JPH0797891B2 - 負荷電流の不平衡状態検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、三相電源等の複数相を有する電源から電動機
等の負荷に流れる電流が負荷ないしは電源に有害な不平
衡状態になり、かつこの状態が所定時限以上持続したと
きに不平衡検出信号を出力する負荷電流の不平衡状態検
出装置に関する。

〔従来の技術〕

上述の電源としての例えば三相電源で負荷として例えば
電動機を駆動している際に、三相電源中の一相が電路の
断線や接続不良のために欠相状態になると、電動機に流
れる三相電流が著しく不平衡状態になって電動機の焼損
等の事故が発生する。かかる事故防止のために、三相の
負荷電流を交流器等で検出した上でその平衡状態を常時
監視しておき、もし不平衡状態が発生してその程度が許
容値を越えかつ所定時限以上その状態が持続すると、電
源から負荷への給電を停止させる不平衡検出信号を出力
する不平衡状態検出装置が従来から用いられている。第
５図はかかる負荷電流の不平衡状態検出装置の従来例と
して本件出願人から出願された欠相検出装置（特開昭62
−58830号公報参照）の構成を示すものである。

第５図において、その左側に示された電動機Ｍは三相電
源PSから給電されており、負荷電流は３個の変流器CTに
より検出されて三相全波整流回路61に与えられる。この
三相全波整流回路61から出力される整流信号は三相負荷
電流が合成された負荷電流の大きさと波形を示す電流検
出信号であって、電源PSが欠相状態になったり、電動機
Ｍの一相が短絡ないしは断線したりするとその脈動率が
著しく大きくなるので、この脈動率を負荷電流の不平衡
率を表す指標とし用いることができる。波高値検出手段
63と平均値検出手段64はこの整流信号の波高値Ａと平均
値Ｂとをそれぞれ検出するもので、制御手段75からの動
作指令に基づいて制御信号発生手段76から単位時間ΔＴ
毎に出力される検出指令を受けたとき、これら波高値Ａ
と平均値Ｂをそれぞれ出力する。演算手段66は両値A,B
を受けて、その枠内に示されるように前述の脈動率Ｒを
式Ｒ＝（Ａ−Ｂ）/Aで算出するものである。

第１判定手段72,第２判定手段73および第３判定手段74
は、負荷電流の大きさを示す信号値、例えば前述の波高
値Ａと脈動率Ｒから負荷電流が不平衡状態にあるか否か
を判定するもので、この判定基準が第６図に示されてい
る。第６図の縦軸には脈動率Ｒが、横軸には負荷電流の
大きさを表す指標として波高値Ａがそれぞれ取られてお
り、図にハッチングを付して示した領域Diが不平衡状態
に対応し、領域Dbが平衡状態に対応する。ただし、波高
値Ａが１のときが負荷の定格電流に対応するものとす
る。第１判定手段72はこの波高値Ａが第１の設定値I1以
上か否かを判定するものであり、波高値Ａが第１の設定
値I1以上のときに限ってセット信号SSを出力する。第２
判定手段73は同様に波高値Ａが第２の設定値I2以上か否
かを判定して判定結果信号を出力する。第３判定手段74
はこの判定結果信号に応じて脈動率Ｒの第１の基準値R1
または第２の基準値R2との大小を判定するもので、脈動
率Ｒが平衡領域Dbにあるときに限ってリセット信号RSを
出力する。

論理手段70は、第１判定手段72からセット信号SSを受け
た後に、第３判定手段74からリセット信号RSを受けない
限り計数指令を計数手段71に出力する。この計数手段71
は制御手段75から当初動作開始指令が与えられたときそ
れによって計数値がゼロクリアされており、論理手段70
から計数指令を受ける都度のその計数値を１ずつ増すと
ともに、第３判定手段74からリセット信号RSを受けたと
きにもゼロクリアされ、その計数値が所定値に達したと
き不平衡検出信号DSを出力する。

