專利名稱：漏電斷路器的制作方法
技術領域：
本發明涉及在交流電路中發生漏電或接地時將該電路斷開的漏 電斷路器，特別是涉及一種具備測試電路的漏電斷路器，該測試電路 用于使電路中流過模擬漏電電流進行漏電測試。
背景技術：
目前針對這種漏電斷路器提出了各種各樣的方案，例如采用以 下結構的方案在三相交流電路中插入零相變流器，在上述三相交流 電路的任意2相的1次導體之間，連接由測試開關、測試電阻和零相 變流器的測試線圈的串聯電路構成的測試電路，通過操作上述測試開 關使上述測試電路中流過模擬漏電電流，利用漏電檢測部對其進行檢 測，判斷漏電電流的大小，從而斷開交流電路。(例如，參照專利文 獻1)專利文獻1:特開2002-78187號公報 發明內容在上述現有的漏電斷路器中，使模擬漏電電流流過的測試開關 連接在主電路的交流電路中，主電路的電壓施加到測試開關的接點之 間，因此，開關的額定電壓必須與主電路電壓相適應，存在開關的外 形變大的問題。另外，當漏電斷路器的電路的電源結構是以接近主電 路電壓的電壓進行整流的電路結構的情況下，零相變流器的測試用線 圈和二次線圈之間產生與主電路電壓大致相等的電位差，因此，零相 變流器的測試用線圈和二次線圈之間的絕緣必須耐高壓。本發明是為了解決上述課題而提出的，其目的是獲得一種漏電 斷路器，其可以使漏電斷路器的測試電路中，測試開關的接點間的電壓較低，測試開關能夠使用額定電壓低、小型且價格低廉的開關，并且能夠使零相變流器的測試用線圈和二次線圈之間的絕緣強度對耐 壓要求低并簡化結構。本發明所涉及的漏電斷路器具有零相變流器，其插入交流電 路中；漏電檢測電路，其與巻繞在該零相變流器上的二次線圈連接， 當流過上述交流電路的漏電電流超過規定大小時產生輸出；跳閘電 路，其根據上述漏電檢測電路的輸出而使插入上述交流電路中的斷路 部斷開；整流電路，其將上述交流電路的電壓整流后供給到上述漏電 檢測電路；以及測試電路，其用于使模擬漏電電流流過巻繞在上述零 相變流器上的測試線圈，其特征在于，上述測試電路上述整流電路的 輸出側，由將上述測試線圈、測試開關、限流電阻以及光絕緣單元串 聯連接的串聯連接體構成。發明的效果本發明如上述說明，將測試電路連接在整流電路的輸出側，因 而使測試開關能夠使用額定電壓低、價格低廉的開關，并且，能夠使 零相變流器的測試用線圈和二次線圈之間的絕緣簡化。
圖1是表示本發明的第1實施方式中的漏電斷路器的結構的框圖。圖2是圖1的時序圖。圖3是表示本發明的第2實施方式中的漏電斷路器的結構的框圖。圖4是表示本發明的第3實施方式中的漏電斷路器的結構的框圖。圖5是圖4的時序圖。圖6是表示本發明的第4實施方式中的漏電斷路器的結構的框圖。圖7是圖6的時序圖。
具體實施方式
第1實施方式.圖1是表示本發明的第1實施方式中的漏電斷路器的結構的框圖。圖2是表示圖1的動作的時序圖。圖1中，漏電斷路器IO具有電源側端子R、 S、 T和與上述電源 側端子R、 S、 T相對應的負載側端子U、 V、 W，在漏電斷路器IO 內具有斷路部9，其由對連結上述電源側端子和負載側端子的1次 導體(R—U) 、 (S — V) 、 (T一W)進行通斷的接點構成；以及 未圖示的過電流檢測部，其分別檢測各個l次導體(R — U) 、 (S 一V) 、 (T一W)的過電流，經由未圖示的跳閘部使上述斷路部9 的接點斷開。此外，上述斷路部9的接點的接合是通過手動操作未圖 示的手柄而執行的。另外，該漏電斷路器10具有零相變流器2，其用于檢測與其自 身的環狀鐵芯2c貫穿交鏈的1次導體(R—U) 、 (S — V) 、 (T一 W)中流過的(本例中是三相的)電流中所包含的零相電流(因負載 側的漏電或接地而產生)，此外，鐵芯2c上巻繞有用于引出零相電 流的二次線圈2a、漏電斷路功能測試用的測試線圈2b。