JP2008061340A

JP2008061340A - 三相電動機の位相切換え装置

Info

Publication number: JP2008061340A
Application number: JP2006233603A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Kobayashi; 淳小林; Mitsuhisa Nakai; 満久中井
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-08-30
Filing date: 2006-08-30
Publication date: 2008-03-13

Abstract

【課題】三相交流電源の逆相接続、欠相を検知し、逆接続の場合は正相に切換える位相切替え装置を、小型で安価かつ安全性を高めて提供する。
【解決手段】三相交流電源１の第１の相を開閉するメインリレー５と、相順序を切換えるために三相交流電源の第２の相と第３の相を入れ替える位相切換えリレー４と、メインリレー５の負荷側に直列接続され位相切換えリレー４の正相用リレー４１または逆相用リレー４２のいずれかを選択する選択リレー６と、メインリレー５と位相切換えリレー４の負荷側の三相交流の各位相信号を検出する位相検出回路７と、制御部８を備え、メインリレー５を閉制御後、位相検出回路７の信号が正相でないと判断した場合、メインリレー５を開とし選択リレー６を切換え、その後メインリレー５を閉制御し、メインリレーを開制御している期間に位相検出回路からの出力を検出した場合はメインリレー５を閉に切換えることを禁止する。
【選択図】図１

Description

本発明は空気調和機等の圧縮機を駆動する三相電動機において、三相交流電源の逆相接続時、欠相時の保護装置に関するものである。

空気調和機等の圧縮機を駆動する三相電動機は、圧縮機を逆回転させることが許されず、また、欠相状態では相電流が増加し電動機が加熱し故障の原因になるため三相交流電源の逆相接続時、欠相時の保護が必要である。

従来、三相電動機の逆相接続時、欠相時の保護装置としては、三相電動機への三相交流電源の供給回路を開閉する電動機駆動リレーと、電動機駆動リレーに供給される三相交流電源の相順序を切換える位相切換リレーと、電動機駆動リレーに供給される三相交流電源が互いに一相ずつずれた所定の相順序のときにそれぞれ接点を閉じる複数の逆相防止リレーを備え、各逆相防止リレーの少なくとも一つの接点が開いている場合は位相切換リレーによって電動機駆動リレー側に供給される三相交流電源の相順序を切換えるものがあった（例えば、特許文献１参照）。

図４は、特許文献１に記載された従来の三相電動機の位相切換え装置の構成図である。本制御部は、三相交流電源１によって三相電動機２を駆動する電動機駆動リレー３と、三相交流電源１から供給される三相交流の相順序を切換える位相切換えリレー４と、三相交流が所定の相順序のときに接点を閉じる第１の逆相防止リレー１０と、三相交流電源が第１の逆相防止リレー１０に対して一相ずれた所定の相順序のときに接点を閉じる第２の逆相防止リレー１１と、逆相防止リレー１０、１１の接点を含む欠相・逆相検知回路１２と、欠相・逆相検知回路１２の開閉状態を検知して位相切換えリレー４を制御する制御部８とから構成されている。

位相切換えリレー４は制御部８に接続されたリレー４３により三相交流の相が互いに逆の相順序になる正相用リレーと逆相用リレーを択一的に開閉し、供給電源の相順序を切換えるようになっている。

第１および第２の逆相防止リレー１０、１１に相順序の一致した正相の三相交流が印加されると欠相・逆相検知回路１２が閉じるが、相順序の一致しない逆相の三相交流が印加された場合、三相交流電源に欠相があった場合は欠相・逆相検知回路１２が開状態となる。

制御部８により欠相・逆相検知回路１２の開状態を検出し、リレー４３により位相切換えリレー４を切換えることにより三相交流の逆相接続を検知し正相に切換えることができる。
特開２０００−１５２４９１号公報

しかしながら、前記従来の構成では、位相検知用に抵抗、コンデンサおよびコイルとそのコイルにより開閉する接点からなる逆相防止リレーを２組使用する必要があり、さらに、位相切換えリレーとして三相用リレーを２組使用する必要があるため、部品の大きさとコストに課題があった。

