JP2009055720A

JP2009055720A - 三相電動機の位相切換え装置

Info

Publication number: JP2009055720A
Application number: JP2007220573A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Kobayashi; 淳小林
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2007-08-28
Filing date: 2007-08-28
Publication date: 2009-03-12

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、待機時の消費電力の増大を抑え、かつ安全性を高めて提供する。
【解決手段】位相切換えリレー４を電動機駆動リレー３と三相電動機２の間に３相出力のうちの２相を正相、逆相に切換え可能なように接続し、三相交流電源１の相間の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５と制御部６を備え、位相検出回路５の信号が逆相と判断した場合、位相切換えリレー４を逆相となるよう切換えた後、電動機駆動リレー３を閉制御する。
【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２組の３極リレーで構成され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６とから構成されている。

位相切換えリレー４は制御部６に接続されたリレー４０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６により欠相・逆相検知回路１２の開状態を検出し、リレー４０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、第１および第２の逆相防止リレー１０、１１のコイルを励磁することにより正相を検知するため、正常時にコイルの励磁電流が常時流れることになり、待機時の消費電力を増大させていた。また、位相切換えリレー４の２組の３極リレーのいずれかを常時閉制御する必要があり、位相切換えリレー４のコイルの励磁電流による待機時の消費電力増大という課題もあった。さらに、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４０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、待機時の消費電力の増大を抑え、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の３相出力のうちの２相の相順序を切換える位相切換えリレーと、三相交流電源の相間の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、位相切換えリレーの制御と前記位相検出回路からの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逆相かの判断を行う制御部を備え、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逆相であると判断した場合、前記位相切換えリレーを作動させ相順序を切換えるようにしたものである。

これにより、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、また、逆相の場合のみ位相切換えリレーを作動させる構成としたため、消費電力の増大を抑えた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、待機時の消費電力の増大を抑え、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の３相出力のうちの２相の相順序を切換える位相切換えリレーと、三相交流電源の相間の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、位相切換えリレーの制御と前記位相検出回路からの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逆相かの判断を行う制御部を備え、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逆相であると判断した場合、前記位相切換えリレーを作動させ相順序を切換えるようにしたことにより、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、また、逆相の場合のみ位相切換えリレーを作動させる構成としたため、消費電力の増大を抑えた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の発明の位相切換えリレーの作動を、前記電動機駆動リレーを閉制御する直前の所定時間前から前記電動機駆動リレーを開制御した直後の所定時間後まで行うようにしたことにより、電動機駆動リレーが動作していない待機時には位相切換えリレーが作動せず、待機時の消費電力を更に低減することができる。また、電動機駆動リレーが開制御期間で、位相切換えリレーに通電されていない状態で位相切換えリレーの切換えを行なうため、リレー切換え時のアーク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。

第３の発明は、特に第１の発明の３組の位相検出回路の信号の順序を判断し三相交流が
逆相あるいは正相のどちらでもないと判断した場合、電動機駆動リレーを閉制御することを禁止し、異常表示装置を作動させるようにしたことにより、三相電源の異常を検出することができる。

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、２組の常時開、常時閉の２接点を有する位相切換えリレー４と、三相交流電源１から供給される三相交流のＲ−Ｔ相、Ｓ−Ｔ相、Ｒ−Ｓ相の相間の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５と電動機駆動リレー３、位相切換えリレー４の制御と位相検出回路５からの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逆相かの判断を行う制御部６と、制御部６からの信号により作動する異常表示装置７とから構成されている。

位相切換えリレー４は電動機駆動リレー３の出力側の２相に接続され、ＯＦＦ時（常時閉接点側）はその２相の位相を入れ替えず、ＯＮ時（常時開接点側）はその２相の位相を入れ替える構成で三相電動機２へ接続されており、三相電動機２への相順を正逆切換えられるようになっている。

位相検出回路５は、フォトカプラにより構成されており、三相交流の相順序が正相時および逆相時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、正相時はＲ−Ｓ相、Ｓ−Ｔ相、Ｔ−Ｒ相の順番、逆相時はＲ−Ｓ相、Ｔ−Ｒ相、Ｓ−Ｔ相の順番になり、制御部６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逆相かを判断できる。

異常表示装置７は表示ランプやブザー等で構成され、制御部６からの信号に従い動作する。また、制御部６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６の動作を説明する。

電源投入により三相交流電源１がＯＮになり、図示していないリモコン等の操作により三相電動機２をＯＮする状況となった場合、制御部６は三相電動機ＯＮ処理を開始する。まず、位相検出回路５からの信号を所定時間ｔ１（例えば１秒間）検出し、三相交流の相順序を判定する。相順序が逆相の場合、図３のａのように、位相切換えリレー４をＯＮとしリレー接点を常時開側へ切換え、その後所定時間ｔ２（例えば５秒間）経過後、電動機駆動リレー３を閉制御する。位相切換えリレー４をＯＮとすることにより、三相のうちの２相が入れ替わるため、三相電動機２へ通電される電源は正相になる。三相電動機２をＯＦＦする場合は、電動機駆動リレー３を開制御し、所定時間ｔ３（例えば５秒間）経過後に位相切換えリレー４をＯＦＦする。

三相交流の相順序が正相の場合は、相順序の判定後、図３のｂのように、位相切換えリレー４をＯＮせず、所定時間ｔ２（例えば５秒間）経過後、電動機駆動リレー３を閉制御する。三相電動機２をＯＦＦする場合は、電動機駆動リレー３を開制御する。

三相交流の相順序が正相でも逆相でもない場合は、図３のｃのように、制御部６は三相電動機ＯＮ処理を開始してから所定時間ｔ１（例えば１秒間）の位相検出期間の間に、異
常判定を行ない、電動機駆動リレー３の閉制御を禁止するとともに異常表示装置７により異常表示を行なう。

このように、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により、消費電力の低減が図れ、また、三相交流が逆相の場合は三相電動機をＯＮする間のみ位相切換えリレーをＯＮし、正相の場合は位相切換えリレーをＯＮする必要がないため、待機時の消費電力を低減することができる。更に、電動機駆動リレーが開制御期間で位相切換えリレーに通電されていない状態で、位相切換えリレーの切換えを行なうため、リレー切換え時のアーク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。

また、位相検出回路の出力が正相での逆相でもないと判断した場合は、電動機駆動リレーの閉制御を禁止し異常表示装置を作動させることにより、三相電動機の故障を防止し、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、待機時の消費電力の増大を抑え、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タイミング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
５位相検出回路
６制御部
７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の３相出力のうちの２相の相順序を切換える位相切換えリレーと、三相交流電源の相間の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、位相切換えリレーの制御と前記位相検出回路からの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逆相かの判断を行う制御部を備え、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逆相であると判断した場合、前記位相切換えリレーを作動させ相順序を切換えることを特徴とした三相電動機の位相切換え装置。
位相切換えリレーの作動は、前記電動機駆動リレーを閉制御する第１の所定時間前から前記電動機駆動リレーを開制御した第２の所定時間後まで行う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、３組の位相検出回路の信号の順序を判断し三相交流が逆相あるいは正相のどちらでもないと判断した場合、電動機駆動リレーを閉制御することを禁止し、前記異常表示装置を作動させる請求項１記載の三相電動機の位相切換え装置。