JP2004129477A - Load limiting device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、一般家庭等の電気配線において、優先順位が異なる負荷が同時に使用される場合、低優先順位の負荷を自動的に遮断することができる負荷制限装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般家庭の電気配線に接続される電気器具に優先順位を設け、高優先順位の負荷が使用されると低優先順位の負荷を自動遮断し、電力会社との契約電流を小さくして基本電力料金を低く抑える技術が提案されている(特開平11−341707号公報)。
【0003】
このものは、親器または子器を介して電気配線の各コンセントに負荷を接続し、親器は、規定値以上の負荷電流を検出すると、電気配線を介して子器に信号を送出し、子器に内蔵する制御リレーを開放させて低優先順位の負荷を自動的に遮断する。なお、親器、子器は、それぞれ特定のアドレスコードを設定することにより、互いにペアとなる組合せを任意に決めることができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
かかる従来技術によるときは、親器、子器は、あらかじめ設定されるアドレスコードを使用して、電気配線に重畳させる信号を介して互いに交信する必要があり、回路構成が複雑高価になるばかりでなく、電気配線に重畳させる信号が外部にまで漏洩し、たとえば隣家の親器からの信号によって子器が思わぬ誤動作をしてしまうおそれがあるという問題が避けられない。
【0005】
そこで、この発明の目的は、かかる従来技術の問題に鑑み、第1、第2の負荷端子のうち、高優先順位の負荷を接続する第1の負荷端子側の負荷電流を検出して第2の負荷端子側のスイッチング素子を開閉制御することによって、最も簡単な回路構成でありながら、必要十分な動作信頼性を容易に実現することができる負荷制限装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するためのこの発明の構成は、共通の電源入力端子から分岐する第1、第2の負荷端子と、第1の負荷端子側の負荷電流を検出する電流検出器と、第2の負荷端子側に挿入するスイッチング素子と、第1の負荷端子側の負荷電流が規定値より大きいときスイッチング素子を遮断する制御回路とを備えてなり、第1、第2の負荷端子には、それぞれ高優先順位、低優先順位の負荷を接続することをその要旨とする。
【0007】
なお、第2の負荷端子側の負荷電流を検出する電流検出器を付設し、制御回路は、第2の負荷端子側の負荷電流が規定値より大きいことを条件にしてスイッチング素子を遮断することができる。
【0008】
また、制御回路は、第1の負荷端子側の負荷電流が規定値以下であるときスイッチング素子を導通させることができ、時間遅れ要素を介してスイッチング素子を開閉制御することができる。
【0009】
さらに、制御回路には、スイッチング素子の導通を禁止する手動スイッチを付加してもよい。
【0010】
【作用】
かかる発明の構成によるときは、第1、第2の負荷端子には、それぞれ高優先順位、低優先順位の負荷が接続される。そこで、電流検出器は、第1の負荷端子側の負荷電流、すなわち高優先順位の負荷の負荷電流を検出し、制御回路は、それが規定値より大きいとき、第2の負荷端子側のスイッチング素子を遮断して低優先順位の負荷を自動的に停止させることができる。なお、第1、第2の負荷端子にそれぞれ接続する高優先順位、低優先順位の負荷は、前者をたとえば誘導加熱調理器具などとし、後者をたとえば蓄熱式電気暖房器や電気温水器などとすることが好ましい。両者は、いずれも大電力消費形の電気器具であり、前者は、後者に比して、その使用時間が格段に短時間である上、後者は、前者の使用による一時的な停止があっても、格別な支障を生じるおそれがないからである。
【0011】
