JPH0797300B2 - 力率自動調整装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は，力率自動調整装置，特に電気回路の力率を
改善するために，無効電力，無効電流あるいは力率を検
出し，この検出値をもとに電気回路の力率改善用コンデ
ンサの自動制御を行い，さらに手動操作によるコンデン
サの制御をも行い得る力率自動調整装置に関するもので
ある。

［従来の技術］ 第５図は，例えば特公昭60-47823号公報に示された従来
の力率自動調整装置を示すブロック図である。図におい
て，（１）は電気回路，（２）は電気回路（１）と接続
され，電気回路（１）の電圧を測定する計器用変圧器，
（３）は電気回路（１）と接続され，電気回路（１）の
電流を測定する計器用変流器，（４）は無効電力検出装
置であって，その入力側が計器用変圧器（２）および計
器用変流器（３）と接続される。（５）は増幅回路であ
って，その入力側が無効電力検出装置（４）と接続さ
れ，この検出信号を増幅する。（６）は第１の比較回路
であって，その一方の入力側が増幅回路（５）と，その
他方の入力側が投入点設定装置（７）とそれぞれ接続さ
れていて，増幅回路（５）からの増幅信号と投入点設定
装置からの出力信号とを比較する。（８）は第２の比較
回路であって，その一方の入力側が増幅回路（５）と，
その他方の入力側が遮断点設定装置（９）とそれぞれ接
続されていて，増幅回路（５）からの増幅信号と遮断点
設定装置（９）からの出力信号とを比較する。（10）は
第１のテストスイッチであって，運転状態時信号発生装
置（11）側と，テスト状態時信号発生装置（12）側とを
切り換える。（13）はテスト信号発生装置，（14）はテ
スト信号発生装置（13）と接続する第２のテストスイッ
チであって，投入端子（15）側と，遮断端子（16）側と
を切り換える。（17）は第１のゲート回路であって，そ
の入力側が第１の比較回路（６）および運転状態時信号
発生装置（11）と投入端子（15）およびテスト状態信号
発生装置（12），並びに後述のタイマ回路（20）とそれ
ぞれ接続されている。（18）は第２のゲート回路であっ
て，その入力側が第２の比較回路（８）および運転状態
時信号発生装置（11）と遮断端子（16）およびテスト状
態信号発生装置（12），並びに後述のタイマ回路（20）
とそれぞれ接続されている。（19）はオアゲートであつ
て，その入力側が第１のゲート回路（17）および第２の
ゲート回路（18）と接続されている。タイマ回路（20）
は自動制御タイマであって，入力側がオアゲート（19）
と接続されると共に出力側がタイマ設定装置（21）と接
続されている。（23）は第１の順序回路であつて，その
入力側が第１のゲート回路（17）と接続されている。
（24）は第２の順序回路であつて，その入力側が第２の
ゲート回路（18）と接続されている。（25）はリレー回
路であつて，その入力側が第１および第２の順序回路
（23），（24）と接続されていて，その出力によりリレ
ー接点（26a）〜（26n）を選択駆動する。以上の構成要
素の内，電気回路（１）および計器用変圧器（２）並び
に計器変流器（３）を除いた全ての構成要素で力率自動
調整装置（100）を構成している。また，（50）は手動
制御タイマ（図示せず）を含む制御回路部であつて，そ
の入力側が力率自動調整装置（100）の出力側と接続さ
れている。（60a）〜（60n）は電磁接触器であつて，そ
の各入力側が電気回路（１）および制御回路（50）と接
続されると共に直列リアクトル（61a）〜（61n）および
コンデンサ（62a）〜（62n）とそれぞれ直列接続されて
いる。（70a），（70b）は変圧器であつて，その各入力
側が電気回路（１）と接続されると共に負荷（71a），
（71b）とそれぞれ直列接続されている。

