JP2016213949A

JP2016213949A - 検出装置

Info

Publication number: JP2016213949A
Application number: JP2015095036A
Authority: JP
Inventors: 昭男中村; Akio Nakamura
Original assignee: Yutaka; Yutaka Co Ltd
Current assignee: Yutaka; Yutaka Co Ltd
Priority date: 2015-05-07
Filing date: 2015-05-07
Publication date: 2016-12-15

Abstract

【課題】三相交流電源が正常に供給されているか否かを検出することのできる検出装置を供する。【解決手段】三相交流電源１のＲ相およびＳ相の間に接続された発光素子３３ａと、発光素子３３ａからの光を受光するフォトトランジスタ３３ｂと、を有するフォトカプラ３３と、三相交流電源１のＳ相およびＴ相の間に接続された発光素子４３ａと、フォトトランジスタ４３ｂと直列に接続され、発光素子４３ａからの光を受光するフォトトランジスタ４３ｂと、を有するフォトカプラ４３と、フォトトランジスタ３３ｂ、４３ｂが共にオンとなることで発生する検出信号に基づいて三相交流電源１に欠相が生じているか否かを検出する検出回路５と、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、検出装置、特に、三相交流電源が正常に供給されているか否かを検出する検出装置に関する。

例えば、三相交流電源の欠相検出装置として特許文献１の発明がある。特許文献１では、Ｕ相とＶ相の間、Ｖ相とＷ相の間、Ｕ相とＷ相の間、にそれぞれ、双方向フォトカプラが接続されており、各双方向フォトカプラがＯＮ／ＯＦＦすることで発生するパルス状の信号に基づいて、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のどの相が欠相しているかを検出するように構成されている。しかしながら、低コスト化等の観点から、特許文献１のように、どの相が欠相しているかまでは検出できなくても、少なくとも１つの相が欠相しているか否かを検出できる装置（すなわち、少なくとも三相交流電源が正常に供給されているか否かを検出できる装置）が求められている。

特開２００８−１８７８７４号公報

本発明の目的は、三相交流電源が正常に供給されているか否かを検出することのできる検出装置を供することにある。

このような目的は、下記の本発明により達成される。
（１）三相交流電源の第１相および第２相の間に接続された第１発光素子と、前記第１発光素子からの光を受光する第１受光素子と、を有する第１フォトカプラと、
前記三相交流電源の前記第２相および第３相の間に接続された第２発光素子と、前記第１受光素子と直列に接続され、前記第２発光素子からの光を受光する第２受光素子と、を有する第２フォトカプラと、
前記第１受光素子および前記第２受光素子が共にオンとなることで発生する検出信号に基づいて前記三相交流電源が供給されているか否かを検出する検出部と、を備えることを特徴とする検出装置。

（２）前記三相交流電源の第１相、第２相および第３相の少なくとも１つが欠相している場合には、前記検出信号が発生しない上記（１）に記載の検出装置。

（３）前記第１受光素子と並列に接続された第１コンデンサと、
前記第２受光素子と並列に接続された第２コンデンサと、を有する上記（１）または（２）に記載の検出装置。

（４）前記第１フォトカプラおよび前記第２フォトカプラは、それぞれ、双方向フォトカプラである上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の検出装置。

本発明によれば、簡単に、三相交流電源が正常に供給されているか否かを検出することができる。また、従来と比べて回路構成を簡単なものとすることができるため、小型化および低コスト化を図ることができる。

本発明の好適な実施形態に係る検出装置を示す回路図である。図１に示す検出装置で得られる検出信号を示す図である。

以下、本発明の検出装置の好適な実施形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、本発明の好適な実施形態に係る検出装置を示す回路図である。図２は、図１に示す検出装置で得られる検出信号を示す図である。

図１に示すように、三相交流電源１は、Ｒ相（第１相）、Ｓ相（第２相）、Ｔ相（第３相）の各相に１２０°の位相差を有してそれぞれ交流電圧（例えばＡＣ２００Ｖ）を出力するものである。そして、検出装置２は、このような三相交流電源１の欠相を検出する装置である。

