漏电断路器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种漏电断路器，在该漏电断路器中能够使用驱动电流少、发热量小的部件。该漏电断路器具有：开闭触点，其使交流电路通断；零相变流器，其检测交流电路的零相电流；漏电检测电路，其基于零相变流器的检测信号而检测漏电；跳闸装置，其由漏电检测电路驱动；电容降压电源电路，其与交流电路连接；第1整流电路，其连接在该电容降压电源电路的后段，向漏电检测电路供给电力；第2整流电路，其与交流电路连接；以及自消弧型开关元件，其被漏电检测电路驱动而使跳闸装置的跳闸线圈励磁，在该漏电断路器中，自消弧型开关元件的一端与第2整流电路连接，在该另一端和第2整流电路的负极侧之间连接有跳闸线圈。
【专利说明】
漏电断路器
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及一种在电路的漏电电流大于或等于规定值时，将该电路断开的漏电断路器，特别是涉及一种漏电断路器的动作电源。
【背景技术】
[0002]当前，正在流通使用的漏电断路器大多利用内置在该漏电断路器中的例如由集成电路构成的漏电检测电路，对通过零相变流器检测出的信号的等级进行判定，如果信号的等级超过规定值，则根据漏电检测电路的输出使晶闸管导通，驱动内置的电磁铁装置，使漏电断路器断路，将电路断开。然而，在这些漏电检测电路以及电磁铁装置的动作时，需要消耗电力，该电力从漏电断路器的内部、例如电路的线间电压的AC400V获得，并变换为规定的电压、例如DC12V，然后供给。此时，在3极的漏电断路器中，通常从3极(为了方便，称为R相、S相、T相。即，S相相当于中极。)中的外侧两极、即、R-T相间获得。但是，其原因在于，在将3极的漏电断路器用在单相电路中的情况下，存在将连接限定于R-T相间这一限制条件。
[0003]另外，并不限于该漏电断路器，很久以前就提出了配电设备的国际化，所谓的全球标准化。具体来说，要求漏电断路器符合IEC(国际标准)60947-2 AnnexB的标准，但与JIS(日本工业标准)C8201-2-2 Annex2(即，日本独有的标准)的不同点之一在于，即使在三相电路的某一相发生了欠相时，漏电功能也必须正常动作。因此，如上述所示，在从R-T相间获取电压的情况下，S相的欠相不是问题，但在R相或者T相欠相时，会导致立即丧失漏电功能。
[0004]为了防止该漏电功能的丧失，已知下述技术，即，在获取三相电源即从三相电路的各相获取动作电力时，利用整流电路进行整流，能够降低为规定的电压。根据该方式，即使在某一相欠相时，也能够利用剩余的两相生成动作电力，因此，漏电功能继续正常动作。另夕卜，还具有波及效应，即，在使用在单相电路中的情况下，无需一定空出S相，S卩，也能够连接在R-S相间或者S-T相间(例如，参照专利文献I)。
[0005]专利文献1:日本特开2009 - 59607号公报图1
[0006]在现有的电路断路器中，根据来自前述的漏电检测电路的输出，使晶闸管导通，驱动电磁铁装置，从而使漏电断路器断路，这是公知的，但此时的漏电检测电路的输出需要对驱动电流较大的晶闸管进行驱动。因此，必要应对漏电检测电路的发热量增加、将在电源电路中使用的电容器的容量增大等情况。另外，在电磁铁装置中使用低价的电磁线圈的情况下，晶闸管不是面安装型而是引线型的部件，因此，由于使用引线型的晶闸管，还需要增大基板。
实用新型内容
[0007]本实用新型就是为了解决上述课题而提出的，其目的在于得到一种漏电断路器，通过在该漏电断路器中能够使用驱动电流少、发热量小的部件，从而能够实现小型化。
