专利名称：漏电断路器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种漏电断路器，其在电路的泄漏电流大于或等于规定值时切断该电路，详细地说，涉及改良作为该功能的驱动源的电源电压生成的技术。
背景技术：
当前，市售的漏电断路器几乎全部都采用如下的方式，在内置于该漏电断路器中的例如由集成电路构成的漏电检测电路中，进行由零序变流器检测出的信号的电平判断，如果超过规定值，则向同样内置于漏电断路器中的电磁铁装置输出驱动信号，以断开电路。然而，这些漏电检测电路以及电磁铁装置中需要工作电力，该工作电力从漏电断路器的内部(例如，电路电压AC400V)取得，并降低至规定的电压(例如，DC12V)而被供给。这时，在3极用漏电断路器中，一般从3极(为了便于说明，称为R相、S相、T相。即，S相相当于中极)中的外侧2极、即R-T相之间取得，这成为将3极用漏电断路器用于单相电路中的情况下的制约条件，即必须在R-T相之间连接(例如，参照专利文献1)。
但是，很久以前就提出了该漏电断路器等配电设备的国际化，即所谓的全球标准化。具体地说，寻求遵循IEC(国际标准)60947-2AnnexB的漏电断路器。与旧的JIS C8371(即，日本自有的标准)的不同点之一，可以举出即使三相电路的某一个相欠相，也必须正常地发挥漏电功能。因此，在如上所述，从R-T相之间取得电压的情况下，S相欠相时不会产生问题，但R相或T相欠相时，会立即丧失漏电功能。
已知为了防止该漏电功能丧失，将工作电力从三相电路的各个相取得之后由整流电路进行整流，并降低至规定的电压而得到。根据该方式，由于即使某一个相欠相，也可以由剩下的两相产生工作电力，所以可以继续正常地使漏电功能工作。此外，在单相电路中使用的情况下还具有扩展效应(例如，参照专利文献2)，即，没有必要一定空出S相，也就是说可以连接在R-S相之间或S-T相之间。
专利文献1特开2002-78187号公报(第4页左栏第6行～第13行、图1)专利文献2特开2005-158559号公报(第5页第15行～第17行，图1～2)发明内容从上述专利文献1和2可以清楚地看出，已知通过由上述的集成电路构成的漏电检测电路的输出使晶闸管(专利文献1中图1的标号142，专利文献2中图2的标号TH)导通，使电磁铁装置(专利文献中图1的标号141，专利文献2中图2的标号TC)励磁，切该断漏电断路器的电路，但此时漏电检测电路的输出，一般与其电路的泄漏同步，即，持续输出由零序变流器检测出的信号的电平判断超过规定值的限定信号，如果低于规定值，则停止该输出(所谓的复位)。这意味着只要超过规定值，就经由晶闸管持续向电磁铁装置流过电流，但实际上如上所述可知，由于利用该电磁铁装置的励磁切断电路，切断向电磁铁装置的电力供给，所以不会引起例如电磁铁装置的烧毁这样的问题。
另一方面，并不限于该漏电断路器，在配线用断路器的设置时，通常，(参照专利文献1的图2)图中的上方是电源侧，下方是负载侧(下面，将其称为正向连接)，但从与配电盘内的母线间的关系可知，从使用方便或者美观的观点考虑，优选上下颠倒，即，上方是负载侧，下方是电源侧(下面，将其称为逆连接)。该情况下，在漏电断路器中，即使暂时因漏电检测而切断电路，在包含漏电检测电路的电路中，依然持续施加电源(专利文献1中，图1的右侧的标号10A是电源侧，专利文献2中图2的标号3B是电源侧)。因此，必然要考虑由该持续施加产生的、包含电磁铁装置的电子部件的耐热能力。
