JPH04270974A - 負荷制御装置 - 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】

［発明の目的］

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電動機等の負荷の開閉、
保護を行う主回路器具及びそれらを動作させるための制
御回路を備えた負荷制御装置に係わり、特に、その制御
回路器具の絶縁不良に起因する事故への対処を図ったも
のに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の装置、例えばコントロールセン
タは、一般に、電磁接触器、配線用遮断器、電流変換器
、制御用補助リレー等の主回路器具を単位回路毎にまと
めた複数のユニットを多段に収納すると共に、各ユニッ
ト毎に始動停止表示ランプ等を含む表示装置と始動スイ
ッチ、停止スイッチ等を含む操作装置とを備えた表示操
作パネルを設けることにより構成されている。

【０００３】また、近年においては、ユニットの仕様変
更に容易に対処できるようにするために、マイクロコン
ピュータを利用した制御回路を構成してユニット内に収
納することが行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
負荷制御装置において、制御回路器具の絶縁物が劣化し
て絶縁抵抗が減少すると、絶縁物を介して漏れ電流が流
れ始め、これが徐々に増大してついには地絡事故や短絡
事故に至ることがある。従って、かかる事故に至ること
を未然に防止してコントロールセンタの信頼性を高める
には、制御回路器具の絶縁抵抗の低下を早期に検出する
ことが必要となる。

【０００５】しかしながら従来においては、これらの絶
縁劣化を発見するには絶縁抵抗計等にて一つ一つ絶縁抵
抗を頻繁に測定するしか手だてがなく、この点が従来よ
り未解決の課題とされていた。そこで、本発明の目的は
、制御回路器具の絶縁劣化を早期に検出でき、事故に至
る前に容易に対処することができる負荷制御装置を提供
するにある。 ［発明の構成］

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る負荷制御装
置は、負荷の開閉、保護を行う主回路器具及びそれらを
動作させるための制御回路器具をユニット内に収納して
なるものであって、制御回路の母線とユニットのアース
端子との間に絶縁抵抗測定用の直流電圧を印加可能な電
圧印加手段を設けると共に、この電圧印加手段による電
圧の印加時に流れる漏れ電流を測定する電流検出手段と
、この電流検出手段により測定された漏れ電流が所定の
値以上になったときに警報信号を出力する警報手段とを
設け、さらに所定時間経過後にタイムアップ信号を出力
して上記電圧印加手段及び電流検出手段を含む直流回路
を動作させるタイマ回路を設けた構成に特徴を有する。 この場合、漏れ電流の測定値またはそれを比較する基準
値を、漏れ電流測定時の相対湿度と温度により補正して
その値が所定の値以上になったときに警報信号を出力す
るようにしてもよい。

【０００７】

【作用】タイマ回路から所定時間が経過する度にタイム
アップ信号が出力されるから、これに基づいて、制御回
路の母線とユニットのアース端子との間に絶縁抵抗測定
用の直流電圧が電圧印加手段から印加され、そのときの
漏れ電流が電流検出手段によって測定される。このこと
は絶縁抵抗を自動的に測定することを意味する。従って
、万一、制御回路器具の絶縁が劣化していた場合には、
漏れ電流が所定の値以上になることに基づいて警報手段
から警報信号が出力されるから、事故に至る前に制御回
路器具の絶縁不良に容易に対処することが可能になる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明をコントロールセンタに適用し
た一実施例について図面を参照しながら説明する。

【０００９】図１に示した回路は、コントロールセンタ
の１ユニット分の構成である。三相の電源母線１と負荷
である電動機２との間の主回路３には、それぞれ主回路
器具である配線用遮断器４，電磁接触器５，主回路電流
検出用の電流変換器６及び地絡電流検出用の零相変流器
７が設けられている。

【００１０】一方、配線用遮断器４の負荷側には、操作
用変圧器８の一次側が接続されており、この変圧器８の
二次側には制御母線９，１０が接続されて制御回路１１
用の電源回路を構成していると共に、後述するようにそ
の二次側交流出力を整流して直流定電圧を出力する直流
回路が設けられている。

【００１１】制御回路１１は、マイクロコンピュータか
らなる論理演算回路１２を中心に構成され、この論理演
算回路１２は記憶回路１３に記憶された制御プログラム
に基づきＡ／Ｄ変換回路１４，入力回路１５，特性設定
部１６及び比較回路１７から与えられる各信号に応じて
前記主回路３における保護動作及び制御動作を実行する
。

【００１２】Ａ／Ｄ変換回路１４は、電流変換器６が検
出した主回路電流を示す電圧信号及び零相変流器７が検
出した地絡電流を示す電圧信号をデジタル変換する機能
を有する。また、入力回路１５は、制御母線９に対して
電磁接触器５の常開形補助接点５ａ，始動用操作スイッ
チ１８及び停止用操作スイッチ１９を介して接続されて
おり、それらの各オン信号に応じた信号を入力信号とし
て受け、それらの情報を前記論理演算回路１２に与える
ようになっている。

