JPH02164223A - インバータの接地保護装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は誘導加熱装置において、その加熱コイルが被
加熱物である金属と接触して発生する地絡事故或いはイ
ンバータ主回路の一部の絶縁劣化等による地絡事故に対
する接地保護装置に関する。

〔従来の技術〕

誘導加熱装置の加熱コイルは、被加熱物が高温となるた
め、その耐火物の経時的な劣化によりその導体と被加熱
物である金属材とが接触して被加熱物が接地されている
場合には地絡状態となる可能性がある。また誘導加熱装
置用インバータでは負荷となる加熱コイルと共振コンデ
ンサとが直列に接続され、この両者が互に電圧共振状態
で動作する場合には加熱コイルの電圧は前記インバータ
の主回路電圧の通常何倍もの電圧を有することになる。

従って不完全接地等接地状態如何によっては接地点に発
生するアーク電流の断続による高電圧との重畳によりイ
ンバータとその負荷との主回路における対大地間電圧の
異常状態を来たし、前記主回路関連部品の絶縁破壊を招
くことがある。

上記の如き地絡事故に対する保護装置としては第２図の
回路図に例示するものが知られている。

第２図において、ｌは電源電圧を所定の値に変圧するそ
の２次巻線側が非接地とされた絶縁トランス、２は電力
用のサイリスク或いはダイオードなどの半導体素子を用
いた整流器、Ｃｔは直流平滑用コンデンサ、３は電力用
のトランジスタ或いはサイリスタとダイオードなどの半
導体素子を用いたインバータである。４は共振コンデン
サ、５は加熱コイルであり、この両者は直列に接続され
て前記インバータ３の負荷となる。

次に、前記加熱コイル５に連なる主回路と大地間に印加
される高周波電圧を阻止するチョークコイルＣＨと、限
流抵抗Ｒ５と、直流電源６と、その通電電流がその設定
値以上になった場合に動作する警報接点を有するメータ
リレー７とから成る直列接続は前記の主回路における接
地の検出保護装置を構成するものであり、加熱コイル５
と大地間に挿入され、もし前記の接地が発生すれば、直
流電源６により接地点を経由する直流電流を接地検出電
流として通電させ、この検出電流がメータリレー７の設
定値以上になればその警報接点により前記インバータ３
の運転停止などの所要の保護・警報動作用の信号Ｓｒ／
Ｓ−を形成するものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら上記のような従来方式によるメータリレー
を用いる接地保護装置では、接地検出に時間がかかり加
熱コイルの絶縁劣化の進行防止として有効であってもイ
ンバータ主回路部特にその半導体素子を過電圧から保護
できない場合がある。

さらに加熱コイルを含め主回路が不完全接地の場合は接
地検出電流が断絶したアークとなって微小であるため、
所定のレベル以上になるまで保護回路が動作せず、極端
な場合は主回路部品の破壊をも招くことがあった。これ
に鑑み本発明は、前記主回路における接地状態を正確且
つ即応的に検出する接地保護装置の提供を目的とするも
のである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明のインバータの接地
保護装置は、誘導性負荷とコンデンサとから成る負荷回
路を有するインバータの接地保護装置において、前記イ
ンバータの負極側入力母線電圧の対人地間電圧を検出す
る電圧検出回路と、該検出回路の正または負極性出力電
圧をその絶対値においてその過電圧設定値と比較しその
比較結果を記憶する電圧比較回路と、この比較回路の出
力により駆動される継電器回路とを備えて成り、前記電
圧比較回路と継電器回路との出力信号を前記インバータ
の運転停止用或いは警報用信号となすものである。

〔作用〕

抵抗骨とインダクタンス分とを有する前記誘導加熱装置
の加熱コイルは耐大地間浮遊容量を介して接地されてい
る。またこの加熱コイルと共振コンデンサとの直列接続
を負荷として給電するインバータの出力電圧にはその入
力直流電圧より所要の交流電圧を作成する過程において
発生する高調波成分が含まれる。

