JPS6314566B2

JPS6314566B2 -

Info

Publication number: JPS6314566B2
Application number: JP57112446A
Authority: JP
Inventors: Ii Aizenhaua Baajiru
Original assignee: Carrier Corp
Current assignee: Carrier Corp
Priority date: 1981-07-02
Filing date: 1982-06-29
Publication date: 1988-03-31
Also published as: FR2509098A1; AU8551582A; AU548744B2; US4381531A; BR8203733A; GB2103441A; FR2509098B1; JPS589528A; MX152044A; GB2103441B

Description

【発明の詳細な説明】本発明はモータ保護装置、特に電流過負荷およ
び電流の不平衡からの多相交流電流（AC）を保
護する装置に関するものである。

モータ保護装置は、過電流によるモータへの損
傷を防止するためのものであることが知られてい
る。これらの装置のいくつかは三相交流電動モー
タへ与えられる電流を感知し、感知した電流が所
定レベル以上に上昇するとモータへの電流の供給
を終了させる回路を含んでいる。従来、これらの
装置は三相ダイオードブリツジを利用し、感知し
たAC信号を整流された直流（DC）出力に変換す
る。元来、ダイオードを利用するとダイオードの
動作と関連した電圧損のため回路の感度が制限さ
れる。

更に、DC出力は、三相ACモータ電流の位相す
べてに対応する複合波形であるため、これらの装
置で電流不平衡を検出することは困難である。し
たがつて、電流の１相についての振幅が非常に高
いが、他の位相の大きさが非常に低い場合であつ
ても組合わされた電流の位相の大きさが正常であ
るような場合には、これらの装置は１つの電流の
位相の大きさが高すぎるものであつたとしても何
らの問題も検出しない。

マイクロ・プロセツサおよびマイクロシステム
時代の到来によりモータ保護装置の性能を改善す
る機会が与えられている。マイクロシステムはモ
ータ保護回路からの電圧信号を処理するのに使用
できるのであり、各モータの相を流れる電流につ
いての情報を得ている。従来のモータ保護装置
は、このようなマイクロコンピユータシステムで
使用されうる。しかし、これらの装置の回路によ
つて発生される電圧信号は電圧信号を適切に処理
するためにコンピユータメモリを大量に必要とし
かつ個々のモータ位相に関連する情報は、これら
の信号から得るのが不可能でないとしても、困難
である。したがつて、マイクロコンピユータの能
力が、これらの従来のモータ保護回路からの電圧
信号がマイクロコンピユータによつて利用されモ
ータ保護装置としての機能を与える場合に十分か
つ価格的な効果をもつて利用されない。

前記その他の困難は、信号条件付け回路、信号
処理手段、およびモータ制御装置を備えている本
発明によるモータ保護装置によつて克服すること
ができる。前記信号条件付け回路は電流感知手
段、演算増幅手段、スイツチングトランジスタ、
および零交差検出器を備えている。前記電流感知
手段は３電流トランスであつて、そのそれぞれは
個々のモータの位相を介して流れる電流の大きさ
に比例した個々の電圧信号を発生することが好ま
しい。演算増幅手段はスイツチングトランジスタ
および零交差検出器によつて電圧信号の大きさを
処理するのに適したスケールに調整している。ス
イツチングトランジスタは、あるシーケンス中で
共通負荷に対してスケール化された電圧信号のそ
れぞれを断続しているが、前記シーケンスは零交
差検出器の動作によつて決定される。単線三相出
力電圧信号は、第１、第２、および第３の電圧位
相であつて、それぞれが第１、第２、第３のモー
タ相をそれぞれ流れる電流の大きさに正比例する
大きさをもつているように形成されている。

信号処理手段は、アナログ／デイジタル変換器
（Ａ／Ｄ変換器）およびマイクロコンピユータを
備えているマイクロコンピユータ装置であること
が好ましい。Ａ／Ｄ変換器は信号条件付け回路か
らの３相アナログ出力電圧信号をマイクロコンピ
ユータによつて処理されるデイジタル信号に変換
する。出力電圧信号の各位相は個々のモータ電流
相に対応するので、マイクロコンピユータは各電
流位相についての情報を得るのに電圧信号を直接
処理することができる。マイクロコンピユータは
モータ制御装置を命令するように制御されている
が、該マイクロコンピユータは典型的には電源と
電源からモータへの電流の流れを制御するスイツ
チを備えており過剰電流または電流不平衡に応答
してモータを停止する。

