专利名称：漏电断路器的制作方法
技术领域：
本发明涉及在交流电路中发生漏电或接地时将该电路断开的漏 电断路器，特别是涉及一种具备测试电路的漏电断路器，该测试电路 用于使电路中流过模拟漏电电流进行漏电测试。
背景技术：
目前针对这种漏电断路器提出了各种各样的方案，例如采用以 下结构的方案在三相交流电路中插入零相变流器，在上述三相交流 电路的任意2相的1次导体之间，连接由测试开关、测试电阻和零相 变流器的测试线圈的串联电路构成的测试电路，通过操作上述测试开 关使上述测试电路中流过模拟漏电电流，利用漏电检测部对其进行检 测，判断漏电电流的大小，从而断开交流电路。(例如，参照专利文 献1)专利文献1:特开2002-78187号公报 发明内容在上述现有的漏电断路器中，使模拟漏电电流流过的测试开关 连接在主电路的交流电路中，主电路的电压施加到测试开关的接点之 间，因此，开关的额定电压必须与主电路电压相适应，存在开关的外 形变大的问题。另外，当漏电断路器的电路的电源结构是以接近主电 路电压的电压进行整流的电路结构的情况下，零相变流器的测试用线 圈和二次线圈之间产生与主电路电压大致相等的电位差，因此，零相 变流器的测试用线圈和二次线圈之间的绝缘必须耐高压。本发明是为了解决上述课题而提出的，其目的是获得一种漏电 断路器，其可以使漏电断路器的测试电路中，测试开关的接点间的电压较低，测试开关能够使用额定电压低、小型且价格低廉的开关，并且能够使零相变流器的测试用线圈和二次线圈之间的绝缘强度对耐 压要求低并简化结构。本发明所涉及的漏电断路器具有零相变流器，其插入交流电 路中；漏电检测电路，其与巻绕在该零相变流器上的二次线圈连接， 当流过上述交流电路的漏电电流超过规定大小时产生输出；跳闸电 路，其根据上述漏电检测电路的输出而使插入上述交流电路中的断路 部断开；整流电路，其将上述交流电路的电压整流后供给到上述漏电 检测电路；以及测试电路，其用于使模拟漏电电流流过巻绕在上述零 相变流器上的测试线圈，其特征在于，上述测试电路上述整流电路的 输出侧，由将上述测试线圈、测试开关、限流电阻以及光绝缘单元串 联连接的串联连接体构成。发明的效果本发明如上述说明，将测试电路连接在整流电路的输出侧，因 而使测试开关能够使用额定电压低、价格低廉的开关，并且，能够使 零相变流器的测试用线圈和二次线圈之间的绝缘简化。
图1是表示本发明的第1实施方式中的漏电断路器的结构的框图。图2是图1的时序图。图3是表示本发明的第2实施方式中的漏电断路器的结构的框图。图4是表示本发明的第3实施方式中的漏电断路器的结构的框图。图5是图4的时序图。图6是表示本发明的第4实施方式中的漏电断路器的结构的框图。图7是图6的时序图。
具体实施方式
第1实施方式.图1是表示本发明的第1实施方式中的漏电断路器的结构的框图。图2是表示图1的动作的时序图。图1中，漏电断路器IO具有电源侧端子R、 S、 T和与上述电源 侧端子R、 S、 T相对应的负载侧端子U、 V、 W，在漏电断路器IO 内具有断路部9，其由对连结上述电源侧端子和负载侧端子的1次 导体(R—U) 、 (S — V) 、 (T一W)进行通断的接点构成；以及 未图示的过电流检测部，其分别检测各个l次导体(R — U) 、 (S 一V) 、 (T一W)的过电流，经由未图示的跳闸部使上述断路部9 的接点断开。此外，上述断路部9的接点的接合是通过手动操作未图 示的手柄而执行的。另外，该漏电断路器10具有零相变流器2，其用于检测与其自 身的环状铁芯2c贯穿交链的1次导体(R—U) 、 (S — V) 、 (T一 W)中流过的(本例中是三相的)电流中所包含的零相电流(因负载 侧的漏电或接地而产生)，此外，铁芯2c上巻绕有用于引出零相电 流的二次线圈2a、漏电断路功能测试用的测试线圈2b。