JPH11308768A - 動・灯両用省電力システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 省電力システムにおいて、過負荷時にシステ
ム自体を保護するとともに、負荷に対して無電圧状態を
生じさせないような保護装置を内蔵した動・灯両用省電
力システムの提供にある。 【解決手段】 三相高圧変圧器の低圧２次側に省電力用
変圧器２０を接続し、負荷への供給電圧を変更して給電
するようにした省電力システムにおいて、負荷電流が所
定値を超えたとき、前記三相高圧変圧器の２次側から直
接負荷に電力を供給するように接続を切り替えるととも
に、その瞬時後に前記省電力用変圧器２０と負荷との接
続を切り離すようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モータやコンプレ
ッサの動力負荷や電灯負荷に電力を供給する際の省電力
システムに関し、特に過負荷時に省電力システム自体を
保護するとともに、負荷に対して無電圧状態を生じさせ
ないように構成した動・灯両用省電力システムに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】商用として配電されている三相高圧６６
００ｖを電源として使用する場合に、三相高圧変圧器を
用いて三相２００ｖあるいは単相２００、１００ｖに変
換して用いるのが通常である。その際、配電されている
三相高圧が定格の６６００ｖであることを想定して、２
次側に２１０ｖあるいは１０５ｖが発生するように、変
圧器の巻き線比が決められている。２次側が５％程定格
電圧より高くしてあるのは、負荷まで配線することによ
る電圧降下を考慮したものである。

【０００３】一般的には、このようにして負荷に電力を
供給するのであるが、近年、省エネルギーの観点から各
種の節電装置（省電力装置）が提案されている。これら
の全ては、負荷への供給電圧を定格電圧よりも下げて供
給するようにした装置で、負荷への供給電圧が定格値の
約５％低下まで認められる仕様限界の根拠によるもので
ある。

【０００４】ところで、このような装置の場合、過負荷
による変圧器の損傷を防ぐためにどのような保護回路を
用いているかというと、負荷の変動に伴う電圧変動を利
用して、過負荷のときは省電力用変圧器から負荷を切り
離してしまうか、あるいは切り離した負荷をこの省電力
用変圧器を通さずに主幹配線に接続し直すようにしてい
る。このように、過負荷の状態を電圧の変動を検出する
ことにより行っているので、大容量の設備の場合に電源
入力端近傍に省電力用変圧器を設置しても、電圧変動が
少いので保護回路が十分に作動しない。そこで、従来
は、図３に示すように、配線末端に近くの電圧変動が大
きい各分電盤の下流側に、分電盤の容量を下回る容量の
省電力用変圧器Ｔを多数設置して対応させている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
設置方法の場合、分電盤の容量に合わせて省電力用変圧
器の容量を決めるため、省電力用変圧器の総合容量は実
際の主幹配電盤の容量よりもかなり大きくなって、設備
の無駄が生じることになる。また、従来の装置では、過
負荷になった負荷を切り離してしまうか、あるいは切り
離した負荷を省電力用変圧器を通さずに分電盤に直接接
続し直すようにしているが、時間遅れがあるため、負荷
に対する無電圧状態が生じ、現在のようなコンピュータ
時代に対応していない。

【０００６】本発明の目的は、電灯負荷に限らず、動力
負荷にも対応した省電力システムにおいて、過負荷時に
システム自体を保護するとともに、負荷に対して無電圧
状態を生じさせないような保護装置を内蔵した動・灯両
用省電力システムの提供にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述課題を解決するため
に、本発明は、次のような手段を採用した。請求項１に
記載の動・灯両用省電力システムは、三相高圧変圧器の
低圧２次側に省電力用変圧器を接続し、負荷への供給電
圧を変更して給電するようにした省電力システムであっ
て、負荷電流が所定値を超えたとき、前記三相高圧変圧
器の２次側から直接負荷に電力を供給するように接続を
切り替えるとともに、その瞬時後に前記省電力用変圧器
と負荷との接続を切り離すようにしたことを特徴として
いる。