以上からわかるように、第５図に示され従来の欠相検出
装置では、当初制御手段75から動作開始指令が出力され
た後に制御信号発生手段76から単位時間ΔＴ毎に検出指
令が出力され、この検出指令が出力される都度に波高値
検出手段63,平均値検出手段64により波高値Ａと平均値
Ｂが検出されるとともに両値から演算手段66によって脈
動率Ｒが算出され、次に第１判定手段72,第２判定手段7
3および第３判定手段74によって波高値Ａと脈動率Ｒか
ら第６図に示す基準に従って不平衡状態が否かが判定さ
れて、不平衡状態である限り計数手段71の計数値が逐次
増加されるので、この計数値が所定値に達したときつま
り不平衡状態が所定時限内持続したとき、不平衡検出信
号DSが出力される。

〔発明が解決しようとする課題〕

第６図から分かるように、前述した従来の欠相検出装置
では、第１の設定値I1を例えば電動機の定格電流値の0.
5倍に設定して負荷電流がこの第１の設定値I1以上でか
つその脈動率が第１の基準値R1以上のときに不平衡が発
生したと判定して、所定時限後に不平衡検出信号により
給電を止める等の手段で電動機を保護できる。また、電
動機の起動時には定格電流をかなり上回る負荷電流が流
れ、かつ起動方式によっては負荷電流の不平衡状態が発
生するので、第２の設定値I2を定格電流値の例えば1.5
倍に設定して負荷電流値がこの第２の設定値I2以上にな
る範囲では、不平衡状態の判定基準としての第２の基準
値R2をむしろ第１の基準値R1よりも大き目に選ぶことに
より、電動機起動時に欠相検出装置に起こり易い誤動作
をなくすことができる。

ところが、かかる従来の欠相検出装置に組み込まれてい
た負荷電流の不平衡状態の判定基準だけでは、誤判定と
それに基づく誤動作を完全に避け得ないことが分かっ
た。例えば三相電源側に電圧の不平衡が存在する場合、
その程度が比較的軽度なものであっても、負荷電流にか
なり大きな不平衡が発生することがあり、欠相検出装置
がこれを異常な不平衡と判定して誤動作を起こすことが
ある。第６図に示した特性線CCは三相電源に３％の電圧
不平衡があるときに負荷電流から検出された脈動率Ｒを
示すもので、波高値Ａが１つまり負荷電流が定格電流値
であるときの脈動率Ｒは低いが負荷電流が減少するとと
もに脈動率が図示のように急激に上昇するので、図のＤ
で示した領域内では脈動率Ｒが第１の基準値R1を上回っ
てしまう。従って、電動機の比較的軽負荷状態では、電
源側や負荷側に欠相等の格別な異常がないのに電源電圧
に僅かに３％の不平衡が存在するだけで欠相検出装置が
誤動作をしてしまうようなことになる。この誤動作をな
くすには第１の基準値R1を大きく設定してやればよい
が、もちろんこれでは電動機電流が定格電流近くにある
ときに欠相が実際に発生すると、今後は欠相検出装置が
不動作になるおそれが増すことになる。

本発明はかかる従来装置の欠点を除去し、電源や負荷の
条件が変化しても誤動作や不動作が生じるおそれが少な
く、電源ないしは負荷をより合理的に保護するに適した
負荷電流の不平衡状態検出装置を得ることを目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

上述した目的を達成するため本発明は、複数相を有する
電源から負荷に流れる電流の負荷ないしは電源に有害な
不平衡状態を検出して負荷を熱的過負荷から保護するた
めの装置であって、負荷電流を検出してその大きさと波
形を表す電流検出信号を発する負荷電流検出回路と、電
流検出信号から負荷電流値と負荷電流の不平衡率とを演
算する演算手段と、負荷電流値を、負荷の定格電流より
も小さな値に設定された第１の設定値およびこの第１の
設定値より大きく負荷の起動電流値に設定された第２の
設定値と比較し、不平衡率を負荷電流値が第１の設定値
と第２の設定値との間にあるときには負荷電流値の関数
であり、電源の電圧が所定の不平衡率にあるときに電流
が生じ得る不平衡率特性線を表す関数として設定された
第１の基準値と，負荷電流値が第２の設定値以上のとき
には定値として設定された第２の基準値とそれぞれ比較
して，負荷電流値が第１の設定値以上でかつこれら基準
値以上のときに負荷電流を不平衡状態と判定する状態判
定手段と、この状態判定手段により不平衡状態と判定さ
れる都度計時値に増分（ΔＴ）を逐次加算し、状態判定
手段により非不平衡状態と判定される都度計時値から減
分（ΔＴ）を逐次減算し、計時値が所定の時限値に達し
たときに時限終了信号を不平衡検出信号として出力する
計時手段とを備えたことを特徴とする。

