JP2009189200A

JP2009189200A - 三相電動機の位相切換え装置

Info

Publication number: JP2009189200A
Application number: JP2008028801A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Kobayashi; 淳小林; Makoto Hori; 誠堀
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2008-02-08
Filing date: 2008-02-08
Publication date: 2009-08-20

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、小型で安価に提供する。
【解決手段】三相交流電源１の第１の相と第２の相が互いにクロス接続された正相用リレー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、第１の相の電流を検出する電流検出回路と、第３の相とＮ相間に接続した電源回路で構成し、第１の相と第３の相の位相差を検出し、位相差が第一の所定値の場合は正相と判断し運転を継続、位相差が第２の所定値の場合は逆相と判断し位相切換えリレー４を切換えて正相に修正する、位相差が第一および第２のいずれでもない場合は欠相異常とし、運転を停止する。
【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、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個使用する必要がある、位相切換えリレー４に２組の３極リレーを用いていることにより、部品の大きさとコストに課題があった。

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相順序を切換えるために三相交流電源の第１の相と第２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、該位相切換えリレーの負荷側の三相交流電源の第１の相の電流を検出する電流検出回路と、前記電動機駆動リレー、正相用リレー、逆相用リレーの制御を行う制御部を備え、制御部の電源回路を第３の相とＮ相間からとる構成とし、前記電流検出回路からの信号と前記電源回路からの信号の立上りまたは立下りの位相差を判断する位相比較手段を前記制御部に搭載し、正相用リレーと逆相用リレーで構成される位相切換えリレーの正相用リレーを閉制御後、前記電動機駆動リレーを閉制御し、位相比較手段へ入力される２つの信号の位相差が第一の所定値の場合、前記電動機駆動リレーを開とした後、前記位相切換えリレーの正相用リレーを開とし、その後逆相用リレーを閉制御した後、電動機駆動リレーを閉制御するようにしたものである。

これにより、位相検知を電流検出回路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、小型で安価に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相順序を切換えるために三相交流電源の第１の相と第２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、該位相切換えリレーの負荷側の三相交流電源の第１の相の電流を検出する電流検出回路と、前記電動機駆動リレー、正相用リレー、逆相用リレーの制御を行う制御部を備え、制御部の電源回路を第３の相とＮ相間からとる構成とし、前記電流検出回路からの信号と前記電源回路からの信号の立上りまたは立下りの位相差を判断する位相比較手段を前記制御部に搭載し、正相用リレーと逆相用リレーで構成される位相切換えリレーの正相用リレーを閉制御後、前記電動機駆動リレーを閉制御し、位相比較手段へ入力される２つの信号の位相差が第一の所定値の場合、前記電動機駆動リレーを開とした後、前記位相切換えリレーの正相用リレーを開とし、その後逆相用リレーを閉制御した後、電動機駆動リレーを閉制御するようにしたことにより、位相検知を電流検出回路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の発明で電流検出回路の出力を整流平滑する整流平滑手段と、制御部には電流検知手段を備え、電流検出回路が過電流を検出した場合、電動機駆動リレーを閉とするようにしたことにより位相検知用の電流検出回路と過電流検知回路を共用することができ、位相検知用に専用の部品を追加することなく、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３の発明は、特に第１の発明の位相比較手段へ入力される２つの信号の位相差が第一の所定値、第二の所定値以外の場合、電動機駆動リレーを開とした後、位相切換えリレー
の正相用リレーを開とし、その後逆相用リレーの閉制御を禁止し、前記異常表示装置を作動させることにより、三相電源の異常を使用者に知らせることができる。

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相順序を切換える正相用リレー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の負荷側の三相交流電源のＲ相の電流を検出するＲ相電流検出回路５と、Ｒ相電流検出回路５の出力を整流平滑するＲ相電流値整流平滑手段６と、電動機駆動リレー３、正相用リレー４１、逆相用リレー４２の制御を行う制御部７と、制御部７の電源回路８と、異常表示装置９とから構成されている。

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は入力された三相交流の２相を互いに逆の相順序にな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こと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。

電源回路８はＴ相とＮ相間からとる構成とし、制御部７への電源供給を行うとともに、Ｔ相の交流信号をゼロクロスタイミングの立ち上がり、または、立ち下がり信号として制御部６の位相比較手段１０へ入力する。Ｒ相電流検出回路５は、Ｒ相電流の交流信号をゼロクロスタイミングの立ち上がり、または、立ち下がり信号として制御部７の位相比較手段１０へ入力するとともに、Ｒ相電流値整流平滑手段６を経由し、実効値相当の電流値を制御部６の電流検知手段１１に入力する。

