(57)【要約】【課題】零相変流器を用いることなく漏電の発生を検出することができ、遮断器ケース等の大型化を抑制することができる電子式回路遮断器を提供する。【解決手段】各変流器１０に電線を巻回させてなるコイル部１１を設け、コイル部１１、１１・・に流れる電流を計測し、該計測結果をもとに所定のベクトル演算を行うことによって漏電の発生の検出を可能とした。したがって、零相変流器を用いることなく漏電の発生を検出することができ、遮断器ケース等の大型化を抑制することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開閉可能な接点を有する３つの電路と、前記接点を作動させて前記電路をオフする引き外し部と、各前記電路に配設されるパーマロイを用いた変流器と、前記変流器によって各前記電路に流れる電流を計測し、該電流が所定値を超えると前記引き外し部を作動させて前記電路をオフする制御部とを備えた三相三線式電路に使用される電子式回路遮断器であって、
各前記変流器に電線を別途巻回させたコイル部と、各前記コイル部に生じる電流を計測し、その計測結果をもとに所定のベクトル演算を実施する演算部とからなる漏電検出手段を備えており、
前記制御部は、前記演算部の演算結果にもとづいて各前記電路に漏電が発生しているか否かを判断し、漏電が発生している場合には前記引き外し部を作動させて前記電路をオフすることを特徴とする電子式回路遮断器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、漏電の発生を電子的に検出するとトリップ動作する漏電検出機能を備えた電子式回路遮断器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、パーマロイを用いた変流器を内蔵しており、該変流器に流れる電流値を計測し、電子的に過電流の発生を検出可能とした電子式回路遮断器は広く知られており、たとえば特許文献１に開示されているようなものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６２−１７３７０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、上述したような従来の電子式回路遮断器に対して、漏電検出機能をも備えることが望まれている。しかしながら、漏電検出手段としては零相変流器が一般的であり、上記電子式回路遮断器に零相変流器を付加しようとすると、零相変流器を設置するスペースだけ遮断器ケース等を大型化しなければならないという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みなされたものであって、零相変流器を用いることなく漏電の発生を検出することができ、遮断器ケース等の大型化を抑制することができる電子式回路遮断器を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、開閉可能な接点を有する３つの電路と、前記接点を作動させて前記電路をオフする引き外し部と、各前記電路に配設されるパーマロイを用いた変流器と、前記変流器によって各前記電路に流れる電流を計測し、該電流が所定値を超えると前記引き外し部を作動させて前記電路をオフする制御部とを備えた三相三線式電路に使用される電子式回路遮断器であって、各前記変流器に電線を別途巻回させたコイル部と、各前記コイル部に生じる電流を計測し、その計測結果をもとに所定のベクトル演算を実施する演算部とからなる漏電検出手段を備えており、前記制御部は、前記演算部の演算結果にもとづいて各前記電路に漏電が発生しているか否かを判断し、漏電が発生している場合には前記引き外し部を作動させて前記電路をオフすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、各変流器に電線を別途巻回させてなるコイル部を設け、各コイル部に流れる電流を計測し、その計測結果をもとに所定のベクトル演算を行うことによって漏電の発生の検出を可能としている。したがって、零相変流器を用いることなく漏電の発生を検出することができ、遮断器ケース等の大型化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】電子式回路遮断器のブロック構成を示した説明図である。
