JPS62293924A

JPS62293924A - 電子式過電流リレ−

Info

Publication number: JPS62293924A
Application number: JP13562086A
Authority: JP
Inventors: 鋼三前西; 西　裕行
Original assignee: Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1986-06-10
Filing date: 1986-06-10
Publication date: 1987-12-21

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】３、発明の詳細な説明（イ）産業上の利用分野この発明は、モータ電源回路等の主回路に流れるＮｍが
所定レベル以上になると、これを検知して主回路を遮断
させる電子式過電流リレーに関する。

（ロ）従来の技術従来より公知の電子式過電流リレーとして、交流電流の
大小に応じた２次出力電圧を誘起する変流器（カレント
トランス）と、この変流器の２次出力電圧を整流平滑す
る整流平滑回路と、整流平滑回路から出力される直流電
圧の出力インピーダンスを略零とするインピーダンス変
換回路と、インピーダンス変換回路の出力電圧を積分す
る積分回路と、交流電流の大小に応じて変化する積分回
路の出力電圧とある任意のレベルで設定された基準電圧
とを比較して積分回路の出力電圧が基準電圧より高い場
合に出力する比較回路と、比較回路からの出力にて出力
回路を駆動する出力駆動回路とから構成されるものがあ
る（特開昭５９−８９５１７号）。

（ハ）発明が解決しようとする問題点上記従来の過電流リレーでは、整流平滑回路から交流電
流の大小に応じたレベルの直流電圧が得られ、この直流
電圧がインピーダンス変換回路を経て積分回路に加えら
れ、積分される。今、仮に１００％電流では積分回路出
力は基準電圧を越えず、１１５％電流で積分出力が基準
電圧を越え、出力回路を駆動して主回路を遮断するもの
とすると、１００％駆動が継続する間は、当然主回路が
遮断されない。しかし、積分回路を構成するコンデンサ
には、１００％電流に相当する電荷が蓄積されている。

この状態で負荷駆動を停止し、すぐ再起動すると、起動
時は突入電流で例えば６００％電流となり、上記積分回
路では１００％電流に相当する電荷にさらに充電がなさ
れ、瞬時に１１５％を越えることになり、これにより、
主回路が遮断されてしまうという不都合がある。

この発明は、上記に鑑み、駆動中の停止後の再起動時に
、負荷が定常状態となるまでの時間は動作しない電子式
過電流リレーを提供することを目的としている。

（ニ）問題点を解決するための手段及び作用この発明の
電子式過電流リレーは、電流を検出する変流器（１）と
、この変流器の出力電流を電圧に変換する電流／電圧変
換回路（２）と、変換された電圧を整流し、平滑する整
流平滑回路（３）と、平滑された電圧を増幅する増幅回
路（４）と、この増幅回路出力により充放電される第１
の時定数回路（５）と、この第１の時定数回路出力と基
準電圧とを比較し、第１の時定数回路出力が基準電圧を
越えると所定の状態信号を出力する比較回路（６）と、
この比較回路出力で充放電される第２の時定数回路（７
）と、この第２の時定数回路出力が所定値に達すると、
これに応答して出力信号を導出する出力回路（８）とか
ら構成されている。

この過電流リレーでは、変流器で所定以上の過電流が検
出されると、第１の時定数回路の出力は基準電圧を越え
、従って比較回路は所定の状態信号、例えばハイレベル
信号を出力する。しかし、その時点で直ちに出力信号が
出力されるものではなく、さらにこの状態信号が第２の
時定数回路を充電し、第２の時定数回路出力が所定値に
達した時点で出力信号が導出される。この出力信号によ
り、主回路が遮断される。

（ホ）実施例以下、実施例により、この発明をさらに詳細に説明する
。

第１図は、この発明の一実施例を示す過電流リレーの回
路図である。

この実施例過電流リレーは、変流器１と、変流器１の出
力を電圧に変換する電流／電圧変換回路２と、整流平滑
回路３と、増幅回路４と、第１の時定数回路５と、比較
回路６と、第２の時定数回路７と、出力回路８と、電源
部９とから構成されている。なお、この過電流リレーは
三相モータを保護するものであり、二相の電流を検出す
るため、変流器１、電流／電圧変換回路２及び整流平滑
回路３は、それぞれ２回路（ｌａ・１ｂ、２ａ・２ｂ。

