JPH0319951B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、速度計用発電機を使用して回転機の
回転速度を検出する速度継電器に関する。

回転機速度制御や保護のために、速度計用発電
機の出力電圧が回転速度に比例することを利用し
て該出力電圧と整定値との比較による検出が従来
から一般に採用されている。この電圧測定方式を
静電形速度継電器に適用するのに、第１図に示す
従来回路では種々の不都合があつた。第１図では
速度計用発電機１の出力を整流回路２で全波整流
し、コンデンサ３で平滑して電圧整定用可変抵抗
器４の入力とし、この抵抗器４の出力を比較入力
とする正帰還型レベル検出回路（例えばシユミツ
ト回路）５によつてオン・オフ出力を得て出力リ
レー５を付勢又は復帰させる構成にされている。

この回路において、整流回路２の整流出力電圧
V_Cは、第２図に波形図に示すように可変抵抗器
４とコンデンサＣの時定数によるリツプル電圧
V_Rを含み、このリツプル電圧V_R（リツプル率）は
発電機１の出力周波数即ち測定対象回転機の速度
が高くなるほど指数関数的に小さくなる。即ち、
第２図のａに示す波形でのリツプル率V_R／V_Pに
対して、同図のｂに示す２倍の周波数でのリツプ
ル率V_R′／V_P′はV_RとV_R′が約1/2になると共にV_P
とV_P′の２倍になり、リツプル率は周波数が２倍
になると約1/4になる。このとき、抵抗器４で電
圧V_Cを同じにするとリツプル電圧V_Rは約1/4にな
る。結果的に電圧V_Cは第３図に示すように周波
数が高くなるにつれて非線形に高くなる。第４図
はリツプル電圧V_Rの周波数特性を示す。

上述のことから、第１図の速度継電器を試験調
整するには、整定電圧に合わせて速度計用発電機
１の周波数も変える必要があるし、速度計用発電
機１の出力電圧と周波数の組み合わせが多様にあ
ることから試験調整時と実際に使用する場合とで
異なる発電機の場合には回転機装着時に再調整す
る必要性が出てくる。

また、リツプル電圧V_Rは、前述のように周波
数によつて指数関数的に変化するのに対して、レ
ベル検出回路５の正帰還量が一定であることか
ら、周波数の変化によつてリレー６の動作，復帰
幅（ヒステリシス幅）が等価的に変化したことに
なり、動作値の整定を可変にすれば動作復帰後も
変化してしまう。

こうした問題を解消するものとして、第５図に
概念的に示すように、周波数検出回路７とパワー
増幅器８を有し、発電機１の周波数を直接に検出
する方式があるが、この方式には次に示すような
欠点がある。

(1) 周波数検出回路７としては入力の電圧変動や
波形歪に影響されることなく周波数を正確に検
出するためには、回路が複雑になるし、微分回
路等を使用するためにノイズに弱くなつてしま
うなど信頼性に劣る。

(2) 種々の速度計用発電機の定格周波数と整定に
適合するためには検出回路７内の各部定数要素
部品を変更した多種類のものを用意する必要が
あり汎用性に劣る。

(3) 直流速度計用発電機には適用できない。

(4) 試験、調整には可変周波数の発振器や電力増
幅器等を必要とし、試験調整に手間取るしその
後の現地での点検調整にも特殊な試験器具を用
意する必要がある。

従来の他の速度継電器としては、メータ形継電
器を使つたものがあるが、動作力が微弱で接点の
接触不良が起き易く不安定であるし、動作時間が
遅くエンジン発電機のように急速な速度立ち上が
りになる発電機の速度検出には不適当であつた。

