JP3690541B2

JP3690541B2 - ３相発電機の断線検出装置

Info

Publication number: JP3690541B2
Application number: JP5280196A
Authority: JP
Inventors: 剛福田
Original assignee: 石川島播磨重工業株式会社
Priority date: 1996-03-11
Filing date: 1996-03-11
Publication date: 2005-08-31
Anticipated expiration: 2016-03-11
Also published as: JPH09243698A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、３相発電機の断線検出装置に係るものであり、とくにジェットエンジンのオルタネータの断線検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ジェットエンジンのオルタネータには３相発電機が使用されている。このジェットエンジンのオルタネータでは、▲１▼設置場所の周辺温度が高温であるなど環境が厳しい、▲２▼設置スペースに制約がある、▲３▼３相発電機は１つの電線が断線しても電力を供給することができ比較的信頼性が高い、などの理由から、その断線を検出していなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、昨今の電子部品の精度向上にともない、ジェットエンジンのオルタネータが設置されるような厳しい環境に耐えることができるものも存在し、またジェットエンジンの各構成機器において油圧制御から電気制御へと移行しつつある。電気制御の１つのメリットとして、故障検出率が向上できることが挙げられ、ジェットエンジン全体としての故障検出率を向上するためには、オルタネータの断線を検出する必要もある。
【０００４】
一般的な断線検出手段としては、各電線にカレントプローブなどを接続し、その電流を監視することにより断線を検出する手段があるが、この手段では、電線にコイルを巻き付ける必要があり、設置スペースに制約のあるジェットエンジンのオルタネータには適していない。また、３本の電線にそれぞれカレントプローブなどを接続するため、信号処理回路および監視信号が３系統必要になり装置が大型化する、などの問題点があった。
【０００５】
本発明はかかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、３相発電機の故障検出率を向上することができ、３相発電機の各電線と断線検出装置との節点を小さくすることができ、信号処理回路および監視信号を２系統に減らして装置を小型化することができる３相発電機の断線検出装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、３本の電線を有する３相発電機の断線検出装置であって、前記３相発電機の第１の端子の交流電圧から負の成分を除去する第１のダイオードと、前記３相発電機の第２の端子の交流電圧から負の成分を除去する第２のダイオードと、３相発電機の第１の端子と第３の端子に接続され閉路を構成し、前記第１のダイオードの出力によりこれを平滑化して電流を流し、該電流により発光する第１の発光素子を有し、第１または第３の端子の電線が断線すると電流を流さない第１の平滑回路と、３相発電機の第２の端子と第３の端子に接続され閉路を構成し、前記第２のダイオードの出力によりこれを平滑化して電流を流し、該電流により発光する第２の発光素子を有し、第２または第３の端子の電線が断線すると電流を流さない第２の平滑回路と、前記第１の発光素子の光に反応する第１の受光素子と、前記第２の発光素子の光に反応する第２の受光素子と、前記第１の受光素子及び第２の受光素子による受光の有無を検出してどの電線が断線しているかを検出する検出手段とを有することを特徴とする３相発電機の断線検出装置が提供される。
【０００７】
また、本発明の好ましい実施形態によると、前記第１の受光素子と第２の受光素子の各々は、フォトトランジスタと、該フォトトランジスタのエミッタにベースが接続されエミッタがアースされているトランジスタとを有し、前記検出手段は、前記フォトトランジスタのコレクタに接続された電源と、前記フォトトランジスタのコレクタと前記トランジスタのコレクタ間に接続された抵抗とを有し、前記トランジスタのコレクタの電圧を検出する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図１を参照して説明する。
図１は本発明の３相発電機の断線検出装置の回路図である。この図に示すように、本発明の３相発電機の断線検出装置は、端子ａ，ｂ，ｃが３本の各電線に直結されるとともに、発光素子３ａ，３ｃを有する２つの閉路４ａ，４ｃを有する電圧監視回路１と、発光素子３ａ，３ｃに対応する２つの受光素子５ａ，５ｃを有し、２つの監視信号を端子ｄ，ｅから出力する信号処理回路２と、を有している。
【０００９】
電圧監視回路１は、交流電源の交流電圧から負の成分を除去する整流回路と、その整流回路の出力を平滑化する平滑回路と、発光素子３ａ，３ｃを有する絶縁回路とから構成されている。整流回路には、整流素子としてダイオード６ａ，６ｃが組み込まれている。平滑回路には、コンデンサ７ａ，７ｃ、負荷抵抗８ａ，８ｃおよびツェナーダイオード９ａ，９ｃが組み込まれており、コンデンサ７ａ，７ｃを整流回路の出力電圧の尖頭値に等しい電圧で充電し、この充電電荷を徐々に負荷抵抗８ａ，８ｃに供給することにより平滑化を行っている。また、ツェナーダイオード９ａ，９ｃは、順方向電圧に対しては通常のダイオードと同一の特性を示すが、逆方向電流に対しては電流値に関係なく一定の電圧（これをツェナー電圧という）になる性質を有しており、回路の電圧の安定化を図るものである。絶縁回路には、発光素子３ａ，３ｃとしてフォトダイオード（ＬＥＤ）が組み込まれており、フォトダイオード３ａ，３ｃに流れる電流の強さを光の強さに変換して電圧監視回路１の情報を信号処理回路２に送信している。これらのコンデンサ７ａ，７ｃ、負荷抵抗８ａ，８ｃ、フォトダイオード３ａ，３ｃおよびツェナーダイオード９ａ，９ｃを結ぶ回路により電圧監視回路１の閉路４ａ，４ｃが構成されている。