另外，测试电路1经由整流电路3、恒压电路4与1次导体(R 一U) 、 (S — V) 、 (T一W)连接，上述测试电路1由下述串联连 接体构成，连接在上述整流电路3的输出端的恒压电路4和地线之间， 上述串联连接体由下述部分串联而成测试线圈2b，其巻绕在上述 零相变流器2上；测试开关ll，其用于使流过上述零相变流器2的 模拟漏电电流通/断；限流元件12，其用于限制流过上述测试线圈2b 的模拟漏电电流；以及光绝缘单元131。另外，上述光绝缘单元131 由相互绝缘的一次侧和二次侧构成，一次侧具有连接在上述交流电路 中的某一相和上述整流电路3的交流侧之间的发光元件131a， 二次 侧具有感光元件131b，其与上述限流元件12连接，用于控制使模拟 漏电电流中产生波纹电流。此外，整流元件141与上述发光元件131a并联连接，并且与发 光元件131a的极性相反。另外，零相变流器2的二次线圈2a与漏电检测电路5连接，该漏电检测电路5在流过上述交流电路的漏电电流 超过规定大小时产生输出，在该漏电断路器10中具有接收该漏电检 测电路5的输出而使断路部9的接点断开的跳闸电路6。跳闸电路6 由电磁装置61、接收漏电检测电路5的输出而对电磁装置61进行控 制的开关单元62构成。下面，说明按照以上方式构成的本发明的第1实施方式中的漏 电断路器的漏电测试动作。在这里，在断路部9的接点闭合的状态下，如果使测试开关ll 的接点闭合，则与流过光绝缘单元131的发光元件131a的半波电流 对应，由感光元件131b控制形成的波纹电流(半波电流)作为模拟 漏电电流而流过零相变流器2的测试线圈2b。这时，测试线圈2b中流过由限流元件12限流后的规定的模拟 漏电电流，因此，通过环状铁芯2c产生的磁束而使二次线圈2a中产 生电流，由漏电检测电路5检测该电流，在该电流超过规定大小时， 判断为产生漏电并向跳闸电路6输出。跳闸电路6的开关单元62接 收漏电检测电路5的输出并使电磁装置61动作后，断路部9进行断 路动作，从而执行了漏电测试。此外，由于整流元件141与光绝缘单元131的一次侧的发光元 件131a并联连接，并且与发光元件的极性相反，因此能够将交流电 流连续地供给到整流电路3，从而根据上述测试电路1的结构能够稳 定地向漏电检测电路5进行电源供给。测试电路1连接在恒压电路4的后段，该恒压电路4用于将从 整流电路3输出的电压维持在规定电压，因此可以将施加到测试开关 11的接点之间的电压设定为例如小于或等于30V。同样地，由于零相变流器2的二次线圈2a和测试线圈2b都连 接在恒压电路4的下游侧，因此可以将线圈之间的电位差设定为例如 小于或等于30V，能够使二次线圈2a和测试线圈2b之间的绝缘简化。图2是表示图1的动作的时序图。图中，lll是测试开关ll的 开闭定时，133是流过光绝缘单元131的发光元件131a的电流波形， 201是流过测试线圈2b的模拟漏电电流波形，202是二次线圈2a的输出波形，501是漏电检测电路5的输出波形，621是开关元件62 的动作波形，611是跳闸装置61的电流波形。光绝缘单元131的发光元件131a中流过如波形133那样的电流， 如果使测试开关11的接点在波形111的点A这一定时闭合，则由测 试开关11和感光元件131b的开闭而控制形成的波形如波形201所示 的模拟漏电电流，流过零相变流器2的测试线圈2b。然后，通过模 拟漏电电流使零相变流器2的二次线圈2a中产生如波形202所示的 输出电流，如果漏电检测电路5检测到大于或等于规定大小C的漏 电，则产生如波形501所示的输出。跳闸电路6的由例如晶体管构成 的开关单元62接收漏电检测电路5的波形501的输出，按照波形621 所示的定时进行动作，使电磁装置61如波形611所示流过电流，断 路部9进行断路动作，能够进行漏电测试。