УСТРОЙСТВО ДЕТЕКТИРОВАНИЯ ОШИБОК ПОДКЛЮЧЕНИЯ
CONNECTION ERROR DETECTION DEVICE

Область техники
Настоящее изобретение относится к устройству детектирования ошибок подключения, которое детектирует ошибку в подключении к устройству, подключенному к источнику питания переменного тока трехфазного четырехпроводного типа, который обычно используется в странах помимо Японии.
Предшествующий уровень техники
Существует источник питания переменного тока трехфазного четырехпроводного типа, который содержит три фазные линии L1, L2 и L3 и одну нейтральную линию N. Источник питания выводит, например, 400 В переменного тока в качестве каждого из межфазных напряжений между фазными линиями L1, L2 и L3 и также выводит 230 В переменного тока в качестве каждого из межлинейных напряжений между фазными линиями L1, L2 и L3 и нейтральной линией N.
Фазные линии L1, L2 и L3 и нейтральная линия N источника питания переменного тока трехфазного четырехпроводного типа переменного тока подключаются к зажиму подключения источника питания электронного устройства, например, кондиционера. Кондиционер, который должен быть подключен, включает в себя нагрузки 400-вольтовой системы, к примеру, инвертор и электродвигатель компрессора, имеющие большое потребление мощности, которые работают при межфазных напряжениях в 400 В между фазными линиями L1, L2 и L3, и нагрузки 230-вольтовой системы, к примеру, электродвигатель вентилятора и схему управления, которые подключаются между одной из фазных линий L1, L2 и L3 и нейтральной линией n и работают при напряжениях в 230 В между фазными линиями (например, патентный документ 1, публикация заявки на патент Японии № 6-319293).
Фазные линии L1, L2 и L3 источника питания переменного тока трехфазного четырехпроводного типа и зажимы подключения источника питания электронного устройства вручную подключаются друг к другу при установке электронного устройства.
Краткое изложение существа изобретения
В некоторых случаях ошибка подключения возникает в проводном соединении между фазными линиями и зажимом подключения источника питания. В качестве меры для предотвращения ошибки подключения фазные линии и зажимы подключения источника питания окрашиваются в цвета для того, чтобы отличить их друг от друга. Даже в случае окрашивания ошибка подключения, которая возникает из-за искусственной ошибки технического персонала, не может быть полностью предотвращена. В частности, источник питания переменного тока трехфазного четырехпроводного типа имеет тенденцию легко приводить к ошибке подключения вследствие большего числа линий по сравнению с источниками питания переменного тока трехфазного трехпроводного типа и однофазного двухпроводного типа.
Когда возникает ошибка подключения, межфазное напряжение в 400 В прикладывается к нагрузкам 230-вольтовой системы в электронном устройстве, и схемы управления, включенные в нагрузки 230 В, выходят из строя. Как результат, приведение в действие нагрузок 400-вольтовой системы становится неуправляемым.
Изобретение осуществлено с учетом случаев, описанных выше.
Задачей изобретения является предоставление устройства детектирования ошибок подключения с хорошей безопасностью, которое может автоматически детектировать ошибку при подключении к источнику питания переменного тока трехфазного четырехпроводного типа.
Устройство детектирования ошибок подключения согласно изобретению в устройстве, содержащем нагрузки, которые работают посредством напряжений фазных линий источника питания переменного тока трехфазного четырехпроводного типа, при этом устройство детектирования ошибок подключения содержит: схему выпрямления, которая подключается к фазным линиям источника питания переменного тока трехфазного четырехпроводного типа; и средство определения, которое определяет ошибку в подключении к источнику питания переменного тока трехфазного четырехпроводного типа на основе выпрямленного выходного сигнала схемы выпрямления.
Устройство детектирования ошибок подключения согласно изобретению может автоматически детектировать ошибку в подключении к источнику питания переменного тока трехфазного четырехпроводного типа.
Краткое описание чертежей
В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения изобретения со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:
фиг.1 изображает блок-схему, показывающую конфигурацию первого варианта осуществления;
фиг.2 изображает формы сигнала постоянных выходных напряжений из схемы выпрямления, сравниваемых между периодами во время обычного подключения и во время ошибки подключения, согласно первому варианту осуществления;
фиг.3 изображает другой график, показывающий формы сигнала постоянных выходных напряжений из схемы выпрямления, сравниваемых между периодами во время обычного подключения и во время разомкнутой фазы, согласно первому варианту осуществления;
фиг.4 изображает блок-схему, показывающую конфигурацию второго варианта осуществления;
фиг.5 изображает формы сигнала постоянных выходных напряжений из схемы выпрямления, сравниваемых между периодами во время обычного подключения и во время ошибки подключения, согласно второму варианту осуществления;
фиг.6 изображает другие формы сигнала постоянных выходных напряжений из схемы выпрямления, сравниваемых между периодами во время обычного подключения и во время разомкнутой фазы, согласно второму варианту осуществления;
фиг.7 изображает блок-схему конфигурации третьего варианта осуществления;
фиг.8 изображает блок-схему конфигурации четвертого варианта осуществления;
фиг.9 изображает блок-схему конфигурации пятого варианта осуществления; и
фиг.10 изображает блок-схему конфигурации шестого варианта осуществления.
Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
Далее описывается первый вариант осуществления изобретения.