次に本発明の実施例を添付図面を参照して説明
する。

第１図において、三相交流電流（AC）モータ
１用のモータ保護装置のブロツク図が示されてい
る。該装置は本発明の原理にしたがつて構成され
ており、過剰電流（電流の過負荷）および電流の
不平衡を防止するのに特に適している。

第１図に示すように、三相ACモータ１は信号
条件付け回路２によつて監視される。回路２から
のアナログ出力信号はＡ／Ｄ変換器３によつて処
理され、マイクロコンピユータ４によつて用いら
れる適当なデイジタル信号を発生しているが、前
記マイクロコンピユータ４はＡ／Ｄ変換器３とマ
イクロコンピユータ４を備えているマイクロコン
ピユータ装置の一部となつている。Ａ／Ｄ変換器
３は、例えば８ビツト、16チヤンネル、マルチプ
レツクスシステムとなつているナシヨナルセミコ
ンダクタ社（米国）製モデルADC0816であつて
もよい。マイクロコンピユータ４は、電流過負荷
または電流不平衡が三相ACモータ１に存在する
かどうかを判定するためにデイジタル信号を処理
する。そのような状態が存在すると、マイクロコ
ンピユータは信号をモータ制御装置５へ与え、該
装置５はモータへの電流を遮断し、それによつて
モータを停止する。無論、所望により、他の異な
る保護作用がマイクロコンピユータ４からの信号
に応答して制御装置５により行なうこともできる
が、それはどのようなな型式の保護作用を必要と
するかに左右される。

第２図は第１図に示す信号条件付け回路２の拡
大ブロツク図を示す。該回路２は３つの電流感知
器１０，１１，１２を備え、これらはモータ１の
各モータ相Ａ，Ｂ，またはＣを流れる電流を別個
に感知する。電流感知器１０，１１，１２は３つ
の別々の電圧信号を発生するが、それぞれの信号
は電流感知器が関連しているモータの相を流れる
電流の大きさに正比例している。

位相Ａ，Ｂ，Ｃの電圧信号は、演算増幅器１
３，１４，１５へそれぞれ与えられる。これらの
増幅器１３，１４，１５は電圧がクランプされ、
回路の適当な動作に適する大きさに電流感知器１
０，１１，１２からの３つの電圧信号の各振幅を
調整するように設計されている。

増幅器１３，１４，１５からの電圧信号は、正
の電圧信号のみを送る３つのスイツチ１９，２
０，２１の動作によつて負荷２２へ与えられる。
スイツチ１９，２０，２１の動作は、零交差検出
器１６，１７，１８によつて制御され、それによ
つて電圧信号の１つだけがいずれかの時点で負荷
２２へ接続され、それによつて電圧信号が周期的
に負荷２２へ逐次、送られる。このことはＣ相ス
イツチ２１を作動して、Ｃ相クランプ増幅器１５
からのＣ相電圧信号を負荷２２へ接続するために
（これはＡ相電圧が零交差レベル以下に落ちると
き）Ａ相零交差検出器１６によつて行なわれ、Ａ
相電圧信号が零交差レベルによつたときに負荷２
２からのＣ相電圧信号を遮断する。Ｂ相零交差検
出器１７とＣ相零交差検出器１８はＡ相零交差検
出器１６と同様に動作し負荷２２へのＡ相および
Ｂ相電圧信号をそれぞれ断続する。ここで用いて
いる零交差レベルという用語は、零交差レベルを
含むいずれもの選択した定電圧レベルの交差を指
している。零交差レベル用の零以外の定電圧レベ
ルの使用は、信号条件付け回路２の全体的動作に
影響を与えない。その理由は、零交差検出器１
６，１７，１８の動作を行なつているＡ，Ｂ，Ｃ
相電圧信号間には120゜の正規の位相差があるから
である。信号条件付け回路２のこの動作によつて
単線３相出力電圧信号Voの発生を生じ、該出力
電圧信号Voの各相は３つのモータ電流位相の１
つに関係している。

