JP2544376B2

JP2544376B2 - モ−タ保護継電器

Info

Publication number: JP2544376B2
Application number: JP62063919A
Authority: JP
Inventors: 泰之日山
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-03-20
Filing date: 1987-03-20
Publication date: 1996-10-16
Anticipated expiration: 2011-10-16
Also published as: JPS63234834A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は反相要素を備えた集合形のモータ保護継電器
に係り、特に電流あるいは位相の検出器と継電器ユニッ
ト間の配線作業の作業性を向上させるとともに、継電器
ユニットの小型化に好適なモータ保護継電器の構成に関
する。

〔従来の技術〕

従来のモータ保護継電器の代表的な構成例を第11図〜
第12図に示す。被保護回路１に設けた変流器２と各相の
負荷電流に対応する出力を生ぜしめるための、回路３よ
りなる電流検出器120と、これに、接続線12によって接
続され、動作値設定のための電流整定回路６により、正
規化された信号により、過電流回路７もしくは欠相回路
８の判定を行ない、異常時には、出力リレー９を駆動す
るようにしてなっている。

なお、この種の装置として関連するものには、例え
ば、実開昭59−132338号等が挙げられる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術において、モータの逆転防止のため反相
の保護を行なう場合、一般的には被保護回路１の各相電
圧を信号線10により取り込み、反相検出回路111によ
り、反相の有無をみることが行なわれており、継電器ユ
ニット112と、電流検出ユニット120および、被保護回路
との接続線12、10の本数が多く、相互の位置が離れてい
る場合、それぞれの間の接続工数が多大となるという問
題があった。

特に、第12図の如く、被保護回路１が多数あり、それ
ぞれに対応した継電器ユニット112を集合化した場合
は、回路数に応じてその本数は増え、第12図の例につい
ては３回路に対して15本の接続線を布線する必要があ
り、使用者にとっては、配線工数が多くかかり、また、
それに伴って、信頼度も低下するという問題があった。
本発明の目的は、上記接続線の布線数を低減することお
よび機能向上に対応しやすい構成を得ることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、負荷電流を検出する電流検出手段と、該
電流検出手段の出力に基いた信号を発生する第１の信号
発生回路と、負荷電圧の位相を検出する位相検出手段
と、該位相検出手段の出力に基いた信号を発生する第２
の信号発生回路と、前記第１の信号発生回路の信号から
過電流を検出して出力を発生する過電流検出回路と、前
記第２の信号発生回路の信号から反相を検出して出力を
発生する反相検出回路とを備え、前記過電流検出回路お
よび前記反相検出回路の少くともいずれか一方の出力に
基いて動作する継電器とを備えて成るモータ保護継電器
において、前記第１の信号発生回路の信号と、前記第２
の信号発生回路の信号とを重畳する重畳手段と、該重畳
手段の出力を前記過電流検出回路および前記反相検出回
路に分配する分配手段とを備え、前記第２の信号発生回
路を前記第１の信号発生回路の近傍に配設するととも
に、前記重畳手段と前記分配手段との間に接続された接
続線を介して前記第１の信号発生回路の出力および前記
第２の信号発生回路の出力を前記過電流検出回路および
前記反相検出回路の少くともいずれか一方に伝達するよ
う構成することにより達成される。

好ましい実施態様によれば、前記電流検出手段と前記
第１の信号発生回路と前記重畳手段とを格納する第１の
ケースと、前記位相手段と前記第２の信号発生回路とを
格納する第２のケースとを備え、該第２のケースは前記
第１のケースに固定されて成る。

さらに好ましい実施態様によれば、前記第２のケース
は前記第１のケースに着脱自在に固定されて成る。

〔作用〕

第１の信号発生回路は電流検出手段の出力に基いた信
号を発生する。第２の信号発生回路は第１の信号発生回
路の近傍に配設されて位相検出手段の出力に基いた信号
を発生する。重畳手段は第１の信号発生回路の出力に第
２の信号発生回路の出力を重畳し、接続線を介して分配
手段に伝達し、分配手段は重畳手段の出力を過電流検出
回路および反相検出回路に分配する。過電流検出回路は
第１の信号発生回路の信号から過電流を検出して出力を
発生し、反相検出回路は第２の信号発生回路の信号から
相順の反転を検出して出力を発生する。継電器は過電流
検出回路および反相検出回路の少くともいずれか一方の
出力に基いて動作し、電流または電圧の異常に対応する
出力を発生する。それによって、第１の信号発生回路の
出力および第２の信号発生回路の出力は重畳されて共通
の接続線を介して分配手段に伝達されるので、重畳手段
と分配手段との間の接続線の本数を少くすることができ
る。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図〜第10図により説明す
る。

