JPH03165264A - 回転機の回転速度検出回路 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、回転機の回転数が所定範囲内にあ（従来の技
術） 例えば工場等のように負荷を多数使用するところでは、
商用電源による所定の供給電力量だけでは不足すること
があり、この場合にその過剰消費電力量を誘導発電機を
用いた給電システムを併用して補うようにしたものがあ
る。

ところで、一般に誘導発電機を商用電源に併入する場合
には、誘導発電機の回転速度が同期速度を超える所定範
囲内にあるときに行なう必要がある。つまり、誘導発電
機の回転速度が、同期速度以下のときには商用電源に対
して負荷となる電動機として作用し、一方、同期速度よ
りも大きくなり過ぎると商用電源に併入したときの励磁
突入電流が大きくなってしまい、この場合にも逆に商用
電源に対して負荷となってしまい、電源電圧の低下を招
く虞が生ずるからである。そこで、誘導発電機を併入す
る場合の遮断器の投入条件を検出するために、従来、例
えば第４図及び第５図に示すような回転速度検出回路が
あった。

即ち、電気的構成を示す第４図において、誘導発電機１
は図示しない原動機により回転駆動され、その回転数は
タコジェネレータ２により検出されて周波数信号に変換
される。検出入力部３はタコジェネレータ２からの周波
数信号を人力して出力部４の制御を行なう。この検出入
力部３において、Ｆ／Ｖ変換回路５は周波数信号を電圧
■、に変換して第１及び第２の比較器６及び７に出力す
る。

第１の比較器６は、Ｆ／Ｖ変換回路５からの出力電圧ｖ
Ａが第１の電圧設定器８から与えられている第１の設定
電圧Ｖｌの値を超えたときに駆動回路９を動作させる。

第２の比較器７は、Ｆ／Ｖ変換回路５からの出力電圧■
９が第２の電圧設定器１０から与えられている第２の設
定電圧Ｖ、　　（Ｖ２＞Ｖｌ）を超えたときに駆動回路
１１を駆動する。この場合、第１及び第２の設定電圧ｖ
ｌ及びｖ２は、前述した併入条件に相当する誘導電動機
１の回転数範囲を設定するためのもので、その設定回転
数範囲の下限及び上限となるように決められる。出力部
４は、常開接点を有する第１の出力スイッチ１２ａ及び
常閉接点を有する第２の出力スイッチ１２ｂからなり、
これらは誘導発電機１の電力供給を行なわせるための図
示しない制御回路に直列にして介在されている。そして
、第１の出力スイッチ１２ｇは、駆動回路１１が駆動さ
れるとオンして制御回路を閉路し、第２の出力スイッチ
１２ｂは駆動回路１１が駆動されるとオフして制御回路
を開路する。

上記構成によれば、誘導発電機１の回転数が設定範囲内
に入ったとき、つまり、Ｆ／Ｖ変換回路５からの出力電
圧Ｖ＾が第１及び第２の設定電圧ｖ１及びｖ２の間に入
ったときに、第１の比較器６が駆動回路９を介して第１
の出力スイッチ１２ａをオンさせ、これにより遮断器投
入条件が成立して制御回路は閉路されて動作可能状態と
なる。

また、誘導発電機１の回転数が設定範囲を超えたときに
は、第２の比較器７が駆動回路１１を介して第２の出力
スイッチ１２ｂをオフさせ、これにより制御回路は開路
状態となり遮断器投入条件は成立しない。従って、誘導
発電機１の回転数が同期速度に対応する設定範囲内にあ
るときのみ遮断器゛投入条件が成立するのである。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述のような誘導発電機１の併入条件と
して決められる回転数範囲は、実際には非常に狭い範囲
であり、例えば、同期回転数を１２００　ｒ、ｐ、ｓ、
とすると、その上限は約０．３％のみを許容した１　２
０３　ｒ、ｐ、ｍ、程度となるものである。ところが、
実際の回路においては、第１及び第２の比較器６及び７
がヒステリシス特性を有する場合が多く、その精度は一
般的に入力電圧に対して１％程度である。このため、上
記した回転数に換算すると既にその誤差として１２　ｒ
、ｐ、ｓとなってしまい、本来検出したい回転数範囲を
大きく外れてしまう不具合があった。

上述の不具合を第５図を用いて説明するに、例えば誘導
発電機１の回転数に応じてＦ／Ｖ変換回路５から出力さ
れる電圧ｖＡが、第５図に示すように第１及び第２の設
定電圧Ｖ、及びｖ２の両者を一時的に超えて変化する場
合、つまり、ａ点からｊ点まで変化する場合を想定して
みる。