従って前記の加熱コイルと共振コンデンサとの直列接続
から成る負荷回路と前記インバータとの主回路上に接地
が発生すると、前記の大地間浮遊容量が接地点を介して
前記加熱コイルに並列に接続されることになり、この時
前記インバータの出力端子側から見た総合インピーダン
スにおける共振周波数とこのインバータの出力電圧に含
まれる高調波成分が合致すればその周波数における高調
波共振が発生し、その結果もし接地点において断゛続す
るアークが発生すれば、アーク電流の断続に伴なう高電
圧が発生し前記主回路の対地電位が異常に上昇すること
がある。従ってまた前記主回路に連なる各要素上の対地
電位はこれら各要素の通常の動作電圧に対して前記主回
路対地電位が重畳したものとなって急速に異常上昇する
危険がある。

本発明の接地保護装置は、上記の如き主回路における接
地発生時に、大地に対し正負両極性をもって急激に変動
する前記主回路の対地電圧がその絶対値においてその許
容設定値よりも大となった状態を瞬時に検出・記憶する
と共に前記インバータの運転停止等の保護指令と警報或
いは運転条件指令とを発するものである。

〔実施例〕

以下この発明の実施例を第１図に示す回路図により説明
する。なお第１図においては第２図に示す従来技術の実
施例の場合と同一機能の構成要素に対しては同一の表示
符号を附している。

第１図は第３図に示す回路図において、チョークコイル
ＣＨと限流抵抗Ｒ３と直流電源６とメータリレー７との
直列接続から成る接地の検出保護装置を同装置１０にて
置換したものである。第１図において、１１は高抵抗等
より成る前記接地過電圧の分圧回路、１２は演算増巾器
ＯＡと抵抗とから成る差動増巾回路、１３は正負両種性
にて変動する前記分圧回路１１の出力電圧極性を単一極
性に揃える全波整流回路、ｃｐは電圧比較器であり前記
整流回路１３の通過電圧が過電圧レベル設定器１４によ
る設定電圧よりも大となった状態にて出力を発する電圧
比較器である。またＦＦはフリップ・フロップ回路であ
り、時間的に変動する前記電圧比較器ｃｐの出力信号を
リセット信号Ｓｒが印加されるまで保持し信号Ｓ、とし
て出力するものであり、この信号Ｓｆは前記インバータ
の動作停止等の保護指令となる。１５は出力リレー回路
であり、リレーＲアとその駆動用トランジスタＴＲとか
ら成り、否定論理素子ＮＯＴにより前記信号Ｓｔの発生
していない時期に信号Ｓ、を前記インバータ等に対する
運転条件指令として出力するものである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、インバータ母線の対火地間電圧の検出
と記憶とにより、時間的に変動する地絡状態を即応的且
つ確実に検出することが可能となり、前記インバータと
その母線に連なる加熱コイル等の負荷を含めた装置構成
要素の対地絶縁の適正化による小形化と低廉化、更には
前記装置の運転の信頼性の向上とを図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す回路図、第２図は従来
技術の実施例を示す回路図である。 １・・・絶縁トランス、２・・・整流器、３・・・イン
バータ、４・・・共振コンデンサ、５・・・加熱コイル
、６・・・直流電源、７・・・メータリレー　１０・・
・接地保護装置、１１・・・分圧回路、１２・・・差動
増巾回路、１３・・・全波整流回路、１４・・・過電圧
レベル設定器、１５・・・出力リレー回路、Ｃ７・・・
平滑用コンデンサ、ＣＨ・・・チョークコイル、ＣＰ・
・・電圧比較器、ＦＦ・・・フリップ・フロップ回路、
ＯＡ・・・演算増巾器、Ｒ８・・・限流抵抗、ＮＯＴ・
・・否定論理素子、Ｒ，・・・リレ、ＴＲ・・・トラン
ジスタ。 第１因

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）誘導性負荷とコンデンサとから成る負荷回路を有す
   るインバータの接地保護装置において、前記インバータ
   の負極側入力母線電圧の対大地間電圧を検出する電圧検
   出回路と、該検出回路の正または負極性出力電圧をその
   絶対値においてその過電圧設定値と比較しその比較結果
   を記憶する電圧比較回路と、この比較回路の出力により
   駆動される継電器回路とを備えて成り、前記電圧比較回
   路と継電器回路との出力信号を前記インバータの運転停
   止用或いは警報用信号となすことを特徴とするインバー
   タの接地保護装置。