另外，測試電路1經由整流電路3、恒壓電路4與1次導體(R 一U) 、 (S — V) 、 (T一W)連接，上述測試電路1由下述串聯連 接體構成，連接在上述整流電路3的輸出端的恒壓電路4和地線之間， 上述串聯連接體由下述部分串聯而成測試線圈2b，其巻繞在上述 零相變流器2上；測試開關ll，其用于使流過上述零相變流器2的 模擬漏電電流通/斷；限流元件12，其用于限制流過上述測試線圈2b 的模擬漏電電流；以及光絕緣單元131。另外，上述光絕緣單元131 由相互絕緣的一次側和二次側構成，一次側具有連接在上述交流電路 中的某一相和上述整流電路3的交流側之間的發光元件131a， 二次 側具有感光元件131b，其與上述限流元件12連接，用于控制使模擬 漏電電流中產生波紋電流。此外，整流元件141與上述發光元件131a并聯連接，并且與發 光元件131a的極性相反。另外，零相變流器2的二次線圈2a與漏電檢測電路5連接，該漏電檢測電路5在流過上述交流電路的漏電電流 超過規定大小時產生輸出，在該漏電斷路器10中具有接收該漏電檢 測電路5的輸出而使斷路部9的接點斷開的跳閘電路6。跳閘電路6 由電磁裝置61、接收漏電檢測電路5的輸出而對電磁裝置61進行控 制的開關單元62構成。下面，說明按照以上方式構成的本發明的第1實施方式中的漏 電斷路器的漏電測試動作。在這里，在斷路部9的接點閉合的狀態下，如果使測試開關ll 的接點閉合，則與流過光絕緣單元131的發光元件131a的半波電流 對應，由感光元件131b控制形成的波紋電流(半波電流)作為模擬 漏電電流而流過零相變流器2的測試線圈2b。這時，測試線圈2b中流過由限流元件12限流后的規定的模擬 漏電電流，因此，通過環狀鐵芯2c產生的磁束而使二次線圈2a中產 生電流，由漏電檢測電路5檢測該電流，在該電流超過規定大小時， 判斷為產生漏電并向跳閘電路6輸出。跳閘電路6的開關單元62接 收漏電檢測電路5的輸出并使電磁裝置61動作后，斷路部9進行斷 路動作，從而執行了漏電測試。此外，由于整流元件141與光絕緣單元131的一次側的發光元 件131a并聯連接，并且與發光元件的極性相反，因此能夠將交流電 流連續地供給到整流電路3，從而根據上述測試電路1的結構能夠穩 定地向漏電檢測電路5進行電源供給。測試電路1連接在恒壓電路4的后段，該恒壓電路4用于將從 整流電路3輸出的電壓維持在規定電壓，因此可以將施加到測試開關 11的接點之間的電壓設定為例如小于或等于30V。同樣地，由于零相變流器2的二次線圈2a和測試線圈2b都連 接在恒壓電路4的下游側，因此可以將線圈之間的電位差設定為例如 小于或等于30V，能夠使二次線圈2a和測試線圈2b之間的絕緣簡化。圖2是表示圖1的動作的時序圖。圖中，lll是測試開關ll的 開閉定時，133是流過光絕緣單元131的發光元件131a的電流波形， 201是流過測試線圈2b的模擬漏電電流波形，202是二次線圈2a的輸出波形，501是漏電檢測電路5的輸出波形，621是開關元件62 的動作波形，611是跳閘裝置61的電流波形。光絕緣單元131的發光元件131a中流過如波形133那樣的電流， 如果使測試開關11的接點在波形111的點A這一定時閉合，則由測 試開關11和感光元件131b的開閉而控制形成的波形如波形201所示 的模擬漏電電流，流過零相變流器2的測試線圈2b。然后，通過模 擬漏電電流使零相變流器2的二次線圈2a中產生如波形202所示的 輸出電流，如果漏電檢測電路5檢測到大于或等于規定大小C的漏 電，則產生如波形501所示的輸出。跳閘電路6的由例如晶體管構成 的開關單元62接收漏電檢測電路5的波形501的輸出，按照波形621 所示的定時進行動作，使電磁裝置61如波形611所示流過電流，斷 路部9進行斷路動作，能夠進行漏電測試。