从专利文献2可以看到，由于整流电路(标号41)是全波整流，因此晶闸管的电流不会通过零点，该晶闸管持续导通。然而，即使由电路断路产生泄漏停止、即切断晶闸管的门极供给，晶闸管依然继续导通，其结果，在电磁铁装置中继续流过电流，因此导致该电磁铁装置的损毁。因而，在现有的漏电断路器中，采用如下对策，即，在产品上标注禁止逆连接的内容，或者，如果允许逆连接，也会例如在电力线和整流电路之间设置与电路接点连动的开关，在该漏电断路器的“断开”时，使该开关也断开，以使电力供给中断，无论如何，都避免不了使用方便性的恶化或者成本上升。特别是，关于该成本上升，如专利文献2所示，在从三相电路的各相供给电力的情况下，最少也需要2个开关(因为如上述在欠相时也能进行动作)，其影响大到不能被忽视的程度。此外，采用“由晶闸管的持续导通引起的全波整流”的理由，不言而喻当然是希望将由该全波整流得到稳定的直流电压施加于集成电路。
本来，如果电磁铁装置自身具有能耐得住持续流过的电流的容量，仅就烧毁而言，没有非要使电力供给中断。但是，在该壳体、即进行了漏电断路的逆连接的漏电断路器中，电磁铁装置依然保持励磁状态，因此必须面对以下问题，即使要再次接通该漏电断路器，那时是(漏电)切断而不能接通。因此，为了使该漏电断路器再次接通，需要使位于该漏电断路器的上面的例如配线用断路器处于“断开”，其结果，电力供给的中断不可避免，该情况下，必然对该配线用断路器的其它的正常的部分产生影响，特别是在考虑了电力的无瞬间切断的情况下，很难说是好方法。此外，由于电磁铁装置的耐热能力提高，引起该装置自身的大型化，成为阻碍漏电断路器的小型化的主要原因。
该电磁铁装置的大型化并不是限于此前所述的“逆连接”，也会在“正向连接”中出现。例如，专利文献2所示的电磁铁装置的励磁电流是直流电流，因此其大小比较小。因此，为了以该较小的直流电流励磁、即得到达到断开该漏电断路器的断路接点的功率，必须增加安培匝数，这样就意味着线圈数增加，进而该装置的大型化。如果希望以适合漏电断路器的小型化的方式缩小电磁铁装置的外形，则需要能够供给与之对应的电流的电源电路，但该情况下，该电源电路本身规模就很大，由于励磁时和非励磁时(所谓待机时)的消耗电流的差大，为了使对应于该差的电力消耗由电源电路负担，必须提升构成该电源电路的各元件的耐热能力，其结果，增加了电路的容积，不能实现“漏电断路器的小型化”这一初始目的。
本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的在于得到一种小型的漏电断路器，其从三相电路的各相得到工作电力，且不用追加通断该工作电力供给的开关等部件而能够进行逆连接。
本发明所涉及的漏电断路器具备零序变流器，三相电路的3根电力线插入其中，该零序变流器检测所述三相电路的泄漏电流；漏电检测电路，其对由该零序变流器检测出的信号进行电平判断；电磁铁装置，其随动于该漏电检测电路的输出，使开闭机构部动作；以及电路接点，其利用所述开闭机构部的动作而断开，所述漏电检测电路和电磁铁装置从所述三相电路的3根电力线，经由整流电路接受工作电力的供给，同时，所述整流电路是半波整流，且所述电磁铁装置与所述半波整流的后段连接。
发明的效果本发明提供一种漏电检测装置，其如上所述，切合使用者的需求，具体地说，复合国际标准，同时连接方向不受限制，小型且通用性高。
图1是本发明的实施方式1中的3极用漏电断路器的内部连接图。
图2是表示图1中的整流电路的输出电压波形的图，(a)是正常时，(b)是欠相时。
图3是图1中的电源电路的详细图。
图4是本发明的实施方式2中的电源电路的详细图。
具体实施例方式
实施方式1图1是本发明的实施方式1中的3极用漏电断路器的内部连接图，图2是表示图1中的整流电路的输出电压波形的图。此外，图3是图1中的电源电路的详细图。
