KR20120024592A

KR20120024592A - 오접속 검출 장치

Info

Publication number: KR20120024592A
Application number: KR1020117026351A
Authority: KR
Inventors: 히로후미 호리노; 다케히로 고바야시
Original assignee: 도시바 캐리어 가부시키가이샤
Priority date: 2009-06-30
Filing date: 2009-06-30
Publication date: 2012-03-14
Also published as: BRPI0924634B1; EP2451039B1; JPWO2011001509A1; RU2497257C2; EP2451039A4; KR101554060B1; CN102428619A; WO2011001509A1; JP5520949B2; EP2451039A1; CN102428619B; RU2012102902A; BRPI0924634A2

Abstract

본 발명은 오접속 검출 장치에 관한 것으로서, 3상 4선식 교류 전원(1)의 각 상 라인(L1, L2, L3)의 전압을 전파 정류 회로(11)로 정류하고, 상기 전파 정류 회로(11)의 출력 전압이 소정 값 이상인지 여부를 판정하며, 이 판정 결과가 소정 값 이상인 상태를 일정 시간 계속하는 경우에 3상 4선식 교류 전원(1)으로의 접속이 오류가 아니라고 판정하고, 상기 판정 결과가 소정 값 이상인 상태를 일정시간 계속하지 않을 때 3상 4선식 교류 전원(1)으로의 접속이 오류라고 판정하는 것을 특징으로 한다.

Description

오접속 검출 장치{INCORRECT CONNECTION DETECTING DEVICE}

본 발명은 일본 이외에서 일반적으로 이용되고 있는 3상 4선식 교류 전원에 접속되는 기기의 오접속을 검출하는 오접속 검출 장치에 관한 것이다.

3개의 상 라인(L1, L2, L3) 및 1개의 중성 라인(N)을 갖고, 상 라인(L1, L2, L3)의 각각 상간(相間) 전압으로서 예를 들면 교류 400V를 출력하고, 또한 상 라인(L1, L2, L3)과 중성 라인(N)의 각각 선간(線間) 전압으로서 예를 들면 교류 230V를 출력하는 3상 4선식 교류 전원이 있다.

　이 3상 4선식 교류 전원의 상 라인(L1, L2, L3) 및 중성 라인(N)에 전기 기기, 예를 들면 공기조화기의 전원 단자가 접속된다. 접속되는 공기 조화기는 상 라인(L1, L2, L3)의 각 상간 전압 400V에 의해 동작하는 소비전력이 큰 인버터나 압축기 모터 등의 400V계 부하를 갖고, 또한 상 라인(L1, L2, L3) 중 어느 하나와 중성 라인(N)의 사이에 접속되어 그 선간 전압 230V에 의해 동작하는 팬 모터나 제어 회로 등의 230V계 부하를 갖는다(예를 들면, 특허 문헌 1).

3상 4선식 교류 전원의 각 상 라인과 전기 기기의 전원 단자의 배선 접속은 전기 기기의 설치 시에 수작업에 의해 실시된다.

일본 공개특허공보 평6-319293호

　각 상 라인과 전원 단자의 배선 접속 시에 오접속이 발생할 수 있다. 이 오접속을 방지하는 수단으로서 각 상 라인 및 전원 단자에 식별용 색을 칠해두는 방법이 있지만, 비록 색이 칠해져 있어도 작업원의 인위적인 실수에 의한 오접속을 완전히는 방지할 수 없다. 특히, 3상 4선식 교류 전원의 경우, 3상 3선식이나 단상 2선식 교류 전원에 비해 라인수가 많은 수도 있어 오접속이 발생하기 쉽다.

오접속이 발생하면, 상간 전압 400V가 전기 기기의 230V계 부하에 인가되고, 230V계 부하에 포함되어 있는 제어 회로가 파괴된다. 그 결과, 400V계 부하에 대한 구동 제어도 불가능해진다.

본 발명은 상기 사정을 고려한 것으로서 3상 4선식 교류 전원으로의 오접속을 자동적으로 검출할 수 있는 안전성이 우수한 오접속 검출 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 오접속 검출 장치는 3상 4선식 교류 전원의 각 상 라인의 전압에 의해 동작하는 부하를 가진 기기에 있어서, 상기 3상 4선식 교류 전원의 각 상 라인에 접속되는 정류회로와, 상기 정류회로의 정류 출력에 기초하여 상기 3상 4선식 교류 전원으로의 접속 오류를 판정하는 판정 수단을 구비한다.

본 발명의 오접속 검출 장치는 3상 4선식 교류 전원으로의 오접속을 자동적으로 검출할 수 있고, 이것에 의해 안전을 확보할 수 있다.

도 1은 제 1 실시형태의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 2는 제 1 실시형태의 정류회로로부터 출력되는 직류 전압의 정상 접속 시의 파형과 오접속 시의 파형을 대비하여 도시한 도면이다.
도 3은 제 1 실시형태의 정류회로로부터 출력되는 직류 전압의 정상 접속 시의 파형과 결상 시의 파형을 대비하여 도시한 도면이다.
도 4는 제 2 실시형태의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 5는 제 2 실시형태의 정류회로로부터 출력되는 직류 전압의 정상 접속 시의 파형과 오접속 시의 파형을 대비하여 도시한 도면이다.
도 6은 제 2 실시형태의 정류회로로부터 출력되는 직류 전압의 정상 접속 시의 파형과 결상 시의 파형을 대비하여 도시한 도면이다.
도 7은 제 3 실시형태의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 8은 제 4 실시형태의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 9는 제 5 실시형태의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 10은 제 6 실시형태의 구성을 도시한 블럭도이다.

［1］이하, 본 발명의 제 1 실시형태에 대해 설명한다.　

