專利名稱：漏電斷路器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種漏電斷路器，其在電路的泄漏電流大于或等于規(guī)定值時切斷該電路，詳細地說，涉及改良作為該功能的驅(qū)動源的電源電壓生成的技術(shù)。
背景技術(shù)：
當前，市售的漏電斷路器幾乎全部都采用如下的方式，在內(nèi)置于該漏電斷路器中的例如由集成電路構(gòu)成的漏電檢測電路中，進行由零序變流器檢測出的信號的電平判斷，如果超過規(guī)定值，則向同樣內(nèi)置于漏電斷路器中的電磁鐵裝置輸出驅(qū)動信號，以斷開電路。然而，這些漏電檢測電路以及電磁鐵裝置中需要工作電力，該工作電力從漏電斷路器的內(nèi)部(例如，電路電壓AC400V)取得，并降低至規(guī)定的電壓(例如，DC12V)而被供給。這時，在3極用漏電斷路器中，一般從3極(為了便于說明，稱為R相、S相、T相。即，S相相當于中極)中的外側(cè)2極、即R-T相之間取得，這成為將3極用漏電斷路器用于單相電路中的情況下的制約條件，即必須在R-T相之間連接(例如，參照專利文獻1)。
但是，很久以前就提出了該漏電斷路器等配電設(shè)備的國際化，即所謂的全球標準化。具體地說，尋求遵循IEC(國際標準)60947-2AnnexB的漏電斷路器。與舊的JIS C8371(即，日本自有的標準)的不同點之一，可以舉出即使三相電路的某一個相欠相，也必須正常地發(fā)揮漏電功能。因此，在如上所述，從R-T相之間取得電壓的情況下，S相欠相時不會產(chǎn)生問題，但R相或T相欠相時，會立即喪失漏電功能。
已知為了防止該漏電功能喪失，將工作電力從三相電路的各個相取得之后由整流電路進行整流，并降低至規(guī)定的電壓而得到。根據(jù)該方式，由于即使某一個相欠相，也可以由剩下的兩相產(chǎn)生工作電力，所以可以繼續(xù)正常地使漏電功能工作。此外，在單相電路中使用的情況下還具有擴展效應(yīng)(例如，參照專利文獻2)，即，沒有必要一定空出S相，也就是說可以連接在R-S相之間或S-T相之間。
專利文獻1特開2002-78187號公報(第4頁左欄第6行～第13行、圖1)專利文獻2特開2005-158559號公報(第5頁第15行～第17行，圖1～2)發(fā)明內(nèi)容從上述專利文獻1和2可以清楚地看出，已知通過由上述的集成電路構(gòu)成的漏電檢測電路的輸出使晶閘管(專利文獻1中圖1的標號142，專利文獻2中圖2的標號TH)導(dǎo)通，使電磁鐵裝置(專利文獻中圖1的標號141，專利文獻2中圖2的標號TC)勵磁，切該斷漏電斷路器的電路，但此時漏電檢測電路的輸出，一般與其電路的泄漏同步，即，持續(xù)輸出由零序變流器檢測出的信號的電平判斷超過規(guī)定值的限定信號，如果低于規(guī)定值，則停止該輸出(所謂的復(fù)位)。這意味著只要超過規(guī)定值，就經(jīng)由晶閘管持續(xù)向電磁鐵裝置流過電流，但實際上如上所述可知，由于利用該電磁鐵裝置的勵磁切斷電路，切斷向電磁鐵裝置的電力供給，所以不會引起例如電磁鐵裝置的燒毀這樣的問題。
