(57)【要約】【課題】  三相電源のＳ相接地だけでなく、Ｒ−Ｓ相間の中点を接地した場合についても対応できるようにした漏洩電流抑制回路を提供する。【解決手段】  Ｓ相の三相交流電源又はＲ相−Ｓ相間の中点接地の三相交流電源の各相とアースとの間にそれぞれ接続されたコンデンサを備えた装置において、三相交流電源のＳ相とＲ相との間にトランスＴ１の一次コイルを接続し、Ｓ相とＴ相との間にトランスＴ２の一次コイルを接続し、トランスＴ１，Ｔ２の二次コイルを一次側とは逆極性にＶ結線するとともにトランスＴ１，Ｔ２の二次側出力をそれぞれコンデンサを介してアースに接続する。三相交流電源の接地態様に応じて、トランスＴ１の一次側のＳ相と二次側のＳ’相とを接続し、又はトランスＴ１のＳ相と二次側のＲ’相とを接続し、若しくはトランスＴ１の一次側のＲ相と二次側のＳ’相とを接続する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
何れか一相（Ｓ）が接地された三相交流電源又は二相（Ｒ・Ｓ）間の中点が接地された三相交流電源の各相とアースとの間にそれぞれ接続されたコンデンサを備えた装置において、
前記三相交流電源の接地相（Ｓ）と他の相（Ｒ）との間に第１のトランスの一次コイルを接続し、前記接地相（Ｓ）と更に他の相（Ｔ）との間に第２のトランスの一次コイルを接続し、前記第１及び第２のトランスの二次コイルを一次側とは逆極性にＶ結線するとともに前記第１及び第２のトランスの二次側出力をそれぞれコンデンサを介して前記アースに接続し、
前記三相交流電源の接地態様に応じて、前記第１のトランスの一次側の接地相（Ｓ）と二次側の接地相（Ｓ’）とを接続し、又は前記第１のトランスの一次側の内、前記二相（Ｒ・Ｓ）の何れか一方の相（Ｓ）と二次側の他方の相（Ｒ’）とを接続し、若しくは前記第１のトランスの一次側の他方の相（Ｒ）と二次側の一方の相（Ｓ’）とを接続することを特徴とする漏洩電流抑制回路。
【請求項２】
前記第１及び第２のトランスの結合係数をそれぞれ０．８５以上にすることを特徴とする請求項１記載の漏洩電流抑制回路。
【請求項３】
前記第１及び第２のトランスの漏れリアクタンスと一次・二次側コンデンサの容量による共振周波数が、数１０kHz帯になるようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の漏洩電流抑制回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、漏洩電流抑制回路に関するものであり、特に、低周波の漏洩電流の抑制に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来この種の漏洩電流抑制回路としては、例えば「いずれか一つの相が接地された商用交流電源と電子機器との間または電子機器内に設けた、各相とアースとの間を接続するコンデンサを有する装置において、前記コンデンサを通ってアースに流れる漏洩電流に対し、前記商用交流電源の接地線と非接地線間にトランスの一次コイルを接続し、前記トランスの二次コイルとコンデンサの直列体を前記商用交流電源の接地線とアースとの間に接続することにより、反対位相で前記漏洩電流に等しい電流を前記商用交流電源の接地線とアースとの間に供給することを特徴とする漏洩電流低減回路。」が提案されている（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特許第２８９５６０４号公報（請求項１、第４図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
日本国内の三相２００Ｖ電源では、Ｓ相接地が一般的であるが、三相電源のＲ−Ｓ相間の中点を接地することで単相三線電源としても適用する場合もあり、上記特許文献１の回路ではそのような接地形態に対応できないという問題点があった。