【０００８】請求項２に記載の動・灯両用省電力システ
ムは、請求項１に記載の発明において、省電力用変圧器
は、三相昇圧変圧器と単相降圧変圧器とからなり、一方
は前記三相高圧変圧器の低圧２次側の電圧より高い三相
低圧に変換して動力負荷に電力を供給し、他方は前記三
相高圧変圧器の低圧２次側の電圧より低い単相低圧に変
換して電灯負荷に電力を供給するように構成したことを
特徴としている。

【０００９】請求項３に記載の動・灯両用省電力システ
ムは、請求項１又は２に記載の発明において、瞬時と
は、０．１ｓｅｃ〜０．３ｓｅｃであることを特徴とし
ている。

【００１０】

【作用】本発明は、上述のように構成したので、電灯負
荷の場合でも、あるいは動力負荷の場合でも、過負荷に
より負荷電流が所定値を超えると、三相高圧変圧器の２
次側から直接負荷に電力を供給するように接続が切り替
えられ、その瞬時後に省電力用変圧器と負荷との接続が
切り離される。このように、電流の値に基づいて保護装
置を動作させるように構成したので、電圧変動の少ない
位置となる主幹配電盤の主幹ブレーカの前後に、三相高
圧変圧器の容量一杯の省電力システムを構成する省電力
用変圧器を設置することができ、従来のように小型の装
置を多数用いる必要がないので、トータルとして経済的
である。また、この省電力システムが過負荷になったと
きに、変圧器を通さずに直接負荷に給電する際、無電圧
の状態が無いので、コンピュータ内蔵負荷にも対応する
ことが可能となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る動
・灯両用省電力システムの電灯負荷給電機構、図２は動
力負荷給電機構を示している。

【００１２】図１において、１０は単相降圧変圧器で、
その１次側は電磁開閉器（日立製Ｈ４００）ＭＣ０１の
接点ｍｃ０１を介して三相高圧変圧器の低圧２次側に接
続されている。また、単相降圧変圧器１０の２次側は電
磁開閉器（日立製Ｈ４００）ＭＣ０２の接点ｍｃ０２を
介し、さらに図示せぬ主幹ブレーカを介して電灯負荷に
給電するように構成されている。電灯負荷には電磁開閉
器（日立製Ｈ４００）ＭＣ０３の接点ｍｃ０３を介して
三相高圧変圧器の低圧２次側から直接給電できるように
なっているが、通常、接点ｍｃ０３は、後述するように
ＭＣ０３の電源が断たれているのでＯＦＦ（開）となっ
ていて、単相降圧変圧器１０を介して給電するように構
成されている。なお、単相降圧変圧器１０は三相高圧変
圧器の低圧２次側の電圧を約数％以内で降下させる巻線
比に構成された単巻変圧器である。

【００１３】この電灯負荷用の電力供給配線には４００
／５Ａの変流器（三菱製ＣＷ１５Ｌ）ＣＴが取り付けら
れており、これらの信号出力はカレントコンバータ（オ
ムロン製ＳＥＴ−３Ａ）ＳＥＴ０１に送られている。カ
レントコンバータＳＥＴ０１の出力端子は、モータリレ
ー（オムロン製ＳＥ−ＫＱＰ２ＡＮ）ＳＥ０１に接続さ
れている。また、図において、ＴＭ０１，ＴＭ０２はデ
ィレータイマー（オムロン製Ｈ３ＣＲ−Ａ）で、Ｘ０
１，Ｘ０２は補助リレー（オムロン製ＭＹ４Ｎ）であ
る。また、ＧＬ０１は青表示灯（和泉製ＡＰＮ１１２６
−Ｇ）、ＲＬ０１も赤表示灯（和泉製ＡＰＮ１１２６−
Ｒ）、ＣＯＳ０１は切換器である。