도 1에서, 도면부호 "1"은 3상 4선식 교류 전원이고, 3개의 상 라인(L1, L2, L3) 및 1개의 중성 라인(N)를 갖고, 상 라인(L1, L2, L3)의 각각의 상간 전압으로서 교류 400V를 출력하고, 또한 상 라인(L1, L2, L3)과 중성 라인(N)의 각각 선간 전압으로서 교류 230V를 출력한다.

이 3상 4선식 교류 전원(1)의 상 라인(L1, L2, L3) 및 중성 라인(N)에 각각 휴즈(2)를 통해 전기 기기(예를 들면, 공기조화기)(A)의 전원 단자(3)가 배선 접속된다. 전원 단자(3)는 상 라인(L1, L2, L3)이 접속되는 3개의 상 단자(R, S, T) 및 중성 라인(N)이 접속되는 1개의 중성 단자(n)를 갖는다. 이하, 설명을 위해 전기 기기(A)내의 3상 라인을 상 라인(L1', L2', L3'), 중성 라인을 중성 라인(N')이라고 하여 설명한다.

이 전원 단자(3)의 상 단자(R, S, T)에 상 라인(L1', L2', L3')을 통해 전기 기기(A) 내의 400V계 부하(100)가 접속된다. 400V계 부하(100)는 각 상간 전압(3상 교류 전압) 400V에 의해 동작하는 인버터나 압축기 모터 등을 구비한다. 또한, 전원 단자(3)의 상 단자(R) 및 중성 단자(n)에 상 라인(L1') 및 중성 라인(N')를 통해 상기 전기 기기(A)내의 230V계 부하(200)가 접속된다. 230V계 부하(200)는 1개의 선간 전압(단상 교류전압) 230V에 의해 동작하는 팬 모터나 제어 회로 등을 구비한다. 제어 회로는 230V에 의해 동작하는 팬 모터 및 400V에 의해 동작하는 인버터의 운전/정지를 제어한다.

그리고, 전기 기기(A)의 내부 상 라인(L1', L2', L3')에 전압 검출 회로 (10)가 접속된다.　

전압 검출 회로(10)는 3개의 입력 저항(r)를 통해 상 라인(L1', L2', L3')에 접속된 9개의 다이오드(D)의 브릿지 접속에 의한 전파(全波) 정류회로(11), 이 전파 정류회로(11)로부터 출력되는 직류 전압(DC 전압)이 인가되는 저항(12)과 저항(13)의 직렬 회로, 이 저항(13)에 발생하는 전압이 인가되는 제너다이오드(14)와 저항(15)의 직렬 회로, 이 저항(15)에 발생하는 전압이 인가되는 발광 다이오드(16a), 저항(17)과 포토트랜지스터(16b)와 저항(18)의 직렬 회로, 이 저항(18)의 양단에 베이스?이미터 사이가 접속된 NPN형 트랜지스터(19)를 구비한다. 또한, 전압 검출 회로(10)는 후술하는 전원 회로(30)로부터 출력되는 5V의 직류 전압(Vdd)를 저항(17)과 포토트랜지스터(16b)와 저항(18)의 직렬 회로에 인가하고, 또한, 상기 직류 전압(Vdd)을 저항(20)을 통해 트랜지스터(19)의 컬렉터?이미터 사이에 인가하고, 트랜지스터(19)의 컬렉터 전압을 출력으로 한다. 또한, 상기 발광 다이오드(16a)와 포토트랜지스터(16b)로 포토 커플러(16)가 구성되어 있다.

이 전압 검출 회로(10)의 구성요소 중, 전파 정류 회로(11)를 제외한 저항(12)에서 저항(20)까지의 구성이, 전파 정류회로(11)의 출력 전압이 소정 값(Vs)이상인지 아닌지를 판정하는 제 1 판정 수단으로서 기능한다.

즉, 전파 정류회로(11)의 출력 전압이 소정 값(Vs) 이상일 때, 제너다이오드(14)를 통해 전류가 흐르고, 발광 다이오드(16a)가 발광하여 포토트랜지스터(16b)가 온된다. 포토트랜지스터(16b)가 온되면, 트랜지스터(19)도 온되고, 트랜지스터(19)의 컬렉터 전압이 저레벨이 된다. 한편, 전파 정류회로(11)의 출력 전압이 소정 값(Vs) 미만일 때, 제너다이오드(14)를 통해 전류가 흐르지 않으므로 발광 다이오드(16a)가 발광하지 않고, 포토트랜지스터(16b)가 오프된다. 포토트랜지스터(16b)가 오프되면, 트랜지스터(19)도 오프되고, 트랜지스터(19)의 컬렉터 전압이 고레벨이 된다. 이 고레벨의 컬렉터 전압이 리셋 신호로서 출력된다.

또한, 전파 정류회로(11)의 출력 전압이 저항(21)을 통해 타이머 회로(제 2 판정 수단)(31), 제너다이오드(32) 및 콘덴서(33)에 각각 인가된다. 타이머 회로 (31)의 리셋 단자(Reset)에 전압 검출 회로(10)의 출력단(트랜지스터(19)의 컬렉터)이 접속되고, 타이머 회로(31)의 출력 단자(Out)에 후술하는 스위치(40)가 접속된다. 상기 제너다이오드(32)와 콘덴서(33)는 전원 회로(30)를 구성하고, 각 소자의 일단이 각각 전파 정류회로(11)의 출력단에 접속되고, 타 단이 중성 라인(N')에 접속되어 있다. 이 때문에, 콘덴서(33)의 단자 전압은 제너다이오드(32)의 제너 전압에 고정된다. 따라서, 콘덴서(33)와 제너다이오드(32)의 병렬 회로에 의해 직류 전압(Vdd)이 형성된다. 이 직류 전압(Vdd)은 타이머 회로(31)의 동작 전원이 된다. 이 직류 전원의 전압(Vdd)은 제너다이오드(32)의 제너 전압을 이용하고, 또한 출력이 5V 정도이므로, 오(誤) 배선이 발생해도 정격출력이 가능하다. 또한, 오배선 시에는 콘덴서(33)와 제너다이오드(32)에 400V 이상의 직류 전압이 가해지므로, 정격 전압이 높은 소자를 이용할 필요가 있다. 마찬가지로, 전압 검출 회로(10) 내의 각 회로소자에도 오배선 시에는 400V 이상의 직류 전압이 가해지므로, 정격 전압이 높은 소자를 이용할 필요가 있다. 또한, 타이머 회로(31)는 일반적으로는 반도체 논리 회로로 구성되는 IC가 이용되지만, IC 및 저항과 콘덴서로 이루어진 충방전 회로를 조합하여 구성해도 좋다.