この場合に、まず、出力電圧ｖＡが上昇して第１の設定
電圧値ｖＩに達すると（図中ａ点）、第１の比較器６に
より第１の出力スイッチ１２ａがオンされる。この後、
出力電圧Ｖ＾が低下して第１の設定電圧値ｖ２に達した
とき（図中す点）に、第１の比較器６は作動せず、比較
器６のヒステリシス特性によりΔｖ１だけさらに低下し
た第１の復帰電圧Ｖ、′に違したときに（図中Ｃ点）第
１の出力スイッチ１２ａをオフさせる。次に、出力電圧
ｖＡが第１の設定電圧Ｖ１を超えて（図中ｅ点）第１の
出力スイッチ１２ａがオンされた後、出力電圧ＶＡが第
２の設定電圧Ｖ２に達すると、第２の比較器７は第２の
出力スイッチ１２ｂをオフさせる。そして、出力電圧ｖ
Ａが低下して第２の設定電圧Ｖ２に達しても、比較器７
は、上述同様にヒステリシス特性により動作せず、さら
にΔｖ２だけ低下した第２の復帰電圧Ｖ２　に達したと
き（図中ｉ点）に、第２の出力スイッチ１２ｂをオンさ
せる。この場合に、第２の復帰電圧Ｖ２は、前述したよ
うにヒステリシス特性によるΔＶ２の値が大きいために
、第１の設定電圧■、よりも低い値となってしまう。こ
の後、出力電圧Ｖいがさらに低下して上述の第２の復帰
電圧ｖＩになると、第１の比較器６は第１の出力スイッ
チ１２ａをオフさせる。

以上の動作により、第１及び第２の出力スイッチ１２ａ
及び１２ｂは第５図（イ）及び（ロ）に示すようにオン
オフされ、従って、遮断器投入条件としては（ハ）に示
すようになる。しかしながら、本来投入条件として検出
したい部分は、出力電圧Ｖ＾の値が第１及び第２の設定
電圧ｖ１及び■２の間のとき、つまり、第５図中（ａ−
ｂ）間。

（ｅ−ｆ）間及び（ｇ　−ｈ）間であるので、（ｃ）に
示すような投入条件では併入されるべきでない期間が生
じてしまう不具合があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は
、例えば誘導発電機等の回転機を商用電源へ併入する場
合のように、検出すべき所定の回転速度範囲が非常に狭
い場合でも、その回転速度を精度良く検出することがで
きる回転機の回転速度検出回路を搗供するにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、回転機の回転数が所定範囲内にあるときのみ
負荷の動作指令信号を出力する回転機の回転速度検出囲
路を対象とし、前記回転機の回転数を検出して周波数信
号を出力する信号発生手段と、この信号発生手段から出
力される周波数信号を電圧に変換するＦ／Ｖ変換回路と
、このＦ／Ｖ変換回路からの出力電圧が第１の設定電圧
に等しいときに第１の一致信号を出力する第１の検出回
路と、前記Ｆ／Ｖ変換回路からの出力電圧が前記第１の
設定電圧よりも高い第２の設定電圧に等しいときに第２
の一致信号を出力する第２の検出回路と、前記Ｆ／Ｖ変
換回路からの出力電圧が増加状態にあるときに増加信号
を出力し減少状態にあるときに減少信号を出力する回転
状態判定回路と、前記増加信号の出力状態で前記第１の
一致信号が出力されたときに前記動作指令信号を出力状
態に保持し前記減少信号の出力状態で第１の一致信号が
出力されたときに前記動作指令信号の出力状態を解除す
る第１の保持回路と、前記増加信号の出力状態で前記第
２の一致信号が出力されたときに前記動作指令信号の出
力状態を解除し前記減少信号の出力状態で第２の一致信
号が出力されたときに前記動作指令信号を出力状態に保
持する第２の保持回路とを設けて構成したところに特徴
を有する。

