JPH0367228B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、電力が供給される負荷の力率を測定
する装置に係り、特に力率が遅相によるのか進相
によるのかを判定する位相判定装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

電力が供給される負荷の力率改善は、負荷すな
わち電気設備の見直し、改善施策における重点項
目の一つであり、実際には進相用コンデンサを用
いて力率改善が行なわれている。ところで電気設
備に用いられる従来の力率測定装置は電力受電端
つまり三相３線式電源の受電端で測定するのが主
であつたのに対し、現在の力率測定装置は低圧系
統における力率改善の必要性により単相電源およ
び三相３線式電源での両方の力率を測定する共用
形のものが必要となつている。

このような共用形の装置では、力率値が遅れ力
率が進み力率かを判別する場合、電圧と負荷電流
との位相角のずれにより判別する方法が一般的と
なつている。しかし電源が単相と三相３線式とで
は電圧（線間電圧）と負荷電流との位相がそれぞ
れ異なるため従来の装置では、位相判定回路をそ
れぞれ単相用と三相３線式用との２つに設けて測
定したり、また、単相および三相３線式に応じて
操作者が外部の切換手段などを操作して測定して
いる。このため、装置の構成が複雑となり、また
取扱いが不便となるなどしていた。さらに位相判
定に用いる負荷電流は、負荷の変動によりその電
流値が小さくなることがあり、これにより位相判
定に誤差を生ずることがあつた。

〔発明の目的〕

本発明は上記実情に基づいてなされたもので、
電源が単相、三相のいずれであつても、かつ負荷
電流が小さくても自動的にしかも正確に位相の進
み、遅れを判定し得る位相判定装置を提供するこ
とを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、単相電源か三相電源かを判別する単
相三相判別部から送出される判別信号により信号
切換部は、単相電源の場合前記単相の電圧の線間
電圧信号をその位相を変えずに送出し、かつ三相
電源の場合三相のうちの所定の線間電圧の線間電
圧信号を所定の位相角だけ位相して送出し、この
送出された線間電圧信号と所定の相電流の相電流
信号とに基づいて判定部により遅相が進相かを判
定するようにした位相判定装置である。

〔発明の実施例〕

以下、本発明に係る位相判定装置の一実施例に
ついて第１図ないし第４図を参照して説明する。
第１図は位相判定装置の構成図である。第１図に
おいてＶ（P₁₂）は第１相と第２相間の線間電圧、
Ｖ（P₃₂）は第３相と第２相間の線間電圧であつ
て、これら線間電圧Ｖ（P₁₂）、Ｖ（P₃₂）は力率測
定装置における変圧部、交流部により動作可能な
電圧レベルに減衰されている。そして、線間電圧
Ｖ（P₁₂）は、コンパレータ１により方形波形の第
１の線間電圧信号V₁₂に変換されてから単相三相
判別部１０に送られるとともに、信号切換部２０
に送られるようになつており、また線間電圧Ｖ
（P₃₂）は、コンパレータ２により方形波形の第２
の線間電圧信号V₃₂に変換されて単相三相判定部
１０に送られ、かつ信号切換部２０の進相部２１
に送られるようになつている。

単相三相判別部１０は、線間電圧信号V₁₂およ
びV₃₂により電源が単相か三相かを判別し、単相
ならば「Ｈ」レベル、三相ならば「Ｌ」レベルの
判別信号Ｇを送出する機能をもつたもので、その
判別は線間電圧信号V₁₂，V₃₂間の位相角の違い
により行なう。つまり単相および三相の線間電圧
Ｖ（P₁₂）、Ｖ（P₃₂）と第１相の相電流Ｖ（I₁）とベ
クトルによつて示すと、単相２線式では第２図ａ
に示すように第１相と第２相間の線間電圧ベクト
ルV〓₁₂と第１相の電流ベクトルI〓₁とが同相となる。
なお、第３相と第２相間の線間電圧ベクトルV〓₃₂
は、装置の線間電圧Ｖ（P₃₂）の入力端子を線間電
圧Ｖ（P₁₂）の入力端子に接続したものである。ま
た単相３線式では、第２図ｂに示すように線間電
圧ベクトルV〓₁₂とV〓₃₂との位相角が180度となり、
三相３線式では第２図ｃに示すような線間電圧ベ
クトルV〓₁₂とV〓₃₂との位相角が60度となる。なお、
I〓₃は第３相の相電流ベクトルである。なお、この
第２図ａ，ｂ，ｃは力率が1.0の場合である。し
たがつて、単相判別部１０は、線間電圧Ｖ（P₁₂）
とＶ（P₃₂）との間の位相差によつて単相か三相か
を判別する。

