JPS6365376A - 過負荷検出装置 - Google Patents

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】 Ａ、産業上の利用分野 この発明は過負荷検出方法に関する。

Ｂ０発明の概要 この発明はマイクロプロセッサを用いた過負荷検出方法
において、 ３相電源に同期して該電源の三相の電流ヲ３０°毎にサ
ンプリングさせて９０°０：？位相差のある任意の２点
のサンプリング値を得るとともにこのサンプリング値か
ら各相の波高値を得、七の波高値のうちから最大値を求
めて、この最大値と負荷電流とｌ比較して過負荷検出を
行い、その検出値から過負荷が一時的なものかどうか１
判断することにより、 電源周波数の変動にも精度良く過負荷の状況が流れる電
流の大きさから確認できるとともに静止形過負荷検出で
あるから検出誤差の範囲を小さくできる。

Ｃ０従来の技術 普通、過負荷検出リレーはサーマルリレーヤ熱動形タイ
プで形成される。サーマルリレー等は過電流による熱の
蓄積によりバイメタルが動作され、この動作により出力
段に設けられたリレーを動作させることにより過負荷が
検出できる。

Ｄ１発明が解決しようとする問題点 上述した過負荷検出リレーはバイメタルを使用している
ため、動作が外部の温度や湿度により若干影響を受ける
問題点がある。これとともに動作自身も機械的動作によ
るため、出力段リレーの動作の誤差も大きくなる問題点
がある。

Ｅ０問題点を解決するための手段 この発明は第１図に示すように、三相の電流を３０°毎
に電源に同期させてサンプリングさせ、９０゜の位相差
のある任意の２点のサンプリング値な得る手段１と、得
られた２点のサンプリング値から各相の波高値ン得る手
段２と、各相の波高値のうち最大値Ｉ２ｍａｘｙ＜得る
手段３と、この最大値と負荷の定格電流Ｉｏに数パーセ
ントな乗算させた値とｌ比較し、その比較結果から過負
荷を検出する手段４と、この手段４により過負荷が検出
されると動作ｌ開始し、過負荷のコールド特性か、ホッ
ト特性かを動作状態により区別させるタイマ手段５と、
このタイマ手段５による区別がコールド特性のとき、予
め設定した定数との比較ｌ′Ｆｆ力っだ後、定数より比
較結果が小さいときにはホット特性の処理を行ない、定
数に等しいか、大きいときには過負荷であると判断する
手段６と、ホット特性の処理になったとき、予め設定さ
れた定数との比較１行ない、その比較結果が定数より大
きいときには過負荷であると判断する手段７とから構成
されたものである。

Ｆ１作用 三相の電流を手段１で３０°毎に電源に同期させてサン
プリングさせる。この同期したサンプリングによって電
源周波数変動による以下の演ｗ、ｖ４差を無くす。ここ
でＲ相を例にとって第２図を用いて説明する。第２図に
示すように１波長分をａ点からｍ点のよう［３０’サン
プリングさせる。各々のポイン）１点〜ｍ点は３０ｏで
あるから任意のａ点と９０′１位相差のあるｄ点から手
段２により次式を得る。

Ｉ　ａ　２＋Ｉ　ｄ　”＝ＩＢｔ　−・・・・・・（１
）但し、Ｉａはａ点のサンプリング値、Ｉｂはｄ点のサ
ンプリング値、工Ｒハ波高値である。

以下同様にして９００位相差の２点のサンプリング値か
ら、Ｉｂ”−１−Ｉｅ”＝ＩＨ’　、　ｌ（’−１−Ｉ
ｆ２−ＪＨ２・−−のようにして波高値を得る。なお、
Ｓ相、Ｔ相についても同様に求める。このようにして求
められた各相（２）ＩＲ２，ＩＩ２．ＩＴ２から最大値
Ｉ　２ｍａｘ　ｙ手段３により得る。得られた最大値Ｉ
　２ｍ　ａ　ｘと負荷電流工０とｔ比較し、 Ｉ２ｍａｘ）Ｉｏのときに手段４は過負荷検出とする。

このときの過負荷検出が過負荷のコールド特性か、ホッ
ト特性かをタイマ手段５により区別させる。

この区別でコールド特性のとき、予め設定された定数と
タイマ時間とが比較され、定数がそれより太きいときに
は処理をしないで次段の処理に行く。

また、定数がそれと等しいが、小さいときには過負荷で
あると手段６で判断する。前記区別でホット特性のとき
に、予め設定された冗送とタイマ時間とが比較され、定
数がそれより大きいときには処理ｌせず、定数がそれよ
り等しいか、小さいときに過負荷として手段７で判断す
る。

Ｇ、実施例 以下図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。

＠３図において、Ｒ，Ｓ、Ｔは三相線路で、この三相線
＠Ｒ，Ｓ、ＴＶＣＦ！負荷となる誘導電動機ＩＭが接続
される。ＣＴは変流器で、この変流器ＣＴは誘導電動機
ＩＭＪＣ流れる電流を検出するものである。検出され九
電流は電流−電圧変換６偲により電圧信号に変換されて
マルチプレクサ■■に入力される。マルチプレクサＭＰ
Ｘは入力される電圧信号を切替えて出力し、サンプルホ
ールドｆｌｓＨでその出力ｌサンプルホールドする。サ
ンプルホールドされた出力はアナログ−デジタル変換器
Ａ／Ｄに入力され、ここで３０°サンプリングされる。