（作用） 本発明の回転機の回転速度検出回路によれば、信号発生
手段により回転機の回転数に相当する周波数信号が出力
されると、Ｆ／Ｖ変換回路はこれを出力電圧■８に変換
する。第１の検出回路はＦ／Ｖ変換回路からの出力電圧
ｖＡの大きさが第１の設定電圧に等しくなったときに第
１の一致信号Ｓ１を出力し、第２の検出回路はＦ／Ｖ変
換回路からの出力電圧ｖＡの大きさが第２の設定電圧に
等しくなったときに′ｉｓ２の一致信号Ｓ２を出力する
。回転機の回転速度が上昇してＦ／Ｖ変換回路からの出
力電圧ｖＡが増加してゆき第１の設定電圧ｖｌに達する
と、第１の検出回路から第１の一致信号Ｓ１が出力され
、このとき回転状態判定回路からは増加信号Ｓｕが出力
されている。これにより、第１の保持回路は動作指令信
号を出力する。

そして、この状態は回転状態判定回路からの減少信号Ｓ
ｏの出力状態で第１の検出回路から第１の一致信号Ｓ１
が出力されるときまで保持される。

従って、動作指令信号は、第１の保持回路により、回転
機の回転速度に相当する出力電圧ｖＡが第１の設定電圧
ｖＩよりも大きいときのみに出力可能となる。一方、回
転機の回転速度がさらに上昇してＦ／Ｖ変換回路からの
出力電圧ｖＡが第２の設定電圧Ｖ２に達すると、第２の
検出回路から第２の一致信号Ｓ２が出力され、このとき
回転状態判定回路からは増加信号ＳＵが出力されている
。これにより、第２の保持回路は動作指令信号の出力状
態を解除する。そして、この状態は、回転状態判定回路
からの減少信号Ｓ。の出力状態で第２の検出回路から第
２の一致信号Ｓ２が出力されるときまで保持される。従
って、動作指令信号は、第２の保持回路により、回転機
の回転速度に相当する出力電圧ＶＡが第２の設定電圧ｖ
２を超えている期間中は出力状態を解除される。そして
、これら第１及び第２の保持回路により、動作指令信号
は、出力電圧ｖＡが第１及び第２の設定電圧Ｖ１及びＶ
２の間にあるときのみ出力状態が保持される。

（実施例） 以下、本発明を誘導発電機の発電出力を商用電源へ併入
するための遮断器投入条件を検出する回転速度検出回路
に適用した場合の一実施例について第１図乃至第３図を
参照しながら説明する。

まず、全体の電気的構成を示す第３図において、主回路
母線２１には商用電源２２が接続され、電動機等の負荷
２３に給電する。また、主回路母線２１には遮断器２４
を介して回転機たる誘導発電機２５が接続されている。

誘導発電機２５は原動機２６により回転駆動され、その
回転数は信号発生手段たるタコジェネレータ２７により
検出されて周波数信号として出力される。この場合、誘
導発電機２５の同期速度は例えば１２０　Ｏｒ、ｐ、ｍ
とされ、商用電源２２との俳人条件としての回転速度は
、同期速度の１２００　ｒ、ｐ、ｍから許容上限速度１
２０３　ｒ、ｐ、ａの範囲とする（同期速度の０゜３％
以内）。回転数検出回路２８は、このタコジェネレータ
２７と共に検出入力部２９及び出力部３０から構成され
ており、タコジェネレータ２７からの周波数信号は検出
入力部２９に入力される。

出力部３０には常閉接点を有する第１の出力スイッチ３
１ａ及び常閉接点を有する第２の出力スイッチ３１ｂが
設けられ、検出入力部２９により後述するようにオンオ
フ制御される。そして、出力スイッチ３１ａ及び３１ｂ
は、遮断器投入スイッチ３２．遮断器投入コイル３３と
共に直列にして制御電源３４に接続され、制御回路３５
を構成している。遮断器投入コイル３３は通電状態で上
述の遮断器２４を投入させる。この場合、遮断器２４は
、−度投入されると、遮断器投入コイル３３の通断電に
拘らず投入状態を保持し、遮断時は図示しない遮断装置
により制御されるようになっている。

次に、第１図に従って、検出入力部２９及び出力部３０
について詳述する。まず、検出入力部２９において、Ｆ
／Ｖ変換回路３６は周波数信号を出力電圧ｖＡに変換し
て第１及び第２の検出回路３７及び３８並びに回転状態
判定回路３９に出力する。第１の検出回路３７は、第１
の電圧設定回路４０から第１の設定電圧ｖ１が与えられ
ており、Ｆ／Ｖ変換回路３６からの出力電圧ｖＡと設定
電圧ｖ１とが等しいときに第１の一致信号Ｓ１を第１の
保持回路４１に出力する。第２の検出回路３８は、第２
の電圧設定回路４２から第２の設定電圧ｖ２が与えられ
ており、Ｆ／Ｖ変換回路３６からの出力電圧ＶＡと設定
電圧Ｖ２とが等しいときに第２の一致信号Ｓ２を第２の
保持回路４３に出力する。この場合、第１及び第２の設
定電圧ｖ１及びｖ２は、誘導発電機２５を併入するため
の遮断器２４の投入条件となる回転速度即ち同期回転速
度（１２０Ｏｒ、Ｌｍ）及び許容上限速度（１２０３ｒ
、ｐ、ｍ　）に夫々対応した値に設定されている。