另一方面，并不限于該漏電斷路器，在配線用斷路器的設(shè)置時，通常，(參照專利文獻1的圖2)圖中的上方是電源側(cè)，下方是負載側(cè)(下面，將其稱為正向連接)，但從與配電盤內(nèi)的母線間的關(guān)系可知，從使用方便或者美觀的觀點考慮，優(yōu)選上下顛倒，即，上方是負載側(cè)，下方是電源側(cè)(下面，將其稱為逆連接)。該情況下，在漏電斷路器中，即使暫時因漏電檢測而切斷電路，在包含漏電檢測電路的電路中，依然持續(xù)施加電源(專利文獻1中，圖1的右側(cè)的標號10A是電源側(cè)，專利文獻2中圖2的標號3B是電源側(cè))。因此，必然要考慮由該持續(xù)施加產(chǎn)生的、包含電磁鐵裝置的電子部件的耐熱能力。
從專利文獻2可以看到，由于整流電路(標號41)是全波整流，因此晶閘管的電流不會通過零點，該晶閘管持續(xù)導(dǎo)通。然而，即使由電路斷路產(chǎn)生泄漏停止、即切斷晶閘管的門極供給，晶閘管依然繼續(xù)導(dǎo)通，其結(jié)果，在電磁鐵裝置中繼續(xù)流過電流，因此導(dǎo)致該電磁鐵裝置的損毀。因而，在現(xiàn)有的漏電斷路器中，采用如下對策，即，在產(chǎn)品上標注禁止逆連接的內(nèi)容，或者，如果允許逆連接，也會例如在電力線和整流電路之間設(shè)置與電路接點連動的開關(guān)，在該漏電斷路器的“斷開”時，使該開關(guān)也斷開，以使電力供給中斷，無論如何，都避免不了使用方便性的惡化或者成本上升。特別是，關(guān)于該成本上升，如專利文獻2所示，在從三相電路的各相供給電力的情況下，最少也需要2個開關(guān)(因為如上述在欠相時也能進行動作)，其影響大到不能被忽視的程度。此外，采用“由晶閘管的持續(xù)導(dǎo)通引起的全波整流”的理由，不言而喻當然是希望將由該全波整流得到穩(wěn)定的直流電壓施加于集成電路。
本來，如果電磁鐵裝置自身具有能耐得住持續(xù)流過的電流的容量，僅就燒毀而言，沒有非要使電力供給中斷。但是，在該殼體、即進行了漏電斷路的逆連接的漏電斷路器中，電磁鐵裝置依然保持勵磁狀態(tài)，因此必須面對以下問題，即使要再次接通該漏電斷路器，那時是(漏電)切斷而不能接通。因此，為了使該漏電斷路器再次接通，需要使位于該漏電斷路器的上面的例如配線用斷路器處于“斷開”，其結(jié)果，電力供給的中斷不可避免，該情況下，必然對該配線用斷路器的其它的正常的部分產(chǎn)生影響，特別是在考慮了電力的無瞬間切斷的情況下，很難說是好方法。此外，由于電磁鐵裝置的耐熱能力提高，引起該裝置自身的大型化，成為阻礙漏電斷路器的小型化的主要原因。
該電磁鐵裝置的大型化并不是限于此前所述的“逆連接”，也會在“正向連接”中出現(xiàn)。例如，專利文獻2所示的電磁鐵裝置的勵磁電流是直流電流，因此其大小比較小。因此，為了以該較小的直流電流勵磁、即得到達到斷開該漏電斷路器的斷路接點的功率，必須增加安培匝數(shù)，這樣就意味著線圈數(shù)增加，進而該裝置的大型化。如果希望以適合漏電斷路器的小型化的方式縮小電磁鐵裝置的外形，則需要能夠供給與之對應(yīng)的電流的電源電路，但該情況下，該電源電路本身規(guī)模就很大，由于勵磁時和非勵磁時(所謂待機時)的消耗電流的差大，為了使對應(yīng)于該差的電力消耗由電源電路負擔(dān)，必須提升構(gòu)成該電源電路的各元件的耐熱能力，其結(jié)果，增加了電路的容積，不能實現(xiàn)“漏電斷路器的小型化”這一初始目的。
本發(fā)明是為了解決上述問題而提出的，其目的在于得到一種小型的漏電斷路器，其從三相電路的各相得到工作電力，且不用追加通斷該工作電力供給的開關(guān)等部件而能夠進行逆連接。