此外，将流过测试线圈2b的电流设定为，使二次线圈2a的输 出大于或等于漏电检测电路5中设定的使跳闸电路6动作的阈值C。 在上述实施例中是以与三相电路对应的断路器为例进行说明的，但对 于与单相电路或三相4线式电路对应的断路器，当在任意相的一次导 体和整流电路之间连接有光绝缘单元的情况下，也能够获得同样的效 果。如上所述，根据本发明的第1实施方式，将测试电路连接在整 流电路的输出侧，因此，测试开关能够使用额定电压低、价格低廉的 开关，并能够使零相变流器的测试用线圈和二次线圈之间的绝缘简 化，因而具有能够使用小型且廉价的零相变流器的效果。第2实施方式.图3是表示本发明的第2实施方式中的漏电断路器的框图。 第2实施方式的特征在于，在图中，光绝缘单元131中一次侧 的发光元件131a在1次导体的任意一个和整流电路3的交流侧之间 与限流电阻151串联连接，恒压二极管143与上述发光元件131a和 限流电阻151的串联体并联连接，并且与发光元件的极性相反。除此 之外，与上述第l实施方式相同。在这里，当在一次导体之间施加有电涌电压的情况下，光绝缘单元131的发光元件131a中流过电涌电流，限流电阻151的电压上 升，并由恒压二极管143限制施加到发光元件131a和限流电阻151 上的电压，因此能够限制流过发光元件131a的电涌电流，其中，恒 压二极管143与发光元件131a和限流电阻151并联连接，并且与发 光元件的极性相反。这时，优选使限流电阻151的电阻值尽可能地降 低到例如小于或等于IOQ等，以减小对后段电路的电源供给造成的 影响。除了上述动作之外，其余动作与上述第1实施方式相同。如上所述，根据本发明的第2实施方式，与上述第l实施方式 同样地，测试开关能够使用额定电压低、价格低廉的开关，并能够使 零相变流器的测试用线圈和二次线圈之间的绝缘简化，因此具有下述 效果，能够使用小型且廉价的零相变流器，同时还使光绝缘单元的发 光元件侧能够使用耐电涌电流强度小的小型且廉价的部件。第3实施方式. 图4是表示本发明的第3实施方式中的漏电断路器的框图。图5是表示图4的动作的时序图。第3实施方式的特征在于，在光绝缘单元131之外还具有光绝 缘单元132。图中，光绝缘单元132与光绝缘单元131同样地构成为 具有发光元件132a，其连接在其他的l次导体和整流电路3的交 流侧之间；以及2次侧的感光元件132b，其与光绝缘单元131的感 光元件131b并联连接，此外，分别将整流元件141、 142与光绝缘单 元131和132的发光元件131a、 132a并联连接，并且使它们与发光 元件的极性相反。除此之外，与上述第l实施方式相同。下面，参照图5说明按照以上方式构成的本发明的第3实施方 式中的漏电断路器的动作。图中，如果使测试开关11的接点闭合，则相应于光绝缘单元 131、132的发光元件131a、132a中流过的半波电流，由感光元件131b 和132b控制形成的波纹电流(半波电流)作为模拟漏电电流流过零 相变流器2的测试线圈2b，然后能够以与第l实施方式相同的动作进行漏电测试。此外，由于整流元件141、 142与光绝缘单元131、 132的发光 元件131a、 132a并联连接，并且与发光元件的极性相反，因此能够 将交流电流连续地供给到整流电路3，根据上述测试电路1的结构能 够稳定地向漏电检测电路5进行电源供给。图5是表示图4的动作的时序图。图中，111是测试开关11的开闭定时，133是流过光绝缘单元 131的发光元件131a的电流波形，134是流过光绝缘单元132的发光 元件132a的电流波形，201是流过测试线圈2b的模拟漏电电流波形， 202是二次线圈2a的输出波形，501是漏电检测电路5的输出波形， 621是电磁装置开关单元62的动作波形，611是电磁装置61的电流 波形。