第2の負荷端子側の負荷電流を検出する電流検出器を付設すれば、制御回路は、第2の負荷端子側の負荷電流が規定値より大きいことを条件にして、第1の負荷端子側の負荷電流が規定値より大きいときスイッチング素子を遮断することができ、たとえば、第2の負荷端子側の低優先順位の負荷が電気温水器である場合、一層合理的な負荷制限動作を実現することができる。すなわち、電気温水器の湯沸し用のヒータが通電されておらず、待機用の制御機器が消費する小電流の負荷電流しか第2の負荷端子側に流れていないとき、第1の負荷端子側の負荷電流が規定値より大きくなったからといって、第2の負荷端子側の電気温水器を必ずしも停止させる必要がないからである。
【0012】
制御回路は、第1の負荷端子側の負荷電流が規定値以下であるとき、スイッチング素子を自動的に導通させることにより、高優先順位の負荷の使用によって自動的に停止させられた低優先順位の負荷を、高優先順位の負荷の停止により自動的に復帰させることができ、再使用のための格別な手動復帰操作を何ら必要としない。また、制御回路は、時間遅れ要素を介してスイッチング素子を開閉制御することにより、ノイズなどによる誤動作を防止して、動作信頼性を向上させることができる。なお、時間遅れ要素の時限は、電力会社との契約電流を規定する主幹ブレーカや、各戸分電盤内のブランチ用のブレーカの作動時間等を考慮して、0.1秒以上数秒以下程度に設定することが好ましい。
【0013】
制御回路は、手動スイッチを付加することにより、低優先順位の負荷を使用禁止に設定することができる。電気暖房器のような季節的に限定して使用される機器が低優先順位の負荷である場合、スイッチング素子の無駄な導通動作を避けることができるから、スイッチング素子として機械的に動作するマグネットコンタクタなどを採用するとき、特に有効である。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図面を以って発明の実施の形態を説明する。
【0015】
負荷制限装置10は、共通の電源入力端子R、Tから分岐する第1の負荷端子U1 、W1 、第2の負荷端子U2 、W2 と、第1の負荷端子U1 、W1 側の電流検出器(変流器)CT1 と、第2の負荷端子U2 、W2 側に挿入するスイッチング素子SSと、制御回路20とを備えてなる(図1)。なお、負荷制限装置10には、接地端子E、ETが設けられている。
【0016】
電流検出器CT1 の出力は、制御回路20に導かれ、制御回路20内において、一端接地の抵抗R1 を介して終端されている。抵抗R1 の非接地側は、整流用のダイオードD、抵抗R2 を介し、直流電圧V1 として比較器21に入力されており、抵抗R2 の比較器21側には、一端接地の抵抗R3 、コンデンサC、ツェナダイオードZDの並列回路が接続されている。なお、抵抗R2 、R3 は、分圧抵抗であり、コンデンサC、ツェナダイオードZDは、それぞれ直流電圧V1 の平滑用、電圧制限用である。ただし、抵抗R1 からツェナダイオードZDに至る一連の回路は、電流検出回路23を形成している。また、比較器21には、直流電圧V1 に対する規定電圧Vo1が併せ入力されている。
【0017】
比較器21の出力は、たとえば積分回路を使用する時間遅れ要素22を介し、出力用のエミッタ接地のトランジスタQのベースに接続されている。トランジスタQのコレクタは、スイッチング素子SSのゲートに接続されており、スイッチング素子SSには、ゲート用の制御電圧Vc が供給されている。
【0018】
負荷制限装置10には、制御回路20用の電源回路31が組み込まれている。電源回路31は、電源入力端子R、Tから分岐する交流電圧を入力し、制御回路20用、スイッチング素子SSのゲート用の制御電圧Vc を供給することができる。
【0019】
なお、電流検出器CT1 は、第1の負荷端子U1 、W1 側の一方のラインに装着されている。また、スイッチング素子SSは、第2の負荷端子U2 、W2 側の一方のラインに直列に挿入されている。
【0020】
