JPS5848068B2 - 相回転検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は三相電源の相回転の方向を検出する回路に関
するもので、例えば電動機に用いて回転方向が逆になる
相回転の時には電源電圧力；印加されないようにして三
相誘導電動機の逆転防止装置等に適用できるものである
。

従来、この種の回路として第１図に示すものがあった。

図に釦いて、１は三相電源から電力を受ける給電端子で
ｌａ．１ｂ，Ｉｃより成っている。

２はラッシュ電流制限用抵抗で、その一端は端子１ａに
、他の＝端はリレー３のコイル３ａを介して位相制御型
整流素子であるサイリスタ（以下単にＳＣＲと記す。

）５のアノードに、ＳＣＲ５のカソードは端子１ｃにそ
れぞれ接続される。

即ち、ＳＣＲ５は端子１ａ．１ｃからなる第１の所定端
子間に設けられている。

尚、３ｂはリレー３の接点である。

４はリレー３のコイル３ａに並列接続された平滑用コン
デンサ、６は抵抗で、その一端は端子１ｂに他の一端は
ツエナーダイオード７のカソードに、又、ツエナーダイ
オード７のアノードは端子１ｃにそれぞれ接続されてい
る。

ツエナーダイオードＩには並列に抵抗８と抵抗９との直
列回路》よび抵抗１０とコンデンサ１１の直列回路、つ
捷り積分回路が接続されてかり、それぞれの直列回路の
中間点はＮゲートサイリスタ１２（以後ＰＵＴと言う。

）のゲート卦よびアノードに接続され、そしてＰＵＴ１
２のカソードはＳＣＲ５のゲートに接続される。

１３はＳＣＲ５の保護用抵抗で、そのゲート・カソード
間に接続される。

次に動作について説明する。

三相電源の相回転を検出するには、任意の２相の電圧の
位相を調べればよい。

例えば第１図に卦いて、端子１ａ、端子１ｃ間の電圧を
（Ｖ１ａ−ＩＣ）とし、端子１０間の電圧を（Ｖ１ｂ−
ｔｃ）とし端子１ｃを基準とした場合、電圧（Ｖ１ａ−
１ｃ）と電圧（Ｖ１ｂ−１８）の位相関係は６０度進ん
でいるか遅れているかのいづれかである。

第２図は、仮りに正相とした場合の（■１ａ−１８）と
（ ”１ｂ −ｔ ｃ ’）との位相関係とこの時の動
作を説明する図であり、同図にかいて符号（ト）（ニ）
はＳＣＲ５に対する順方向電匣、逆方向電圧を示す。

第３図は、仮りに逆相とした場合の（Ｖ１ａ一ＩＣ）と
（Ｖ１ｂ−ｔ。

）との位相関係とこの時の動作を説明する図である。

尚、同図にｂいて符号（田（→はＳＣＲ５に対する順方
向電圧、逆方向電圧を示す。

ＰＵＴ１２は、そのアノード電圧、すなわち積分回路を
形或するコンデンサ１１の端子電圧Ｖ。

カー、ツエナーダイオード７のツエナー電圧Ｖ２，を抵
抗８，９で分匝されたゲート電圧■。

と等し〈なるとアノード・カソード間が短絡されて，Ｓ
ＣＲ５のゲートに点弧パルスを印加する。

そしてこの点弧パルスの発生するタイミングはゲート電
圧ｖｏ と抵抗１０、コンデンサ１１の各値で決定され
、この従来例では電源電圧（ｖ１ｂ−１ｃ）の正の半サ
イクルの１５０度に設定されている。

こ＼で第２図に示す正相時の動作を説明する。

電圧（Ｖｘｂ−ｔｃ）の１５０度の位相でＳＣＲ５のゲ
ートに点弧ハルスが入力されると、この時電圧（Ｖ
）はＳＣＲ５に列して順電圧である１ ａ−Ｉ
Ｃ のでＳＣＲ５は導通する。