图1中，3极用漏电断路器(下面，称为漏电断路器)71，在所安装的电路的电源侧设置电源侧端子61，在负载侧设置负载侧端子62，同时，将这两个端子连接的电力线63，经过通断流经该电力线63的电流的电路接点64，分别设置3组。此外，该电力线63为了方便，在图中从上侧到下侧标注R、S、T的标号。电力线63插入配置在电路接点64的负载侧(图中右侧)的零序变流器65中，在流过电力线63的电流的平衡被打破时、即从电路向地面产生泄漏电流的情况下，从该零序变流器65输出与其电平成正比的信号。此外，两个端子是为了容易辨别而命名为电源侧和负载侧的，但在对照本发明的目的的情况下，当然也可以分别在电源侧端子上61处连接负载，在负载侧端子62处连接电源(该情况下，零序变流器65的配置位置为电路接点64的电源侧)。
来自零序变流器65的信号，经由未图示的电压变换电路送到漏电检测电路1。在该漏电检测电路1中，判断送来的电压的高度或宽度，在判断它们超过规定的电平的时候，通过向晶闸管2的门极发送信号，将该晶闸管2的阳极-阴极之间导通。通过该导通，电磁铁装置3被励磁，例如，通过吸引未图示的杆，不细述但断开电路接点64，预先防止由泄漏电流产生的火灾或人身事故。另外，漏电检测电路1由集成电路构成这一点、以及来自该漏电检测电路1的晶闸管2的门极信号的供给无论漏电断路器71的正连接或是逆连接均与泄漏电流的消除同时进行重置这一点，如背景技术、以及发明内容所述，是众所周知的。
电磁铁装置3当然需要工作电力，其由半波整流得到，该半波整流是将该电磁铁装置3连接在整流电路4的后段，即，将2组二极管中的1组串联的2个二极管的连接点与S相连接，另一组将正极侧与R相连接，将负极侧与T相连接，并且不与电力线63连接的一侧连接正极侧和负极侧。此外，将该半波整流输出(参照图2(a))施加于后述的电源电路5，将由该电源电路5降压及平滑后的例如DC5V，作为漏电检测电路1的工作电力。因而，由于与专利文献2相同地，即使某一相发生欠相，也从整流电路4不间断地进行输出(参照图2(b))，因此，不会对漏电功能带来障碍。另外，在考虑本发明的本质的情况下，整流电路4的各二极管与电力线63的连接点，也可以在电路接点64的图1图中左侧，但在该左侧虽未图示但配置有在电路接点64的“断开”动作时消除所产生的电弧的装置等，从这方面考虑，如图1所示，配置在电路接点64的右侧。
这样，当然即使某一相欠相也不会导致漏电功能丧失，由于向电磁铁装置3施加半波整流，因此即使逆连接的漏电断路器71漏电断路，也由于通过该漏电断路后的半波整流输出的零电位使晶闸管2断开，因而由持续电力供给产生的消耗与待机时相同地，由电源电路5负担，所以电磁铁装置3的耐热能力仅着眼于短时间额定即可，此外，通过使该电磁铁装置3的连接位置位于整流电路的后段，与能够进行所谓大电流供给相结合，可以采用向电磁铁装置3的电压波形，以及实现由该电压波形得到的装置的简化和小型化。此外，通过将该电磁铁装置3与直至电源电路5的所谓电源线连接，待机时起到电感部分的作用，因此，可以期待以下的扩展效应，即，能够吸收经由电力线63流入的电流冲击。另外，不将电磁铁装置3连接在整流电路4的前段的理由，无非是避免因所连接的相的欠相而使电磁铁装置陷入了不动作。
如
发明内容
所述，漏电检测电路1寻求稳定的直流电压，但如此前的说明可知，本发明的要点在于，即使漏电检测器71逆连接，也为了不使电磁铁装置3烧毁，而对整流电路采用半波整形。基于作为电源电路5的详细图的图3，继续说明如何使该稳定的直流电压和防止烧毁这一说起来对立的效果同时成立。
