JPS631563Y2

JPS631563Y2 -

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Publication number: JPS631563Y2
Application number: JP17357180U
Authority: JP
Priority date: 1980-12-03
Filing date: 1980-12-03
Publication date: 1988-01-14
Also published as: JPS5798143U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は並行運転すべき三相交流発電機の同期
検定装置に係り、特にエンジン駆動型三相交流発
電機の出力周波数差及び位相差をランプ等の表示
手段で表示する同期検定装置において、両交流発
電機の周波数差が同期運転に支障のない所定値以
上に低下した時に並行運転可能を表示する三相同
期検定装置に関する。

一般に、屋外作業用電源として多用されている
エンジン駆動型三相交流発電機は、負荷の増大に
伴なつ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つては、電圧差、周波数差
及び位相差のない完全な同期状態で並行投入する
ことが望ましい。

従来、この交流発電機の並行投入に際しては、
夫々の発電機出力を電圧計にて測定することはも
とより、例えば第１図に示す如く並行運転すべき
交流発電機１，２のU₁−U₂の相間及びV₁−V₂相
間にランプ３，４を夫々挿入しておき、前記２台
の交流発電機の周波数差及び位相差により生ずる
所謂唸り現象によつてランプ３，４が点灯するこ
とから、この点灯状態により同期化を確認しなが
ら手動でスイツチSW₁を投入して並行運転を行つ
ていた。

しかし、上記の如きランプ等の表示器を用いた
のでは、同期状態に近づくに従がい、消灯状態が
数秒乃至十数秒にもわたるので、位相を正確に把
握することができず、このため完全同期状態でス
イツチSW₁を投入することは容易でなく、位相が
大きく異なる状態でスイツチSW₁を投入すると、
両発電機間に大きな値の突流が流れて発電機やそ
の他の周辺機器等の破損を招く原因ともなつてい
た。更に、上記の如き方式では両発電機間の周波
数差の高低関係を知ることは容易でなく、エンジ
ン回転数の制御操作、即ち発電機の出力周波数の
制御操作の上でも甚だ不便であり、これに伴い並
行投入の時期を明確に把握できず、しばしば並行
投入の時期を逸する等の種々の問題を有してい
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
いものであつた。

本考案は上記事情に鑑みなされたもので、並行
運転すべき三相交流発電機の一方からの出力周波
数に対応し、かつその出力の1/6周期又はそれ以
内のパルス時間幅を有する基準信号を得ると共
に、他方の三相交流発電機からその出力の１周期
を1/6等分するパルス列を形成し、比較回路が前
記パルス列と基準信号とを対照比較し、このパル
ス列のうち基準信号と対照位置するパルスに応動
して表示手段を駆動させてなるものにおいて、前
記比較回路から両発電機の位相が一致した時にの
み出力する動作信号を受けて、その信号の繰り返
えし周期が所定値以上に達した時、並行運転可能
を表示すべく表示手段を駆動させる検出回路を有
してなり、もつて各交流発電機の出力が並行運転
に支障のない所定値にまで同期化に近づいた時に
これを表示して、勘に頼ることなく同期運転を行
うことができ、しかも大きな値の突流によつて発
電機やその他の周辺機器の破損を防止できる三相
同期検定装置を提供せんとするものである。