第３図において、第１図および第２図の信号条
件付け回路２に対する特定の構成要素が示されて
いる。電流感知器１０，１１，１２は第２図に示
してあるが、これらが第３図に示すように電流ト
ランス１３１，２３１，３３１にそれぞれ対応し
ている。しかし、いずれもの適当な電流検出器１
３１，２３１，３３１を用いることができ、そし
て電流トランスはそのような電流検出器の適した
種類の１つであることに注意されたい。電流トラ
ンス１３１，２３１，３３１は３相モータ１のモ
ータ端子に接続されており、その動作条件を監視
したいのである。電流トランス１３１，２３１，
３３１はそれぞれ異なるモータ端子に接続され、
Ａ，Ｂ，またはＣ相電流トランスとしてそれぞれ
適宜示されている。Ａ，Ｂ，またはＣ相電流トラ
ンス１３１，２３１，または３３１によつて発生
される電圧信号はモータ位相Ａ，Ｂ，またはＣを
それぞれ流れる電流に対して振幅が正比例してい
る。Ａ位電圧信号は電流トランス１３１により発
生されるが、該信号は演算増幅器１３３の非反転
入力へ、抵抗１３２を介して与えられる。同様
に、Ｂ相およびＣ相電圧信号が各抵抗２３２，３
３２を介して演算増幅器２３３，３３３の非反転
入力へ与えられる。

第３図に示すように、Ａ，Ｂ，Ｃ相クランプ増
幅器１３，１４，１５（第２図参照）は、これら
の演算増幅器１３３，２３３，３３３の動作特性
に直接影響を与えている回路要素および演算増幅
器１３３，２３３，３３３を備えている演算増幅
器システムに対応している。該演算増幅器１３
３，２３３，３３３はパツケージ式演算増幅器シ
ステムの一部であつて、例えば２つのLM324N
パツケージ式４演算増幅器システムであつて、信
号条件付け回路２の一部となつている演算増幅器
１３３，２３３，３３３，１４８，２４８，３４
８，１３９すべてを備えている。演算増幅器１３
３，２３３，または３３３それぞれの非反転入力
に与えられるＡ，Ｂ，またはＣ相電圧信号の増幅
量は、抵抗１３６，２３６，または３３６の抵抗
値、および第３図に示すように接続された可変抵
抗器１３５，２３５，または３３５の抵抗値に依
存している。これらの抵抗値はうまく選定されて
いるので、増幅されたＡ，Ｂ，Ｃ相電圧信号の大
きさは、零交差検出器１６，１７，１８および信
号条件付け回路２のスイツチ１９，２０，２１に
よる適正な処理のための適正な電圧範囲内にあ
る。

演算増幅器１３３，２３３，３３３は正電圧ク
ランプと負電圧クランプがある。各演算増幅器１
３３，２３３，３３３用の正電圧クランプは可変
抵抗器１４０を介してその非反転入力に接続され
た電源装置１３４を有する電圧フオロアによつて
与えられる。

また、電圧フオロア１３９の非反転入力は、第
３図に示すように抵抗１４１を介して共通回路
（これに用いられているような共通回路、アース
電位手段、または等化電位の共通点）に接続され
ている。ダイオード１３８，２３８，または３３
８は電圧フオロア１３９の出力端子を演算増幅器
１３３，２３３，または３３３の非反転入力へそ
れぞれ接続している。正電圧クランプは各演算増
幅器１３３，２３３，３３３を、電圧フオロア１
３９からのクランプ供給電圧よりも大きさの大な
る電圧信号を受けないように防止している。

演算増幅器１３３，２３３，３３３用の負電圧
クランプは抵抗１４３を介して演算増幅器１３
３，２３３，３３３に接続されている電源１４６
によつて与えられており、前記抵抗は第３図に示
すようにゼナーダイオード１４４を介して共通回
路へ接続されている。また、ダイオード１４２，
２４２，３４２は演算増幅器１３３，２３３，３
３３の非反転入力を第３図の共通回路へ接続して
いる。負電圧クランプは、各演算増幅器１３３，
２３３，３３３がクランプされた負電源電圧より
も大きさの大なるその非反転入力に与えられる電
圧信号を受けないように防止している。

各クランプ増幅器１３，１４，１５からの各
Ａ，Ｂ，Ｃ相電圧信号は、第３図に示すように
PNPスイツチングトランジスタ１５０，２５０，
３５０へ与えられる。該PNPスイツチングトラ
ンジスタ１５０，２５０，３５０とそれらに関連
した回路素子は、第２図に示すようにＡ，Ｂ，Ｃ
相スイツチ１９，２０，２１に対応している。第
３図に示すように、各トランジスタ１５０，２５
０，３５０に関連した回路素子はそれぞれのリー
ケージ抵抗１５１，２５１，３５１，抵抗１５
２，２５２，３５２，および保護ダイオード１５
３，２５３，３５３である。