타이머 회로(31)는 전압 검출 회로(10)로부터 리셋 신호를 받을 때마다 계시(t)를 반복하고, 이 계시(t)가 일정 시간(t1)에 도달하기 전에는 오프(off) 신호(0 전압)를 출력하고, 전압 검출 회로(10)로부터 리셋 신호를 받지 않은 채 상기 계시(t)가 일정 시간(t1)에 도달하면, 소정 전압의 온(on) 신호를 출력한다. 즉, 타이머 회로(31)는 전압 검출 회로(10)로부터 리셋 신호를 수취하여 계시(t)가 일정 시간(t1)에 도달하지 않는 동안에 다음의 리셋 신호를 수취하면, 오프 신호(0 전압)의 출력을 계속한다. 여기서, 일정 시간(t1)은 3상 4선식 교류 전원(1)의 전압의 1 주기 정도의 시간으로 설정되어 있다.

그리고, 전원 단자(3)의 중성 단자(n)와 230V계 부하(200) 사이의 통전로인 중성 라인(N')에 스위치(제 1 스위치)(40)가 삽입 접속된다. 스위치(40)는 예를 들면 릴레이 접점이나 반도체 스위치 소자이고, 타이머 회로(31)로부터 온(on) 신호가 공급되면 폐쇄하고, 타이머 회로(31)로부터 오프 신호가 공급되면 개방한다. 따라서, 오배선 시에 230V계 부하(200)에 대해 400V 이상의 직류 전압이 공급될 가능성이 있지만, 그 전에 이 스위치(40)가 개방되므로 230V계 부하(200)에는 과전압이 인가될 수 없다. 이 때문에, 230V계 부하(200)에 포함되는 각종 기기는 과전압에 의한 파괴로부터 보호된다.

계속해서, 작용을 설명한다.　

(1) 정상 접속 시

도 1과 같이, 전원 단자(3)에 3상 4선식 교류 전원(1)의 상 라인(L1, L2, L3) 및 중성 라인(N)이 바르게 배선 접속되어 있으면, 전원 단자(3)의 상 단자(R, S,T)의 상호간에 각각 상간 전압 400V가 발생하고, 전원 단자(3)의 상 단자(R)와 중성 단자(n)의 사이에 선간 전압 230V가 발생한다. 그리고, 각 상간 전압 400V가 400V계 부하(100)에 공급된다. 또한, 각 상간 전압 400V가 전압 검출 회로(10)의 전파 정류회로(11)로 전파 정류되고, 전파 정류회로(11)로부터 도 2에 실선으로 나타내는 파형의 직류 전압이 출력된다. 이 출력 전압은 소정 값(Vs)보다 높다. 따라서, 전압 검출 회로(10)는 리셋 신호를 발하지 않는다.

타이머 회로(31)는 전파 정류회로(11)의 출력 전압이 발생하여 전원 회로(30)로부터 출력되는 직류 전압(Vdd)이 공급되어 동작을 개시하고, 일정 시간(t1)은 오프 신호를 출력한다. 이 오프 신호에 의해 스위치(40)의 개방 상태가 유지되어 230V계 부하(200)에 전압이 공급되지 않는다.

전압 검출 회로(10)가 리셋 신호를 발하지 않은 채, 일정 시간(t1)이 경과하면, 3상 4선식 교류 전원(1)으로의 접속이 오류가 아니라는 판정하에 타이머 회로(31)가 온 신호를 출력한다. 이 온 신호에 의해 스위치(40)가 폐쇄되고, 상 단자(R)와 중성 단자(n)의 사이의 선간 전압 230V가 상 라인(L1'') 및 중성 라인(N')을 통해 230V계 부하(200)에 공급된다. 이것에 의해, 230V계 부하(200)가 동작하고, 상기 230V계 부하(200)의 제어 회로에 의해 400V계 부하(100)가 구동 제어된다.

(2) 오접속 시　

전기 기기(A)의 전원 단자(3)에 3상 4선식 교류 전원(1)의 상 라인(L1, L2, L3) 및 중성 라인(N)이 바르게 배선 접속되어 있지 않은 경우, 예를 들면 상 라인 (L3)이 중성 단자(n)에 배선 접속되고, 중성 라인(N)이 상 단자(T)에 배선 접속되어 있는 경우, 상 단자(S, T) 사이 및 상 단자(R, T) 사이에 각각 상간 전압 400V보다 낮은 선간 전압 230V가 발생하고, 또한 상 단자(R)와 중성 단자(n)의 사이에 선간 전압 230V보다 높은 상간 전압 400V가 발생한다. 이 때문에, 전기 기기(A) 내부의 상 라인(L2', L3') 사이와 상 라인(L1', L3') 사이는 각각의 상간 전압 400V보다 낮은 선간 전압 230V가 발생하고, 상 라인(L1')과 중성 라인(N')의 사이에 선간 전압 230V보다 높은 상간 전압 400V가 발생한다. 이와 같이 하면, 상 단자(R, S) 사이의 400V, 상 단자(S, T) 사이의 230V, 상 단자(R, T) 사이의 230V가 전압 검출 회로(10)의 전파 정류회로(11)에 입력되고, 도 2에 파선으로 나타내는 바와 같이, 소정 값(Vs)을 기준으로 레벨이 변화하는 파형의 직류 전압이 전파 정류회로(11)로부터 출력된다. 이 출력 전압이 소정 값(Vs) 미만일 때, 전압 검출 회로(10)가 리셋 신호를 발한다. 타이머 회로(31)는 전압 검출 회로(10)의 리셋 신호를 받아 오프 신호를 출력하여 스위치(40)를 개방하거나 개방한 상태로 유지한다.

