JP3249156B2 - 電源制御装置 - Google Patents

電源制御装置

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JP3249156B2
JP3249156B2 JP27640791A JP27640791A JP3249156B2 JP 3249156 B2 JP3249156 B2 JP 3249156B2 JP 27640791 A JP27640791 A JP 27640791A JP 27640791 A JP27640791 A JP 27640791A JP 3249156 B2 JP3249156 B2 JP 3249156B2
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隆 神山
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は動力源などに用いる3
相駆動の電動機の逆転事故を未然に防止する電源制御装
置であって、特に極低温圧縮機などの制御に適する電源
制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】この種の装置としては、例えば図4のよ
うに、極低温冷凍装置の圧縮機ユニット600の冷凍用
極低温圧縮機100の駆動源を電動機200で構成する
装置がある。そして、電動機200を3相電源300で
駆動しているが、この電源経路には、種々の操作制御部
400が介在するほか、単相電源500による電源経路
も併用されている。
【0003】こうした装置では、操作が輻輳しているた
め、誤って、単相電源500が投入され、または3相電
源300が逆相に接続されてしまい、電動機200の焼
損や逆転による事故を招くことがある。
【0004】この誤接続状態を検出する構成として、3
相電源の各相を変流器で検出した波形のゼロクロス信号
から、電動機に与えている3相電源が欠相になっている
か、または、逆相になっているかを変流器検出して、欠
相または逆相になっているときは、3相電源を与えてい
る電磁開閉器を解放状態にして電動機を停止するととも
に、欠相または逆相である旨の警報を行うようにした構
成(以下、第1従来技術という)が特開昭60−467
28号公報などにより開示されている。
【0005】さらに、上記のゼロクロス信号に代え、ホ
トカプラを用いて3相電源の各相を方形波信号に整形す
るとともに、各方形波信号が存在する時間関係から3相
電源の誤接続を判別するとともに、誤接続である旨の警
報を行う構成(以下、第2従来技術という)が実開平3
−106838号公報などにより開示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記の第1従来技術・
第2従来技術の構成では、3相電源が電動機に接続され
ている状態を検出して、誤接続を検出して電磁開閉器を
解放状態にしたとしても、それ以前における検出中の僅
かな時間だけは、電動機が逆転を行ってしまうので、こ
の逆転による事故が生じてしまうという不都合がある。
【0007】また、電動機で駆動される被駆動装置の負
荷が大きい場合には、上記の僅かな時間だけ逆転でも、
それが度重なって、電動機が焼損する事故が生じてしま
うという不都合がある。このため、こうした不都合のな
い簡便な構成のものを提供することが望まれているとい
う課題がある。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記のよう
な3相の電源によって駆動する電動機の逆転などによる
事故を防止するための電源制御を行う装置において、上
記の電動機に上記の電源が与えられていない段階で上記
の3相の相状態を判別するための検出部分を設ける相状
態判別手段と、上記の電動機に上記の電源が与えられて
いない段階で上記の3相の所定の相を入れ換えて相状態
を変更する変更部分を設ける相変更手段と、
【0009】上記の検出部分での判別により、上記の電
源が正相の3相であるときは、上記の電源を上記の電動
機に与える投入部分を設ける正相時投入手段と、上記の
検出部分での判別により、上記の電源が逆相の3相であ
るときは、上記の変更部分により上記の電源を正相の3
相にした後に、上記の投入部分により上記の電源を上記
の電動機に与える逆相時投入手段とを設ける第1の構成
と、
【0010】上記の第1の構成に加えて、上記の検出部
分に、上記の電動機に上記の電源が与えられていない段
階で、上記の3相が単相であることを判別する部分を設
ける単相状態判別手段と、上記の検出部分での判別によ