かかる負荷制限装置10は、電源入力端子R、Tを各戸分電盤DB内の任意のブランチ用のブレーカBn (n=1、2…n)の二次側に接続し(図2)、第1の負荷端子U1 、W1 に高優先順位の負荷L1 を接続し、第2の負荷端子U2 、W2 に低優先順位の負荷L2 を接続して使用する。なお、各戸分電盤DBには、電力会社との契約電流を規定する主幹ブレーカBKと、主幹ブレーカBKの二次側を複数の配線系統に分岐する複数のブランチ用のブレーカB1 、B2 …Bn とが収納されており、主幹ブレーカBKの一次側には、外部配電線からの単相3線式200V電源が供給されている。ただし、図2において、ブレーカB1 、B2 の系統は、それぞれ単相100V系統であり、ブレーカB3 、Bn の系統は、それぞれ単相200V系統となっている。また、負荷L1 、L2 の図示しない筐体は、それぞれ負荷制限装置10の接地端子E、ETを介して接地されている。
【0021】
電流検出器CT1 は、第1の負荷端子U1 、W1 側の負荷L1 の負荷電流I1 を検出する。そこで、制御回路20の比較器21は、負荷電流I1 に相当する直流電圧V1 を入力し、直流電圧V1 >Vo1のとき、時間遅れ要素22、トランジスタQを介してスイッチング素子SSを遮断する。また、比較器21は、直流電圧V1 ≦Vo1のとき、スイッチング素子SSを導通させる。なお、規定電圧Vo1>0は、負荷L1 が使用されたことによる負荷電流I1 を検出するために、あらかじめ適切に設定されている。
【0022】
そこで、第1の負荷端子U1 、W1 側の負荷L1 を使用していないとき、制御回路20は、スイッチング素子SSを継続的に導通させ、このとき、第2の負荷端子U2 、W2 側の負荷L2 は、任意に使用し、停止させることができる。すなわち、低優先順位の負荷L2 は、高優先順位の負荷L1 が使用されていないことを条件として、任意に使用可能である。
【0023】
一方、負荷L1 が使用されると、制御回路20は、直流電圧V1 >Vo1を検出してスイッチング素子SSを遮断する。すなわち、高優先順位の負荷L1 が使用されると、制御回路20は、負荷電流I1 が規定電圧Vo1に対応する規定値Io1より大きいことを検出し、時間遅れ要素22の時限相当の時間経過の後にスイッチング素子SSを遮断し、低優先順位の負荷L2 の使用を強制的に禁止することができる。
【0024】
また、高優先順位の負荷L1 の使用を中止すると、負荷電流I1 =0となるから、比較器21は、直流電圧V1 =0<Vo1を検出してスイッチング素子SSを導通させて自動復帰させ、低優先順位の負荷L2 を使用可能にする。すなわち、制御回路20は、電流検出器CTが検出する負荷電流I1 の有無に基づき、時間遅れ要素22を介してスイッチング素子SSを開閉制御することができる。
【0025】
そこで、いま、負荷L1 、L2 の負荷電流I1 、I2 とし、ブレーカBn の定格電流Ibnとすると、ブレーカBn は、I1 <Ibn、I2 <Ibnである限り、I1 +I2 >Ibnとなるような負荷L1 、L2 が二次側に共通に接続されていても、過電流によってトリップするおそれがない。同様に、主幹ブレーカBKの定格電流Ibkに対してI1 +I2 >Ibkであっても、I1 <Ibk、I2 <Ibkであれば、主幹ブレーカBKが過電流によってトリップするおそれがない。すなわち、負荷制限装置10は、主幹ブレーカBKの定格電流Ibkによって規定される電力会社との契約電流を超える負荷電流I1 +I2 >Ibkの負荷L1 、L2 を支障なく使用可能にすることができる。ただし、制御回路20内の時間遅れ要素22の時限は、負荷電流I1 +I2 におけるブレーカBn 、主幹ブレーカBKの作動時間を超えないように設定するものとする。
【0026】
なお、スイッチング素子SSは、サイリスタ、GTOなどの半導体スイッチング素子の他、マグネットコンタクタなどのメカニカルスイッチを使用してもよい。また、スイッチング素子SSは、第2の負荷端子U2 、W2 の双方のラインを同時に開閉してもよい。
【0027】
【他の実施の形態】
第2の負荷端子U2 、W2 側の負荷電流I2 を検出する電流検出器(変流器)CT2 を付設してもよい(図3)。なお、図3において、電源回路31と、接地端子ET、ETは、図示が省略されている。
【0028】