На фиг.1 источник 1 питания переменного тока трехфазного четырехпроводного типа содержит три фазных линии L1, L2 и L3 и нейтральную линию N и выводит 400 В переменного тока в качестве каждого из межфазных напряжений между фазными линиями L1, L2 и L3 и 230 В переменного тока в качестве каждого из межлинейных напряжений между фазными линиями L1, L2 и L3 и нейтральной линией N.
Зажимы 3 подключения источника питания электронного устройства (например, кондиционера), соответственно, имеют проводное соединение через плавкие предохранители 2 с фазными линиями L1, L2 и L3 и нейтральной линией N источника 1 питания переменного тока трехфазного четырехпроводного типа. Зажимы 3 подключения источника питания содержат три фазных зажима R, S и T, подключенных к фазным линиям L1, L2 и L3, и нейтральный зажим n, подключенный к нейтральной линии N. В дальнейшем в этом документе, для пояснения, три фазных линии и нейтральная линия в электронном устройстве A, соответственно, упоминаются как фазные линии L1', L2' и L3' и нейтральная линия N' в описании, приведенном ниже.
Эти три фазных зажима R, S и T зажимов 3 подключения источника питания подключаются к нагрузке 100 в 400 В в электронном устройстве A через фазные линии L1', L2' и L3'. Нагрузка 100 400-вольтовой системы содержит инвертор и электродвигатель компрессора, которые работают посредством межфазного напряжения (трехфазного переменного напряжения) в 400 В. Фазный зажим R и нейтральный зажим n из зажимов 3 подключения источника питания подключаются к нагрузке 200 в 230 В в электронном устройстве A через фазную линию L1' и нейтральную линию N'. Нагрузка 200 230-вольтовой системы содержит электродвигатель вентилятора и схему управления, которые работают посредством межлинейного напряжения (однофазного переменного напряжения) в 230 В. Схема управления осуществляет управление электродвигателем вентилятора, работающим при 230 В, и инвертором, работающим при 400 В.
Дополнительно, схема 10 детектирования напряжения подключается к фазным линиям L1, L2 и L3 в электронном устройстве A.
Схема 10 детектирования напряжения содержит: двухполупериодную схему 11 выпрямления, сформированную посредством мостового соединения шести диодов, соединенных через три входных резистора r с фазными линиями L1', L2' и L3'; последовательную схему из резисторов 12 и 13, к которым прикладывается постоянное напряжение, которое выводится из двухполупериодной схемы 11 выпрямления; последовательную схему из стабилитрона 14 и резистора 15, к которой прикладывается напряжение, которое генерируется в резисторе 13; светоизлучающий диод 16a, к которому прикладывается напряжение, которое генерируется в резисторе 15; последовательную схему из резистора 17, фототранзистора 16b и резистора 18; и NPN-транзистор 19 с двумя концами резистора 18, соединенными между базой и эмиттером транзистора 19. Дополнительно, схема 10 детектирования напряжения прикладывает постоянное напряжение Vdd в 5 В, которое выводится из схемы 30 электропитания, описанной ниже, к последовательной схеме, сформированной из резистора 17, фототранзистора 16b и резистора 18, и также прикладывает постоянное напряжение Vdd через резистор 20 между коллектором и эмиттером транзистора 19, чтобы тем самым получать напряжение коллектора транзистора 19 в качестве выходного сигнала. Светоизлучающий диод 16a и фототранзистор 16b формируют оптрон 16.
Из структурных элементов схемы 10 детектирования напряжения, описанных выше, конфигурация, сформированная из резисторов 12-20 за исключением двухполупериодной схемы 11 выпрямления, выступает в качестве первого средства определения, которое определяет то, выше или нет выходное напряжение двухполупериодной схемы 11 выпрямления предварительно определенного значения Vs.
Таким образом, когда выходное напряжение двухполупериодной схемы 11 выпрямления выше предварительно определенного значения Vs, ток протекает через стабилитрон 14, и светоизлучающий диод 16a излучает свет, включая фототранзистор 16b. Когда фототранзистор 16b включается, транзистор 19 также включается, тем самым понижая напряжение коллектора транзистора 19 до низкого уровня. В противном случае, когда выходное напряжение двухполупериодной схемы 11 выпрямления ниже предварительно определенного значения Vs, ток не протекает через стабилитрон 14. Светоизлучающий диод 16a, следовательно, не излучает свет, и фототранзистор 16b выключается. Когда фототранзистор 16b выключается, транзистор 19 также выключается, тем самым повышая напряжение коллектора транзистора 19 до высокого уровня. Напряжение коллектора при высоком уровне выводится в качестве сигнала сброса.
Выходное напряжение двухполупериодной схемы 11 выпрямления прикладывается через резистор 21 к таймерной схеме (второе средство определения) 31, стабилитрону 32 и конденсатору 33. Выходной конец (коллектор транзистора 19) подключается к зажиму сброса (Сброс) таймерной схемы 31. Переключатель 40, описанный ниже, подключается к выходному зажиму (Выход) таймерной схемы 31. Стабилитрон 32 и конденсатор 33 формируют схему 30 электропитания. Конец каждого элемента подключается к выходному концу двухполупериодной схемы 11 выпрямления, а другой его конец подключается к нейтральной линии N'. Следовательно, напряжение на зажимах конденсатора 33 фиксируется равным напряжению стабилитрона для стабилитрона 32. Соответственно, постоянное напряжение Vdd генерируется посредством конденсатора 33 и стабилитрона 32. Постоянное напряжение Vdd является рабочим источником питания для таймерной схемы 31. Напряжение стабилитрона для стабилитрона 32 используется в качестве напряжения Vdd этого источника питания постоянного тока и имеет вывод приблизительно в 5 В. Следовательно, даже когда возникает ошибка монтажа, номинальная выходная мощность является возможной. Когда возникает ошибка монтажа, постоянное напряжение в 400 В или более прикладывается к конденсатору 33 и стабилитрону 32, и, следовательно, должны быть использованы элементы, имеющие высокое номинальное напряжение. Аналогично, к каждому из схемных элементов в схеме 10 детектирования напряжения прикладывается постоянное напряжение в 400 В или более, и должны быть использованы элементы, имеющие высокое номинальное напряжение. В общем, интегральная схема, сформированная из полупроводниковой логической схемы, используется в качестве таймерной схемы 31, которая альтернативно может формироваться посредством комбинирования интегральной схемы и резистора с зарядной/разрядной схемой, сформированной из конденсатора.