また、位相切換えリレー４の正相用リレーまたは逆相用リレーのいずれかの接点に溶着があった場合、リレー４３により位相切換えリレー４を切換えた瞬間に三相電源の相間ショートが発生する。また、リレー接点に溶着がなくとも、正相用リレーと逆相用リレーの切換え時のリレー接点の機械的動作の遅れによるタイミング、あるいはアークの状態によっては三相電源の相間ショートが発生する可能性があり、安全性上の課題があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、三相交流電源の逆相接続、欠相を検知し、逆接続の場合は正相に切換える位相切替え装置を、小型で安価かつ安全性を高めて提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の三相電動機の位相切換え装置は、三相電動機への三相交流電源の供給回路を開閉する電動機駆動リレーと、この電動機駆動リレーに供給される三相交流電源の第１の相を開閉するメインリレーと、相順序を切換えるために三相交流電源の第２の相と第３の相が互いにクロス接続された正相用リレーと逆相用リレーの２組のリレーで構成される位相切換えリレーと、前記メインリレーの負荷側に直列接続され該位相切換えリレーの正相用リレーまたは逆相用リレーのいずれかを選択する選択リレーと、前記メインリレーと前記位相切換えリレーの負荷側の三相交流の各位相信号をゼロクロスタイミングで検出する３組の位相検出回路と、前記電動機駆動リレー、メインリレー、選択リレーの制御と前記位相検出回路からの信号の有無の検出および信号の立上りまたは立下りの順序を判断し三相交流が正相か否かの判断を行う制御部を備え、前記メインリレーを閉制御後、前記３組の位相検出回路の信号の順序を判断し三相交流が正相でないと判断した場合、前記メインリレーを開とした後、選択リレーを切換え、その後メインリレーを閉制御するようにしたものである。

これにより、位相切換えリレーを２組の２極リレーで構成することができ、また、位相検出回路もフォトカプラー等の半導体素子で構成することができ、小型で安価に三相電動機の位相切換え装置を実現できる。

本発明の三相電動機の位相切換え装置は、三相交流電源の逆相接続、欠相を検知し、逆接続の場合は正相に切換える位相切替え装置を、小型で安価かつ安全性を高めて提供することができる。

第１の発明は、三相電動機への三相交流電源の供給回路を開閉する電動機駆動リレーと、この電動機駆動リレーに供給される三相交流電源の第１の相を開閉するメインリレーと、相順序を切換えるために三相交流電源の第２の相と第３の相が互いにクロス接続された正相用リレーと逆相用リレーの２組のリレーで構成される位相切換えリレーと、前記メインリレーの負荷側に直列接続され該位相切換えリレーの正相用リレーまたは逆相用リレーのいずれかを選択する選択リレーと、前記メインリレーと前記位相切換えリレーの負荷側の三相交流の各位相信号をゼロクロスタイミングで検出する３組の位相検出回路と、前記電動機駆動リレー、メインリレー、選択リレーの制御と前記位相検出回路からの信号の有無の検出および信号の立上りまたは立下りの順序を判断し三相交流が正相か否かの判断を行う制御部を備え、前記メインリレーを閉制御後、前記３組の位相検出回路の信号の順序を判断し三相交流が正相でないと判断した場合、前記メインリレーを開とした後、選択リレーを切換え、その後メインリレーを閉制御するようにしたことにより、位相切換えリレーを２組の２極リレーで構成することができ、また、位相検出回路もフォトカプラー等の半導体素子で構成することができ、小型で安価に三相電動機の位相切換え装置を実現できる。

第２の発明は、特に第１の発明のメインリレーを開制御している期間に３組の位相検出回路のうち一つ以上の出力を検出した場合はメインリレーを閉に切換えることを禁止し異常表示装置を作動させるようにしたことにより、位相切換えリレーの正相用リレーまたは逆相用リレーのいずれかの接点に溶着を検出することができ、三相電源の相間ショートの発生を回避することができる。