【００１３】上述の記憶回路１３に記憶された制御プロ
グラムには、過電流，欠相，不足電流，地絡などが発生
した場合に主回路３の配線用遮断器４を遮断する主回路
保護動作並びに瞬時停電再始動，限時再始動などの制御
動作を論理演算回路１２に実行させる機能がある。さら
に、この制御プログラムは後述するように制御回路器具
における絶縁抵抗が低下したときにやはり論理演算回路
１２に警報信号を出力させる機能を有し、前記論理演算
回路１２を警報手段として機能させることができる。

【００１４】特性設定部１６は、多数の選択スイッチ等
を組み合わせて構成されたもので、記憶回路１３に記憶
された制御プログラムによる主回路保護動作条件及び瞬
時停電保護時間などを設定する他、論理演算回路１２が
警報手段として機能する際に基準となる絶縁抵抗値を設
定することができる。

【００１５】電磁接触器５の励磁コイル５ｂは、制御母
線９と制御回路１１内の出力回路２０との間に接続され
ており、論理演算回路１２からの信号に基づき出力回路
２０を介して通断電される。また、制御回路１１には電
動機２の状態を表示するために表示装置２１が設けられ
、これは具体的には図示しないが、負荷の運転及び停止
状態表示ランプ，過負荷表示ランプ並びに後述する絶縁
抵抗をデジタル表示するための表示器を含む。

【００１６】さらに制御母線９，１０には変圧器２２の
一次巻線が接続されると共に、その二次巻線にダイオー
ドブリッジからなる整流回路２３が接続されている。そ
して、整流回路２３の正側出力ラインはスイッチ２５ａ
を介して直流変流器またはオペアンプ等の電流検出手段
たる電流検出回路２４を介して前記制御回路１１の制御
母線９に接続されると共に、負側出力ラインはユニット
のフレームのアース端子ＧＮＤに接続されている。これ
により、制御母線９とフレームのアース端子ＧＮＤとの
間に整流回路２３の出力電圧を印加し、制御母線９に直
流を重畳させることができる。言い換えれば、制御母線
９に接続されている前記始動用及び停止用の各操作スイ
ッチ１８，１９、或いは補助接点５ａ及び励磁コイル５
ｂを含む電磁接触器５はそれらの絶縁ケースがフレーム
に取り付けられているから、制御母線９とフレームのア
ース端子ＧＮＤとの間に整流回路２３の出力電圧を印加
し、制御母線９に直流を重畳させることは、それらの制
御回路器具の絶縁物間に電圧を印加することになること
である。従って、変圧器２２及び整流回路２３は絶縁抵
抗測定用の直流電圧を印加可能な電圧印加手段として作
用する。

【００１７】タイマ回路２５は所定の周期毎にタイムア
ップ信号を出力してスイッチ２５ａを閉成する。これに
より整流回路２３からの直流出力電圧が制御母線９とフ
レームのアース端子ＧＮＤとの間に印加され、そのとき
に例えば励磁コイル５ｂが絶縁不良を起こしていた場合
には、その絶縁不良部を通して漏れ電流が流れるのでア
ース端子ＧＮＤ，整流回路２３，電流検出回路２４，制
御母線９及び励磁コイル５ｂからなる直流回路が形成さ
れる。電流検出手段たる電流検出回路２４は、この直流
回路に流れる漏れ電流に応じた電圧信号をＡ／Ｄ変換回
路２６に出力する。そして、Ａ／Ｄ変換回路２６では、
その電圧信号をデジタル信号に変換してこれを抵抗換算
回路２７に与え、抵抗換算回路２７では整流回路２３か
らの既知の出力電圧に対応する抵抗値に換算してこれを
比較回路１７に出力する。抵抗換算回路２７から出力さ
れる信号は、励磁コイル５ｂ等の制御回路器具の絶縁物
間の測定された絶縁抵抗に対応する。そこで、比較回路
１７は、抵抗換算回路２７から与えられる絶縁抵抗の値
に対応するデジタル信号と、特性設定部１６に設定され
、抵抗換算回路２７で補正された絶縁抵抗の基準値に対
応するデジタル信号とを比較し、測定された絶縁抵抗値
が基準値を下回ったときに論理演算回路１２に信号を出
力する。ここで、測定絶縁抵抗値が基準値を下回ること
は、電流検出回路２４によって測定された漏れ電流が所
定値以上になることを意味する。

【００１８】論理演算回路１２は、比較回路１７から漏
れ電流が所定値以上になった信号を受けると、出力回路
２０に警報信号を出力すると共に、表示装置２１にその
ときに測定された絶縁抵抗の値を表示させる。そして、
出力回路２０は論理演算回路１２から警報信号を受ける
と、電磁接触器５の励磁コイル５ｂを断電して主回路３
を遮断すると共に、外部機器に異常報知信号を出力する
。