電圧（Ｖ ・）はｌａ−ＩＣ 次の半サイクルＳＣＲ５に列して逆電圧となり、ＳＣＲ
５は不導通となる。

以後、毎サイクル上記の動作を繰り返し行う。

よってリレー３のコイル３ａには直流電圧力：印加され
、その接点３ｂがオンする。

尚、過渡時にかげるラッシュ電流は抵抗２により抑制さ
れる。

次に第３図に示す逆相時の動作を説明する。

電圧（ｖ１ｂヨ。

）の１５０度の位相でｓｃＲ５のゲートに点弧パルスが
入力されるが、この時電圧（■１ａ−１ｃ）はＳＣＲ５
に対して逆電圧であるのでＳＣＲ５は導通しない。

よってリレー３のコイル３ａに電圧力；印加されること
はない。

以上のようにして従来のものは三相電源の相回転を検出
していた。

しかしながら、従来のものは点弧パルスの発生するタイ
ミングを抵抗１０とコンデンサ１１とで決１る積分時定
数とＰＵＴ１２のゲート電圧Ｖ。

で決定されるため、抵抗８，９，１０、コンデンサ１１
の定数公よびツエナー電圧ｖｚ等のバラツキの影響を大
きく受ける。

よって、例えば第１図に示す回路を量産する場合、点弧
タイミングの調整、電源周波数による定数の変更等が必
要となり、点弧回路に使用する部品は経年変化の小さい
ものを使用しなければならない。

１た、三相電源が２００〔■〕でリレー３の容量が大き
い場合、平滑コンデンサ４は数百〔μＦ）で耐圧６００
（ｌｌｖ〕程度のものを使用しなければならたいが、こ
のようなコンデンサは形状が非常に大きくなり、コスト
は高くなる。

筺た、コンデンサ４を用いたために過渡状態での電流制
限抵抗が必要となる等、種種の欠点があった。

この発明は上記のような従来のものの欠点を除去するた
めになされたもので、第１及び第２の位相制御型整流素
子を互いに逆並列に接続して点弧回路の電源電圧の零点
に同期して点弧パルスを発生させ、この点弧パルスを上
記位相制御型整流素子の一方のゲートに入力し、この位
相制御型整流素子に従属して他方の位相制御型整流素子
を点弧することにより、部品の特性のばらつき、電源周
波数等の影響を受けない三相電源の相回転検出回路を提
供す．ることを目的としている。

以下この発明の実施例を第４図ないし第１１図について
説明する。

同図に》いて、第１図ないし第３図と同一符号は同一或
いは相当部分を示すにつき符号の説明は適宜省略する。

第４図に釦いて、１は三相電源を受ける給電端子で、１
ａ．１ｂ，ｌｃより戒っている。

３は交流リレーで、そのコイル３ｂの一端は端子１ａに
、他の一端はＳＣＲ５のアノードに接続され、ＳＣＲ５
のカソードは端子１ｃに接続される。

つ捷り、第１の位相制御型整流素子である第１のＳＣＲ
５は端子１ａ，ｌｃからなる第１の所定端子間に設けら
れている。

６は抵抗で、その一端は端子１ｂに他の一端はツエナー
ダイオード７のカソードに、又、ツエナーダイオード７
のアノードは端子１ｃにそれぞれ接続される。

尚、ツエナーダイオードＩは電源電圧（ｖ１ｂ−１８）
の零点近傍でツエナー降伏するように設定されている。

１３は抵抗、１４は第１のＳＣＲ５のゲート・カソード
間逆方向電圧阻止用のダイオードで、それぞれ第１のＳ
ＣＲ５のゲート・カソード間に接続される。

１５は抵抗１３と協働して微分回路を形成するコンデン
サで、その一端はツエナーダイオード７のカソードに、
他の一端は第１のＳＣＲ５のゲートに接続される。

１６は第２の位相制御型整流素子である第２のＳＣＲで
、第１のＳＣＲ５と逆並列に接続され、この第２のＳＣ
Ｒ１ ６のゲート・カソード間に抵抗１７が接続される
。

１８は抵抗で、その一端は端子１ａに、他の一端はダイ
オード１９のアノードに、又、ダイオード１９のカソー
ドはコンデンサ２０の一端に、更にコンデンサ２０の他
の一端は第１のＳＣＲ５のアノードにそれぞれ接続され
て釦り、ダイオード１９とコンデンサ２０の接続点から
第２のＳＣＲ１６のゲートに抵抗２１が接続されている
。