〔作用〕

上記の構成に記載した状態判定手段は、負荷電流検出回
路により検出される電流検出信号から演算手段により算
出される負荷電流の負荷電流値と不平衡率とに基づい
て、負荷電流が現在不平衡状態にあるか否かを第６図に
示したような不平衡領域と平衡領域との区分けに従って
いわば総合的に判定するものである。この判定上の一つ
の基礎となる第１の設定値は従来と同様に例えば負荷電
流の定格電流値よりは小に設定してそれ未満の負荷電流
値領域では不平衡率のいかんに関わらず不平衡状態なし
と判定するための設定値であるが、本発明においては負
荷電流値がこの第１の設定値以上で第２の設定値未満の
領域では不平衡状態か否かの判定基準である第１の基準
値を従来のように定値ではなく負荷電流値に応じて変化
する関数として設定する。この関数は負荷電流値に対し
て第１の基準値が連続的に変化するように設定するのが
望ましく、例えば前述の電源電圧の３％の不平衡に基づ
く負荷電流に生じ得る不平衡率を示す特性線に合わせる
ことにより、負荷電流が不平衡状態にあるか否かの判定
を従来よりもずっと適切ないしは正確にして、不平衡状
態検出装置の誤動作および不動作のおそれを大幅に減少
させることができる。この第１の基準値に与える関数に
用途や目的に最適の形、とくに連続関数の形で設定する
には、状態判定手段をマイクロコンピュータにソフトウ
ェアの形で組み込み、設定値や基準値をマイクロコンピ
ュータのROMやRAM内に表の形で記憶させておくのが有利
である。

一方、状態判定手段による判定のもう一方の基礎となる
第２の設定値は、従来と同様に例えば負荷電流の定格電
流値より大に設定することができ、負荷電流がこの第２
の設定値以上のときに不平衡状態か否かを不平衡率から
判定する基準としての第２の基準値は、第１の基準値と
同様に負荷電流値の関数として設定することも可能であ
るが、多くの用途では定値とすることで差し支えない。
負荷が電動機であってその起動時に大きな負荷電流が発
生しかつそれが不平衡状態になりやすいときには、第２
の基準値を緩めておく、つまり第２の設定値に対応する
第１の基準値より大きな定値に設定しておくことによ
り、電動機の起動時において起こりやすい不平衡状態検
出装置の誤動作を避けることができる。

計時手段は、状態判定手段による不平衡状態か否かの判
定結果を受けてこの状態が所定時限以上持続したときに
不平衡検出信号としての時限終了信号を発生するもので
あるが、本発明における計時手段はその計時値をこの判
定結果に応じてその都度量的に増減させるのを基本とす
る。負荷電流が一旦不平衡状態になると、それが解消し
ても負荷や電源の特に熱的な過負荷状態が直ちに解消さ
れる訳ではないから、状態判定手段により負荷電流が不
平衡状態と判定された後に、それが解消したとき計時手
段の計時値を所定減分ずつ減少させるのが保護の目的上
合理的である。この計時値の減分および不平衡状態と判
定されたときに増分は、負荷や電源にかかる熱的負荷が
負荷電流値と不平衡率とに関係するから、双方の関数と
して決めるのが最も合理的であるが、実用上は負荷電流
値のみの関数として増分や減分を決めることが多い。こ
のように、計時手段の計時値を逐次量的に増減させ、そ
の増分や減分を負荷電流値に応じて決めることにより、
従来装置におけるよりはずっと合理的に不平衡検出信号
を計時手段から出力させることができる。しかし、実際
の用途では、それ程の合理性が要求されないことも多い
ので、検出装置の全体構成を簡単化するために増分や減
分を定値とし、あるいは状態判定手段により不平衡状態
が解消されたと判定されたときに計時手段の計数値をゼ
ロクリアしてしまうようにすることもできる。

