JPS609731Y2 - 三相同期検定装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は２系統の電源電圧の周波数差、位相差をランプ
等の発光体又は液晶で表示する三相同期検定装置に係り
、特にエンジン駆動型三相交流発電機における並行運転
の同期投入時に有効な同期検定装置に関する。

従来、屋外作業用電源として多用されているエンジン駆
動型交流発電機は、負荷の増大に伴なってその複数台を
並行運転しているが、この並行運転の開始にあたっては
、電圧差、周波数差、位相差のない完全同期状態で並行
投入することが望まれる。

一般にこれらエンジン駆動型交流発電機の並行投入に際
しては、電圧計及び第１図に示す如く、例えば同期投入
すべき２台のＹ結線の三相交流発電機のＵ１相端子とＵ
２相端子、Ｖ１相端子とＶ２相端子との間にランプ等Ｌ
１． Ｌ２を夫々接続し、前記２台の交流発電機の周波
数差、位相差による唸り現象によって前記ランプＬｔ、
Ｌ；、を点燈させ、これによって同期状態を確認しなが
ら手動でスイッチＳｗを投入し、並行運転を行っていた
。

しかしながら、上記表示器を用いたのでは、同期状態の
表示に近づくに従がい、消燈状態が数秒乃至十数秒にも
わたるので、位相差を正確に把握することができず、完
全周期状態でスイッチＳｗを投入することが困難であり
、位相が大きく異なる状態でスイッチを投入すると、両
発電機間に大きい値の突入電流が発生し、発電機その他
周辺機器等の破損を招く原因ともなっていた。

さらに、この方式では両発電機間の周波数の高低間係を
把握できず、エンジン回転数の制御操作上においても不
便なものであった。

上記の問題点は指針式の同期検定器を用いると解決され
るものではあるが、機械的可動部が多く、耐久性、耐摩
耗性、耐振性に劣り、大型であることからエンジン駆動
型発電機には設置できないものであった。

本考案は上記欠点に鑑みなされたもので、並行運転する
発電機間の位相差を正確に表示すると共に周波数の高低
関係をも表示できる小型で摩耗部が無く、耐久性、耐振
性に優れた三相同期検定装置の提供を目的とし、この目
的達成のために、並行運転する第１および第２の三相交
流発電機の波形の正の半サイクル、負の半サイクルに対
応した各相独立の矩形波に変換する波形整形回路、該波
形整形回路からの出力波形を合威し第２の三相交流発電
機出力波形の１周期を６等分し順次この分割した出力を
発生する周期６分割回路、第１の三相交流発電機の波形
を６分の１周期の矩形波出力として送出する基準波発生
回路、該基準波発生回路出力と前記周期６分割回路出力
との夫々の位相を比較対照する位相比較回路および該位
相比較回路において比較された各１７６周期出力出力内
順序に従って順次該位相比較回路出力信号により信号表
示するように配設された６個の発光体もしくは液晶とか
ら構成したものである。

以下に本考案に係る一実施例を図面に基づいて説明する
。

第２図は本実施例の構成を示す回路図で、Ｕｌ、■１．
Ｗ１，０１オヨヒＵ２．ｖ２．Ｗ２，０゜ハ夫々Ｙ接続
した各相巻線の端子で、端子Ｕ工と２、ＶｌとＶ２、Ｗ
□とＷ２は平行運転投入スイッチＳｗを介して接続可能
に配線されると共に、端子０□と０２とは接続される。

ブロック１，２．３は第２の三相交流発電機のＵ２９
Ｖ２９ ｗ２各相の夫々の正弦波を入力信号とし、ブロ
ック４，５は第１の三相交流発電機のＵｌ、Ｗ１各相の
夫々の正弦波を入力信号とし、正の半サイクル間“Ｈ”
レベルの矩形波、負の半サイクル間“Ｌ９９レベルの矩
形波を形成する波形整形回路である。

６は基準波発生回路で、ブロック４と５の各波形整形回
路の出力信号Ａ２．Ｃ２を夫々入力して第３図の矩形波
Ｘ工（Ａ−Ｂ−Ｃ）に示される如く第１の交流発電機出
力波形の６分の１周期だけ“Ｈ９ｔレベルの信号として
送出するＡＮＤ回路からなる。