【００１４】次に、動力負荷給電機構について説明す
る。図２において、２０は三相昇圧変圧器で、その１次
側は電磁開閉器（日立製Ｈ４００）ＭＣ１の接点ｍｃ１
を介して三相高圧変圧器の低圧２次側に接続され、三相
昇圧変圧器２０の２次側は電磁開閉器（日立製Ｈ４０
０）ＭＣ２の接点ｍｃ２を介し、さらに主幹ブレーカを
介して動力負荷に給電するように構成されている。動力
負荷には電磁開閉器（日立製Ｈ４００）ＭＣ３の接点ｍ
ｃ３を介して三相高圧変圧器の低圧２次側から直接給電
できるようになっているが、通常、接点ｍｃ３は、後述
するようにＭＣ３の電源が断たれているのでＯＦＦ
（開）となっていて、三相昇圧変圧器２０を介して給電
するように構成されている。なお、昇圧変圧器２０は三
相高圧変圧器の低圧２次側の電圧を約数％以下上昇させ
る巻線比に構成された三相単巻変圧器である。

【００１５】この場合も、電力供給配線には４００／５
Ａの変流器（三菱製ＣＷ１５Ｌ）ＣＴが取り付けられて
おり、これらの信号出力はカレントコンバータ（オムロ
ン製ＳＥＴ−３Ａ）ＳＥＴ１に送られている。このカレ
ントコンバータＳＥＴ１の出力端子は、モータリレーＳ
Ｅ（オムロン製ＳＥ−ＫＱＰ２ＡＮ）１に接続されてい
る。また、図において、ＴＭ１，ＴＭ２はディレータイ
マー（オムロン製Ｈ３ＣＲ−Ａ）で、Ｘ１，Ｘ２は補助
リレー（オムロン製ＭＹ４Ｎ）である。また、ＧＬ１は
青表示灯（和泉製ＡＰＮ１１２６−Ｇ）、ＲＬ１も赤表
示灯（和泉製ＡＰＮ１１２６−Ｒ）、ＣＯＳ１はであ
る。

【００１６】この動・灯両用省電力システムの構成は、
電灯負荷については、従来と同様に供給電圧を下げて節
電を行うようにしている。ところが、動力負荷の場合に
は、供給電圧を下げても、必要なトルクを引き出すため
に電流が増加したり、力率が変化したりするので、電圧
を下げたから省電力化を図れるというような単純な公式
が成り立たない。そこで、このシステムの場合も、上記
のように、三相高圧を三相低圧に変換する三相高圧変圧
器の２次側に三相昇圧変圧器を接続して規定値より高い
三相低圧に変換して動力負荷に供給するようにしてい
る。この方法は、本出願人が特開平１０−１３５１１号
にて既に提案している。

【００１７】なお、この動・灯両用省電力システムの特
徴は主として保護装置にあるので、保護装置の動作につ
いて説明する。ところで、本システムでは電灯負荷給電
機構、動力負荷給電機構のいずれもほぼ同じ構成を取っ
ているので、動力負荷給電機構側についての動作のみを
説明する。

【００１８】この三相昇圧変圧器２０の定格最大電流
は、三相高圧変圧器の定格に合わせた４００Ａとしてあ
るので、電力供給配線に最大４００Ａの負荷電流が流せ
ることになる。ところで、このカレントコンバータＳＥ
Ｔ１の許容範囲は１Ａ〜８０Ａであるので、変流器ＣＴ
を用いて４００／５Ａに変換して入力するように構成し
ている。カレントコンバータＳＥＴ１では、入力した交
流を対応する直流に変換してモータリレーＳＥ１に出力
する。モータリレーＳＥ１は、予め定めたカレントコン
バータＳＥＴ１の出力が何秒連続すると作動するかを設
定しておく。すなわち、負荷電流が数秒間連続して所定
値４００Ａとなっている場合に、モータリレーＳＥ１が
トリップするように設定しておく。