従来の力率自動調整装置は上記のように構成され，電気
回路（１）には計器用変圧器（２）と計器用変流器
（３）とが接続され，電気回路（１）の電圧と電流が検
出され，無効電力検出装置（４）はこの電圧および電流
とにより無効電力を検出し，検出した無効電力に比例し
た出力を生じる。増幅回路（５）は無効電力検出装置
（４）の出力を増幅する。第１の比較回路（６）は増幅
回路（５）の出力と投入点設定装置（７）の出力とを比
較し，増幅回路（５）の出力が投入点設定装置（７）の
出力よりも高ければ出力を生じる。第２の比較回路
（８）は増幅回路（５）の出力と遮断点設定装置（９）
の出力とを比較し，増幅回路（５）の出力が遮断点設定
装置（９）の出力より低ければ出力を生じる。タイマ回
路（20）はオアゲート（19）からの入力時にリセット状
態が解かれ、タイマ設定装置（21）で設定された時間経
過後，出力を発生して，その後再びリセット状態に戻る
ものである。第１の順序回路（23）は第１のゲート回路
（17）の出力，すなわち前記第１の比較回路（６）の出
力とタイマ回路（20）の出力によって付勢され，電気回
路（１）と接続されるコンデンサをコンデンサ（62a）
〜（62n）から選択する。第２の順序回路（24）は第２
のゲート回路（18）の出力，すなわち前記第２の比較回
路（８）の出力とタイマ回路（20）の出力によって付勢
され，電気回路（１）から切り離すコンデンサをコンデ
ンサ（62a）〜（62n）から選択する。リレー回路（25）
は第１の順序回路（23）で選択されたコンデンサに該当
するリレーを付勢し第２の順序回路（24）で選択された
コンデンサに該当するリレーを消勢し，その該当するリ
レーのリレー接点（26a）〜（26n）を選択することによ
り制御回路部（50）を介して選択するコンデンサが接続
された電磁接触器（60a）〜（60n）によってコンデンサ
（62a）〜（62n）を入切する。なお，リレー接点（26
a）〜（26n）は第１〜第ｎのコンデンサ（62a）〜（62
n）に対応し，リレー回路（25）で付勢もしくは消勢さ
れる。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記のような従来の力率自動調整装置では，手動操作を
行うためには手動制御用スイッチおよびタイマを外付け
する必要があり，また，自動制御用タイマと手動制御用
タイマが非同期に動作してしまうなどの問題点があつ
た。

この発明は，かかる問題点を解決するためになされたも
ので，力率の自動調整動作中にも手動操作を行うことが
できると共に自動制御用タイマと手動制御用タイマを統
括して管理することができる力率自動調整装置を得るこ
とを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係る力率自動調整装置は，電気回路の無効成
分を検出し、この無効成分に比例した出力を生じる無効
成分検出部と、手動操作スイッチと、投入レベルあるい
は遮断レベルを設定する設定部と、前記手動操作スイッ
チのオン動作時に手動制御用タイマ機能をスタートして
指定タイマ時間経過後に前記電気回路にコンデンサを接
続する制御信号を出力し、前記手動操作スイッチのオフ
動作時に直ちに前記電気回路から前記コンデンサを切り
離すコンデンサ遮断信号を出力し、前記無効成分検出部
と前記設定部とを比較し、前記無効成分検出部の出力が
前記投入レベルを超えた場合、自動制御用タイマ機能を
スタートして所定のタイマ時間経過後に前記電気回路に
コンデンサを接続する制御信号を出力し、、また前記無
効成分検出部の出力が前記遮断レベルを超えた場合、自
動制御用タイマ機能をスタートして所定のタイマ時間経
過後に前記電気回路からコンデンサを切り離す制御信号
を出力する演算処理部と、前記演算処理部からの出力信
号を表示する表示部とを備え、前記手動操作スイッチは
各コンデンサ毎に設けられ、前記手動操作スイッチをオ
ンにすると、前記演算処理部は、自動制御用タイマ機能
の計時動作時に手動操作スイッチが動作を開始すると前
記自動制御用タイマ機能の計数値をリセットし、手動制
御タイマ機能は動作時には前記自動制御タイマ機能は動
作をしないようしたものである。

［作用］ この発明においては，手動操作スイッチがオンされた時
は，対応する手動制御用タイマをスタートし，指定タイ
マ時間経過後にコンデンサ投入信号を出力する。手動制
御用タイマがスタートすると，自動制御用タイマがリセ
ットされ，手動制御用タイマが動作中は，自動制御用タ
イマは動作しない。また，手動操作スイッチがオフされ
た時は，コンデンサ遮断信号を出力し，自動制御用タイ
マをリセットする。

［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例による力率自動調整装置の
構成を示すブロツク図である。図において，（30）は手
動操作スイッチ群であって，各コンデンサ毎にスイッチ
が設けられている。（31）は設定部，（32）は演算処理
部であって，その入力側が無効電力検出部（４）と手動
操作スイッチ（30）と設定部（31）と接続されると共に
その出力側がリレー回路（25）および表示部（33）と接
続されている。それ以外の構成要素は第５図のものと同
様である。