第１図は本実施例におけるモータ保護継電器の構成を
示すブロック図である。被保護回路の電路１には電流検
出手段として変流器２が設けられ、各変流器２はデルタ
接続されて第１の信号発生回路である整流回路３に接続
される。整流回路３はダイオードD₃₁〜D₃₆により形成さ
れたブリッジ回路で、変流器２の出力を電路１の電流の
大きさに基いた直流信号に変換する。本実施例における
整流回路３の出力の例を第４図（ａ），（ｂ）に示す。
第４図（ａ）は電流値が定格の100％で正常通電時の出
力波形、同図（ｂ）は電流値が定格の200％で過負荷時
の出力波形である。電流が定格の100％時には出力のピ
ーク値は1Vであり、負荷電流の増加に従ってこのピーク
値は上昇し、定格の200％時においてはピーク値は2Vと
なる。この出力電圧のピーク値のレベルにより、過電流
がどうかが判断される。また、整流回路３の出力のリッ
プルの含有率を見ることにより欠相の検出もすることが
できる。定格電流時において欠相が生じたときの出力波
形を同図（ｃ）に示す。整流回路３の出力は重畳手段で
ある重畳回路４を介してタップ整定回路５に供給され
る。本実施例における重畳回路４は第２図に示すように
整流回路３からの信号の入力端子T₄₁と、第２の信号発
生回路である位相信号発生回路16からの信号の入力端子
T₄₂とを備え、入力端子T₄₂はダイオードD₄₁を介して入
力端子T₄₁に接続されて構成される。本実施例における
タップ整定回路は３本の抵抗器R₅₁,R₅₂,R₅₃と整定値切
換スイッチsw1とにより構成される。抵抗器R₅₁は重畳回
路４の出力端子T₅₁と共通ラインの端子T₅₂との間に接続
され、抵抗器R₅₂,R₅₃はいずれも整定値切換スイッチsw1
を介して抵抗器R₅₁に並列に接続されるよう接続されて
いる。

切換スイッチsw1は３組の相対向して設けられた接点S
₁,S₂,S₃を備え、その中の１組が択一的に選択されるよ
う構成されている。具体的な構成の１例としては、プリ
ント基板のパターンをねじで短絡するよう構成され、
S₁,S₂,S₃のいずれかを択一的に短絡することにより抵抗
値をR₅₁の値、R₅₁とR₅₂との並列値、R₅₁とR₅₃との並列
値と変化させて、出力端子T₅₃,T₅₄間に発生する電圧を
変化させる。

本実施例では、交流器２、整流回路３、重畳回路４、
タップ整定回路５は同一のケース内に格納され、電流検
出ユニット20を構成している。

第３図は位相検出手段である位相検出回路13と第２の
信号発生回路である位相信号発生回路16の具体的な回路
の１例を示す。本実施例において位相検出回路13と位相
信号発生回路16とは同一のケースに格納され、位相検出
ユニット30を構成している。なお、第３図においてR₁₃₁
〜R₁₃₄,R₁₆₁〜R₁₆₆は抵抗器、D₁₃₁,D₁₆₁,D₁₆₂はダイオ
ード、C₁₃₁,C₁₃₂,R₁₆₁〜R₁₆₅はコンデンサ、ZD₁₆₁はツ
エナダイオード、Q₁₆₁はトランジスタである。位相検出
ユニット30の端子T₃₁,T₃₂,T₃₃はそれぞれ電路１のｗ
相、ｖ相、ｕ相に接続され、電路の電圧を取り込む。

位相検出回路13は各相の電圧を検出し、位相信号発生
回路16は位相検出回路13の出力に基きその相順が、正規
でないとき、すなわち逆相時には、過電流もしくは欠相
の信号より大きいレベルの信号を出力するよう構成され
ている。