Таймерная схема 31 повторяет подсчет времени t каждый раз, когда сигнал сброса принимается из схемы 10 детектирования напряжения. До того, как подсчитанное время t достигает определенного периода времени t1, таймерная схема 31 выводит сигнал выключения (нулевое напряжение). Когда подсчитанное время t достигает подсчитанного времени t1 без приема сигнала сброса из схемы 10 детектирования напряжения, таймерная схема 31 выводит сигнал включения при предварительно определенном напряжении. Таким образом, когда таймерная схема 31 принимает следующий сигнал сброса до того, как подсчитанное время t достигает определенного периода времени t1 после приема сигнала сброса из схемы 10 детектирования напряжения, таймерная схема 31 затем продолжает вывод сигнала выключения (нулевого напряжения). Здесь, определенный период времени t1 задается равным примерно одному периоду напряжения источника питания переменного тока трехфазного четырехпроводного типа.
Дополнительно, переключатель (первый переключатель) 40 вставляется и подключается к нейтральной линии N' в качестве токопроводящего пути между нейтральным зажимом n из зажимов 3 подключения источника питания и нагрузкой 200 230-вольтовой системы. Переключатель 40 является, например, релейным контактом или полупроводниковым переключающим элементом, который замыкается при подаче сигнала включения из таймерной схемы 31 и размыкается при подаче сигнала выключения из таймерной схемы 31. Следовательно, существует возможность того, что в нагрузку 200 230-вольтовой системы подается постоянное напряжение в 400 В или более. Тем не менее, переключатель 40 размыкается заранее, и, следовательно, чрезмерное напряжение не прикладывается к нагрузке 200 230-вольтовой системы. Следовательно, различные устройства, включенные в нагрузку 200 230-вольтовой системы, защищаются от пробоя вследствие чрезмерного напряжения.
Далее описывается работа устройства.
(1) Обычное подключение
Как показано на фиг.1, когда фазные линии L1, L2 и L3 и нейтральная линия N источника 1 питания переменного тока трехфазного четырехпроводного типа имеют корректное проводное соединение с зажимами 3 подключения источника питания, межфазное напряжение в 400 В генерируется между фазными зажимами R, S и T, и межлинейное напряжение в 230 В генерируется между фазным зажимом R и нейтральным зажимом n из зажимов 3 подключения источника питания. Дополнительно, межфазные напряжения в 400 В подаются в нагрузку 100 400-вольтовой системы. Дополнительно, межфазные напряжения в 400 В подвергаются двухполупериодному выпрямлению посредством двухполупериодной схемы 11 выпрямления схемы 10 детектирования напряжения. Постоянное напряжение, имеющее форму, как указано посредством сплошной линии на фиг.2, выводится из двухполупериодной схемы 11 выпрямления. Это выходное напряжение выше предварительно определенного значения Vs. Следовательно, схема 10 детектирования напряжения не генерирует сигнал сброса.
В таймерную схему 31 подается постоянное напряжение Vdd, которое в качестве выходного напряжения генерируется из двухполупериодной схемы 11 выпрямления. Таймерная схема 31 затем начинает работу и выводит сигнал выключения в течение определенного периода времени t1. Вследствие сигнала выключения переключатель 40 сохраняется разомкнутым, и напряжение не подается в нагрузку 200 230-вольтовой системы.
Когда определенный период времени t1 истекает до того, как схема 10 детектирования напряжения генерирует сигнал сброса, таймерная схема 31 выводит сигнал включения на основе определения, что подключение к источнику 1 питания переменного тока трехфазного четырехпроводного типа не является ошибочным. Сигнал включения вызывает замыкание переключателя 40, и межлинейное напряжение в 230 В между фазным зажимом R и нейтральным зажимом n подается в нагрузку 200 230-вольтовой системы через фазную линию L1' и нейтральную линию N'. Таким образом, нагрузка 200 230-вольтовой системы работает, и приведение в действие нагрузки 100 400-вольтовой системы управляется посредством схемы управления нагрузки 200 230-вольтовой системы.