〔実施例〕

以下、図を参照して本発明の実施例を説明する。第１図
は本発明による負荷電流の不平衡状態検出装置の実施例
を示す回路構成図である。

第１図に示された電源１は三相電源であって、電動機で
ある負荷２に対して開閉器３の接点3aおよび起動器４を
介して給電している。負荷電流検出回路10は、電源１か
ら負荷２に流れる各相電流を変流器11等の手段で検出し
た上で演算手段20に個別に出力するものであってもよい
が、この実施例では従来と同様に三相全波整流回路12に
よる整流信号の形で電流検出信号ASが形成される。演算
手段20はこの電流検出信号ASを受けて負荷電流値と不平
衡率とを算出するもので、この実施例では従来と同様に
電流検出信号ASとしての全波整流信号から波高値Ａおよ
び平均値Ｂをそれぞれ作る波高値検出回路21および平均
値検出回路22とマイクロコンピュータ50内に組み込まれ
たソフトウェア部20aとからなっている。波高値検出回
路21はその枠内に簡単に示したように、例えば演算増幅
器とキャパシタとを組み合わせたピークホールド回路で
構成され、平均値検出回路22は例えば図示のように抵抗
とキャパシタとを組み合わせた積分回路で構成される。
これら両回路21,22からの波高値Ａおよび平均値Ｂは、
マイクロコンピュータ50に付属のないしはそれに組み込
まれたAD変換器を介して演算手段のソフトウェア部20a
にそれぞれ読み込まれる。負荷電流値Ｉはこれらの波高
値A,平均値Ｂの何れかをそのまま用いることもできる
が、それに適当な比例定数を乗算して負荷電流の定格電
流値に関して正規化された値とするのが望ましい。一
方、波高値Ａと平均値Ｂが与えられたときは、不平衡率
をこれらから算出するに従来と同様にＲ＝（Ａ−Ｂ）/A
で定義される脈動率Ｒを算出して、不平衡率をこれに代
表させるのが最も簡単でありかつ有用である。もちろ
ん、これらの負荷電流値や不平衡率はこのほか種々の方
法ないしは算式で検出ないしは算出することが可能であ
るが、以下この実施例では負荷電流値Ｉは負荷電流の定
格電流値に対して正規化されており、不平衡率は脈動率
Ｒによって代表されているものとする。

この実施例における状態判定手段30はマイクロコンピュ
ータ50内に組み込まれたソフトウェアであって、負荷電
流が不平衡状態にあるか否かの判定の基礎となる設定値
および基準値がマイクロコンピュータ50のROMまたはRAM
内の記憶領域31内にすべて記憶されており、その内容が
第６図に対応する形で第２図に示されている。第２図に
おいて、第１の設定値I1および第２の設定値I2は例えば
負荷電流の定格電流の例えばそれぞれ0.5倍および1.5倍
に設定され、第１の設定値I1と第２の設定値I2との間の
脈動率Ｒに対する第１の基準R1には前述の特性線CCの一
部が図示のようにそのまま用いられ、かつ負荷電流値Ｉ
が定格電流値以上の範囲では図示のように定値が設定さ
れている。また、負荷電流値Ｉの第２の設定値I2以上の
範囲に対する第２の基準値R2には、この第１の基準値R1
の定値よりは図示のようにかなり大きな別の定値が設定
される。かかる設定により定義される不平衡領域Diは図
にハッチングを付して示されており、他の部分が平衡領
域Dbである。前に説明したように、第１の基準値R1は、
電源１の例えば３％の電圧不平衡に基づき負荷電流に生
じ得る不平衡特性に合わせたものであり、第２の基準値
R2は負荷２としての電動機の起動時に起動器４の動作に
より生じ得る不平衡率に合わせたものである。状態判定
手段30は演算手段20から与えられる負荷電流値Ｉと脈動
率Ｒとが不平衡領域にあるか否かで不平衡状態か否かを
判定する。

計時手段40もこの実施例ではマイクロコンピュータ50に
組み込まれたソフトウェアであり、状態判定手段30の判
定結果に応じてその計時値Ｔを増減させながらそれが所
定の時限値TLに達したとき不平衡検出信号DSとして時限
終了信号を出力する。この不平衡検出信号DSは例えば開
閉器３に与えられ、開閉器３はこれに基づいてその接点
3aを開いて負荷２を損傷から保護する。

以上で本発明による負荷電流の不平衡状態検出装置のハ
ードウェア面の構成の説明を終えたので、次いで第３図
を参照しながらその動作を具体的に説明する。この第３
図には、演算手段20,状態判定手段30および計時手段40
としての動作ステップがそれぞれ一点鎖線で囲んで示さ
れている。