第２図に示すように、各スイツチ１９，２０，
２１は零交差検出器１６，１７，１８によつてそ
れぞれ作動される。Ａ相零交差検出器１６は第３
図に示すように接続された演算増幅器１４８，抵
抗１４７，１４９，１５５，およびダイオード１
５４に対応しているが、前記検出器１６が同図に
示すスイツチングトランジスタ３５０を含むＣ相
スイツチを作動する。同様に、第３図のように接
続された演算増幅器２４８，抵抗２４７，２４
９，２５５，およびダイオード２５４に対応する
Ｂ相零交差検出器１７が同図のスイツチングトラ
ンジスタ１５０を含むＡ相スイツチ１９を作動す
る。また、同図のように接続された演算増幅器３
４８、抵抗３４７，３４９，３５５，およびダイ
オード３５４に対応するＣ相零交差検出器１８が
同図に示すスイツチングトランジスタ２５０を含
むＢ相スイツチ２０を作動する。

第３図に示すように、演算増幅器１３３からの
Ａ相電圧信号は抵抗１４７および演算増幅器１４
８の非反転入力に与えられる。同様に、演算増幅
器２３３と３３３からのＢ相およびＣ相信号が抵
抗２４７と３４７へそれぞれ与えられると共に、
演算増幅器２４８と３４８の非反転入力へもそれ
ぞれ与えられる。演算増幅器１４８，２４８，３
４８はそれらの反転入力が抵抗１４９，２４９，
３４９を介して共通回路へ接続されている。演算
増幅器１４８，２４８，３４８は正電源１３４お
よび負電源１４６によつて給電されるが、前記電
源は正および負電圧クランプをそれぞれ構成する
のに用いられる同じ電源１３４，１４６である。
各演算増幅器１４８，２４８，３４８の出力端子
はダイオード１５４，２５４，３５４を介して、
次いで抵抗１５５，２５５，３５５をそれぞれ介
して第３図に示すように共通回路へ接続されてい
る。

PNPスイツチングトランジスタ１５０，２５
０，３５０は第３図に示すようにそれらのコレク
タが共通回路へ接続されており、一方では第２図
に示す負荷２２に対応する負荷抵抗１６０に対応
する。

先に述べたように、演算増幅器１４８，２４
８，３４８の入力へ与えられた信号の位相差によ
つて、スイツチングトランジスタ１５０，２５
０，３５０の作動を生じ、演算増幅器１３３，２
３３，３３３からのＡ，Ｂ，Ｃ相電圧信号を別々
の時間で、順次、負荷抵抗１６０へ供給するの
で、単線３相出力電圧信号Voが点３７で発生さ
れる。出力電圧信号Voの各位相は、モータ電流
相Ａ，Ｂ，Ｃの大きさにそれぞれ正比例してい
る。

第３図に示すように、リーケージ電流抵抗１６
３を有するPNPトランジスタ１６２を備え、か
つ抵抗１６４を介して電圧源１６１からのベース
駆動で供給される負電圧クランプは、過度に負に
ならないように３相出力電圧信号を防止するよう
にされている。出力電圧信号Voが過度に負にな
ると、スイツチングトランジスタ１６２が導通
し、よつてこの負電圧を共通回路に分岐する。こ
のことによつて、過度の負電圧が第１図に示すア
ナログ／デイジタル変換器３のような処理装置に
到達しないように防止している。

各零交差検出器１６，１７，１８にはパルス形
成回路が関連している。例えば、第３図に示すよ
うに、Ａ相に対しては、パルス形成回路は共通回
路に対して抵抗１５７と直列に接続されたキヤパ
シタ１５６を備えている。キヤパシタ１５６と抵
抗１５７間のある点で電気的伝導線がオアゲート
１７０へ接続されている。また、オアゲート１７
０は他の零交差検出器１７と１８と関連したパル
ス形成回路には接続されている。Ｂ相零交差検出
器１７はＡ相零交差検出器１６に対して説明した
ように同じに接続されたキヤパシタ２５６と抵抗
２５７をもつている。同様に、Ｃ相零交差検出器
１８はキヤパシタ３５６と抵抗３５７がＡ相零交
差検出器１６に対して説明したのと同一に接続さ
れている。オアゲート１７０の出力は、負荷抵抗
１７１と１７２を介して共通回路へ接続されてお
り、電圧パルス信号V_zcは抵抗１７１と１７２と
間の点３８に現われる。この信号V_zcは、第１図
に示すようにマイクロコンピユータをトリガー
し、それを同期させるように用いてもよい。

