JPH0974697A - 負荷制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電磁接触器による遮断電流が大きくばらつく
場合であっても、電磁接触器の寿命を簡単な構成にて正
確に判断し、その電磁接触器の保守管理の的確化を実現
すること。 【解決手段】 検出回路４０は、電流変換器２６の出力
に基づいて電磁接触器２５の遮断電流を検出し、その検
出出力を論理演算回路３１に与える。判定回路４１は、
検出回路４０が検出した遮断電流の大きさを判定する。
論理演算回路３１は、電磁接触器２５の遮断動作が行わ
れる毎に、判定回路４１により判定された遮断電流の大
きさが定格遮断電流領域を含む所定の中間領域にある場
合に、上記検出遮断電流と予め設定された遮断電流及び
耐久開閉回数の関係と示す論理式とに基づいて当該遮断
電流が多くなるほど大きな値となる加算値を演算してこ
れを逐次累積すると共に、判定回路４１により判定され
た遮断電流の大きさが中間領域を外れた状態にある場合
に、予め設定された加算値を逐次累積する動作を行い、
当該累積結果を表示部３９に表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動機のような負
荷の開閉などを行うための主回路器具の制御を論理演算
回路により行うようにした負荷制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電動機や抵抗負荷などの開閉及び保護機
能を備えた負荷制御装置の一例としては、コントロール
センタが知られている。

【０００３】即ち、コントロールセンタにおいては、電
磁接触器、配線用遮断器、電流変換器、制御用補助リレ
ーなどの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
ランプなどを含む表示装置と、始動用操作スイッチ、停
止用操作スイッチなどを含む操作装置を備えた表示操作
パネルを設けることにより構成されている。

【０００４】また、近年においては、ユニットの仕様変
更に容易に対処可能とするために、電子応用技術を採用
することによって、複数の制御及び保護機能のうち必要
な機能を適宜に設定、追加、変更できる構成とすること
も行われている。つまり、この場合には、マイクロコン
ピュータより成る論理演算回路を設け、この論理演算回
路によって、前記操作装置による入力信号及び電流変換
器により検出した主回路電流の大小に応じて前記主回路
器具及び表示装置の制御を行う構成とすることにより、
制御態様をフレキシブルに変更できるようにしている。

【０００５】図４には、このような論理演算回路を採用
したコントロールセンタの構成例を概略的に示す。即
ち、この図４はコントロールセンタの１ユニット分の回
路構成の概略を示すもので、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。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９ａ、９ｂが接続されている。

【０００６】上記制御母線９ａ、９ｂから図示しない直
流電源回路を介して給電される制御部１０は、マイクロ
コンピュータから構成した論理演算回路１１を中心に構
成されている。この論理演算回路１１は、それぞれ操作
装置である始動用操作スイッチ１２、停止用操作スイッ
チ１３及び前記電磁接触器５が有する常開形補助接点５
ａからの各オン信号を入力回路１４を介して受け、且つ
電流変換器６及び零相変流器７からの各信号をＡ−Ｄ変
換回路１５を介して受けると共に、電磁接触器５の動作
用コイル５ｂを出力回路１６を介して通断電制御するよ
うに構成されている。

【０００７】記憶回路１７には、過負荷、欠相、不足電
流、地絡などの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実行するための制御プログラム及
び機能データが記憶されており、論理制御回路１１は、
上記制御プログラム、機能データ及び前記入力信号に基
づいた保護動作並びに制御動作を実行する。設定回路１
８は、記憶回路１７に記憶する上記機能データをコント
ロールセンタの設置現場において所望に設定、選択でき
るように図示しない多数の選択スイッチなどにより構成
されている。

【０００８】そして、このようにマイクロコンピュータ
により構成した論理演算回路１１によって、主回路器具
などの制御を行うようにしているので、例えばユニット
の仕様変更がある場合でも、論理演算回路１１の制御プ
ログラムを変更するだけで容易に対処できるようにな
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】コントロールセンタを
保守管理していく上で問題となるのは、各電気部品の経
年劣化である。中でも、最も開閉頻度が多くなる電磁接
触器５にあっては、その開閉寿命の上限回数を越えて開
閉動作が行われる場合があり、この上限回数を越えて開
閉動作が行われると接点の脱落を生じるなど、コントロ
ールセンタに大きな機能障害が発生することになる。従
って、電磁接触器５の保守管理のためには、その開閉回
数を記録しておく必要がある。