第３の発明は、特に第１の発明の選択リレーを切換え後、３組の位相検出回路の信号の順序を判断し三相交流が正相でないと判断した場合、メインリレーを開とした後、選択リレーを元に戻し、異常表示装置を作動させるようにしたことにより、正相用リレーと逆相用リレーの切換え時のリレー接点の機械的動作の遅れによるタイミング、あるいはアークの状態による三相電源の相間ショートの発生を回避することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における三相電動機の位相切換え装置の構成図である。本装置は、三相交流電源１によって三相電動機２を駆動する電動機駆動リレー３と、三相交流電源１から供給される三相交流の第１の相を開閉するメインリレー５と、相順序を切換えるための正相用リレー４１と逆相用リレー４２の２組のリレーで構成される位相切換えリレー４と、位相切換えリレー４の正相用リレー４１または逆相用リレー４２のいずれかを選択する選択リレー６と、三相交流の各位相信号を検出する３組の位相検出回路７と、電動機駆動リレー３、メインリレー５、選択リレー６の制御と位相検出回路７からの信号の有無の検出と三相交流が正相か否かの判断を行う制御部８と、制御部８からの信号により作動する異常表示装置９とから構成されている。

選択リレー６のコモン側はメインリレー５の負荷側に接続され、メインリレー５が閉になることで、電動機駆動リレー３へ１相分の電源を供給すると動時に、選択リレー６を介して位相切換えリレー４の正相用リレー４１または逆相用リレー４２のいずれかを駆動することで、残りの２相分の電源を電動機駆動リレー３へ供給する。

位相切換えリレー４の正相用リレー４１と逆相用リレー４２は入力された２相が互いに逆相に出力されるよう構成されており、この２つのリレーを択一的に開閉する選択リレー６により供給電源の相順序を切換えられるようになっている。

位相検出回路７は、メインリレー５と位相切換えリレー４の負荷側の三相交流の各位相信号をゼロクロスタイミングで検出する３組のフォトカプラからなる回路により構成されており、三相交流の相順序が正常な場合の位相信号波形は図２のように各相のゼロクロスタイミングの立ち上がり信号は、Ｒ相（２１）、Ｓ相（２２）、Ｔ相（２３）の順番となり、逆相または、欠相時は立ち上がり信号の順番が異なるため、制御部８により立ち上がり信号が入力される順番を検出することで正相か否かが判断できる。

異常表示装置９は表示ランプやブザー等で構成され、制御部８からの信号に従い動作する。また、制御部８はマイクロコンピュータからなり、後述する制御により動作する。

以上のように構成された三相電動機の位相切換え装置について、図３を参照し前記制御部８の動作を説明する。

まず、電源が投入され（Ｓ１）、所定時間Ｔ１（例えば１秒間）３組の位相検出回路７
からの入力信号の有無を検出する（Ｓ２）。電源投入時のメインリレー５の状態は開、選択リレー６の状態は正相用リレー４１を選択であるので、いずれかの信号が入力された場合は、正相用リレー４１または逆相用リレー４２のいずれかが溶着していると推定されるので接点溶着異常の表示を行う（Ｓ３）。３組の位相検出回路７からの入力信号がない場合は、メインリレー５を閉とし（Ｓ４）位相切換えリレー４を閉とする。その結果、選択リレー６は正相用リレー４１を選択状態であるため、正相が位相切換えリレー４の後段に供給される。

３組の位相検出回路７により、三相交流の相順序が制御部８に入力され（Ｓ５）、所定時間Ｔ２（例えば５秒間）の間正相となる入力が継続した場合通常動作（空気調和機の場合、設定温度により圧縮機を駆動する三相電動機を駆動する電動機駆動リレー３を開閉する）へ移行する（Ｓ６）。

一方、３組の位相検出回路７からの入力が正相でない場合はメインリレー５を開とし（Ｓ７）、再度、３組の位相検出回路７からの入力信号の有無を検出する（Ｓ８）。Ｔ１の期間にいずれかの信号が入力された場合は、正相用リレー４１または逆相用リレー４２のいずれかが溶着していると推定されるので接点溶着異常の表示を行う（Ｓ３）。