本発明の目的は、試験調整を容易にして応答
性，精度良く確実に速度検出できるようにした速
度継電器を提供するにある。

第６図は本発明の一実施例を示すブロツク図で
ある。速度計用発電機１の出力平滑回路を持たな
い全波整流回路９により整流され、電圧調整回路
１０の入力とされる。電圧調整回路１０は分圧回
路を有し、この分圧回路によつて発電機１の定格
電圧に応じて変わる入力電圧を適当な電圧レベル
に調整するもので、整定回路も含めた後段の回路
１１〜１３の回路定数を任意の発電機１に対して
変更不要にする。電圧調整回路１０の出力V_Iは
整定値e_Rと共に差分検出回路１１の入力とされ、
この差分検出回路１１において基準量とされる整
定値e_Rとの差が検出される。この差分（V_I−e_R）
は積分回路１２の入力とされ、差分平均値の正，
負によつて積分回路１２の出力電圧V_Oの直流レ
ベルはリツプルを含んだまま上昇又は下降する積
分信号に変換される。積分回路１２の出力V_Oは、
基準電圧e_Sを有する正帰還型レベル検出回路（例
えばシユミツト回路）１３の入力とされ、V_Oの
瞬時値が基準電圧e_Sを越えたか否かの検出がなさ
れる。シユミツト回路１３の出力V_Pはパワー増
幅器１４を経てリレー６の付勢，消勢信号にされ
る。

こうした構成における具体的な回路は第７図に
示し、各部ブロツクに対応づけて示す。

第６図又は第７図において、電圧調整回路１０
の出力電圧V_Iは第８図ａ又はｄに示すように全
波調整波形になり、この電圧V_Iと整定値e_Rの差分
検出値を積分回路１２を通すことで、差分の平均
値が負であれば出力電圧V_Oは第８図ｂ又はｅに
示すようにリツプルを含んだまま直流レベルが上
昇する。積分回路１２の出力電圧V_Oの瞬時値が
レベル検出回路１３の基準電圧e_Sを越えると該検
出回路１３に正帰還がかかつて基準電圧e_Sがヒス
テリシス幅だけ下り、この幅を継電動作周波数に
おいてV_Oのリツプル分以上に設計しておくこと
で第８図ｃ又はｆに示すようにレベル検出回路１
３の出力V_Pはチヤタリングを起こすことなくオ
フからオンに切り換わり、リレー６を動作させ
る。

ここで、積分回路１２の出力V_Oはそのリツプ
ル分が電圧V_Iが同じでもその周波数が変化する
ことで周波数に逆比例して大きくなる。一方、発
電機１の出力は周波数と電圧が比例関係にあり、
第８図ａとｄに２対１の周波数比での全波整流波
形を示すように周波数が低いときには出力電圧も
比例して低くなる。従つて、試験，調整時に電圧
調整回路のV_Iを適当なレベルに設定して基準電
圧e_Rを調整して整定した後、新たに基準電圧e_Rを
１／２に変化させて速度整定（回転数検出）を1/2に
下げた場合にはリレー動作点での周波数も1/2以
下に下げたことになるが、それに比例して入力電
圧V_Iも1/2になつてV_Oのリツプル分（絶対値）は
リレー動作限界点では常に一定で動作時の過渡的
なチヤタリングも生じない。

例えば、第８図ａに示す基準電圧e_Rで整定する
リレー動作限界点に対して、電圧V_Iが基準電圧e_R
を境とする斜線部分の面積ＡとＢが一致するとき
には電圧V_Iのレベル（周波数に比例）がリレー
動作限界点にあり、積分回路１２の出力V_Oはリ
ツプル電圧を有して同じレベルを保つ。そして、
発電機１の周波数がリレー動作限界点よりも上昇
すると面積Ａ＞Ｂになつて積分回路１２の出力
V_Oは同図ｂに示すようにリツプル分を含んだま
ま上昇してリレ動作出力V_Pを得ることができる。
このときのリツプル電圧V_R以上にレベル検出回
路１３のヒステリシス幅V_Hを大きくしておくこ
とでチヤタリングのないリレー出力V_Pを得るこ
とができる。