此外，將流過測試線圈2b的電流設定為，使二次線圈2a的輸 出大于或等于漏電檢測電路5中設定的使跳閘電路6動作的閾值C。 在上述實施例中是以與三相電路對應的斷路器為例進行說明的，但對 于與單相電路或三相4線式電路對應的斷路器，當在任意相的一次導 體和整流電路之間連接有光絕緣單元的情況下，也能夠獲得同樣的效 果。如上所述，根據本發明的第1實施方式，將測試電路連接在整 流電路的輸出側，因此，測試開關能夠使用額定電壓低、價格低廉的 開關，并能夠使零相變流器的測試用線圈和二次線圈之間的絕緣簡 化，因而具有能夠使用小型且廉價的零相變流器的效果。第2實施方式.圖3是表示本發明的第2實施方式中的漏電斷路器的框圖。 第2實施方式的特征在于，在圖中，光絕緣單元131中一次側 的發光元件131a在1次導體的任意一個和整流電路3的交流側之間 與限流電阻151串聯連接，恒壓二極管143與上述發光元件131a和 限流電阻151的串聯體并聯連接，并且與發光元件的極性相反。除此 之外，與上述第l實施方式相同。在這里，當在一次導體之間施加有電涌電壓的情況下，光絕緣單元131的發光元件131a中流過電涌電流，限流電阻151的電壓上 升，并由恒壓二極管143限制施加到發光元件131a和限流電阻151 上的電壓，因此能夠限制流過發光元件131a的電涌電流，其中，恒 壓二極管143與發光元件131a和限流電阻151并聯連接，并且與發 光元件的極性相反。這時，優選使限流電阻151的電阻值盡可能地降 低到例如小于或等于IOQ等，以減小對后段電路的電源供給造成的 影響。除了上述動作之外，其余動作與上述第1實施方式相同。如上所述，根據本發明的第2實施方式，與上述第l實施方式 同樣地，測試開關能夠使用額定電壓低、價格低廉的開關，并能夠使 零相變流器的測試用線圈和二次線圈之間的絕緣簡化，因此具有下述 效果，能夠使用小型且廉價的零相變流器，同時還使光絕緣單元的發 光元件側能夠使用耐電涌電流強度小的小型且廉價的部件。第3實施方式. 圖4是表示本發明的第3實施方式中的漏電斷路器的框圖。圖5是表示圖4的動作的時序圖。第3實施方式的特征在于，在光絕緣單元131之外還具有光絕 緣單元132。圖中，光絕緣單元132與光絕緣單元131同樣地構成為 具有發光元件132a，其連接在其他的l次導體和整流電路3的交 流側之間；以及2次側的感光元件132b，其與光絕緣單元131的感 光元件131b并聯連接，此外，分別將整流元件141、 142與光絕緣單 元131和132的發光元件131a、 132a并聯連接，并且使它們與發光 元件的極性相反。除此之外，與上述第l實施方式相同。下面，參照圖5說明按照以上方式構成的本發明的第3實施方 式中的漏電斷路器的動作。圖中，如果使測試開關11的接點閉合，則相應于光絕緣單元 131、132的發光元件131a、132a中流過的半波電流，由感光元件131b 和132b控制形成的波紋電流(半波電流)作為模擬漏電電流流過零 相變流器2的測試線圈2b，然后能夠以與第l實施方式相同的動作進行漏電測試。此外，由于整流元件141、 142與光絕緣單元131、 132的發光 元件131a、 132a并聯連接，并且與發光元件的極性相反，因此能夠 將交流電流連續地供給到整流電路3，根據上述測試電路1的結構能 夠穩定地向漏電檢測電路5進行電源供給。圖5是表示圖4的動作的時序圖。圖中，111是測試開關11的開閉定時，133是流過光絕緣單元 131的發光元件131a的電流波形，134是流過光絕緣單元132的發光 元件132a的電流波形，201是流過測試線圈2b的模擬漏電電流波形， 202是二次線圈2a的輸出波形，501是漏電檢測電路5的輸出波形， 621是電磁裝置開關單元62的動作波形，611是電磁裝置61的電流 波形。