[0008]本实用新型所涉及的漏电断路器，其具有:开闭触点，其使交流电路通断；零相变流器，其检测交流电路的零相电流；漏电检测电路，其与该零相变流器连接，基于零相变流器的检测信号而检测漏电；跳闸装置，其由该漏电检测电路驱动；串联体，其分别与交流电路的各相连接，由电阻以及电容器串联连接而成;第I整流电路，其连接在该串联体的后段，向漏电检测电路供给电力；第2整流电路，其与交流电路连接；以及开关元件，其连接在该第2整流电路的后段，通过被漏电检测电路驱动而使跳闸装置的跳闸线圈励磁，在该漏电断路器中，开关元件是自消弧型开关元件，并且，开关元件的一端与第2整流电路连接，在开关元件的另一端和第2整流电路的负极侧之间连接有所述跳闸线圈。
[0009]实用新型的效果
[0010]根据本实用新型，能够得到一种获取三相电源电路断路器，其能够使用小型、发热量少的部件，可应对高次谐波电路以及逆连接电路。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是表示本实用新型的实施方式I中的3极漏电断路器的电路图。
[0012]图2是表示本实用新型的实施方式2中的3极漏电断路器的电路图。
[0013]标号的说明
[0014]2开闭触点，3零相变流器，4漏电检测电路，5自消弧型开关元件，6跳闸装置，7电源电路，71电容降压电源电路，72第I整流电路，73齐纳二极管，75第2整流电路，101漏电断路器。
【具体实施方式】
[0015]实施方式1.
[0016]图1是表示本实用新型的实施方式I中的3极漏电断路器的电路图。
[0017]在图1中，漏电断路器101具有:开闭触点2，其使交流电路I通断；零相变流器3，其插入至交流电路I中，检测交流电路I的零相电流；漏电检测电路4，其与该零相变流器3连接，基于零相变流器3的检测信号而检测漏电；跳闸装置6，其由该漏电检测电路4的输出信号驱动；自消弧型开关元件5，其通过被漏电检测电路4驱动而使跳闸装置6的跳闸线圈6a励磁；以及电源电路7，其向漏电检测电路4和跳闸装置6两者供给电力。
[0018]另外，跳闸装置6具有:跳闸线圈6a，其根据自消弧型开关元件5的导通而被励磁；以及跳闸机构6b，其在该跳闸线圈6a励磁时将开闭触点2分离。
[0019]电源电路7将从交流电路I输入的交流电压变换为规定的直流电压，例如变换为DC12V,向跳闸线圈6a供给励磁电流，并且，向漏电检测电路4供给电力。
[0020]此外，在自消弧型开关元件5中，为了抑制来自漏电检测电路4的输出电流而使用具有电压控制栅极的MOSFET、IGBT等。
[0021]以下，对电源电路7的详细结构进行说明。电源电路7具有:电容降压电源电路71，其与交流电路I的各相分别进行连接，是由限制电流的电流限制电阻71a、以及与该电流限制电阻71a串联连接的电容器71b构成的串联体；第I整流电路72，其连接在该电容降压电源电路71的后段，由二极管全桥电路构成；齐纳二极管73，其阴极与该第I整流电路72的输出的正极侧连接，用于对第I整流电路72的输出电压进行降压；以及平滑用电容器74，其与该齐纳二极管73的两端并联连接。
[0022]另外，齐纳二极管73的阳极与跳闸线圈6a的一端连接，第I整流电路72的输出的负极侧与跳闸线圈6a的另一端连接。
[0023]并且，电源电路7具有第2整流电路75，该第2整流电路75与交流电路I连接，生成用于驱动跳闸线圈6a的电源。该第2整流电路75对交流电路I的3相中的某2相进行全波整流。
[0024]如果进一步详细地说明，则第2整流电路75具有:二极管75a，其阳极与交流电路I的R相连接，阴极与自消弧型开关元件5的漏极连接；二极管75b，其阳极与交流电路I的S相连接，阴极与二极管75a的阴极连接；二极管75c，其阴极与交流电路I的T相连接，阳极与第I整流电路72的输出的负极侧连接；以及二极管75d，其阴极与交流电路I的S相连接，阳极与二极管75c的阳极连接。