り、上記の電源が単相であるときは、上記の投入部分に
より上記の電源を上記の電動機に与えずに、上記の単相
であることを警報する警報手段とを設ける第2の構成な
どにより上記の課題を解決し得るようにしたものであ
る。
【0011】
【作用】上記の第1の構成では、電動機に電源が与えら
れていない段階で、3相電源の相状態を判別し、正相の
ときは電源を電動機に与え、逆相のときは3相の所定の
相を入れ換えて相変更するので、電源が正相の状態でな
い限り、電動機に電源が与えられないので、電動機が逆
転することがない。
【0012】上記の第2の構成では、上記の第1の構成
での作用に加えて、電動機に電源が与えられていない段
階で、電源が単相であることを判別し、電源を電動機に
与えずに、単相になっている無を警報するので、電動機
が逆転することがない。また、単相電源が電動機に与え
られることもない。
【0013】
【実施例】以下、図により実施例を説明する。図1にお
いて、3相電源300は、入力制御部1を介して、3相
の駆動電源12Bが圧縮機ユニット600に設けた極低
温圧縮機100の電動機200に与えられるとともに、
3相電源を2相変換回路22により90°の位相差をも
つ2相電源に変換した駆動電源22Aがクライオポンプ
ユニット900に設けたディスプレーサ700の電動機
800に与えられる。
【0014】入力制御部1の投入回路12は、相変更回
路11を介して与えられる3相電源300を分岐した電
圧を検出用入力12Cとして異常検出部2の波形整形回
路21に与える。また、検出用入力12Cは、正常な場
合は正相の3相電圧になるが、操作の誤りによる異常の
場合には、逆相の3相電圧または単相電圧になる。
【0015】波形整形回路21には、検出用入力12C
が3相電圧である場合を基準として、3相電圧のうちか
ら所定の2相の電圧を選択した2相の電圧波形を与え
る。波形整形回路21は与えられた2相の電圧波形を波
形整形して、方形波、つまり、「く形波」にするととも
に入力信号の位相差を保持した2相の整形信号を得る回
路であって、例えば、図2のような光電変換素子を介在
させた波形整形回路21を用いて図3のような2相の方
形波信号21A・21Bを得る。
【0016】図2の波形整形回路21において、入力端
子S−T間に電圧が与えられると、抵抗R1を通してフ
ォトカプラPc1の1次側に電流が流れる。この電流が
規定値を越えるとフォトカプラPc1のトランジスタが
ON動作して、トランジスタQ1・トランジスタQ2を
ON動作させ、出力端子Aの電圧がL0Wレベル側に変
化するので、端子Aには入力端子S−T間の電圧の変化
に対応する方形波信号が得られ、同様にして、入力端子
R−T間の電圧変化にしたがって、フォトカプラPc2
・トランジスタQ3・トランジスタQ4が動作し、出力
端子Bには、R−T間に与えられた電圧の変化に対応す
る方形波信号が得られる。
【0017】したがって、入力端子S−T間に与えられ
た電圧を第1位相側とし、入力端子T−R間に与えられ
た電圧を第2位相側とすれば、出力端子Aには図3のよ
うな第1位相側の方形波信号21Aが得られ、出力端子
Bに図3のような第2位相側の方形波信号21Bが得ら
れるものである。
【0018】方形波信号21A・21Bを、制御用のマ
イクロコンピュータ(この発明においてCPUという)
25の入出力ポート24に与え、方形波信号21A・2
1Bの各レベル変化点から各レベル変化点までの間を、
CPUのクロックパルスによって計数して得た方形波信
号21Aと21Bとの位相差値、つまり、時間差T1を
計数した計数値T1AをCPU25内のデータメモリに
記憶する。
【0019】計数値T1AはCPU25内の処理メモリ
(図示せず)に記憶されている位相差値の基準値T1B
とCPU25によって比較演算処理することにより、計
数値T1Aが基準値T1Bの範囲内にあるときは、正相
の3相と判別し、正常信号25Aを入出力ポート24を
介して操作制御部400に、次の段階の制御運転を可能
にする指令信号として与えるとともに、正常信号25A
を投入回路12に与えてスイッチを投入することにより
3相電源300を駆動電源12Bとして電動機200に
与える。
【0020】投入回路12は、異常検出部2に対して電
源が与えられた段階では、遮断状態に保持されており、
正常信号25Aが与えられたときに電路が投入されるよ
うに動作する。すなわち、異常検出部2は、3相電動機
200に3相電源300が与えられていない段階で判別
動作を行っている。
【0021】この比較演算処理において、計数値T1A
が基準値T1Bの範囲外にあるときは、逆相の3相と判
別し、相異常信号25Bを、入出力ポート24を介して