ブロック７は前記波形整形回路（ブロック１．２．３）
の各出力信号Ａ１． Ｂ、、 Ｃ１を入力し、これらの
入力信号の合皮によって６分割出力を形成する周期６分
割回路、および該周期６分割回路の出力信号と前記基準
波発生回路６の出力信号りとを入力として両信号の位相
を批較する位相比較回路とからなるもので、実施例にお
いては、ＡＮＤ回路７ａはブロック１の出力信号Ａ１と
、インバータ回路８を介したブロック２の出力信号ａと
、ブロック３の出力信号Ｃ１と、基準波発生回路６の出
力信号りとを入力とし、ＡＮＤ回路７ｂはブロック１の
出力信号Ａ工と、インバータ回路８を介したブロック２
の出力信号ａと、インバータ回路９を介したブロック３
の出力信￥１と、基準波発生回路６の出力信号りとを入
力とし、ＡＮＤ回路７Ｃはブロック１の出力信号Ａ１と
、ブロック２の出力信号ａと、インバータ回路９を介し
たブロック３の出力信号Ｃ□と、基準波発生回路６の出
力信号りとを入力とし、ＡＮＤ回路７ｄはインバータ回
路１０を介したブロック１の出力信号Ａ工と、ブロック
２の出力信号Ｂ１と、インバータ回路９を介したブロッ
ク３の出力信号Ｃ１と基準波発生回路６の出力信号りと
を入力とし、ＡＮＤ回路７ｅはインバータ回路１０を介
したブロック１の出力信号Ａ工と、ブロック２の出力信
号Ｂ、とブロック３の出力信号Ｃ□と基準波発生回路６
の出力信号りとを入力とし、ＡＮＤ回路７ｆはインバー
タ回路１０を介したブロック１の出力信号Ａ１と、イン
バータ回路８を介したブロック２の出力信号Ｂ１と、ブ
ロック３の出力信号Ｃ１と、基準波発生回路６の出力信
号りとを入力とした回路から構成されている。

ｋ、Ｌ２．Ｌ３− Ｌ４．Ｉ”−９Ｌｅは夫々ＡＮＤ回
路７ａｔ ７ｂ、 ７ｃ、 ７ｄ、 ７ｅ。

７ｆとアースとの間に接続されると共に第６図に示され
る如く同一円周上に配置されたランプ等の発光体である
。

本実施例は以上のように構成されたので、第２図におけ
る第１の発電機Ｕ、−０１間の相電圧波形及び第２発電
機Ｕ２−０２間の相電圧波形は第３図Ｕ−Ｏ波形で示す
ことができ、以下同様に■１−〇１及び■２−０゜、Ｗ
□−０１及びＷ２−０２間の波形はｖ−ｏ、ｗ−ｏ波形
となり、これら相互間の位相関係は周知の如く、Ｖ−Ｏ
はＵ−０より１２０°遅れ、Ｗ−Ｏはさらに１２０°遅
れている。

これら各相電圧波形をブロック１〜５の波形整形回路で
整形した矩形波は、第３図においてＵ−０に対応する波
形がＡで示した矩形波となり、■−０は矩形波Ｂ、Ｗ−
０は矩形波Ｃとなる。

従って、ブロック４および５の出力信号ＮおよびＣ２は
夫々矩形波ＡおよびＣとなり、これら信号Ａ２と０２と
を入力信号とするＡＮＤ回路からなる基準信号発生回路
６の出力信号は、第１交流発電機出力の１周期の１７６
の間だけ“Ｈ°°レベル信号を出力する。

またブロック７を構成するＡＮＤ回路７ａの入力信号は
、第２図に示されるように、４人力信号のうち３人力信
号Ａ□、Ｂ□、Ｃ１が第４図のＸ１信号となり、もしこ
の３つの信号だけを入力としてＡＮＤ回路で出力信号を
つくれば第３図に示された“Ｈ″レベル１７６周期に限
られたＴ００個となり、残りの他の１つの入力即ち基準
信号が“Ｈ″レベルあれば、ＡＮＤ回路７ａの出力が゛
Ｈ゛レベルの状態となる。

この状態を維持する時間は波形Ａ１．Ｂ□、Ｃ１の性質
上１７６周期に限られる。

以下同様にＴ２波形は第４図のＸ２．Ｔ３波形は第４図
のＸ３．Ｔ４波形は第４図のＸ４Ｔ５波形は第４図のＸ
ｓ、Ｔｓ波形は第４図のｘ６に示される如く発生され、
Ｔ１〜Ｔ６は１７６周期間“Ｈパレベルの出力信号とな
って、Ｔ１〜Ｔ２〜Ｔ３〜Ｔ、〜Ｔ５〜丁６〜Ｔ１・・
・の順に繰返す。