如图3所示，电源电路5由第1恒压电路51、第2恒压电路52以及平滑电容器53构成。在这里，为了从半波整流得到稳定的直流电压，需要使平滑电容器53的容量增加(例如，相对于本公司的现有产品的2倍)。此外，对于第1和第2恒压电路51和52的开关元件，使用场效应晶体管51a、通用晶体管(下面，称为晶体管)52a，但其中，由于使用场效应晶体管51a与平滑电容器53的容量增加有关，成为上述“效果的同时成立”的关键点，因此，下面详细地说明。
漏电断路器如上所述，为了预先防止万一由泄漏电流引起的人身事故，其动作时间也严格规定(例如，之前的IEC60947-2AnnexB的情况下，在额定灵敏度电流的5倍的泄漏时，为40mS以内)。因此，虽未详细说明，但漏电检测电路1以满足该基准的方式构成，其结果，对于从待机时开始的泄漏产生，以规定方式进行动作(将该动作称为O(Open的省略)动作)。另一方面，不言而喻，泄漏并不仅限于从待机时开始缓缓地发生，例如，寻求在对于具备发生泄漏的条件的电路，使配置于该电路中的漏电断路器进行“闭合”动作的情况下，也同样地以规定方式进行动作(将该动作称为CO(Close-Open的省略)动作)。在这里必须考虑问题的是，无论怎样使漏电检测电路1按照基准方式构成，在该漏电检测电路1的电力供给源中也会存在时间延迟。平滑电容器53的容量提升被关注的理由就在于此。
因此，第1恒压电路51的开关元件如上所述，并不是通用晶体管，而是使用场效应晶体管51a，以使得用于漏电检测电路1的直流电压的尽快上升。这不过是充分利用场效应晶体管所特有的功能，即，只要导通栅极的电压是数十伏左右，就可以对应于所连接的负载，控制流经漏极-源极之间的电流。因而，只要以如下方式设定各元件的常数，就可以实现上述“效果的同时成立”，即，使由与该场效应晶体管51a相对应的(后述的)浪涌电流保护用的电阻51b(数百Ω左右)、和平滑电容器53的CR积所确定的时间常数，低于漏电检测器所需的动作时间。
下面，说明直流电压的生成过程。如果使漏电断路器71进行“闭合”动作，则图2(a)所示的电压(其峰值当然与电力线63的峰值相等)施加于电阻51c和恒压二极管51d，但如果该电压超过上述的“导通门极的电压”，则由于使平滑电容器53的电位在源极-GND之间上升，因此以降低漏极-源极之间的阻抗的方式，场效应晶体管51a自身开始控制。此时的源极-GND间电压成为漏电检测电路1的直流电压(或者是直流电压要素)，但由于成为从恒压二极管51d的电压值减去场效应晶体管的51a的门极导通电压(数伏左右)的值，因此，可以对应于所使用的场效应晶体管的门极导通电压、以及希望得到的直流电压值，确定恒压二极管51d的常数。此外，伴随上述的漏极-源极之间的低阻抗化会流过浪涌电流，但由于其与电阻51b串联，因此通过该电阻51b负担，防止场效应晶体管51a的损坏。
这样得到了源极-GND间电压，但在希望使其进一步稳定的情况下，优选充分利用第2恒压电路52，即，将由电阻52b和恒压二极管52c确定的电压向晶体管52a供给。此时，在源极-GND间电压中识别出脉动电流的情况下，必须以使由该脉动电流产生的最低电压低于恒压二极管52c的电位的方式，确定电阻52b的值。此外，对应于晶体管52a的基极电压(约0.7V)以及希望得到的直流电压值确定恒压二极管52c的常数，这与上述第1恒压电路51的恒压二极管51d的情况相同。
这样，即使伴随着对整流电路4采用半波整流，而平滑电容器53的容量提升，也可以通过第1恒压电路51的开关元件使用场效应晶体管，将动作时间收缩在基准值内。此外，通过采用上述的半波整流，与现有的全波整流相比，电压和电流都在换算为有效值的情况下降低20％，此外对于发热(电压×电流)降低约36％(从1-(0.8×0.8)得出)，能够降低各电子部件的耐热能力。此外，将向场效应晶体管51a施加的例如短暂的雷浪涌(一般为7kV)电压，通过CR滤波器而限制到场效应晶体管的绝对最大额定电压以内，防止其破坏，但该CR滤波器由电阻51b和电容器51e构成，即，仅通过增加电容器51e来实现。通过这些效果的叠加，极大地抑制了电子电路的规模，因此与上述的电磁铁装置3的小型化相结合，能够向使用者提供符合各种规格的小型且使用方便的漏电断路器。
