)成，其中，該第2恒壓電路53使從交流電路I供給的電力降壓為恒壓的電力，該第2齊納二極管54根據(jù)整流電路52的輸出電壓對過電壓進行檢測，該第2電阻55在該第2齊納二極管54檢測出過電壓時使第2恒壓電路53的輸出電壓升壓；第3齊納二極管56，其設(shè)置在該電源電路5的輸出側(cè)，在電源電路5的輸出電壓達到第I規(guī)定值時吸收浪涌電流；以及過電壓檢測電路9，其設(shè)置在電源電路5的輸出側(cè)，在電源電路5的輸出電壓超過第2規(guī)定值時，驅(qū)動跳閘裝置4，其中，該第2規(guī)定值比電源電路5的額定電壓高而比第I規(guī)定值低，由于具備上述部件，因此，即使在耐壓試驗等對交流電路I連續(xù)地施加過電壓的情況下，也能通過使漏電斷路器100切斷，而保護漏電斷路器100不發(fā)生故障。
[0054]另外，由于過電壓檢測電路9具備積分電路％，并在電源電路5的輸出電壓達到第2規(guī)定值的時間超過規(guī)定時間的情況下，驅(qū)動跳閘裝置，因此，在因瞬間的浪涌電壓引起的過電壓下不動作，能夠防止不必要的跳閘，其中，該第2規(guī)定值比電源電路5的額定電壓高而比第I規(guī)定值低。
[0055]另外，由于用于漏電檢測電路6的通常的漏電檢測IC(Integrated Circuit)內(nèi)置有比較電路9c，因此過電壓檢測電路9能夠利用第4齊納二極管9a、以及由電阻9bl、9b3、電容器％2構(gòu)成的積分電路9b構(gòu)成。因此，能夠以低成本保護漏電斷路器100免受因耐壓試驗等對交流電路I連續(xù)地施加過電壓而引起的故障。
[0056]另外，如果電源電路5被施加過電壓，則其輸出電壓上升，因此能夠?qū)⑦^電壓檢測電路9設(shè)置在電源電路5的輸出側(cè)即低電壓側(cè)，使用部件能夠小型化，并實現(xiàn)漏電斷路器的小型化。
[0057]實施方式2.
[0058]圖3是表示利用了本發(fā)明的實施方式2的電源電路的漏電斷路器的結(jié)構(gòu)的電路圖，圖4是表示圖3所示的漏電檢測電路的詳情的一個例子的框圖。
[0059]本實施方式的漏電斷路器101取代實施方式I的過電壓檢測電路9，而設(shè)置有包含過電壓檢測電路的漏電測試電路10，實現(xiàn)與上述的實施方式I相同的各種效果。
[0060]在圖3中，漏電斷路器101的漏電測試電路10由下述部件構(gòu)成:第4齊納二極管9a，其陰極與第3齊納二極管56的陰極連接；測試開關(guān)10a，其一端與第I恒壓電路7的輸出連接，另一端與第4齊納二極管9a的陽極連接；測試電流生成電路10b，其輸入與第4齊納二極管9a的陽極以及測試開關(guān)1a的另一端連接；電阻10c，其一端與第4齊納二極管9a的陰極連接；以及晶體管10d，其基極與測試電流生成電路1b的輸出連接，集電極與電阻1c的另一端連接。
[0061]并且，漏電測試電路10的輸出即晶體管1d的發(fā)射極與測試繞組11的一端連接，測試繞組11的另一端貫穿零相序變流器3，然后與整流電路52的輸出負極側(cè)連接。