【０００４】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、Ｓ相接地だけでなく、三相電源のＲ−Ｓ相間の中点を接地した場合についても対応できるようにした漏洩電流抑制回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る漏洩電流抑制回路は、何れか一相（Ｓ）が接地された三相交流電源又は二相（Ｓ・Ｒ）間の中点が接地された三相交流電源の各相とアースとの間にそれぞれ接続されたコンデンサを備えた装置において、前記三相交流電源の接地相（Ｓ）と他の相（Ｒ）との間に第１のトランスの一次コイルを接続し、前記接地相（Ｓ）と更に他の相（Ｔ）との間に第２のトランスの一次コイルを接続し、前記第１及び第２のトランスの二次コイルを一次側とは逆極性にＶ結線するとともに前記第１及び第２のトランスの二次側出力をそれぞれコンデンサを介して前記アースに接続し、前記三相交流電源の接地態様に応じて、前記第１のトランスの一次側の接地相（Ｓ）と二次側の接地相（Ｓ’）とを接続し、又は前記第１のトランスの一次側の内、前記二相（Ｓ・Ｒ）の何れか一方の相（Ｓ）と二次側の他方の相（Ｒ’）とを接続し、若しくは前記第１のトランスの一次側の他方の相（Ｒ）と二次側の一方の相（Ｓ’）とを接続するものである。
【発明の効果】
【０００６】
この発明によれば、何れか一相（Ｓ）が接地された三相交流電源の場合には、第１のトランスの一次側の接地相（Ｓ）と二次側の接地相（Ｓ’）とを接続し、二相（Ｓ・Ｒ）間の中点が接地された三相交流電源の場合には、第１のトランスの一次側の一方の相（Ｓ）と二次側の他方の相（Ｒ’）とを接続し若しくは第１のトランスの一次側の他方の相（Ｒ）と二次側の一方の相（Ｓ’）とを接続するようにしており、三相交流電源の各相とアースとの間に接続されたコンデンサを経由してアースに流れ込む漏洩電流に対して、前記トランスの二次コイルにより発生させた漏洩電流が大きさが等しく、逆位相となるので、アースに流れ込む漏洩電流を抑制することができる。また、電源の接地形態が異なる場合においても、上記のように接続を変えることにより効果的に漏洩電流を相殺し、抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る漏洩電流抑制回路及び負荷回路の配置例を示した回路図であり、図２は図１の漏洩電流抑制回路の詳細を示した回路図である。本実施形態１においては、Ｓ相が接地された交流電源を対象としており、漏洩電流抑制回路のトランスＴ１の一次側のＳ相と二次側のＳ’相とを接続した場合について説明する。
【０００８】
図１に示されるように、三相電源のＲ相１、Ｓ相２及びＴ相３は、それぞれリアクトル４，５，６を介して負荷２５に電力を供給するとともに、リアクトル４，５，６及びコンデンサ１５，１６，１７を介してアース２１に接続されている。漏洩電流抑制回路２６は、リアクトル４，５，６と負荷２５との間に配置されている。
【０００９】
図２に示されるように、漏洩電流抑制回路２６は、トランスＴ１，Ｔ２を備えている。トランスＴ１の一次巻線端子７はリアクトル４を介してＲ相１に接続されている。トランスＴ１の他方の一次巻線端子８とトランスＴ２の一方の一次巻線端子１１とは接続されており、リアクトル５を介してＳ相２に接続されている。トランスＴ２の他方の一次巻線端子１２はリアクトル６を介してＴ相３に接続されている。
【００１０】
また、トランスＴ１の二次巻線端子９にはコンデンサ１８が接続され、トランスＴ１の二次巻線端子１０及びトランスＴ２の二次巻線端子１３にはコンデンサ１９が接続され、トランスＴ２の二次巻線端子１４にはコンデンサ２０が接続されており、コンデンサ１８〜２０はそれぞれアース２１に接続されている。トランスＴ１の一次巻線端子８及びトランスＴ２の一次巻線端子１１と、トランスＴ１の二次巻線端子１０及びトランスＴ２の二次巻線端子１３とは、この例では、一次側の接続切替用端子（以下、端子という）ａと二次側の接続切替用端子（以下、端子という）ｂを介して接続されている。
【００１１】
ここで、トランスＴ１，Ｔ２は一次と二次が１対１の巻数比であり、極性は図において黒点表示されており、トランスＴ１の巻線端子７と巻線端子１０、トランスＴ２の巻線端子１１と巻線端子１４が同極性となるように構成されている。すなわち、トランスＴ１，Ｔ２はＶ結線され、且つ、その一次側と二次側とが逆極性になっている。コンデンサは一次側のコンデンサ１５、１６、１７と二次側のコンデンサ１８、１９、２０は全て同容量とする。
【００１２】