(2) Ошибка подключения
Когда фазные линии L1, L2 и L3 и нейтральная линия N источника 1 питания переменного тока трехфазного четырехпроводного типа не имеют корректного проводного соединения с зажимами 3 подключения источника питания электронного устройства A, например, фазная линия L3 имеет проводное соединение с нейтральным зажимом n, и нейтральная линия N имеет проводное соединение с фазным зажимом T, межлинейное напряжение в 230 В ниже межфазного напряжения в 400 В генерируется между фазными зажимами S и T и между фазными зажимами R и T, и межфазное напряжение в 400 В выше межлинейного напряжения в 230 В генерируется между фазным зажимом R и нейтральным зажимом n. Следовательно, между внутренними фазными линиями L2' и L3' и между внутренними фазными линиями L1' и L3' в электронном устройстве A генерируется межлинейное напряжение в 230 В, которое ниже межфазного напряжения в 400 В. Между фазной линией L1' и нейтральной линией N' генерируется межфазное напряжение в 400 В выше межлинейного напряжения в 230 В. Затем 400 В между фазными зажимами R и S, 230 В между фазными зажимами S и T и 230 В между фазными зажимами R и T вводятся в двухполупериодную схему 11 выпрямления схемы 10 детектирования напряжения. Как указано посредством пунктирной линии на фиг.2, постоянное напряжение, имеющее форму сигнала, уровень которого повышается и понижается по сравнению с предварительно определенным значением Vs, выводится из двухполупериодной схемы 11 выпрямления. Когда выходное напряжение меньше предварительно определенного значения Vs, схема 10 детектирования напряжения генерирует сигнал сброса. Таймерная схема 31 выводит сигнал выключения при приеме сигнала сброса из схемы 10 детектирования напряжения, чтобы размыкать или поддерживать переключатель 40 разомкнутым.
Как показано на фиг.2, сигнал сброса генерируется один раз для каждых 180 градусов (1/4 периода). Следовательно, таймерная схема 31 начинает подсчет времени t каждый раз, когда сигнал сброса принимается из схемы 10 детектирования напряжения. Таймерная схема 31 продолжает вывод сигнала выключения, поскольку следующий сигнал сброса принимается до того, как подсчитанное время t достигает определенного периода времени t1 (практически равного одному периоду). Соответственно, переключатель 40 поддерживается разомкнутым, и чрезмерное межлинейное напряжение в 400 В между фазным зажимом R и нейтральным зажимом n из зажимов 3 подключения источника питания не подается в нагрузку 200 230-вольтовой системы. Соответственно, не допускается пробой схемы управления нагрузки 200 230-вольтовой системы.
Таким образом, когда возникает ошибка подключения, ошибка подключения может детектироваться автоматически, и безопасность может поддерживаться для нагрузки 200 230-вольтовой системы.
Схема, описанная выше, конфигурируется так, что источники питания для таймерной схемы 31 и схемы 10 детектирования напряжения для управления включением и выключением переключателя 40 охватываются посредством схемы 30 электропитания с использованием вывода двухполупериодной схемы 11 выпрямления схемы 10 детектирования напряжения. Следовательно, отдельный источник питания, чтобы приводить в действие эти схемы, не требуется, и схемы упрощаются соответствующим образом.
(3) Разомкнутая фаза
Даже когда фазные линии L1, L2 и L3 и нейтральная линия N источника 1 питания переменного тока трехфазного четырехпроводного типа имеют корректное проводное соединение, как показано на фиг.1, любой из плавких предохранителей 2 фазных линий L1, L2 и L3 может вызывать отключение вследствие оплавления вследствие чрезмерного тока. В этом случае две фазы межфазных напряжений в 400 В теряются, т.е. возникает так называемая разомкнутая фаза.
Например, когда плавкий предохранитель 2 на фазной линии L3 источника 1 питания переменного тока трехфазного четырехпроводного типа вызывает отключение вследствие оплавления, линия питания L3' в электронном устройстве A, которая подключается к зажиму T подключения источника питания, имеет разомкнутую фазу. Межфазные напряжения становятся нулевыми, соответственно, между фазными зажимами T и S из зажимов 3 подключения источника питания и между фазными зажимами R и T из них, т.е. между линиями питания L3' и L2' в электронном устройстве A и между линиями питания L3' и L1'. После этого надлежащая работа нагрузки 100 400-вольтовой системы более невозможна.
Во время этого возникновения разомкнутой фазы, как указано посредством пунктирной линии на фиг.3, двухполупериодная схема 11 выпрямления выводит постоянное напряжение, имеющее форму сигнала, которая существенно изменяется от уровня обычного режима работы до нулевого уровня по сравнению с предварительно определенным значением Vs. Когда это выходное напряжение меньше предварительно определенного значения Vs, схема 10 детектирования напряжения генерирует сигнал сброса.
Как показано на фиг.3, практически аналогично тому, когда возникает ошибка подключения, генерируется сигнал сброса один раз для каждых 180 градусов (1/4 периода). Следовательно, каждый раз, когда сигнал сброса получен из схемы 10 детектирования напряжения таймерная схема 31 начинает подсчет времени t. Тем не менее, поскольку следующий сигнал сброса принимается до того, как подсчитанное время t достигает определенного периода времени t1 (один период), таймерная схема 31 продолжает вывод сигнала выключения. Соответственно, переключатель 40 остается разомкнутым, и электрическая проводимость в нагрузку 200 230-вольтовой системы выключается. Таким образом, нагрузка 200 230-вольтовой системы больше не работает, и необязательное управление приведением в действие нагрузки 100 400-вольтовой системы исключается.
Таким образом, разомкнутая фаза может определяться автоматически, и неправильная работа нагрузки 100 400-вольтовой системы и нагрузки 200 230-вольтовой системы может предотвращаться.