このときの制御回路20は、第1の負荷端子U1 、W1 側の電流検出器CT1 、第2の負荷端子U2 、W2 側の電流検出器CT2 にそれぞれ対応する電流検出回路23、23、比較器21、21を有し、それぞれ規定電圧Vo1、Vo2を併せ入力する各比較器21の出力は、ゲート回路24を介して時間遅れ要素22に接続されている。また、出力用のトランジスタQのコレクタ側には、手動スイッチSW、補助リレーXを介して制御電圧Vc が供給されている。一方、電源入力端子R、Tの間には、ヒューズF、補助リレーXの常開接点Xa を介してマグネットコンタクタRYが接続されており、スイッチング素子SSは、第2の負荷端子U2 、W2 の双方のラインを断続するマグネットコンタクタRYの接点となっている。
【0029】
電流検出器CT1 側の比較器21は、直流電圧V1 >Vo1のとき、すなわち、第1の負荷端子U1 、W1 側の負荷電流I1 >Io1のとき出力を発生し、電流検出器CT2 側の比較器21は、直流電圧V2 >Vo2のとき、すなわち、第2の負荷端子U2 、W2 側の負荷電流I2 >Io2のとき出力を発生する。ただし、V1 、V2 は、それぞれ電流検出器CT1 、CT2 側の電流検出回路23、23からの直流電圧であり、Io1、Io2は、それぞれ負荷電流I1 、I2 の規定値である。
【0030】
一方、ゲート回路24は、比較器21、21の各出力を利用して、図4の論理表に従って、時間遅れ要素22を介してトランジスタQを導通させ、遮断させる。なお、トランジスタQが導通すれば、手動スイッチSWが投入されている限り、補助リレーXが作動し、マグネットコンタクタRYが投入される。すなわち、制御回路20は、第2の負荷端子U2 、W2 側の負荷電流I2 >Io2を条件として、第1の負荷端子U1 、W1 側の負荷電流I1 >Io1のときスイッチング素子SSを遮断することができる。ただし、スイッチング素子SSを遮断してI2 ≦Io2となっても、スイッチング素子SSは、I1 ≦Io1とならない限り、遮断状態を維持するものとする(図4のON(OFF)の表示)。なお、負荷電流I2 の規定値Io2は、第2の負荷端子U2 、W2 に接続する低優先順位の負荷L2 の定格電流より十分小さい適切な値に設定するものとする。また、手動スイッチSWは、それを開くことにより、ゲート回路24の出力に拘らず、補助リレーX、マグネットコンタクタRYの作動を禁止し、スイッチング素子SSの導通を禁止することができる。
【0031】
以上の説明において、図1、図3の各制御回路20は、比較器21、ゲート回路24、時間遅れ要素22の動作をマイクロコンピュータ内のソフトウェアによって実現してもよい。
【0032】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、電流検出器が検出する第1の負荷端子側の負荷電流が規定値より大きいとき、第2の負荷端子側のスイッチング素子を遮断する制御回路を設けることによって、制御回路は、電気配線に信号を重畳させることなく、第1の負荷端子側の高優先順位の負荷の使用により第2の負荷端子側の低優先順位の負荷の使用を禁止することができるから、最も簡単な回路構成でありながら所期の目的を達成し、必要十分な動作信頼性を容易に実現することができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】全体構成ブロック系統図
【図2】使用状態説明図
【図3】他の実施の形態を示す図1相当図
【図4】ゲート回路の動作論理表
【符号の説明】
R、T…電源入力端子
U1 、W1 …第1の負荷端子
U2 、W2 …第2の負荷端子
CT1 、CT2 …電流検出器
SS…スイッチング素子
L1 、L2 …負荷
I1 、I2 …負荷電流
Io1、Io2…規定値
10…負荷制限装置
20…制御回路
22…時間遅れ要素[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a load limiting device that can automatically cut off low-priority loads when loads having different priorities are used simultaneously in electrical wiring in a general home or the like.