図２の漏洩電流抑制回路２６は、以上のように構成されており、一次側のコンデンサ１５、１７を経由しアースに流れ込む漏洩電流を打ち消すために、二次側に漏洩電流に対して逆位相を持つ電流を流し、最終的にアース２１に流れ込む漏洩電流を相殺し、抑制するものである。この漏洩電流抑制回路２６においては、Ｓ相２が接地されているため、コンデンサ１６，１９には電流が流れ込まない。また、図２においてはトランスＴ１，Ｔ２を２個用いたＶ結線によるものを示したが、トランスを３個用いてΔ結線としても同様の効果が得られることは言うまでもない。ここで、トランスＴ１，Ｔ２の二次側のコンデンサ１８，２０が、一次側のコンデンサ１５，１７に対して同等の逆位相電流を流すためには、その周波数特性に着目する必要がある。すなわち、トランスＴ１，Ｔ２の漏れインダクタンスが０であれば、全周波数領域で漏洩電流を相殺することになるが、それはすなわちノイズフィルタとしての一次側のコンデンサ１５〜１７を含めた本回路を接続していないのと同じことになり、無意味である。ポイントは、漏れインダクタンスの効果により、電源周波数に対しては二次側のコンデンサの相殺効果が働き、１５０kHz以上の雑音端子電圧に影響する領域では一次側のコンデンサのみが働くようにすることである。そのために漏れインダクタンスとコンデンサの共振周波数は数１０kHzとする。また、所望の特性を得るためには、トランスＴ１，Ｔ２そのものの特性として、一次−二次間の結合係数を十分高くすることが必要であり、その境界判定値は、おおむね結合係数「０．８５」以上と考えられる。
【００１３】
なお、一次側のコンデンサ１５〜１７としては、電源インピーダンスに対して、１５０kHz以上で低インピーダンスにする必要があるので、雑音端子電圧測定に用いられるLISNの５０uHを基準と考えると、コンデンサ容量は０．０２２５uF以上必要となる。リアクトル４〜１６のＬ値として大きな値をとる程、コンデンサ容量を低減できる。以上のことを勘案すると、一次側及び二次側のコンデンサ１５〜２０を０．１uFとした時、トランスＴ１，Ｔ２の一次及び二次の漏れインダクタンスの和は０．１〜０．５mH程度が望ましい。
【００１４】
図３はトランスＴ１，Ｔ２の一次・二次の入出力電圧をベクトル図に表記した図である。接地相であるＳ相＝Ｓ'相を中心に、Ｒ相とＲ'相、Ｔ相とＴ'相が逆位相となり、そこからアース２１に対して接続されたコンデンサに流れる電流も互いに逆位相で同じ大きさとなるので相殺される。このようにすることで、図１の点線で示されように、負荷２５から漏れるコンデンサ２７経由の高周波のノイズ電流は、一次側のコンデンサ１５乃至１７で還流し、一次側のコンデンサ１５，１７を流れる電源周波数の漏洩電流は、上記の漏洩電流抑制回路２６内のコンデンサ１８，２０からの電流により相殺され、合体して漏洩電流は抑制される。
【００１５】
実施の形態２．
図４は上記の漏洩電流抑制回路２６をＲ−Ｓ相間中点接地の交流電源に適用した場合の構成を示した回路図である。この例では、三相交流電源の内、Ｒ相２２とＳ相２３の相間の中点がアース２１に接続されている。また、トランスＴ１の一次巻線端子８とトランスＴ１の二次巻線端子９とが、この例では、端子ａと二次側の接続切替用端子（以下、端子という）ｃを介して接続されている。図４の回路構成はこれらの点を除くと図２と同じであるから、その説明は省略する。
【００１６】
図２の構成においてはＳ相２が接地相のため、コンデンサ１６及び１９は機能しなかったが、図４に示される中点を接地相とする場合には、全てのコンデンサに電圧がかかり、電流が流れる。図４においては、トランスＴ１の一次巻線端子８とトランスＴ１の二次巻線端子９とが端子ａ及びｃを介して接続されているが、トランスＴ１の一次巻線端子７をトランスＴ１の二次巻線端子１０に接続変更しても同様の回路が構成される（図５参照）。
【００１７】
図５は図４の変形例を示した回路図である。トランスＴ１の一次巻線端子７に接続された一次側の接続切替用端子（以下、端子という）ｄを設け、図４に示される中点を接地相とする場合には、その端子ｄと端子ｂとを接続する。このように接続することにより、後述の図６のベクトル図からも明らかなように、Ｒ相−Ｓ相間の中間の接地は、Ｒ相（一次巻線端子７）とＳ’相（トランスＴ１の二次巻線端子１０）とを接続して同電位にすると、Ｓ相（トランスＴ１の一次巻線端子８）とＲ’相（トランスＴ１の二次巻線端子９）も同電位になる。
