JP2000188824A - 欠相検出回路 - Google Patents

欠相検出回路

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JP2000188824A
JP2000188824A JP10363467A JP36346798A JP2000188824A JP 2000188824 A JP2000188824 A JP 2000188824A JP 10363467 A JP10363467 A JP 10363467A JP 36346798 A JP36346798 A JP 36346798A JP 2000188824 A JP2000188824 A JP 2000188824A
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Tsutomu Makino
力 牧野
Yasuki Tadokoro
康樹 田所
Manabu Watanabe
学 渡辺
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Ebara Corp
Ebara Densan Ltd
Original Assignee
Ebara Corp
Ebara Densan Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 三相交流電源の供給を受けて動作する三相の
回転機械などの機器の保護に、簡単に適用が可能な欠相
検出回路を提供する。 【解決手段】 三相の電源に接続した変流器(CT)
1、又は変圧器(PT)と、変流器1又は変圧器の3本
の出力を全波整流する整流回路2と、整流回路の出力を
平均化する平均分圧回路4と、平均分圧回路出力と整流
回路出力とを比較する比較回路5とからなり、三相各相
の電流欠相、又は電圧欠相を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は欠相検出回路に係
り、特に例えばポンプの運転制御装置等の三相交流電源
により電力の供給を受ける機器に用いて好適な欠相検出
回路に関する。
【0002】
【従来の技術】ポンプ等は三相交流電源の供給を受けて
動作するものが一般的であるが、例えば、一相または複
数の相の接続不良による電源の開放、あるいは絶縁劣化
による短絡が生じると、いわゆる欠相となり、その運転
に支障をきたす。従って、いわゆる欠相が生じたなら
ば、これを速やかに検出して、適当な対策を講じること
が必要である。しかしながら、従来の例えばポンプの運
転制御装置等においては、一般に過電流の検出装置、あ
るいは無電圧の検出装置を備えているが、これらの検出
装置では例え欠相が生じても、その検出が困難であっ
た。このため、欠相の存在に気付かず、長時間の使用後
に機器が劣化してしまうという問題があった。
【0003】従来から、三相交流電源の供給を受けて動
作する機器に、CTを接続してこの出力を全波整流する
ことで、欠相の場合に脈動出力が得られ、これにより下
流側の電流欠相を検出できることが知られていた。同様
に、PTを接続してこの出力を全波整流することで、欠
相の場合に脈動出力が得られ、これにより上流側の電圧
欠相を検出できることが知られていた。しかしながら、
これらの欠相検出回路は回路構成が複雑であり、又信号
レベルの調整なども必要であり、必ずしも使い易いもの
ではなかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の事情に
鑑みてなされたもので、三相交流電源の供給を受けて動
作する三相の回転機械などの機器の保護に、簡単に適用
が可能な欠相検出回路を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の欠相検出回路
は、三相の電源に接続した変流器(CT)、又は変圧器
(PT)と、該変流器又は変圧器の3本の出力を全波整
流する整流回路と、該整流回路の出力を平均化して分圧
する平均分圧回路と、該平均分圧回路出力と前記整流回
路出力とを比較する比較回路とからなり、三相各相の電
流欠相、又は電圧欠相を検出することを特徴とする。
【0006】上述した本発明によれば、CT又はPTで
三相の電源線の電流又は電圧を検出し、これを全波整流
することにより、正常時には略実効値の近傍で上下する
比較的小さなリップルを有する直流が出力される。そし
て、平均分圧回路は、全波整流回路出力を更に平均化し
て分圧することで、ほぼ平坦な実効値よりも十分にレベ
ルの低い直流出力が得られる。従って、正常時には三相
