JPS62293925A

JPS62293925A - 電子式過電流リレ−

Info

Publication number: JPS62293925A
Application number: JP13562186A
Authority: JP
Inventors: 鋼三前西; 西　裕行
Original assignee: Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1986-06-10
Filing date: 1986-06-10
Publication date: 1987-12-21

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】３、発明の詳細な説明（イ）産業上の利用分野この発明は、モータ電源回路等の主回路に流れる電流が
所定レベル以上になると、これを検知して主回路を遮断
させる電子式過電流リレーに関する。

（ロ）従来の技術従来より公知の電子式過電流リレーとして、交流電流の
大小に応じた２次出力電圧を誘起する変流器（カレント
トランス）と、この変流器の２次出力電圧を整流平滑す
る整流平滑回路と、整流平滑回路から出力される直流電
圧の出力インピーダンスを略零とするインピーダンス変
換回路と、インピーダンス変換回路の出力電圧を積分す
る積分回路と、交流電流の大小に応じて変化する積分回
路の出力電圧とある任意のレベルで設定された基準電圧
とを比較して積分回路の出力電圧が基準電圧より高い場
合に出力する比較回路と、比較回路からの出力にて出力
回路を駆動する出力駆動回路とから構成されるものがあ
る（特開昭５９−８９５１７号）。

（ハ）発明が解決しようとする問題点一般に、過電流リレーでは、整定電流に対し１００％電
流で不動作、１１５％で動作とするには、１〜数％の精
度が必要である。また一方で、６００％電流までの時間
特性が規定され、さらに１３００％電流に耐え得ること
が要請される。仮に６００％電流までリニアに扱うため
には、ダイナミックレンジは８０ｄＢ以上必要となる。

また、種々の主回路に対応するため、整定電流を可変に
するとなると、さらに広いダイナミックレンジが必要と
なり、整流平滑回路から比較回路までの間に増幅回路を
含まない上記従来の過電流リレーでは、これに対応する
ことが出来ない。しかも、広ダイナミツクレンジを出来
るだけ電源電圧を低くして確保するとなると、その実現
が困難である。

この発明は、上記に鑑み、低電源電圧でもダイナミック
レンジを確保でき、しかも整定電流の異なる種々の用途
に適応し得る電子式過電流リレーを提供することを目的
としている。

（ニ）問題点を解決するための手段及び作用この発明の
電子式過電流リレーは、電流を検出する変流器（１）と
、この変流器の出力電流を電圧に変換する電流／電圧変
換回路（２）と、変換された電圧を整流し、平滑する整
流平滑回路（３）と、整流平滑回路の出力を同極性で増
幅する非反転増幅回路（４）と、この非反転増幅回路の
利得を調整する利得調整手段（ＶＲ＋）と、前記非反転
増幅回路の出力で充放電され、前記非反転増幅回路の出
力と同極性の出力電圧を導出する時定数回路（５）と、
この時定数回路出力と基準電圧とを比較し、時定数回路
出力が基準電圧を越えると所定の状態信号を出力する比
較回路（６）と、この比較回路の前記所定状態信号出力
に関連して信号を出力する出力回路（８）とから構成さ
れている。

この過電流リレーでは、整流平滑回路、非反転増幅回路
及び時定数回路が同極性の信号を取扱うことになるので
正負両極性の一方のみを使用することになり、従って電
源電圧が低くても、比較的広いレンジをカバーできる。

また、利得調整手段により非反転増幅回路の利得を調整
することにより、整定電流を可変とすることができる。

（ホ）実施例以下、実施例により、この発明をさらに詳細に説明する
。

第１図は、この発明の一実施例を示す過電流リレーの回
路図である。

この実施例過電流リレーは、変流器１と、変流器１の出
力を電圧に変換する電流／電圧変換回路２と、整流平滑
回路３と、増幅回路４と、第１の時定数回路５と、比較
回路６と、第２の時定数回路７と、出力回路８と、電源
部９とから構成されている。なお、この過電流リレーは
三相モータを保護するものであり、二相の電流を検出す
るため、変流器ｌ、電流／電圧変換回路２及び整流平滑
回路３は、それぞれ２回路（ｌａ・ｌｂ、２ａ・２ｂ。