入力制御部1の相変更回路11に与え、相変更回路11
は、相異常信号25Bにより切換スイッチを動作させ
て、3相のうちの所定の相を入れ換えて駆動電源12B
を正相の3相に変更する。すなわち、相変更回路11
は、3相電動機200に3相電源300が与えられてい
ない段階で逆相を正相にする動作を行っている。
【0022】また、相変更回路11の代わりに、相異常
警告灯11Aを設け、相異常信号25Bによって、例え
ば、LED表示灯を点灯するとともに、電源の投入路を
遮断状態のままに維持し、管理者に相異常を報知する構
成にすることができる。
【0023】誤操作または誤接続により単相電源にな
り、あるいは接続不良などにより3相のうちの1相が欠
落した電源が入力されたときは、2相の方形波信号21
A・21Bのうちのいずれか一方が出力されないため、
計数値T1Aが全く得られないので、計数値T1Aが得
られない期間をCPU25の処理メモリに記憶された所
定期間と比較演算処理することにより、所定期間を超え
ているときは、単相と判別し、電源異常信号25Cを入
出力ポート24を介して投入回路12に与え、単相警告
灯12A、例えば、LEDによる表示灯を点灯して警報
するとともに、電源の投入路を従前の遮断状態のままに
維持して駆動電源12Bを出力しない。
【0024】つまり、単相または欠相の判別を3相電動
機200に3相電源300が与えられていない段階で行
い、単相または欠相のときは、3相電動機200に3相
電源300を与えること無く、単相または欠相の警報を
行っている。
【0025】CPU25の比較演算処理は、入力制御部
1により駆動電源12Bが電動機200に投入されたと
きに当該投入情報として入出力ポート24に与えられる
投入信号1Cを開始時点として過去のデータが消去され
た後、計数値T1Aが複数回分得られる期間、例えば、
16回分に亙って比較演算処理を繰り返し、連続して正
相と判別されたときに正常信号25Aを出力する。
【0026】また、例えば、15回連続して正相と判別
された後に、相異常と判別された場合には、2秒間に亙
って比較演算処理を繰り返し、2秒間経過前に、16回
連続して正相と判別されたときは正常信号25Aを出力
する。つまり、正相との判別が15回以下のときは、最
大2秒間の比較演算処理を続け、2秒間以内に16回連
続して正相と判別されたときは正常信号25Aを出力す
る。
【0027】また、同様にして、2秒間に亙って比較演
算処理を繰り返し、逆相または単相と判別されたとき
は、電源投入3秒後に、相異常信号25Bまたは電源異
常信号25Cを出力するようにプログラムしてある。
【0028】図3の時間差T1は、正相の3相の場合に
おける正規の値は、50Hzでは約6.7msec、6
0Hzでは約5.6msecであるが、許容範囲を3〜
9msecとして基準値T1Bを定める。
【0029】2相変換回路22は、例えば、スコットト
ランスにより3相電源を90°の位相差をもつ2相電源
に変換した駆動電源22Aを分岐した検出用入力22B
を波形整形回路23に与える。
【0030】波形整形回路23は、波形整形回路21と
同様の構成にしてあり、図3の時間差T1が90°の位
相差値に対応する時間差値になった方形波信号23A・
23Bを入出力ポート24に与える。
【0031】方形波信号23A・23Bに対するCPU
25の比較演算処理と以後の動作は、方形波信号21A
・21Bの場合と同様に行われるが、方形波信号23A
・23Bの場合には、図3の時間差T1が90°の位相
差に見合う値になり、正相の場合における正規の値は、
50Hzでは約5msec、60Hzでは約4.1ms
ecであるので、許容範囲を3〜6msecとして基準
値T1Bを定める。
【0032】そして、比較演算処理は、方形波信号23
A・23B間の位相差、つまり、時間差T1が上記の許
容範囲から外れた量の値などにもとづいて、正規の位相
に対する遅れまたは進みを判別し、または結相、つま
り、正相か逆相か単相かなどを判別して、相異常信号2
5Bなど出力することにより、異常警告灯を点灯動作さ
せるなどの対処動作を行わせる。
【0033】〔変形実施〕 この発明は、次のように変形して実施することを含むも
のである。 (1)単相電源を用いない装置に適用する。この場合、
CPU25による比較演算処理のうちの単相を判別する
プログラムを省略する。
【0034】(2)クライオポンプユニット900の電
動機800に対する電源制御系統を圧縮機ユニット60
0の電動機200に対する電源制御系統とを別個の系統
に分離して構成する。
【0035】この場合、次のような変更が可能である。 a.電源異常信号25C・相異常信号25Bのほかに、