实施方式2图4是本发明的实施方式2中的包含晶闸管的与图3相当的图。与图3的不同点在于，将晶闸管和场效应晶体管分2段构成。并不限于晶闸管或场效应晶体管，这些元件，具有与内置于漏电断路器的电路相应的外形，并且由其外形自然可以确定可以使用的电压。即，在电路电压高的情况下，优选使用由该实施方式2说明的电源电路(更简单地说明，实施方式1为电路电压AC100-200V系列，实施方式2为电路电压AC100-400V系列)。此外，因为向漏电检测电路1的直流电压的生成过程中不存在大的不同点，所以在这里，对为了耐压性能提升而与分为2段的元件相对应的主电路电压的平均施加方法进行说明。
图4中，如果使漏电断路器71进行“闭合”动作，则与实施方式1相同地，将图2(a)所示的电压施加于电阻51c1、51c2和恒压二极管51d，但此时，从电阻51c1、51c2的电阻值相同这一点、或者恒压二极管51d的电压值远远小于电路电压(如实施方式1说明，相当于在平滑电容器53的两端电压上加上场效应晶体管51a2的栅极导通电压(数伏左右)所得到的值)这一点来看，图中A点的电位成为电路电压的大致1/2。此外，(如前所述)因为场效应晶体管51a1的栅极导通电压也小到与电路电压相比可以忽略程度，因此，图中B点的电位也成为电路电压的大致1/2。因此，在晶闸管21、22未导通的所谓待机时，该B点的电位直接表现为图中C点的电位(即，晶闸管21的负极电位)。因而，在场效应晶体管51a1、51a2以及晶闸管21、22上施加大致相等的、且是电路电压的一半的电压，因此，没有伴随着电路电压的AC400V系列的、例如元件的损坏等一切担心。
权利要求
1.一种漏电断路器，具备零序变流器，三相电路的3根电力线插入其中，该零序变流器检测所述三相电路的泄漏电流；漏电检测电路，其对由该零序变流器检测出的信号进行电平判断；电磁铁装置，其随动于该漏电检测电路的输出，使开闭机构部动作；以及电路接点，其利用所述开闭机构部的动作而断开，其特征在于，所述漏电检测电路和电磁铁装置从所述三相电路的3根电力线经由整流电路接受工作电力的供给，同时，所述整流电路是半波整流，且所述电磁铁装置与所述半波整流的后段连接。
2.如权利要求1所记载的漏电断路器，其特征在于，供给工作电力的部件由第1和第2恒压电路构成。
3.如权利要求2所记载的漏电断路器，其特征在于，构成第1恒压电路的开关元件是场效应晶体管。
全文摘要
得到一种小型的漏电断路器，其从三相电路的各相得到工作电力，且不增加通断该工作电力的供给的开关部件就进行逆连接。该漏电断路器具备零序变流器，三相电路的3根电力线插入其中，该零序变流器检测所述三相电路的泄漏电流；漏电检测电路，其对由该零序变流器检测出的信号进行电平判断；电磁铁装置，其随动于该漏电检测电路的输出，使开闭机构部动作；以及电路接点，其利用所述开闭机构部的动作而断开，所述漏电检测电路和电磁铁装置从所述三相电路的3根电力线，经由整流电路接受工作电力的供给，同时，所述整流电路是半波整流，且所述电磁铁装置与所述半波整流的后段连接。
文档编号H02H3/32GK101034645SQ200610127638
公开日2007年9月12日 申请日期2006年8月31日 优先权日2006年3月6日
发明者三好伸郎 申请人:三菱电机株式会社