本發(fā)明所涉及的漏電斷路器具備零序變流器，三相電路的3根電力線插入其中，該零序變流器檢測所述三相電路的泄漏電流；漏電檢測電路，其對由該零序變流器檢測出的信號進行電平判斷；電磁鐵裝置，其隨動于該漏電檢測電路的輸出，使開閉機構(gòu)部動作；以及電路接點，其利用所述開閉機構(gòu)部的動作而斷開，所述漏電檢測電路和電磁鐵裝置從所述三相電路的3根電力線，經(jīng)由整流電路接受工作電力的供給，同時，所述整流電路是半波整流，且所述電磁鐵裝置與所述半波整流的后段連接。
發(fā)明的效果本發(fā)明提供一種漏電檢測裝置，其如上所述，切合使用者的需求，具體地說，復(fù)合國際標準，同時連接方向不受限制，小型且通用性高。


圖1是本發(fā)明的實施方式1中的3極用漏電斷路器的內(nèi)部連接圖。
圖2是表示圖1中的整流電路的輸出電壓波形的圖，(a)是正常時，(b)是欠相時。
圖3是圖1中的電源電路的詳細圖。
圖4是本發(fā)明的實施方式2中的電源電路的詳細圖。
具體實施例方式
實施方式1圖1是本發(fā)明的實施方式1中的3極用漏電斷路器的內(nèi)部連接圖，圖2是表示圖1中的整流電路的輸出電壓波形的圖。此外，圖3是圖1中的電源電路的詳細圖。
圖1中，3極用漏電斷路器(下面，稱為漏電斷路器)71，在所安裝的電路的電源側(cè)設(shè)置電源側(cè)端子61，在負載側(cè)設(shè)置負載側(cè)端子62，同時，將這兩個端子連接的電力線63，經(jīng)過通斷流經(jīng)該電力線63的電流的電路接點64，分別設(shè)置3組。此外，該電力線63為了方便，在圖中從上側(cè)到下側(cè)標注R、S、T的標號。電力線63插入配置在電路接點64的負載側(cè)(圖中右側(cè))的零序變流器65中，在流過電力線63的電流的平衡被打破時、即從電路向地面產(chǎn)生泄漏電流的情況下，從該零序變流器65輸出與其電平成正比的信號。此外，兩個端子是為了容易辨別而命名為電源側(cè)和負載側(cè)的，但在對照本發(fā)明的目的的情況下，當然也可以分別在電源側(cè)端子上61處連接負載，在負載側(cè)端子62處連接電源(該情況下，零序變流器65的配置位置為電路接點64的電源側(cè))。
來自零序變流器65的信號，經(jīng)由未圖示的電壓變換電路送到漏電檢測電路1。在該漏電檢測電路1中，判斷送來的電壓的高度或?qū)挾龋谂袛嗨鼈兂^規(guī)定的電平的時候，通過向晶閘管2的門極發(fā)送信號，將該晶閘管2的陽極-陰極之間導(dǎo)通。通過該導(dǎo)通，電磁鐵裝置3被勵磁，例如，通過吸引未圖示的桿，不細述但斷開電路接點64，預(yù)先防止由泄漏電流產(chǎn)生的火災(zāi)或人身事故。另外，漏電檢測電路1由集成電路構(gòu)成這一點、以及來自該漏電檢測電路1的晶閘管2的門極信號的供給無論漏電斷路器71的正連接或是逆連接均與泄漏電流的消除同時進行重置這一點，如背景技術(shù)、以及發(fā)明內(nèi)容所述，是眾所周知的。
電磁鐵裝置3當然需要工作電力，其由半波整流得到，該半波整流是將該電磁鐵裝置3連接在整流電路4的后段，即，將2組二極管中的1組串聯(lián)的2個二極管的連接點與S相連接，另一組將正極側(cè)與R相連接，將負極側(cè)與T相連接，并且不與電力線63連接的一側(cè)連接正極側(cè)和負極側(cè)。此外，將該半波整流輸出(參照圖2(a))施加于后述的電源電路5，將由該電源電路5降壓及平滑后的例如DC5V，作為漏電檢測電路1的工作電力。因而，由于與專利文獻2相同地，即使某一相發(fā)生欠相，也從整流電路4不間斷地進行輸出(參照圖2(b))，因此，不會對漏電功能帶來障礙。另外，在考慮本發(fā)明的本質(zhì)的情況下，整流電路4的各二極管與電力線63的連接點，也可以在電路接點64的圖1圖中左側(cè)，但在該左側(cè)雖未圖示但配置有在電路接點64的“斷開”動作時消除所產(chǎn)生的電弧的裝置等，從這方面考慮，如圖1所示，配置在電路接點64的右側(cè)。