信号切換部２０は、単相三相判別部１０から送
出される判別信号Ｇが「Ｈ」レベルならば線間電
圧信号V₁₂を送出し、かつ判別信号が「Ｌ」レベ
ルならば90度遅延した線間電圧Ｖ（P₃₂）を第３の
線間電圧信号V_Sとして送出する機能をもつたも
ので、遅延部２０ａと切換部２０ｂとから構成さ
れている。具体的に遅延部２０ａは、線間電圧Ｖ
（P₃₂）の位相を90度進める進相部２１、この進相
部２１から出力される電圧を方形波形に変換する
コンパレータ２２、このコンパレータ２２から送
出される線間電圧信号V₃₂を反転するインバータ
２３から構成されている。切換部２０ｂは、一端
に判別信号をゲート信号として入力し他端に線間
電圧信号V₁₂を入力するアンドゲート２４、一端
にインバータ２５を介して判別信号Ｇをゲート信
号として入力し他端にインバータ２３から送出さ
れる線間電圧信号V_Sを入力するアンドゲート２
６およびアンドゲート２４，２６を通つてくる線
間電圧信号V₁₂，V_Sを通して判別部としてのＤ型
フリツプフロツプ３０のデータ入力端子Ｄに送出
する。オアゲート２７から構成されている。

一方、第１相の相電流Ｖ（I₁）は、増幅部４０
およびコンパレート５０を介してフリツプフロツ
プ３０のクロツク入力端子CKに入力されるよう
に構成されている。なお、増幅部４０は演算増幅
部４１、抵抗４２，４３から構成されている。

次に上記の如く構成された装置の動作について
説明する。線間電圧Ｖ（P₁₂）およびＶ（P₃₂）は、
それぞれコンパレータ１，２により交流波形から
方形波形の線間電圧信号V₁₂，V₃₂に変換されて
単相三相判別部１０に送られる。単相三相判別部
１０は、入力した線間電圧信号V₁₂，V₃₂間の位
相角に基づいて単相か三相かを判別し、単相と判
別すれば「Ｈ」レベルの判別信号Ｇを送出し、ま
た三相と判別すれば「Ｌ」レベルのアナログゲー
トＧを送出する。

そこで単相電源であれば「Ｈ」レベルの判別信
号Ｇによりアンドゲート２４が開き、線間電圧信
号V₁₂がアンドゲート２４およびオアゲート２７
を通つてフリツプフロツプ３０のデータ入力端子
Ｄに送られる。なお、このときアンドゲート２６
は、インバータ２５により「Ｈ」レベルの判別信
号Ｇが反転するので閉となつている。

また、三相電源であれば「Ｌ」レベルの判別信
号Ｇはインバータ２５により反転されてアンドゲ
ート２６に入力するのでアンドゲート２６が開
く。そこで、線間電圧Ｖ（P₃₂）は、進相部２１に
より90度位相が進められコンパレータ２２により
方形波形に変換され、さらにインバータ２２によ
り反転されて線間電圧信号V_S（つまり線間電圧Ｖ
（P₃₂）の位相に対して90度遅れた位相の線間電圧
信号V_S）としてアンドゲート２６およびオアゲ
ート２７を通つてフリツプフロツプ３０のデータ
入力端子Ｄに送られる。

一方、相電流Ｖ（I₁）は、増幅部４０により所
定のレベルに非反転増幅され、さらにコンパレー
タ５０により方形波形の相電流信号I₁に変換され
てフリツプフロツプ３０のクロツク入力端子CK
に送られる。

しかして、フリツプフロツプ３０のデータ入力
端子Ｄおよびクロツク入力端子CKにそれぞれ入
力する線間電圧信号V₁₂およびV_Sと相電流信号I₁
との関係は、第３図ａ，ｂに示すようになる。な
お、第３図ａ，ｂは力率が1.0の場合を示してい
る。すなわち単相電源の場合は第３図ａに示すよ
うに線間電圧ベクトルV〓₁₂と相電流ベクトルI〓₁と
が同相となり、また三相３線式の場合も同様に第
３図ｂに示す如く線間電圧ベクトルV〓_Sと相電流
ベクトルI〓₁とが同相となる。つまり、三相３線式
では、第２図ｃに示す線間電圧ベクトルV〓₃₂の位
相を90度だけ遅延すれば相電流ベクトルI〓₁と同相
になる。

