JP3650769B2 - 商用電源中性点接地側検出装置 - Google Patents

商用電源中性点接地側検出装置 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は商用電源の2つの電源ラインのうちの商用電源中性点接地側電源ラインを検出する商用電源中性点接地側検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
商用電源には中性点接地が必要であるが、その中性点接地の必要性及び目的は次の点▲1▼〜▲3▼にある。
▲1▼電源系統の故障による異常電圧の発生を抑制し、健全相対地電圧の上昇を防止する。
▲2▼地絡故障時の保護継電器の動作を早く確実にして災害の拡大を防止する。
▲3▼消弧リアクトル接地方式では、1線地絡故障時の地絡アークを消滅させ、線路を遮断せずに送電の継続を可能にする。
【0003】
中性点接地を行う代表的な中性点接地方式としては直接接地方式があり、この直接接地方式では図8に示すようにΔ結線1をスター結線2に変換する商用周波数電源の変圧器の中性点をできるだけ低インピーダンスとなるように導線で接地する。この直接接地方式は、系統絶縁の面での技術的、経済的な有利さから採用されている。中性点接地方式は直接接地方式の他に抵抗接地方式、消弧リアクトル接地方式、抵抗リアクトル並列接地方式がある。
【0004】
一般的な会社や家庭で使用される商用電源は、このような中性点接地方式が採用されるため、HOTラインとNEUTラインが必ず存在し、中性点接地側電源ラインが存在する。そこで、このような商用電源の中性点接地側電源ラインを各種の用途に利用することが考えられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、商用電源の中性点接地側電源ラインを各種の用途に利用することが考えられているが、商用電源の中性点接地側電源ラインが商用電源の2つの電源ラインのいずれであるかは分からない。
【0006】
本発明は、このような点に鑑み、商用電源の中性点接地側電源ラインを検出できる商用電源中性点接地側検出装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1に係る発明は、商用電源の2つの電源ラインから給電されて電磁波を発生する電磁波発生手段と、この電磁波発生手段からの電磁波を検出するセンサと、このセンサと前記電磁波発生手段との間に介在され電磁波が通過可能であるシールド部材と、このシールド部材を前記2つの電源ラインに選択的に切換接続する切換手段と、この切換手段により前記シールド部材を前記2つの電源ラインに選択的に切換接続した時の前記センサの各検出値を比較して前記2つの電源ラインのうちの商用電源中性点接地側電源ラインを検出する検出手段とを備えたものである。
【0008】
請求項2に係る発明は、請求項1記載の商用電源中性点接地側検出装置において、前記電磁波発生手段がトランスであるものである。
【0009】
【発明の実施の形態】
図3は本発明の一実施形態を示す。この実施形態の商用電源中性点接地側検出装置11は、商用電源に接続される機器12の商用電源ライン13と商用電源との間に接続され、又は機器12と並列に商用電源に接続され(商用電源ライン13が接続される電源コンセントと異なる電源コンセントに接続され)、商用電源の中性点接地側電源ラインを検出して機器12のシールドポイントに接続することにより機器12から出る電磁波を低減する。機器12は電磁波を発生する部分と外部との間にシールド部材が設けられ、このシールド部材は接地されずに機器12のシールドポイントとして商用電源中性点接地側電源ラインに接続される。
【0010】
図1は本実施形態の構成を示す。プラグ15は商用電源に接続され、プラグ16は機器12の商用電源ライン13に接続される。したがって、商用電源はプラグ15、電源ライン17、18及びプラグ16を介して機器12の商用電源ライン13に接続され、プラグ16のシールド端子16aは機器12のシールドポイントに接続される。又は、プラグ15は機器12と並列に商用電源に接続され(商用電源ライン13が接続される電源コンセントと異なる電源コンセントに接続され)、プラグ16のシールド端子16aは機器12のシールドポイントに接続される。
【0011】
電源トランスT1は1次側が電源ライン17、18間に接続され、電源ライン17、18間のAC100Vが電源トランスT1により12Vに変圧される。この電源トランスT1の出力電圧は、ダイオードブリッジ回路D1により全波整流されてコンデンサC1、C2により平滑されることで16Vの直流電圧となり、制御手段としての制御装置19に供給されるとともにリレーK1,K2のコイルの各一端に印加され、さらに抵抗R1を介して発光ダイオードLEDのアノードに印加される。