Предварительно определенное значение Vs задается так, что оно ниже минимального напряжения, выводимого из двухполупериодной схемы 11 выпрямления во время обычного подключения, и задается так, что оно превышает минимальное напряжение, выводимое из двухполупериодной схемы 11 выпрямления во время ошибки подключения. Во время разомкнутой фазы вывод двухполупериодной схемы 11 выпрямления временно становится нулевым. Тем не менее, посредством выбора конденсатора, который имеет достаточную емкость, в качестве конденсатора 33, формирующего часть схемы 30 электропитания, схема 30 электропитания может быть сконфигурирована с возможностью сохранять достаточную мощность, чтобы управлять каждой из схем, в которые подается мощность из схемы 30 электропитания, даже когда выходной сигнал двухполупериодной схемы 11 выпрямления временно понижается.
Как описано выше, устройство детектирования ошибок подключения согласно настоящему варианту осуществления может определять ошибку монтажа посредством простой схемной конфигурации, поскольку устройство, содержащее нагрузки, которые работают посредством напряжения каждой из фазных линий источника питания переменного тока трехфазного четырехпроводного типа, содержит: схему выпрямления, которая подключается к каждой из фазных линий источника питания переменного тока трехфазного четырехпроводного типа; и средство определения (комбинацию первого средства определения и второго средства определения), которое определяет ошибку в подключении к источнику питания переменного тока трехфазного четырехпроводного типа на основе выпрямленного выходного сигнала схемы выпрямления. Дополнительно, одновременно может детектироваться разомкнутая фаза.
Более конкретно, в устройстве, содержащем первую нагрузку, которая работает под напряжением каждой из фазных линий источника питания переменного тока трехфазного четырехпроводного типа, и вторую нагрузку, которая работает под напряжением между одной из фазных линий и нейтральной линией источника питания переменного тока трехфазного четырехпроводного типа, устройство детектирования ошибок подключения содержит: схему выпрямления, подключенную к каждой из фазных линий источника питания переменного тока трехфазного четырехпроводного типа; первое средство определения, которое определяет то, выше или нет выходное напряжение схемы выпрямления предварительно определенного значения, и генерирует сигнал сброса, если результат определения указывает меньше предварительно определенного значения; таймерное средство, которое работает посредством выходного напряжения схемы выпрямления, повторяет подсчет времени каждый раз, когда первое средство определения генерирует сигнал сброса, выводит сигнал выключения до тех пор, пока подсчитанное время не достигает определенного периода времени, и выводит сигнал включения, когда подсчитанное время достигает определенного периода времени до того, как первое средство определения генерирует сигнал сброса; и переключатель, который вставляется и подключается к токопроводящему пути между нейтральной линией N' зажима подключения источника питания и второй нагрузкой, замыкается в ответ на сигнал включения от таймерного средства и размыкается в ответ на сигнал выключения. Соответственно, пробой второй нагрузки во время ошибки подключения может не допускаться.
Далее описывается второй вариант осуществления изобретения.
Как показано на фиг.4, схема 50 детектирования напряжения подключается к фазным линиям L1', L2' и L3' в электронном устройстве A. Схема 50 детектирования напряжения содержит: однополупериодную схему 51 выпрямления, сформированную посредством мостового соединения трех входных резисторов r и трех диодов D; последовательную схему, сформированную из резисторов 52 и 53, к которым прикладывается постоянное напряжение, выводимое из однополупериодной схемы 51 выпрямления; последовательную схему, сформированную из резисторов 54 и 55, к которым прикладывается постоянное напряжение в 5 В, сгенерированное из выходного напряжения однополупериодной схемы 51 выпрямления; и схему 56 сравнения, которая сравнивает опорное напряжение, сгенерированное в резисторе 55, с напряжением, сгенерированным в резисторе 53. Через сравнение посредством схемы сравнения определяется то, выше или нет выходное напряжение однополупериодной схемы 51 выпрямления предварительно определенного значения Vs.
Таким образом, когда выходное напряжение однополупериодной схемы 51 выпрямления выше предварительно определенного значения Vs, выходное напряжение схемы 56 сравнения имеет низкий уровень. Когда выходное напряжение однополупериодной схемы 51 выпрямления ниже предварительно определенного значения Vs, выходное напряжение схемы 56 сравнения имеет высокий уровень. Напряжение коллектора при высоком уровне подается в качестве сигнала сброса для таймерной схемы 31.
Таким образом, когда однополупериодная схема 51 выпрямления используется, выходное напряжение постоянного тока составляет половину от того, когда используется двухполупериодная схема выпрямления. Следовательно, даже когда возникает ошибка подключения, напряжение, приложенное к каждому из схемных элементов в схеме 30 электропитания и схеме 50 детектирования напряжения, является настолько низким, что могут использоваться недорогие элементы, которые имеют низкое номинальное напряжение.
Другие конфигурации являются идентичными конфигурациям первого варианта осуществления, и их описания опускаются.
Далее описывается работа устройства.
(1) Обычное подключение
Переменные токи межфазных напряжений в 400 В, которые генерируются во внутренних фазных линиях L1', L2' и L3' электронного устройства A через фазные зажимы R, S и T из зажимов 3 подключения источника питания, подвергаются однополупериодному выпрямлению посредством однополупериодной схемы 51 выпрямления. Постоянное напряжение, имеющее форму сигнала, как указано посредством сплошной линии на фиг.5, выводится из однополупериодной схемы 51 выпрямления. Это выходное напряжение выше предварительно определенного значения Vs. Следовательно, схема 50 детектирования напряжения не генерирует сигнал сброса.