【図２】コイル部が設けられた変流器の外観を示した説明図である。
【図３】コイル部で検出した電流にもとづいて算出した交流電圧のベクトル図であって、（ａ）は正常時、（ｂ）は漏電発生時を夫々示している。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態となる電子式回路遮断器について、図面にもとづき詳細に説明する。
【００１０】
図１は、電子式回路遮断器１のブロック構成を示した説明図である。
電子式回路遮断器１は、三相式の電路に使用されるものであって、図示しない遮断器ケースの内部空間に、外部電源２と負荷３とを電気的に接続する３つの電路Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を備えてなる。また、各電路Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３には接点４が設けられているとともに、接点４、４・・を開閉するための図示しないハンドル等を有する引き外し部５が設けられている。さらに、電路Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３に流れる電流を検出するための電流検出部６、電路Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の電圧を検出するための電圧検出部７、及び電流検出部６や電圧検出部７からの電流情報・電圧情報に基づいて引き外し部５を作動させるＣＰＵを備えた制御部８が設けられている。加えて、各電路Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３には、パーマロイを用いた変流器１０が配設されており、変流器１０、１０・・は全て電流検出部６に電気的に接続されている。尚、９は、制御部８等に駆動電源を供給するための電源回路である。
【００１１】
以上の電子式回路遮断器１によれば、電源回路９は、たとえば電路Ｌ１−Ｌ２間と電路Ｌ２−Ｌ３間との２組の線間電圧をもとにして、制御部８や電流検出部６等の駆動電源を生成する。また、電流検出部６は、変流器１０、１０・・によって各電路Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の電流を検出し、電流情報Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３として制御部８へ出力する。さらに、電圧検出部７は、電路Ｌ１−Ｌ２間と電路Ｌ２−Ｌ３間との線間電圧を検出し、電圧情報Ｖ１、Ｖ２として制御部８へ出力する。そして、制御部８では、電流検出部６及び電圧検出部７から入力された電流情報Ｉ１〜Ｉ３及び電圧情報Ｖ１、Ｖ２にもとづいて、過電流や短絡電流の発生等といった通電異常を検出し、該通電異常を検出すると引き外し部５を作動させて接点４、４・・を開くといったトリップ動作を実行させる。
【００１２】
さらに、電子式回路遮断器１は、以下に詳述するような漏電検出手段を備えている。ここで、本発明の要部となる電子式回路遮断器１における漏電検出機能について説明する。
漏電検出手段は、電流の検出に使用する変流器１０、１０・・、各変流器１０に電線を巻回させてなるコイル部１１、１１・・、各コイル部１１により検出される電流を交流電圧に変換してサンプリングするサンプルホールド回路１２、１２・・と、サンプルホールドされた交流電圧をデジタルの電圧情報に変換するＡ／Ｄ変換回路１３、１３・・と、変換された電圧情報をもとに種々の演算を行う演算処理部１４とからなる。尚、コイル部１１は、図２（ａ）に示すように、Ｃ字状に形成された変流器１０の略中央箇所に電線を巻回させてなる。また、各変流器１０は、遮断器ケース内において、図２（ｂ）に示すように、負荷３から延びる電線が接続される負荷側端子を構成する負荷座２１の近傍に配置される。
【００１３】
上述したような漏電検出手段における漏電検出について、図３にもとづき説明する。
そもそも、外部電源２から供給される交流電圧は位相が１２０°ずつずれており、電路Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の何れかの一相電圧（たとえば電路Ｌ１の一相電圧ＶＤ１）と、他の二相間の電圧（たとえば、電路Ｌ２、Ｌ３間の線間電圧ＶＤ２３）とでは、位相が９０°違い、大きさはＶＤ１＝ＶＤ２３／√３の関係になるという前提がある。