光絕緣單元131的發光元件131a中流過如波形133所示的電流， 光絕緣單元132的發光元件132a中流過如波形134所示的電流，如 果使測試:開關11的接點在波形111的點A這一定時閉合，則由測試 開關11、感光元件131b以及感光元件132b的開閉而控制形成的波 形如波形201所示的模擬漏電電流，流過零相變流器2的測試線圈 2b。然后，通過模擬漏電電流使零相變流器2的二次線圈2a中產生 如波形202所示的輸出電流，漏電檢測電路5檢測到漏電后，進行如 波形501所示的輸出。跳閘電路6的開關單元62接收漏電檢測電路 5的波形501的輸出，按照波形621所示的定時進行動作，使電磁裝 置61中如波形611所示流過電流，斷路部9進行斷路動作，能夠進 行漏電測試。這里，將流過測試線圈2b的電流設定為，使二次線圈2a的輸 出大于或等于漏電檢測電路5中設定的使跳閘電路6動作的閾值C。如上所述，根據本發明的第3實施方式，測試開關設置在直流 電路內，因此，測試開關能夠使用額定電壓低、價格低廉的開關，并 能夠使零相變流器的測試用線圈和二次線圈之間的絕緣簡化，因而夠 使用小型且廉價的零相變流器，同時，由于使光絕緣單元131、 132的發光元件131a、 132a與三相的一次導體中的2個一次導體連接，因此即使三相中的某一相缺少或未連接，也可以通過其他相進行漏電測試。第4實施方式.圖6是表示本發明的第4實施方式中的漏電斷路器的框圖，圖7 是表示圖6的動作的時序圖。該第4實施方式是將上述的第2實施方式和第3實施方式合并 而成的，其同時具有這兩者的特征。S卩，首先，設置2個光絕緣單元 的一次側，其中一個構成為將恒壓二極管143與發光元件131a和限 流電阻151的串聯體并聯連接，并使該恒壓二極管143與發光元件 131a的極性相反，另一個則構成為將恒壓二極管144與發光元件132a 和限流電阻152的串聯體并聯連接，并使該恒壓二極管144與發光元 件132a的極性相反。此外，在從l次導體(R—U) 、- (S — V)、 (T一W)到整流電路3的電路中分別插入新的限流電阻8a 8c。另一方面，在插入有光絕緣單元的二次側的測試電路1中，用 于限制測試電流的限流元件12、以及與限流元件12串聯連接用于控 制測試電流的模擬漏電電流開關元件17經由零相變流器2的測試線 圈2b與恒壓電路4連接，此外，在上述恒壓電路4和開關元件17 的輸入端子之間串聯連接有測試開關ll和限流元件16的串聯電路； 以及光絕緣單元的二次側的2個感光元件131b、 132b的并聯電路。另外，漏電斷路器10具有漏電檢測電路5，其與零相變流器 2的二次線圈2a連接；以及跳閘電路6，其接收該漏電檢測電路5 的輸出而使斷路部9的接點斷開，其中，跳閘電路6由以下部分構成 電磁裝置61;電磁裝置驅動用開關單元62，其接收漏電檢測電路5 的輸出而對電磁裝置61進行控制；模擬漏電電流控制單元73，其與 上述開關元件17的輸入端子連接，接收漏電檢測電路5的輸出而使 上述開關元件17斷開；平滑電容器72，其插入在上述漏電檢測電路 5的輸入側，在測試電路1動作時使漏電檢測電路5的電壓穩定化； 以及整流元件71，其用于防止從上述平滑電容器72向上述測試電路1側流出電流。下面，說明按照以上方式構成的本發明的第4實施方式中的漏 電斷路器的動作。在這里，在斷路部9的接點閉合的狀態下，如果使測試開關ll的接點閉合，則與流過光絕緣單元131、 132的發光元件131a、 132a 的半波電流對應，由感光元件131b和132b經由模擬漏電電流開關元 件17控制形成的波紋電流(半波電流)，作為模擬漏電電流而流過 零相變流器2的測試線圈2b。