Ｔ１の期間に３組の位相検出回路７からの入力信号がない場合は、選択リレー６を逆相用リレー側とし（Ｓ９）、その後メインリレー５を閉とする（Ｓ１０）。所定時間Ｔ２（例えば５秒間）の間正相となる入力が継続した場合通常動作へ移行する（Ｓ１１）が、正相入力を検出できなかった場合はメインリレー５を開（Ｓ１２）とした後、選択リレー６を正相用リレー側とし（Ｓ１３）異常表示を行う（Ｓ１４）。この場合の異常は欠相が想定されるため欠相異常の表示を行う。

これにより、位相切換えリレーを２組の２極リレーで構成することができ、また、位相検出回路をフォトカプラー等の半導体素子で構成することができ、小型で安価に三相電動機の位相切換え装置を実現できる。

また、メインリレーを開制御している期間に３組の位相検出回路のうち一つ以上の出力を検出した場合はメインリレーを閉に切換えることを禁止し異常表示装置を作動させることにより、位相切換えリレーの正相用リレーまたは逆相用リレーのいずれかの接点が溶着していることを検出して三相電源の相間ショートの発生を回避し、異常であることが見て分かるようにすることができる。

また、選択リレーを切換え後、３組の位相検出回路の信号の順序を判断し三相交流が正相でないと判断した場合、メインリレーを開とした後、選択リレーを元に戻し、異常表示装置を作動させることにより、正相用リレーと逆相用リレーの切換え時のリレー接点の機械的動作の遅れによるタイミング、あるいはアークの状態による三相電源の相間ショートの発生を回避し、異常であることが見て分かるようにすることができる。

以上のように、本発明にかかる三相電動機の位相切換え装置は、三相交流電源の逆相接続、欠相を検知し、逆接続の場合は正相に切換える位相切替え装置を小型で安価かつ安全性を高めて提供することができるので、圧縮機を用いた冷却・冷凍装置等に広く適用することが出来る。

本発明の実施の形態１における三相電動機の位相切換え装置の構成図本発明の実施の形態１における位相検出回路の位相信号波形図本発明の実施の形態１における制御部の動作を示すフローチャート従来の三相電動機の位相切換え装置の構成図

符号の説明

１三相交流電源
２三相電動機
３電動機駆動リレー
４位相切換えリレー
４１正相用リレー
４２逆相用リレー
５メインリレー
６選択リレー
７位相検出回路
８制御部
９異常表示装置

Claims

三相電動機への三相交流電源の供給回路を開閉する電動機駆動リレーと、この電動機駆動リレーに供給される三相交流電源の第１の相を開閉するメインリレーと、相順序を切換えるために三相交流電源の第２の相と第３の相が互いにクロス接続された正相用リレーと逆相用リレーの２組のリレーで構成される位相切換えリレーと、前記メインリレーの負荷側に直列接続され該位相切換えリレーの正相用リレーまたは逆相用リレーのいずれかを選択する選択リレーと、前記メインリレーと前記位相切換えリレーの負荷側の三相交流の各位相信号をゼロクロスタイミングで検出する３組の位相検出回路と、前記電動機駆動リレー、メインリレー、選択リレーの制御と前記位相検出回路からの信号の有無の検出および信号の立上りまたは立下りの順序を判断し三相交流が正相か否かの判断を行う制御部を備え、前記メインリレーを閉制御後、前記３組の位相検出回路の信号の順序を判断し三相交流が正相でないと判断した場合、前記メインリレーを開とした後、選択リレーを切換え、その後メインリレーを閉制御する三相電動機の位相切換え装置。
異常状態であることを表示する異常表示装置を備え、メインリレーを開制御している期間に３組の位相検出回路のうち一つ以上の出力を検出した場合は、前記メインリレーを閉に切換えることを禁止し、前記異常表示装置を作動させることを特徴とした請求項１記載の三相電動機の位相切換え装置。
異常状態であることを表示する異常表示装置を備え、選択リレーを切換え後、３組の位相検出回路の信号の順序を判断し三相交流が正相でないと判断した場合、メインリレーを開とした後、前記選択リレーを元に戻し、前記異常表示装置を作動させることを特徴とした請求項１記載の三相電動機の位相切換え装置。