３ａ・３ｂ）設けられている。しかし、この発明はもち
ろん１相１回路にも適用できる。

変流器１ａは、両端Ｔ　Ｉ、　Ｔ　ｚが主回路に接続さ
れる１次導線１１ａと、２次導ｖＡ１２　ａからなり、
２次導線１２’ａは電流／電圧変換回路２を構成する抵
抗Ｒ１が並列接続され、一端が接地されている。

整流平滑回路３ａは、オペアンプＩＣ，の反転入力端に
、抵抗Ｒ，の出力が抵抗Ｒ３を介して接続され、オペア
ンプＩＣ＋の非反転入力端が接地接続され、オペアンプ
ＩＣ，の出力端と反転入力端間にアノードを出力端側に
してダイオードＤ１が接続され、さらにオペアンプＩＣ
，の出力端にダイオードＤ３のカソードが接続されると
共に、このダイオードＤ、のアノードが負帰還抵抗Ｒｓ
を介してオペアンプＩＣ，の反転入力端に接続されて構
成されている。これにより、ダイオードＤ３のアノード
側の出力電圧は、反転型半波整流回路を構成している。

変流器１ｂ、電流／電圧変換回路２ｂ及び整流平滑回路
３ｂも、変流器１ａ、電流／電圧変換回路２ａ及び整流
平滑回路３ａと同様に接続構成されている。また、ダイ
オードＤ３とＤ４の接読点と接地間にコンデンサＣ１が
接続され、半波整流された電圧のピーク検出（平滑）を
行っている。

増幅回路４は、オペアンプＩＣ１の非反転入力端に、ダ
イオードＤ３、Ｄ４のアノードの接続点が接続され、オ
ペアンプＩＣｓの反転入力端と接地間に抵抗Ｒ１が、ま
た反転入力端と出力端に利得調整用の可変抵抗器ＶＲ，
と抵抗Ｒ８の直列回路が接続されて構成されている。こ
の増幅回路４は、整流平滑された電圧を処理しやすい所
定のレベルまで増幅するための非反転増幅回路である。

第１の時定数回路５は、抵抗Ｒ９とコンデンサＣ２から
なる積分回路であり、オペアンプＩＣ３の出力端が抵抗
Ｒ，の一端に接続され、この抵抗Ｒ９の他端は、次段の
比較回路６のコンパレータＩＣ，の反転入力端に接続さ
れると共に、接地間にコンデンサＣ２が接続されている
。整流平滑回路３、増幅回路４及び第１の時定数回路５
は、いずれも同極性の信号を出力する。また、整流平滑
回路３の利得を増幅回路４の利得よりも小さく選定する
。

比較回路６は、コンパレータＩＣ４の反転入力端に第１
の時定数回路５の出力が接続され、非反転入力端に、電
源−Ｖと接地間の電圧が抵抗ＲＩ　Ｉ、ＲＩＧ及び変換
抵抗Ｖ　Ｒｚで分圧された基準電圧が加えられるように
なっている。この比較回路６では、基準電圧と第１の時
定数回路５の出力を比較している。

第２の時定数回路７は、抵抗Ｒ＋□とコンデンサＣ３か
らなる積分回路であり、コンパレータ■Ｃ４の出力端が
抵抗ＲＩ！の一端に接続され、この抵抗Ｒ１□と接地間
にコンデンサＣ２が接続されている。

出力回路８は、トランジスタ回路１３．１４及びキープ
リレーＲｙ１リセットスイッチＲＳＷから構成され、第
２の時定数回路７の出力がトランジスタ回路１３に入力
されており、トランジスタＴＲ，のコレクタと電源ＶＲ
間に、キープリレーＲｙのセットコイルＳＣが接続され
、また同コレクタにリセットスイッチＲ３Ｗの一端が接
続され、リセットスイッチＲ３Ｗの他端にコンデンサＣ
４と抵抗Ｒ１１が接続されている。抵抗Ｒ１３の他端は
電源−■に、コンデンサＣ４の他端はトランジスタＴＲ
，のベースに抵抗を介して接続されている。

トランジスタ回路１４のトランジスタＴＲ，のコレクタ
と電源ＶＲ間に、キープリレーＲｙのリセットコイルＲ
ＳＣが接続されている。トランジスタＴ　ＲＩ、　Ｔ　
Ｒｚのエミッタは電源−■に接続されている。