도 2에 도시한 바와 같이, 리셋 신호는 180도(1/4 주기) 마다 1회 발생한다.이 때문에 타이머 회로(31)는 전압 검출 회로(10)의 리셋 신호를 받을 때마다 계시(t)를 개시하지만, 이 계시(t)가 일정 시간(t1)(거의 1 주기)에 도달하기 전에 다음의 리셋 신호를 받기 때문에, 오프 신호의 출력을 계속한다. 따라서, 스위치(40)는 개방된 상태가 되고, 전원 단자(3)의 상 단자(R)와 중성 단자(n)의 사이의 과잉인 상간 전압 400V가 230V계 부하(200)에 공급되지 않는다. 따라서, 230V계 부하(200)의 제어 회로의 파괴가 미연에 방지된다.

이와 같이, 오접속이 있으면 그 오접속을 자동적으로 검출할 수 있고, 또한 230V계 부하(200)의 안전을 확보할 수 있다.

또한, 상기 회로에서는 스위치(40)를 온, 오프를 제어하기 위한 타이머 회로(31) 및 전압 검출 회로(10)의 전원은 모두 전압 검출 회로(10)의 전파 정류회로(11)의 출력을 이용한 전원 회로(30)로 공급하도록 구성되어 있으므로, 이들 회로를 구동하기 위한 별도의 전원이 불필요해져 회로가 간소화되어 있다.

(3) 결상　

도 1과 같이 전원 단자(3)에 3상 4선식 교류 전원(1)의 상 라인(L1, L2, L3) 및 중성 라인(N)이 바르게 배선 접속되어 있는 경우에도 과전류 등에 의해 상 라인(L1, L2, L3)상의 각 휴즈(2) 중 어느 하나가 용단(溶斷)될 수 있다. 이 경우, 각 상간 전압 400V의 2 상분이 빠지는, 이른바 결상이 된다.

예를 들면, 3상 4선식 교류 전원(1)의 상 라인(L3)상의 휴즈(2)가 용단되면, 전원 단자(T)에 접속되어 있는 전기 기기(A) 내의 전원 라인(L3')이 결상이 되고, 전원 단자(3)의 상 단자(T, S) 사이 및 상 단자(R, T) 사이, 즉, 기기(A) 내의 전원 라인(L3', L2') 사이 및 전원 라인(L3', L1') 사이의 각각의 상간 전압이 0이 된다. 이와 같이 되면, 400V계 부하(100)의 적절한 동작이 불가능해진다.

이 결상 시, 도 3에 파선으로 나타내는 바와 같이, 소정 값(Vs)을 기준으로 정상 시 레벨에서 0 레벨까지 크게 변화하는 파형의 직류 전압이 전파 정류회로(11)로부터 출력된다. 이 출력 전압이 소정 값(Vs) 미만일 때, 전압 검출 회로(10)가 리셋 신호를 발한다.

도 3에 도시한 바와 같이, 오접속 시와 거의 마찬가지로 리셋 신호는 180도(1/4 주기)마다 1회 발생한다. 이 때문에, 타이머 회로(31)는 전압 검출 회로(10)의 리셋 신호를 받을 때마다 계시(t)를 개시하지만, 이 계시(t)가 일정 시간(t1)(1 주기)에 도달하기 전에 다음의 리셋 신호를 받기 때문에, 오프 신호의 출력을 계속한다. 따라서, 스위치(40)는 개방한 상태가 되고, 230V계 부하(200)로의 통전이 차단된다. 이와 같이 하여 230V계 부하(200)가 동작하지 않게 되고, 400V계 부하(100)에 대한 불필요한 구동 제어가 방지된다.

이와 같이, 결상에 대해서도 자동으로 검출할 수 있고, 400V계 부하(100) 및 230V계 부하(200)의 부적절한 동작을 방지할 수 있다.

또한, 소정 값(Vs)은 도 2에 도시한 바와 같이 정상 접속 시의 전파 정류회로(11)로부터 출력되는 최저 전압보다 낮고, 오접속 시의 전파 정류회로(11)로부터 출력되는 최저 전압보다 높은 값으로 설정해야 한다. 또한, 결상 시에는 전파 정류회로(11)의 출력이 일시적으로 0이 되지만, 전원 회로(30)를 구성하는 콘덴서(33)에 충분한 용량을 가진 콘덴서를 선정하여 전파 정류회로(11)의 출력이 일시적으로 저하해도 이 전원 회로(30)가 전력을 공급하는 각 회로를 동작시키기에 충분한 전력을 유지시키는 것이 가능하다.

이상과 같이, 본 실시형태의 오접속 검출 장치는 3상 4선식 교류 전원의 각 상 라인의 전압에 의해 동작하는 부하를 가진 기기에 있어서, 3상 4선식 교류 전원의 각 상 라인에 접속되는 정류회로와, 상기 정류회로의 정류 출력에 기초하여 3상 4선식 교류 전원으로의 접속 오류를 판정하는 판정 수단(제 1 판정 수단과 제 2 판정 수단의 조합으로 이루어짐)을 구비하여 간단한 회로 구성으로 오배선을 검출할 수 있다. 또한 동시에 결상도 검출할 수 있다.

