(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力ケーブルの被覆の上から非接触で把握して，該電力ケーブルにおける実効漏洩電流を測定する把握式の零相変流器を用いた実効漏電計であって，
該実効漏電計の把握部に，
前記電力ケーブルを把握し該電力ケーブルを流れる差電流を検出する円筒形状の把握式の零相変流器と，
該零相変流器の外部から前記円筒形状の把握式の零相変流器の内面片側に止め板により装着されて，前記電力ケーブルにおける電圧位相を検出する半円筒状の薄い導板の電圧検出導体とを備え，
前記電圧検出導体に電圧検出リード線を接続し，
前記零相変流器に電流検出リード線を接続して，
前記実効漏電計の把握部を構成し，前記電圧検出導体からの電圧検出リード線に接続されて，
該電圧検出導体により電力ケーブルとの静電容量結合によって検出された電力ケーブルの電圧と同相の信号電圧を得て増幅するための，
反転増幅器と，
該反転増幅器と直列に接続されて，
反転増幅器の出力信号が入力されるとともに，入力信号がコンデンサによる負帰還と，該コンデンサと並列に２個の抵抗を直列接続した負帰還とがなされ，該２個の抵抗の接続点よりコンデンサでアースされて低域フィルタ帰還する９０度遅れ位相器と，からなる移相増幅器と，
前記零相変流器からの出力リード線に接続されて該零相変流器からの出力信号を増幅する増幅器と，
前記移相増幅器からの出力信号と，前記零相変流器からの出力信号を増幅する増幅器からの出力信号とが入力されて同期整流するための同期整流器と，
該同期整流器によって得られた前記電圧位相の同相成分出力信号を平滑するフィルタと，
該フィルタからの出力を前記電力ケーブルの漏洩電流における実効成分（電圧と同相成分）に対応せしめ表示する表示器とを備えてなることを特徴とした把握式の零相変流器を用いた実効漏電計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は，公知の漏電検出器における零相変流器出力のうち，電力線の電圧と同相成分電流を非接触で検出し，漏れ電流の中から抵抗成分に起因する電流のみを検出する実効漏電計を提供するものであり，これにより容量性漏れ電流を含まない純粋の絶縁抵抗を測定管理することができる。したがって家庭や工場等における電源を切らない絶縁抵抗管理システムに広く利用できる。
【０００２】
【従来の技術】
従来の漏電計は零相変流器の出力をそのまま増幅し，位相とは無関係の漏洩電流を測定していたので，純粋な絶縁抵抗による漏れ電流が得られず誤差があった。そこで電力線の電圧位相を基準にした同相成分電流を得て純粋な抵抗成分の電流を測定するには，電力線の電圧も導線接続により検出せざるをえない。この接続作業は大変非能率かつ危険であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は，非能率かつ危険な導線接続作業を不要にしかつ活線状態の電力線ケーブルを把握式の零相変流器で把握するだけで，つまり完全な非接触方式の実効漏電計を実現するには，別途電力線（２芯，３芯ケーブル，コード等）の被覆の上から非接触で電圧を検出する必要があった。しかしこれでも電流，電圧別々に測定する不便さと，更に電圧測定は静電容量を介するので電圧検出導体の近接位置の変化による位相誤差が問題である。これを解決するには，人手による実際上の操作としては把握式変流器の操作のみとする特別の構造の変流器と，電圧位相検出誤差の無い安定した特別な増幅器等よりなる回路が必要である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は第一に非接触電圧機能を把握変流器に持たせるため，電圧検出導体を半円筒状の薄い導板としこれをこの変流器の外部から止め板により前記変流器の内面片側に装着した変流器構造とし，ケーブルを把握するのみで電流も電圧も同時に検出できる一体化した構造とした。第二に上記導板とケーブルの位置により検出電圧の位相が変化せずかつ電力線電圧と完全に同相の出力電圧が得られるようにするため，電圧検出導体と電力線との間の静電容量は反転増幅器の直接入力インピーダンスとせしめ，従ってこの反転増幅器の出力電圧は９０度進むのでミラー積分器による９０度遅れ位相器を設けた。さらにミラー積分器は位相精度が極めて良いが直流ドリフトの影響があるのでコンデンサと抵抗による等価インダクタンスで負帰還し高安定化した。
【０００５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施例を示す回路説明図である。ケーブルの導線電流Ｉ1,Ｉ2の差電流Ｉgが漏洩電流であり，これは零相変流器ＺＣＴの２次コイルＮよりｉgとして検出され増幅器Ａで増幅され電圧ｅiとなる。電圧Ｖは近接の検出導体Ｐにより静電容量結合によって検出され位相増幅器Ｋで増幅される。その出力でｅiを同期整流器または乗算器Ｍによってその同相成分出力ｅmを得てＦで平滑し表示器Ｄで表示され，これは図１のベクトル図に示すように実効成分ＩRに相当する。
いま電源電圧，漏洩電流をそれぞれ
【数１】
0004633890.tif 000002