なお，力率自動調整装置（100A）は，無効電力検出部
（４）と，リレー回路（25）と，手動操作スイッチ（3
0）と，設定部（31）と，演算処理部（32）と，表示部
（33）と，リレー接点（26a）〜（26n）とから構成され
ている。

第２図は第１図の演算処理部（32）に書き込まれている
プログラムのフローチャートを示す図である。

第３図は第２図のステップS2の詳細フローチャートを示
す図である。

第４図は第２図のステップS4の詳細フローチャートを示
す図である。

上記のように構成された力率自動調整装置において，力
率自動調整装置（100A）は，計器用変圧器（２）からの
電圧と計器用変流器（３）からの電流とにより電気回路
（１）の無効電力を検出し無効電力に比例した出力を生
じる無効電力検出部（４）を持つ。演算処理部（32）は
あらかじめ書き込まれたプログラムに従って第２図に示
されるステップS2の手動制御処理およびステップS4の自
動制御処理を行う。

第３図に示される手動制御処理では，手動操作の有無を
調べ（ステップS5），手動操作が有った場合は自動用制
御タイマのリセット（ステップS7）を行い，手動オン操
作かどうか調べ（ステップS8），手動オン操作であれば
手動制御用タイマをスタートし（ステップS11），手動
オフ操作であれば遮断信号を出力し（ステップS9），手
動制御用タイマをリセットする（ステップS10）。

また，手動制御用タイマがオンかどうか調べ（ステップ
S6），手動制御用タイマが動作中なら，指定タイマ時間
経過したかどうか調べ（ステップS12），経過したもの
であれば，投入信号を出力し（ステップS13），出力制
御用タイマをリセットする（ステップS14）。この処理
を各コンデンサについて行う。

第４図に示される自動制御処理では，前記無効電力検出
部（４）の出力と設定部（31）で設定された投入レベル
（ステップS23）あるいは遮断レベル（ステップS16）と
を比較し，投入レベルを超過しかつ自動制御用タイマが
動作中で，指定タイマ時間経過していれば遮断信号を出
力する（ステップS21）。

自動制御用タイマは，無効電力が投入レベルを超えた場
合および遮断レベルを超えた場合にスタートさせるが
（ステップS26），手動制御用タイマが動作中は，自動
制御用タイマはスタートさせない。また，自動制御用タ
イマが動作中に，手動操作が発生した場合，自動制御用
タイマをリセットする（ステップS7）。このようにし
て，手動操作を自動操作より優先して処理する。

ここで，手動制御用タイマおよび自動制御用タイマは，
タイマ割り込みにより実現し，タイマがオンになってい
る場合のみカウンタ値を１ずつインクリメントし，この
カウンタ値を参照することにより指定タイマ時間が経過
したかどうかを判断する。

投入信号および遮断信号はリレー回路（25）を駆動し，
リレー接点（26a）〜（26n）により制御回路（50）を介
して電磁接触器（60a）〜（60n）にてコンデンサ（62
a）〜（62n）を入切する装置である。また，前記演算結
果や投入信号・遮断信号は表示部（33）により表示され
る。

ここで，ステップS16あるいはステップS23で判定してい
る投入設定値あるいは遮断設定値について説明する。有
効電力Ｗと遅れ無効電力Q,力率cosθとの間には， Ｑ＝Ｗ×（（1/cos²θ）−１）^1/2 …… の関係が成り立つ。ここで,cosθ＝0.995,すなわち力率
99.5％以上は四捨五入されて100％とみなされる。その
時の遅れ無効電力Ｑは式より， Ｑ≒Ｗ×0.1 …… となる。

一般に， （需要率）＝（（最大需要電力）／（設備容量））×10
0 …… （負荷率）＝（（ある期間の平均電力）／（最大需要電
力））×100 …… と呼ばれる係数である。，式を変形して， （最大需要電力）＝（設備容量）×（需要率）×（1/10
0） …… （ある期間の平均電力）＝（最大需要電力）×（負荷
率）×（1/100） …… ここで，設備容量は等価的に設定部（31）で設定された
合成変成比とおくことができる。また，最大需要電力，
ある期間の平均電力は設定部（31）で設定される需要
率，負荷率で算出した値で求まる。従って，式の有効
電力Ｗの値に式あるいは式で求めた値を代入すれ
ば，投入点設定値は求まる。どちらを代入するかは設定
部（31）で設定する。次に、遮断点設定値は設定部（3
1）で設定されたコンデンサ容量値で次に制御を行う容
量値にハンチング防止係数を乗じた値と式で求めた投
入点設定値の和により求める。