次にこのように構威されたものの動作について説明する
。

端子１ｃに対して、端子１ｂの電圧が正となる半サイク
ルの期間にツエナーダイオード７の両端に矩形波電圧が
発生し、とのツエナーダイオード７と並列にコンデンサ
１５と抵抗１３の直列回路が接続されているので抵抗１
３の両端には上記矩形波電圧の微分信号が出力される。

よって、上記矩形波電圧の立上りで出力される微分信号
は第１のＳＣＲ５のゲートに対して正極性である。

一方、上記矩形波電圧の立下りで出力される微分信号は
第１のＳＣＲ５のゲートに列して負極性であり、ダイオ
ード１４により短絡されているので第１のＳＣＲ５に対
して無効である。

この説明から明らかなように、ツエナーダイオード７、
コンデンサ１５、抵抗１３等は電源電圧（ｖｘｂ−ｔｃ
）の零点にほぼ同期して第ｌのＳＣＲ５に列する点弧信
号を発生する第１の点弧信号発生手段１００を構戒して
いる。

第５図は仮りに正相とした場合の電圧（Ｖ１ａ−１８）
と電圧（ｖ１ ｂ−１ｃ ）との位相関係及びこノ時の
動作を説明する図である。

同図にかいて、符号（→は第１のＳＣＲ５に対する順方
向電圧、符号（ニ）は第２のＳＣＲ１６に対する順方向
電圧を示す。

第６図は仮りに逆相とした場合の電圧（Ｖ１ａ−１９）
と電圧（ ”１ｂ−１ｃ ）との位相関係とこの時の動
作を説明する図である。

同図に訃いて、符号（ト）（ヘ）は第５図の符号（ト）
（→と同一内容を意味する。

こＳで渣ず第５図に示す正相時の動作を説明する。

電圧（■１ｂ−１３）の正方に立上る零点で、第ｌのｓ
ｃＲ５のゲートに点弧パルスＳ８が入力サれると、この
時電圧（Ｖ ）は第１の１ａ−Ｉ Ｃ ＳＣＲ５に列して順電圧であるので第１のＳＣＲ５は導
通し、第１のＳＣＲ５の導通に伴ってコンデンサ２０が
充電される。

電圧（ｖ１ａ−１６）は次の半サイクルの期間に第２の
ＳＣＲＩ６に則して順電圧であり、この時コンデンサ２
０に蓄積された電荷は抵抗２１から第２のＳＣＲ１６の
ゲートを通して放電されている。

（コンデンサ２０と抵抗２１による時定数が三相電源の
周期（周波数の逆数）より長いものとする。

）よってＳＣＲ１６は零点で導通する。

（但し、コイル３ａを流れる電流に遅れがないとする。

）この説明から明らかなように、ダイオード１９、コン
デンサ２０、抵抗２１は第２の点弧信号発生手段２００
を構威している。

以後、毎サイクル上記の動作を行う。

従ってリレー３のコイル３ａには交流電圧が印加され、
その接点３ｂがオンする。

次に第６図に示す逆相時の動作を説明する。

電圧（ Ｖｌ ｂ −Ｉ Ｃ ）の正方向に立上る零点
で第１のＳＣＲ５のゲートに点弧パルスＳｇが入力され
るが、この時電圧（Ｖ ）は第１の１ａ−Ｉ
Ｃ ＳＣＲ５に列して逆電圧であるので第１のＳＣＲ５は導
通しない。

