JP2005304129A - 三相欠相検出回路及びそれを用いた空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】三相交流電源の欠相検出を確実に行い、三相負荷の保護制御が可能な三相欠相検出回路を提供する。
【解決手段】三相交流電源１と、この三相交流電源１に開閉器２を介して接続される三相負荷３と、開閉器２の開及び閉の制御を行なう制御部７を具備し、前記三相交流電源１の第1相目と第2相目の電流を同相で検出する第1の電流検出回路４と、三相交流電源１の第2相目と第3相目の電流を同相で検出する第2の電流検出回路５を設け、前記開閉器２の駆動部２１の電源を三相交流電源１の第２相目からとり、前記制御部７は第１または第２の電流検出回路４，５が所定値以下を検出した時に、開閉器２を開とし圧縮機３への通電を停止し保護制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、三相交流電源を電源とする機器において三相交流電源の欠相検出を行ない、機器の保護を行なう三相欠相検出回路に関するものである。

従来、三相交流電源を電源とする機器では、電線断線又は接続線の外れ等により欠相が生じた場合、三相交流電源と接続された三相電路に不均衡な電流が流れ、欠相した相以外の相に過電流が流れる為に機器が破損する恐れがあった。その保護手段のひとつとして、欠相検出手段を備えているものが考えられている。（例えば特許文献１参照）
従来の三相欠相検出回路を、図３〜図４を参照しながら説明する。

図３に示すものは、三相交流電源1の各相−Ｎ相間の電圧を検出する手段に、フォトカプラ８１〜８３を用いた位相検出回路８と、この位相検出回路８より出力された各相の信号をもとに欠相を判定する制御部７を用いた構成となっている。

この構成において、三相交流電源1の各相−Ｎ相間に配置されたフォトカプラ８１〜８３により、各相−N相間で検出された電圧は、図４のような各相毎のある一定値の遅れｔ１のような信号が出力され、このｔ１がある一定値の遅れ時間が生じていれば正常、遅れ時間がある一定値以外であれば欠相として、各相のｔ１の遅れ時間を制御部７が判定を行なっている。
特開平８−１２６１９４号公報

しかしながら、前記従来の三相欠相検出回路の方式では、三相負荷３が電動機のように中性点３１を有している場合、三相負荷３へ通電中に三相交流電源１の例えばＲ相に欠相が生じたとき、三相負荷３のＲ相負荷端子３２には中性点３１と同電位であるＲ相負荷端子電圧が発生し、Ｒ相−Ｎ間に配置されたフォトカプラ８１に印加される。

フォトカプラ８１に印加されるＲ相負荷端子電圧は電源電圧のほぼ１／２の電圧であるが、三相交流電源１として広範囲の電源電圧、例えば定格±１５％に対応させようとした場合、部品ばらつきを考えるとフォトカプラ８１が誤検出してしまい、図４と同じような検出信号が制御部７に入力され、欠相検出ができなくなる可能性があるという課題を有していた。

本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、三相交流電源１に欠相が生じた時に、負荷端子３２に中性点３１と同電位が発生した場合においても、その中性点電圧を誤検出すること無く欠相の検出を確実に行なうことを目的とするものである。

前記課題を解決するために本発明の三相欠相検出回路は、三相交流電源と、この三相交流電源に開閉器を介して接続される三相負荷と、開閉器の開及び閉の制御を行なう制御部を具備し、三相交流電源の第1相目と第2相目の電流を同相で検出する第1の電流検出回路と、三相交流電源の第2相目と第3相目の電流を同相で検出する第2の電流検出回路を設け、開閉器の駆動部の電源を三相交流電源の第２相目からとり、制御部は第１または第２の電流検出回路が所定値以下を検出した時に、開閉器を開とするものである。

上記構成により、三相交流電源に接続された三相負荷が電動機のような中性点を有している場合で、三相負荷に電流が流れている時に欠相が生じ、負荷端子に中性点電圧が発生した場合においても、この負荷端子の電圧を誤検出すること無く欠相の検出を確実に行なうことができる。

本発明の三相欠相検出回路は、確実に三相交流電源の欠相検出を行なうことができ、三相負荷の保護制御を行なうことができる。

第１の発明は、三相交流電源の第1相目と第2相目の電流を同相で検出する第1の電流検出回路と、三相交流電源の第2相目と第3相目の電流を同相で検出する第2の電流検出回路を設け、開閉器の駆動部の電源を三相交流電源の第２相目からとり、制御部は第１または第２の電流検出回路が所定値以下を検出した時に、開閉器を開とするものである。この構成により、三相交流電源に接続された三相負荷が電動機のような中性点を有している場合で、三相負荷に電流が流れている時に欠相が生じ、負荷端子に中性点電圧が発生した場合においても、この負荷端子の電圧を誤検出すること無く欠相の検出を確実に行なうことができる。

第２の発明は、三相交流電源の電流を検出する電流検出回路の電流検出部に、カレントトランスを用いたものである。これにより回路を絶縁して正確に検出することができる。

第３の発明は、第１の発明の第1および第２の電流検出回路を圧縮機の過電流保護用電流検出回路と兼ねた三相血相検出回路を空気調和機に応用したものである。欠相検出用の電流検出回路を過電流保護用電流検出回路と兼用に出来るため、欠相検出専用の回路を追加する必要がなく、実装スペースとしても有利になる。