[0025]第I整流电路72的输出的正极侧与漏电检测电路4的电源端子4a连接，在跳闸线圈6a的一端以及齐纳二极管73的阳极的连接点处连接有漏电检测电路4的接地4b。漏电检测电路4的输出端口 4c经由电阻8而与自消弧型开关元件5的栅极连接。自消弧型开关元件5的源极与跳闸装置6的一端以及齐纳二极管73的阳极的连接点连接。
[0026]另外，在自消弧型开关元件5的栅极与源极之间连接有电阻9，由电阻8和电阻9构成分压电阻，对施加至自消弧型开关元件5的栅极的电压进行调整。并且，在自消弧型开关元件5的栅极与源极之间还连接有用于防止因噪声引起的误动作的电容器10。
[0027]此外，在权利要求书中所述的“开关元件的一端”是指上述自消弧型开关元件5的漏极，同样地，在权利要求书中所述的“开关元件的另一端”是指上述自消弧型开关元件5的源极。
[0028]下面，对电源电路7的动作进行说明。
[0029]在通常状态下，如果从交流电路I的R、S、T相(图1的纸面上方，从左侧开始为R、S、T相)供给AC100V?400V左右的交流电压，则在由构成电容降压电源电路71的电流限制电阻71a以及电容器71b所形成的串联体中流过交流电流，通过第I整流电路72变换为直流电力。从第I整流电路72输出的直流电力，通过连接在第I整流电路72的后段的齐纳二极管73以及电容器74而降压为规定的直流电压例如DC12V，并且，进行平滑化而供给至漏电检测电路4。
[0030]下面，对在漏电检测电路4的接地4b和第I整流电路72的负极侧之间连接跳闸线圈6a的目的进行说明。
[0031]电源电路7采用不发热的电容降压电源电路71，因此，对于从交流电路I流入的高频率值的浪涌电流，由于电容降压电源电路71的阻抗即1/2 JifC中的频率f变大而成为低阻抗，因此，无法使电压降低。在此，C是电容器71b的容量，f是从交流电路I流入的浪涌电流的频率。
[0032]因此，存在使漏电检测电路4内的检测电路以及定电压电路等过负载的问题。为了解决该问题，利用跳闸线圈6a的电抗值即2 π fL，抑制从交流电路I流入的浪涌电流。由此，保护漏电检测电路4内的检测电路以及定电压电路等不会成为过负载。在此，L是跳闸线圈6a的电感。
[0033]另一方面，为了驱动跳闸装置6，必须使电源电压不产生电压降而直接施加至跳闸线圈6a。因此，在第2整流电路75中，从电容降压电源电路71的交流电路I侧，分别将二极管75a、75b的阳极侧与R、S两相连接，将二极管75a、75b的阴极侧与自消弧型开关元件5的漏极连接。
[0034]另外，将二极管75c、75d的阳极侧与跳闸线圈6a的一端连接，分别将二极管75c、75d的阴极侧从电容降压电源电路71的交流电路I侧与R、S两相连接。由此，构成对交流电路I的3相中的某2相进行全波整流的半波整流电路，在自消弧型开关元件5接通时，构成绕过电容降压电源电路71的电路结构。
[0035]下面，对漏电断路器101的动作进行说明。
[0036]交流电路I的电力线向配置在开闭触点2的负载侧(图1的纸面上的下侧)的零相变流器3插入，在流过交流电路I的电流的平衡被破坏时，即，在产生从交流电路I向接地端的漏电电流的情况下，从该零相变流器3输出与该漏电电流的等级成正比的信号。
[0037]从零相变流器3输出的信号，经由未图示的电压变换电路而发送至漏电检测电路
