(57)【要約】【課題】トリップ時間を安定させ、使用部品を少なく、低コスト化と低消費電流化を実現すること。【解決手段】演算処理部１４によって、ＡＣ／ＤＣ変換回路１から出力された直流電圧信号に基づいてモータの発熱を模擬する熱データを演算し、演算された熱データとコンデンサＣ１の充電電圧とが一致するようにスイッチング素子ＳＷ１を制御して、演算された熱データが予め設定されたトリップレベル以上になった場合に引き外し信号を出力する。コンデンサＣ１の充電電圧を読み込み、熱データと一致するようにスイッチング素子をオン／オフして閉ループ制御するので、コストアップ無しに高精度化を図ることができる。【選択図】　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを保護するための引き外し手段に引き外し信号を供給する過電流保護継電器であって、
前記モータの電流を検出する変流器と、前記変流器の出力を直流電圧信号に変換する第１変換手段と、前記第１変換手段の出力に基づいてモータの発熱を模擬する熱データを演算する演算処理手段と、スイッチング手段と、前記スイッチング手段を介して電源電圧を充電するコンデンサとを具え、
前記演算処理手段は、前記演算された熱データと前記コンデンサの充電電圧とが一致するように前記スイッチング手段を制御して、前記演算された熱データが予め設定されたトリップレベル以上になった場合に前記引き外し信号を出力することを特徴とする過電流保護継電器。
【請求項２】
請求項１において、
前記演算処理手段は、さらに、電源立ち上り時に前記コンデンサ電圧を読み込んで前記熱データの演算を継続することを特徴とする過電流保護継電器。
【請求項３】
請求項１において、
前記演算処理手段は、前記第１変換手段からの出力と前記コンデンサの充電電圧とを入力してデジタルデータに各々変換する第２変換手段と、前記第２変換手段によってデジタルデータに変換された前記第１変換手段からの出力に基づいてモータ電流の大きさを演算する負荷電流演算手段と、前記負荷電流演算手段によって得られた負荷電流データから熱データを演算する熱データ演算手段と、前記デジタルデータに変換されたコンデンサの充電電圧と前記熱データ演算手段の演算結果とを比較して当該充電電圧が当該演算結果と一致するように前記スイッチング手段を制御する第１比較手段と、前記トリップレベルと前記熱データ演算手段の演算結果とを比較して当該演算結果が当該トリップレベル以上になったときに前記引き外し信号を出力する第２比較手段とを有することを特徴とする過電流保護継電器。
【請求項４】
請求項２において、
前記演算処理手段は、前記第１変換手段からの出力と前記コンデンサの充電電圧とを入力してデジタルデータに各々変換する第２変換手段と、前記第２変換手段によってデジタルデータに変換された前記第１変換手段からの出力に基づいて負荷電流の大きさを演算する負荷電流演算手段と、前記負荷電流演算手段によって得られた負荷電流データおよび電源立ち上り時に前記デジタルデータに変換されたコンデンサの充電電圧から熱データを演算する熱データ演算手段と、前記デジタルデータに変換されたコンデンサの充電電圧と前記熱データ演算手段の演算結果とを比較して当該充電電圧が当該演算結果と一致するように前記スイッチング手段を制御する第１比較手段と、前記トリップレベルと前記熱データ演算手段の演算結果とを比較して当該演算結果が当該トリップレベル以上になったときに前記引き外し信号を出力する第２比較手段とを有することを特徴とする過電流保護継電器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、モータを過電流から保護するために用いられる電子式の過電流保護継電器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の過電流保護継電器は、たとえば、モータの電流を検出する変流器と、この変流器の出力をＡＣ／ＤＣ変換回路により直流電圧信号に変換し、この電圧信号Ｅｒ，Ｅｓ，Ｅｔを演算処理部に入力し、この演算処理部の遮断特性演算プログラムにより、入力された電圧信号のうち最大電圧相を選択し、この最大電圧相の電圧に基づき渦電流レベルの判定を行って時間設定を行い、所定時間経過後、引き外し信号を引き外し回路に出力しトリップコイルを励磁してモータへの電流供給を遮断している。
【０００３】