第３図に示す回路の動作は第４図〜第６図を参
照して最もよく理解されようが、該図に示された
グラフは時間の関数として回路中の種々の選定点
での電圧信号を示す。第４図〜第６図において、
時間目盛は電気的角度として示してあるが、これ
は典型的なモータ電流の位相が周期的に変化する
からであり、よつて選定した点での周期的な電圧
信号を発生している。全時間周期は各電圧信号の
360゜となつており、安定した動作条件のもとで
は、電圧信号は360゜時間周期毎に反復する。各信
号に対する60サイクル／秒の周波数が典型的なも
のであるが、回路の動作に対してクルチカルでは
ない。したがつて、第４図〜第６図に示した各電
圧信号の全周期に対応する時間の量は示されてな
い。

次にその動作を説明する。各モータ電流の位相
は電流トランス１３１，２３１，３３１によつて
感知されるが、これらをＡ，Ｂ，Ｃ相電流トラン
スと便宜的に称する。電流トランス１３１，２３
１，３３１は、それぞれある電圧信号を発生する
が該電圧信号は各トランスに対応するモータ相を
流れる電流の大きさに正比例する大きさとなつて
いる。各個別のＡ，Ｂ，Ｃ相電圧信号は各抵抗１
３２，２３２，３３２を介してクランプ演算増幅
器の非反転入力へ介して与えられる。

第４図において、実線は第３図に示すような信
号条件付け回路の点３１，３２，３３での、演算
増幅器１３３，２３３，３３３からのＡ，Ｂ，Ｃ
相電圧信号を表わす。各Ａ，Ｂ，Ｃ相電圧信号は
演算増幅器１３３，２３３，３３３およびそれら
に関連した回路要素の動作によつてある大きさに
クランプされる。点３１，３２，３３でのＡ，
Ｂ，Ｃ相電圧信号に対する大きさの良好な範囲は
電流トランス１０，１１，１２からの一般的な70
〜700mV（ミリボルト）に対して0V〜＋5Vであ
つてよい。通常、Ａ，Ｂ，Ｃ相電圧信号は第４図
に示すように120゜位相がずれているが、これは各
モータ電流位相が通常120゜ずれており、かつ各電
圧信号がこれらのモータ電流位相の１つに対応す
るためである。

演算増幅器１３３，２３３，３３３からのＡ
相、Ｂ相、Ｃ相電圧信号は抵抗１４７，２４７，
３４７をそれぞれ介して演算増幅器１４８，２４
８，３４８の非反転入力へ与えられる。第４図の
点線は第３図に示すように点３４，３５，３６で
の、演算増幅器１４８，２４８，３４８からの典
型的な電圧信号を表わしているが、それは第４図
の実線で示した演算増幅器１３３，２３３，３３
３からの電圧信号に応答するものである。各演算
増幅器１４８，２４８，３４８は点３４，３５，
３６でそれぞれ一定の電圧信号を発生するが、該
信号は正電圧が演算増幅器１４８，２４８，３４
８の非反転入力に与えられるときにはいつでもそ
の正の電源１３４の電源電圧＋Ｖに等しい。もし
も、負電圧が非反転入力に与えられている場合に
は、その負電圧源１４６の出力電圧−Ｖに等しい
一定の電圧信号が点３４，３５，３６での演算増
幅器１４８，２４８，３４８のそれぞれによつて
発生される。演算増幅器１４８，２４８，３４８
からの定電圧信号によつてPNPスイツチングト
ランジスタ３５０，１５０，２５０のそれぞれの
動作が制御される。スイツチングトランジスタ１
５０，２５０，３５０のそれぞれは、負電圧がそ
のベースに与えられるときだけ導通し、かつそれ
らが導通している際にそれらのエミツタに与えら
れる正の電圧信号のみを通す。

第５図において、典型的な３相出力電圧信号
Voが、第３図の点３７で示されている。この３
相信号は第４図に示すＡ，Ｂ，Ｃ電圧信号に対応
するが該信号は先に述べたような回路中に現われ
る。３相出力電圧信号VoのＡ相は第４図で実線
で示すように点３１での演算増幅器１３３からの
Ａ相電圧信号の0゜〜120゜部分に対応する。該Ａ相
信号のこの部分は負荷抵抗１６０の両端に印加さ
れるが、その理由は−60゜（これは300゜に対応す
る）から＋120゜であるので点３５のＢ相信号は負
でありそのベースに印加された負電圧によつてス
イツチングトランジスタ１５０を導通される。ス
イツチングトランジスタ１５０が−60゜で作動さ
れるが、点３１の電圧信号は0゜まで負荷抵抗１６
０の両端にかからない、というのは該信号は0゜に
達するまで負でありかつスイツチングトランジス
タ１５０はそのベースが負電圧で適当にバイアス
されたとしても正の信号のみを通過させるからで
ある。出力電圧信号VoのＡ相が、スイツチング
トランジスタ１５０用の点３５のＢ相バイアス信
号が負から120゜で正に変化するので、120゜で零に
落ち、それによつてトランジスタ１５０がその導
通状態から非導通状態にスイツチする。