【００１０】ところで、上記のような電磁接触器５の開
閉寿命は、電磁接触器５が定格電流で開閉された場合の
値であり、開閉時の主回路電流が定格電流より大きい場
合には、それに連れて開閉寿命も短くなるという特性が
あり、これがコントロールセンタの保守管理を的確に行
っていく上での障害になるという問題点があった。

【００１１】そこで、従来では、上記のような問題点を
解決するために、例えば特開平６−１７８４３８号公報
に記載された負荷制御装置が提供されている。具体的に
は、この負荷制御装置では、電磁接触器の遮断動作が行
われる毎に、主回路電流が多い場合ほど大きな値となる
加算値を逐次累積すると共に、その累積結果を表示部に
表示させる構成となっている。従って、この構成によれ
ば、電磁接触器の開閉回数が、遮断電流の大小に応じて
補正された状態で表示されることになり、このように表
示される開閉回数データに基づいて電磁接触器の開閉寿
命を正確に判断することが可能になる。

【００１２】しかしながら、このように構成された負荷
制御装置では、電磁接触器の遮断容量を越えるような大
電流領域で遮断動作が行われた場合、例えば定格電流の
１０００％を遮断する動作が行われた場合には、実際に
は１回の遮断動作で寿命となるにも拘らず、まだ１万回
程度の耐久開閉回数があるものと表示されることにな
り、その表示に基づいた開閉寿命の判断が不正確になる
という問題点があった。また、電磁接触器の定格遮断電
流以下の小電流領域では、表示部により示される耐久開
閉回数が、電磁接触器の機械的寿命を上回る領域が存在
するものであり、このため、このような小電流領域での
開閉が繰り返された場合にも、開閉寿命の判断が不正確
になるという問題点があった。

【００１３】そこで、本発明は、電磁接触器の開閉寿命
の判断に際して、当該電磁接触器による遮断電流の大き
さが、定格遮断電流領域を含む中間領域を外れているか
否かという条件を加味することによって、上記のような
問題点を効果的に解決するようにしたものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、電源母線及び負荷間の主回路に介在された
電磁接触器などの主回路器具と、この主回路器具の操作
のための操作装置と、この操作装置による入力信号及び
主回路電流の大小に応じた前記主回路器具の制御を予め
記憶した制御プログラムに基づいて行う論理演算回路と
を備えた負荷制御装置において、前記電磁接触器の遮断
動作時における前記主回路電流を検出する電流検出手段
と、この電流検出手段が検出した主回路電流の大きさを
判定する判定手段と、前記論理演算回路による演算結果
を表示する表示手段とを備えた上で、前記論理演算回路
を、前記電磁接触器の遮断動作が行われる毎に、前記判
定手段により判定された主回路電流の大きさが定格遮断
電流領域を含む所定の中間領域にある場合に、前記電流
検出手段が検出した主回路電流と予め設定された遮断電
流及び耐久開閉回数の関係を示す論理式とに基づいて当
該主回路電流が多くなるほど大きな値となる加算値を演
算してこれを逐次累積する動作を行うと共に、前記判定
手段により判定された主回路電流の大きさが前記中間領
域を外れた状態にある場合に、予め設定された加算値を
逐次累積する動作を行い、当該累積結果を前記表示手段
に表示する構成としたものである。

【００１５】このような構成によれば、電磁接触器の遮
断動作が行われる毎に、その遮断動作時における主回路
電流が電流検出手段により検出されると共に、このよう
に検出された主回路電流の大きさが判定手段により判定
されるようになる。

【００１６】上記のように判定手段により判定された主
回路電流（遮断電流に相当）の大きさが定格遮断領域を
含む所定の中間領域にあった場合には、論理演算回路
は、電磁接触器の遮断動作が行われる毎に、前記検出手
段により検出された主回路電流と、予め設定された遮断
電流及び耐久開閉回数の関係を示す論理式とに基づい
て、当該主回路電流が多くなるほど大きな値となる加算
値を演算して、その加算値を逐次累積する動作を行う。

【００１７】また、判定手段により判定された主回路電
流の大きさが上記中間領域を外れた状態にあった場合に
は、論理演算回路は、電磁接触器の遮断動作が行われる
毎に、予め設定された加算値を逐次累積する動作を行
う。具体的な例を挙げるならば、電磁接触器の遮断容量
を越えるような大電流領域で遮断動作が行われた場合に
は、比較的大きな値に設定された加算値を加算し、電磁
接触器の定格遮断電流以下の小電流領域で遮断動作が行
われた場合には、当該電磁接触器の機械的耐久開閉回数
を加味した加算値を加算する。そして、論理演算回路
は、上記のように演算した加算値を逐次累積すると共
に、その累積結果を表示手段に表示させる。