ところが、演算処理部は変流器の２次電流を電源として用いるので、負荷電流が短時間で断続的に与えられると、演算処理部のリセット機能が繰り返し作動して渦電流に応じた時間設定ができず、トリップ動作が得られないので、断続的に流れる渦電流によりモータが発熱して焼損事故を起こす原因となり、モータの保護を確実に行うことができないという問題があった。
【０００４】
そこで、従来は、例えば、図１に示すようなものが知られている（特許文献１参照）。図１において、８は三相電路、ＣＴ１，ＣＴ２，ＣＴ３は変流器、１はＡＣ／ＤＣ変換回路、２は電源部である。３は演算処理部であって、電圧／周波数変換手段とＡ／Ｄ変換手段とを有し、ＡＣ／ＤＣ変換回路１から出力された直流電圧信号を電圧レベルに応じた粗密のパルスに変換する。４は電圧／電流変換回路であって、演算処理部３から出力されたパルスを電流に変換する。電圧／電流変換回路４の出力電流はダイオード９を通して時限用のコンデンサ１１を充電する。１０はコンデンサ１１と並列接続した充電抵抗である。
【０００５】
コンデンサ１１の充電電圧は、コンパレータ１２において予め設定された定電圧ダイオード１３の電圧と比較され、この設定電圧よりコンデンサ１１の充電電圧が大きい場合にコンパレータ１２はオンして引き外し信号を、引き外し回路５に供給する。引き外し回路５は入力された引き外し信号に応答してトリップユニット６を駆動し、駆動されたトリップユニット６は開閉機構７を制御して三相電路８の開閉接点を開いてモータへの電流供給を遮断する。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−１７０６５１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来例では、時限用のコンデンサ１１の充電電圧を粗密のパルス電流で制御するので、電源電圧が変動した場合や、各時限用部品の定数のばらつきや温度変動があると、トリップ時間の精度が悪化してしまう。また、時限用のコンデンサ電圧とトリップレベルとの判別回路が必要となり、コストアップしてしまう等の問題があった。
【０００８】
そこで本発明の目的は以上のような問題を解消した過電流保護継電器を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、モータを保護するための引き外し手段に引き外し信号を供給する過電流保護継電器であって、前記モータの電流を検出する変流器と、前記変流器の出力を直流電圧信号に変換する第１変換手段と、前記第１変換手段の出力に基づいてモータの発熱を模擬する熱データを演算する演算処理手段と、スイッチング手段と、前記スイッチング手段を介して電源電圧を充電するコンデンサとを具え、前記演算処理手段は、前記演算された熱データと前記コンデンサの充電電圧とが一致するように前記スイッチング手段を制御して、前記演算された熱データが予め設定されたトリップレベル以上になった場合に前記引き外し信号を出力する過電流保護継電器を特徴とする。
【００１０】
また、本発明においては、前記演算処理手段は、さらに、電源立ち上り時に前記コンデンサ電圧を読み込んで前記熱データの演算を継続することができる。
【００１１】
さらに、前記演算処理手段は、前記第１変換手段からの出力と前記コンデンサの充電電圧とを入力してデジタルデータに各々変換する第２変換手段と、前記第２変換手段によってデジタルデータに変換された前記第１変換手段からの出力に基づいてモータ電流の大きさを演算する負荷電流演算手段と、前記負荷電流演算手段によって得られた負荷電流データから熱データを演算する熱データ演算手段と、前記デジタルデータに変換されたコンデンサの充電電圧と前記熱データ演算手段の演算結果とを比較して当該充電電圧が当該演算結果と一致するように前記スイッチング手段を制御する第１比較手段と、前記トリップレベルと前記熱データ演算手段の演算結果とを比較して当該演算結果が当該トリップレベル以上になったときに前記引き外し信号を出力する第２比較手段とを有することができる。
【００１２】
さらに、前記熱データ演算手段は、電源立ち上り時に前記デジタルデータに変換されたコンデンサの充電電圧から熱データを演算することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図２は本発明の実施形態を示す。
図２において、８は三相電路、ＣＴ１，ＣＴ２，ＣＴ３は三相電路８に設けた変流器、１はＡＣ／ＤＣ変換回路、２は電源部である。Ｃ１は充電用コンデンサであって、充電用抵抗Ｒ１およびスイッチング素子ＳＷ１を通して電源部２の電圧を充電する。Ｒ２はコンデンサＣ１に並列接続された放電用抵抗である。