Поскольку выходное напряжение однополупериодной схемы 51 выпрямления выше заданного значения Vs, таймерная схема 31 начинает операцию подсчета времени и выводит сигнал выключения для определенного периода времени t1. Этот сигнал выключения поддерживает переключатель 40 разомкнутым, и, следовательно, в нагрузку 200 230-вольтовой системы напряжение не подается.
Если определенный период времени t1 истекает до того, как схема 50 детектирования напряжения генерирует сигнал сброса, таймерная схема 31 выводит сигнал включения на основе определения, что подключение к источнику 1 питания переменного тока трехфазного четырехпроводного типа не является ошибочным. Этот сигнал включения вызывает замыкание переключателя 40, и межлинейное напряжение в 230 В между фазным зажимом R и нейтральным зажимом n из зажимов 3 подключения источника питания подается в нагрузку 200 230-вольтовой системы. Соответственно, нагрузка 200 230-вольтовой системы работает, и приведение в действие нагрузки 100 400-вольтовой системы управляется посредством схемы управления нагрузки 200 230-вольтовой системы.
(2) Ошибка подключения
Например, фазная линия L3 имеет проводное соединение с нейтральным зажимом n, и нейтральная линия N имеет проводное соединение с фазным зажимом T, переменные токи межлинейного напряжения в 230 В ниже межфазного напряжения в 400 В генерируются между фазными зажимами S и T и между фазными зажимами R и T, и переменный ток межфазного напряжения в 400 В выше межлинейного напряжения в 230 В генерируется между фазным зажимом R и нейтральным зажимом n.
В электронном устройстве A 400 В переменного тока между фазными линиями L1' и L2', 230 В переменного тока между фазными линиями L3' и L2' и 230 В переменного тока между фазными линиями L3' и L1' вводятся в однополупериодную схему 51 выпрямления схемы 50 детектирования напряжения. Как указано посредством пунктирной линии на фиг.5, однополупериодная схема 51 выпрямления выводит постоянное напряжение, имеющее форму сигнала, который изменяется до нулевого уровня по сравнению с уровнем обычного режима работы и предварительно определенным значением Vs. Когда это выходное напряжение ниже предварительно определенного значения Vs, схема 50 детектирования напряжения выводит сигнал сброса.
Каждый раз, когда сигнал сброса из схемы 50 детектирования напряжения принимается, таймерная схема 31 перезагружается и продолжает вывод сигнала выключения. Этот сигнал выключения вызывает размыкание переключателя 40, и в нагрузку 200 230-вольтовой системы, следовательно, не подается переменный ток чрезмерного межфазного напряжения в 400 В. Следовательно, не допускается пробой нагрузки 200 230-вольтовой системы.
(3) Разомкнутая фаза
Когда плавкий предохранитель 2 фазной линии L1 вызывает отключение вследствие оплавления, и зажим R, следовательно, имеет разомкнутую фазу, каждое из межфазных напряжений между фазными зажимами R и S и между фазными зажимами R и T из зажимов 3 подключения источника питания становится нулевым, что препятствует работе нагрузки 100 400-вольтовой системы.
Во время этой разомкнутой фазы постоянное напряжение, имеющее форму сигнала, который изменяется от уровня обычного режима работы до нулевого уровня, как указано посредством пунктирной линии на фиг.6, выводится из однополупериодной схемы 51 выпрямления. Когда это выходное напряжение ниже предварительно определенного значения Vs, схема 50 детектирования напряжения генерирует сигнал сброса.
Таймерная схема 31 принимает сигнал сброса из схемы 10 детектирования напряжения и выводит сигнал выключения, чтобы размыкать переключатель 40. Поскольку схема 10 детектирования напряжения в обязательном порядке выводит сигнал сброса, по меньшей мере, один раз за период источника питания переменного тока, таймерная схема 31 поддерживает переключатель 40 разомкнутым. Как результат, электрическая проводимость в нагрузку 200 230-вольтовой системы выключается. Поскольку нагрузка 200 230-вольтовой системы тем самым не работает, необязательное управление приведением в действие нагрузки 100 400-вольтовой системы может исключаться.
Поскольку настоящий вариант осуществления использует однополупериодную схему 51 выпрямления, период, эквивалентный 120 электрическим градусам, в течение которого вывод однополупериодной схемы 51 выпрямления составляет 0 В, наступает, когда возникает ошибка подключения, как показано на фиг.5. Период, эквивалентный 60 электрическим градусам, в течение которого вывод составляет 0 В, наступает, когда возникает разомкнутая фаза. Следовательно, опорное напряжение, используемое для того, чтобы определять нормальный или ненормальный режим (ошибку подключения или разомкнутую фазу), может задаваться равным низкому значению, и потребление мощности схем для формирования опорного напряжения Vs может быть уменьшено.
В этом случае, тем не менее, период, в течение которого вывод из однополупериодной схемы 51 выпрямления составляет 0 В, является длительным. Следовательно, емкость конденсатора 33, формирующего часть схемы 30 электропитания, должна быть увеличена по сравнению со случаем использования двухполупериодной схемы 11 выпрямления в первом варианте осуществления.
Далее описывается третий вариант осуществления изобретения.
Как показано на фиг.7, в схеме 50 детектирования напряжения база NPN-транзистора 57 подключается к выходному концу схемы 56 сравнения, и коллектор и эмиттер транзистора 57 подключаются параллельно к зажимам подключения источника питания таймерной схемы 31. Соответственно, ввод из схемы 50 детектирования напряжения в зажим сброса исключается. Постоянное напряжение Vdd схемы 30 электропитания используется для подачи питания в схему 56 сравнения.