[0062]利用漏電測試電路10和測試繞組11，構(gòu)成用于對漏電斷路器為正常的情況進行檢查的漏電測試功能。
[0063]利用圖4說明漏電檢測電路6的詳情。在圖4中，漏電檢測電路6由下述部件構(gòu)成:濾波器6a，其與零相序變流器3連接，從零相序變流器3的輸出信號將與交流電路I的電源頻率相比較高的高頻成分去除；電平判定器6b，其被輸入該濾波器6a的輸出信號，對濾波器6a的輸出信號的輸出電平進行判定；信號幅度判別器6c，其對電平判定器6b的輸出信號的時間幅度進行判別；計數(shù)器6d，其如果對信號幅度判別器6c的輸出信號進行了規(guī)定次數(shù)計數(shù)，則輸出脈沖信號；定時器6e，其接收信號幅度判別器6c的最后的輸出信號，在規(guī)定時間之后將計數(shù)器6d重置；以及觸發(fā)電路6f，其接收計數(shù)器6d的脈沖信號而驅(qū)動開關(guān)元件8。
[0064]對于其他結(jié)構(gòu)和動作，由于與實施方式I相同，因此省略其說明。
[0065]下面說明動作。
[0066]為了進行通常的漏電測試動作，在使測試開關(guān)1a接通的情況下，從第I恒壓電路7對測試電流生成電路1b供給電源，使晶體管1d開關(guān)，從而經(jīng)由電阻1c向測試繞組11流過測試電流、即漏電模擬電流。如果在測試繞組11中流過測試電流，則在零相序變流器3的輸出中產(chǎn)生信號，如果利用漏電檢測電路6判別為漏電，則輸出至開關(guān)單元8。開關(guān)單元8由于該輸出而接通，從電源電路5經(jīng)由開關(guān)單元8向跳閘線圈4a流過勵磁電流，跳閘機構(gòu)4b動作，由此斷開開閉觸點2，切斷漏電斷路器101。
[0067]對在交流電路中的交流電壓上疊加有瞬時的浪涌電壓的情況進行說明。
[0068]如果在交流電壓上疊加幾kV的浪涌電壓，則施加在第2齊納二極管54和第I齊納二極管53b的串聯(lián)電路上的施加電壓超過第2齊納二極管54和第I齊納二極管53b的齊納電壓合計值，因此第2齊納二極管54也導(dǎo)通。
[0069]此時，在第2電阻55中流動的電流Ic與通常時的幾十μΑ?幾百μΑ相比變大為幾十mA，在第2電阻55上產(chǎn)生電壓降，施加在第2電阻55和第I齊納二極管53b上的電壓Vc上升。例如，如果第2電阻55的電阻值為100歐姆左右，且電流Ic為40mA左右，則第2電阻55的電壓降為4V左右，施加在第2電阻55和第I齊納二極管53b上的電壓Vc變?yōu)閂c = 24V+4V = 28V左右。第2恒壓電路53的輸出電壓Vd將要在通常時的額定電壓2IV左右上加上第2電阻55的電壓下降量即4V左右，而上升為25V左右。然而，由于該25V左右的電壓超過第3齊納二極管56的齊納電壓(24V左右)，因此第3齊納二極管56導(dǎo)通，第2恒壓電路53的輸出電壓Vd被抑制為第3齊納二極管56的齊納電壓(24V左右)。