以下本考案に係る三相同期検定装置の実施例を
図面に基づき説明する。第２図において、５，６
は並行運転すべき三相交流発電機で、夫々Ｙ結線
され、かつその中性点O₁，O₂が互いに接続され
ている。又この発電機５，６は夫々エンジンによ
り回転駆動されるようになつている。各発電機
５，６の各相U₁，V₁，W₁，U₂，V₂，W₂は並行
運転投入スイツチSW₂を介在させて接続してお
く。発電機５の各相U₁，V₁，W₁は負荷用電源ス
イツチSW₃を介在させて負荷７が接続されるよう
になつている。この発電機５のU₁相及びW₁相は
基準信号発生回路８を介して比較回路９に接続す
る。基準信号発生回路８は波形整形回路１０，１
１とAND回路１２とからなり、波形整形回路１
０がU₁相の出力波形の正の半サイクルを、又波
形整形回路１１がW₁相の出力波形の正の半サイ
クルを夫々矩形状の信号A₀，C₀に変換し、AND
回路１２がこの信号A₀，C₀の論理積算を行つて
その演算値を基準信号Ｄとして出力するようにな
つている。他方の交流発電機６には被比較信号発
生回路１３を介して前記比較回路９に接続する。
被比較信号発生回路１３は波形整形回路１４〜１
６を有して、夫々が各相U₂，V₂，W₂の出力波形
の正の半サイクルを矩形状の被比較信号Ａ，Ｂ，
Ｃに交換して前記比較回路９に送り出すようにな
つている。比較回路９は３個のインバータ回路１
７と６個のAND回路X₁〜X₆からなり、AND回
路X₁〜X₆がインバータ回路１７にて所定の被比
較信号Ａ〜Ｃを反転させて後述する第６図に示す
如きパルス列X₁′〜X₆′を算出すべく論理積算を行
うようになつている。例えば、第６図に示す如く
被比較信号Ａ〜ＣのうちAND回路X₂では被比較
信号Ｂ，Ｃが、又AND回路X₄では被比較信号
Ａ，ＣがAND回路X₆では，Ｂが夫々反転されて
入力されるようになつており、前記各AND回路
X₁〜X₆には基準信号Ｄも入力されるようになつ
ている。比較回路９には６個の表示素子L₁〜L₆
からなる表示手段１８を接続する。この場合、各
表示素子L₁〜L₆は前記AND回路X₁〜X₆に夫々対
応させて接続し、かつ夫々を第３図に示す如く同
一円周上に順次配置しておく。尚、第３図におい
て、１９は交流発電機６を駆動するエンジンの回
転速度、即ちその交流発電機６の回転速度を調節
してこの交流発電機出力の周波数を変化させるス
ロツトルレバーである。前記表示素子L₁〜L₆に
は発光ダイオード、ランプ更には液晶等種々のも
のが使用可能で、発光ダイオードを使用する場合
には電流制限抵抗R₅〜R₁₁を介在させ、又液晶を
使用する場合にはそれ専用の駆動回路により動作
させる。

又、上記実施例においては、比較回路９により
１／６周期のパルス時間幅を有したパルス列X₁′〜
X₆′を形成する手段として、被比較信号Ａ，Ｂ，
Ｃのうちの適宜の２つの信号を用いたが、本考案
はこれに限定されるものではない。例えば、
X₁′＝Ａ・・Ｃ，X₂′＝Ａ・・，X₃′＝Ａ・
Ｂ・，X₄′＝・Ｂ・，X₅′＝・Ｂ・Ｃ，
X₆′＝・・Ｃの如く、被比較発生回路１３の
出力信号Ａ，Ｂ，Ｃの３つの信号を用いて形成し
てもよいこと勿論である。

本考案においては、前記AND回路X₁の出力端
子に検出回路２０を介して並行運転可能を表示す
る発光ダイオード、ランプ更には液晶等からなる
表示素子L₀を接続する。このAND回路X₁は後述
する如く算出されたパルスX₁′に基準信号Ｄが位
置するとＨレベルの動作信号を出力するものであ
る。検出回路２０はその動作信号のパルス時間幅
が所定値以上で、かつその繰り返えし周期が所定
値以上に達すると表示素子L₀を点灯させるもの
で、第４図に示す如くNAND回路２１、時定数
回路２２及びコンパレータ２３からなつている。
NAND回路２１の両入力端子は共に前記AND回
路X₁の出力端子に接続されており、又その出力
端子は時定数回路２２に接続されている。時定数
回路２２は夫々抵抗R₁，R₂と、互いに逆向きの
ダイオードD₁，D₂との直列回路を並列に接続さ
せ、その一方を前記NAND回路２１に、又他方
をコンパレータ２３の（−）端子に夫々接続し、
かつこの（−）端子とアースとの間にコンデンサ
C₁を介挿してなる。コンパレータ２３の（＋）
端子には分割抵抗R₃，R₄を介して（＋）電源に
接続し、コンパレータ２３の出力端子に前記表示
素子L₀を接続させてなる。尚、NAND回路２１
はインバータ回路で置き換えられ、又抵抗R₁，
R₂の定数を変えればダイオードD₁の省略も可能
である。