【0012】
リレーK1,K2のコイルの他端及び発光ダイオードLEDのカソードは制御装置19の出力端子に接続され、リレーK2の切換接点における2つの固定端子はそれぞれ電源ライン17、18に接続される。リレーK2の切換接点における切換切片はリレーK1の常開側固定端子に接続され、リレーK1の切換切片は抵抗R2を介してプラグ16のシールド端子16aに接続される。電源トランスT1で発生した電磁波を測定するためのセンサANT1と電源トランスT1との間にはシールドパネル20が設置される。このシールドパネル20は、トランスT1からの電磁波が通過可能である多数の孔を有し、例えば網状、格子状などの金属により構成され、プラグ16のシールド端子16aに接続される。
【0013】
制御装置19は、測定モードでは、リレーK1を動作させてリレーK2の切換切片を電源ライン17側と電源ライン18側とに順に切換えさせることにより、シールドパネル20及びプラグ16のシールド端子16aを抵抗R2を介して各電源ライン17、18に順次に切換接続させる。センサANT1は電源トランスT1からシールドパネル20の孔を通過して到来した電磁波を測定する。電源トランスT1からシールドパネル20の孔を通過してセンサANT1により測定される電磁波は、シールドパネル20が抵抗R2を介して電源ライン17、18のうちの商用電源中性点接地側電源ラインに接続された時には、シールドパネル20が抵抗R2を介して電源ライン17、18のうち商用電源中性点接地側電源ラインでない方の電源ラインに接続された時に比べて少なくなる。
【0014】
制御装置19は、センサANT1からの電磁波測定信号より、電源ライン17、18のうちの商用電源中性点接地側電源ラインを検出し、その後の動作モードでは機器12のシールドポイントに上記商用電源中性点接地側電源ラインを接続するようにリレーK2の切換切片を上記商用電源中性点接地側電源ライン側に接続させることで、機器12から出る電磁波を低減する。
【0015】
図2は上記制御装置19の構成を示す。
DC・DCコンバータ21、22は上記16Vの直流電圧から+5V、―5Vを生成して制御装置19の各部に供給する。センサANT1は電源トランスT1からシールドパネル20の孔を通過して到来した電磁波を測定してその電磁波の強度を示す検出信号を出力し、このセンサANT1からの検出信号は増幅器AMP1,AMP2により増幅されてA/D変換器23によりアナログ信号からデジタル信号に変換される。
【0016】
図6はマイクロコンピュータ24の機能の一部をブロック化して示す機能ブロック図である。マイクロコンピュータ24は、リレーK1をオンさせてリレーK2をオフさせることでリレーK2の切換切片を電源ライン18側に切換えさせた状態でデータ検出ブロック(BLOCK)28によりA/D変換器23からの検出信号を複数回サンプリングし、これらのサンプリング値を加算器29により加算して第1の検出信号MA1としてメモリとしてのレジスタ30に格納する。
【0017】
さらに、マイクロコンピュータ24は、リレーK1、K2をオンさせてリレーK2の切換切片を電源ライン17側に切換えさせた状態でデータ検出ブロック28によりA/D変換器23からの検出信号を複数回サンプリングし、これらのサンプリング値を加算器29により加算して第2の検出信号MA2としてメモリとしてのレジスタ31に格納する。
【0018】
マイクロコンピュータ24は、レジスタ30内の第1の検出信号MA1とレジスタ31内の第2の検出信号MA2とをコンパレータ32で比較してその大小を判定し、この判定結果より各電源ライン17、18のうち電源トランスT1からシールドパネル20の孔を通過してセンサANT1により測定される電磁波が少ない方の電源ライン(検出信号MA1、MA2の大きい方が得られた時にリレーK2の切換切片が接続されている電源ライン)を商用電源中性点接地側電源ラインとして判定(検出)することでリレーK2の最終的な状態(動作モードでのリレーK2の状態)を判定する。
【0019】
ドライバ25〜27はマイクロコンピュータ24からの制御信号によりリレーK1、K2のコイル及び発光ダイオードLEDを駆動する。マイクロコンピュータ24は、動作モードでは、上述の商用電源中性点接地側電源ラインとして判定した電源ラインをプラグ16のシールド端子16a(機器12のシールドポイント)に接続するようにドライバ25を介してリレーK2を最終的な状態に制御することで機器12から出る電磁波を低減し、ドライバ27を介して発光ダイオードLEDを動作時に点灯させる。
【0020】
ここに、センサANT1からの検出信号は増幅器AMP1,AMP2により増幅されて図4に示すように商用電源周波数と同期した波形A,Bとなる。この波形Aはシールドパネル20が抵抗R2を介して電源ライン17、18のうちの商用電源中性点接地側電源ラインに接続された時の波形であり、波形Bはシールドパネル20が抵抗R2を介して電源ライン17、18のうち商用電源中性点接地側電源ラインでない方の電源ラインに接続された時の波形である。