そして第１のＳＣＲ５が導通しなげればコンデンサ２０
は充電されることがない。

よって第２のＳＣＲ１ ６は不導通となる。

従って逆相時にリレー３のコイル３ａに電圧が印加され
ない。

な釦、上記実施例では、第２のＳＣＲ１ ６の点弧のエ
ネルギーをリレー３のコイル３ａの両端ノ電圧より得て
いるカー、コイル３ａの電流より得てもよい。

この回路構戒を第７図に示す。すなわち、抵抗１８を第
１のＳＣＲ５のアノードとリレー３のコイル３ａの間に
接続し、抵抗１８とコイル３ａの接続点をダイオード１
９のアノードに接続する。

その他の構或は上記実施例と同じであり、相回転を検出
する動作も同じである。

しかしながら、次のような効果がある。

第８図は第４図に示す回路構成の実施例にふ・けるリレ
ー３のコイル３ａの電圧と電流の波形図であり、同図に
かいて、■３Ｌは電圧波形を、ｖ３１は電流波形を示す
。

リレーコイル３ａはインダクタンス戊分が多く、その電
流は電圧に対して遅れるとする。

こ＼で、Ａはこの電流の遅れによりコイル３ａに印加さ
れる電圧、Ｂは第ｌのＳＣＲ５の導通によりコイル３ａ
に印加される電圧、Ｃは第２のＳＣＲ１６の導通により
コイル３ａに印加される電圧である。

第４図の実施例では第２のＳＣＲ１６の点弧エネルギー
はコイル３ａの端子電圧Ｖ３Ｌから得ている。

従って給電端子１に正相の三相電源が印加されてリレー
３のコイル３ａに電圧が印加され、その接点３ｂがオン
している場合に、端子１ｂが欠相したとすると、第１の
ＳＣＲ５のゲートに点弧パルスが入力されなくなるので
第１のＳＣＲ５は直ちにオフする。

その結果、第８図のコイル３ａの端子電圧■３ＬのＢで
示した部分の電圧は印加されなくなるが、コイル３ａ電
流Ｖ３１ の遅れにより生じるＡの部分の電圧は印加さ
れ、この電圧でコンデンサ２０が充電される。

そしてこの充電された電荷が大きいと第２のＳＣＲ１
６はオンした−ｌｘとなったり、不規則にオン・オフを
行ったりして接点３ｂ力；所謂チャタリングを起して、
この接点３ｂで制御される負荷に悪影響を与えることが
ある。

これに列して、第１図の実施例では、正極性のコイル３
ａ電流（第１のＳＣＲ５を流れる電流）から第２のＳＣ
Ｒ１６の点弧エネルギを得ている。

よって端子１ｂが欠相すれば、第１のＳＣＲ５はオフし
、これにつれて第２のＳＣＲ１６もオフする。

例えば接点３ｂで三和誘導電動機を制御しているような
場合、三相電源のいづれか一相カー欠相すると三相誘導
電動機が焼損してしまうので、三相誘導電動機への電源
の供給を遮断する事が望１しい。

従ってこのような用途に刑して第７図の実施例は効果が
大きいのみならず、応動手段として交流リレー３を使用
することができる。

なか、第４図、第７図の実施例に釦いて、端子１ａｔた
は１ｃｆＪ’欠相した場合にはＳＣＲ５．１６ともにオ
フすることは言う渣でもない。

第９図はさらに他の実施例を示す回路図で、この実施例
では端子１ｂより端子１ｃにダイオード２２、抵抗２３
．２４．２５の直列回路が接続され、抵抗２３と並列に
コンデンサ２６力；、抵抗２４と抵抗２５の接続点にト
ランジスタ２７のべ一スがそれぞれ接続され、トランジ
スタ２７のコレクタ釦よびエミツタはそれぞれ第１のＳ
ＣＲ５のゲート釦よびカソードに接続されている。

そしてこれらダイオード２２、抵抗２３，２４，２５、
コンデンサ２６及びトランジスタ２７はその作用を後述
するような誤動作防止回路２８を構威している。

尚、誤動作防止回路２８は上述の回路構或の説明から明
らかなように、第１の点弧信号発生手段の入出力側に接
続されている。

その他は第４図と同様の構或である。

このような回路構戒からなる誤動作防止回路２８の動作
を説明するにあたり、１ず第４図に示すように誤動作防
止回路２８のない回路構戒に釦いて、三相電源が逆相の
状態で給電端子１に電源が投入されたときの過渡現象を
考えてみる。