[0070]另外，此時，第2恒壓電路53的輸出電壓Vd超過第4齊納二極管9a的齊納電壓23V，因此第4齊納二極管9a導(dǎo)通，對測試電流生成電路1b供給電源，使晶體管1d開關(guān)，從而使測試電流在測試繞組11中流過。如果在測試繞組11中流過測試電流，則在零相序變流器3的輸出中產(chǎn)生信號，但如圖4所示，來自該零相序變流器3的漏電信號利用濾波器6a去除高頻成分，輸入至電平判定器6b，判定其電平。如果漏電信號大于或等于規(guī)定的電平，則接下來由信號幅度判別器6c判別信號的時間幅度。如果漏電信號的時間幅度也大于或等于判定值，則進一步利用計數(shù)器6d，在定時器6e將計數(shù)器6d重置之前的期間對漏電信號以大致商用頻率進行重復(fù)的情況進行計數(shù)。
[0071]然而，在浪涌電壓的情況下，在交流電路中的交流電壓上疊加浪涌電壓的時間非常短(例如，I?2msec左右)。因此，因浪涌電壓引起的漏電信號即使被輸入至信號幅度判別器6c，也會信號幅度不足而不會被從信號幅度判別器6c輸出，或者即使被從信號幅度判別器6c輸出，在計數(shù)器6d中也不連續(xù)地計數(shù)，無法從計數(shù)器6d輸出脈沖。S卩，由于電源電路5的輸出電壓超過第2規(guī)定值的時間比規(guī)定時間短，因此，觸發(fā)電路6f的輸出不接通，漏電斷路器101不進行切斷動作。
[0072]這樣，漏電斷路器101不進行切斷動作，并且第2恒壓電路53的輸出電壓Vd被限制為第3齊納二極管56的齊納電壓，保護漏電檢測電路6及跳閘裝置4免受浪涌電壓影響。
[0073]下面，對在交流電路I中疊加有連續(xù)的過電壓的情況進行說明。
[0074]如果在交流電路中連續(xù)地施加幾kV的過電壓，則與實施方式I相同地，施加在第2齊納二極管54和第I齊納二極管53b的串聯(lián)電路上的施加電壓超過第2齊納二極管54和第I齊納二極管53b的齊納電壓合計值，因此第2齊納二極管54也導(dǎo)通。
[0075]此時，在第2電阻55中流動的電流Ic與通常時的幾十μΑ?幾百μΑ相比變大為幾十mA，在第2電阻55上產(chǎn)生電壓降，施加在第2電阻55和第I齊納二極管53b上的電壓Vc上升。例如，如果第2電阻55的電阻值為100歐姆左右，且電流Ic為40mA左右，則第2電阻55的電壓降為4V左右，施加在第2電阻55和第I齊納二極管53b上的電壓Vc變?yōu)閂c = 24V+4V = 28V左右。第2恒壓電路53的輸出電壓Vd將要在通常時的電壓2IV左右上加上第2電阻55的電壓下降量即4V左右，而上升為25V左右。然而，由于該25V左右的電壓超過第3齊納二極管56的齊納電壓(24V左右)，因此第3齊納二極管56導(dǎo)通，第2恒壓電路53的輸出電壓Vd被抑制為第3齊納二極管56的齊納電壓(24V左右)。
[0076]另外，第2恒壓電路53的輸出電壓Vd超過第4齊納二極管9a的齊納電壓23V，因此第4齊納二極管9a導(dǎo)通，對測試電流生成電路1b供給電源，通過使晶體管1d開關(guān)而使測試電流在測試繞組11中流過。如果在測試繞組11中流過模擬漏電流，則在零相序變流器3的輸出中產(chǎn)生信號，如圖4所示，利用濾波器6a去除高頻成分，輸入至電平判定器6b，對電平進行判定。