【0021】
マイクロコンピュータ24は、リレーK1=オン、リレーK2=オフの状態で増幅器AMP2からA/D変換器23を介して入力される信号電圧が2.5Vまで下がった時から約200mSECの間にA/D変換器23の出力値をデータ検出ブロック28で複数回、例えば10回サンプリングしてこれらのサンプリング値を加算器29で加算し、その加算結果をレジスタ30に第1の検出信号MA1として格納する。
【0022】
マイクロコンピュータ24は、それから所定の時間をおいてリレーK1=オン、リレーK2=オンの状態で増幅器AMP2からA/D変換器23を介して入力される信号電圧が2.5Vまで下がった時から約200mSECの間にA/D変換器23の出力値をデータ検出ブロック28で複数回、例えば10回サンプリングしてこれらのサンプリング値を加算器29で加算し、その加算結果をレジスタ31に第2の検出信号MA2として格納する。A/D変換器23からマイクロコンピュータ24に入力される信号は、数値的に大きい方が商用電源中性点接地側電源ラインであり、数値的に少ない方が商用電源中性点接地側電源ラインでない電源ライン側である。
【0023】
マイクロコンピュータ24は、A/D変換器23の8ビットの出力値を10回サンプリングしてレジスタ30またはレジスタ31に格納する際には、A/D変換器23の出力値を4Vから下がって4Vに戻る間(例えば約10mSEC)データ検出ブロック28でサンプリングしてこれらのサンプリング値を加算器29で加算し、レジスタ30またはまたはレジスタ31に第1の検出信号MA1または第2の検出信号MA2として格納する。本実施形態のシーケンスは図5に示すようになる。図7は本実施形態のセンサANT1からのアナログ信号入力から最終的なリレーK2の状態判定までのシーケンスを示す。
【0024】
この実施形態によれば、商用電源の2つの電源ライン17、18から給電されて電磁波を発生する電磁波発生手段としての電源トランスT1と、この電源トランスT1からの電磁波を検出するセンサANT1と、このセンサANT1と前記電源トランスT1との間に介在され電磁波が通過可能であるシールド部材としてのシールドパネル20と、このシールドパネル20を2つの電源ライン17、18に選択的に切換接続する切換手段としてのリレーKI,K2と、このリレーKI,K2によりシールドパネル20を2つの電源ライン17、18に選択的に切換接続した時のセンサANT1の各検出値を比較して2つの電源ライン17、18のうちの商用電源中性点接地側電源ラインを検出する検出手段としてのマイクロコンピュータ24とを備えたので、商用電源の中性点接地側電源ラインを自動的に検出することができる。
【0025】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、商用電源の中性点接地側電源ラインを検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の回路構成を示す回路図である。
【図2】同実施形態の制御装置を示すブロック図である。
【図3】同実施形態の使用状態を示す斜視図である。
【図4】同実施形態における増幅器の出力信号を示す波形図である。
【図5】同実施形態のシーケンスを示す図である。
【図6】同実施形態におけるマイクロコンピュータの機能の一部をブロック化して示す機能ブロック図である。
【図7】同実施形態のシーケンスを示す図である。
【図8】商用周波数電源の変圧器を示す結線図である。
【符号の説明】
15、16 プラグ
16a シールド端子
K1、K2 リレー
R2 抵抗
L1,L2 コイル
T1 電源トランス
ANT1 センサ
19 制御装置
20 シールドパネル

Claims (2)

  1. 商用電源の2つの電源ラインから給電されて電磁波を発生する電磁波発生手段と、この電磁波発生手段からの電磁波を検出するセンサと、このセンサと前記電磁波発生手段との間に介在され電磁波が通過可能であるシールド部材と、このシールド部材を前記2つの電源ラインに選択的に切換接続する切換手段と、この切換手段により前記シールド部材を前記2つの電源ラインに選択的に切換接続した時の前記センサの各検出値を比較して前記2つの電源ラインのうちの商用電源中性点接地側電源ラインを検出する検出手段とを備えたことを徴特とする商用電源中性点接地側検出装置。
  2. 請求項1記載の商用電源中性点接地側検出装置において、前記電磁波発生手段がトランスであることを徴特とする商用電源中性点接地側検出装置。
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