【００１８】従って、遮断電流の大きさが定格遮断領域
を含む所定の中間領域にある場合には、表示手段に対し
て、電磁接触器の開閉回数が当該遮断電流の大小に応じ
て補正された状態（具体的には、遮断電流が大きい場合
には、電磁接触の開閉回数が定常電流の遮断時より多い
値に換算された状態）で表示されることになり、このに
ように表示される開閉回数データは、電磁接触器の実際
の耐久開閉回数を判断するためのデータとして信頼性が
高いものとなる。また、電磁接触器の遮断容量を越える
ような大電流領域で遮断動作が行われた場合には、表示
手段に表示される開閉回数が予め設定された大きな値だ
け増加させることが可能であると共に、電磁接触器の定
格遮断電流以下の小電流領域で遮断動作が行われた場合
には、表示手段に表示される開閉回数が電磁接触器の機
械的耐久開閉回数を加味した値ずつ増加させることが可
能であって、このような各場合にも、電磁接触器の開閉
回数が遮断電流の大きさに応じて補正された状態で表示
されることになるから、電磁接触器の遮断容量を越える
ような大電流領域で遮断動作が行われた場合や、電磁接
触器の定格遮断電流以下の小電流領域で遮断動作が繰り
返された場合であっても、開閉寿命の判断を正確に行い
得るようになる（請求項１）。

【００１９】この場合、前記論理演算回路に対して、前
記累積結果と前記電磁接触器の定格耐久開閉回数の割合
を演算して前記表示手段に表示する機能を付加する構成
とすることもできる。このような構成によれば、表示手
段に対して、前述のように論理演算回路により演算補正
された電磁接触器の開閉回数と、電磁接触器の定格耐久
開閉回数との割合が表示されることになるから、その表
示内容に基づいて、電磁接触器の寿命を一目で把握可能
となる（請求項２）。

【００２０】

【発明の実施の形態】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１乃至図３を参照しな
がら説明する。

【００２１】即ち、図１には、コントロールセンタの１
ユニット分の回路構成が示されている。この図１におい
て、三相の電源母線２１と負荷である電動機２２との間
には、主回路２３が形成されており、この主回路２３に
は、それぞれ主回路器具である配線用遮断器２４、電磁
接触器２５、主回路電流に応じた電圧信号を発生する電
流変換器２６及び地絡電流検出用の零相変流器２７が設
けられている。また、主回路２３における配線用遮断器
２４の負荷側には、操作用変圧器２８の一次側が接続さ
れており、この変圧器２８の二次側には制御母線２９
ａ、２９ｂが接続されている。

【００２２】上記制御母線２９ａ、２９ｂから図示しな
い直流電源回路を介して給電される制御部３０は、マイ
クロコンピュータから構成した論理演算回路３１を中心
に構成されている。この論理演算回路３１は、それぞれ
操作装置である始動用操作スイッチ３２、停止用操作ス
イッチ３３からの各オン信号、並びに前記電磁接触器２
５が有する常開形補助接点２５ａからのオン信号及びオ
フ信号を入力回路３４を介して受け、且つ電流変換器２
６及び零相変流器２７からの各信号をＡ−Ｄ変換回路３
５を介して受けると共に、電磁接触器２５の動作用コイ
ル２５ｂを出力回路３６を介して通断電制御するように
なっている。また、論理演算回路３１は、表示手段とし
ての表示部３９による後述のような表示内容の制御も行
う。

【００２３】記憶回路３７には、過負荷、欠相、不足電
流、地絡などの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実行するための制御プログラム及
び機能データが記憶されており、論理制御回路３１は、
上記制御プログラム、機能データ及び前記入力信号に基
づいた保護動作並びに制御動作を実行する。設定回路３
８は、記憶回路３７に記憶する上記機能データをコント
ロールセンタの設置現場において所望に設定、選択でき
るように図示しない多数の選択スイッチなどにより構成
されている。

【００２４】さて、電流検出手段としての検出回路４０
は、前記始動用操作スイッチ３２、停止用操作スイッチ
３３及び前記電磁接触器２５の常開形補助接点２５ａか
らの各オン信号を入力回路３４を介して取り込むように
なっている。この検出回路４０は、電流変換器２６から
の電圧信号（つまり主回路電流を示す信号）をＡ−Ｄ変
換回路３５を介して受けるようになっており、補助接点
２５ａからのオン信号が入力停止されたタイミング（つ
まり電磁接触器２５が遮断されたタイミング）における
主回路電流ΔＩ（電磁接触器２５による遮断電流に相
当）を取り込むと共に、その主回路電流ΔＩを、判定手
段としての判定回路４１を通じて論理演算回路３１に与
えるようになっている。