4。在该漏电检测电路4中，对发送来的信号的峰值电压值、或者信号的宽度进行判别，在判定为这些信号超过规定的等级时，向自消弧型开关元件5的栅极输出信号，从而使该自消弧型开关元件5的漏极-源极之间导通。通过该导通，跳闸线圈6a被励磁，驱动跳闸机构6b，从而断开开闭触点2，将因漏电电流引起的火灾、或者人身事故防患于未然。
[0038]此外，漏电检测电路4由集成电路构成这一点，以及从该漏电检测电路4向自消弧型开关元件5的栅极信号的供给，不管漏电断路器101的电源侧和负载侧是正连接而成的正连接，或者漏电断路器101的电源侧和负载侧是逆连接而成的逆连接，都随着漏电电流的消失而复位，自消弧型开关元件5的漏极-源极之间成为非导通。并且，自消弧型开关元件5的漏极-源极之间由于成为非导通，因此跳闸线圈6a的励磁停止。
[0039]另外，在自消弧型开关元件5的漏极-源极之间成为非导通时，在跳闸线圈6a的两端之间产生浪涌电压。因此，通常来说，在跳闸线圈6a的两端并联连接续流二极管，但在本实施方式中，跳闸线圈6a —构成第I整流电路72的二极管一齐纳二极管73 —跳闸线圈6a的电路，由于具有续流二极管的作用，因此，无需设置续流二极管。
[0040]根据本实施方式，具有:电容降压电源电路71，其与交流电路I的各相分别进行连接，由电阻71a以及电容器71b串联连接而成；第I整流电路72，其连接在该电容降压电源电路71的后段；第2整流电路75，其与交流电路I连接；以及自消弧型开关元件5，其连接在该第2整流电路75的后段，使跳闸装置6的跳闸线圈6a励磁，自消弧型开关元件5的一端与第2整流电路75的正极侧连接，在第2整流电路75的负极侧和自消弧型开关元件5的另一端之间连接有跳闸线圈6a，因此，漏电检测电路4驱动自消弧型开关元件5的电流减小，能够抑制漏电断路器101中的电源电路7的发热。并且，由于抑制漏电断路器101中的电源电路7的发热，因此能够得到小型且低价的漏电断路器。
[0041]另外，由于采用了不发热的电容降压电源电路71、为了抑制来自漏电检测电路4的输出电流而具有电压控制栅极的自消弧型开关元件5、和在跳闸线圈6a的驱动电源中作为半波整流电路的第2整流电路75，因此，能够抑制电源电路7的发热量。
[0042]另外，自消弧型开关元件5的一端与第2整流电路75的正极侧连接，在第I整流电路72的负极侧和自消弧型开关元件5的另一端之间连接有跳闸线圈，因此，能够利用跳闸线圈6a的电抗值即2 π fL，抑制从交流电路I流入的浪涌电流。
[0043]另外，由于通过自消弧型开关元件5使跳闸线圈6a励磁，因此，漏电断路器101即使在将电源测和负载侧逆连接的状态下，在漏电检测电路4将输出断开的时刻，停止跳闸线圈6a的励磁，能够防止跳闸线圈6a的烧毁。
[0044]另外，跳闸线圈6a —构成第I整流电路72的二极管一齐纳二极管73 —跳闸线圈6a的电路，由于具有相对于跳闸线圈6a并联设置的续流二极管的作用，因此，无需在跳闸线圈6a的驱动电路中设置续流二极管，能够将漏电断路器101小型化。
[0045]另外，利用不发热的电容降压电源电路71，经由第I整流电路72向漏电检测电路4供给稳定的直流电源，与电容降压电源电路71串联地连接跳闸线圈6a，从而无论对于哪一相，均能够吸收来自直流电源I的浪涌电流，因此，即使在某个相发生了欠相而发生漏电事故时，在将来自漏电检测电路4的输出电流抑制为最小限度的状态下，能够使跳闸线圈6a励磁，从而使漏电断路器101跳闸。
[0046]实施方式2
[0047]图2是表示本实用新型的实施方式2中的3极漏电断路器的电路图。
[0048]在IEC60947-2中规定了以额定灵敏度电流的5倍，在40ms内动作的内容，但在实施方式I中，由于通过作为半波整流电路的第2整流电路75驱动跳闸线圈6a，因此，根据使用相位的不同，有可能使跳闸装置6的动作时间超过40ms。