【００１９】また、ディレータイマーＴＭ１，ＴＭ２を
トリガーから０．２秒で通常ＯＮ（閉）である接点ｔｍ
１，ｔｍ２がＯＦＦ（開）になるように設定しておく。
図示せぬ主幹配電盤のＬＢＳスイッチを投入すると、Ｍ
Ｃ１、ＭＣ２が通電して作動し接点ｍｃ１、ｍｃ２がＯ
Ｎになる。従って、動力負荷への電力の供給は三相昇圧
変圧器２０を介して行われ、青表示灯ＧＬ１が点灯す
る。

【００２０】何かの加減で負荷が重くなって過負荷状
態、すなわち負荷電流が４００Ａを超えた状態が数秒間
連続すると、変流器ＣＴからの検出信号を受けたカレン
トコンバータＳＥＴ１によってモータリレーＳＥ１がト
リップして、今までＯＦＦであったモータリレーＳＥ１
の接点がＯＮになる。

【００２１】モータリレーＳＥ１の接点がＯＮすると、
補助リレーＸ１が作動し、２箇所の接点ｘ１がＯＮ、１
箇所の接点ｘ１がＯＦＦになって、ディレータイマーＴ
Ｍ１、電磁開閉器ＭＣ３、補助リレーＸ２が作動する。
このとき、ディレータイマーＴＭ２はｘ２がＯＦＦとな
っているので、接点ｔｍ２はＯＮとなっている。電磁開
閉器ＭＣ３の接点ｍｃ３がＯＮになって負荷への給電は
三相高圧変圧器の２次側からと、三相昇圧変圧器２０を
介しての並列状態で行われる。このとき、赤表示灯ＲＬ
１が点灯して異常を知らせる。続いて、瞬時後すなわち
０．２秒後に、ディレータイマーＴＭ１の接点ｔｍ１が
ＯＦＦとなって電磁開閉器ＭＣ１、ＭＣ２への電源が断
たれて接点ｍｃ１、ｍｃ２がＯＦＦになり、動力負荷へ
の給電は三相高圧変圧器の２次側からのみ直に行われ
る。このとき、青表示灯ＧＬ１は消灯する。このよう
に、負荷電流が所定値を超えた場合、三相昇圧変圧器２
０の保護のため、直電に切り替わるのであるが、負荷へ
の無電圧状態があると不都合なので、直電と三相昇圧変
圧器２０を介する給電とを０．２秒間重複させて行うよ
うにしている。

【００２２】過負荷状態が通常の状態に戻った場合の復
帰方法は、モータリレーＳＥ１のトリップしたボタンを
手動で押し込む。ボタンが押し込まれると、今までＯＮ
であったモータリレーＳＥ１の接点がＯＦＦになり、補
助リレーＸ１の電源が断たれて、２箇所の接点ｘ１がＯ
ＦＦ、１箇所の接点ｘ１がＯＮになる。これにより、デ
ィレータイマーＴＭ１の電源が断たれて接点ｔｍ１がＯ
Ｎとなり電磁開閉器ＭＣ１、ＭＣ２が作動して接点ｍｃ
１、ｍｃ２がＯＮとなり、動力負荷への電力の供給は三
相昇圧変圧器２０を介して行われる。ディレータイマー
ＴＭ２を制御する１箇所の接点ｘ１がＯＮとなるが、デ
ィレータイマーＴＭ２の接点ｔｍ２は０．２秒後でない
とＯＦＦとならないので、ＴＭＣ３には電源が印加され
たままにないるので、接点ｔｍｃ３はＯＮのまま、負荷
への給電は三相高圧変圧器の２次側からと、三相昇圧変
圧器２０を介しての並列状態で行われる。

【００２３】続いて、０．２秒後に、ディレータイマー
ＴＭ２の接点ｔｍ２がＯＦＦとなって電磁開閉器ＭＣ３
への電源が断たれて接点ｍｃ３がＯＦＦになり、負荷へ
の給電は三相昇圧変圧器２０を介してのみ行われる。こ
のように、節電型の昇圧変圧器のみの使用に復帰させる
場合にも、負荷への無電圧状態が無いようにしている。