【００１４】
１４は演算処理部であって、ＡＣ／ＤＣ変換回路１から出力された直流電圧信号とコンデンサＣ１の充電電圧を入力し、スイッチング素子ＳＷ１を制御し、引き外し信号を引き外し回路５に出力する。引き外し回路５は入力された引き外し信号に応答してトリップユニット６を駆動し、駆動されたトリップユニット６は開閉機構７を制御して三相電路８の開閉接点を開いてモータへの電流供給を遮断する。
【００１５】
演算処理部１４は、ＡＣ／ＤＣ変換回路１から出力された直流電圧信号に基づいてモータの発熱を模擬する熱データを演算するものであって、演算された熱データとコンデンサＣ１の充電電圧とが一致するようにスイッチング素子ＳＷ１を制御して、前記演算された熱データが予め設定されたトリップレベル以上になった場合に引き外し信号を出力する機能と、電源立ち上り時にコンデンサＣ１の充電電圧を読み込んで前記熱データの演算を継続する機能とを有する。演算処理部１４で演算するのは熱データなので、その時定数は数十秒程度の非常に長い時間であり、これを従来のように時限用コンデンサ電圧で実現しようとすると、コンデンサや抵抗の定数のばらつきがトリップ時間に大きく影響してしまうが、本実施形態における演算処理部１４では、充電用コンデンサＣ１の充電電圧を読み込み、前記熱データと一致するようにスイッチング素子をオン／オフして閉ループ制御することによって、コストアップ無しに高精度化を図ることができる。
【００１６】
図３は演算処理部１４の詳細を示す。すなわち、ＡＣ／ＤＣ変換回路１からの出力Ｅｒ，Ｅｓ，ＥｔとコンデンサＣ１の充電電圧とを入力してデジタルデータに各々変換するＡ／Ｄ変換回路１５と、Ａ／Ｄ変換回路１５によってデジタルデータに変換された出力Ｅｒ，Ｅｓ，Ｅｔに基づいてモータ電流の大きさを演算する負荷電流演算手段１６と、負荷電流演算手段１６によって得られた負荷電流データから熱データを演算する熱データ演算手段１７と、デジタルデータに変換されたコンデンサＣ１の充電電圧と熱データ演算手段１７の演算結果とを比較して当該充電電圧が当該演算結果と一致するようにスイッチング素子ＳＷ１を制御する比較手段１８と、前記トリップレベルと熱データ演算手段１７の演算結果とを比較して当該演算結果が当該トリップレベル以上になったときに引き外し信号を出力する比較手段１９とを有する。また、熱データ演算手段１７は、電源立ち上り時にＡ／Ｄ変換回路１５によってデジタルデータに変換された充電用コンデンサＣ１の充電電圧を読み込み、この読み込んだ充電電圧を用いて熱データの演算を継続する。
【００１７】
こうすることによって、外付け部品のコンデンサや抵抗の定数のばらつきがトリップ時間に大きく影響することがなくなり、演算処理部のリセット機能が繰り返し作動しても、充電用コンデンサに充電されている電荷の放電により負荷の放熱を模擬するので、負荷電流に応じた時間設定ができ、トリップ動作が得られるので、断続的に流れる渦電流によりモータが発熱して焼損事故が発生するという問題を回避することができる。しかも、外付け部品の定数のばらつきは、トリップ時間に大きく影響しないので、安い部品が使えるとともに、使用部品も少なくなるので、低コスト化と低消費電流化を実現することができ、変流器の小型化と省スペース化が実現できるようになる。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、トリップ時間を安定させることができ、使用部品も少なく、低コスト化と低消費電流化を実現することができ、変流器の小型化と省スペース化が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の過電流保護継電器の回路図である。
【図２】本発明の過電流保護継電器の回路図である。
【図３】同過電流保護継電器の演算処理部の内部ブロック図である。
【符号の説明】
１　　ＡＣ／ＤＣ変換回路
２　　電源部
５　　引き外し回路
６　　トリップユニット
７　　開閉機構
８　　三相電路
１４　　演算処理部
１５　　Ａ／Ｄ変換回路
１６　　負荷電流演算手段
１７　　熱データ演算手段
１８，１９　　比較手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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