第３図に示す電圧（Ｖ ）釦よび（Ｖ１ｂ１
ａ−Ｉ Ｃ −１ｃ）が共に正極となる期間Ｔの間で電源が投入され
ると、抵抗１３とコンデンサ１５は微分回路を形威して
いるので、電源投入時のみＳＣＲ５のゲートに点弧パル
スが入力されてＳＣＲ５はオンし、これにつれてＳＣＲ
Ｉ ６もオンし、リレー３の接点３ｂ力：短時間オンし
てし１うことがあり、この接点３ｂで三相誘導電動機を
制御している場合、短時間逆運転をしてし４５。

誤動作防止回路２８はこの現象を防止しようとするもの
で、その動作は次のようになっている。

すなわち、電源投入の過渡状態に釦ける第１のＳＣＲ５
のゲート電圧の立上りより早くトランジスタ２７のベー
ス電圧が立上るように抵抗２４．２５の定数を設定して
あるので、抵抗２４とコンデンサ２６との定数で決捷る
時間だけトランジスタ２７がオンする。

その結果、第１の点弧信号発生手段の出力側がトランジ
スタ２１の導通により短絡され、電源投入時に第１のＳ
Ｃ″Ｒ５のゲートに点弧パルスが入力されることはなく
なる。

一方、抵抗２３はコンデンサ２６の放電用であり、その
抵抗値が抵抗２４．２５より充分大きくなるように説定
されているので、上記過渡時以外の正規の期間ではトラ
ンジスタ２７がオンし得す、通常の点弧信号発生動作が
行われる。

実施例のように第１の点弧信号発生手段として矩形波を
作るツエナーダイオード７とこの矩形波の立上り信号を
微分する微分回路を矩形波の立下りをカットするダイオ
ード１４とで構成すれば、ツエナーダイオード７、抵抗
１３、コンデンサ１５等の定数が多少ばらついても第１
のＳＣＲ５の点弧タイミングｂ″−ずれることは極めて
小さい。

これ１で述べた実施例は全て所謂Ａ結線方式の場合につ
いて説明したが、例えば第１０図、第１１図に示すよう
なＹ結線方式でも同様の効果が得られる。

尚、第１０図、第１１図にふ・いて、１ｄは中性点を示
す端子で第１の所定端子間とは端子１ａｓ１ｄ間に相当
し、第２の所定端子間とは端子１ｂ．１ｄ間に相当する
。

実施例では応動手段としてリレー３を用いた例を示した
が、相回転の方向に応じて点灯する表示ランプであって
もよい。

実施例では第１の点弧信号発生手段１００のツエナーダ
イオード７にて、電圧’ ”１ ｂ−１ｃ ）の零点に
同期して発生した出力をほぼ遅延時間なく第１のＳＣＲ
５のゲートに入力する構或としているが、例えば上記出
力をマルチバイブレータ等を介して所定時間遅延せしめ
て第１のＳＣＲ５に与えるようにしても、その遅延時間
が電源電圧の位相に則して適正な一定値である限りは差
支えない。