回転状態判定回路３９は、Ｆ／Ｖ変換回路３６からの出
力電圧ｖＡが増加しているときに増加信号ＳＵを出力し
、減少しているときに減少信号ＳＤを出力するものであ
り、これらの信号Ｓｕ、Ｓ。

を第１及び第２の保持回路４１及び４３に与える。

第１の保持回路４１は、回転状態判定回路３９からの増
加信号Ｓｕの入力状態でＦ／Ｖ変換回路３６から第１の
一致信号Ｓ１が入力されると、駆動回路４４を介して第
１の出力スイッチ３１ａをオン状態に保持する。また、
第１の保持回路４１は、減少信号Ｓ。の入力状態で第１
の一致信号Ｓ１が入力されると、第１の出力スイッチ３
１ａのオン状態を解除する。一方、第２の保持回路４３
は、増加信号Ｓｕの人力状態で第２の検出回路３８から
第２の：致信号Ｓ２が人力されると、駆動回路４５を介
して第２の出力スイッチ３１ｂのオン状態を解除する。

また、第２の保持回路４３は、減少信号ＳＩ）の入力状
態で第２の一致信号Ｓ２が入力されると、第２の出力ス
イッチ３１ｂをオン状態に保持する。尚、上述した第１
及び第２の出力スイッチ３１ａ及び３１ｂがオンされて
いる状態、即ち遮断器投入スイッチ３２のオンにより制
御回路３５の遮断器投入コイル３３通電可能となる状態
を本発明でいうところの動作指令信号の出力状態として
いる。

次に本実施例の作用について第２図をも参照しながら説
明するに、いま、誘導発電機２５の回転速度に相当する
Ｆ／Ｖ変換回路３６からの出力電圧ｖＡの大きさが、第
２図に示すように変化する場合（図中ａ点からｊ点まで
）を想定して述べる。

まず、誘導発電機２５の回転数が上昇してＦ／Ｖ変換回
路３６からの出力電圧ｖＡが第１の設定電圧ｖ１に達す
ると（第２図中ａ点）、第１の検出回路３７から第１の
一致信号Ｓ１が…力される（第２図（ハ）参照）。この
とき回転状態判定回路３９は出力電圧ｖＡの増加状態を
判定して増加信号ＳＵを出力している（第２図（イ）参
照）。

これにより、第１の保持回路４１からは駆動信号が出力
される（第２図（ニ）参照）。つまり、これにより誘導
発電機２５の同期速度が検出されたことになる。この状
態で、遮断器投入スイッチ３２がオンされると、制御回
路３５の遮断器投入コイル３３は制御電源３４により通
電されて遮断器２４が投入可能となる。

この後、出力電圧ｖＡの大きさが第２の設定電圧Ｖ２に
達する前に減少して再び第１の設定電圧Ｖ、に達すると
（第２図中す点）、第１の検出回路３７は第１の一致信
号Ｓ１を再び出力する（第２図（ハ）参照）。このとき
、回転状態判定回路３９は出力電圧ｖＡの減少状態を判
定して減少信号Ｓ。を出力している（第２図（イ）参照
）ので、第１の保持囲路４１は駆動信号の出力状態を解
除し、第１の出力スイッチ３１ｇをオフさせる（第２図
（ニ）、（ホ）参照）。これにより、この状態で遮断器
投入スイッチ３２がオンされても、遮断器投入コイル３
３には通電されず遮断器２４を投入できない状態となる
。つまり、誘導発電機２５の回転速度が同期速度を下回
ったときには遮断器２４の投入を不能とすることにより
、誘導発電機２５が商用電源２２に対する負荷となるこ
とが防止されるのである。