図示の動作の流れは負荷２に電源１が投入されると同時
に起動され、その最初のステップS1は全手段に共通のも
ので、計時手段40の計時値Ｔをまずゼロクリアするとと
もに、不平衡検出信号DSに正常状態を示す例えば「１」
を立てる。実際の検出動作は演算手段20の最初のステッ
プS21から始まり、前述のように、波高値検出回路21お
よび平均値検出回路22から波高値Ａと平均値Ｂを読み込
み両回路をリセットした上で負荷電流値Ｉを算出する。
この後の動作はこの実施例では状態判定手段30としての
動作ステップS31に移って負荷電流値Ｉが第１の設定値I
1より小さいか否かを判定する。肯定判定のときは負荷
電流は明らかに平衡状態であるから流れは計時手段40の
ステップS41に移るが、否定判定の場合には演算手段20
のステップS22に移って脈動率Ｒを算出する。この脈動
率Ｒの算出は前のステップS21で算出しても良いが、無
駄な計算を避けるために別のステップとしたものであ
る。

この後動作は再び状態判定手段30の動作に入り、ステッ
プS32で負荷電流値Ｉが第２の設定値I2より小さいか否
を判定する。肯定判定の場合動作はステップS33に移
り、ここで負荷電流値Ｉの関数ｆ（Ｉ）として例えば記
憶領域31に表の形で記憶されている第１の基準値R1を読
み出す。もちろん、この第１の基準値R1は負荷電流値Ｉ
に応じてその都度計算することもできるが、動作速度を
上げるためには記憶領域31に予め記憶させておく方が望
ましい。続くステップS34では前のステップS22で算出さ
れた脈動率Ｒがこの第１の基準値R1より小さいか否かを
判定する。負荷電流値Ｉが第２の設定値I2以上でステッ
プS32の判定が肯定判定の場合にはステップS35で脈動率
Ｒが第２の基準値R2より小さいか否かを判定する。

この状態判定手段30としてのステップS31,ステップS34
またはステップS35における判定結果が肯定判定の場
合、つまり不平衡状態でないとき、何れも動作は計時手
段40としてもステップS41に移り、まずそのときの計時
値Ｔが０か否かが判定される。肯定判定の場合にはステ
ップS48に飛ぶが、否定判定の場合にはステップS42で計
時値Ｔから減算すべき減分ΔＴを負荷電流値Ｉの関数ｇ
（Ｉ）として計算ないしは読み出した上で、ステップS4
3で計時値Ｔからこの減分ΔＴを減算する。この関数ｇ
（Ｉ）は電動機等と負荷の熱的な冷却特性に基づいて経
験的に決めるのが良く、普通はごく簡単な関数とされ
る。なお、ステップS43における減算結果が負値になる
場合には計時値Ｔは０とされるものとする。

一方、状態判定手段30の中のステップS34またはステッ
プS35の判定結果が否定判定の場合、動作はステップSS4
5に入って、まず計時値Ｔに加算すべき増分ΔＴを負荷
電流値Ｉの関数ｈ（Ｉ）として計算ないしは読み出す。
この関数ｈ（Ｉ）は負荷の熱的な加熱特性に基づいて同
様に経験的に決められる。次のステップS46では計時値
Ｔにこの増分ΔＴを加算し、さらにステップS47でこの
加算された計時値Ｔが所定の時限値TLよりも小さいか否
かが判定される。この判定結果が肯定判定の場合および
前述のステップS43の後、動作はステップS48に入ってあ
る時間Tcの間動作を中断するタイマ動作の後、流れを演
算手段20の最初のステップS21に戻す。この時間Tcは容
易に分かるように負荷電流を検出するサイクルタイムを
決めるためのものである。