【００１９】このように本実施例によれば、タイマ回路
２５からタイムアップ信号が出力される度に制御回路器
具の絶縁抵抗が測定され、それが基準の絶縁抵抗値より
も低くなっているときには、論理演算回路１２から警報
信号が出力される。これにより、制御回路器具に絶縁不
良に起因する事故が発生する前に、絶縁不良が発生して
いることを知ることができると共に、場合によっては電
動機２への通電を遮断して異常現象に対し迅速に対処す
ることができるようになる。

【００２０】図２は本発明の他の実施例で、漏れ電流の
測定時に相対湿度と温度をそれぞれ測定し、測定した漏
れ電流をこの相対湿度と温度により補正し、その値が所
定の値以上になったときに警報信号を出力するようにし
たものである。

【００２１】即ち３２は抵抗補正演算回路で、温度検出
手段２８により検出され、Ａ／Ｄ変換回路３０によりデ
ジタル変換された温度と、相対湿度検出手段２９により
検出され、Ａ／Ｄ変換回路３１によりデジタル変換され
た相対湿度とをそれぞれ後述する補正曲線で与えられた
値に基づいて特性設定部１６に設定された基準となる絶
縁抵抗値を補正する。図３は相対湿度補正曲線の一例で
あり、相対湿度５０％ＲＨを基準相対湿度とし、このと
きの絶縁抵抗値をＲＳＴとした場合に、相対湿度が８５
％ＲＨになったときは、絶縁抵抗値ＲＳＴ×１０−３と
している。また図４は温度補正曲線の一例であり、温度
２０℃を基準温度とし、このときの絶縁抵抗値をＲＳＴ
とした場合に、温度が３０℃になったときは絶縁抵抗値
がＲＳＴ×０．５となるようにしている。つまり、漏れ
電流の測定時、相対湿度が８５％ＲＨ，温度が３０℃の
場合、補正後の絶縁抵抗設定値は、基準値をそれぞれの
係数で除した値 となる。従って実際には、抵抗換算回路２７から与えら
れた測定絶縁抵抗値と補正後の設定値（基準値×５×１
０−４）を比較し、測定絶縁抵抗値が補正後の基準抵抗
値を下回ったときに論理演算回路１２の信号に出力する
ことになる。このように基準値を漏れ電流測定時の相対
湿度および温度により補正することにより、例えば冬期
の低湿度，低温度時に測定し基準値以上の絶縁抵抗値を
示している場合でも梅雨時の高湿度，高温度の絶縁抵抗
値相当に換算され、より正確に測定することができるよ
うになる。なお、上記実施例では、基準値を補正するよ
うにしたが、測定絶縁抵抗値を補正するようにしても良
い。

【００２２】また上記各実施例においては、タイマ回路
２５にスイッチ２５ａを設けたが、半導体等を利用した
非接点スイッチであっても良く、更にタイマ回路２５の
出力周期は、一定とする場合に限らず、例えば当初は５
日の周期で測定し、次は３日の周期で測定し、その次は
１日の周期で測定する等、絶縁物の予想される劣化特性
に合致させた所定周期でタイムアップ信号が出力される
ように構成しても良い。また必ずしも絶縁抵抗値を表示
する表示装置２１は必要ではなく、絶縁抵抗が所定値を
下回った時（漏れ電流が所定値以上になったとき）に警
報信号を出力する構成としてもよい。その他、本発明は
、抵抗換算回路２７を設けずに電流検出手段により検出
された漏れ電流の値を基準値と比較するようにしても良
い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施する
ことができるものである。

【００２３】

【発明の効果】本発明の負荷制御装置によれば、制御回
路器具の絶縁抵抗を自動的に測定し、それらの絶縁が劣
化していた場合には、警報手段から警報信号が出力され
るから、事故に至る前に絶縁不良に用意に対処すること
が可能になるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す概略的電気回路図であ
る。

【図２】本発明の他の実施例を示す概略的電気回路図で
ある。

【図３】相対湿度補正曲線の一例を示す図である。

【図４】温度補正曲線の一例を示す図である。

【符号の説明】

２は電動機（負荷）、９，１０は制御母線、１１は制御
回路、１２は論理演算回路、２１は表示装置、２４は電
流検出回路（電流検出手段）、２５はタイマ回路、２８
は温度検出手段、２９は湿度検出手段、３２は抵抗補正
演算回路である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　負荷の開閉、保護を行う主回路器具及
   びそれらを動作させるための制御回路をユニット内に収
   納してなるものにおいて、前記制御回路の制御母線と前
   記ユニットのアース端子との間に設けられ、その間に絶
   縁抵抗測定用の直流電圧を印加可能な電圧印加手段と、
   この電圧印加手段による電圧の印加時に流れる漏れ電流
   を測定する電流検出手段と、この電流検出手段により測
   定された漏れ電流が所定値以上になったときに警報信号
   を出力する警報手段と、所定時間経過毎にタイムアップ
   信号を出力して前記電圧印加手段及び電流検出手段を含
   む直流回路を形成させるタイマ回路とを備えたことを特
   徴とする負荷制御装置。
2. 【請求項２】　　漏れ電流の測定値またはそれと比較す
   る基準値を、漏れ電流測定時の相対湿度および温度にて
   補正する手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の
   負荷制御装置。