【００２５】ここで、一般的に、電磁接触器の遮断電流
と接点寿命（耐久開閉回数）との間には、図２に示すよ
うに、接点寿命が遮断電流の関数として与えられる関係
（Ｆ＝ｆ（ｘ））が存するものであり（但し、図２のＸ
軸、Ｙ軸は共に対数目盛である）、この関係は次式で
近似させることができる。

【００２６】logＬ＝ａ logＩ＋ｂ …… 但し、Ｌ＝接点の耐久開閉回数（万回）、Ｉ＝（遮断電
流／定格電流）×１００％、ａ、ｂは定数である。

【００２７】しかし、上式を適用して接点寿命の判断
を行う構成では、「発明が解決しようとする課題」の項
で述べたように、電磁接触器の遮断容量を越えるような
大電流領域で遮断動作が行われた場合や、電磁接触器の
定格遮断電流以下の小電流領域での開閉が繰り返された
場合に、開閉寿命の判断が不正確になるという問題点が
あるため、図３に示すように、遮断電流の大きさに応じ
て区分した３つの領域［Ａ］、［Ｂ］、［Ｃ］を設定す
る。この場合、中間領域［Ｂ］は、電磁接触器２５の定
格遮断領域を含んだ領域である。

【００２８】前記判定回路４１は、電磁接触器２５が有
する常開形補助接点２５ａからのオフ信号を入力回路３
４を介して受けるようになっており、そのオン信号が入
力される毎に、検出回路４０から与えられる主回路電流
ΔＩ（遮断電流に相当）が、前記図３中の領域［Ａ］、
［Ｂ］、［Ｃ］の何れにあるかを判定し、その判定結果
データ並びに当該判定の基礎となった主回路電流ΔＩを
論理演算回路３１に与える構成となっている。

【００２９】しかして、論理演算回路３１は、電磁接触
器２５の遮断動作が行われる毎に、内部メモリに設定さ
れた開閉回数データΣＮ（初期値は零）に対し所定の加
算値Ｌｘを累積する動作を行うものであるが、その累積
時には、前記判定回路４１から与えられる判定結果デー
タに応じて、上記加算値Ｌｘに対して以下（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）のような処理を行う。

【００３０】（ａ）主回路電流ΔＩが領域［Ａ］にある
と判定された場合 Ｌｘ＝Ｌｒ／Ｌｍ …… 但し、Ｌｒは定格耐久開閉回数（回）、Ｌｍは機械的耐
久開閉回数（回）である。

【００３１】（ｂ）主回路電流ΔＩが領域［Ｂ］にある
と判定された場合 前記式より、 Ｌｘ＝（Ｉｓ／Ｉｒ）^２ …… 但し、Ｉｓは遮断電流（＝ΔＩ）、Ｉｒは定格電流であ
る。

【００３２】（ｃ）主回路電流ΔＩが領域［Ｃ］にある
と判定された場合 Ｌｘ＝Ｌｒ …… 論理演算回路３１は、電磁接触器２５の遮断動作が行わ
れる毎に、判定回路４１が判定した主回路電流ΔＩの大
きさに応じて、上記〜式で得られる加算値Ｌｘの何
れかを選択すると共に、選択した加算値Ｌｘを当該電磁
接触器２５の寿命を示す前記開閉回数データΣＮに累積
する。

【００３３】そして、論理演算回路３１にあっては、上
記のように電磁接触器２５の遮断動作が行われる毎に漸
増する開閉回数データΣＮを表示部３９に表示する。

【００３４】従って、上記した本実施例によれば、表示
部３９に表示された開閉回数データΣＮに基づいて、電
磁接触器２５の累積開閉回数を把握することができるか
ら、斯様に把握した電磁接触器２５の状態に基づいてそ
の保守管理を適切且つ簡単に行い得るものである。

【００３５】特に、この場合、遮断電流の大きさが電磁
接触器２５の定格遮断領域を含む中間領域［Ｂ］にある
場合には、表示部３９に表示される開閉回数データΣＮ
は、電磁接触器２５の遮断電流（検出回路４０により検
出される主回路電流ΔＩ）の大小に応じて補正されたデ
ータ（具体的には、遮断電流が大きい場合には、電磁接
触器２５の開閉回数が定常電流の遮断時より多い値に換
算されたデータ）であって、当該電磁接触器２５の実際
の耐久開閉回数を判断するためのデータとしての信頼性
が高いものとなるから、その寿命を正確に判断すること
ができるようになり、結果的に電磁接触器２５の保守管
理を的確に行い得るようになる。