【００１０】
一方、信号処理回路２には、フォトダイオード３ａ，３ｃに対応する受光素子５ｄ，５ｅとしてフォトダーリントントランジスタが組み込まれている。フォトダーリントントランジスタとは、フォトトランジスタのエミッタにトランジスタのベースを接続（いわゆるダーリントン接続）したものであり、普通のフォトトランジスタよりも動作速度が速く、出力の感度が高い。各フォトダーリントントランジスタ５ｄ，５ｅは、そのフォトトランジスタのコレクタが端子ｆに接続され、そのトランジスタのエミッタが端子ｇに接続され、さらにトランジスタのコレクタが監視信号を出力する端子ｄ，ｅに接続されている。そして、端子ｆに繋がるラインと端子ｄ，ｅに繋がるラインには、抵抗１０ｄ，１０ｅがフォトダーリントントランジスタ５ｄ，５ｅのフォトトランジスタと並列に接続されている。なお、端子ｆ，ｇは電源（図示せず）に、端子ｄ，ｅは制御装置（図示せず）にそれぞれ接続され、端子ｇのラインはアースされている。
【００１１】
上述のフォトダイオード３ａ，３ｃおよびフォトダーリントントランジスタ５ｄ，５ｅは、発光素子と対応する受光素子が１つのパッケージに収納された、いわゆるフォトカプラまたはフォトアイソレータなどといわれるものであり、その名のとおり、２つの電気回路を電気的には絶縁（アイソレート）するが、光によって接続（カップル）するものである。このフォトカプラの組み合わせには種々のものがあり、図１に示す組み合わせに限定されるものではない。すなわち、フォトダーリントントランジスタ５ｄ，５ｅの代わりに普通のフォトトランジスタを使用してもよいし、ベース端子付きのフォトトランジスタにダイオードを接続して、あたかもフォトダイオード（ＬＥＤ）のようにして動作速度をさらに速くしてもよい。また、図１に示すフォトダーリントントランジスタ５ｄ，５ｅにおいて、そのトランジスタのエミッタ側とベース側とを繋ぐゲート抵抗（図示せず）を接続して、フォトダーリントントランジスタ５ｄ，５ｅの誤動作を防止するようにしてもよい。
【００１２】
次に、上述した本発明の作用について図１を参照しつつ説明する。
まず、図１に示すように、３相発電機の各電線が正常なときは、電圧監視回路１の閉路４ａ，４ｂにおいて図中の矢印方向（コンデンサ７→負荷抵抗８→フォトダイオード３→ツェナーダイオード９の方向）に電流が流れており、フォトダイオード３ａ，３ｃより光に変換してフォトダーリントントランジスタ５ｄ，５ｅに送信している。そして、信号処理回路２では、フォトダーリントントランジスタ５ｄ，５ｅがフォトダイオード３ａ，３ｃの光に反応して電流を流し、端子ｆと端子ｄ，ｅとの電位差がなくなり、端子ｄ，ｅの監視信号は０Ｖを示すことになる。
【００１３】
一方、端子ａに接続されている３相発電機の電線が断線した場合には、端子ａに繋がる閉路４ａには電流が流れないため、フォトダーリントントランジスタ５ｄにも電流は流れず、端子ｆと端子ｄとは抵抗１０ｄを介して接続されていることになり、端子ｄの監視信号は、ある値（０Ｖではない）を示す。
また、端子ｃに接続されている３相発電機の電線が断線した場合についても、上述の場合と同様な作用を奏し、端子ｅの監視信号は、ある値（０Ｖではない）を示す。
【００１４】
続いて、端子ｂに接続されている３相発電機の電線が断線した場合には、閉路４ａ，４ｂの両方に電流が流れないため、両方のフォトダーリントントランジスタ５ｄ，５ｅにも電流は流れず、端子ｆと端子ｄ，ｅとは抵抗１０ｄ，１０ｅを介して接続されていることになり、端子ｄ，ｅの監視信号は、両方ともある値（０Ｖではない）を示す。
【００１５】
このようにして、端子ｄ，ｅの監視信号により、３本の電線を有する３相発電機のどの電線が断線しているかを容易に検出することができ、故障検出率を向上することができる。なお、端子ｄ，ｅの監視信号は、制御装置（図示せず）にデジタル信号としてＣＰＵで読み込まれ、ソフトウェアで処理されて、最終的に何らかの形態で３相発電機の正常、異常を表現するようになっている。
【００１６】
また、３相発電機の電線が２本以上断線した場合には、そもそも電力を供給することができないため、断線を検出するまでもない。本発明の断線検出装置は、３相発電機から電力を供給することができない状態に陥るのを防止するため、すなわち故障検出率を向上するために使用されるものである。
【００１７】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【００１８】
【発明の効果】
上述したように、本発明の３相発電機の断線検出装置によれば、３相発電機の各電線と断線検出装置との節点を小さくすることができ、信号処理回路および監視信号を２系統に減らすことができるため、設置スペースに制約のあるジェットエンジンのオルタネータにも使用することができ、その故障検出率を向上することができる。また、ツェナー電圧の大きさにより電圧監視回路の感度を自由に設定することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の３相発電機の断線検出装置の回路図である。
【符号の説明】
１電圧監視回路
２信号処理回路
３ａ，３ｃフォトトランジスタ（発光素子）
４ａ，４ｃ閉路
５ｄ，５ｅフォトダーリントントランジスタ（受光素子）
６ａ，６ｃダイオード
７ａ，７ｃコンデンサ
８ａ，８ｃ負荷抵抗
９ａ，９ｃツェナーダイオード
１０ｄ，１０ｅ抵抗
ａ〜ｇ端子