時間周期0゜〜120゜の間では、点３２でのＢ位相
電圧信号も点３３でのＣ相電圧信号も抵抗負荷１
６０の両端に与えられる。点３２でのＢ相電圧信
号は、この時間周期中には与えられない、その理
由は点３２でのＢ位相信号が負の信号であり、該
信号は60゜〜120゜間であつたとしてもスイツチン
グトランジスタ２５０によつて阻止されるので、
点３６でのＣ位相バイアス信号が負となり、よつ
てスイツチングトランジスタ２５０のベースを適
正にバイアスすることによつてトランジスタ２５
０を作動させる。点３３でのＣ位相信号はこの時
間周期には負荷抵抗１６０の両端に与えられな
い、その理由は点３４でのＡ相バイアス信号がス
イツチングトランジスタ３５０に対しては正とな
り、よつてスイツチングトランジスタ３５０を不
作動にする。

120゜〜240゜では演算増幅器１３３からの点３１
でのＡ相電圧信号は負荷抵抗１６０の両端には与
えられない。その理由はＢ位相バイアス信号はス
イツチングトランジスタ１５０のベースに対して
であるが、この時間周期では正であるためであ
る。しかしながら、120゜〜240゜中には、Ｃ位相バ
イアス信号は点３６で負であり、点３２でのＢ位
相電圧信号は正であるので、点３２でのＢ位相信
号は、120゜〜240゜間ではスイツチングトランジス
タを介して第５図に示すように出力電圧信号Vo
のＢ位相を形成する。また、120゜〜240゜間では点
３３でのＣ位電圧信号は負荷抵抗１６０の両端に
は与えられない。その理由は、点３３でのＣ位相
信号は負であり、スイツチングトランジスタ３５
０は、点３４でのＡ相バイアス信号が180゜〜360゜
間でトランジスタ３５０のベースに対して負バイ
アス信号を与えていたとしても負信号を通過させ
ないためであり、よつてこの時間周期にトランジ
スタ３５０を作動する。

時間周期240゜〜360゜中では、点３３でのＣ位相
電圧信号は負荷抵抗１６０の両端に与えられ、第
５図に示すように出力電圧信号Voの位相Ｃを形
成する。点３３でのＣ位相電圧信号はこの時間周
期中に負荷抵抗の両端に与えられる、というのは
スイツチングトランジスタ３５０が導通し、Ｃ相
電圧信号（点３３）は正である。スイツチングト
ランジスタ３５０は、180゜で点３４でのＡ相バイ
アス信号が負であるので導通し、よつてトランジ
スタ３５０のベースを適正にバイアスする。時間
周期240゜〜360゜間では、演算増幅器１３３からの
点３１でのＡ相電圧信号は負荷抵抗１６０の両端
には与えられない。その理由は点３１でのＡ相信
号は負であり、トランジスタ１５０は負信号を通
過させないからである。また、点３２でのＢ相電
圧信号がこの周期には負荷抵抗１６０には与えら
れない、その理由は点３６でのＣ相バイアス信号
はスイツチングトランジスタ２５０のベースに対
して正であり、よつてスイツチングトランジスタ
２５０が導通しないようにしている逆バイアス信
号を与えている。

正規の動作状態においては、先に述べた３相出
力電圧信号Voは、360゜時間周期毎にそれを反復
する。電流トランス１３１，２３１，３３１によ
つて感知されるモータ電流の大きさに変化がある
場合に、３相出力電圧信号Voの大きさも変化す
る。また、注目すべきことは、スイツチングトラ
ンジスタ１５０，２５０，３５０の動作が負およ
び正の間でバイアス電圧の変化に対して鍵（キ
ー）となるように説明してきたが、この種の変化
は必要なものではない、というのは、適当な回路
変更がなされて、トランジスタ１５０，２５０，
３５０の動作を決めて所望の定電圧レベルにすれ
ばよいからである。しかし、零レベルを用いた方
が便利であり、好ましいことを付言しておく。