더 구체적으로는 오접속 검출 장치는 3상 4선식 교류 전원의 각 상 라인의 전압에 의해 동작하는 제 1 부하, 및 상기 3상 4선식 교류 전원의 각 상 라인의 1개와 중성 라인 사이의 전압에 의해 동작하는 제 2 부하를 가진 기기에 있어서, 3상 4선식 교류 전원의 각 상 라인에 접속되는 정류회로와, 상기 정류회로의 출력 전압이 소정 값 이상인지 아닌지를 판정하고, 이 판정 결과가 소정 값 미만인 경우에 리셋 신호를 발하는 제 1 판정 수단과, 정류회로의 출력 전압에 의해 동작하고 제 1 판정 수단이 리셋 신호를 발할 때마다 계시를 반복하며, 이 계시가 일정 시간에 도달하기 전에는 오프 신호를 출력하고, 제 1 판정 수단이 리셋 신호를 발하지 않은 채 상기 계시가 일정 시간에 도달하면 온 신호를 출력하는 타이머 수단과, 전원 단자의 중성 라인(N')과 제 2 부하의 사이의 통전로에 삽입 접속되어, 타이머 수단의 오프 신호에 따라서 폐쇄하고, 온 신호에 따라서 개방하는 스위치를 구비하여 오접속 시에는 제 2 부하의 파괴를 방지할 수 있다.

［2］본 발명의 제 2 실시형태에 대해 설명한다.　

도 4에 도시한 바와 같이, 전기 기기(A)의 상 라인(L1', L2', L3')에 전압 검출 회로(50)가 접속된다. 전압 검출 회로(50)는 3개의 입력 저항(r) 및 3개의 다이오드(D)의 브릿지 접속으로 이루어진 반파 정류회로(51), 이 반파 정류회로 (51)로부터 출력되는 직류 전압(DC 전압)이 인가되는 저항(52)과 저항(53)의 직렬 회로, 반파 정류회로(51)의 출력 전압으로 만들어지는 5V의 직류 전압(Vdd)이 인가되는 저항(54)과 저항(55)의 직렬 회로, 이 저항(55)에 발생하는 기준 전압과 상기 저항(53)에 발생하는 전압을 비교하는 비교 회로(56)를 구비하고, 이 비교 회로(56)의 비교에 의해 반파 정류회로(51)의 출력 전압이 소정 값(Vs) 이상인지 아닌지를 판정한다.

즉, 반파 정류회로(51)의 출력 전압이 소정 값(Vs) 이상일 때, 비교 회로(56)의 출력 전압이 저레벨이 된다. 반파 정류회로(51)의 출력 전압이 소정 값(Vs) 미만일 때는 비교 회로(56)의 출력 전압이 고레벨이 된다. 이 고레벨의 컬렉터 전압이 리셋 신호로서 타이머 회로(31)에 공급된다.

이와 같이 반파 정류회로(51)를 이용한 경우, 그 직류 출력 전압은 전파 정류회로를 이용한 경우에 비해 1/2이 된다. 이 때문에, 오접속의 경우에도 전원 회로(30) 및 전압 검출 회로(10) 내의 각 회로소자에 가해지는 전압이 낮아지고, 정격 전압이 낮은 저렴한 소자를 채용할 수 있다.

다른 구성은 제 1 실시형태와 동일하다. 따라서, 그 설명은 생략한다.

작용에 대해 설명한다.　

(1) 정상 접속 시　

전원 단자(3)의 상 단자(R,S,T)를 경유한 전기 기기(A)의 내부 상 라인(L1', L2', L3')에 발생하는 각 상간 전압 400V 교류가 전압 검출 회로(50)의 반파 정류회로(51)로 반파 정류되고, 반파 정류 회로(51)로부터 도 5에 실선으로 나타내는 파형의 직류 전압이 출력된다. 이 출력 전압은 소정 값(Vs)보다 높다. 따라서, 전압 검출 회로(50)는 리셋 신호를 발하지 않는다.

타이머 회로(31)는 반파 정류회로(51)의 출력 전압이 설정값 V2 이상인 것에 의해 계시 동작을 개시하고, 일정 시간(t1)은 오프 신호를 출력한다. 이 오프 신호에 의해 스위치(40)의 개방 상태가 유지되고, 230V계 부하(200)에 전압이 공급되지 않는다.

전압 검출 회로(50)가 리셋 신호를 발하지 않은 채 일정 시간(t1)이 경과되면, 3상 4선식 교류 전원(1)으로의 접속이 오류가 아니라는 판정하에 타이머 회로(31)가 온 신호를 출력한다. 이 온 신호에 의해 스위치(40)가 폐쇄되고, 전원 단자(3)의 상 단자(R)와 중성 단자(n) 사이의 선간 전압 230V가 230V계 부하(200)에 공급된다. 이것에 의해, 230V계 부하(200)가 동작하고, 상기 230V계 부하(200)의 제어 회로에 의해 400V계 부하(100)가 구동 제어된다.

(2) 오접속 시　

예를 들면, 상 라인(L3)이 전원 단자(3)의 중성 단자(n)에 배선 접속되고, 중성 라인(N)이 전원 단자(3)의 상 단자(T)에 배선 접속된 오접속 시에는 상 단자(S, T) 사이 및 상 단자(R, T) 사이에 각각 상간 전압 400V 교류보다 낮은 선간 전압 230V 교류가 발생하고, 또한 상 단자(R)와 중성 단자(n)의 사이에 선간 전압 230V보다 높은 상간 전압 400V 교류가 발생한다.

전기 기기(A) 내에서는 상 라인(L1', L2') 사이의 교류 400V, 상 라인(L3', L2') 사이의 교류 230V, 상 라인(L3', L2') 사이의 교류 230V가 전압 검출 회로(50)의 반파 정류회로(51)에 입력되고, 도 5에 파선으로 나타내는 바와 같이, 정상시 레벨과 소정 값(Vs)을 기준으로 0 레벨까지 변화하는 파형의 직류 전압이 반파 정류회로(51)로부터 출력된다. 이 출력 전압이 소정 값(Vs) 미만일 때, 전압 검출 회로(50)가 리셋 신호를 발한다.

