漏電斷路器的製造方法
2023-04-27 09:16:41
漏電斷路器的製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種漏電斷路器，在該漏電斷路器中能夠使用驅動電流少、發熱量小的部件。該漏電斷路器具有：開閉觸點，其使交流電路通斷；零相變流器，其檢測交流電路的零相電流；漏電檢測電路，其基於零相變流器的檢測信號而檢測漏電；跳閘裝置，其由漏電檢測電路驅動；電容降壓電源電路，其與交流電路連接；第1整流電路，其連接在該電容降壓電源電路的後段，向漏電檢測電路供給電力；第2整流電路，其與交流電路連接；以及自消弧型開關元件，其被漏電檢測電路驅動而使跳閘裝置的跳閘線圈勵磁，在該漏電斷路器中，自消弧型開關元件的一端與第2整流電路連接，在該另一端和第2整流電路的負極側之間連接有跳閘線圈。
【專利說明】
漏電斷路器
【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種在電路的漏電電流大於或等於規定值時，將該電路斷開的漏電斷路器，特別是涉及一種漏電斷路器的動作電源。
【背景技術】
[0002]當前，正在流通使用的漏電斷路器大多利用內置在該漏電斷路器中的例如由集成電路構成的漏電檢測電路，對通過零相變流器檢測出的信號的等級進行判定，如果信號的等級超過規定值，則根據漏電檢測電路的輸出使晶閘管導通，驅動內置的電磁鐵裝置，使漏電斷路器斷路，將電路斷開。然而，在這些漏電檢測電路以及電磁鐵裝置的動作時，需要消耗電力，該電力從漏電斷路器的內部、例如電路的線間電壓的AC400V獲得，並變換為規定的電壓、例如DC12V，然後供給。此時，在3極的漏電斷路器中，通常從3極(為了方便，稱為R相、S相、T相。即，S相相當於中極。)中的外側兩極、即、R-T相間獲得。但是，其原因在於，在將3極的漏電斷路器用在單相電路中的情況下，存在將連接限定於R-T相間這一限制條件。
[0003]另外，並不限於該漏電斷路器，很久以前就提出了配電設備的國際化，所謂的全球標準化。具體來說，要求漏電斷路器符合IEC(國際標準)60947-2 AnnexB的標準，但與JIS(日本工業標準)C8201-2-2 Annex2(即，日本獨有的標準)的不同點之一在於，即使在三相電路的某一相發生了欠相時，漏電功能也必須正常動作。因此，如上述所示，在從R-T相間獲取電壓的情況下，S相的欠相不是問題，但在R相或者T相欠相時，會導致立即喪失漏電功能。
[0004]為了防止該漏電功能的喪失，已知下述技術，即，在獲取三相電源即從三相電路的各相獲取動作電力時，利用整流電路進行整流，能夠降低為規定的電壓。根據該方式，即使在某一相欠相時，也能夠利用剩餘的兩相生成動作電力，因此，漏電功能繼續正常動作。另夕卜，還具有波及效應，即，在使用在單相電路中的情況下，無需一定空出S相，S卩，也能夠連接在R-S相間或者S-T相間(例如，參照專利文獻I)。
[0005]專利文獻1:日本特開2009 - 59607號公報圖1
[0006]在現有的電路斷路器中，根據來自前述的漏電檢測電路的輸出，使晶閘管導通，驅動電磁鐵裝置，從而使漏電斷路器斷路，這是公知的，但此時的漏電檢測電路的輸出需要對驅動電流較大的晶閘管進行驅動。因此，必要應對漏電檢測電路的發熱量增加、將在電源電路中使用的電容器的容量增大等情況。另外，在電磁鐵裝置中使用低價的電磁線圈的情況下，晶閘管不是面安裝型而是引線型的部件，因此，由於使用引線型的晶閘管，還需要增大基板。
實用新型內容
[0007]本實用新型就是為了解決上述課題而提出的，其目的在於得到一種漏電斷路器，通過在該漏電斷路器中能夠使用驅動電流少、發熱量小的部件，從而能夠實現小型化。