全波整流出力はリップル分が存在していても、平均分圧
回路出力に対して十分に高いので、比較回路出力は、欠
相の検出パルスを生成しない。そして欠相の発生時に
は、三相全波整流出力が大きな脈動を生じることから、
平均分圧回路の出力以下に低下する時間があり、この両
出力を比較回路で比較することにより、欠相の検出パル
スを生成することができる。上述した回路構成によれ
ば、三相の全波整流回路と、平均分圧回路と、比較回路
とにより欠相を検出することができるので、比較的簡単
な回路構成により且つ無調整で欠相を検出することが可
能となる。
【0007】又、前記変流器又は変圧器は、三相の電源
線に対してV結線により2台を接続したものであること
が好ましい。これにより、一相分のCT、PTを省略す
ることができ、より低コストで欠相検出回路を構成する
ことができる。
【0008】又、請求項1に記載の欠相検出回路におい
て、前記比較回路の出力信号をCPUに接続することが
好ましい。これにより、制御装置に一般に使用されてい
るマイクロコンピュータ等を用い、欠相検出信号のパル
ス数、パルス間隔、パルスが連続で出力されている時間
などを観測することで、容易に、且つ確実に欠相の検出
を行うことができる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て添付図面を参照しながら説明する。
【0010】変流器(CT)の接続方法として図1に示
すように、(a)V接続、(b)Y接続、(c)Δ接続があるこ
とは周知のことである。同じように変圧器(PT)の接
続方法として図2に示すように、(a)V接続、(b)Y接
続、(c)Δ接続があることも周知のことである。図1
で、V接続、Y接続においては、R、S、T各相に流れ
る電流(I、I、I)に比例した電流が、電流計
(A、A、A)に流れる。また、Δ接続はR、S、
T各相に流れる電流(I、I、I)に比例し、ベク
トル合成された電流が電流計(A12、A23、A31)
に流れる。図2でも同様にR,S,Tの電圧に比例した
電圧U,V,Wがu,v,w端子に生じる。
【0011】図3は、三相のうち二相のみの検出(V接
続)で欠相を検出する回路構成例である。CT1で検出
された信号を全波整流回路2で全波整流して直流に変換
し、演算増幅器3でその信号を増幅する。その信号を平
均分圧回路4で平均化して、ある一定の比で分圧された
信号を形成する。この平均分圧回路4は、演算増幅器3
の出力を分圧しているので、演算増幅器の出力レベルよ
り低く、且つ脈動分を含まない直流電圧が出力される。
そしてこの出力と、演算増幅器3の出力とを電圧比較器
(コンパレータ)5で比較する。さらに、パルスレベル
変換回路6を用いて出力パルスを適正な出力レベルに変
換する。
【0012】図4は、電圧比較器の入出力信号の波形で
ある。正常時には図4(a)に示すように演算増幅器で増
幅された信号の電圧が、その平均化分圧された信号の
電圧よりも常に高い。このため、電圧比較器の出力
は常にLowレベルであり、欠相信号はLowレベルで
ある。しかしながら、一相、あるいは二相の電流欠相が
起きると、演算増幅器3で増幅された信号の電圧は図
4(b)に示すような波形となる。即ち、正常時に比べ脈
動分が増加する。これに対して、平均分圧回路4では、
大きな脈動分を含めて平均化されるため、その出力信号
の大きさは、脈動分の大小にほとんど関係しない。この
ため、欠相が生じると全波整流回路の出力電圧は大きく
脈動して、平均分圧回路の出力信号の電圧よりも一部
低くなる。このため電圧比較器の出力はパルスを出力
する。これによって欠相信号がHighとなり出力され
る。そして、パルスレベル変換回路6により信号レベル
が調整され、図示しない外部の制御回路に出力される。
図4(b)でパルス間隔tは50Hz地域では約10.0
msec、60Hz地域では約8.3msecである。
また、電流の欠相検出回路であるため、電圧が正常な場
合の負荷側の絶縁劣化などによる不平衡の欠相でも検出
することができる。
【0013】尚、上述の回路構成は、CTを2台用いて
V接続により結線した例を示したが、CTを3台用い
て、図5に示すようにY接続に結線しても、又図6に示
すようにΔ接続に結線するようにしても良い。三相すべ
てにCTが接続されているY又はΔ接続でも、図3のV
接続と同じように欠相を検出できる。また、この欠相検
出回路のCTに代えてPTを用い、検出信号を同じよう
に全波整流して上記と同じように信号処理することで、
同様に電圧欠相を検出することができる。
【0014】図3に示すようにV接続を用いても、CT
で検出している相(図3ではR相、およびT相)だけで