光绝缘单元131的发光元件131a中流过如波形133所示的电流， 光绝缘单元132的发光元件132a中流过如波形134所示的电流，如 果使测试:开关11的接点在波形111的点A这一定时闭合，则由测试 开关11、感光元件131b以及感光元件132b的开闭而控制形成的波 形如波形201所示的模拟漏电电流，流过零相变流器2的测试线圈 2b。然后，通过模拟漏电电流使零相变流器2的二次线圈2a中产生 如波形202所示的输出电流，漏电检测电路5检测到漏电后，进行如 波形501所示的输出。跳闸电路6的开关单元62接收漏电检测电路 5的波形501的输出，按照波形621所示的定时进行动作，使电磁装 置61中如波形611所示流过电流，断路部9进行断路动作，能够进 行漏电测试。这里，将流过测试线圈2b的电流设定为，使二次线圈2a的输 出大于或等于漏电检测电路5中设定的使跳闸电路6动作的阈值C。如上所述，根据本发明的第3实施方式，测试开关设置在直流 电路内，因此，测试开关能够使用额定电压低、价格低廉的开关，并 能够使零相变流器的测试用线圈和二次线圈之间的绝缘简化，因而够 使用小型且廉价的零相变流器，同时，由于使光绝缘单元131、 132的发光元件131a、 132a与三相的一次导体中的2个一次导体连接，因此即使三相中的某一相缺少或未连接，也可以通过其他相进行漏电测试。第4实施方式.图6是表示本发明的第4实施方式中的漏电断路器的框图，图7 是表示图6的动作的时序图。该第4实施方式是将上述的第2实施方式和第3实施方式合并 而成的，其同时具有这两者的特征。S卩，首先，设置2个光绝缘单元 的一次侧，其中一个构成为将恒压二极管143与发光元件131a和限 流电阻151的串联体并联连接，并使该恒压二极管143与发光元件 131a的极性相反，另一个则构成为将恒压二极管144与发光元件132a 和限流电阻152的串联体并联连接，并使该恒压二极管144与发光元 件132a的极性相反。此外，在从l次导体(R—U) 、- (S — V)、 (T一W)到整流电路3的电路中分别插入新的限流电阻8a 8c。另一方面，在插入有光绝缘单元的二次侧的测试电路1中，用 于限制测试电流的限流元件12、以及与限流元件12串联连接用于控 制测试电流的模拟漏电电流开关元件17经由零相变流器2的测试线 圈2b与恒压电路4连接，此外，在上述恒压电路4和开关元件17 的输入端子之间串联连接有测试开关ll和限流元件16的串联电路； 以及光绝缘单元的二次侧的2个感光元件131b、 132b的并联电路。另外，漏电断路器10具有漏电检测电路5，其与零相变流器 2的二次线圈2a连接；以及跳闸电路6，其接收该漏电检测电路5 的输出而使断路部9的接点断开，其中，跳闸电路6由以下部分构成 电磁装置61;电磁装置驱动用开关单元62，其接收漏电检测电路5 的输出而对电磁装置61进行控制；模拟漏电电流控制单元73，其与 上述开关元件17的输入端子连接，接收漏电检测电路5的输出而使 上述开关元件17断开；平滑电容器72，其插入在上述漏电检测电路 5的输入侧，在测试电路1动作时使漏电检测电路5的电压稳定化； 以及整流元件71，其用于防止从上述平滑电容器72向上述测试电路1侧流出电流。下面，说明按照以上方式构成的本发明的第4实施方式中的漏 电断路器的动作。在这里，在断路部9的接点闭合的状态下，如果使测试开关ll的接点闭合，则与流过光绝缘单元131、 132的发光元件131a、 132a 的半波电流对应，由感光元件131b和132b经由模拟漏电电流开关元 件17控制形成的波纹电流(半波电流)，作为模拟漏电电流而流过 零相变流器2的测试线圈2b。