以上の動作をサイクルタイムTc毎に繰り返す内に、状態
判定手段30により不平衡状態と判定される異常状態が例
えば10〜30サイクルタイムの間持続され、これに応じて
計時手段40内の計時値Ｔが逐次増加して時限値TLに達し
たとき、流れはステップS47からステップS49に入って、
時限終了信号としての不平衡検出信号DSを０にすること
によって異常発生を開閉器３等に知らせた上で動作を終
了させる。これを受けた開閉器３は負荷２を電源１から
切り離し、その異常が是正されて電源１が再び投入され
るまで不平衡状態検出装置の動作は停止される。負荷２
の運転中一時的に不平衡状態が発生しても短時間内にこ
の異常状態が解消されれば、計時手段40内の計時値Ｔが
時限値TLに達しない前に減少するので、もちろん不平衡
検出信号DSが出力されることがはなく、不平衡状態検出
装置の動作は計時値Ｔが０である正常状態に復帰する。

第４図はマイクロコンピュータ50として非常に簡単な所
謂ワンチップマイクロコンピュータを用いる場合に適し
た本発明の異なる実施例の動作を示すものである。この
図中、前の実施例と共通のステップには同じ符号が付さ
れており、説明の重複部は省略することとする。また、
この実施例における第１の基準値としては第２図に鎖線
で示すように２個の基準値R10とR11を有する階段状の関
数が用いられており、これらの基準値R10,R11は別の第
１の設定値I11を境目として切り換えて用いられるもの
とする。

演算手段20の最初のステップS21で波高値Ａと平均値Ｂ
を読み込むのは前の実施例と同じであるが、この実施例
では負荷電流値Ｉとしてこれら両値A,Bの何れか例えば
波高値Ａの方がそのまま用いられる。負荷電流値Ｉが第
１の設定値I1のとき、ステップS22で脈動率Ｒが算出さ
れた後、さらに負荷電流値Ｉが第２の設定値I2よりも小
さいか否かが判定され、否定判定の場合ステップS35で
脈動率Ｒが第２の基準値R2より小さいか否かが判定され
るのは前の実施例と同じであるが、肯定判定の場合この
実施例ではステップS36で負荷電流値Ｉが別の第１の設
定値I11より小さいか否かが判定され、否定判定の場合
はステップS37で脈動率Ｒが基準値R10より小さいか否か
が、肯定判定の場合にはステップS38で基準値R10より小
さいか否かがそれぞれ判定される。

ステップS35,ステップS37またはステップS38での判定結
果が肯定判定の場合であって、従って負荷電流が不平衡
状態でないとき、動作は計時手段40のステップS44に移
ってこの実施例では計時値Ｔがゼロクリアされる。逆
に、状態判定手段30により不平衡状態と判定されたとき
にはステップS46に入って計時値Ｔに定値の増分ΔＴが
加算される。計時手段40内の他のステップは前の実施例
と同じである。

ただし、動作を最初のステップS21に戻す前のステップS
48でのタイマ動作の時間は前述のサイクルタイムTcより
は短い遅延時間Tdとされる。これは簡単なマイクロコン
ピュータでは演算手段20のステップS22における脈動率
Ｒの算出に若干時間がかかるためで、この算出に要する
時間Δｔと遅延時間Tdとを合わせたものが動作のサイク
ルタイムTcとなる。また、このサイクルタイムを常に一
定にするためにこの実施例ではステップS31からステッ
プS44に移る途中に脈動率の算出時間Δｔに等しいタイ
マステップS39が挿入されている。また、この実施例で
はステップS46における計時値Ｔへの増分ΔＴをサイク
ルタイムTcと同じにしておけば、計時値Ｔは負荷電流が
不平衡状態にある累積実時間と一致することになる。こ
の実施例における増分ΔＴないしはこのサイクルタイム
は時限値TLの32分の１程度に選ぶのが良く、時限値TLの
値は例えば２秒程度とされる。

この実施例による不平衡状態検出装置は、その動作理論
上は前の実施例ほど完全ないしは合理的とはいえない
が、充分な実用性を備えており、第２図から分かるよう
に不平衡領域Diが特性性CCと交差しないように設定され
ているので、従来装置におけるように電源電圧に若干の
不平衡があるときに誤動作を起こすおそれがない。ま
た、マイクロコンピュータ50に簡単なものを採用できる
が、検出装置の全体価格を低減できる。