在連續(xù)的過電壓的情況下，由于大于或等于規(guī)定的電平，因此向信號幅度判別器6c輸出。并且，在信號幅度判別器6c中對信號的時間幅度進行判別，由于漏電信號的時間幅度也大于或等于判定值，因此，進一步利用計數(shù)器6d，在定時器6e將計數(shù)器6d重置之前的期間對漏電信號以大致商用頻率重復(fù)的情況進行計數(shù)而判別為漏電，并輸出至開關(guān)單元8。開關(guān)單元8由于該輸出而接通，從電源電路5經(jīng)由開關(guān)單元8向跳閘線圈4a流過勵磁電流，跳閘機構(gòu)4b動作，由此斷開開閉觸點2。通過斷開開閉觸點2，從而向電源電路5的供電停止。
[0077]這樣，如果過電壓連續(xù)地被施加至交流電路1，則電源電路5的輸出電壓超過第2規(guī)定值，超過該第2規(guī)定值的時間超過規(guī)定時間而使漏電測試裝置10驅(qū)動，由此使漏電斷路器101進行漏電切斷動作，從而能夠保護電源電路5不發(fā)生故障。
[0078]另外，如前所述，對于漏電檢測電路6，為了防止因瞬間的浪涌引起的不必要動作，利用對漏電信號以大致商用頻率重復(fù)的情況進行計數(shù)、判別的功能，使該漏電檢測電路6在因瞬間的浪涌引起的過電壓下不動作，僅在施加了大于或等于規(guī)定時間的連續(xù)的過電壓的情況下動作。
[0079]根據(jù)本實施方式，具有:電源電路5，其由整流電路52、第2恒壓電路53、第2齊納二極管54以及第2電阻55構(gòu)成，其中，該整流電路52將從交流電路I供給來的交流電壓變換為直流電壓，該第2恒壓電路53對該整流電路52的輸出進行降壓，該第2齊納二極管54根據(jù)整流電路52的輸出電壓檢測過電壓，該第2電阻55在該第2齊納二極管54檢測出過電壓時使第2丨旦壓電路53的輸出電壓升壓；第3齊納二極管56，其設(shè)置在該電源電路5的輸出側(cè)，在電源電路5的輸出電壓達到第I規(guī)定值時吸收浪涌電流；以及漏電測試電路10，其設(shè)置在電源電路5的輸出側(cè)，包含過電壓檢測電路，該過電壓檢測電路在電源電路5的額定電壓達到第2規(guī)定值時，驅(qū)動跳閘裝置4，其中，該第2規(guī)定值比電源電路5的額定電壓高且比第I規(guī)定值低，由于具備上述部件，因此即使在耐壓試驗等在交流電路I上連續(xù)地施加過電壓的情況下，也能夠通過使漏電斷路器101切斷而保護漏電斷路器101不發(fā)生故障。
[0080]另外，漏電檢測電路6對漏電信號以大致商用頻率重復(fù)的情況進行計數(shù)、判別，因此漏電測試電路10在電源電路5的輸出電壓超過第2規(guī)定值的時間達到規(guī)定時間的情況下驅(qū)動跳閘裝置4，能夠在因瞬間的浪涌電壓引起的過電壓下不動作，防止不必要的切斷。
[0081]另外，包含過電壓檢測電路的漏電測試電路10，在漏電斷路器作為必備功能而通常具有的漏電測試電路中，作為過電壓檢測電路僅附加第4齊納二極管9a即可，因此能夠以較低成本保護漏電斷路器101不發(fā)生因耐壓試驗等在交流電路I上連續(xù)地施加過電壓而引起的故障。
[0082]實施方式3.