前記Ｔ１〜Ｔ６は４人力ＡＮＤ回路中の３つの入力が“
Ｈ“レベルとなる時間が夫々１７６周期存在することを
示し、残りの１つの入力信号として１７６周期のみ゛Ｈ
′°レベルとなる基準波発生回路出力信号りが印加され
るのであるから、この信号りが印加される１７６周期の
間、４つの信号りがすべて゛ＨパレベルとなるＡＮＤ回
路が最低１個、最高２個存在する。

すなわち第５図に示されるように信号Ｔ□〜Ｔ６による
周波数ｆ、と基準信号りによる周波数ｆ、との間にｆ、
＜ｆ、（第５図す参照）又はｆ、＞ｆ、（第５図Ｃ参照
）の関係がある場合には２個存在し、ｆ、＝ｆ、であっ
ても位相差が６０６の整数倍以外である場合は２個存在
する。

従ってこの４人力がすべて°“Ｈ”レベル信号であるＡ
ＮＤ回路の出力に接続されたランプ若しくは発光ダイオ
ードのみが点燈し、しかもｆ、＜ｆ。

又はｆｘ＞ｆｓのときは第５図す又はＣに示すように、
同時に最高２個点燈し、ｆ、＝ｆ、で位相も一致した場
合には第５図Ｅに示される如く、ランプ駿のみが点燈し
、ｆｘ＝ｆｓで位相が異なる場合には、その位相差に応
じたランプのみが点燈する。

（第５図り参照） 従って、第６図に示される如く、ランプｈ〜Ｌを同一円
周上に順次配設すると、ｆ 、＜ ｆ、の場合にランプ
点燈の順序が反時計方向となり、ｆ。

＞ｆ、の場合には時計方向となり、完全周期のときには
ランプＬのみ点燈し、ｆｘ＝ｆｓで位相が１８０°異な
る場合にはランプＬ４だけが点燈する。

従って、周波数を調整すべき発電機を駆動するエンジン
のスロットルレバー１１を前記ランプＬ〜稲の目視可能
な場所に配置し、しかも該スロットルレバーの回転方向
を反時計方向に回転すると発電機は低速度となって周波
数が低下し、時計方向に回転すると発電機は高速度とな
って周波数が上昇するように設定すれば並行運転におけ
る同期化調整上便利である。

なお第２図に示された並行運転投入用スイッチＳｗを例
えばランプＬ１〜稲の点燈の順序が時計方向のときに、
ランプＬ２が消え、ランプ稲が燈する直前に投入すれば
、Ｊ ｆｘとｆ、との位相がずれることなく同期化がで
き、ランプＬ１〜Ｌ６の点燈の順序が反時計方向の場合
にはランプＬ６が消えランプＬ２が点燈する直前に投入
すれば並行運転を容易に行い得ることとなる。

プ 本実施例は以上説明したように６個のランプ醜〜Ｌ
６を位相比較回路において比較された各１７６周期出力
信号の順序に従って順次前記位相比較回路出力信号によ
り信号表示されるように同一円周上に配置したので、２
台の交流発電機の周波数と位相とが一致したことがラン
プＬ１の点燈することによって容易に目視できる外に、
夫々の周波数が一致しても位相が異なる場合は点燈する
ランプの位置によってその位相差を判別でき、さらに夫
々の周波数が異なるときは点燈するランプＬ１〜Ｌ６の
順序によってその周波数の高低差を検出できる。

また、同期化を識別できるこれらランプは機械的振動に
影響されないので、振動のはげしいエンジン駆動型発電
機の並行運転の際に用いて便利である。

さらに、並行運転すべき２台の発電機について対応する
相を、例えばＶ１相をＷ２相へ、Ｗ１相をＶ２相へのよ
うに誤接続したとしても、周波数差を調整するためのス
ロットルレバー１１を正規方向に回動して同期化ができ
ないときは、使用部品の故障を除けば、前記誤接続であ
ったと発見できる。

なお、本実施例では第１および第２の三相交流発電機の
波形整形回路はデュテー・サイクルが５０％となるよう
に波形整形したが、本考案はこれに限定されるものでは
ない。