Дополнительно, схема 41 переключателя используется вместо переключателя 40 в первом и втором вариантах осуществления. Схема 41 переключателя содержит переключающий элемент 42, резистор 43 и диодный мост 44 согласно двухполупериодному способу выпрямления, который содержит четыре диода D. В качестве переключающего элемента 42 используются FET или IGBT, допускающие управление электрической проводимостью относительно большого тока посредством использования очень небольшого тока. Посредством использования FET или IGBT, которые могут управляться так, что они включаются/отключаются посредством очень небольшого тока, уменьшается потребление мощности этих элементов, и допустимая нагрузка по току постоянного напряжения Vdd для возбуждения элементов может быть уменьшена.
Во время обычного подключения выходное напряжение однополупериодной схемы 51 выпрямления выше предварительно определенного значения Vs. Следовательно, выходное напряжение схемы 56 сравнения имеет низкий уровень, и транзистор 57 поддерживает отключенное состояние. Таким образом, рабочее напряжение Vdd прикладывается к таймерной схеме 31, и таймерная схема 31 работает и выводит сигнал включения по истечении постоянного времени t1. Этот сигнал включения вызывает включение переключающего элемента 42, и нейтральная линия N' становится проводящей через переключающий элемент 42, резистор 43 и два диода D диодного моста 44.
Во время ошибки подключения однополупериодная схема 51 выпрямления выводит постоянное напряжение, имеющее форму сигнала, которая изменяется до нулевого уровня по сравнению с уровнем обычного режима работы и предварительно определенным значением Vs, как указано посредством пунктирной линии на фиг.5. Когда выходное напряжение ниже предварительно определенного значения Vs, выходное напряжение схемы 56 сравнения имеет высокий уровень, и транзистор 57 работает. Когда транзистор 57 включается, рабочее напряжение Vdd для таймерной схемы 31 исключается посредством обхода через транзистор 57, и таймерная схема 31 становится неактивной (отключается). Следовательно, таймерная схема 31 выводит сигнал выключения, и переключающий элемент 42 выключается. Следовательно, переключающий элемент 42 поддерживает отключенное состояние, и нейтральная линия N' остается в непроводящем состоянии. Также во время разомкнутой фазы таймерная схема 31 становится неактивной, переключающий элемент 42 поддерживает отключенное состояние, и нейтральная линия N' становится непроводящей.
Другие конфигурации и работа являются идентичными конфигурациям и работе первого и второго вариантов осуществления. Следовательно, их описания опускаются.
Когда нагрузки не используют переменные токи, а требуют постоянных токов, диодный мост 44 может применять способ однополупериодного выпрямления.
Далее описывается четвертый вариант осуществления изобретения.
Как показано на фиг.8, схема 50 детектирования напряжения содержит однополупериодную схему 51 выпрямления, резистор 58 и блок 59 детектирования тока. Выходное напряжение однополупериодной схемы 51 выпрямления прикладывается к блоку 59 детектирования тока через резистор 58, и сигнал сброса в качестве вывода из блока 59 детектирования тока подается в таймерную схему 31. Блок 59 детектирования тока генерирует сигнал сброса, когда ток на основе выходного напряжения однополупериодной схемы 51 выпрямления меньше заданного значения.
Во время обычного подключения выходное напряжение однополупериодной схемы 51 выпрямления выше предварительно определенного значения Vs. Следовательно, ток, протекающий через блок 59 детектирования тока, выше заданного значения, и блок 59 детектирования тока, следовательно, не генерирует сигнал сброса. Соответственно, таймерная схема 31 выводит сигнал включения, и переключатель 40 включается.
Во время ошибки подключения и разомкнутой фазы ток, который протекает через блок 59 детектирования тока, меньше заданного значения, когда выходное напряжение однополупериодной схемы 51 выпрямления ниже предварительно определенного значения Vs. Блок 59 детектирования тока выводит сигнал сброса. Следовательно, таймерная схема 31 выводит сигнал выключения, и переключатель 40 выключается.
Другие конфигурации и работа являются идентичными конфигурациям и работе первого и второго вариантов осуществления. Следовательно, их описания пропускаются.
Далее описывается пятый вариант осуществления изобретения.
Как показано на фиг.9, релейный контакт 201 подключается в качестве второго переключателя параллельно с переключателем 40. Дополнительно, резистор rr ограничения по току подключается последовательно на линии между переключателем 40 и нагрузкой 200 230-вольтовой системы. Релейная схема 202 возбуждения предоставляется для нагрузки 200 230-вольтовой системы. Релейная схема 202 возбуждения срабатывает вследствие электрической проводимости в нагрузку 200 230-вольтовой системы напряжений и тем самым замыкает релейный контакт 201. Когда электрическая проводимость в нагрузку 200 230-вольтовой системы напряжений отсутствует, релейная схема 202 возбуждения прекращает работу и размыкает релейный контакт 201.