以上の説明からも分かるように、本発明は前述した実施
例に限らず種々の態様で実施をすることができる。例え
ば、容易に分かるように、第１実施例と第２実施例の要
素を適宜に組み合わせて両者の中間的な性能をもつ不平
衡状態検出装置を構成することができる。また、負荷電
流検出回路や演算手段中の回路部分も第１図に示された
ような態様に限らず、要は正しい負荷電流値と不平衡率
が得られるように、公知の技術を種々組み合わせること
によって異なる態様ないしは回路要素で構成することが
できる。演算手段中の不平衡率ないしは脈動率の算出に
はマイクロコンピュータを利用するのが有利であるが、
第２実施例にける状態判定手段や計時手段をマイクロコ
ンピュータ内に組み込む要は特になく、比較回路や計時
回路を適宜組み合わせることによりハードウェアとして
構成することもできる。

〔発明の効果〕

以上に説明したように本発明によれば、複数相を有する
電源から負荷に流れる電流の負荷ないしは電源に有害な
不平衡状態を検出して負荷を熱的過負荷から保護するた
めの装置であって、負荷電流を検出してその大きさと波
形を表す電流検出信号を発する負荷電流検出回路と、電
流検出信号から負荷電流値と負荷電流の不平衡率とを演
算する演算手段と、負荷電流値を、負荷の定格電流より
も小さな値に設定された第１の設定値およびこの第１の
設定値より大きく負荷の起動電流値に設定された第２の
設定値と比較し、不平衡率を負荷電流値が第１の設定値
と第２の設定値との間にあるときには負荷電流値の関数
であり、電流の電圧が所定の不平衡率にあるときに電流
に生じ得る不平衡率特性線を表す関数として設定された
第１の基準値と，負荷電流値が第２の設定値以上のとき
には定値として設定された第２の基準値とそれぞれ比較
して，負荷電流値が第１の設定値以上でかつこれら基準
値以上のときに負荷電流を不平衡状態と判定する状態判
定手段と、この状態判定手段により不平衡状態と判定さ
れる都度計時値に増分を逐次加算し、状態判定手段によ
り非不平衡状態と判定される都度計時値から減分を逐次
減算し、計時値が所定の時限値に達したときに時限終了
信号を不平衡検出信号として出力する計時手段とを備え
たことにより、複数相を有する電源から負荷に流れる電
流を負荷ないしは電源に有害な不平衡状態の持続を検出
して負荷を熱的過負荷から保護するようにしたので、特
に負荷電流値が第１の設定値と第２の設定値との間にあ
るとき第１の基準値を電源の電圧が所定の不平衡率にあ
るときに電流が生じ得る不平衡率特性線を表す関数とし
て設定することによって、電源電圧に不平衡が存在する
場合にも誤動作や不動作が不平衡状態検出装置に生じる
おそれを大幅に減少させて、その動作信頼性を格段に向
上することができる。また、本発明の実施に際して従来
装置に比べて追加を要する部分は特になく、従来と全く
同じ費用で上述の効果を得ることができる。そして、計
時手段により不平衡状態になったときには計時値に所定
増分ずつ加算し、非不平衡状態になったときには計時値
から所定減分ずつ減算することにより、一過性の不平衡
状態では誤動作することがないとともに、一旦不平衡状
態になった後、この不平衡状態が解消しても負荷の熱的
特性により過負荷状態が直ちに解消されることはないの
で、不平衡状態が解消されたとき計時値を所定減分ずつ
減算させることにより負荷の熱的特性に応じた合理的な
保護を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第４図までが本発明に関し、第１図は本発明
による負荷電流の不平衡状態検出装置の実施例を電源お
よび負荷とともに示す回路構成図、第２図は本発明にお
いて不平衡状態とされる領域を示す線図、第３図および
第４図はそれぞれ本発明の異なる実施例における動作の
流れ図である。第５図以降は従来装置に関し、第５図は
欠相検出装置の回路構成図、第６図は該装置において不
平衡状態とされる領域を示す線図である。 1:電源、2:負荷（電動機）、10:負荷電流検出回路、11:
変流器、12:三相全波整流回路、20:演算手段、20a:演算
手段のソフトウェア部、21:波高値検出回路、22:平均値
検出回路、30:状態判定手段、31:記憶領域、40:計時手
段、50:マイクロコンピュータ、A:負荷電流の波高値、
B:負荷電流の平均値、AS:電流検出信号、CC:電源電圧の
不平衡に基づく負荷電流の平均値、Db:平衡領域、Di:不
平衡領域、DS:不平衡検出信号、I:負荷電流値、I1:第１
の設定値、I2:第２の設定値、R:脈動率、R1:第１の基準
値、R2:第２の基準値、T:計時値、TL:時限値。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 一隆 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭54−132746（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−172927（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−37834（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−58830（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−143433（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−143434（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−143435（ＪＰ，Ｕ)