這時，測試線圈2b中流過由限流元件12限流的規定的模擬漏 電電流，因此，通過環狀鐵芯2c中產生的磁束使二次線圈2a中產生 電流，由漏電檢測電路5檢測該電流，如果流過大于或等于規定大小 的電流，則判斷為發生了漏電并向跳閘電路6輸出。跳閘電路6的開 關單元62接收漏電檢測電路5的輸出并使電磁裝置61動作后，斷路 部9執行斷路動作，從而進行了漏電測試。通過漏電測試，漏電檢測電路5如上述所示使電磁裝置61動作， 同時使模擬漏電電流控制單元73接通，使控制測試電流的模擬漏電 電流開關元件17斷開，因此，在電磁裝置61動作時，不會流過模擬 漏電電流。因此，即使在由于限流電阻8a 8c或恒壓電路4的結構 令使用電流受限的情況下，也可以進行穩定的測試動作。此外，即使 在主電路電壓較低，由測試電路1的動作導致從恒壓電路4輸出的電 流基本都被模擬漏電電流消耗的情況下，也可以使漏電檢測電路5 的電壓通過平滑電容器72和整流元件71的作用而得到穩定化補償。另外，如第3實施方式所示，由于恒壓二極管143、 144與光絕 緣單元131、 132的發光元件131a、 132a并聯連接，并且與發光元件 的極性相反，因此能夠將交流電流連續地供給到整流電路3，根據上 述測試電路1的結構能夠穩定地向漏電檢測電路5進行電源供給。另外，當在一次導體之間施加有電涌電壓的情況下，光絕緣單 元131的發光元件131a中流過電涌電流，限流電阻151的電壓上升， 并由恒壓二極管143限制施加到發光元件131a和限流電阻151上的 電壓，因此能夠限制流過發光元件131a的電涌電流，其中，恒壓二極管143與發光元件131a和限流電阻151的串聯體反向并聯連接。 光絕緣單元132的發光元件132a、限流電阻152及恒壓二極管144 的組合也進行與上述同樣的動作，使流過發光元件132a的電涌電流 受到限制。由于使光絕緣單元131、 132的發光元件131a、 132a與三相的 一次導體中的2個一次導體連接，因此即使三相中的某一相缺少或未 連接，也可以進行測試，同時能夠實現更加穩定的測試電路。這時，優選使限流電阻151、 152的電阻值盡可能地降低到例如 小于或等于IOQ等，以減小對后段電路的電源供給造成的影響。在圖7的時序圖中，111是測試開關11的開閉定時，133是流 過光絕緣單元131的發光元件131a的電流波形，134是流過光絕緣 單元132的發光元件132a的電流波形，201是流過測試線圈2b的模 擬漏電電流波形，202是二次線圈2a的輸出波形，501是漏電檢測電 路5的輸出波形，621是電磁裝置開關單元62的動作波形，611是電 磁裝置61的電流波形，731是模擬漏電電流控制單元73的動作波形。光絕緣單元131的發光元件131a中流過如波形133所示的電流， 光絕緣單元132的發光元件132a中流過如波形134所示的電流，如 果使測試開關11的接點在波形111的點A這一定時閉合，則由測試 開關11、感光元件131b以及感光元件132b的開閉而控制形成的波 形如波形201所示的模擬漏電電流，流過零相變流器2的測試線圈 2b。然后，通過模擬漏電電流使零相變流器2的二次線圈2a中產生 如波形202所示的輸出電流，漏電檢測電路5檢測到漏電后，進行如 波形501所示的輸出。跳閘電路6的模擬漏電電流控制單元73接收漏電檢測電路5的 波形501的輸出，按照波形731所示的定時動作，并使模擬漏電電流 開關元件斷開，因此，在波形201的點B的位置，不再流過模擬漏 電電流。與此同時，跳閘電路6的電磁裝置開關單元62接收漏電檢 測電路5的波形501的輸出，按照波形621所示的定時動作，使跳閘 裝置61中如波形611所示流過電流，斷路部9進行斷路動作，能夠 進行漏電測試。