[0049]本实施方式的漏电断路器102，是能够使得跳闸装置6的动作时间相对于40ms而变得足够短的结构，如图2所示，为了应对跳闸装置6需要稳定的直流电压的结构，将作为半波整流电路的第2整流电路75变更为作为全波整流电路的第3整流电路76。其他的结构由于与实施方式I相同，因此省略详细说明。
[0050]为了驱动跳闸装置6，必须使电源电压不产生电压降而直接施加至跳闸线圈6a。因此，在第3整流电路76中，从电容降压电源电路71的交流电路I侧，分别将二极管76a、76b、76c的阳极侧与全相连接，将二极管76a、76b、76c的阴极侧与自消弧型开关元件5的漏极连接。
[0051]另外，将二极管76d、76e、76f的阳极与跳闸线圈6a的另一端连接，从电容降压电源电路71的交流电路I侧，分别将二极管76d、76e、76f的阴极与全相连接，从而构成全波整流电路。因此，在自消弧型开关元件5导通时，绕过电容降压电源电路71，形成供给电源的电路。
[0052]根据本实施方式，具有:电容降压电源电路71，其与交流电路I的各相分别进行连接，由电阻以及电容器串联连接而成；第I整流电路72，其连接在该电容降压电源电路71的后段；第3整流电路76，其与交流电路I连接；以及自消弧型开关元件5，其连接在该第3整流电路76的后段，使跳闸装置6的跳闸线圈6a励磁，自消弧型开关元件5的一端与第3整流电路76的正极侧连接，在第3整流电路76的负极侧和自消弧型开关元件5的另一端之间连接有跳闸线圈6a，因此，漏电检测电路4驱动自消弧型开关元件5的电流减小，能够抑制漏电断路器102中的电源电路7的发热。并且，由于抑制漏电断路器102中的电源电路7的发热，因此能够得到小型且低价的漏电断路器。
[0053]另外，由于使用了作为3相全波整流电路的第3整流电路76，因此，始终向跳闸装置6供给稳定的直流电压，因此，能够使漏电断路器102的断开动作时间与IEC60947-2中规定的规定值40msec相比变得足够短。
[0054]另外，自消弧型开关元件5的一端与第3整流电路76的正极侧连接，在第3整流电路76的负极侧和自消弧型开关元件5的另一端之间连接有跳闸线圈6a，因此，能够利用跳闸线圈6a的电抗值即2 π fL，抑制从交流电路I流入的浪涌电流。
【权利要求】
1.一种漏电断路器，其具有: 开闭触点，其使交流电路通断；零相变流器，其检测所述交流电路的零相电流；漏电检测电路，其与该零相变流器连接，基于所述零相变流器的检测信号而检测漏电；跳闸装置，其由该漏电检测电路驱动；串联体，其分别与所述交流电路的各相连接，由电阻以及电容器串联连接而成;第I整流电路，其连接在该串联体的后段，向所述漏电检测电路供给电力；第2整流电路，其与所述交流电路连接；以及开关元件，其连接在该第2整流电路的后段，通过被所述漏电检测电路驱动而使所述跳闸装置的跳闸线圈励磁， 该漏电断路器的特征在于， 所述开关元件是自消弧型开关元件，并且，所述开关元件的一端与所述第2整流电路连接，在所述开关元件的另一端和所述第2整流电路的负极侧之间连接有所述跳闸线圈。
2.根据权利要求1所述的漏电断路器，其特征在于， 所述第2整流电路对3相中的某2相进行全波整流。
3.根据权利要求1所述的漏电断路器，其特征在于， 所述第2整流电路对3相中的全相进行全波整流。
【文档编号】H02H3/34GK204167873SQ201420471757
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年8月20日 优先权日:2014年3月6日
【发明者】三好伸郎 申请人:三菱电机株式会社