[0083]圖5是表示利用了本發(fā)明的實施方式3的電源電路的直流用的漏電斷路器的結(jié)構(gòu)的電路圖。
[0084]在圖5中，本實施方式的漏電斷路器102將實施方式I的過電壓檢測電路9應(yīng)用于直流用的漏電斷路器。在實施方式I中，將零相序變流器用作漏電流檢測器，但作為漏電流檢測器使用能夠檢測直流的漏電流的磁通門傳感器31，實現(xiàn)與上述的實施方式I相同的各種效果。
[0085]如圖5所示，磁通門傳感器31具備:環(huán)狀的鐵心31a，直流電路11插入該鐵心31a中；線圈31b，其卷繞在鐵心31a上；驅(qū)動電路31c，其以正負對稱的矩形波對線圈31a施加電壓，以使得一邊使方向反轉(zhuǎn)一邊使線圈31b的磁通密度飽和；以及檢測電路31d，其根據(jù)與在線圈31a中流過的線圈電流相對應(yīng)地變化的測定電壓，對漏電流進行檢測。
[0086]另外，為了防止正極和負極的逆連接時的故障，可以設(shè)置在實施方式I中所設(shè)置的整流電路52，但在用于直流電路中時不是必備的，因此刪除，在限流電阻51上直接連接第2恒壓電路53。詳細而言，在從直流電路11供給的電壓的正極側(cè)連接有第2恒壓電路53的FET 53a的漏極，在從直流電路11供給的電壓的負極側(cè)連接有第3齊納二極管的陽極以及第2電阻55的連接點。對于本實施方式的電源電路5的動作，由于與實施方式I中利用整流電路52而將電壓直流化之后相同，因此省略其說明。
[0087]根據(jù)本實施方式，具備:電源電路5，其由第2恒壓電路53、第2齊納二極管54以及第2電阻55構(gòu)成，其中，該第2恒壓電路53將從直流電路11供給的電力降壓為恒壓的電力，該第2齊納二極管54對來自直流電路11的過電壓進行檢測，該第2電阻55在該第2齊納二極管54檢測出過電壓時使第2丨旦壓電路53的輸出電壓升壓；第3齊納二極管56，其設(shè)置在該電源電路5的輸出側(cè)，在電源電路5的輸出電壓達到第I規(guī)定值時吸收浪涌電流；以及過電壓檢測電路9，其設(shè)置在電源電路5的輸出側(cè)，在電源電路5的輸出電壓超過第2規(guī)定值的情況下，驅(qū)動跳閘裝置4，其中，該第2規(guī)定值比電源電路5的額定電壓高且比第I規(guī)定值低，由于具備上述部件，因此在耐壓試驗等在直流電路11上連續(xù)地施加了過電壓的情況下，也能夠通過使漏電斷路器102切斷，而保護漏電斷路器102不發(fā)生故障。
[0088]實施方式4.
[0089]圖6是表示本發(fā)明的實施方式4的直流用的漏電斷路器的結(jié)構(gòu)的電路圖。
[0090]圖6中，本實施方式的漏電斷路器103是將包含實施方式2的過電壓檢測電路的漏電測試電路10應(yīng)用于實施方式3所示的直流用的漏電斷路器上的結(jié)構(gòu)。與實施方式3相同地，作為漏電流檢測器，使用能夠檢測直流的漏電流的磁通門傳感器31，另外，取代實施方式3的過電壓檢測電路9，設(shè)置有包含過電壓檢測電路的漏電測試電路10。并且，實現(xiàn)與上述的實施方式2以及實施方式3相同的各種效果。
[0091]此外，在本實施方式中，為了防止正極和負極逆連接時的故障，設(shè)置有在實施方式3中未設(shè)置的整流電路52。
[0092]磁通門傳感器31具有:環(huán)狀的鐵心31a，直流電路11插入該鐵心31a中；線圈31b，其卷繞在鐵心31a上；驅(qū)動電路31c，其以正負對稱的矩形波對線圈31a施加電壓，以使得一邊使方向反轉(zhuǎn)一邊使線圈31b的磁通密度飽和；以及檢測電路31d，其根據(jù)與在線圈31a中流過的線圈電流相對應(yīng)地變化的測定電壓，對漏電流進行檢測。