這樣，當然即使某一相欠相也不會導(dǎo)致漏電功能喪失，由于向電磁鐵裝置3施加半波整流，因此即使逆連接的漏電斷路器71漏電斷路，也由于通過該漏電斷路后的半波整流輸出的零電位使晶閘管2斷開，因而由持續(xù)電力供給產(chǎn)生的消耗與待機時相同地，由電源電路5負擔(dān)，所以電磁鐵裝置3的耐熱能力僅著眼于短時間額定即可，此外，通過使該電磁鐵裝置3的連接位置位于整流電路的后段，與能夠進行所謂大電流供給相結(jié)合，可以采用向電磁鐵裝置3的電壓波形，以及實現(xiàn)由該電壓波形得到的裝置的簡化和小型化。此外，通過將該電磁鐵裝置3與直至電源電路5的所謂電源線連接，待機時起到電感部分的作用，因此，可以期待以下的擴展效應(yīng)，即，能夠吸收經(jīng)由電力線63流入的電流沖擊。另外，不將電磁鐵裝置3連接在整流電路4的前段的理由，無非是避免因所連接的相的欠相而使電磁鐵裝置陷入了不動作。
如

發(fā)明內(nèi)容
所述，漏電檢測電路1尋求穩(wěn)定的直流電壓，但如此前的說明可知，本發(fā)明的要點在于，即使漏電檢測器71逆連接，也為了不使電磁鐵裝置3燒毀，而對整流電路采用半波整形?；谧鳛殡娫措娐?的詳細圖的圖3，繼續(xù)說明如何使該穩(wěn)定的直流電壓和防止燒毀這一說起來對立的效果同時成立。
如圖3所示，電源電路5由第1恒壓電路51、第2恒壓電路52以及平滑電容器53構(gòu)成。在這里，為了從半波整流得到穩(wěn)定的直流電壓，需要使平滑電容器53的容量增加(例如，相對于本公司的現(xiàn)有產(chǎn)品的2倍)。此外，對于第1和第2恒壓電路51和52的開關(guān)元件，使用場效應(yīng)晶體管51a、通用晶體管(下面，稱為晶體管)52a，但其中，由于使用場效應(yīng)晶體管51a與平滑電容器53的容量增加有關(guān)，成為上述“效果的同時成立”的關(guān)鍵點，因此，下面詳細地說明。
漏電斷路器如上所述，為了預(yù)先防止萬一由泄漏電流引起的人身事故，其動作時間也嚴格規(guī)定(例如，之前的IEC60947-2AnnexB的情況下，在額定靈敏度電流的5倍的泄漏時，為40mS以內(nèi))。因此，雖未詳細說明，但漏電檢測電路1以滿足該基準的方式構(gòu)成，其結(jié)果，對于從待機時開始的泄漏產(chǎn)生，以規(guī)定方式進行動作(將該動作稱為O(Open的省略)動作)。另一方面，不言而喻，泄漏并不僅限于從待機時開始緩緩地發(fā)生，例如，尋求在對于具備發(fā)生泄漏的條件的電路，使配置于該電路中的漏電斷路器進行“閉合”動作的情況下，也同樣地以規(guī)定方式進行動作(將該動作稱為CO(Close-Open的省略)動作)。在這里必須考慮問題的是，無論怎樣使漏電檢測電路1按照基準方式構(gòu)成，在該漏電檢測電路1的電力供給源中也會存在時間延遲。平滑電容器53的容量提升被關(guān)注的理由就在于此。