这时，测试线圈2b中流过由限流元件12限流的规定的模拟漏 电电流，因此，通过环状铁芯2c中产生的磁束使二次线圈2a中产生 电流，由漏电检测电路5检测该电流，如果流过大于或等于规定大小 的电流，则判断为发生了漏电并向跳闸电路6输出。跳闸电路6的开 关单元62接收漏电检测电路5的输出并使电磁装置61动作后，断路 部9执行断路动作，从而进行了漏电测试。通过漏电测试，漏电检测电路5如上述所示使电磁装置61动作， 同时使模拟漏电电流控制单元73接通，使控制测试电流的模拟漏电 电流开关元件17断开，因此，在电磁装置61动作时，不会流过模拟 漏电电流。因此，即使在由于限流电阻8a 8c或恒压电路4的结构 令使用电流受限的情况下，也可以进行稳定的测试动作。此外，即使 在主电路电压较低，由测试电路1的动作导致从恒压电路4输出的电 流基本都被模拟漏电电流消耗的情况下，也可以使漏电检测电路5 的电压通过平滑电容器72和整流元件71的作用而得到稳定化补偿。另外，如第3实施方式所示，由于恒压二极管143、 144与光绝 缘单元131、 132的发光元件131a、 132a并联连接，并且与发光元件 的极性相反，因此能够将交流电流连续地供给到整流电路3，根据上 述测试电路1的结构能够稳定地向漏电检测电路5进行电源供给。另外，当在一次导体之间施加有电涌电压的情况下，光绝缘单 元131的发光元件131a中流过电涌电流，限流电阻151的电压上升， 并由恒压二极管143限制施加到发光元件131a和限流电阻151上的 电压，因此能够限制流过发光元件131a的电涌电流，其中，恒压二极管143与发光元件131a和限流电阻151的串联体反向并联连接。 光绝缘单元132的发光元件132a、限流电阻152及恒压二极管144 的组合也进行与上述同样的动作，使流过发光元件132a的电涌电流 受到限制。由于使光绝缘单元131、 132的发光元件131a、 132a与三相的 一次导体中的2个一次导体连接，因此即使三相中的某一相缺少或未 连接，也可以进行测试，同时能够实现更加稳定的测试电路。这时，优选使限流电阻151、 152的电阻值尽可能地降低到例如 小于或等于IOQ等，以减小对后段电路的电源供给造成的影响。在图7的时序图中，111是测试开关11的开闭定时，133是流 过光绝缘单元131的发光元件131a的电流波形，134是流过光绝缘 单元132的发光元件132a的电流波形，201是流过测试线圈2b的模 拟漏电电流波形，202是二次线圈2a的输出波形，501是漏电检测电 路5的输出波形，621是电磁装置开关单元62的动作波形，611是电 磁装置61的电流波形，731是模拟漏电电流控制单元73的动作波形。光绝缘单元131的发光元件131a中流过如波形133所示的电流， 光绝缘单元132的发光元件132a中流过如波形134所示的电流，如 果使测试开关11的接点在波形111的点A这一定时闭合，则由测试 开关11、感光元件131b以及感光元件132b的开闭而控制形成的波 形如波形201所示的模拟漏电电流，流过零相变流器2的测试线圈 2b。然后，通过模拟漏电电流使零相变流器2的二次线圈2a中产生 如波形202所示的输出电流，漏电检测电路5检测到漏电后，进行如 波形501所示的输出。跳闸电路6的模拟漏电电流控制单元73接收漏电检测电路5的 波形501的输出，按照波形731所示的定时动作，并使模拟漏电电流 开关元件断开，因此，在波形201的点B的位置，不再流过模拟漏 电电流。与此同时，跳闸电路6的电磁装置开关单元62接收漏电检 测电路5的波形501的输出，按照波形621所示的定时动作，使跳闸 装置61中如波形611所示流过电流，断路部9进行断路动作，能够 进行漏电测试。