[0093]漏電測試電路10由下述部件構(gòu)成:第4齊納二極管9a，其陰極與第3齊納二極管56的陰極連接；測試開關(guān)10a，其一端與第I恒壓電路7的輸出連接，另一端與第4齊納二極管9a的陽極連接；電阻10c，其一端與第4齊納二極管9a的陰極連接；以及晶體管10d，其基極與測試開關(guān)1a的另一端連接，集電極與電阻1c的另一端連接。
[0094]并且，漏電測試電路10的輸出即晶體管1d的發(fā)射極與測試繞組11的一端連接，測試繞組11的另一端在從磁通門傳感器31的線圈31a貫穿之后與整流電路52的輸出負極側(cè)連接。
[0095]利用漏電測試電路10和測試繞組11構(gòu)成用于對漏電斷路器為正常進行檢查的漏電測試功能。
[0096]對于其他結(jié)構(gòu)和動作，由于與實施方式3相同，因此省略其說明。
[0097]下面，說明動作。
[0098]為了進行通常的漏電測試動作，在使測試開關(guān)1a接通的情況下，從第2恒壓電路53供給電源，使晶體管1d開關(guān)，從而經(jīng)由電阻1c向測試繞組11流過測試電流即漏電模擬電流。在測試繞組11中流過測試電流的情況下，如果利用檢測電路31d根據(jù)鐵心31a的輸出判別為漏電，則從檢測電路31d輸出至開關(guān)單元8。開關(guān)單元8由于該輸出而接通，從電源電路5經(jīng)由開關(guān)單元8向跳閘線圈4a流過勵磁電流，跳閘機構(gòu)4b動作，由此，斷開開閉觸點2，切斷漏電斷路器103。
[0099]下面，對在直流電路11中疊加有連續(xù)的過電壓的情況進行說明。
[0100]如果對直流電路11連續(xù)地施加幾kV的過電壓，則與實施方式2相同地，施加在第2齊納二極管54和第I齊納二極管53b的串聯(lián)電路上的施加電壓超過第2齊納二極管54和第I齊納二極管53b的齊納電壓合計值，因此第2齊納二極管54也導(dǎo)通。
[0101]此時，在第2電阻55中流動的電流Ic與通常時的幾十μΑ?幾百μΑ相比變大為幾十mA，在第2電阻55上產(chǎn)生電壓降，施加在第2電阻55和第I齊納二極管53b上的電壓Vc上升。例如，如果第2電阻55的電阻值為100歐姆左右，且電流Ic為40mA左右，則第2電阻55的電壓降為4V左右，施加在第2電阻55和第I齊納二極管53b上的電壓Vc變?yōu)閂c = 24V+4V = 28V左右。第2恒壓電路53的輸出電壓Vd將要在通常時的額定電壓2IV左右上加上第2電阻55的電壓下降量即4V左右，而上升為25V左右。然而，由于該25V左右的電壓超過第3齊納二極管56的齊納電壓(24V左右)，因此第3齊納二極管56導(dǎo)通，第2恒壓電路53的輸出電壓Vd被抑制為第3齊納二極管56的齊納電壓(24V左右)。
[0102]另外，由于第2恒壓電路53的輸出電壓Vd超過第4齊納二極管9a的齊納電壓23V，因此第4齊納二極管9a導(dǎo)通，使晶體管1d導(dǎo)通，從而在測試繞組11中流過模擬漏電流。如果在測試繞組11中流過模擬漏電流，則鐵心31a的輸出發(fā)生變化，如果檢測電路31d將該變化判別為漏電，則從檢測電路31d向開關(guān)單元8輸出。開關(guān)單元8利用該輸出而接通，從電源電路5經(jīng)由開關(guān)單元8向跳閘線圈4a流過勵磁電流，跳閘機構(gòu)4b動作，由此斷開開閉觸點2。開閉觸點2斷開，從而向電源電路5的供電停止。此外，檢測電路31d是在來自鐵心31a的輸出的變化超過規(guī)定時間的情況下判斷漏電的結(jié)構(gòu)。
[0103]這樣，在一定時間連續(xù)地施加了過電壓的情況下，使漏電測試裝置10驅(qū)動，由此進行漏電切斷動作，從而能夠保護電源電路5不發(fā)生故障。