타이머 회로(31)는 전압 검출 회로(50)의 리셋 신호를 받을 때마다 리셋 되어 오프 신호 출력을 계속한다. 이 오프 신호에 의해 스위치(40)가 개방되고, 전원 단자(3)의 상 단자(R)와 중성 단자(n) 사이의 과잉인 상간 전압 400V의 교류가 230V계 부하(200)에 공급되지 않는다. 따라서, 230V계 부하(200)의 파괴가 미연에 방지된다.

(3) 결상　

상 라인(L3)의 휴즈(2)가 용단되어 R 단자가 결상이 되면, 전원 단자(3)의 상 단자(R, S) 사이 및 상 단자(R, T) 사이의 각각 상간 전압이 0이 되고, 400V계 부하(100)가 적절히 동작하지 않게 된다.

이 결상 시, 도 6에 파선으로 나타내는 바와 같이 소정 값(Vs)을 기준으로 정상시 레벨에서 0 레벨까지 변화하는 파형의 직류 전압이 반파 정류회로(51)로부터 출력된다. 이 출력 전압이 소정 값(Vs) 미만일 때, 전압 검출 회로(50)가 리셋 신호를 발한다.

타이머 회로(31)는 전압 검출 회로(50)의 리셋 신호를 받고, 오프 신호를 출력하여 스위치(40)를 개방한다. 전압 검출 회로(50)는 교류 전원의 1 주기 중에 반드시 1회는 리셋 신호를 출력하므로, 타이머 회로(31)는 스위치(40)를 개방 상태로 유지한다. 그 결과, 230V계 부하(200)로의 통전이 차단된다. 이와 같이 하여 230V계 부하(200)가 동작하지 않는 것에 의해 400V계 부하(100)에 대한 불필요한 구동 제어도 방지된다.

이 실시형태에서는 반파 정류 회로(51)를 이용했으므로, 도 5에 도시한 바와 같이 오접속 시에는 반파 정류회로(51)의 출력이 「0 V」가 되는 기간이 전기각으로 120도, 도 6에 도시한 바와 같이 결상 시에는 「0 V」가 되는 기간이 전기각으로 60도 생긴다. 이 때문에, 정상인지 이상(오접속, 결상)인지의 판정에 이용하는 기준 전압(Vs)을 낮은 값으로 설정할 수 있고, 기준 전압(Vs)을 발생시키기 위한 회로의 소비 전력을 억제할 수 있다.

단, 이 경우에는 반파 정류 회로(51)의 출력이 「0 V」가 되는 기간이 길기 때문에, 제 1 실시형태의 전파 정류회로(11)를 이용한 경우보다 전원 회로(30)를 구성하는 콘덴서(33)의 용량을 크게 해두는 것이 필요하다.

［3］본 발명의 제 3 실시형태에 대해 설명한다.　

도 7에 도시한 바와 같이, 전압 검출 회로(50)에 있어서 비교 회로(56)의 출력단에 NPN형 트랜지스터(57)의 베이스가 접속되고, 상기 트랜지스터(57)의 컬렉터?이미터 사이가 타이머 회로(31)의 전원 단자에 병렬 접속된다. 이것에 따라 타이머 회로(31)의 리셋 단자로의 입력이 없어져 있다. 또한, 비교 회로(56)의 전원은 전원 회로(30)의 직류 전압(Vdd)이 이용된다.

또한, 제 1 및 제 2 실시형태의 스위치(40)를 대신하여 스위치 회로(41)가 채용된다. 스위치 회로(41)는 스위치 소자(42), 저항(43) 및 4개의 다이오드(D)로 이루어진 전파 정류 방식의 다이오드 브릿지(44)를 구비한다. 스위치 소자(42)로서 매우 작은 전류로 비교적 큰 전류의 도통을 제어하는 것이 가능한 FET나 IGBT를 이용하고 있다. 작은 전류로 온, 오프 동작 가능한 FET나 IGBT를 채용하여 이들 소자의 소비 전력이 작아지고, 소자를 구동하기 위한 직류 전압(Vdd)의 전류 용량을 작게 할 수 있으며, 콘덴서(33)의 용량을 작게 할 수 있다.

정상 접속 시는 반파 정류 회로(51)의 출력 전압이 소정 값(Vs) 이상이 되므로 비교 회로(56)의 출력 전압이 저레벨이 되고, 트랜지스터(57)가 오프 상태를 유지한다. 이것에 의해, 타이머 회로(31)에 동작용 전압(Vdd)이 인가되어 타이머 회로(31)가 동작하고, 일정 시간(t1) 이상 경과한 시점에서 타이머 회로(31)가 온 신호를 출력한다. 이 온 신호에 의해 스위치 소자(42)가 온되고, 중성 라인(N')이 스위치 소자(42), 저항(43) 및 다이오드 브릿지(44)의 2개의 다이오드(D)를 통해 도통 상태가 된다.

오접속 시는, 도 5에 파선으로 나타내는 바와 같이, 정상시 레벨과 소정 값(Vs)을 사이에 두고 0 레벨까지 변화하는 파형의 직류 전압이 반파 정류회로(51)로부터 출력되고, 그 출력 전압이 소정 값(Vs) 미만일 때 비교 회로(56)의 출력 전압이 고레벨이 되고, 트랜지스터(57)가 온된다. 트랜지스터(57)가 온되면, 타이머 회로(31)에 대한 동작용 전압(Vdd)이 트랜지스터(57)를 통해 바이패스 제거되고, 타이머 회로(31)가 비동작 상태(오프)가 된다. 이것에 의해, 타이머 회로(31)의 출력이 오프 신호가 되고, 스위치 소자(42)가 오프 상태가 되어 중성 라인(N')이 비도통 상태가 된다. 반파 정류 회로(51)의 출력 전압이 소정 값(Vs) 이상일 때는 타이머 회로(31)가 동작하지만, 일정 시간(t1) 경과하기 전에 다시 트랜지스터(57)가 온되고, 타이머 회로(31)가 오프되므로 스위치 소자(42)는 오프 상태를 계속하고, 중성 라인(N')이 비도통 상태가 된다. 결상 시도 마찬가지로 타이머 회로(31)가 비동작 상태가 되고, 스위치 소자(42)가 오프 상태를 유지하여 중성 라인(N')이 비도통 상태가 된다.