ここで、基準電圧e_R（リレー動作限界点）を1/2
に新たに整定して速度整定を1/2にした場合には、
同図ｄに示すように入力電圧V_Iも発電機１の周
波数と電圧の比例関係から1/2になり、積分回路
１２の出力電圧V_Oはリレー動作限界点を越える
周波数では同図ｅに示すように周波数が1/2にな
るがｂと同じリツプル分を有して上昇し、同じ基
準電圧e_S及びヒステリシス幅を持つレベル検出回
路１３にしてリレー動作限界点は変化しないし、
チヤタリングも生じない。

この点、第１図の従来構成では全波整流波形を
平滑した後にレベル比較するため、リツプル電圧
（又はリツプル率）は第４図に示すように周波数
変化に対して指数関数的に変化し、発電機１の電
圧が周波数に比例して変化するも、リツプル電圧
は指数関数的に変化して第３図に示す非直線的電
圧V_Cとなる。このため、従来構成では、検出周
波数（リレー動作限界点）を変える前の電圧V_C
に含まれるリツプル電圧と変えた後のリツプル電
圧に指数関数的な変化があり、レベル検出回路５
のヒステリシス幅が同じままで動作、復帰幅が変
化するし、リツプルの大きさによつてはチヤタリ
ングを生じる。

以上のことから、本実施例では検出周波数を変
えるのに、基準電圧e_Rの調整による整定に、レベ
ル検出回路の基準電圧e_S及びそのヒステリシス幅
を一定かつリツプル分よりもわずか大きい幅に調
整したまま基準電圧e_Rの新たな調整によつて出力
V_Pにチヤタリングを生じることはない。故に、
レベル検出回路１３の基準電圧e_SをV_Oのリツプ
ル分のピークより少し上にくるように設定するこ
とで、発電機１の出力の緩やかな変化に対しても
動作限界点を越えると速やかに動作する速度継電
器特性になる。

また、差分検出回路１１には正復帰量なく構成
されることから、リレー動作と復帰の幅はなく、
動作値が復帰値となる。しかも出力にはチヤタリ
ングがないことから制御継電器としての速度継電
器に最適である。

また、リレー動作値はV_I−e_Rが負になつた時の
入力値で決まり、V_Iは完全な全波整流波形であ
るから動作値は周波数に無関係であり、試験，調
整は発電機１の代わりに商用周波数の電圧を入力
とした調整が可能で、試験調整の手間を大幅に省
くことができるし、現地でも簡単に試験可能で保
守性も優れる。

また、発電機１の種々の周波数，電圧の組み合
わせに対しても電圧調整回路のV_I調整のみで済
み、回路部品の標準化を可能にして汎用性の高い
速度継電器になる。また、電圧検出方式であるか
ら、周波数検出方式のように微分回路がなく、ノ
イズやサージに対して安定で小さな入力に対して
も安定に動作する。

また、応答性については積分回路１２の遅れ分
のみであり、その遅れ時間も小さく設定して上述
までの作用効果を充分に満足し、エンジン発電機
など速度変化率の大きい対象機器の制御用に適用
しても確実な速度検出が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の速度継電器回路図、第２図〜第
４図は第１図の動作を説明するための図、第５図
は従来の他の速度継電器回路図、第６図は本発明
の一実施例を示すブロツク図、第７図は第６図の
具体的回路図、第８図は第６図又は第７図の要部
波形図である。 ９……全波整流回路、１０……電圧調整回路、
１１……差分検出回路、１２……積分回路、１３
……レベル検出回路、１４……パワー増幅器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 速度計用発電機の出力を全波整流する整流回
   路と、この整流回路の出力を調整する電圧調整回
   路と、この電圧調整回路の出力との比較基準量と
   しての整定値を持つて該出力との差分を検出する
   差分検出回路と、この差分検出回路の出力を積分
   する積分回路と、この積分回路の出力を検出入力
   とし該入力に含まれるリツプル分以上のヒステリ
   シス幅を持つ正帰還型レベル検出回路と、このレ
   ベル検出回路の出力を動作，復帰入力とするリレ
   ー回路とを備えたことを特徴とする速度継電器。