［発明の効果］ この発明は以上説明したとおり，電気回路の無効成分を
検出し、この無効成分に比例した出力を生じる無効成分
検出部と、手動操作スイッチと、投入レベルあるいは遮
断レベルを設定する設定部と、前記手動操作スイッチの
オン動作時に手動制御用タイマ機能をスタートして指定
タイマ時間経過後に前記電気回路にコンデンサを接続す
る制御信号を出力し、前記手動操作スイッチのオフ動作
時に直ちに前記電気回路から前記コンデンサを切り離す
コンデンサ遮断信号を出力し、前記無効成分検出部と前
記設定部とを比較し、前記無効成分検出部の出力が前記
投入レベルを超えた場合、自動制御用タイマ機能をスタ
ートして所定のタイマ時間経過後に前記電気回路にコン
デンサを接続する制御信号を出力し、、また前記無効成
分検出部の出力が前記遮断レベルを超えた場合、自動制
御用タイマ機能をスタートして所定のタイマ時間経過後
に前記電気回路からコンデンサを切り離す制御信号を出
力する演算処理部と、前記演算処理部からの出力信号を
表示する表示部とを備え、前記手動操作スイッチは各コ
ンデンサ毎に設けられ、前記手動操作スイッチをオンに
すると、前記演算処理部は、自動制御用タイマ機能の計
時動作時に手動操作スイッチが動作を開始すると前記自
動制御用タイマ機能の計数値をリセットし、手動制御タ
イマ機能は動作時には前記自動制御タイマ機能は動作し
ないようにしたことで、手動制御用タイマと自動制御用
タイマをソフトウェアにより実現したため装置が安価に
でき、また２種類のタイマを統括的に管理するため，自
動制御より手動操作を優先して処理することができるな
どの大きな効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による力率自動調整装置の
構成ブロック図，第２図ないし第４図はこの発明の一実
施例のフローチャート図，第５図は従来の力率自動調整
装置の構成ブロック図である。 図において，（１）……電気回路，（２）……計器用変
圧器，（３）……計器用変流器，（４）……無効電力検
出部，（25）……リレー回路，（26a）〜（26n）……リ
レー接点，（30）……手動操作スイッチ群，（31）……
設定部，（32）……演算処理部，（33）……表示部，
（50）……制御部，（60a）〜（60n）……電磁接触器，
（61a）〜（61n）……直列リアクトル，（62a）〜（62
n）……コンデンサ，（100a）……力率自動調整装置で
ある。 なお，各図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電気回路の無効成分を検出し、この無効成
   分に比例した出力を生じる無効成分検出部と、手動操作
   スイッチと、投入レベルあるいは遮断レベルを設定する
   設定部と、前記手動操作スイッチのオン動作時に手動制
   御用タイマ機能をスタートして指定タイマ時間経過後に
   前記電気回路にコンデンサを接続する制御信号を出力
   し、前記手動操作スイッチのオフ動作時に直ちに前記電
   気回路から前記コンデンサを切り離すコンデンサ遮断信
   号を出力し、前記無効成分検出部と前記設定部とを比較
   し、前記無効成分検出部の出力が前記投入レベルを超え
   た場合、自動制御用タイマ機能をスタートして所定のタ
   イマ時間経過後に前記電気回路にコンデンサを接続する
   制御信号を出力し、、また前記無効成分検出部の出力が
   前記遮断レベルを超えた場合、自動制御用タイマ機能を
   スタートして所定のタイマ時間経過後に前記電気回路か
   らコンデンサを切り離す制御信号を出力する演算処理部
   と、前記演算処理部からの出力信号を表示する表示部と
   を備え、前記手動操作スイッチは各コンデンサ毎に設け
   られ、前記手動操作スイッチをオンにすると、前記演算
   処理部は、自動制御用タイマ機能の計時動作時に手動操
   作スイッチが動作を開始すると前記自動制御用タイマ機
   能の計数値をリセットし、手動制御タイマ機能は動作時
   には前記自動制御タイマ機能は動作をしないようにした
   ことを特徴とする力率自動調整装置。