次に本考案の動作を説明すると、前記発電機
５，６の各相の出力波形は第５図のＵ−₀，Ｖ−
_０，Ｗ−₀に示す如く120゜づつ遅れて出力されるこ
とは周知の通りである。このため波形整形回路１
０は第６図A₀に示す如く交流発電機５のU₁相出
力の正の半サイクルを矩形に整形した信号A₀を
出力し、又波形整形回路１１は第６図C₀に示す
如く交流発電機５のW₁相出力の正の半サイクル
を矩形に整形した信号C₀を出力する。信号C₀は
信号A₀に対して240゜の遅れを有していることか
ら、AND回路１２で論理積算すると第６図Ｄに
示す如く交流発電機５における出力波形の1/6周
期の幅を有するパルス状の基準信号Ｄが得られ
る。この基準信号Ｄは交流発電機５のU₁相出力
が正になると同時に立ち上がり、その繰り返えし
周期もU₁相の出力波形の360゜に対応してサイクリ
ツクに出力される。この基準信号Ｄは比較回路９
の各AND回路X₁〜X₆に加えられる。一方、被比
較信号発生回路１３の各波形整形回路１４〜１６
は第６図Ａ〜Ｃに示す如く交流発電機６における
各U₂，V₂，W₂の出力波形の正の半サイクルを矩
形に整形した被比較信号Ａ〜Ｃを出力する。この
被比較信号Ａ〜Ｃは順次120゜の遅れを有してお
り、かつ各相の出力に対応してサイクリツクに出
力されることはもとよりである。比較回路９では
前記各被比較信号Ａ〜Ｃを受けて第６図に示す如
き交流発電機６のU₂相出力の一周期を６等分す
るパルス列X₁′〜X₆′を算出する。即ち、アンド回
路X₁ではX₁′＝Ａ・Ｃなる論理積算をして前記U₂
相出力の正の半サイクルの立ち上がりと同時に立
ち上がり、かつそのU₂相出力の1/6周期に相当す
る時間幅をもつパルスX₁′を算出し、アンド回路
X₂ではX₂′＝・なる論理積算をしてパルス
X₁′より1/6周期遅れた前記と同様なパルスX₂′を
算出し、以下順次第６図に示す如きパルスX₃′〜
X₆′を算出する。このパルス列X₁′〜X₆′は交流発
電機６のU₂相出力に対応してサイクリツクに算
出される。一方、基準信号Ｄは矩形波信号A₀，
C₀の論理積算により交流発電機５のU₁相出力の
１／６周期に相当する時間幅をもち、かつそのU₁相
出力の正の半サイクルの立ち上がりと同時に立ち
上がるパルスで、各AND回路X₁〜X₆に入力され
る。従つて、AND回路X₁〜X₆では前記パルス列
X₁′〜X₆′と基準信号Ｄとを対照比較し、パルス列
X₁′〜X₆′のうち基準信号Ｄと対照位置するパルス
に対応して動作信号を出力する。即ち交流発電機
５の出力周波数を基準周波数sとし、この基準周
波数sに対して交流発電機６の比較周波数xが
低い場合には、第７図ｂに示す如くまずパルス
X₁′が基準信号Ｄに位置した後、次第にパルス
X₂′に位置し、順次このように基準信号Ｄに対照
位置するパルス列X₁′〜X₆′が移動する。これに伴
い第３図に示す如く配置された表示素子L₁〜L₆
が左方向に回転する如く点灯して、比較周波数
xが基準周波数sより低下していることを表示
する。この場合、表示素子L₁〜L₆の点灯する回
転速度によつてその低下の度合を確認できる。又
逆に基準周波数sより比較周波数xが高い場合
には第３図及び第７図ｃに示す如く表示素子L₁
〜L₆が右方向に回転する如く点灯する。両発電
機５，６の周波数s，xが一致して位相のみが
異なる場合は、各表示素子L₁〜L₆相互間が60゜の
位相のずれを有していることから、その位相のず
れ角に対応する表示素子L₁〜L₆のみが点灯する。
例えば位相が180゜ずれている場合には、第７図ｄ
に示す如く表示素子L₄のみが点灯する。又完全
同期状態では第７図ｅに示す如く表示素子L₁の
みが点灯する。

尚、第７図は説明の都合上、パルス列X₁′〜
X₆′に対して基準信号Ｄの繰り返えし周期を変化
させる如く記載したが、実際には基準となる基準
信号Ｄに対してスロツトルレバー１９の操作によ
り比較周波数x、即ちパルス列X₁′〜X₆′の繰り
返えし周期が変化するものである。各波形整形回
路１０，１１，１４〜１６はデユーテイ・サイク
ルが50％になるように波形整形しているが、これ
に限定されるものではなく、デユーテイ・サイク
ル50％でない波形整形では表示素子L₁〜L₆の点
灯時間が異なるだけである。