デュテー・サイクルが５０％でないように波形整形した
場合にはランプＬ、−１，における点燈時間がランプに
よって異なることになるだけである。

また、本実施例では第２の三相交流発電機の整形出力波
形の１周期を６等分する周期６分割回路として、インバ
ータ回路とＡＮＤ回路との組合せを用いたが、本考案は
これらの回路に限定されるものではなく、同一の目的を
達する他の論理回路の組合わせでも勿論差支えがない。

さらにまた、本実施例ではＬ工〜福としてランプもしく
は発光ダイオードを用いたが、液晶を用いても差支えな
いことは言うまでもない。

また本実施例では並行運転する２台の三相交流発電機に
ついて説明したが複数台並行運転に本考案装置を使用で
きるものであって例えば３合口の三相交流発電機を並行
運転する場合には、２台の並行運転の場合と同様に第１
交流発電機出力波形から形成した基準波発生回路の出力
信号に第３の交流発電機の周期６分割回路出力信号を比
較し、この第３ 交流発電機駆動エンジンのスロットル
レバーを調整すればよい。

以上要するに、本考案は並行運転の同期化検定用部材と
してランプ若しくは液晶を用いたので、機械的振動の影
響を受けることなく摩耗部が無（耐久性に優れると共に
装置使用の部品は半導体素子ですむので、装置が小型化
され得る。

このために、従来の比較的大型で耐久性、耐摩耗性、耐
振性に劣る指針式同期検定器と異なり、エンジン駆動型
三相交流発電機の並行運転時に用いて便利である。

さらに、並行運転の同期化検定時に周波数の一致の検出
の外に、周波数が一致しても位相が一痴しない場合の位
相差をも検出でき、さらに同期化しない周波数の高低も
検出できる。

また並行運転のために接続した２台の三相交流発電機間
の対応した相間の誤接続が本装置の使用の際に容易に発
見され得る等実用上重要な効果を生じる。

【図面の簡単な説明】

第１図は並行運転時における２台の三相交流発電機の相
間接続を示す図、第２図は本考案に係る一実施例の電気
的接続図、第３図は本考案に係る実施例における三相交
流発電機出力波形、波形整形回路出力信号波形、周期６
分割回路の出力波形の各相互間の関係を示す図、第４図
は本考案の実施例における周期６分割回路の各出力信号
波を°“ＨＩ３．４“Ｌｔｓレベル符号で示した図、第
５図ａは周期６分割回路の出力信号波形図、同す図、０
図、Ｄ図、Ｅ図は第２三相交流発電機の出力周波数ｆ、
と第１三相交流発電機の出力周波数ｆ、とが夫々ｆ、＜
ｆ、の場合、ｆ、＞ｆ、の場合、ｆ、＝ｆ。 で位相異なる場合、完全同期状態の場合における同期検
定用ランプＬ□〜Ｌ８の点燈を斜線で示した図、第６図
は並行運転の同期検定用ランプの配置図と並行運転する
交流発電機駆動エンジンの回転数を変化させるスロット
ル・レバーの回転方向を示す図である。 １．２，３・・・・・・第２の三相交流発電機のＵ２゜
ｖ２．Ｗ２各相の波形整形回路を示すブロック、４．５
・・・・・・第１の三相交流発電機のＵｌ、 Ｗ１各相
の波形整形回路を示すブロック、６・・・・・・基準波
発生回路、７・・・・・・第２の交流発電機出力波形を
６等分割する周期６分割回路と該周期６分割回路出力信
号と基準波出力信号との位相を比較する位相比較回路と
からなるブロック、７ａ〜７ｆ・・・・・・Ｎ０回路、
８，９，１０・・・・・・インバータ回路、１１・・・
・・・スロットルレバー、Ｌ１〜瑞・・・・・・ランプ
もしくは発光ダイオード。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 並行運転する第１および第２の三相交流発電機の出力波
   形を夫々３個の矩形波に変換する波形整形回路と、該波
   形整形回路の出力に基づき前記第２の三相交流発電機出
   力波形の１周期を６等分割する周期６分割回路と、前記
   第１の三相交流発電機出力波形の１７６周期間出力信号
   を送出する基準波発生回路と、該基準波発生回路出力信
   号と前記周期６分割回路出力信号との位相差を対照する
   位相比較回路と、該位相比較回路において比較された各
   １７６周期出力信号の順序に従って順次該位相比較回路
   出力信号により信号表示するように配設された６個の信
   号表示手段とから構成したことを特徴とする三相同期検
   定装置。