[0104]根據(jù)本實施方式，具有:電源電路5，其由第2恒壓電路53、第2齊納二極管54以及第2電阻55構(gòu)成，其中，該第2恒壓電路53將從直流電路11供給的電力降壓為恒壓的電力，該第2齊納二極管54對來自直流電路11的過電壓進行檢測，該第2電阻55在該第2齊納二極管54檢測出過電壓時使第2丨旦壓電路53的輸出電壓升壓；第3齊納二極管56，其設(shè)置在該電源電路5的輸出側(cè)，在電源電路5的輸出電壓達到第I規(guī)定值時吸收浪涌電流；以及漏電測試電路10，其設(shè)置在電源電路5的輸出側(cè)，包含過電壓檢測電路，該過電壓檢測電路在電源電路5的輸出電壓超過第2規(guī)定值的情況下，驅(qū)動跳閘裝置4，其中，該第2規(guī)定值比電源電路5的額定電壓高且比第I規(guī)定值低，由于具有上述部件，因此即使在耐壓試驗等在交流電路I上連續(xù)地施加了過電壓的情況下，也能夠通過使漏電斷路器103切斷，而保護漏電斷路器103不發(fā)生故障。
【主權(quán)項】
1.一種漏電斷路器，其具備: 開閉觸點，其使電路通斷； 漏電流檢測器，其對所述電路的漏電流進行檢測； 漏電檢測電路，其與該漏電流檢測器連接，基于所述漏電流檢測器的檢測信號對漏電進tx檢測； 跳閘裝置，其由該漏電檢測電路驅(qū)動，使所述開閉觸點分離；以及電源電路，其由降壓電路、電壓檢測電路以及升壓電路構(gòu)成，其中，該降壓電路將從所述電路供給的電力降壓為恒壓的電力，該電壓檢測電路對來自所述電路的過電壓進行檢測，該升壓電路在該電壓檢測電路檢測出過電壓時使所述降壓電路的輸出電壓升壓， 所述漏電斷路器的特征在于，具備: 電流吸收電路，其設(shè)置在所述電源電路的輸出側(cè)，在所述電源電路的輸出電壓達到第I規(guī)定值時吸收浪涌電流；以及 過電壓檢測電路，其設(shè)置在所述電源電路的輸出側(cè)，在所述電源電路的輸出電壓超過第2規(guī)定值的情況下，驅(qū)動所述跳閘裝置，其中該第2規(guī)定值比所述電源電路的額定電壓高而比所述第I規(guī)定值低。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的漏電斷路器，其特征在于， 所述過電壓檢測電路在所述電源電路的輸出電壓超過所述第2規(guī)定值的時間達到了規(guī)定時間的情況下，驅(qū)動所述跳閘裝置。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的漏電斷路器，其特征在于， 所述過電壓檢測電路對與所述跳閘裝置連接的開關(guān)元件進行驅(qū)動。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的漏電斷路器，其特征在于， 具備二次繞組，該二次繞組貫穿所述漏電流檢測器，用于流過模擬漏電流，所述過電壓檢測電路通過在所述二次繞組中流過所述模擬漏電流而使所述漏電檢測電路動作，驅(qū)動所述跳閘裝置。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的漏電斷路器，其特征在于， 所述電流吸收電路是第I齊納二極管，所述降壓電路由場效應(yīng)晶體管、第I電阻以及第I齊納二極管構(gòu)成，該場效應(yīng)晶體管的漏極與從所述電路供給的電壓的正極側(cè)連接，該第I電阻連接在該場效應(yīng)晶體管的漏極和柵極之間，該第I齊納二極管連接在所述場效應(yīng)晶體管的柵極和所述電路的負極側(cè)之間，所述電壓檢測電路是連接在所述場效應(yīng)晶體管的漏極和柵極之間的第2齊納二極管，所述升壓電路是在所述場效應(yīng)晶體管的柵極和所述電路的負極側(cè)之間與所述第I齊納二極管串聯(lián)連接的第2電阻， 所述過電壓檢測電路是第3齊納二極管。
【文檔編號】H02H3/34GK105990818SQ201510079592
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月13日
【發(fā)明人】金山健志, 佐藤和志, 長畑和宏
【申請人】三菱電機株式會社