正常な相順においては抵抗器R₁₃₃の両端AB間に所定の
電圧を生じ、逆相（反相）時にはAB間電圧が小さくな
る。

これにより、位相信号発生回路16は、正常な相順のと
きにはトランジスタQ₁₆₁がONして出力端子T₃₄,T₃₅間に
は電圧が生じないが、逆相時にはトランジスタQ₁₆₁がOF
Fして出力端子T₃₄,T₃₅間に出力を生ずる。この出力レベ
ルは整流回路３の出力の15倍程度に設定され、このレベ
ル差により過電流か逆相かを判断することができる。位
相信号発生回路16の出力の例を第４図（ｄ）に示す。

本実施例における電流検出ユニット20,位相検出ユニ
ット30の構成例を第５図、第６図に示す。本実施例にお
いては、位相検出ユニット30は電流検出ユニット20に着
脱自在に係止される。位相検出ユニット30の電流検出ユ
ニット20に対向する面には位相信号発生回路16の出力を
重畳回路４および共通ラインの端子T₅₅に接続するコネ
クタ14が設けられ、位相検出ユニット30の電流検出ユニ
ット20への装着と同時に電気的接続も行えるよう構成さ
れている。

これにより、位相信号発生回路16の出力は整流回路３
の出力と重畳されて、伝送用のケーブル12を介して継電
器ユニット40に伝達される。継電器ユニット40は電流整
定回路６、過電流検出回路７、欠相検出回路８、反相検
出回路15、論理和回路42、増幅回路46、継電器９とを備
えて成る継電器ユニット40は、電流整定回路６で受信し
た信号のレベルにより、過電流であるか反相であるかを
判定し、それぞれにあった遅延時間の後、出力リレーを
駆動することにより、前記２つの事故モードに対して、
保護を行なう。

また、本実施例では、リップルの含有率により、欠損
事故の判別を行ない、モータを健全にドライブすること
も可能である。

次に各構成要件について説明すると、電流整定回路６
はケーブル12を介して受信した信号を適度な大きさの電
流に整定後、過電流検出回路７、欠相検出回路８、反相
検出回路15に分配し、分配手段として機能する。

過電流検出回路７は電流が基準値に比べて大きいか否
かを判断して過電流時に信号を発生し、欠相検出回路８
は各相の電流に極端な差が、ないか否かを判断して欠相
時に信号発生する。

欠相検出は、電圧信号として、過電流事故時欠相検出
は、欠相事故時に電圧信号に含まれるリップル（高周波
成分）が増大することによって判断する。

反相検出回路15はケーブル12を介して伝送された電圧
信号のレベルを検出し、このレベルが過電流に対する信
号、又は欠相に対する信号に対し非常に大きい場合に反
相と判断して出力を発生する。反相と判定する基準は、
１例として定格電流時の電圧信号の10〜15倍程度に設定
される。論理和回路42は、過電流検出回路７、欠相検出
回路８、反相検出回路15の少くとも１つが動作して信号
が入力されると出力を発生する。増幅回路46は論理和回
路42の出力を継電器９を動作させるのに充分な大きさと
なるよう増幅する。

本実施例においては、第７図に示すように継電器ユニ
ット40をそれぞれモジュールとして一体にケースに入れ
て集中監視に対応したものとしている。このような集中
形リレーにおいては、本実施例に示すように検出器との
接続端子が少なくできるために、第８図に示したよう
に、コンパクトに製品をまとめることができる。第８図
においては５回路用のものを示しているが、各ユニット
出力接点として1a,1bおよびコモンの３端子17と、検出
器への接続に用いる２端子18の計５端子の５回路分で25
端子と、電源用の２端子を含めて合計27端子で済み、製
品のコンパクト化が可能である。

なお、第８図に継電器ユニット40が増設されてもよい
ように上記端子数以上の端子が設けられた例が図示して
ある。

第７図に示すように一体化されたものの回路図の例を
第９図に示す。

本実施例において電流検出ユニット20は変流器２と電
気回路部分とを組み合わせ一体にしてなり過電流保護も
しくは欠相保護（2Eリレー）に用いられている。一般的
なモータリレーでは、２要素で十分であり市場の多くの
ものが、この形態をとっている。

本実施例は、前記状況にかんがみ、反相検出に係る部
分30を独立させ、着脱自在にしたものである。3Eリレー
（過電流、欠相、反相の保護）が要求された場合は当該
モジュール30を追加することにより容易に3Eに拡張でき
るよう構成したものである。