【００３６】また、電磁接触器２５の遮断容量を越るえ
ような大電流領域［Ｃ］で遮断動作が行われた場合に
は、表示部３９に表示される開閉回数データΣＮが予め
設定された大きな値だけ増加されると共に、電磁接触器
２５の定格遮断電流以下の小電流領域［Ａ］で遮断動作
が行われた場合には、表示部３９に表示される開閉回数
データΣＮが電磁接触器２５の機械的耐久開閉回数を加
味した値ずつ増加される構成となっているから、このよ
うな各場合にも、電磁接触器２５の開閉回数が遮断電流
の大きさに応じて補正された状態で表示されることにな
って、開閉寿命の判断を正確に行い得るようになる さらに、上記にような開閉回数データΣＮの演算を行う
ための論理演算回路３１は、コントロールセンタによる
保護動作及び制御動作用として元々設けられているもの
であるから、上記データを累積するための構成が複雑化
する虞がなくなる。

【００３７】尚、上記実施例において、論理演算回路３
１に対して、前記加算値Ｌｘを累積した結果である開閉
回数データΣＮと電磁接触器２５の定格耐久開閉回数の
割合を演算して表示部３９に表示する機能を付加する構
成とすることもできる。このような構成によれば、表示
部３９に対して、前述のように論理演算回路３１により
演算補正された電磁接触器の開閉回数データΣＮと、当
該電磁接触器２５の定格耐久開閉回数との割合が表示さ
れることになるから、その表示内容に基づいて、電磁接
触器２５の寿命を一目で把握可能となるものである。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば以上の説明によって明ら
かなように、主回路を開閉するように設けられた電磁接
触器の寿命監視を行う場合に、その電磁接触器による遮
断電流が大きくばらつく場合であっても、電磁接触器の
寿命の判断を元々存する論理演算回路を利用した簡単な
構成にて正確に行うことができるものであり、これによ
り保守管理の的確化を実現できるという優れた効果を奏
するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す概略的な電気回路構成
図

【図２】遮断電流と接点寿命との間の関係を示す特性図

【図３】遮断電流の大きさに応じて設定された３つの領
域と接点寿命との間の関係を示す特性図

【図４】従来例を示す図１相当図

【符号の説明】

図中、２１は電源母線、２２は電動機（負荷）、２３は
主回路、２４は配線用遮断器（主回路器具）、２５は電
磁接触器（主回路器具）、２５ａは補助接点、２５ｂは
動作用コイル、２６は電流変換器（主回路器具）、２７
は零相変流器（主回路器具）、３０は制御部、３１は論
理演算回路、３２は始動用操作スイッチ（操作装置）、
３３は停止用操作スイッチ（操作装置）、３９は表示部
（表示手段）、４０は検出回路（電流検出手段）、４１
は判定回路（判定手段）を示す。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｈ 83/02 Ｈ０１Ｈ 83/02 Ｅ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電源母線及び負荷間の主回路に介在され
   た電磁接触器などの主回路器具と、 前記主回路器具の操作のための操作装置と、 前記操作装置による入力信号及び主回路電流の大小に応
   じた前記主回路器具の制御を予め記憶した制御プログラ
   ムに基づいて行う論理演算回路と、 前記電磁接触器の遮断動作時における前記主回路電流を
   検出する電流検出手段と、 前記電流検出手段が検出した主回路電流の大きさを判定
   する判定手段と、 前記論理演算回路による演算結果を表示する表示手段と
   を備え、 前記論理演算回路は、 前記電磁接触器の遮断動作が行われる毎に、前記判定手
   段により判定された主回路電流の大きさが定格遮断電流
   領域を含む所定の中間領域にある場合に、前記電流検出
   手段が検出した主回路電流と予め設定された遮断電流及
   び耐久開閉回数の関係を示す論理式とに基づいて当該主
   回路電流が多くなるほど大きな値となる加算値を演算し
   てこれを逐次累積する動作を行うと共に、前記判定手段
   により判定された主回路電流の大きさが前記中間領域を
   外れた状態にある場合に、予め設定された加算値を逐次
   累積する動作を行い、当該累積結果を前記表示手段に表
   示するように構成されていることを特徴とする負荷制御
   装置。
2. 【請求項２】 前記論理演算回路に対して、前記累積結
   果と前記電磁接触器の定格耐久開閉回数の割合を演算し
   て前記表示手段に表示する機能を付加したことを特徴と
   する請求項１記載の負荷制御装置。