３ａ・３ｂ）設けられている。しかし、この発明はもち
ろん１相１回路にも適用できる。

変流器１ａは、両端Ｔ１．Ｔ２が主回路（図示せず）に
接続される１次導線１１ａと、２次導線１２ａからなり
、２次導線１２ａは電流／電圧変換回路２を構成する抵
抗Ｒ，が並列接続され、一端が接地されている。

整流平滑回路３ａは、オペアンプＩＣ，の反転入力端に
、抵抗Ｒ，の出力が抵抗Ｒ１を介して接続され、オペア
ンプＩＣ，の非反転入力端が接地接続され、オペアンプ
■ＣＩの出力端と反転入力端間にアノードを出力端側に
してダイオードＤ。

が接続され、さらにオペアンプＩＣＩの出力端にダイオ
ードＤ、のカソードが接続されると共に、このダイオー
ドＤ、のアノードが負帰還抵抗Ｒ３を介してオペアンプ
ＩＣ，の反転入力端に接続されて構成されている。これ
により、ダイオードＤ３のアノード側の出力電圧は、反
転型半波整流回路を構成している。

変流器１ｂ、電流／電圧変換回路２ｂ及び整流平滑回路
３ｂも、変流器１ａ、電流／電圧変換回路２ａ及び整流
平滑回路３ａと同様に接続構成されている。また、ダイ
オードＤ３とＤ４の接続点と接地間にコンデンサＣＩが
接続され、半被整流された電圧のピーク検出（平滑）を
行っている。

増幅回路４は、オペアンプＩＣ，ｌの非反転入力端に、
ダイオードＤ１、Ｄ４のアノードの接続点が接続され、
オペアンプＩＣ３の反転入力端と接地間に抵抗Ｒ１が、
また反転入力端と出力端に可変抵抗器ＶＲ，と抵抗Ｒ８
の直列回路が接続されて構成されている。この増幅回路
４は、整流平滑された電圧を処理しやすい所定のレベル
まで増幅するための非反転増幅回路である。

第１の時定数回路５は、抵抗Ｒ７とコンデンサＣ２から
なる積分回路であり、オペアンプＩＣ。

の出力端が抵抗Ｒ７の一端に接続され、この抵抗Ｒ１の
他端は、次段の比較回路６のコンパレータＩＣ，の反転
入力端に接続されると共に、接地間にコンデンサＣｔが
接続されている。

比較回路６は、コンパレータＩＣ，の反転入力端に第１
の時定数回路５の出力が接続され、非反転入力端に、電
源−■と接地間の電圧が抵抗Ｒ，いＲｌｏ及び変換抵抗
ＶＲ，で分圧された基準電圧が加えられるようになって
いる。この比較回路６では、基準電圧と第１の時定数回
路５の出力を比較している。

第２の時定数回路７は、抵抗Ｒ，ｔとコンデンサＣ４か
らなる積分回路であり、コンパレータＩＣ。

の出力端が抵抗ＲＩ２の一端に接続され、この抵抗Ｒ３
２と接地間にコンデンサＣ３が接続されている。

出力回路８は、トランジスタ回路１３．１４及びキープ
リレーＲｙ１リセットスイッチＲ３Ｗから構成され、第
２の時定数回路７の出力がトランジスタ回路１３に入力
されており、トランジスタＴＲ，のコレクタと電源ＶＲ
間に、キープリレーＲｙのセットコイルＳＣが接続され
、また同コレクタにリセットスイッチＲ３Ｗの一端が接
続され、リセットスイッチＲ３Ｗの他端にコンデンサＣ
４と抵抗ＲＩ３が接続されている。抵抗Ｒ１１の他端は
電源−■に、コンデンサＣ４の他端はトランジスタＴＲ
−２のベースに抵抗を介して接続されている。

トランジスタ回路１４のトランジスタＴ　Ｒｚのコレク
タと電源ＶＲ間に、キープリレーＲｙのリセットコイル
Ｒ３Ｃが接続されている。トランジスタＴ　ＲＩ、　Ｔ
　Ｒｚのエミッタは電源−■に接続されている。