Во время обычного подключения таймерная схема 31 выводит сигнал включения, и переключатель 40 включается. Когда переключатель 40 включается, 230 В переменного тока подается в резистор rr ограничения по току. Затем, схема управления в нагрузке 200 230-вольтовой системы начинает работу первой и обеспечивает работу релейной схемы 202 возбуждения. Релейный контакт 201 затем замыкается. После этого схема управления в нагрузке 200 230-вольтовой системы включает сначала электрический компонент, к примеру, электропривод вентилятора, потребление мощности которого является большим в нагрузке 200 230-вольтовой системы. Как результат, электрическая проводимость возникает во всей нагрузке 200 230-вольтовой системы через параллельную схему, параллельную релейному контакту 201. В это время ток протекает через нагрузку 200 230-вольтовой системы, через переключатель 40 и резистор rr ограничения по току. Тем не менее, поскольку в середине присутствует резистор ограничения по току, большая часть тока протекает через релейный контакт 201.
Посредством использования конфигурации, как описано выше, большой ток не протекает через переключатель 40. Следовательно, может использоваться переключатель 40, который имеет небольшой размер и потребляет небольшую величину тока во время приведения в действие. Соответственно, постоянное напряжение Vdd для приведения в действие переключателя 40 может быть уменьшено, и емкость конденсатора 33 схемы 30 электропитания может быть уменьшена.
Другие конфигурации и работа являются идентичными конфигурациям и работе первого и второго вариантов осуществления. Следовательно, их описания опускаются.
Далее описывается шестой вариант осуществления изобретения.
Как показано на фиг.10, согласно настоящему варианту осуществления предусмотрен случай предоставления электронного устройства A, содержащего множество нагрузок 200 230-вольтовой системы, и подключение, подходящее для этого случая, предоставляется; например, множество вентиляторов в качестве нагрузок 200 230-вольтовой системы предоставляются в наружном блоке кондиционера. Электронное устройство A на чертеже содержит внутри три нагрузки 200a, 200b и 200c 230-вольтовой системы. Нагрузки 200a, 200b и 200c 230-вольтовой системы в качестве одних концов путей источника питания, соответственно, подключаются к фазным линиям L1', L2' и L3' в устройстве A. Другие концы путей источника питания подключаются к идентичной нейтральной линии N' через переключатель 40. Другие конфигурации и работа являются идентичными конфигурациям и работе первого варианта осуществления. Следовательно, их описания пропускаются здесь.
Посредством подключения, как описано выше, потребляемые токи нагрузок 200a, 200b и 200c 230-вольтовой системы распределяются в фазные линии L1, L2 и L3. Следовательно, можно не допускать протекание большого тока через любую отдельную фазную линию, и гармоники, которые формируются из нагрузок 200a, 200b и 200c 230-вольтовой системы, могут быть распределены в фазные линии и тем самым уменьшены.
Дополнительно, поскольку все нагрузки 200a, 200b и 200c 230-вольтовой системы обычно подключаются к нейтральной линии N' через переключатель 40, переключатель 40 размыкается во время ошибки подключения или разомкнутой фазы, как в первом варианте осуществления. Работа нагрузок 200a, 200b и 200c 230-вольтовой системы может, соответственно, прекращаться одновременно с помощью простой конфигурации.
В шестом варианте осуществления схема детектирования/защиты от ошибки подключения или разомкнутой фазы является идентичной схеме первого варианта осуществления. В качестве альтернативы, может использоваться схема согласно любому из второго-пятого вариантов осуществления.
Как описано выше, устройство детектирования ошибки подключения в устройстве, содержащем первую нагрузку, которая работает посредством напряжений соответствующих фазных линий источника питания переменного тока трехфазного четырехпроводного типа, и вторую нагрузку, которая работает посредством напряжений между одной из соответствующих фазных линий источника питания и нейтральной линией источника питания переменного тока трехфазного четырехпроводного типа, при этом устройство детектирования ошибки подключения содержит: схему выпрямления, подключенную к каждой из фазных линий источника питания переменного тока трехфазного четырехпроводного типа; первое средство определения, которое определяет то, выше или нет выходное напряжение схемы выпрямления предварительно определенного значения; и второе средство определения, которое определяет подключение к источнику питания переменного тока трехфазного четырехпроводного типа как неошибочное, если результат определения первого средства определения непрерывно указывает превышение предварительно определенного значения в течение определенного периода времени, или определяет подключение к источнику питания переменного тока трехфазного четырехпроводного типа как ошибочное, если результат определения первого средства определения непрерывно не указывает превышение предварительно определенного значения в течение определенного периода времени.
Помимо этого, схема выпрямления может использовать двухполупериодную схему выпрямления или однополупериодную схему выпрямления. Дополнительно, ошибка подключения и вторая нагрузка могут быть защищены посредством наличия переключателя, который вставляется в токопроводящий путь между нейтральной линией N' силового зажима и второй нагрузкой, замыкается, когда результат определения второго средства определения не является ошибочным, и размыкается, когда результат является ошибочным.
Промышленная применимость
Может быть достигнута безопасная работа различных устройств, которые используют источник питания переменного тока трехфазного четырехпроводного типа.
Ссылочные позиции
1 - источник питания переменного тока трехфазного четырехпроводного типа, 2 - плавкий предохранитель, 3 - зажим подключения источника питания, L1, L2, L3 - фазная линия, N - нейтральная линия, L1', L2', L3' - фазная линия в электронном устройстве, N' - нейтральная линия в электронном устройстве, 10 - схема детектирования напряжения (первое средство определения), 11 - двухполупериодная схема выпрямления, 16 - оптрон, 19 - NPN-транзистор, 31 - таймерная схема (второе средство определения), 40 - переключатель, 100 - нагрузка 400-вольтовой системы, 200 - нагрузка 230-вольтовой системы, А - электронное устройство (кондиционер).