３０°サンプリングにしたのは高調波やノイズ（外乱）
等によりサンプリング誤差を極力小さくさせるためであ
る。なお、通常の商用周波数ｔ＝３０’サンプリングさ
せるＩ／ｃは５０　Ｈｚは６００Ｈｚで、６０Ｈｚは７
２０Ｈｚの周波数で行なう。

ここで、サンプリングパルスは、三相線路Ｒ２Ｓ、Ｔの
電圧位相ｌ検出する変成器ＰＴと、この変成器ＰＴＯ三
相電圧を基準位相としてｎ倍のパルスｌ得るパルス発生
器ＰＧによって得る。このバ、ｖス発生器ｐｃＦｉ例え
ばＰ　Ｌ　Ｌ　（Ｐｈａｓｅ　ＬｏｃｋｅｄＬｏｏｐ　
）回路によって入力に同期したν逓倍のパルスｌ得る。

アナログ−デジタル変換器Ａ／Ｄでサンプリングされた
データはパスＢＵＳ−ｇ介してマイクロプロセッサμ−
〇ＰＵとメモリＭＯＫ、与えられる。Ｉｌｏは過負荷値
設定信号と過負荷値動作時間設定信号をマイクロプロセ
ッサμ−〇ＰＵＫ与えるためのインターフエイｘ、Ｄ１
０＃Ｊｉデジタル出力部である。

ＭＣは電磁接触器で、この接触器ＭＣは過負荷が検出さ
れたときデジタル出力部Ｄ１０の出力により制御される
。

次に上記実施例の動作につい工述べるに負荷としては誘
導電動機ＩＭを使用した場合忙ついて以下に述べる。ま
ず、電動機の定格電流ｙＩｏ囚、過電流動作時間ｙ＜Ｔ
ｏ（ｓｅｅ）　　とする。また、アナログ−デジタル変
換器Ａ／Ｄの３０°サンプリングデータから波高値の２
乗成分を使用する関係から、予め、マイクロプロセッサ
μ−ＣＰＵでは過電流整定値等についてもディメンジョ
ンを合わせて処理させる。そこで次式を予めマイクロプ
ロセッサ−〇ＰＵで演算させておく。

過電流比較値・・・Ｉｃ＝（１１５チ、　Ｉ　咽ｘｙ’
ｉ　）　”　　・・・・・勿＊　−ｈ　）ｍ！Ｅ；”Ｋ
　ｃ　＝　（％Ｃ＾）−１００％）　、　Ｔ　　・・・
・・・（３）ホット特性式−ＫＨ＝　（＊ＣＡ）−１０
０％　）　、　Ｔ、　ｋ　　・・・・・・（４）但し、
Ｏ＜ｋ≦１．０、Ｔけコールド及びホットに対するタイ
マの設定時間である。

上記のように構成した過負荷検出方法において、電動機
ＩＭへ第４図Ａ、Ｂに示す時点ｔ１のとき運転指令を与
える。この指令により電磁接触器ＭＣが投入（第４図Ｈ
）されると突入電流により過電流（第４図Ａ）が流れ始
まる。これと同時忙マイクロプロセッサμｍＣＰＵは始
動ロックタイマー（第４図Ｃ）のカウントを開始する。

これによりコールド特性が開始となる。゛（第４図Ｄ）
前記突入電流によりＲ，Ｓ、Ｔ各相の最大値Ｉ”ｍａｘ
が検出され、このＩ”ｍａｘと過電流比較値ＩＣとを第
４図の時点ｔ２にて比較させる。このとき、Ｉ　２ｍ　
ａ　ｘ≦Ｉｃであると過負荷でないと判断しＩ＆ａｘ）
Ｉｃであると過負荷であると判断する。過負荷が検出さ
れると実効値工を次式により計算する。

前記始動ロックタイマーがカウント中でコールド特性が
第４図りに示すように「ＯＮ」であると、過負荷タイマ
ー（図示省略）が第４図時点ｔ２から動作を開始する。

そのときの過負荷タイマのカウント値ｙｔｃとする。こ
のｔｃに（（ＬＸ１００％−１００％）を乗算した値Ｏ
Ｖｃと前記（３）式のＫｃとを比較し、ＯＶ　ｃ　（Ｋ
　ｃのときでｔｃ　がカウント中であるときは処理しな
い。またＯＶ　ｃ菰ｃのときはｔｏ　　がカウントアツ
プしたなら過負荷であると検出する。即ち、突入電流で
はないと判定する。