ところで、同期化されていない状態では、パル
ス列X₁′〜X₆′のうち第１のパルスX₁′と基準信号
Ｄとの対照位置が第８図に示す如くずれているた
めに、NAND回路２１に入力される動作信号な
るパルスP₁の幅が狭く、又、抵抗R₁とコンデン
サC₁とにより定まる充電時の時定数を抵抗R₂と
コンデンサC₁とによる放電時の時定数より大き
な値に設定しておくことから、これに伴つてコン
デンサC₁の放電量が、チヤージ量に比して少な
く、これによりコンデンサC₁の端子間電圧がコ
ンパレータ２３の抵抗R₃，R₄により定まる基準
電圧値２５まで降下しない。従つてコンパレータ
２３の出力がＨレベルにはならず、このため表示
素子L₀は点灯しない。

一方、完全同期状態では、検出回路２０を構成
するNAND回路２１の入力側に、両発電機５，
６の出力周期のうち1/6周期の第１番目毎に動作
信号なるパルスP₁が入力されると、出力側がＬ
レベルになる。従つて、コンデンサC₁の端子間
電圧は第９図の曲線２４で示される如く、
NAND回路２１にＨレベルのパルスP₁が入力さ
れる毎に放電し、このパルスP₁の間隔内におい
てはＬレベルであるから、チヤージされて立ち上
がるものの、このコンデンサC₁と抵抗R₁とによ
り定まる時定数がパルスP₁による放電時の時定
数より大きな値に設定しているので、このコンデ
ンサC₁の端子間電圧が次第に低下する。この端
子間電圧が抵抗R₃，R₄によつて定まる基準電圧
値２５と等しくなるまで低下するM₀点において、
コンパレータ２３は動作信号P₂を生じ、コンデ
ンサC₁が再びチヤージされて前記コンパレータ
２３の基準電圧値２５と再び等しくなるM₁点ま
で動作信号P₂を継続して出力する。次いでコン
デンサC₁が再び放電して基準電圧値２５に達す
る交点M₂で再び動作信号P₃を出力する。この動
作信号P₂，P₃によつて表示素子L₀は点灯するが、
並行運転すべき交流発電機５，６の出力周波数が
50Hz又は60Hzであり、本実施例ではパルス列
X₁′〜X₆′及び基準信号Ｄに交流発電機５，６の出
力周期を1/6に分割した信号を用いので、完全同
期状態の表示素子L₁の消灯時間はもとより、前
記M₁点とM₂点との間の消灯時間が操作者の眼の
残像内となつて識別できず、表示素子L₀がM₀点
から点灯したと認められ、これにより同期化を確
認できる。この場合、表示素子L₀の点灯を開始
するM₀点は、検出回路２０にパルスP₁が入力さ
れている時即ち両発電機５，６が同位相の時であ
る。又多少の位相差及び周波数差が生じていると
しても並行運転には然程支障がないので検出回路
２０の時定数を適宜選定することにより、このよ
うな状態でも表示素子L₀が点灯するようにして
おく。このような並行運転は表示素子L₀が点灯
するように交流発電機６を駆動するエンジンのス
ロツトルレバー１９を操作し、この表示素子L₀
の点灯を確認した後、並行運転投入スイツチSW₂
を投入する。

第１０図は第２の実施例を示し、前記検出回路
２０の出力端子にインバータ回路２６を介して前
記比較回路９の各AND回路X₁〜X₆の入力端子を
接続したものである。即ち、前記の如き略同期化
状態に近づいた時、更には完全同期状態になつた
時に、検出回路２０から出力されるＨレベルの動
作信号をインバータ回路２６にて反転させて各
AND回路X₁〜X₆に加え、特に並行運転に支障が
ない程度に同期化状態に近づいた時に表示素子
L₀のみが点灯し、それ以外の表示素子L₁〜L₆が
消灯して並行運転が可能であることを明確に表示
させるようにしたものである。この場合、検出回
路２０の後段にそのＨレベルの信号を受けて一定
時間動作信号を出力するワンシヨツトマルチタイ
マを接続しておき、略同期化状態に近づいた時、
更には完全同期状態になつた場合にインバータ回
路２６を介して入力される信号Ｉによつても一定
時間表示素子L₀を点灯させておくとよい。