[0008]本實用新型所涉及的漏電斷路器，其具有:開閉觸點，其使交流電路通斷；零相變流器，其檢測交流電路的零相電流；漏電檢測電路，其與該零相變流器連接，基於零相變流器的檢測信號而檢測漏電；跳閘裝置，其由該漏電檢測電路驅動；串聯體，其分別與交流電路的各相連接，由電阻以及電容器串聯連接而成;第I整流電路，其連接在該串聯體的後段，向漏電檢測電路供給電力；第2整流電路，其與交流電路連接；以及開關元件，其連接在該第2整流電路的後段，通過被漏電檢測電路驅動而使跳閘裝置的跳閘線圈勵磁，在該漏電斷路器中，開關元件是自消弧型開關元件，並且，開關元件的一端與第2整流電路連接，在開關元件的另一端和第2整流電路的負極側之間連接有所述跳閘線圈。
[0009]實用新型的效果
[0010]根據本實用新型，能夠得到一種獲取三相電源電路斷路器，其能夠使用小型、發熱量少的部件，可應對高次諧波電路以及逆連接電路。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1是表示本實用新型的實施方式I中的3極漏電斷路器的電路圖。
[0012]圖2是表示本實用新型的實施方式2中的3極漏電斷路器的電路圖。
[0013]標號的說明
[0014]2開閉觸點，3零相變流器，4漏電檢測電路，5自消弧型開關元件，6跳閘裝置，7電源電路，71電容降壓電源電路，72第I整流電路，73齊納二極體，75第2整流電路，101漏電斷路器。
【具體實施方式】
[0015]實施方式1.
[0016]圖1是表示本實用新型的實施方式I中的3極漏電斷路器的電路圖。
[0017]在圖1中，漏電斷路器101具有:開閉觸點2，其使交流電路I通斷；零相變流器3，其插入至交流電路I中，檢測交流電路I的零相電流；漏電檢測電路4，其與該零相變流器3連接，基於零相變流器3的檢測信號而檢測漏電；跳閘裝置6，其由該漏電檢測電路4的輸出信號驅動；自消弧型開關元件5，其通過被漏電檢測電路4驅動而使跳閘裝置6的跳閘線圈6a勵磁；以及電源電路7，其向漏電檢測電路4和跳閘裝置6兩者供給電力。
[0018]另外，跳閘裝置6具有:跳閘線圈6a，其根據自消弧型開關元件5的導通而被勵磁；以及跳閘機構6b，其在該跳閘線圈6a勵磁時將開閉觸點2分離。
[0019]電源電路7將從交流電路I輸入的交流電壓變換為規定的直流電壓，例如變換為DC12V,向跳閘線圈6a供給勵磁電流，並且，向漏電檢測電路4供給電力。
[0020]此外，在自消弧型開關元件5中，為了抑制來自漏電檢測電路4的輸出電流而使用具有電壓控制柵極的MOSFET、IGBT等。
[0021]以下，對電源電路7的詳細結構進行說明。電源電路7具有:電容降壓電源電路71，其與交流電路I的各相分別進行連接，是由限制電流的電流限制電阻71a、以及與該電流限制電阻71a串聯連接的電容器71b構成的串聯體；第I整流電路72，其連接在該電容降壓電源電路71的後段，由二極體全橋電路構成；齊納二極體73，其陰極與該第I整流電路72的輸出的正極側連接，用於對第I整流電路72的輸出電壓進行降壓；以及平滑用電容器74，其與該齊納二極體73的兩端並聯連接。
[0022]另外，齊納二極體73的陽極與跳閘線圈6a的一端連接，第I整流電路72的輸出的負極側與跳閘線圈6a的另一端連接。
[0023]並且，電源電路7具有第2整流電路75，該第2整流電路75與交流電路I連接，生成用於驅動跳閘線圈6a的電源。該第2整流電路75對交流電路I的3相中的某2相進行全波整流。