電源部９では、電源端子Ａｔ、Ａｘに外部の電源が接続
されるようになっており、端子Ａ、には抵抗Ｒ０の一端
が接続され、抵抗Ｒ１＆の他端はキープリレーＲｙの電
源ＶＲに接続され、他の電源端子Ａｔ間にコンデンサＣ
，，Ｃ，、ツェナ・ダイオードＺＤ２及びレギュレータ
ＩＣ，が接続されている。レギュレータＩＣ，の出力端
と電源端子Ａ。

間には、抵抗ＲＩ５とツェナ・ダイオードＺＤ、の直列
回路が接続され、抵抗Ｒ＋ｓとツェナ・ダイオードＺＤ
、の接続点は、接地接続されている。ツェナ・ダイオー
ドＺＤ、にはコンデンサＣ９が接続され、ツェナ・ダイ
オードＺＤ、が発生するノイズを吸収している。

レギュレータｒｃ、の出力端及び出力端子Ａ２は、電圧
端子＋Ｖ、−■となり、各ｔＣの電源端子に接続される
。また、レギュレータＩＣ，の出力端は、発光ダイオー
ドＬＥＤ、抵抗Ｒ１４、キープリレーＲｙａのＣ接点に
直列に接続され、Ｃ接点は電源端子Ａ２に接続され、ｂ
接点は出力端子Ａ３に接続されている。他のキープリレ
ーＲｙｂのＣ接点は出力端子Ｔ９．に、またｂ接点、Ｃ
接点はそれぞれ出力端子Ｔ、いＴ７．に接続されている
。

次に、第２図に示す波形図を参照して、上記実施例過電
流リレーの動作を説明するー。

先ず、端子Ｔ３、Ｔ２間又は端子ＴＳ％Ｔ、間（１次導
線１１ａ、１ｌｂ）に交流電流ＩＬａ、ＩＬｂが流れる
と、変流器１ａ、ｌｂに交流電流ＩＬａ、ＩＬｂに比例
した電圧〔第２図（ａ）　（ｂ）参照〕が得られる。オ
ペアンプＩＣＩ、■Ｃｔは反転型半波整流回路であるの
で、各オペアンプＩＣ，、ＩＣ，の出力電圧は第２図（
Ｃ）の破線の波形となるが、さらにコンデンサＣ５でビ
ーク検出され、増幅回路４への入力電圧は第２図（Ｃ）
の実線で示す波形となる。

このような波形となるのは、オペアンプＩＣ，、ＩＣ２
のいずれかが負となった時、コンデンサＣ１に急速に充
電され（充電の時の時定数は零である）、−力出力が低
下又は零になった場合、ダイオードＤ３、Ｄ４がカット
オフとなり、コンデンサＣＩに蓄積された電荷が抵抗Ｒ
５、Ｒ１、Ｒｏの直列回路と抵抗Ｒ６、Ｒ４、Ｒ２の直
列回路を通して放電するためである。この時定数を無限
に大きくすればピークホールドとなるが、電流ＩＬａ、
ＩＬｂの変化に追随できなくなる。そのため、この時定
数は１００ｍｇ〜１秒程度に設定する。

オペアンプＩｃｅの出力電圧は、第２図（ｄｌに示す波
形となり、これは第２図（Ｃ１の波形を増幅したもので
ある。この場合の増幅度は、可変抵抗器■Ｒ１で調整で
きる。

第１の時定数回路５の出力電圧は、で決定され、・その波形は第２図ｔｅｌとなる。

一方、コンパレータ１Ｃ１への基準電圧をＶ　ＲｌＦ〔
（ｆ）点の電圧〕とすると、コンパレータＩＣ４の出力
が反転するまでの時間Ｔ１は、（ただし　ＫＶｚ　””Ｖｚの平均値）で決定される。

主回路の電流が過電流となると、動作開始後時間Ｔ、の
経過で第１の時定数回路５の出力電圧■Ｃ２が基準電圧
Ｖ□、を越えるので、コンパレータＩＣ４の出力［第２
図（勢参照〕が反転する。しかし、主回路に定常電流が
流れている場合は、第１の時定数回路５の出力電圧ＶＣ
，は時間が経過しても基準電圧ＶＩＩＥＦを越えず、従
ってコンパレータＩＣ４の出力も反転することはない。