第１１図は前記各実施例において、並行運転投
入スイツチSW₂の代わりに電磁スイツチSW₄を使
用し、一方比較回路９の第１のAND回路X₁の出
力端子に前記検出回路２０と同様な回路構成の検
出回路２７を接続させておき、この検出回路２７
にはワンシヨツトマルチタイマ２８を介して電磁
スイツチSW₄の駆動回路２９を接続したものであ
る。両発電機５，６がスロツトルレバー１９の調
節により略同期化状態に近づくと、更には完全同
期状態になると前記検出回路２０と同様第８図に
示す如く検出回路２７から動作信号を出力し、こ
の動作信号を受けてワンシヨツトマルチタイマ２
８が第８図の一点鎖線で示す如く一定時間Tsec
動作信号を出力して駆動回路２９が電磁スイツチ
SW₄を閉成動作させる。このように構成すると、
同期時期を逸することなく自動的に並行運転する
ことができて頗る便利である。又この自動投入装
置と、前記表示素子L₀による表示手段とを適宜
組合わせて使用することが可能であることはもと
よりである。

以上の如く本考案に係る三相同期検定装置によ
れば、並行運転すべき三相交流発電機の一方から
基準信号を取り出し、又他方からその出力波形の
１周期を６等分するパルス列を作り出し、この基
準信号とパルス列を対照比較して両発電機出力の
周波数差及び位相差を表示すると共に、並行運転
に支障がない程度に同期化状態に近づくと、更に
は完全同期状態になると、これを報知すべく別の
表示素子を点灯させるようにしたことから、並行
運転の投入時期を逸することがなく、かつこの表
示素子の付設によつて周波数差及び位相差が12灯
形式に匹適する高精度の表示を行うことができ、
しかも表示手段としてランプや液晶更には発光ダ
イオード等の種々のものが使用できて機械的振動
の影響を受けることがなく、又摩耗部がないので
耐久性に優れ、かつきわめて小型に形成できる。
このため同期化のための制御操作が頗る便利であ
り、又両発電機を相間接続する場合の誤接続も制
御操作による調節でも同期化しないことから容易
に認識でき、しか廊並行運転の自動化を図る上で
きわめて好適である等多大な効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の並行運転すべき両発電機の周波
数差及び位相差を検定する回路図、第２図は本考
案に係る第１実施例の三相同期検定装置の回路
図、第３図はそのスロツトルレバー及び表示手段
の構成を示す図、第４図はその検出回路の回路
図、第５図はその並行運転すべき発電機の出力波
形を示す図、第６図は被比較信号とパルス列の波
形を示す図、第７図はそのパルス列と基準信号と
表示素子との関係を示す図、第８図は同期化され
ていない状態の検出回路におけるコンデンサの端
子間電圧と、その検出回路の出力電圧の関係を示
す図、第９図は完全同期状態の検出回路における
コンデンサの端子間電圧と、その検出回路の出力
電圧の関係を示す図、第１０図はその第２の実施
例の要部を示す回路図、第１１図はその他の実施
例を示す回路図である。５，６……三相交流発電機、７……負荷、８…
…基準信号発生回路、９……比較回路、１０，１
１，１４〜１６……波形整形回路、１２……
AND回路、１３……被比較信号発生回路、１７，
２６……インバータ回路、１８……表示手段、１
９……スロツトルレバー、２０，２７……検出回
路、２１……NAND回路、２２……時定数回路、
２３……コンパレータ、２８……ワンシヨツトマ
ルチタイマ、２９……駆動回路、SW₂……並行運
転投入スイツチ、SW₃……負荷電源用スイツチ、
SW₄……電磁スイツチ、R₁〜R₁₁……抵抗、D₁，
D₂……ダイオード、C₁……コンデンサ、X₁〜X₆
……AND回路、X₁′〜X₆′……パルス列。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

並行運転すべき三相交流発電機の一方からその
出力周波数に対応し、かつその出力の1/6周期又
はそれ以内のパルス時間幅を有する基準信号を得
ると共に、他方の三相交流発電機からその出力の
１周期を1/6等分するパルス列を形成し、比較回
路が前記パルス列と基準信号とを対照比較し、こ
のパルス列のうち基準信号と対照位置するパルス
に応動して表示手段を駆動させてなるものにおい
て、前記比較回路から両発電機の位相が一致した
時にのみ出力する動作信号を受けて、その信号の
繰り返えし周期が所定値以上に達した時、並行運
転可能を表示すべく表示手段を駆動させる検出回
路を有してなることを特徴とする三相同期検定装
置。