【００１８】
図６はトランスＴ１，Ｔ２の一次・二次の入出力電圧をベクトル図に表記した図である。接地相であるＲ相−Ｓ相の中点を中心に、Ｒ相とＲ'相、Ｓ相とＳ'相、Ｔ相とＴ'相がそれぞれ逆位相となり、そこからアース２１に対して接続されたコンデンサに流れる電流も互いに逆位相で同じ大きさとなるので相殺される。このようにすることで、図１のコンデンサ２７経由の高周波のノイズ電流は、一次側のコンデンサ１５乃至１７で還流し、一次側のコンデンサ１５乃至１７を流れる電源周波数の漏洩電流は、上記の漏洩電流抑制回路２６内のコンデンサ１８乃至２０からの電流により相殺され、合体して漏洩電流は抑制される。
【００１９】
実施の形態３．
この発明においては、上述の実施の形態１及び２の説明から明らかなように、三相交流電源の接地態様に応じてＶ結線されたトランスＴ１の一次側と二次側との接続を変更することとしているが、その決定過程を実施の形態３として説明する。
【００２０】
図７は三相交流電源の接地態様に応じてトランスＴ１の一次―二次間の接続を決定する過程を示したフローチャートである。機器設置直後の電源投入時には、トランス一次−二次間を接続せずに、三相電源の接地相を確認の上、トランスＴ１の一次−二次間を接続する。これは、接地条件とトランスＴ１の一次−二次間の接続がアンマッチの場合には、逆に漏洩電流が増加するためである。具体的には、ステップＳ１の出荷時では、トランスＴ１の一次−二次間を接続しない状態とし、ステップＳ２に進む。ステップ２では接続電源がＳ相接地の三相三線電源であるかどうかを判断し、Ｓ相接地の三相三線電源である場合にはステップ４に進む。それ以外の場合はステップ３に進む。ステップ３では接続電源がＲ−Ｓ相中点接地の三相三線電源であるかどうかを判断し、Ｒ−Ｓ相中点接地の三相三線電源である場合にはステップ５に進む。それ以外の場合にはステップ６に進む。ステップ４では、トランスＴ１の一次側のＳ相と二次側のＳ’相とを接続し（端子ａとｂを接続）、ステップ７に進む。ステップ５では、トランスＴ１の一次側Ｓ相とＳ相以外の二次側相を接続し（端子ａとｂとを接続、又は端子ｄとｂとを接続接続）、ステップ７に進む。ステップ６では、トランスＴ１の一次−二次間を接続しない状態で、ステップ７に進む。ステップ７では、電源を投入し、機器の運転を開始可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の実施の形態１に係る漏洩電流抑制回路及び負荷回路の配置例を示した回路図である。
【図２】図１の漏洩電流抑制回路の詳細を示した回路図である。
【図３】この発明の実施の形態１における電圧ベクトル図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係る漏洩電流抑制回路の詳細を示した回路図である。
【図５】図４の漏洩電流抑制回路の変形例を示した回路図である。
【図６】この発明の実施の形態２における電圧ベクトル図である。
【図７】三相交流電源の接地態様に応じてトランスの一次―二次間の接続を決定する過程を示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００２２】
１〜３，２２〜２４・・・交流電源、４〜６・・・リアクトル、１５〜２０，２７・・・コンデンサ、７〜１４・・・トランス入出力線、２８・・・Ｒ相電源ライン、２９・・・Ｓ相電源ライン、３０・・・Ｔ相電源ライン、２５・・・負荷、２１・・・アース、２６・・・漏洩電流抑制回路、ａ，ｂ，ｃ，ｄ・・・トランス一次・二次側接続切替用端子、Ｓ１，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７・・・処理ブロック、Ｓ２，Ｓ３・・・判定ブロック、Ｔ１，Ｔ２・・・トランス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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