다른 구성 및 작용에 대해서는 제 1 및 제 2 실시형태와 동일하다. 따라서, 그 설명은 생략한다.

또한, 다이오드브릿지(44)로서는 부하가 교류 전류가 아니라 직류 전류를 필요로 하는 경우에는 반파 정류 방식의 것을 이용해도 좋다.

［4］본 발명의 제 4 실시형태에 대해 설명한다.　

도 8에 도시한 바와 같이, 전압 검출 회로(50)가 반파 정류회로(51), 저항 (58) 및 전류 검출회로(59)를 구비하고, 반파 정류회로(51)의 출력 전압이 저항(58)을 통해 전류 검출회로(59)에 인가되며, 상기 전류 검출회로(59)의 출력인 리셋 신호가 타이머 회로(31)에 공급된다. 전류 검출회로(59)는 반파 정류회로(51)의 출력 전압에 기초한 전류가 설정값 미만일 때, 리셋 신호를 발한다.

정상 접속 시는 반파 정류회로(51)의 출력 전압이 소정 값(Vs) 이상이 되므로 전류 검출회로(59)에 흐르는 전류가 설정값 이상이 되고, 전류 검출회로(59)가 리셋 신호를 발하지 않는다. 이것에 의해 타이머 회로(31)가 온 신호를 출력하여 스위치(40)가 온이 된다.

오접속 시 및 결상 시는 반파 정류회로(51)의 출력 전압이 소정 값(Vs) 미만일 때 전류 검출회로(59)에 흐르는 전류가 설정값 미만이 되고, 전류 검출회로(59)가 리셋 신호를 발한다. 이것에 의해, 타이머 회로(31)의 출력이 오프 신호가 되고, 스위치(40)가 오프된다.

［5］본 발명의 제 5 실시형태에 대해 설명한다.　

도 9에 도시한 바와 같이, 스위치(40)에 대해 제 2 스위치로서 릴레이 접점 (201)이 병렬 접속된다. 또한, 스위치(40)와 230V계 부하(200) 사이의 라인상에 전류 제한 저항(RR)이 직렬로 접속된다. 또한, 230V계 부하(200)에 릴레이 구동 회로(202)가 설치된다. 릴레이 구동 회로(202)는 230V계 부하(200)로의 통전에 의해 동작하여 릴레이 접점(201)을 폐쇄하고, 230V계 부하(200)로의 비통전 시는 동작 정지하여 릴레이 접점(201)을 개방한다.

정상 접속 시, 타이머 회로(31)가 온 신호를 출력하고, 스위치(40)가 온된다. 스위치(40)가 온되면, 전류 제한 저항(RR)을 통해 230V계 부하(200)에 교류 230V가 공급된다. 거기서, 230V계 부하(200) 중의 제어 회로가 최초로 동작을 개시하고, 릴레이 구동 회로(202)를 동작시키며, 릴레이 접점(201)이 폐쇄된다. 계속해서, 230V계 부하(200) 중의 제어 회로는 230V계 부하(200) 중에서도 소비 전력이 큰 전기 부품, 예를 들면, 팬 모터 등을 온 시킨다. 그 결과, 릴레이 접점(201)의 병렬 회로를 통해 230V계 부하(200) 전체에 대한 통전이 실시된다. 이때, 스위치(40)와 전류 제한 저항(RR)을 통해 230V계 부하(200)에 전류가 흐르지만, 도중에 전류 제한 저항이 존재하므로 대부분의 전류는 릴레이 접점(201)을 통해 흐른다.

이와 같은 구성을 채용하여 스위치(40)에는 대전류가 흐르지 않으므로, 소형이고, 또한 구동시에 전류 소비가 적은 스위치(40)를 채용할 수 있다. 따라서, 스위치(40)을 구동하는 직류 전압(Vdd)의 전류를 적게 할 수 있고, 전원 회로(30)의 콘덴서(33)의 용량을 작게 할 수 있다.

［6］본 발명의 제 6 실시형태에 대해 설명한다.　

도 10에 도시한 바와 같이, 본 실시형태에서는 복수의 230V계 부하(200)를 구비한 전기 기기(A), 예를 들면, 공기 조화기의 실외기에서는 230V계 부하가 되는 복수의 팬을 설치하는 경우가 있고, 이와 같은 경우에 매우 적합한 접속이다. 도면 중의 전기 기기(A)는 내부에 3개의 230V계 부하(200a, 200b, 200c)를 구비하고 있다. 230V계 부하(200a, 200b, 200c)는 전력 공급로의 한쪽으로서 각각 기기(A)내의 상 라인(L1', L2', L3')에 접속되고, 전원 공급로의 다른 쪽은 스위치(40)를 통해 동일한 중성 라인(N')에 접속되어 있다. 다른 구성 및 작용에 대해서는 제 1 실시형태와 동일하다. 따라서, 그 설명은 생략한다.

이와 같이 접속하여 각 230V계 부하(200a, 200b, 200c)에서의 소비 전류는 상 라인(L1, L2, L3)에 분산되고, 특정의 상 라인에 대전류가 흐르는 것을 방지할 수 있으며, 또한 230V계 부하(200a, 200b, 200c)로부터 발생하는 고조파도 각 상 라인에 분산되어 저감된다.