電源部９では、電源端子Ａ　ｒ　、　Ａ　２に外部の電
源が接続されるようになっており、端子Ａ、には抵抗Ｒ
０の一端が接続され、抵抗Ｒ１６の他端はキープリレー
Ｒｙの電源ＶＲに接続され、他の電源端子Ａｚ間にコン
デンサＣ６，Ｃ？、ツェナ・ダイオードＺＤｚ及びレギ
ュレータＩＣ，が接続されている。レギュレータＩＣｓ
の出力端と電源端子Ａ２間には、抵抗Ｒ＋ｓとツェナ・
ダイオードＺＤ、の直列回路が接続され、抵抗ＲＩＳと
゛ツェナ・ダイオードＺＤｌの接続点は、接地接続され
ている。ツェナ・ダイオードＺＤＩにはコンデンサＣ５
が接続され、ツェナ・ダイオードＺＤ、が発生するノイ
ズを吸収している。

レギュレータＩＣｓの出力端及び出力端子Ａ２は、電圧
端子＋■、−■となり、各ＩＣの電源端子に接続される
。電源＋■、−■は平均２．７ｖ、−４，３Ｖであり、
負方向を大としている。またレギュレータＩＣ，の出力
端は、発光ダイオードＬＥＤ、抵抗Ｒ１４、キープリレ
ーＲｙａのＣ接点に直列に接続され、Ｃ接点は電源端子
Ａ、に接続され、ｂ接点は出力端子Ａ３に接続されてい
る。他のキープリレーＲｙｂのＣ接点は、出力端子Ｔ、
。

に、またｂ接点、Ｃ接点はそれぞれ出力端子ＴＱ＆、Ｔ
９？に接続されている。

次に、第２図に示す波形図を参照して、上記実施例過電
流リレーの動作を説明する。

先ず、端子Ｔ、、７２間又は端子Ｔ　ｓ　、　Ｔ　ｈ間
（１−次導線１１ａ、１１ｂ）に交流電流ＩＬａ、ｒＬ
ｂが流れると、変流器１ａ、ｌｂに交流電流ＩＬａ、Ｉ
Ｌｂに比例して電圧〔第２図（ａ）　（ｂ）参照〕が得
られる。オペアンプＩＣ１，ＩＣ２は反転型半波整流回
路であるので、各オペアンプＩＣ３、ＩＣ２の出力電圧
は第２図（Ｃ）の破線の波形となるが、さらにコンデン
サＣ３でビーク検出され、増幅回路４への入力電圧は第
２図（Ｃ）の実線で示す波形となる。

この整流平滑波形は、負極性となっている。このような
波形となるのは、オペアンプＩＣ，、ＩＣ。

のいずれかが負となった時、コンデンサＣ，に急速に充
電され（充電の時の時定数は零である）、一方出力が低
下又は零になった場合、ダイオードＤ３、Ｄ４がカット
オフとなり、コンデンサＣＩに蓄積された電荷が抵抗Ｒ
ｓ、Ｒｓ、Ｒ１の直列回路と抵抗Ｒ５、Ｒ，、ＲＺの直
列回路を通して放電するためである。この時定数を無限
に大きくすればピークホールドとなるが、電流ＩＬａ、
ＩＬｂの変化に追随できなくなる。そのため、この時定
数は１００ｍ５〜１秒程度に設定する。

オペアンプＩＣｚの出力電圧は、第２図（ｄ）に示す波
形となり、オペアンプＩＣｉは非反転増幅器であり、や
はり負極性である。これは第２図（Ｃ１の波形を増幅し
たものである。この場合の増幅度は、可変抵抗器ＶＲ，
で調整できる。つまり、整定電流が変化すれば、この利
得調整用の可変抵抗器■Ｒ＋を調整する。

第１の時定数回路５の出力電圧は、負極性である。

一方、コンパレータＩＣａへの基準電圧をＶ　ＲＥＦ〔
（ｆ）点の電圧〕とすると、コンパレータＩＣ，の出力
が反転するまでの時間Ｔ、は、（ただし　Ｋｖｚ−Ｖ２の平均値）で決定される。

主回路の電流が過電流となると、動作開始後時間Ｔ、の
経過で第１の時定数回路５の出力電圧ＶＣ２が基準電圧
Ｖ□ｒを越えるので、コンパレータＩＣ４の出力〔第２
図（ｇ）参照〕が反転する。しかし、主回路に定常電流
が流れている場合は、第１の時定数回路５の出力電圧Ｖ
Ｃ２は時間が経過しても基準電圧Ｖ　ＩＩＥＦを越えず
、従ってコンパレータＩＣ４の出力も反転することはな
い。