主回路に過電流が流れ、コンパレータＩＣａの出力が反
転し、ハイレベルとなると、それ以後、第２の時定数回
路７のコンデンサＣ３がコンパレータＩＣ４の出力によ
り充電され、第２の時定数回路７の出力電圧は第２図（
ｈ）に示すように変化し、トランジスタＴ、Ｒｔのスレ
ッショルドレベルに達すると、トランジスタＴＲ．がオ
ンし、キープリレーＲ７のセットコイルＳＣを励磁する
〔第２図（１）参照〕。これにより、図示外の電磁接触
器がオフし、主回路が遮断される。

リセットスイッチＲＳＷは、過電流でない時にオンされ
ると、コンデンサＣ４とトランジスタＴＲｚのベース抵
抗よりなる微分回路でインパルスが得られ、トランジス
タＴ　Ｒ　ｚがオンし、キープリレーＲｙのリセットコ
イルＲＳＣが励磁される。

しかし、過電流検出の場合、つまりトランジスタＴ　Ｒ
　ｚがオンしている時にリセットスイッチＲＳＷがオン
されても、抵抗ＲＩ２の両端に電圧が得られず、従って
微分回路によってインパルスも得られず、トランジスタ
ＴＲ２はオンされず、リセットコイルＲＳＣは励磁され
ない。

今、この実施例過電流リレーで設定電流１００％に対し
不動作、１１５％電流で動作するとすると、負荷が１０
０％電流で運転されていると、上記したように、第１の
時定数回路５の出力電圧■Ｃ２は基準電圧Ｖ□，を越え
ず、従ってキープリレーＲｙは主回路を遮断するための
動作をしない。

しかし１００％電流であると、コンデンサＣｚの両端電
圧、つまりＶＣ２はほとんど基準電圧ＶＩＩＥ７に近い
値まで達している。そのため、ここで何らかの理由で主
回路のモータ運転が停止され、即再起動されると、モー
タは初期作動のため、例えば６００％電流となり、この
６００％電流に応答して基準電圧ｖｌＩｔＦに近い値ま
で充電されているコンデンサＣ２に加充電されるので、
第１の時定数回路５の出力電圧は瞬時に基準電圧Ｖｌ’
ｌ！Ｆを越え、コンパレータＩＧ．の出力が反転する。

もしこの出力電圧でキープリレーＲｙを作動させると、
即、主回路が遮断されることになる。しかしながら、こ
の実施例では、コンパレータＩＣ４の出力により第２の
時定数回路７を充電するようにしており、時間Ｔｔが経
過して第２の時定数回路７の出力ＶＣ，がトランジスタ
ＴＲ，のスレッショルドレベル■ア、Ｉを越える時点で
キープリレーＲｙを作動させるようにしているので、６
００％電流とする初期作動時において、主回路が遮断さ
れることはない。

（へ）発明の効果この発明によれば、検出された電流に対応した電圧出力
により充電される第１の時定数回路のみならず、第１の
時定数回路出力が所定の基準電圧を越えると出力状態が
反転する比較回路の出力を受けて充電される第２の時定
数回路をも設け、この第２の時定数回路の出力が所定値
を越える時点で出力回路を駆動するようにしているので
、主回路の初期動作時において出力回路が駆動され、主
回路が遮断されるという不具合を避けることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を示す電子式過電流リレ
ーの回路図、第２図は、同電子式過電流リレーの動作を
説明するための各部の信号波形タイムチャートである。１：変流器、　　　２：電流／電圧変換回路、３：整流
平滑回路、４：増幅回路、５：第１の時定数回路、６：比較回路、　　７：第２の時定数回路、８：出力回
路。特許出願人　　　　　　　　立石電機株式会社代理人　
　　　　弁理士　　中　村　茂　信第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）電流を検出する変流器と、この変流器の出力電流
を電圧に変換する電流／電圧変換回路と、変換された電
圧を整流平滑する整流平滑回路と、平滑された電圧を増
幅する増幅回路と、この増幅回路出力により充放電され
る第１の時定数回路と、この第１の時定数回路出力と基
準電圧とを比較し、第１の時定数回路出力が基準電圧を
越えると所定の状態信号を出力する比較回路と、この比
較回路出力で充放電される第２の時定数回路と、この第
２の時定数回路出力が所定値に達すると、これに応答し
て出力信号を導出する出力回路とからなる電子式過電流
リレー。