[0024]如果進一步詳細地說明，則第2整流電路75具有:二極體75a，其陽極與交流電路I的R相連接，陰極與自消弧型開關元件5的漏極連接；二極體75b，其陽極與交流電路I的S相連接，陰極與二極體75a的陰極連接；二極體75c，其陰極與交流電路I的T相連接，陽極與第I整流電路72的輸出的負極側連接；以及二極體75d，其陰極與交流電路I的S相連接，陽極與二極體75c的陽極連接。
[0025]第I整流電路72的輸出的正極側與漏電檢測電路4的電源端子4a連接，在跳閘線圈6a的一端以及齊納二極體73的陽極的連接點處連接有漏電檢測電路4的接地4b。漏電檢測電路4的輸出埠 4c經由電阻8而與自消弧型開關元件5的柵極連接。自消弧型開關元件5的源極與跳閘裝置6的一端以及齊納二極體73的陽極的連接點連接。
[0026]另外，在自消弧型開關元件5的柵極與源極之間連接有電阻9，由電阻8和電阻9構成分壓電阻，對施加至自消弧型開關元件5的柵極的電壓進行調整。並且，在自消弧型開關元件5的柵極與源極之間還連接有用於防止因噪聲引起的誤動作的電容器10。
[0027]此外，在權利要求書中所述的「開關元件的一端」是指上述自消弧型開關元件5的漏極，同樣地，在權利要求書中所述的「開關元件的另一端」是指上述自消弧型開關元件5的源極。
[0028]下面，對電源電路7的動作進行說明。
[0029]在通常狀態下，如果從交流電路I的R、S、T相(圖1的紙面上方，從左側開始為R、S、T相)供給AC100V?400V左右的交流電壓，則在由構成電容降壓電源電路71的電流限制電阻71a以及電容器71b所形成的串聯體中流過交流電流，通過第I整流電路72變換為直流電力。從第I整流電路72輸出的直流電力，通過連接在第I整流電路72的後段的齊納二極體73以及電容器74而降壓為規定的直流電壓例如DC12V，並且，進行平滑化而供給至漏電檢測電路4。
[0030]下面，對在漏電檢測電路4的接地4b和第I整流電路72的負極側之間連接跳閘線圈6a的目的進行說明。
[0031]電源電路7採用不發熱的電容降壓電源電路71，因此，對於從交流電路I流入的高頻率值的浪湧電流，由於電容降壓電源電路71的阻抗即1/2 JifC中的頻率f變大而成為低阻抗，因此，無法使電壓降低。在此，C是電容器71b的容量，f是從交流電路I流入的浪湧電流的頻率。
[0032]因此，存在使漏電檢測電路4內的檢測電路以及定電壓電路等過負載的問題。為了解決該問題，利用跳閘線圈6a的電抗值即2 π fL，抑制從交流電路I流入的浪湧電流。由此，保護漏電檢測電路4內的檢測電路以及定電壓電路等不會成為過負載。在此，L是跳閘線圈6a的電感。
[0033]另一方面，為了驅動跳閘裝置6，必須使電源電壓不產生電壓降而直接施加至跳閘線圈6a。因此，在第2整流電路75中，從電容降壓電源電路71的交流電路I側，分別將二極體75a、75b的陽極側與R、S兩相連接，將二極體75a、75b的陰極側與自消弧型開關元件5的漏極連接。
[0034]另外，將二極體75c、75d的陽極側與跳閘線圈6a的一端連接，分別將二極體75c、75d的陰極側從電容降壓電源電路71的交流電路I側與R、S兩相連接。由此，構成對交流電路I的3相中的某2相進行全波整流的半波整流電路，在自消弧型開關元件5接通時，構成繞過電容降壓電源電路71的電路結構。
[0035]下面，對漏電斷路器101的動作進行說明。
[0036]交流電路I的電力線向配置在開閉觸點2的負載側(圖1的紙面上的下側)的零相變流器3插入，在流過交流電路I的電流的平衡被破壞時，即，在產生從交流電路I向接地端的漏電電流的情況下，從該零相變流器3輸出與該漏電電流的等級成正比的信號。
[0037]從零相變流器3輸出的信號，經由未圖示的電壓變換電路而發送至漏電檢測電路