このようにこの発明によれば、三相電源の所定端子間に
互いに逆並列に第１及び第２の位相制御型整流素子を設
け、かつ所定端子間の電圧の零点にほぼ同期して第１の
位相制御型整流素子を点弧せしめ、しかも第１の位相制
御型整流素子が導通から非導通に移行した時に三和電源
からのエネルギーにより前記第２の位相制御型整流素子
を点弧せしめるように構戒し、必要に応じては上記第１
の位相制御型整流素子の誤点弧防止手段を付加するよう
に構威したので部品定数のバラツキによる点弧タイミン
グの調整、電源周波数（５．０Ｈｚ）．（６０Ｈｚ）に
よる定数の変更等がなくなり、部品精度の低いものの使
用が可能となり、部品費、組立費を安価にすることがで
き、信頼性の向上が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のものの回路図、第２図、第３図は従来の
ものの動作を説明するための波形図、第４図はこの発明
の一実施例を示す回路図、第５図、第６図は第４図の実
施例の動作を説明するための波形図、第７図はこの発明
の他の実施例を示す回路図、第８図は第１図の実施例の
動作を説明するための波形図、第９図、第１０図、第１
１図はそれぞれこの発明の他の実施例を示す図である。 １は給電端子、３はリレー、４はコンテンサ、５，１６
は第１及び第２のＳＣＲ、７はツエナーダイオード、１
２はＰＵＴ、１４．１９．２２はダイオード、１５．２
０．２６はコンデンサ、２７はトランジスタ、２８は誤
動作防止回路、１００は第１の点弧信号発生手段、２０
０は第２の点弧信号発生手段である。 なか、図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 三相電源の第１の所定端子間に互いに逆並列に設け
   られた第１及び第２の位相制御型整流素子、前記第１の
   所定端子間とは異なる前記三相電源の第２の所定端子間
   の電圧の零点にほぼ同期して前記第１の位相制御型整流
   素子に対する点弧信号を発生する第１の点弧信号発生手
   段、前記第１の位相制御型整流素子の導通時に前記三相
   電源からのエネルギーを蓄積し、前記第１の位相制御型
   整流素子が導通から非導通に移行した時に前記蓄積され
   たエネルギーを前記第２の位相制御型整流素子の点弧信
   号として発生する第２の点弧信号発生手段、前記両位相
   制御型整流素子に対し直列に設けられた前記位相制御型
   整流素子の導通に応動する応動手段を備えた相回転検出
   装置。 ２ 第１の点弧信号発生手段は三相電源の第２の所定端
   子間に接続された定電圧発生手段と、この定電圧発生手
   段の出力を微分しその微分された出力を第１の位相制御
   型整流素子の被制御電極側に送出する微分手段とからな
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の相回転
   検出装置。 ３ 定電圧発生手段はツエナーダイオードからなること
   を特徴とする特許請求の範囲第２項記載の相回転検出装
   置。 ４ 三相電源の第１の所定端子間に互いに逆並列に設け
   られた第１及び第２の位相制御型整流素子、前記第１の
   所定端子間とは異なる前記三相電源の第２の所定端子間
   の電圧の零点にほぼ同期して前記第１の位相制御型整流
   素子に列する点弧信号を発生する第１の点弧信号発生手
   段、前記第１の位相制御型整流素子の導通時に前記三相
   電源からのエネルギーを蓄積し前記第１の位相制御型整
   流素子が導通から非導通に移行した時に前記蓄積された
   エネルギーを前記第２の位相制御型整流素子の点弧信号
   として発生する第２の点弧信号発生手段、前記第１の点
   弧信号発生手段の入出力間に設けられ前記三相電源の相
   回転の方向が規定方向とは異なる場合に前記第１の点弧
   信号発生手段の出力側を短絡して前記第１の点弧信号発
   生手段か−ら前記第１の位相制御型整流素子に対する点
   弧信号の発生を抑制して前記第１の位相制御型整流素子
   の誤点弧を防止する誤点弧防止手段、前記両位相制御型
   整流素子に列して直列に設けられ前記位相制御型整流素
   子の導通に応動する応動手段を備えた相回転検出装置。 ５ 誤点弧防止手段は前記第１の点弧信号発生手段の出
   力側にて第２の所定端子間に主電極が接続されたスイッ
   チング素子とこのスイッチング素子の被制御電極と前記
   第１の点弧信号発生手段の入力側との間に接続され前記
   スイッチング素子を前記第１の位相制御型整流素子の導
   通よりも早く導通せしめる充電回路と前記三相電源の電
   源周期よりも充分大きな時定数にて前記充電回路の充電
   部を放電せしめる放電回路とからなることを特徴とする
   特許請求の範囲第４項記載の相回転検出装置。