以下本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

（実施の形態１）
図1は本発明の実施の形態1における三相欠相検出回路の回路図である。

図１において、三相交流電源1に開閉器２を介して三相負荷としての圧縮機３に接続されている。三相交流電源1から圧縮機３への各相（Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相）の電流のベクトル和を検出する電流検出回路４、５が設けられ、電流検出回路４、５の電流検出部にはカレントトランス４１、５１用い検出電流を絶縁出力しており、電流検出回路４はＲ相とＳ相を同相で、電流検出回路５はＳ相とＴ相を同相で検出するように結線されている。開閉器２の駆動部であるコイル２１の電源はＳ相からとっており、コイル２１の他の一端はリレー６の接点を介してＮ相に接続されている。前記電流検出回路４、５の出力は制御部７へ入力され、制御部７は電流検出回路４、５からの入力に応じリレー６を制御し、リレー６の開閉により前記開閉器２を制御する。

まず、欠相のない場合の動作を説明する。電流検出回路４はＲ相とＳ相を同相で検出するため、図２に示すようにＲ相電流Ｒ１とＳ相電流Ｓ１のベクトル和であるＵ１の電流を検出している事になる。同様に、電流検出回路５はＳ相電流Ｓ１とＴ相電流Ｔ１のベクトル和であるＶ１の電流を検出している事になる。三相交流電源１が不均衡のない電源の場合Ｕ１、Ｖ１の電流の大きさはＲ１、Ｓ１、Ｔ１と同じになる。また、三相交流電源１が不均衡の場合、Ｕ１はＲ１とＳ１の平均値、Ｖ１はＳ１とＴ１の平均値を検出することになる。制御部７は圧縮機３への通電を制御するのと同時に、通電時は電流検出回路４、５からの入力Ｕ１、Ｖ１の大きさを判定し、両方の入力が第１の設定値（Ａ１）以上かつ第
２の設定値（Ａ２）未満の場合、開閉器２の閉（ＯＮ）を継続し、第２の設定値（Ａ２）以上の場合、開閉器２を開（ＯＦＦ）制御する。例えば空気調和機の冷凍サイクルの異常により圧縮機３の電流が大きくなりすぎ第２の設定値（Ａ２）を超えた場合、リレー６を開とし、開閉器２のコイル２１への通電を停止、開閉器２を開制御し前記圧縮機３への通電を停止し保護制御を行う。Ｕ１、Ｖ１は三相電流の平均値であるため三相交流電源1の不均衡の影響を受けにくい制御が可能になる。

次に、Ｔ相に欠相が生じた場合について説明する。Ｔ相が欠相になった場合、圧縮機３への通電はＲ相とＳ相の２相になるためＲ相電流Ｒ２とＳ相電流Ｓ２は１８０度位相で同一電流値になる。電流検出回路４はＲ相とＳ相を同相で検出しているので電流検出回路４の出力はゼロアンペアになる。制御部７への入力は第１の設定値（Ａ１）未満になり、制御部７はリレー６を開制御する。その結果、開閉器２のコイル２１への通電は停止し、開閉器２は開となり前記圧縮機３への通電は停止となり欠相保護が可能となる。

また、Ｒ相に欠相が生じた場合も、Ｔ相欠相時と同様、電流検出回路５の出力がゼロアンペアになり、制御部７への入力は第１の設定値（Ａ１）未満になり、制御部７はリレー６を開制御し、開閉器２のコイル２１への通電を停止、開閉器２を開とし前記圧縮機３への通電が停止となり欠相保護が動作する。

一方、Ｓ相に欠相が生じた場合は、Ｓ相が開閉器２のコイル２１の電源であるため、コイル２１への通電を制御しているリレー６の状態に関わらず開閉器２は開となり前記圧縮機３への通電は停止され欠相保護が可能となる。

また、欠相検出用の電流検出回路を過電流保護用電流検出回路と兼用に出来るため、欠相検出専用の回路を追加する必要がなく、コスト、実装スペースとしても有利になる。

本発明の三相欠相検出回路は確実に三相交流電源の欠相検出を行ない、三相負荷の保護制御を行なうことができるので、三相交流電圧を電源とする電気機器に広く適用することができる。

本発明の実施の形態1における三相欠相検出回路の回路図 本発明の実施の形態1における電流検出回路の電流ベクトル図 従来の三相欠相検出回路の回路図 従来の三相欠相検出回路の制御部の入力信号を示す特性図

符号の説明

１ 三相交流電源
２ 開閉器
２１ コイル
３ 圧縮機（三相負荷）
３１ 中性点
３２ 負荷端子
４ 第１の電流検出回路
４１ 第1の電流検出回路のカレントトランス
５ 第２の電流検出回路
５１ 第２の電流検出回路のカレントトランス
６ リレー
７ 制御部
８ 位相検出回路
８１，８２，８３ フォトカプラ

Claims (3)

1. 三相交流電源と、この三相交流電源に開閉器を介して接続される三相負荷と、前記開閉器の開及び閉の制御を行なう制御部を具備し、前記三相交流電源の第1相目と第2相目の電流を同相で検出する第1の電流検出回路と、前記三相交流電源の第2相目と第3相目の電流を同相で検出する第2の電流検出回路を設け、前記開閉器の駆動部の電源を前記三相交流電源の第２相目からとり、前記制御部は第１または第２の電流検出回路が所定値以下を検出した時に、前記開閉器を開とすることを特徴とする三相欠相検出回路。
2. 三相交流電源の電流を検出する電流検出回路の電流検出部に、カレントトランスを用いたことを特徴とする請求項１記載の三相欠相検出回路。
3. 第1および第２の電流検出回路を、三相負荷としての圧縮機の過電流保護用電流検出回路と兼ねたことを特徴とする、請求項１に記載の三相欠相検出回路を用いた空気調和機。

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