4。在該漏電檢測電路4中，對發送來的信號的峰值電壓值、或者信號的寬度進行判別，在判定為這些信號超過規定的等級時，向自消弧型開關元件5的柵極輸出信號，從而使該自消弧型開關元件5的漏極-源極之間導通。通過該導通，跳閘線圈6a被勵磁，驅動跳閘機構6b，從而斷開開閉觸點2，將因漏電電流引起的火災、或者人身事故防患於未然。
[0038]此外，漏電檢測電路4由集成電路構成這一點，以及從該漏電檢測電路4向自消弧型開關元件5的柵極信號的供給，不管漏電斷路器101的電源側和負載側是正連接而成的正連接，或者漏電斷路器101的電源側和負載側是逆連接而成的逆連接，都隨著漏電電流的消失而復位，自消弧型開關元件5的漏極-源極之間成為非導通。並且，自消弧型開關元件5的漏極-源極之間由於成為非導通，因此跳閘線圈6a的勵磁停止。
[0039]另外，在自消弧型開關元件5的漏極-源極之間成為非導通時，在跳閘線圈6a的兩端之間產生浪湧電壓。因此，通常來說，在跳閘線圈6a的兩端並聯連接續流二極體，但在本實施方式中，跳閘線圈6a —構成第I整流電路72的二極體一齊納二極體73 —跳閘線圈6a的電路，由於具有續流二極體的作用，因此，無需設置續流二極體。
[0040]根據本實施方式，具有:電容降壓電源電路71，其與交流電路I的各相分別進行連接，由電阻71a以及電容器71b串聯連接而成；第I整流電路72，其連接在該電容降壓電源電路71的後段；第2整流電路75，其與交流電路I連接；以及自消弧型開關元件5，其連接在該第2整流電路75的後段，使跳閘裝置6的跳閘線圈6a勵磁，自消弧型開關元件5的一端與第2整流電路75的正極側連接，在第2整流電路75的負極側和自消弧型開關元件5的另一端之間連接有跳閘線圈6a，因此，漏電檢測電路4驅動自消弧型開關元件5的電流減小，能夠抑制漏電斷路器101中的電源電路7的發熱。並且，由於抑制漏電斷路器101中的電源電路7的發熱，因此能夠得到小型且低價的漏電斷路器。
[0041]另外，由於採用了不發熱的電容降壓電源電路71、為了抑制來自漏電檢測電路4的輸出電流而具有電壓控制柵極的自消弧型開關元件5、和在跳閘線圈6a的驅動電源中作為半波整流電路的第2整流電路75，因此，能夠抑制電源電路7的發熱量。
[0042]另外，自消弧型開關元件5的一端與第2整流電路75的正極側連接，在第I整流電路72的負極側和自消弧型開關元件5的另一端之間連接有跳閘線圈，因此，能夠利用跳閘線圈6a的電抗值即2 π fL，抑制從交流電路I流入的浪湧電流。
[0043]另外，由於通過自消弧型開關元件5使跳閘線圈6a勵磁，因此，漏電斷路器101即使在將電源測和負載側逆連接的狀態下，在漏電檢測電路4將輸出斷開的時刻，停止跳閘線圈6a的勵磁，能夠防止跳閘線圈6a的燒毀。
[0044]另外，跳閘線圈6a —構成第I整流電路72的二極體一齊納二極體73 —跳閘線圈6a的電路，由於具有相對於跳閘線圈6a並聯設置的續流二極體的作用，因此，無需在跳閘線圈6a的驅動電路中設置續流二極體，能夠將漏電斷路器101小型化。
[0045]另外，利用不發熱的電容降壓電源電路71，經由第I整流電路72向漏電檢測電路4供給穩定的直流電源，與電容降壓電源電路71串聯地連接跳閘線圈6a，從而無論對於哪一相，均能夠吸收來自直流電源I的浪湧電流，因此，即使在某個相發生了欠相而發生漏電事故時，在將來自漏電檢測電路4的輸出電流抑制為最小限度的狀態下，能夠使跳閘線圈6a勵磁，從而使漏電斷路器101跳閘。
[0046]實施方式2
[0047]圖2是表示本實用新型的實施方式2中的3極漏電斷路器的電路圖。
[0048]在IEC60947-2中規定了以額定靈敏度電流的5倍，在40ms內動作的內容，但在實施方式I中，由於通過作為半波整流電路的第2整流電路75驅動跳閘線圈6a，因此，根據使用相位的不同，有可能使跳閘裝置6的動作時間超過40ms。