Claims

３本の電線を有する３相発電機の断線検出装置であって、
前記３相発電機の第１の端子の交流電圧から負の成分を除去する第１のダイオードと、
前記３相発電機の第２の端子の交流電圧から負の成分を除去する第２のダイオードと、
３相発電機の第１の端子と第３の端子に接続され閉路を構成し、前記第１のダイオードの出力によりこれを平滑化して電流を流し、該電流により発光する第１の発光素子を有し、第１または第３の端子の電線が断線すると電流を流さない第１の平滑回路と、
３相発電機の第２の端子と第３の端子に接続され閉路を構成し、前記第２のダイオードの出力によりこれを平滑化して電流を流し、該電流により発光する第２の発光素子を有し、第２または第３の端子の電線が断線すると電流を流さない第２の平滑回路と、
前記第１の発光素子の光に反応する第１の受光素子と、
前記第２の発光素子の光に反応する第２の受光素子と、
前記第１の受光素子及び第２の受光素子による受光の有無を検出してどの電線が断線しているかを検出する検出手段とを有することを特徴とする３相発電機の断線検出装置。
前記第１の受光素子と第２の受光素子の各々は、フォトトランジスタと、該フォトトランジスタのエミッタにベースが接続されエミッタがアースされているトランジスタとを有し、
前記検出手段は、前記フォトトランジスタのコレクタに接続された電源と、前記フォトトランジスタのコレクタと前記トランジスタのコレクタ間に接続された抵抗とを有し、前記トランジスタのコレクタの電圧を検出することを特徴とする請求項１に記載の３相発電機の断線検出装置。