因此，第1恒壓電路51的開關(guān)元件如上所述，并不是通用晶體管，而是使用場效應(yīng)晶體管51a，以使得用于漏電檢測電路1的直流電壓的盡快上升。這不過是充分利用場效應(yīng)晶體管所特有的功能，即，只要導(dǎo)通柵極的電壓是數(shù)十伏左右，就可以對應(yīng)于所連接的負載，控制流經(jīng)漏極-源極之間的電流。因而，只要以如下方式設(shè)定各元件的常數(shù)，就可以實現(xiàn)上述“效果的同時成立”，即，使由與該場效應(yīng)晶體管51a相對應(yīng)的(后述的)浪涌電流保護用的電阻51b(數(shù)百Ω左右)、和平滑電容器53的CR積所確定的時間常數(shù)，低于漏電檢測器所需的動作時間。
下面，說明直流電壓的生成過程。如果使漏電斷路器71進行“閉合”動作，則圖2(a)所示的電壓(其峰值當然與電力線63的峰值相等)施加于電阻51c和恒壓二極管51d，但如果該電壓超過上述的“導(dǎo)通門極的電壓”，則由于使平滑電容器53的電位在源極-GND之間上升，因此以降低漏極-源極之間的阻抗的方式，場效應(yīng)晶體管51a自身開始控制。此時的源極-GND間電壓成為漏電檢測電路1的直流電壓(或者是直流電壓要素)，但由于成為從恒壓二極管51d的電壓值減去場效應(yīng)晶體管的51a的門極導(dǎo)通電壓(數(shù)伏左右)的值，因此，可以對應(yīng)于所使用的場效應(yīng)晶體管的門極導(dǎo)通電壓、以及希望得到的直流電壓值，確定恒壓二極管51d的常數(shù)。此外，伴隨上述的漏極-源極之間的低阻抗化會流過浪涌電流，但由于其與電阻51b串聯(lián)，因此通過該電阻51b負擔(dān)，防止場效應(yīng)晶體管51a的損壞。
這樣得到了源極-GND間電壓，但在希望使其進一步穩(wěn)定的情況下，優(yōu)選充分利用第2恒壓電路52，即，將由電阻52b和恒壓二極管52c確定的電壓向晶體管52a供給。此時，在源極-GND間電壓中識別出脈動電流的情況下，必須以使由該脈動電流產(chǎn)生的最低電壓低于恒壓二極管52c的電位的方式，確定電阻52b的值。此外，對應(yīng)于晶體管52a的基極電壓(約0.7V)以及希望得到的直流電壓值確定恒壓二極管52c的常數(shù)，這與上述第1恒壓電路51的恒壓二極管51d的情況相同。
這樣，即使伴隨著對整流電路4采用半波整流，而平滑電容器53的容量提升，也可以通過第1恒壓電路51的開關(guān)元件使用場效應(yīng)晶體管，將動作時間收縮在基準值內(nèi)。此外，通過采用上述的半波整流，與現(xiàn)有的全波整流相比，電壓和電流都在換算為有效值的情況下降低20％，此外對于發(fā)熱(電壓×電流)降低約36％(從1-(0.8×0.8)得出)，能夠降低各電子部件的耐熱能力。此外，將向場效應(yīng)晶體管51a施加的例如短暫的雷浪涌(一般為7kV)電壓，通過CR濾波器而限制到場效應(yīng)晶體管的絕對最大額定電壓以內(nèi)，防止其破壞，但該CR濾波器由電阻51b和電容器51e構(gòu)成，即，僅通過增加電容器51e來實現(xiàn)。通過這些效果的疊加，極大地抑制了電子電路的規(guī)模，因此與上述的電磁鐵裝置3的小型化相結(jié)合，能夠向使用者提供符合各種規(guī)格的小型且使用方便的漏電斷路器。