[0049]本實施方式的漏電斷路器102，是能夠使得跳閘裝置6的動作時間相對於40ms而變得足夠短的結構，如圖2所示，為了應對跳閘裝置6需要穩定的直流電壓的結構，將作為半波整流電路的第2整流電路75變更為作為全波整流電路的第3整流電路76。其他的結構由於與實施方式I相同，因此省略詳細說明。
[0050]為了驅動跳閘裝置6，必須使電源電壓不產生電壓降而直接施加至跳閘線圈6a。因此，在第3整流電路76中，從電容降壓電源電路71的交流電路I側，分別將二極體76a、76b、76c的陽極側與全相連接，將二極體76a、76b、76c的陰極側與自消弧型開關元件5的漏極連接。
[0051]另外，將二極體76d、76e、76f的陽極與跳閘線圈6a的另一端連接，從電容降壓電源電路71的交流電路I側，分別將二極體76d、76e、76f的陰極與全相連接，從而構成全波整流電路。因此，在自消弧型開關元件5導通時，繞過電容降壓電源電路71，形成供給電源的電路。
[0052]根據本實施方式，具有:電容降壓電源電路71，其與交流電路I的各相分別進行連接，由電阻以及電容器串聯連接而成；第I整流電路72，其連接在該電容降壓電源電路71的後段；第3整流電路76，其與交流電路I連接；以及自消弧型開關元件5，其連接在該第3整流電路76的後段，使跳閘裝置6的跳閘線圈6a勵磁，自消弧型開關元件5的一端與第3整流電路76的正極側連接，在第3整流電路76的負極側和自消弧型開關元件5的另一端之間連接有跳閘線圈6a，因此，漏電檢測電路4驅動自消弧型開關元件5的電流減小，能夠抑制漏電斷路器102中的電源電路7的發熱。並且，由於抑制漏電斷路器102中的電源電路7的發熱，因此能夠得到小型且低價的漏電斷路器。
[0053]另外，由於使用了作為3相全波整流電路的第3整流電路76，因此，始終向跳閘裝置6供給穩定的直流電壓，因此，能夠使漏電斷路器102的斷開動作時間與IEC60947-2中規定的規定值40msec相比變得足夠短。
[0054]另外，自消弧型開關元件5的一端與第3整流電路76的正極側連接，在第3整流電路76的負極側和自消弧型開關元件5的另一端之間連接有跳閘線圈6a，因此，能夠利用跳閘線圈6a的電抗值即2 π fL，抑制從交流電路I流入的浪湧電流。
【權利要求】
1.一種漏電斷路器，其具有: 開閉觸點，其使交流電路通斷；零相變流器，其檢測所述交流電路的零相電流；漏電檢測電路，其與該零相變流器連接，基於所述零相變流器的檢測信號而檢測漏電；跳閘裝置，其由該漏電檢測電路驅動；串聯體，其分別與所述交流電路的各相連接，由電阻以及電容器串聯連接而成;第I整流電路，其連接在該串聯體的後段，向所述漏電檢測電路供給電力；第2整流電路，其與所述交流電路連接；以及開關元件，其連接在該第2整流電路的後段，通過被所述漏電檢測電路驅動而使所述跳閘裝置的跳閘線圈勵磁， 該漏電斷路器的特徵在於， 所述開關元件是自消弧型開關元件，並且，所述開關元件的一端與所述第2整流電路連接，在所述開關元件的另一端和所述第2整流電路的負極側之間連接有所述跳閘線圈。
2.根據權利要求1所述的漏電斷路器，其特徵在於， 所述第2整流電路對3相中的某2相進行全波整流。
3.根據權利要求1所述的漏電斷路器，其特徵在於， 所述第2整流電路對3相中的全相進行全波整流。
【文檔編號】H02H3/34GK204167873SQ201420471757
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年8月20日 優先權日:2014年3月6日
【發明者】三好伸郎 申請人:三菱電機株式會社