PNPトランジスタ１６２と関連した回路要素
によつて第３図の回路で示したような点３７で負
の電圧クランプを与えている。0゜，120゜，240゜，
360゜で出力電圧信号Voは突然位相を変え、これ
らの時点で負荷抵抗１６０に現われる負電圧があ
る場合もある。PNPトランジスタ１６２は共通
回路に対して所定の大きさ以下の負電圧を分岐す
る回路を与えている。したがつて、出力電圧信号
Voは、第１図に示すようにＡ／Ｄ変換器３のよ
うな好ましくは正の信号で作動される信号処理装
置に用いられる全く正の信号となつている。３相
出力電圧信号Voは、第１図に示すようにＡ／Ｄ
変換器３によつて直接に用いられ、時間の関係と
してマイクロコンピユータ４に連続的に情報を与
えている。しかし、この信号Voを連続して監視
するよりも選定した時点で出力電圧信号Voをサ
ンプルすることが好ましい。

例えば、90゜で出力電圧信号VoのＡ相を、210゜
で該信号のＢ相を、そして330゜で該信号のＣ相を
サンプルすることが望ましい。それらの時点のそ
れぞれは0゜，120゜，240゜で負から正へと点３４，
３５，３６でトランジスタバイアスパルスの遷移
後に一定の90゜時点に対応している。出力電圧信
号Voのこのサンプリングは、マイクロコンピユ
ータシステム、例えば第１図に関連して述べた
Ａ／Ｄ変換器およびマイクロコンピユータ４を備
えている前記システムの動作を第６図に関連して
述べた零交差パルスにトリガーすることによつて
達成される。

第６図において、零交差パルスは第３図の回路
の点３８に現われるが、該パルスは時間の関数と
して描かれている。第４図の点線で示す如き点３
４，３５，３６にそれぞれ現われるＡ，Ｂ，Ｃ相
バイアス電圧信号によつて発生され、0゜，120゜，
240゜で正から負へ変化する。これらの時点で、ダ
イオード１５４，２５４，３５４からの電気パル
スはキヤパシタ１５６，２５６，３５６あるいは
抵抗１５７，２５７，３５７を介して共通回路へ
通過する。実際には、キヤパシタ１５６，２５
６，２５７およびそれらに関連した回路要素は高
域通過フイルタとして働き、負から正に変わる信
号のみを通過する。このによつて短時間周期の間
にのみオアゲート１７０へ、入力での電圧を与え
るがそれは0゜，120゜，240゜で示した時点で200マイ
クロ秒程度となつている。電圧信号Vzcは、入力
信号が入力の１つ以上で現われる際にのみ点３８
に発生されオアゲート１７０へ与えられる。第４
図に示すように、点３１，３２，３３でのＡ，
Ｂ，Ｃ相電圧信号にそれぞれ応答して、第６図に
示すように点３８に現われる一連のパルスがあ
る。これらの電圧パルスは第１図に示すようにマ
イクロコンピユータシステムによつて用いられ、
時間の関数を与え、よつて第５図に示す出力電圧
信号Voの各位相が選択された時点でサンプルさ
れる。例えば、マイクロコンピユータシステム
は、パルスが生ずると、出力電圧信号Voをサン
プルする前に90゜時間周期の間、該システムは待
つように作動されるようにできる。このことによ
つて、90゜，210゜，330゜で出力電圧信号の周期的サ
ンプル位相Ａ，Ｂ，Ｃを生ずる。

第３図に示す回路の１つの利点は、電流トラン
ス１３１，２３１，３３１と出力点３７との間の
重要な回路において、ダイオードであるとか他の
そのような比較的大きな電圧を低下させる装置が
ないことである。抵抗１３２，演算増幅器１３
３，トランジスタ１５０はＡ相信号のための重要
な回路要素に含まれる。同様に、Ｂ相、Ｃ相信号
は抵抗２３２，または３３２，演算増幅器２３３
または３３３，およびトランジスタ２５０または
３５０をそれぞれその重要な回路に持つている。
したがつて、本発明の信号条件付け回路２が、そ
のようなダイオードおよび他の同様な電圧を低下
させる装置が重要な回路に含まれるような他の回
路よりもより感度が高い。

最後に、本発明は３相ACモータ用のモータ保
護装置と関連して説明してきたが、本発明はいず
れもの多相モータ用のモータ保護装置と用いるの
に適している。また、本発明の信号条件付け回路
は、３相電流信号を単線３相電圧信号に変換した
い場合にはいつでも有用であるが、その際、電圧
信号の各相は１つの定まつた電流位相のみに対応
する。