位相比較手段１０への信号波形は、位相切換えリレー４、電動機駆動リレー３が閉の場合で、三相交流の相順序が正常な場合は、図２のようにＴ相信号の立ち上がりとＲ相信号の立ち上がりの位相差ＴＲは１２０°となる。三相交流の相順序が逆相の場合は位相差ＴＲが２４０°、Ｔ相が欠相の場合Ｔ相信号が入力されないため位相差ＴＲは確定しない、Ｓ相が欠相の場合は位相差ＴＲが１８０°となるので、位相差ＴＲにより正相か否かが判断できる。なお、Ｒ相が欠相の場合は制御部６が動作しないため、逆相、欠相で三相電動機２が駆動されることはない。

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７からの信号に従い動作する。また、制御部７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７の動作を説明する。

まず、リモコン等（図示せず）により運転が開始されると（Ｓ１）、正相用リレー４１を閉とし（Ｓ２）、その後、電動機を運転する状況になった場合（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運転するため、電動機駆動リレー３を開閉する）、電動機駆動リレー３を閉とする（Ｓ３）。電動機駆動リレー３が閉となることで、Ｒ相に電流がながれ、Ｒ相の位相信号を検知することが出来る。Ｔ相とＲ相の信号は制御部７の位相比較手段１０に入力され、Ｔ相信号の立ち上がりとＲ相信号の立ち上がりの位相差ＴＲを検出ずる（Ｓ４）。位相差ＴＲが１２０°の場合、三相交流電源１の相順は正しいので、そのまま運転を継続する（Ｓ５）。位相差ＴＲが２４０°の場合、三相交流電源１の相順は逆相のため、電動機駆動リレー３を開とし（Ｓ６）、正相用リレー４１を開
とした後（Ｓ７）、逆相用リレー４２を閉とし（Ｓ８）、電動機駆動用リレー３を閉とする（Ｓ９）。再度、Ｔ相信号の立ち上がりとＲ相信号の立ち上がりの位相差ＴＲを検出し（Ｓ１０）、位相差ＴＲが１２０°であれば、三相交流電源１の相順が正相となったので、そのまま運転を継続する（Ｓ５）。位相差ＴＲが１２０°以外であれば、三相交流電源１の相順が正しくないと判断し、電動機駆動リレー３を開とし（Ｓ１１）、逆相用リレー４２も開とし（Ｓ１２）、欠相異常表示を行う（Ｓ１３）。

次に、正相用リレー４１を閉とし（Ｓ２）、電動機駆動リレー３を閉とした後（Ｓ３）、Ｔ相信号の立ち上がりとＲ相信号の立ち上がりの位相差ＴＲを検出した際（Ｓ４）、位相差ＴＲが１２０°でも２４０°でもない場合は、Ｓ相が欠相していると想定できるので、電動機駆動リレー３を開とし（Ｓ１４）、正相用リレー４１も開とし（Ｓ１５）、逆相用リレー４２の閉制御を禁止とし（Ｓ１６）、欠相異常表示を行う（Ｓ１３）。

一方、制御部６の電流検知手段１１は、Ｒ相電流検出回路５からＲ相電流値整流平滑手段６を経由して入力された信号の大きさを検出し、所定値以上を検出した場合、異常が発生したと判断し、電動機駆動リレー３を開とする（空気調和機の場合、例えば、冷凍サイクルの異常により圧縮機３の電流が大きくなる）ことで、保護制御が可能となる。

これにより、位相検知用の電流検出回路と過電流検知回路を共用し、位相検知用に専用の部品を追加することなく位相検知を電流検出回路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、異常と判断した場合、異常表示装置を作動させることにより、三相電源の異常を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に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
５Ｒ相電流検出回路
６Ｒ相電流値整流平滑手段部
７異常表示装置
８制御部
９異常表示装置
１０位相比較手段
１１電流検知手段

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相順序を切換えるために三相交流電源の第１の相と第２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、該位相切換えリレーの負荷側の三相交流電源の第１の相の電流を検出する電流検出回路と、前記電動機駆動リレー、正相用リレー、逆相用リレーの制御を行う制御部を備え、制御部の電源回路を第３の相とＮ相間からとる構成とし、前記電流検出回路からの信号と前記電源回路からの信号の立上りまたは立下りの位相差を判断する位相比較手段を前記制御部に搭載し、前記正相用リレーと逆相用リレーで構成される位相切換えリレーの正相用リレーを閉制御後、前記電動機駆動リレーを閉制御し、位相比較手段へ入力される２つの信号の位相差が第一の所定値の場合、前記電動機駆動リレーを開とした後、前記位相切換えリレーの正相用リレーを開とし、その後逆相用リレーを閉制御した後、電動機駆動リレーを閉制御することを特徴とした三相電動機の位相切換え装置。
電流検出回路の出力を整流平滑する整流平滑手段を備え、更に制御部には電流検知手段を備え、電流検出回路が過電流を検出した場合、電動機駆動リレーを閉とす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、位相比較手段へ入力される２つの信号の位相差が第一の所定値、第二の所定値以外の場合、電動機駆動リレーを開とした後、位相切換えリレーの正相用リレーを開とし、その後逆相用リレーの閉制御を禁止し、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または請求項２記載の三相電動機の位相切換え装置。