前記突入電流が次第に収まり、＠４図の時点ｔ３になる
と過負荷タイマはリセットされ、電動機ＩＭけ定格電流
Ｉｏ（６）で運転される。そして第４図の時点ｔ４で始
動ロックタイマがカウントアツプし、コールド特性から
ホット特性（第４図Ｅ）Ｋ切替えられる。このホット特
性のときに時点ｔ５で、電動機ＩＭの過負荷が検出され
る。この過負荷タイマより過負荷タイマがカウントを開
始する。このタイマのカウント値をｔＨとすれば、この
ｔＨに工 （（１０Ｘ１００％）−１００９！ｌ）を乗算Ｌｌｉ［
ＯＶＨト、前記（４）式のＫＨとｔ比較し、０ＶＨ（Ｋ
ＨのときでｔＨがカウント中であるときけ処理しない。

また、ＯＶＨ≧ｔＨのときはｔＨがカーラントアップし
たなら過負荷であると検出し、時点ｔ６で過負荷タイ−
ｆ（第４図Ｇ）がカウントアツプする。これにより電磁
接触器ＭＣＩＣオフ指令が与えられる。電動機再始動に
備えホット特性（第４図Ｅ）もオフされ、電動機電流は
電磁接触器ＭＣの接点がオフとなることＫより零に下が
る。

なお、上記実施例で使用した始動ロックタイマの時間は
電動機を直入れすると、一般には定格電流の６００チ〜
１０００　悌の電流が流れるが、ての電流が定格値電流
に収まるまでの時間である。

ここで注目すべきことは、三相電流の３０°毎のサンプ
リングには三相電源に同期したサンプリングパルスを使
用することにある。これによって、前述までの演算によ
る過負荷検出を精度良く行う。

これを以下に詳細に説明する。

一般に、三相電源は商用電源に見られるように定格周波
数が定められるが、この周波数は許容誤差範囲内で変動
がある。この変動のため、前述までの３０’毎のサンプ
ル値からの演算に誤差が発生する。例えば、波高値を演
算する場合、三角関数の定理から９０°の位相差を持つ
２点の積によって波高値を求めることができる。この波
高値演算において、電源周波数が変動すると、９０００
位相差がずれ、正規の波高値が求められず、実際値より
も小さい値として現われる。このため、過負荷検出では
誤差な生じ、検出遅れや誤動作忙なる。そこで、本発明
では三相電源に同期させたサンプリングパルスを得るこ
とにより、電源周波数の変動にもこれに同期してサンプ
リングパルス周波数ア変化し、常に（資）毎の正確なサ
ンプリングパルスを得ることができ、そのサンプル値ｌ
使った演算に誤差の発生ｌ無くす。

Ｈ０発明の効果 以上述べたように、この発明によれば、三相電源の三相
電流を３０”毎にサンプリングさせるのに該電源に同期
しｔサンプリングパルスを使い、このサンプリングによ
って９０°の位相差のある任意の２点のサンプリング値
を得るとともに、このサンプリング値から各相の波高値
を得、その波高値のうちから最大値を求めて、この最大
値と負荷電流とを比較して過負荷検出な行い、その検出
値から過負荷が一時的なものかどうか１判断させるよう
にしたので、電源周波数変動に影響されることなく過負
荷の状況が三相の電流から直接確認出来る利点があると
ともに静止形で構成できるために、誤差の範囲な極めて
少なくできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の構成を示すブロック図、第２図は第
１図の作用を述べるための波形図、第３図はこの発明の
一実施例を示す構成図、第４図は第３図の動作を述べる
ための波形図である。 １・・・９０’の位相差の任意の２点のサンプリング値
を得る手段、２・・・波高値ｌ得る手段、３・・・最大
値を得る手段、４・・・最大値と負荷電流ｌ比較して過
負荷を検出する手段、５・・・過負荷のコールド特性、
ホット特性かン区別させる手段、６・・・コールド特性
のとき定数と比較して過負荷であると判断する手段、７
・・・ホット特性のときに定数と比較して過負荷である
と判断する手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 過負荷検出対象の３相電源に同期し、かつその周波数の
   １２倍のパルスを得るパルス発生手段と、このパルス出
   力をサンプリングパルスとして前記３相電源の３相の電
   流を３０°毎にサンプリングして９０°の位相差のある
   任意の２点のサンプリング値を得る手段と、得られた２
   点のサンプリング値から各相の波高値を得る手段と、各
   相の波高値のうち最大値Ｉ＾２ｍａｘを得る手段と、こ
   の最大値と負荷の定格電流Ｉｏに数パーセントを乗算さ
   せた値とを比較し、その比較結果から過負荷を検出する
   手段と、この手段により過負荷が検出されると動作を開
   始し、過負荷のコールド特性か、ホット特性かを動作状
   態により区別させるタイマ手段と、このタイマ手段によ
   る区別がコールド特性のとき、予め設定した定数との比
   較を行なつた後、定数より比較結果が小さいときにはホ
   ット特性の処理を行ない、定数に等しいか、大きいとき
   には過負荷であると判断する手段と、ホット特性の処理
   になつたとき、予め設定された定数との比較を行ない、
   その比較結果が定数より大きいときには過負荷であると
   判断する手段とを備えたことを特徴とする過負荷検出方
   法