検出装置２では、図１に示すように、Ｒ相とＳ相の線間に、電流制限用の抵抗３１、３２と、双方向フォトカプラ（第１フォトカプラ）３３の発光素子（第１発光素子）３３ａと、電流制限用の抵抗３４、３５と、からなる直列回路が接続されている。また、発光素子３３ａと並列に抵抗（ブリーダ抵抗）３７が接続されている。同様に、Ｓ相とＴ相の線間に、電流制限用の抵抗４１、４２と、双方向フォトカプラ（第２フォトカプラ）４３の発光素子（第２発光素子）４３ａと、電流制限用の抵抗４４、４５と、からなる直列回路が接続されている。また、発光素子４３ａと並列に抵抗（ブリーダ抵抗）４７が接続されている。

また、双方向フォトカプラ３３は、発光素子３３ａからの光を受光するフォトトランジスタ（第１受光素子）３３ｂを有し、このフォトトランジスタ３３ｂには検出信号（電圧）を平滑化するためのコンデンサ（第１コンデンサ）３６が並列に接続されている。同様に、双方向フォトカプラ４３は、発光素子４３ａからの光を受光するフォトトランジスタ（第２受光素子）４３ｂを有し、このフォトトランジスタ４３ｂには検出信号を平滑化するためのコンデンサ（第２コンデンサ）４６が並列に接続されている。そして、これらフォトトランジスタ３３ｂ、４３ｂが直列に接続されて検出回路（検出部）５に接続されている。具体的には、フォトトランジスタ３３ｂのコレクタ側が直流電圧＋Ｖに接続されており、エミッタ側がフォトトランジスタ４３ｂのコレクタ側に接続されている。また、フォトトランジスタ４３ｂのエミッタ側が検出回路５に接続されている。

また、双方向フォトカプラ３３の発光素子３３ａは、２個の発光ダイオードを互いに逆方向に接続して構成されている。そのため、Ｒ相とＳ相の線間電圧が発光素子３３ａの閾値電圧を越えている間は、発光素子３３ａが発光し、フォトトランジスタ３３ｂがＯＮとなる。同様に、双方向フォトカプラ４３の発光素子４３ａは、２個の発光ダイオードを互いに逆方向に接続して構成されている。そのため、Ｓ相とＴ相の線間電圧が発光素子４３ａの閾値電圧を越えている間は、発光素子４３ａが発光し、フォトトランジスタ４３ｂがＯＮとなる。

また、検出回路５は、フォトトランジスタ３３ｂ、４３ｂがＯＮとなることで発生する検出信号に基づいて、三相交流電源１に欠相が生じているか否か、すなわち三相交流電源１が正常に供給されているか否かを判定する。以下、図２に基づいて、検出回路５について詳細に説明する。なお、図２では、説明の便宜上、簡略化した信号波形を図示している。

まず、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相がいずれも欠相していない場合、すなわち、三相交流電源が正常に供給されている場合について説明する。この場合、Ｒ相とＳ相の線間電圧に同期してフォトトランジスタ３３ｂがＯＮ／ＯＦＦを繰り返すため、フォトトランジスタ３３ｂからパルス状の検出信号Ｓ１が得られる。この検出信号Ｓ１は、コンデンサ３６で平滑化され、直流の検出信号Ｓ２となる。このような検出信号Ｓ２が発生すると共に、Ｓ相とＴ相の線間電圧に同期してフォトトランジスタ４３ｂがＯＮ／ＯＦＦを繰り返すため、フォトトランジスタ４３ｂからパルス状の検出信号Ｓ３が得られる。この検出信号Ｓ３は、コンデンサ４６で平滑化され、直流の検出信号Ｓ４となって検出回路５に与えられる。このように、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相がいずれも欠相していない場合には、検出回路５は、検出信号Ｓ４を検出することができ、この検出信号Ｓ４を検出したことをもって、欠相が生じていないこと、すなわち、三相交流電源１が正常に供給されていることを判定することができる。

これに対して、Ｒ相が欠相している場合には、Ｒ相とＳ相の線間電圧が発生しないため、フォトトランジスタ３３ｂは、ＯＦＦのままである。したがって、この場合には検出信号が発生せず、検出回路５に検出信号が与えられない。同様に、Ｔ相が欠相している場合には、Ｓ相とＴ相の線間電圧が発生しないため、フォトトランジスタ４３ｂは、ＯＦＦのままである。したがって、この場合にも検出信号が発生せず、検出回路５に検出信号が与えられない。また、Ｓ相が欠相している場合には、抵抗３１、３２、発光素子３３ａおよび抵抗３４、３５の直列回路と、抵抗４１、４２、発光素子４３ａおよび抵抗４４、４５の直列回路とが直列に接続された状態となるため、発光素子３３ａ、４３ａに対する抵抗値が増加し、Ｒ相とＴ相の線間電圧が発光素子３３ａ、４３ａの閾値電圧を越えることができなくなる。したがって、この場合にはフォトトランジスタ３３ｂ、４３ｂが共にＯＦＦのままなので、検出信号が発生せず、検出回路５に検出信号が与えられない。特に、検出装置２では、抵抗３７、４７を配置し、発光素子３３ａ、４３ａの電流を制限しているため、Ｓ相が欠相している場合の発光素子３３ａ、４３ａの意図しない発光を効果的に防止することができる。