電動機800の2相電源に対する電源異常信号と相異常
信号とを別個にCPU25が入出力ポート24に出力し
て、別個に設けた相変更回路・投入回路・単相警告灯・
相異常警告灯などを動作する構成にする。
【0036】b.上記aのほかに、CPU・入出力ポー
トをも、別個に設けた構成にする。つまり、クライオポ
ンプユニット900の電動機800に対して、入力制御
部1と異常検出部2に相当する構成を別個に設けて構成
する。 (3)相異常警告灯11A・単相警告灯12Aととも
に、ブザーなどによる警告音器が鳴るように構成する。
【0037】
【発明の効果】この発明によれば、以上のように、上記
の第1の構成では、電動機に電源が与えられていない段
階で、3相電源の相状態を判別し、正相のときは電源を
電動機に与え、逆相のときは3相の所定の相を入れ換え
て相変更するため、電源が正相の状態でない限り、電動
機に電源が与えられないので、相状態を検出している間
も、決して電動機が逆転することがないので、電動機の
逆転による事故を未然に防止できる。
【0038】また、上記の第2の構成では、上記の第1
の構成での作用に加えて、電動機に電源が与えられてい
ない段階で、電源が単相であることを判別し、電源を電
動機に与えずに、単相になっている無を警報するので、
決して電動機が逆転することがないので、電動機の逆転
による事故を未然に防止できる。また、単相電源が電動
機に与えられることもないので、電動機の焼損を未然に
防止できるなどの特長が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
図面は実施例を示し、各図の内容は次のとおりである。
【図1】この発明のブロック構成図
【図2】この発明の要部回路図
【図3】この発明の要部信号波形構成図
【図4】従来技術のブロック構成図
【符号の説明】
1 入力制御部 11 相変更回路 11A 相異常警告灯 12 投入回路 12A 単相警告灯 12B 駆動電源 12C 検出用入力 2 異常検出部 21 波形整形回路 21A・21B 波形整形信号 22 2相変換回路 22A 駆動電源 22B 検出用入力 23 波形整形回路 23A・23B 波形整形信号 24 入出力ポート 25 CPU 25A 正常信号 25B 相異常信号 25C 電源異常信号 100 冷凍用極低温圧縮機 200 電動機 300 3相電源 400 操作制御部 500 単相電源 600 圧縮機ユニット 700 ディスプレーサ 800 電動機 900 クライオポンプユニット 1000 極低温冷凍装置 T1 時間差
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−46728(JP,A) 特開 平4−271296(JP,A) 実開 平3−106838(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02H 7/097 H02H 7/09 H02P 7/36

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 3相の電源によって駆動する電動機の逆
    転などによる事故を防止するための電源制御を行う装置
    であって、 前記電動機に前記電源が与えられていない段階で前記3
    相の相状態を判別するための検出部分を設ける相状態判
    別手段と、 前記電動機に前記電源が与えられていない段階で前記3
    相の所定の相を入れ換えて相状態を変更する変更部分を
    設ける相変更手段と、 前記検出部分での判別により、前記電源が正相の3相で
    あるときは、前記電源を前記電動機に与える投入部分を
    設ける正相時投入手段と、 前記検出部分での判別により、前記電源が逆相の3相で
    あるときは、前記変更部分により前記電源を正相の3相
    にした後に、前記投入部分により前記電源を前記電動機
    に与える逆相時投入手段とを具備することを特徴とする
    電源制御装置。
  2. 【請求項2】 前記検出部分に、前記電動機に前記電源
    が与えられていない段階で、前記3相が単相であること
    を判別する部分を設ける単相状態判別手段と、 前記検出部分での判別により、前記電源が単相であると
    きは、前記投入部分により前記電源を前記電動機に与え
    ずに、前記単相であることを警報する警報手段とを付加
    したことを特徴とする請求項1記載の電源制御装置。
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