[0002]
[Prior art]
Priorities are set for appliances connected to the electrical wiring of ordinary households, and when high-priority loads are used, low-priority loads are automatically cut off, the contract current with the power company is reduced, and the basic power rate Has been proposed (Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-341707).
[0003]
In this device, a load is connected to each outlet of the electric wiring via a parent device or a child device, and when the parent device detects a load current of a specified value or more, it sends a signal to the child device via the electric wiring, The control relay built into the slave unit is opened to automatically cut off low priority loads. The parent device and the child device can arbitrarily determine a paired combination by setting a specific address code.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
According to such a conventional technique, the parent device and the child device need to communicate with each other via a signal to be superimposed on the electric wiring by using a preset address code, and the circuit configuration becomes complicated and expensive. In addition, there is an unavoidable problem that a signal to be superimposed on the electric wiring leaks to the outside and there is a possibility that the slave unit may malfunction unexpectedly due to, for example, a signal from the parent unit of the neighbor.
[0005]
Therefore, an object of the present invention is to solve the above-described problem of the prior art, and to detect a load current on a first load terminal side of a first load terminal to which a high-priority load is connected. It is an object of the present invention to provide a load limiting device capable of easily realizing necessary and sufficient operation reliability while having the simplest circuit configuration by controlling switching of the switching element on the load terminal side.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, the configuration of the present invention comprises a first and a second load terminals branched from a common power supply input terminal, a current detector for detecting a load current on the first load terminal side, And a control circuit for shutting off the switching element when the load current on the first load terminal side is greater than a specified value. The first and second load terminals include: The gist is to connect high-priority and low-priority loads, respectively.
[0007]
In addition, a current detector for detecting a load current on the second load terminal side is provided, and the control circuit shuts off the switching element on condition that the load current on the second load terminal side is larger than a specified value. Can be.
[0008]
Further, the control circuit can make the switching element conductive when the load current on the first load terminal side is equal to or less than a specified value, and can control opening and closing of the switching element via a time delay element.
[0009]
Further, a manual switch for inhibiting conduction of the switching element may be added to the control circuit.
[0010]
[Action]
According to the configuration of the present invention, the high-priority load and the low-priority load are connected to the first and second load terminals, respectively. Therefore, the current detector detects the load current on the first load terminal side, that is, the load current of the high priority load, and when the current is larger than the specified value, the control circuit determines that the switching on the second load terminal side. The low priority load can be automatically stopped by shutting down the element. The high-priority load and the low-priority load connected to the first and second load terminals are respectively the former, for example, an induction heating cooker, and the latter, for example, a regenerative electric heater or an electric water heater. Is preferred. Both are high-power-consumption appliances, the former being much shorter in use time than the latter, and the latter being temporarily suspended due to the former's use. This is because there is no possibility of causing any particular trouble.
[0011]
If a current detector for detecting a load current on the second load terminal side is provided, the control circuit may provide the first load terminal side with a condition that the load current on the second load terminal side is larger than a specified value. When the load current of the second load terminal is lower than the specified value, the switching element can be cut off. For example, when the low-priority load on the second load terminal side is an electric water heater, a more rational load limiting operation is realized. be able to. That is, when the heater for water heater of the electric water heater is not energized and only a small load current consumed by the control device for standby is flowing to the second load terminal side, the first load terminal side This is because it is not always necessary to stop the electric water heater on the second load terminal side just because the load current has become larger than the specified value.