這里，將流過測試線圈2b的電流設定為，使二次線圈2a的輸出大于或等于漏電檢測電路5中設定的使跳閘電路6動作 的閾值C。如上所述，根據本發明的第4實施方式，測試開關設置在直流 電路內，因此，測試開關能夠使用額定電壓低、價格低廉的開關，并 能夠使零相變流器的測試用線圈和二次線圈之間的絕緣簡化，因而夠 使用小型且廉價的零相變流器。此外，具有如下效果，使光絕緣單元 的發光元件側可以使用耐電涌電流強度小的小型且廉價的部件，并可 以使用輸出電流小、結構簡單、價格低廉的電源電路。此外，在上述各實施例中是以與三相電路對應的斷路器為例進 行說明的，但對于與三相4線式電路對應的斷路器，當在任意3相的 一次導體和整流電路之間連接光絕緣單元的情況下，當然也能夠獲得同樣的效果。
權利要求
1.一種漏電斷路器，其具有零相變流器，其插入交流電路中；漏電檢測電路，其與卷繞在該零相變流器上的二次線圈連接，當流過上述交流電路的漏電電流超過規定大小時產生輸出；跳閘電路，其根據上述漏電檢測電路的輸出而使插入上述交流電路中的斷路部斷開；整流電路，其將上述交流電路的電壓整流后供給到上述漏電檢測電路；以及測試電路，其用于使模擬漏電電流流過卷繞在上述零相變流器上的測試線圈，其特征在于，上述測試電路上述整流電路的輸出側，由將上述測試線圈、測試開關、限流電阻以及光絕緣單元串聯連接的串聯連接體構成。
2. 根據權利要求1所述的漏電斷路器，其特征在于， 上述光絕緣單元構成為， 一次側為插入上述交流電路和上述整流電路之間的發光元件，二次側為對流過上述測試電路的模擬漏電電 流進行控制的感光元件。
3. 根據權利要求2所述的漏電斷路器，其特征在于， 將整流元件與上述光絕緣單元的發光元件反向并聯連接。
4. 根據權利要求2所述的漏電斷路器，其特征在于，將限流電阻與上述光絕緣單元的發光元件串聯連接，將與上述 發光元件的極性相反的恒壓二極管與上述發光元件和限流電阻的串 聯電路并聯連接。
5. 根據權利要求2所述的漏電斷路器，其特征在于，配置多個上述光絕緣單元，將各個光絕緣單元的一次側連接在上述交流電路中的至少2相和上述整流電路之間，使各個光絕緣單元 的二次側在上述測試電路內并聯連接。
6. 根據權利要求1所述的漏電斷路器，其特征在于， 具有模擬漏電電流控制單元，其用于根據上述漏電檢測電路的輸出而控制上述測試電路產生的模擬漏電電流。
7. 根據權利要求1所述的漏電斷路器，其特征在于， 從上述整流電路的輸出側經由恒壓電路向上述測試電路和漏電檢測電路進行電源供給。
8. 根據權利要求1所述的漏電斷路器，其特征在于， 上述跳閘電路由以下部分構成電磁裝置；以及電磁裝置驅動用開關單元，其接收漏電檢測電路的輸出而對電磁裝置進行控制。
全文摘要
本發明獲得一種漏電斷路器，其可以使施加在測試開關的接點間的電壓降低，并且能夠降低對零相變流器的測試用線圈和二次線圈之間的絕緣強度要求。該漏電斷路器具有零相變流器，其插入交流電路中；漏電檢測電路，其在流過該零相變流器的漏電電流超過規定大小時產生輸出；跳閘電路，其根據上述漏電檢測電路的輸出而使插入上述交流電路中的斷路部斷開；整流電路，其將上述交流電路的電壓整流后供給到上述漏電檢測電路；以及測試電路，其用于使模擬漏電電流流過卷繞在上述零相變流器上的測試線圈，其中，上述測試電路連接在上述整流電路的輸出側，由將上述測試線圈、測試開關、限流電阻以及光絕緣單元串聯連接的串聯連接體構成。
文檔編號H02H3/32GK101404405SQ20081009455
公開日2009年4月8日 申請日期2008年5月12日 優先權日2007年10月3日
發明者塚本龍幸, 神谷慎太郎, 金山健志 申請人:三菱電機株式會社