この結果、遅れ力率であれば、フリツプフロツ
プ３０のデータ入力端子Ｄおよびクロツク入力端
子CKにそれぞれ入力する線間電圧信号V₁₂，V_S
および相電流信号I₁の位相関係は、第４図ａに示
すように相電流信号I₁が線間電圧信号V₁₂，V_Sに
対して遅れることになり、フリツプフロツプ３０
のＱ出力端子からは、「Ｈ」レベルの信号が出力
される。

一方進み力率であれば、線間電圧信号V₁₂，
V₃₂の相電流信号との位相関係は、第４図ｂに示
すように相電流信号I₁が線間電圧信号V₁₂，V_Sに
対して進むことになり、これによりフリツプフロ
ツプ３０のＱ出力端子からは「Ｌ」レベルの信号
が出力される。

このように本装置においては、単相三相判別部
１０から送出される判別信号Ｇにより切換部２０
ｂは、単相の場合コンパレータ１から出力される
線間電圧信号V₁₂をフリツプフロツプ３０のＤ入
力端子に送出し、かつ三相の場合遅延部２０ａに
より90度だけ位相を遅延して得た線間電圧信号
V_Sをフリツプフロツプ３０のデータ入力端子Ｄ
に送出し、これら線間電圧V₁₂，V_Sと相電流Ｖ
（I₁）を変換して得た相電流信号I₁との間の位相
の遅れ、進みによりフリツプフロツプ３０の出力
端子Ｑから遅れの場合「Ｈ」レベルの信号、進み
の場合「Ｌ」レベルの信号を出力するので、電源
が単相、三相のいずれであつてもすなわち、単相
２線式、単相３線式、三相３線式のいずれであつ
ても自動的に遅相か進相かを判別し得る。そし
て、この判定にあつては、信号切換部２０がフリ
ツプフロツプ３０に送出する線間電圧信号V₁₂，
V_Sを切換えるだけなので、単相三相に関係なく
同一条件で判別ができる。したがつて本装置は、
従来のように単相用と三相用との位相判定回路を
それぞれを設けることもなく、また操作員が外部
の装置を操作することもなく、簡単な構成のもの
となつている。

また、相電流Ｖ（I₁）は増幅部４０により所定
レベルに増幅されるので、相電流Ｖ（I₁）が小さ
くても位相の判別に影響を与えることはない。さ
らに増幅部４０とコンパレータ５０とにより、相
電流Ｖ（I₁）の交流波形を方形波形に変換する際
の立上り、立下り時間の誤差を非常に小さくした
ので、負荷電流の変動に対しても正確に、かつ安
定して遅相、進相の判別ができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、単相三相判別部から送出され
る判別信号に応じて信号切換部から線間電圧信号
を移相し、また移相せずに送出し、この線間電圧
信号と相電流信号との位相差に基づいて判別部に
より遅相か進相かを判別するので、電源が単相、
三相のいずれであつても、かつ負荷電流が小さく
ても自動的にしかも正確に位相の進み、遅れを判
別し得る位相判別装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る位相判定装置の一実施例
を示す構成図、第２図ａ，ｂ，ｃは線間電圧と相
電流との関係を示すベクトル図で、第２図ａは単
相２線式のベクトル図、第２図ｂは単相３線式の
ベクトル図、第２図ｃは三相３線式のベクトル
図、第３図ａ，ｂは第１図に示すフリツプフロツ
プに入力する信号の一例を示すベクトル図、第４
図ａ，ｂは第１図に示すフリツプフロツプによる
判定の動作を説明するための図である。 １，２……コンパレータ、１０……単相三相判
定部、２０……信号切換部、２０ａ……遅延部、
２０ｂ……切換部、２１……進相部、２２……コ
ンパレータ、２３……インバータ、２４，２６…
…アンドゲート、２５……インバータ、２７……
オアゲート、４０……増幅部、４１……演算増幅
器、５０……コンパレータ、３０……Ｄ型フリツ
プフロツプ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 線間電圧を変換し得られた少なくとも２つの
   線間電圧信号の位相差により電源が単相か三相か
   を判別する単相三相判別部と、この単相三相判別
   部から送出される判別信号により前記電源が単相
   であれば前記線間電圧信号のうち所定の線間電圧
   信号を送出し、かつ前記電源が三相であれば前記
   線間電圧信号のうち前記所定の信号とは別の所定
   の線間電圧信号を所定の位相角だけ移相して送出
   する信号切換部と、この信号切換部から送出され
   る線間電圧信号と所定の相電流を増幅し変換して
   得た相電流信号とに基づいて遅相か進相かを判定
   する判定部とを具備したことを特徴とする位相判
   定装置。