すなわち、一般的な2E動作については電流検出ユニッ
ト20のみを使用することで行ない、反相も含めた3E動作
の場合には位相検出ユニット30を追加して使用する。

いずれの場合も継電器ユニット40への接続線５は２本
で済み、相互の配線が簡素化できるという効果がある。

また、2Eから3Eへの仕様変更に即応できるという効果
がある。

また電流検出ユニット20と位相検出ユニット30を一体
に形成してもよく、いずれの場合においても全体の配設
工数を効果的に低減できる。

また、本実施例において、電流検出ユニット20、位相
検出ユニット30からの出力はアナログ信号による伝送で
あり、伝送にあたって必らず２本以上のケーブル12を必
要とはするものの、信頼度としては非常に高く、誤動作
の許されない継電器にとって、最も原始的ではあるが、
信頼度の高い手段である。

また、モータ保護継電器においては、相順を検出し
て、モータが所望の回転方向に回るか否かを判別するこ
とが主であり、安全上からもこの機能が重視される。

本実施例においては、過電流、欠相と反相との信号の
分離は基本的には電圧レベルの差をもって行うが、第10
図に示すように、電圧が印加された段階で反相を瞬時に
判定する。この段階で正相であると判定されてから欠相
および過電流の判定を行う。これによりモータの運転に
関し、危険度の大きいものがら検出するので、モータの
保護を有効に行うことができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、接続線の布線数を低減できて作業性
が大幅に向上するとともに、接続端子数も少なくするこ
とができ、製品のコンパクト化を図れるモータ保護継電
器を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の１実施例におけるモータ保護継電器
の構成を示すブロック図、第２図は本実施例における電
流検出ユニットの要部を示す回路図、第３図は本実施例
における位相検出ユニットの回路図、第４図（ａ），
（ｂ），（ｃ），（ｄ）はそれぞれ電流検出ユニットの
100％定格通電時における出力波形、電流検出ユニット
の200％過負荷時における出力波形、電流検出ユニット
の100％定格で欠相時における出力波形、位相検出ユニ
ットの反相時における出力波形を示す波形図、第５図、
第６図はそれぞれ本実施例における電流検出ユニットと
位相検出ユニットの結合状態および離脱状態を示す斜視
図、第７図は本実施例における継電器ユニットを集合し
て構成した集合リレーの斜視図、第８図は第７図の集合
リレーの背面を示す斜視図、第９図は、集合リレーの回
路の１例を示す回路図、第10図は電路の異常の判定の順
を示す図、第11図は従来のモータ保護継電器の構成を示
すブロック図、第12図は従来のモータ保護継電器の布線
数を示す配線図である。 2:電流検出手段、3:第１の信号発生回路、4:重畳手段、
6:分配手段、7:過電流検出回路、9:継電器、12:接続
線、13:位相検出手段、15:反相検出回路、16:第２の信
号発生回路。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】負荷電流を検出する電流検出手段と、該電
流検出手段の出力に基いた信号を発生する第１の信号発
生回路と、負荷電圧の位相を検出する位相検出手段と、
該位相検出手段の出力に基いた信号を発生する第２の信
号発生回路と、前記第１の信号発生回路の信号から過電
流を検出して出力を発生する過電流検出回路と、前記第
２の信号発生回路の信号から反相を検出して出力を発生
する反相検出回路とを備え、前記過電流検出回路および
前記反相検出回路の少くともいずれか一方の出力に基い
て動作する継電器とを備えて成るモータ保護継電器にお
いて、前記第１の信号発生回路の信号と、前記第２の信
号発生回路の信号とを重畳する重畳手段と、該重畳手段
の出力を前記過電流検出回路および前記反相検出回路に
分配する分配手段とを備え、前記第２の信号発生回路を
前記第１の信号発生回路の近傍に配設するとともに、前
記重畳手段と前記分配手段との間に接続された接続線を
介して前記第１の信号発生回路の出力および前記第２の
信号発生回路の出力を前記過電流検出回路および前記反
相検出回路の少くともいずれか一方に伝達するように構
成されたことを特徴とするモータ保護継電器。
【請求項２】前記電流検出手段と前記第１の信号発生回
路と前記重畳手段とを格納する第１のケースと、前記位
相検出手段と前記第２の信号発生回路とを格納する第２
のケースとを備え、該第２のケースは前記第１のケース
に固定されて成ることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載のモータ保護継電器。
【請求項３】前記第２のケースは前記第１のケースに着
脱自在に固定されて成ることを特徴とする特許請求の範
囲第２項記載のモータ保護継電器。