(1)
【数２】
0004633890.tif 000003
(2)
とし漏洩電流は分布容量等のため位相角φだけ進んでいるものとすると，Ｍを同期整流器とすればその出力は，図の波形に示すようにVが正の時だけIgが図の斜線で示される部分として通過する。したがって一周期に亙る平均値はθ＝ωtとおいて
【数３】
0004633890.tif 000004
(３)
となり，Mの出力emは図１のベクトル図に示す実効成分IRに比例する。なお同期整流器Ｍは電子スイッチによる最も一般的な方法でもよいし，乗算器による等価的な同期整流器でもよい。この場合は電力測定の原理により
【数４】
0004633890.tif 000005
となりやはり電流の実効成分が得られる。Vは安定回路により一定にすればよい。emはフィルタFで平滑され測定表示器Dで実効漏洩電流が表示される。なお図１右下に電圧V，漏洩電流Ig ，その容量成分電流Ic，実効成分電流 I R等のベクトル関係を示す。
図２は本発明の把握ＺＣＴの構造図である。図１の近接検出導体Ｐを把握ＺＣＴと一体化するため，図２のように半円筒状の検出用内面導板○２（0x87,0x41）を把握ＺＣＴ○１(0x87,0x40)の片側内面に取付ける。このような一体化構造にすれば，把握ＺＣＴでケーブルを把握すると同時に導線電圧も静電結合により検出できることになる。なお○３(0x87,0x42)は検出用内面導板をＺＣＴに装着するための止め板，○４(0x87,0x43)は前記内面導板に接続された電圧検出リード線，○５(0x87,0x44)はＺＣＴコイルのリード線である。
図３は電圧検出の説明図である。２芯ケーブルの例を示す。
１，２はそれぞれ非接地側および接地側の導線である。Ｃ1は導線１と検出導体Ｐ（即ち図２の検出用内面導板○２（0x87,0x41））との間の静電容量，Ｃ2は検出導体ＰとＺＣＴコイルとの間の静電容量であるがＺＣＴコイルは電子回路のコモン（アース）に繋がっているので計器を人が持っていれば大地に対する静電容量と考えてもよい。同様にＣ3は導線１と電子回路コモンおよび導線２との間の静電容量である。Ｃ3は電源側，Ｃ2は反転増幅器K1入力側に並列接続されるのみでＣ1からの検出電流に対して影響しない。すなわち検出入力電流IPは電源電圧をVとすれば
【数５】
0004633890.tif 000006
(4)
となり，電圧に対し位相が90度進んでいる。そこで図３に示すように90度遅れ位相器Phを設け全体として移相増幅器Ｋを構成すれば，その出力は電圧と同相になる。電子回路の直流補助電源は電池で構成し携帯用計器とする。上記９０度遅れ位相器Phはオペアンプの出力より入力にコンデンサで負帰還した所謂ミラー積分器であるが，直流的に安定化させるため直列接続された２個の高抵抗を同様に負帰還しその接続点よりコンデンサでアースした低域フィルタ帰還とし，等価インダクタンス帰還とする。このようなに反転増幅器K1と９０度遅れ位相器Phを含む移相増幅器Kにより正確に電力線電圧と同相の信号電圧を得てZCT出力信号を同期整流し，その出力より実効漏洩電流を測定することができる。
【０００６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば，電圧検出部を一体化した把握ＺＣＴを電力線ケーブルに把握させるのみで，電圧接続作業の無いつまり一回の把握操作を可能とする簡便な実効漏電計を構成でき，配電設備等の容量性電流の影響を受けない正確な絶縁抵抗管理ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す回路説明図
【図２】本発明の把握ＺＣＴの構造図
【図３】電圧検出の説明図
【符号の説明】
１，２……… 電力線の導線
Ｖ…………   電力線の電圧
I1，I2……… 電力線の電流
Ig・………・  漏洩電流
G……・・    アース
ZCT……      零相変流器
N・・……      コイル
ig・・……     ZCT出力電流
ei………     Aの出力電圧
P・・……      電圧検出導体
K，A・………  増幅器
M…………    同期整流器
em・……    Mの出力電圧
F……・      フィルタ
D……・・    測定表示器
Ic……・・   容量成分電流
IR……・・   抵抗成分（実効）電流
φ………・・ 位相角
▲１▼ ………・  把握ZCT
▲２▼………     検出用内面導板
▲３▼…………・ 止め板
▲４▼………     電圧検出リード線
▲５▼………・・ ZCTコイルのリード線
C1………・   導線１と電圧検出導体Pとの間の静電容量
C2………・・ PとZCTコイル間静電容量
C3…………・ 導線１と電子回路コモンおよび導線２との間の静電容量
K1………・   反転増幅器
Ph………・   ９０度遅れ位相器
【図１】
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【図２】
0004633890.tif 000008
【図３】
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