このように、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相の少なくとも１つが欠相すれば、検出回路５に検出信号が与えられないため、検出回路５は、検出信号を与えられないことをもって、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相の少なくとも１つが欠相していること、すなわち、三相交流電源１が正常に供給されていないことを判定することができる。

以上のように、検出装置２によれば、三相交流電源に少なくとも１つの欠相が生じているか否か、すなわち、三相交流電源１が正常に供給されているか否かを検出することができる。検出装置２は、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相のどの相が欠相しているのかを判定する機能を有しない分、従来と比較して構成が簡単なものとなり、また、小型化、低コスト化を図ることもできる。

以上、本発明の検出装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に他の任意の構成物が付加されていてもよい。

また、前述した実施形態では、信号を平滑化するためのコンデンサ３６、４６を有している構成について説明したが、三相交流電源１が正常に供給されている場合において、フォトトランジスタ３３ｂおよびフォトトランジスタ４３ｂが共にＯＮ状態の時刻が存在している場合にはコンデンサ３６、４６を省略してもよい。これにより、三相交流電源１が正常に供給されている場合には、パルス状の検出信号が得られるため、前述した実施形態と同様にして判定することができる。

また、前述した実施形態では、抵抗３７、４７を配置して、Ｓ相が欠相している場合にＲ相とＴ相の線間電圧が発光素子３３ａ、４３ａの閾値電圧を越えることができなくなる構成となっているが、例えば、抵抗３７、４７を省略してもよい。さらに、この場合には、Ｒ相とＴ相の線間電圧が発光素子３３ａ、４３ａの閾値電圧を越えることができる構成となっていてもよい。この場合、三相交流電源１が正常に供給されている場合でのフォトトランジスタ３３ｂ、４３ｂのＯＮ時間幅よりも、Ｓ相が欠相している場合でのフォトトランジスタ３３ｂ、４３ｂのＯＮ時間幅が短くなる。このようなＯＮ時間幅の異なりに起因して検出信号の波形が異なるものとなるため、検出回路５は、この波形の異なりに基づいて、欠相が生じているか否かを判定すればよい。

また、前述した実施形態では、Ｒ相を第１相とし、Ｓ相を第２相とし、Ｔ相を第３相としたが、第１相、第２相、第３相は、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相のいずれであってもよい。

１……三相交流電源
２……検出装置
５……検出回路
３１、３２……抵抗
３３……双方向フォトカプラ
３３ａ……発光素子
３３ｂ……フォトトランジスタ
３４、３５、３７……抵抗
３６……コンデンサ
４１、４２……抵抗
４３……双方向フォトカプラ
４３ａ……発光素子
４３ｂ……フォトトランジスタ
４４、４５、４７……抵抗
４６……コンデンサ
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４……検出信号

Claims

三相交流電源の第１相および第２相の間に接続された第１発光素子と、前記第１発光素子からの光を受光する第１受光素子と、を有する第１フォトカプラと、
前記三相交流電源の前記第２相および第３相の間に接続された第２発光素子と、前記第１受光素子と直列に接続され、前記第２発光素子からの光を受光する第２受光素子と、を有する第２フォトカプラと、
前記第１受光素子および前記第２受光素子が共にオンとなることで発生する検出信号に基づいて前記三相交流電源が供給されているか否かを検出する検出部と、を備えることを特徴とする検出装置。
前記三相交流電源の第１相、第２相および第３相の少なくとも１つが欠相している場合には、前記検出信号が発生しない請求項１に記載の検出装置。
前記第１受光素子と並列に接続された第１コンデンサと、
前記第２受光素子と並列に接続された第２コンデンサと、を有する請求項１または２に記載の検出装置。
前記第１フォトカプラおよび前記第２フォトカプラは、それぞれ、双方向フォトカプラである請求項１ないし３のいずれか１項に記載の検出装置。