實施方式2圖4是本發(fā)明的實施方式2中的包含晶閘管的與圖3相當?shù)膱D。與圖3的不同點在于，將晶閘管和場效應(yīng)晶體管分2段構(gòu)成。并不限于晶閘管或場效應(yīng)晶體管，這些元件，具有與內(nèi)置于漏電斷路器的電路相應(yīng)的外形，并且由其外形自然可以確定可以使用的電壓。即，在電路電壓高的情況下，優(yōu)選使用由該實施方式2說明的電源電路(更簡單地說明，實施方式1為電路電壓AC100-200V系列，實施方式2為電路電壓AC100-400V系列)。此外，因為向漏電檢測電路1的直流電壓的生成過程中不存在大的不同點，所以在這里，對為了耐壓性能提升而與分為2段的元件相對應(yīng)的主電路電壓的平均施加方法進行說明。
圖4中，如果使漏電斷路器71進行“閉合”動作，則與實施方式1相同地，將圖2(a)所示的電壓施加于電阻51c1、51c2和恒壓二極管51d，但此時，從電阻51c1、51c2的電阻值相同這一點、或者恒壓二極管51d的電壓值遠遠小于電路電壓(如實施方式1說明，相當于在平滑電容器53的兩端電壓上加上場效應(yīng)晶體管51a2的柵極導(dǎo)通電壓(數(shù)伏左右)所得到的值)這一點來看，圖中A點的電位成為電路電壓的大致1/2。此外，(如前所述)因為場效應(yīng)晶體管51a1的柵極導(dǎo)通電壓也小到與電路電壓相比可以忽略程度，因此，圖中B點的電位也成為電路電壓的大致1/2。因此，在晶閘管21、22未導(dǎo)通的所謂待機時，該B點的電位直接表現(xiàn)為圖中C點的電位(即，晶閘管21的負極電位)。因而，在場效應(yīng)晶體管51a1、51a2以及晶閘管21、22上施加大致相等的、且是電路電壓的一半的電壓，因此，沒有伴隨著電路電壓的AC400V系列的、例如元件的損壞等一切擔(dān)心。
權(quán)利要求
1.一種漏電斷路器，具備零序變流器，三相電路的3根電力線插入其中，該零序變流器檢測所述三相電路的泄漏電流；漏電檢測電路，其對由該零序變流器檢測出的信號進行電平判斷；電磁鐵裝置，其隨動于該漏電檢測電路的輸出，使開閉機構(gòu)部動作；以及電路接點，其利用所述開閉機構(gòu)部的動作而斷開，其特征在于，所述漏電檢測電路和電磁鐵裝置從所述三相電路的3根電力線經(jīng)由整流電路接受工作電力的供給，同時，所述整流電路是半波整流，且所述電磁鐵裝置與所述半波整流的后段連接。
2.如權(quán)利要求1所記載的漏電斷路器，其特征在于，供給工作電力的部件由第1和第2恒壓電路構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求2所記載的漏電斷路器，其特征在于，構(gòu)成第1恒壓電路的開關(guān)元件是場效應(yīng)晶體管。
全文摘要
得到一種小型的漏電斷路器，其從三相電路的各相得到工作電力，且不增加通斷該工作電力的供給的開關(guān)部件就進行逆連接。該漏電斷路器具備零序變流器，三相電路的3根電力線插入其中，該零序變流器檢測所述三相電路的泄漏電流；漏電檢測電路，其對由該零序變流器檢測出的信號進行電平判斷；電磁鐵裝置，其隨動于該漏電檢測電路的輸出，使開閉機構(gòu)部動作；以及電路接點，其利用所述開閉機構(gòu)部的動作而斷開，所述漏電檢測電路和電磁鐵裝置從所述三相電路的3根電力線，經(jīng)由整流電路接受工作電力的供給，同時，所述整流電路是半波整流，且所述電磁鐵裝置與所述半波整流的后段連接。
文檔編號H02H3/32GK101034645SQ200610127638
公開日2007年9月12日 申請日期2006年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月6日
發(fā)明者三好伸郎 申請人:三菱電機株式會社