なく検出していない相(図3ではS相)の欠相でも検出
することができる。このため、図5又は図6に示すY接
続又はΔ接続に対して、CT一台分のコスト、および配
線工数の削減を行うことができる。
【0015】さらに、例えばポンプの運転制御用にCP
Uを用いている場合には、図7に示すようにパルスレベ
ル変換回路6を省き、電圧比較器5の出力を直接CPU
7の外部割込入力に取り込むようにしてもよい。電圧比
較器5の出力信号のパルス数、パルス間隔、パルスが連
続で出力されている時間などから、総合的に欠相である
か否かをCPUを用いて判断することができる。これに
よりパルスレベル変換回路6の省略による部品コストの
削減だけでなく、急激な電圧変動などの瞬間的な不平衡
による誤検出を防止することができる。そして、調整部
分(例えば可変抵抗器など)が全くなく、温度によって
大きく影響される部分もないため、上述した簡単な回路
構成で小容量から大容量までの各種回転機械の保護に適
用可能である。従って、ポンプ・ファンなどの回転機械
の運転制御装置等にすべて同じ回路構成で適用すること
ができ、部品の共通化、大量生産による低コスト化が期
待できる。
【0016】
【発明の効果】本発明では三相の回転機械などの電流、
および電圧の欠相検出回路において、各相の電流信号、
および電圧信号を全波整流した出力とその全波整流した
出力を平均分圧した出力とを比較する構成としたこと
で、次のような効果が期待できる。即ち、電流又は電圧
の上流側及び下流側に生じる欠相を容易に、且つ確実に
検出することができる。そして、この欠相検出回路は、
調整部分が全くなく、小容量から大容量までの回転機械
にすべて同じ回路で構成でき、部品の共通化、大量生産
による低コスト化が期待できる。
【0017】更にこの欠相検出回路は、二相のみのC
T、又はPTのみで構成でき、部品コスト、および配線
工数の削減により更に低コスト化できる。また、上記の
電流、および電圧の欠相検出回路の電圧比較器出力信号
を直接CPUの外部割込入力に接続して、検出信号のパ
ルス数、パルス間隔、パルスが連続で出力されている時
間などを観測することができる。これにより、部品の削
減、および急激な電圧変動などによる誤動作を防止する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】CTの各種接続方法を示す図であり、(a)は
V接続を示し、(b)はY接続を示し、(c)はΔ接続
を示す。
【図2】PTの各種接続方法を示す図であり、(a)は
V接続を示し、(b)はY接続を示し、(c)はΔ接続
を示す。
【図3】本発明の実施の形態の欠相検出回路を示す回路
図である。
【図4】各部の波形を示す図であり、(a)は正常時を
示し、(b)は欠相時を示す。
【図5】Y接続時の欠相検出回路を示す図である。
【図6】Δ接続時の欠相検出回路を示す図である。
【図7】電圧比較器の出力をCPUに接続した場合の欠
相検出回路の回路図である。
【符号の説明】 1 変流器(CT) 2 全波整流回路 3 信号増幅用演算増幅器 4 平均分圧回路 5 比較器(電圧比較器) 6 パルスレベル変換回路 7 CPU
フロントページの続き (72)発明者 田所 康樹 神奈川県藤沢市本藤沢4丁目1番1号 株 式会社荏原電産内 (72)発明者 渡辺 学 神奈川県藤沢市本藤沢4丁目1番1号 株 式会社荏原電産内 Fターム(参考) 5G004 AA02 AB02 BA06 CA04 DA01 DB01 DB02 DC05 5G058 BB01 BC11 CC04 CC08 5H410 BB02 CC04 DD04 DD06 FF03 FF05 FF11 FF22 LL13 LL14 LL20

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 三相の電源に接続した変流器(CT)、
    又は変圧器(PT)と、該変流器又は変圧器の3本の出
    力を全波整流する整流回路と、該整流回路の出力を平均
    化して分圧する平均分圧回路と、該平均分圧回路出力と
    前記整流回路出力とを比較する比較回路とからなり、三
    相各相の電流欠相、又は電圧欠相を検出することを特徴
    とした欠相検出回路。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の欠相検出回路におい
    て、前記比較回路の出力信号をCPUに接続することを
    特徴とした欠相検出回路。
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