[0012]
When the load current on the first load terminal side is equal to or less than a specified value, the control circuit automatically turns on the switching element, thereby automatically stopping the low-priority load using the high-priority load. Can be automatically restored by stopping the high-priority load, and does not require any special manual return operation for reuse. In addition, the control circuit controls the switching element via the time delay element, thereby preventing malfunction due to noise or the like and improving operation reliability. In addition, the time limit of the time delay element should be about 0.1 second or more and several seconds or less, taking into account the operating time of the main breaker that regulates the contract current with the power company and the branch breaker in each distribution board. It is preferable to set.
[0013]
The control circuit can set the use of the low-priority load to be prohibited by adding a manual switch. When a seasonally limited appliance such as an electric heater is a low-priority load, useless conduction operation of the switching element can be avoided, so that the magnet contactor mechanically operates as the switching element. This is particularly effective when adopting such a method.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.
[0015]
The
[0016]
The output of the current detector CT1 is guided to the
[0017]
The output of the
[0018]
A
[0019]
The current detector CT1 is mounted on one of the first load terminals U1 and W1. The switching element SS is inserted in series with one of the second load terminals U2 and W2.
[0020]
The
[0021]
The current detector CT1 detects the load current I1 of the load L1 on the first load terminals U1 and W1 side. Then, the
[0022]
Therefore, when the load L1 on the first load terminals U1 and W1 side is not used, the
[0023]
On the other hand, when the load L1 is used, the
[0024]
When the use of the high-priority load L1 is stopped, the load current becomes I1 = 0. Therefore, the
[0025]
Therefore, assuming that the load currents I1 and I2 of the loads L1 and L2 and the rated current Ibn of the breaker Bn are, the breaker Bn has a load L1 such that I1 + I2> Ibn as long as I1 <Ibn and I2 <Ibn. , L2 are commonly connected to the secondary side, there is no risk of tripping due to overcurrent. Similarly, even if I1 + I2> Ibk with respect to the rated current Ibk of the main breaker BK, if I1 <Ibk and I2 <Ibk, there is no possibility that the main breaker BK will trip due to an overcurrent. That is, the
[0026]
The switching element SS may be a semiconductor switching element such as a thyristor or a GTO, or a mechanical switch such as a magnet contactor. In addition, the switching element SS may open and close both lines of the second load terminals U2 and W2 at the same time.
[0027]
[Other embodiments]
A current detector (current transformer) CT2 for detecting the load current I2 on the second load terminals U2 and W2 may be added (FIG. 3). In FIG. 3, the
[0028]
At this time, the
[0029]
The
[0030]
On the other hand, the
[0031]
In the above description, each of the
[0032]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when the load current on the first load terminal side detected by the current detector is larger than a specified value, the control circuit that shuts off the switching element on the second load terminal side is provided. The control circuit thereby inhibits the use of the low-priority load on the second load terminal side by using the high-priority load on the first load terminal side without superimposing a signal on the electric wiring. Therefore, there is an excellent effect that the intended purpose can be achieved even with the simplest circuit configuration, and necessary and sufficient operation reliability can be easily realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration block diagram. FIG. 2 is a diagram illustrating a use state. FIG. 3 is a diagram corresponding to FIG. 1 showing another embodiment. FIG. 4 is an operation logic table of a gate circuit.
R, T: power input terminals U1, W1: first load terminals U2, W2: second load terminals CT1, CT2: current detector SS: switching elements L1, L2: loads I1, I2: load currents Io1, Io2 ...
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US7412304B2 (en) | 2004-03-25 | 2008-08-12 | Ip Power Systems Corporation | Power system for area containing a set of power consumers |
-
2002
- 2002-12-17 JP JP2002365358A patent/JP4081753B2/en not_active Expired - Lifetime
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US7412304B2 (en) | 2004-03-25 | 2008-08-12 | Ip Power Systems Corporation | Power system for area containing a set of power consumers |
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