さて、次に出力電圧ｖＡの大きさが、再び上昇して第１
の設定電圧Ｖ、を超え（第２図中ｅ点）、上述同様にし
て第１の出力スイッチ３１ａがオン状態に保持された後
、さらに上昇して第２の設定電圧■２に達すると（第２
図中ｆ点）、こんどは第２の検出回路３８から第２の一
致信号Ｓ２が出力される（１２図（へ）参照）。そして
、このとき回転状態判定回路３９からは出力電圧ＶＡの
増加状態であることにより増加信号ＳＵを出力している
（第２図（ロ）参照）ので、第２の保持回路４３は駆動
信号を出力しく第２図（ト）参照）、これにより第２の
出力スイッチ３１ｂは駆動回路４５によりオフされる（
第２図（チ）を照）。そして、この状態は出力電圧ｖＡ
が再び第２の設定電圧Ｖ２に達するまで（第２図中ｇ点
）保持される。この結果、遮断器２４は投入条件が成立
せず、この状態で遮断器投入スイッチ３２がオンされて
いても遮断器投入コイル３３に通電されることはない。

これにより、この状態では遮断器２４が投入できなくな
り、誘導発電機２５の俳人時に励磁突入電流による商用
電源２２の電圧低下を招く不具合がなくなる。

以上の結果、遮断器２４の投入条件は、第２図（す）に
示すように、出力電圧ｖＡの値が第１及び第２の設定電
圧ｖ１及びＶ２の間にあるときのみとなり、誘導発電機
２５の回転速度が最適な状態で併入が可能となるもので
ある。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、回
転数を正確に検出して動作指令信号を出力する必要があ
る回転機の回転速度検出回路全般に適用できるものであ
る。

［発明の効果コ 本発明の回転機の回転速度検出回路によれば、Ｆ／Ｖ変
換回路から出力される回転機の回転数に相当する出力電
圧に対して、第１及び第２の検出回路により、夫々第１
及び第２の設定電圧と等しくなったときに第１及び第２
の一致信号を出力させ、これらの一致信号に基づいて第
１及び第２の保持回路により、回転状態判定回路から出
力される増加信号或は減少信号に応じて動作指令信号を
出力させるようにした。これにより、動作指令信号をＦ
／Ｖ変換回路からの出力電圧が第１及び第２の設定電圧
の間にあるときのみ出力させることができるので、従来
の比較器を用いる場合と異なりヒステリシス特性による
検出誤差を極力低減させることができ、従って、回転機
の回転速度の検出範囲が狭い場合でもこれを正確に検出
できるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の一実施例を示し、第１図は
電気的構成図、第２図は動作説明図、第３図はシステム
の全体構成を示す電気的構成図であり、第４図及び第５
図は従来例を示す第１図及び第２図相当図である。 図面中、２１は主回路母線、２２は商用電源、２３は負
荷、２４は遮断器、２５は誘導発電機（回転機）、２６
ぽ原動機、２７はタコジェネレータ（信号発生手段）、
２８は回転数検出回路、３１ａ、３１ｂは出力スイッチ
、３６はＦ／Ｖ変換回路、３７．３８は第１．第２の検
出回路、３９は回転状態判定回路、４０．４２は第１．
第２の電圧設定回路、４１．４３は第１．第２の保持回
路である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、回転機の回転数が所定範囲内にあるときのみ負荷の
   動作指令信号を出力するものにおいて、前記回転機の回
   転数を検出して周波数信号を出力する信号発生手段と、
   この信号発生手段から出力される周波数信号を電圧に変
   換するＦ／Ｖ変換回路と、このＦ／Ｖ変換回路からの出
   力電圧が第１の設定電圧に等しいときに第１の一致信号
   を出力する第１の検出回路と、前記Ｆ／Ｖ変換回路から
   の出力電圧が前記第１の設定電圧よりも高い第２の設定
   電圧に等しいときに第２の一致信号を出力する第２の検
   出回路と、前記Ｆ／Ｖ変換回路からの出力電圧が増加状
   態にあるときに増加信号を出力し減少状態にあるときに
   減少信号を出力する回転状態判定回路と、前記増加信号
   の出力状態で前記第１の一致信号が出力されたときに前
   記動作指令信号を出力状態に保持し前記減少信号の出力
   状態で第１の一致信号が出力されたときに前記動作指令
   信号の出力状態を解除する第１の保持回路と、前記増加
   信号の出力状態で前記第２の一致信号が出力されたとき
   に前記動作指令信号の出力状態を解除し前記減少信号の
   出力状態で第２の一致信号が出力されたときに前記動作
   指令信号を出力状態に保持する第２の保持回路とを具備
   してなる回転機の回転速度検出回路。