本発明は特定の実施例と関連して説明してきた
が、本発明の種々の変更例および他の実施例が前
述した如き発明および添付の特許請求の範囲から
逸脱せずに可能であることを理解されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理にしたがつて構成される
モータ保護装置における電気的装置の相互関係を
示すブロツク図であり、第２図は第１図に示すモ
ータ保護装置の信号条件付け回路のブロツク図で
あり、第３図は第２図に示す信号条件付け回路用
の特定の電子的構成要素を示す回路図であり、第
４図は第３図に示す回路構成によつて発生される
個別のＡ，Ｂ，Ｃ相電圧信号の大きさの時間的変
化を示し、かつ第３図に示す信号条件付け回路の
電流トランスによつて感知される典型的な平衡３
相モータ電流に応答して第２図のＡ，Ｂ，Ｃ相ク
ランプ増幅器に対応している図を示す。第５図は
第４図に示すＡ，Ｂ，Ｃ相電圧信号からの第３図
に示す信号条件付け回路によつて発生される３相
出力電圧信号の大きさの時間的変化のグラフ、第
６図は第４図に示すＡ，Ｂ，Ｃ相電圧信号に応答
して第３図に示す零交差検出器によつて発生され
るパルスを示す。図中、１は３相コンプレツサモータ、２は信号
条件付け回路、３はＡ／Ｄ変換器、４はマイクロ
コンピユータ、５はモータ制御装置、を示す。

Claims

【特許請求の範囲】１三相交流モータの各相の交流電流を感知し、
感知した各相の交流電流に応じて第１、第２、第
３の位相を有する第１、第２、第３の電圧信号を
発生する感知増幅手段１０，１１，１２，１３，
１４，１５と、前記手段からの前記各電圧信号の
位相の零交差点を検出し、その出力信号を発生す
る第１、第２、第３の零交差検出手段１６，１
７，１８と、および前記各零交差検出手段からの
各出力信号に応じて、第１、第２、第３の電圧信
号を、異なる所定の時間間隔で選択的にスイツチ
ングすることによつて１つの共通負荷２２へ与え
る位相スイツチング手段１９，２０，２１とを備
えた信号条件付け回路２を設け、前記モータの各
相を流れる電流の振幅に比例した位相を有する固
有の出力電圧信号Voを前記負荷の両端に発生し、
検出された電流の過負荷および不平衡状態に応じ
て前記モータの動作を終了させるようにしたこと
を特徴とする交流モータ保護装置。２特許請求の範囲第１項に記載の装置におい
て、前記信号条件付け手段２は、３つの電圧信号
のそれぞれの大きさを調整する手段１３３，２３
３，３３３が設けられており、電流感知手段１
０，１１，１２によつてそれらの信号が発生され
た後、位相スイツチング手段１９，２０，２１お
よび零交差検出手段１６，１７，１８の適正な動
作に適する大きさの信号へ調整するようにしてい
ることを特徴とする交流モータ保護装置。３特許請求の範囲第１項に記載の装置におい
て、前記信号条件付け手段２は、零交差検出手段
１６，１７，１８が零交差点を検出した際、零交
差パルスを発生する手段１５６，１５７，２５
６，２５７，３５６，３５７，１７０を備え、零
交差パルス発生後、ほぼ同じ一定の時間間隔で出
力信号の各位相をマイクロコンピユータにより監
視しうるようにしたことを特徴とする交流モータ
保護装置。４特許請求の範囲第１項に記載の装置におい
て、前記各位相スイツチング手段１９，２０，２
１は各１個のPNPトランジスタ１５０，２５０，
３５０を備え、それらの各コレクタが共通負荷２
２へ並列に接続され、それらの各エミツタが前記
感知増幅手段１０，１１，１２，１３，１４，１
５に接続され、それらの各ベースが互に異なる前
記零交差検出手段１６，１７，１８の出力側に接
続され、前記零交差検出手段から発生される第
１、第２、第３の電圧信号によつて前記位相スイ
ツチング手段に所定の逐次的スイツチングシーケ
ンスを与えていることを特徴とする交流モータ保
護装置。５特許請求の範囲第１項に記載の装置におい
て、前記零交差検出手段１６，１７，１８は前記
第１の電圧信号が零交差レベル以下になつたとき
のみ、第３のPNPトランジスタ３５０のベース
の作動バイアス信号を与える第１の演算増幅手段
１４８と、前記第２の電圧信号が零交差レベル以
下にあるときにのみ第１のPNPトランジスタ１
５０のベースへ作動バイアス信号を与えるための
第２の演算増幅手段２４８と、前記第３の電圧信
号が零交差レベル以下にあるときのみ第２の
PNPトランジスタ２５０のベースへ作動バイア
ス信号を与える第３の演算増幅手段３４８とを備
えていることを特徴とする交流モータ保護装置。