그리고, 어느 230V계 부하(200a, 200b, 200c)도 스위치(40)를 통해 중성 라인(N')에 공통 접속되어 있으므로 오접속이나 결상 시에는 제 1 실시형태와 마찬가지로 스위치(40)가 개방되고, 230V계 부하(200a, 200b, 200c)의 동작을 일괄하여 정지시킬 수 있으며, 구성이 간단하다.

또한, 이 제 6 실시형태에서는 오접속이나 결상의 검출?보호 회로의 구성을 제 1 실시형태와 동일하게 했지만, 제 2 내지 제 5 중 어느 실시형태의 회로를 채용해도 좋다.

이상과 같이, 본 발명의 오접속 검출 장치는 3상 4선식 교류 전원의 각 상 라인의 전압에 의해 동작하는 제 1 부하 및 3상 4선식 교류 전원의 각 상 라인의 1개와 중성 라인의 사이의 전압에 의해 동작하는 제 2 부하를 가진 기기에 있어서, 3상 4선식 교류 전원의 각 상 라인에 접속되는 정류회로와, 상기 정류회로의 출력 전압이 소정 값 이상인지 아닌지를 판정하는 제 1 판정 수단과, 상기 제 1 판정 수단의 판정 결과가 소정 값 이상의 상태를 일정 시간 계속하는 경우에 3상 4선식 교류 전원으로의 접속이 오류가 아니라고 판정하고, 제 1 판정 수단의 판정 결과가 소정 값 이상인 상태를 일정 시간 계속하지 않을 때 3상 4선식 교류 전원으로의 접속이 오류라고 판정하는 제 2 판정 수단을 구비하고 있다.

또한, 상기 정류회로는 전파 정류회로 또는 반파 정류회로 중 어느 하나를 이용할 수 있다. 또한, 전원 단자의 중성 라인(N')과 상기 제 2 부하와의 사이의 통전로에 삽입 접속되고, 제 2 판정 수단의 판정 결과가 오류가 아닌 경우에 폐쇄하고, 오류인 경우에 개방하는 스위치를 구비하여 오접속 검출 및 제 2 부하의 보호가 가능해진다.　

3상 4선식 교류 전원을 사용하는 각종 기기의 안전 운전이 가능해진다.

1 : 3상 4선식 교류 전원
2 : 휴즈
3 : 전원 단자
L1, L2, L3 : 상 라인
N : 중성 라인
L1', L2', L3': 전기 기기내의 상 라인
N': 전기 기기내의 중성 라인
10 : 전압 검출 회로(제 1 판정 수단)
11 : 전파 정류회로
16 : 포토커플러
19 : NPN형 트랜지스터
31 : 타이머 회로(제 2 판정 수단)
40 : 스위치
100 : 400V계 부하
200 : 230V계 부하
A : 전기 기기(공기조화기)

Claims

3상 4선식 교류 전원의 각 상 라인의 전압에 의해 동작하는 부하를 가진 기기로서,
상기 3상 4선식 교류 전원의 각 상 라인에 접속되는 정류회로, 및
상기 정류회로의 정류 출력에 기초하여 상기 3상 4선식 교류 전원으로의 접속 오류를 판정하는 판정 수단을 구비하는 오접속 검출 장치.
3상 4선식 교류 전원의 각 상 라인의 전압에 의해 동작하는 제 1 부하 및 상기 3상 4선식 교류 전원의 각 상 라인의 하나와 중성 라인의 사이의 전압에 의해 동작하는 제 2 부하를 가진 기기로서,
상기 3상 4선식 교류 전원의 각 상 라인에 접속되는 정류회로,
상기 정류회로의 출력 전압이 소정 값 이상인지 아닌지를 판정하는 제 1 판정 수단, 및
상기 제 1 판정 수단의 판정 결과가 소정 값 이상인 상태를 일정 시간 계속하는 경우에 상기 3상 4선식 교류 전원으로의 접속이 오류가 아니라고 판정하고, 상기 제 1 판정 수단의 판정 결과가 소정 값 이상인 상태를 일정 시간 계속하지 않을 때 상기 3상 4선식 교류 전원으로의 접속이 오류라고 판정하는 제 2 판정 수단을 구비하는 오접속 검출 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 정류회로는 전파 정류회로 또는 반파 정류회로인 오접속 검출 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 중성 라인과 상기 제 2 부하 사이의 통전로에 삽입 접속되어, 상기 제 2 판정 수단의 판정 결과가 오류가 아닌 경우에 폐쇄하고, 오류인 경우에 개방하는 스위치를 더 구비하는 오접속 검출 장치.
3상 4선식 교류 전원의 각 상 라인의 전압에 의해 동작하는 제 1 부하 및 상기 3상 4선식 교류 전원의 각 상 라인의 1개와 중성 라인의 사이의 전압에 의해 동작하는 제 2 부하를 가진 기기로서,
상기 3상 4선식 교류 전원의 각 상 라인에 접속되는 정류회로,
상기 정류회로의 출력 전압이 소정 값 이상인지 아닌지를 판정하고, 이 판정 결과가 소정 값 미만인 경우에 리셋 신호를 발하는 제 1 판정 수단,
상기 정류회로의 출력 전압에 의해 동작하고, 상기 제 1 판정 수단이 리셋 신호를 발할 때마다 계시를 반복하고, 이 계시가 일정 시간에 도달하기 전에는 오프 신호를 출력하고, 상기 제 1 판정 수단이 리셋 신호를 발하지 않은 채 상기 계시가 일정 시간에 도달하면 온 신호를 출력하는 타이머 수단, 및
상기 중성 라인(N)과 상기 제 2 부하 사이의 통전로에 삽입 접속되어, 상기 타이머 수단의 오프 신호에 따라서 폐쇄하고, 온 신호에 따라서 개방하는 스위치를 구비하는 오접속 검출 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 제 1 판정 수단, 상기 타이머 수단 및 상기 스위치는 상기 정류회로의 정류 출력을 전원으로 하는 오접속 검출 장치.