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数相を有する電源（１）から負荷（２）
   に流れる電流の負荷（２）ないしは電源（１）に有害な
   不平衡状態を検出して負荷（２）を熱的過負荷から保護
   するための装置であって、負荷電流を検出してその大き
   さと波形を表す負荷検出電流信号（AS）を発する負荷電
   流検出回路（10）と、負荷電流信号（AS）から負荷電流
   値（Ｉ）と負荷電流の不平衡率とを演算する演算手段
   （20）と、負荷電流値（Ｉ）を、負荷（２）の定格電流
   よりも小さな値に設定された第１の設定値（I1）および
   この第１の設定値（I1）より大きく負荷（２）の起動電
   流値に設定された第２の設定値（I2）と比較し、不平衡
   率を負荷電流値（Ｉ）が第１の設定値（I1）と第２の設
   定値（I2）との間にあるときには負荷電流値（Ｉ）の関
   数であり、電源（１）の電圧が所定の不平衡率にあると
   きに電流に生じ得る不平衡率特性線（CC）を表す関数と
   して設定された第１の基準値（R1）と，負荷電流値
   （Ｉ）が第２の設定値（I2）以上のときには定値として
   設定された第２の基準値（R2）とそれぞれ比較して，負
   荷電流値（Ｉ）が第１の設定値（I1）以上でかつこれら
   基準値（R1,R2）以上のときに負荷電流を不平衡状態と
   判定する状態判定手段（30）と、この状態判定手段（3
   0）により不平衡状態と判定される都度計時値（Ｔ）に
   増分（ΔＴ）を逐次加算し、状態判定手段（30）により
   非不平衡状態と判定される都度計時値（Ｔ）から減分
   （ΔＴ）を逐次減算し、計時値（Ｔ）が所定の時限値
   （TL）に達したときに時限終了信号を不平衡検出信号
   （DS）として出力する計時手段（40）とを備えたことを
   特徴とする負荷電流の不平衡状態検出装置。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の不平衡状態検
   出装置において、第１の基準値（R1）を負荷電流値
   （Ｉ）に対する階段状関数として設定するようにしたこ
   とを特徴とする負荷電流の不平衡状態検出装置。
3. 【請求項３】特許請求の範囲第１項記載の不平衡状態検
   出装置において、状態判定手段（30）により不平衡状態
   と判定された都度計時手段（40）により逐次加算される
   計時値（Ｔ）の増分（ΔＴ）が負荷電流値（Ｉ）の関数
   として決められることを特徴とする負荷電流の不平衡状
   態検出装置。
4. 【請求項４】特許請求の範囲第１項記載の不平衡状態検
   出装置において、状態判定手段（30）により不平衡状態
   と判定された都度計時手段（40）により逐次加算される
   計時値（Ｔ）の増分（ΔＴ）が定値とされることを特徴
   とする負荷電流の不平衡状態検出装置。
5. 【請求項５】特許請求の範囲第１項記載の不平衡状態検
   出装置において、状態判定手段（30）により不平衡状態
   と判定された都度計時手段（40）により逐次減算される
   計時値（Ｔ）の減分（ΔＴ）が負荷電流値（Ｉ）の関数
   として決められることを特徴とする負荷電流の不平衡状
   態検出装置。
6. 【請求項６】特許請求の範囲第１項記載の不平衡状態検
   出装置において、状態判定手段（30）により不平衡状態
   と判定された都度計時手段（40）が計数値（Ｔ）を０に
   するようにしたことを特徴とする負荷電流の不平衡状態
   検出装置。
7. 【請求項７】特許請求の範囲第１項記載の不平衡状態検
   出装置において、電源（１）が三相電源であり、負荷電
   流検出回路（10）が負荷電流の三相全波整流信号を電流
   検出信号（AS）として出力し、演算手段（20）が該電流
   検出信号（AS）の脈動率を負荷電流の不平衡率として算
   出することを特徴とする負荷電流の不平衡状態検出装
   置。