ここで、変流器１０、１０・・に電流が流れることにより、コイル部１１、１１・・に電流が流れると、各サンプルホールド回路１２・・にて各コイル部１１に流れる電流を夫々測定して交流電圧に変換し、Ａ／Ｄ変換回路１３、１３・・にてデジタルの電圧情報に変換した後、演算処理部１４へ出力する。そして、演算処理部１４では、電圧情報にもとづき所定の一相電圧（ここではＶＤ１とする）と、他の二相の線間電圧（ここではＶＤ２３）とを求める。また、線間電圧ＶＤ２３を９０°回転させ、更に１／√３を掛ける（すなわち、ＶＤ２３にｊ／√３を掛ける）といった処理を行うとともに、一相電圧ＶＤ１と前記処理後の線間電圧ＶＤ２３との差を求める。
【００１４】
ここで、漏電が発生していない場合には、上記前提にもとづき、ベクトル図は図３（ａ）に示すようになり、ＶＤ１−ｊＶＤ２３／√３＝０となる。しかしながら、電路Ｌ１に漏電が発生すると、その際の電路Ｌ１の一相電圧ＶＤ１’は、ＶＤ１’＝ＶＤ１＋ＶＤ０に変化する（尚、ＶＤ０とは零相電圧である）。このとき、電路Ｌ２の一相電圧ＶＤ２及び電路Ｌ３の一相電圧ＶＤ３も一相電圧ＶＤ２’及び一相電圧ＶＤ３’に夫々変化するものの、線間電圧ＶＤ２３’は線間電圧ＶＤ２３と同じ値となる。また、一相電圧ＶＤ１と線間電圧ＶＤ２３との位相差も変わらないとする（図３（ｂ））。したがって、漏電が発生すると、一相電圧ＶＤ１’と上記処理後の線間電圧ＶＤ２３（＝ＶＤ２３’）との差は、０ではなくＶＤ０となる（ＶＤ１’−ｊＶＤ２３’／√３＝ＶＤ０）。したがって、その差の計算結果（所定のベクトル演算の結果）を制御部８へ出力し、制御部８において当該ＶＤ０と予め定められた所定の閾値とを比較する。そして、ＶＤ０が閾値を超えると、ノイズ等に起因するものではなく、漏電が発生していると判断し、引き外し部５を作動させる等のトリップ動作を実行する。
【００１５】
尚、漏電が発生すると厳密には、一相電圧ＶＤ１と線間電圧ＶＤ２３との位相差は９０°ではなくなる。したがって、ベクトルＶＤ１とベクトルＶＤ２３との内積を求める、すなわち｜ＶＤ１｜×｜ＶＤ２３｜×ｃｏｓθ（θとは一相電圧ＶＤ１と線間電圧ＶＤ２３との位相差）の計算を行うと何らかの値が生じることになる。そのため、当該値（所定のベクトル演算の結果）を制御部８へ出力し、制御部８において予め定められた所定の閾値と比較すれば、漏電の発生の有無を判断することができる。すなわち、上記方法にかえて、演算処理部１４において、一相電圧ＶＤ１と線間電圧ＶＤ２３とを求めるとともに、一相電圧ＶＤ１及び線間電圧ＶＤ２３の絶対値と、一相電圧ＶＤ１と線間電圧ＶＤ２３との位相差を求めることで、漏電の発生を検出することも可能である。
【００１６】
以上のような構成を有する電子式回路遮断器１によれば、各変流器１０に電線を巻回させてなるコイル部１１を設け、コイル部１１、１１・・に流れる電流を計測し、該計測結果をもとに所定のベクトル演算を行うことによって漏電の発生の検出を可能としている。したがって、零相変流器を用いることなく漏電の発生を検出することができ、遮断器ケース等の大型化を抑制することができる。
【００１７】
なお、上記形態では、電路Ｌ１についてのみ記載しているが、電路Ｌ２、Ｌ３についても同様の方法で漏電の発生を検出することができ、電路Ｌ２の一相電圧ＶＤ２と線間電圧ＶＤ１３（電路Ｌ１、Ｌ３間の線間電圧）とから電路Ｌ２の漏電の発生を、電路Ｌ３の一相電圧ＶＤ３と線間電圧ＶＤ１２（電路Ｌ１、Ｌ２間の線間電圧）とから電路Ｌ３の漏電の発生を夫々検出することができる。そして、制御部８と演算処理部１４とでは、全ての電路Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３において漏電が発生しているか否かを監視している。
【符号の説明】
【００１８】
１・・電子式回路遮断器、２・・外部電源、３・・負荷、４・・接点、５・・引き外し部、６・・電流検出部、７・・電圧検出部、８・・制御部、９・・電源回路、１０・・変流器、１１・・コイル部、１２・・サンプルホールド回路（演算部）、１３・・Ａ／Ｄ変換回路（演算部）、１４・・演算処理部（演算部）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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