主回路に過電流が流れ、コンパレータＩＣ，の出力が反
転し、ハイレベルとなると、それ以後、第２の時定数回
路７のコンデンサＣ１がコンパレータＩＣ４の出力によ
り充電され、第２の時定数回路７の出力電圧は第２図（
ｈ）に示すように変化し、トランジスタＴＲ，のスレッ
シシルトレベルｖ７□に達すると、トランジスタＴＲ，
がオンし、キープリレーＲｙのセットコイルＳＣを励磁
する〔第２図（１）参照〕、これにより、図示外の電磁
接触器がオフし、主回路が遮断される。

リセットスイッチＲ３Ｗは、過電流でない時にオンされ
ると、コンデンサＣ４とトランジスタＴＲ２のベース抵
抗よりなる微分回路でインパルスが得られ、トランジス
タＴＲ２がオンし、キープリレーＲｙのリセットコイル
Ｒ３Ｃが励磁される。

しかし、過電流検出の場合、つまりトランジスタＴ　Ｒ
２がオンしている時にリセットスイッチＲ３Ｗがオンさ
れても、抵抗Ｒ１３の両端に電圧が得られず、従って微
分回路によってインパルスも得られず、トランジスタＴ
Ｒ，はオンされず、リセットコイルＲ３Ｃは励磁されな
い。

上記実施例では、整流平滑回路３、増幅回路４及び第１
の時定数回路５の出力をいずれも同極性、つまり負極性
として、一方向にのみ信号が振れるようにしているので
、電源＋Ｖ〜−■の幅が小さくても、充分なダイナミッ
クレンジを取ることができる。

なお、上記実施例では、増幅回路４の利得調整をなすの
に、オペアンプＩＣ３の出力端と反転入力端に可変抵抗
器Ｖ　Ｒ＋　と抵抗Ｒ８の直列回路を接続すると共に、
オペアンプＩＣｓの反転入力端と接地間に抵抗Ｒ１を接
続しているが、この回路では可変抵抗器ＶＲ，の変化に
対して利得の変化がリニアでないので、これに代えて、
第３図に示す回路を使用してもよい。この回路は、オペ
アンプＩＣ３の出力端と接地間に抵抗Ｒ８、可変抵抗器
ＶＲ，，抵抗Ｒ１の直列回路を接続すると共に、可変抵
抗器ＶＲ，の可変端子をオペアンプＩＣ１の反転入力端
に接続し、かつこの反転入力端と接地間に抵抗Ｒ１７を
接続したものであり、可変抵抗器ＶＲ，の中間点の不接
触でも安全サイドで動作する点て優れている。さらに、
他の例として、第４図に示す回路を用いてもよい。

（へ）発明の効果この発明によれば、整流平滑回路、増幅回路及び時定数
回路の出力が同極性となるように構成し、かつ増幅回路
に利得調整手段を設けているので、電源電圧が低い場合
でも比較的広いダイナミックレンジを確保出来ると共に
、整定電流を変化させる場合でも、利得調整手段を調整
することにより容易に対応することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を示す電子式過電流リレ
ーの回路図、第２図は、同電子式過電流リレーの動作を
説明するための各部の信号波形タイムチャート、第３図
及び第４図は、同電子式過電流リレーの増幅回路に代わ
る他の増幅回路例を示す回路図である。１：変流器、　　　２：電流／電圧変換回路、３：整流
平滑回路、４：増幅回路、５：第１の時定数回路、６：比較回路、　　Ｖ　Ｒ，：利得調整用可変抵抗器、
８：出力回路。特許出願人　　　　　　　　立石電機株式会社代理人　
　　　　弁理士　　中　村　茂　信第２図第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）電流を検出する変流器と、この変流器の出力電流
を電圧に変換する電流／電圧変換回路と、変換された電
圧を整流平滑する整流平滑回路と、整流平滑回路の出力
を同極性で増幅する非反転増幅回路と、この非反転増幅
回路の利得を調整する利得調整手段と、前記非反転増幅
回路の出力で充放電され、前記非反転増幅回路の出力と
同極性の出力電圧を導出する時定数回路と、この時定数
回路出力と基準電圧とを比較し、時定数回路出力が基準
電圧を越えると所定の状態信号を出力する比較回路と、
この比較回路の前記所定状態信号出力に関連して信号を
出力する出力回路とを備えてなる電子式過電流リレー。