【００２４】なお、前記ディレータイマーＴＭ１，ＴＭ
２のディレータイムを０．２秒としたが、この数値に限
定したものではなく、０．１〜０．３秒内で適宜選択し
ても良い。また、この動・灯両用省電力システムの保守
点検等を行う場合には、手動で切換器ＣＯＳ１を操作し
て、電磁開閉器ＭＣ１、ＭＣ２の電源を断ち、電磁開閉
器ＭＣ３を作動させて動力負荷給電機構を動力負荷から
切り離し、負荷への給電を三相高圧変圧器の２次側から
のみにして、三相昇圧変圧器２０の点検或いは交換作業
を行うことができる。なお、図１に示す電灯負荷給電機
構についても全く同様である。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
常時は電灯負荷、動力負荷とも省電力用変圧器を介して
電力を供給し、過負荷により負荷電流が所定値を超える
と、三相高圧変圧器の２次側から直接負荷に電力を供給
するように接続が切り替えられる。その際、瞬時の間、
省電力用変圧器からも電力が供給されるようにしたの
で、負荷に対する無電圧状態が無く、瞬時の停電も許さ
れないコンピュータ内蔵負荷にも対応することができ
る。また、電流値に基づいて保護装置を動作させるよう
に構成したので、電圧変動の少ない位置となる主幹配電
盤の前後に動・灯両用省電力システムを構成する省電力
用変圧器を設置することができ、従来のように小型の装
置を多数用いる必要がなく、経済的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る動・灯両用省電力システムの実施
形態の電灯負荷給電機構のブロック図である。

【図２】本発明に係る動・灯両用省電力システムの実施
形態の動力負荷給電機構のブロック図である。

【図３】従来の省電力システムのブロック図である。

【符号の説明】

１０ 単相降圧変圧器 ２０ 三相昇圧変圧器 ＭＣ１、ＭＣ０１ 電磁開閉器 ｍｃ１、ｍｃ０１ 開閉器接点 ＭＣ２、ＭＣ０２ 電磁開閉器 ｍｃ２、ｍｃ０２ 開閉器接点 ＭＣ３、ＭＣ０３ 電磁開閉器 ｍｃ３、ｍｃ０３ 開閉器接点 ＴＭ１、ＴＭ０１ ディレータイマー ｔｍ１、ｔｍ０１ タイマー接点 ＴＭ２、ＴＭ０２ ディレータイマー ｔｍ２、ｔｍ０２ タイマー接点 Ｘ１、Ｘ０１ 補助リレー ｘ１、ｘ０１ 補助リレー接点 Ｘ２、Ｘ０２ 補助リレー ｘ２、ｘ０２ 補助リレー接点 ＳＥＴ１、ＳＥＴ０１ カレントコンバータ ＳＥ１、ＳＥ０１ モーターリレー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 三相高圧変圧器の低圧２次側に省電力用
   変圧器を接続し、負荷への供給電圧を変更して給電する
   ようにした動・灯両用省電力システムであって、 負荷電流が所定値を超えたとき、前記三相高圧変圧器の
   ２次側から直接負荷に電力を供給するように接続を切り
   替えるとともに、その瞬時後に前記省電力用変圧器と負
   荷との接続を切り離すようにしたことを特徴とする動・
   灯両用省電力システム。
2. 【請求項２】 前記省電力用変圧器は、三相昇圧変圧器
   と単相降圧変圧器とからなり、一方は前記三相高圧変圧
   器の低圧２次側の電圧より高い三相低圧に変換して動力
   負荷に電力を供給し、他方は前記三相高圧変圧器の低圧
   ２次側の電圧より低い単相低圧に変換して電灯負荷に電
   力を供給するように構成したことを特徴とする請求項１
   に記載の動・灯両用省電力システム。
3. 【請求項３】 前記瞬時とは、０．１ｓｅｃ〜０．３ｓ
   ｅｃであることを特徴とする請求項１又は２に記載の動
   ・灯両用省電力システム。