这里，将流过测试线圈2b的电流设定为，使二次线圈2a的输出大于或等于漏电检测电路5中设定的使跳闸电路6动作 的阈值C。如上所述，根据本发明的第4实施方式，测试开关设置在直流 电路内，因此，测试开关能够使用额定电压低、价格低廉的开关，并 能够使零相变流器的测试用线圈和二次线圈之间的绝缘简化，因而够 使用小型且廉价的零相变流器。此外，具有如下效果，使光绝缘单元 的发光元件侧可以使用耐电涌电流强度小的小型且廉价的部件，并可 以使用输出电流小、结构简单、价格低廉的电源电路。此外，在上述各实施例中是以与三相电路对应的断路器为例进 行说明的，但对于与三相4线式电路对应的断路器，当在任意3相的 一次导体和整流电路之间连接光绝缘单元的情况下，当然也能够获得同样的效果。
权利要求
1.一种漏电断路器，其具有零相变流器，其插入交流电路中；漏电检测电路，其与卷绕在该零相变流器上的二次线圈连接，当流过上述交流电路的漏电电流超过规定大小时产生输出；跳闸电路，其根据上述漏电检测电路的输出而使插入上述交流电路中的断路部断开；整流电路，其将上述交流电路的电压整流后供给到上述漏电检测电路；以及测试电路，其用于使模拟漏电电流流过卷绕在上述零相变流器上的测试线圈，其特征在于，上述测试电路上述整流电路的输出侧，由将上述测试线圈、测试开关、限流电阻以及光绝缘单元串联连接的串联连接体构成。
2. 根据权利要求1所述的漏电断路器，其特征在于， 上述光绝缘单元构成为， 一次侧为插入上述交流电路和上述整流电路之间的发光元件，二次侧为对流过上述测试电路的模拟漏电电 流进行控制的感光元件。
3. 根据权利要求2所述的漏电断路器，其特征在于， 将整流元件与上述光绝缘单元的发光元件反向并联连接。
4. 根据权利要求2所述的漏电断路器，其特征在于，将限流电阻与上述光绝缘单元的发光元件串联连接，将与上述 发光元件的极性相反的恒压二极管与上述发光元件和限流电阻的串 联电路并联连接。
5. 根据权利要求2所述的漏电断路器，其特征在于，配置多个上述光绝缘单元，将各个光绝缘单元的一次侧连接在上述交流电路中的至少2相和上述整流电路之间，使各个光绝缘单元 的二次侧在上述测试电路内并联连接。
6. 根据权利要求1所述的漏电断路器，其特征在于， 具有模拟漏电电流控制单元，其用于根据上述漏电检测电路的输出而控制上述测试电路产生的模拟漏电电流。
7. 根据权利要求1所述的漏电断路器，其特征在于， 从上述整流电路的输出侧经由恒压电路向上述测试电路和漏电检测电路进行电源供给。
8. 根据权利要求1所述的漏电断路器，其特征在于， 上述跳闸电路由以下部分构成电磁装置；以及电磁装置驱动用开关单元，其接收漏电检测电路的输出而对电磁装置进行控制。
全文摘要
本发明获得一种漏电断路器，其可以使施加在测试开关的接点间的电压降低，并且能够降低对零相变流器的测试用线圈和二次线圈之间的绝缘强度要求。该漏电断路器具有零相变流器，其插入交流电路中；漏电检测电路，其在流过该零相变流器的漏电电流超过规定大小时产生输出；跳闸电路，其根据上述漏电检测电路的输出而使插入上述交流电路中的断路部断开；整流电路，其将上述交流电路的电压整流后供给到上述漏电检测电路；以及测试电路，其用于使模拟漏电电流流过卷绕在上述零相变流器上的测试线圈，其中，上述测试电路连接在上述整流电路的输出侧，由将上述测试线圈、测试开关、限流电阻以及光绝缘单元串联连接的串联连接体构成。
文档编号H02H3/32GK101404405SQ20081009455
公开日2009年4月8日 申请日期2008年5月12日 优先权日2007年10月3日
发明者塚本龙幸, 神谷慎太郎, 金山健志 申请人:三菱电机株式会社