JP2591901B2 - 三相交流電動機の瞬時各特性値の測定装置 - Google Patents
三相交流電動機の瞬時各特性値の測定装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、三相交流電動機の固定
子巻線印加電圧と線電流とを瞬時に検出し、相電圧と相
電流の各最大値と各実効値の瞬時の演算を行わせ、更に
電動機の入力や二次入力（同期電動機の場合は出力）、
トルク及び同期電動機の効率の演算を瞬時に行わせるこ
とを特徴とする同期電動機である三相交流電動機の瞬時
各特性値の測定装置に関するものであり、誘導電動機の
場合には、更に回転数を検出して二次銅損、二次出力を
演算した上、誘導電動機の効率の瞬時演算を行わせるよ
うにした誘導電動機である三相交流電動機の瞬時各特性
値の測定装置に関するものである。更に、瞬時トルクを
迅速簡単に演算する装置も提案している。
子巻線印加電圧と線電流とを瞬時に検出し、相電圧と相
電流の各最大値と各実効値の瞬時の演算を行わせ、更に
電動機の入力や二次入力（同期電動機の場合は出力）、
トルク及び同期電動機の効率の演算を瞬時に行わせるこ
とを特徴とする同期電動機である三相交流電動機の瞬時
各特性値の測定装置に関するものであり、誘導電動機の
場合には、更に回転数を検出して二次銅損、二次出力を
演算した上、誘導電動機の効率の瞬時演算を行わせるよ
うにした誘導電動機である三相交流電動機の瞬時各特性
値の測定装置に関するものである。更に、瞬時トルクを
迅速簡単に演算する装置も提案している。
【０００２】本測定装置では、零相の値が存在しない正
常の動作時の演算を行い、三相交流電動機の固定子側の
二つの線間電圧と二つの線電流を瞬時に検出し、各特性
値の瞬時演算を行う。
常の動作時の演算を行い、三相交流電動機の固定子側の
二つの線間電圧と二つの線電流を瞬時に検出し、各特性
値の瞬時演算を行う。
【０００３】
【従来の技術】これまで三相交流電動機の各特性値を求
める場合には、従来測定計器を使用することが多く、瞬
時の測定は不可能である。またディジタル測定器により
高速の測定が可能になってはいるが、請求項１、請求項
２及び請求項３に記載した各特性値の瞬時測定用には市
販されていない。正弦波電圧と正弦波電流の最大値は半
周期時間の最大値を求め、力率については電圧と電流の
位相差を求めることが多く、この場合瞬時に最大値と力
率を求めることは不可能である。
める場合には、従来測定計器を使用することが多く、瞬
時の測定は不可能である。またディジタル測定器により
高速の測定が可能になってはいるが、請求項１、請求項
２及び請求項３に記載した各特性値の瞬時測定用には市
販されていない。正弦波電圧と正弦波電流の最大値は半
周期時間の最大値を求め、力率については電圧と電流の
位相差を求めることが多く、この場合瞬時に最大値と力
率を求めることは不可能である。
【０００４】電動機のトルクの測定はこれまでにも各種
の方法が開発され利用さているが、最も一般的な方法は
機械的に測定する方法で、軸のねじりひずみ量を測定
し、これよりトルク量を間接的に知る方法である。しか
し、この方法では電動機と負荷との間にトルク測定器を
直結することが必要となる。
の方法が開発され利用さているが、最も一般的な方法は
機械的に測定する方法で、軸のねじりひずみ量を測定
し、これよりトルク量を間接的に知る方法である。しか
し、この方法では電動機と負荷との間にトルク測定器を
直結することが必要となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、三相交流電
動機の固定子側の二つの線間電圧と二つの線電流を瞬時
に検出することにより、三相交流電動機の瞬時特性値を
測定できる測定装置を提供しようとするものである。
動機の固定子側の二つの線間電圧と二つの線電流を瞬時
に検出することにより、三相交流電動機の瞬時特性値を
測定できる測定装置を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明による三相交流電
動機の瞬時各特性値の測定装置は、同期機の場合には三
相交流電動機の固定子巻線印加電圧と線電流とを検出す
る電圧・電流検出装置と、前記電圧・電流検出装置によ
り検出された電圧と電流とから瞬時に相電圧と相電流と
の各最大値を演算する最大値演算器と、前記三相交流電
動機の瞬時入力を演算する入力演算器と、前記最大値演
算器により演算された相電圧と相電流との各最大値と入
力とから瞬時の力率を演算する力率演算器を具え、ま
た、前記交流電動機の二次入力（同期電動機の場合は出
力）の瞬時演算を行う二次入力（出力）演算器と、前記
二次入力（出力）演算器により演算された二次入力（出
力）から電動機の瞬時トルクを演算するトルク演算器
と、電圧・電流検出装置により検出された電流と磁束演
算器により演算された磁束とから瞬時トルクを演算する
トルク演算器と、同期電動機の入力と出力とから同期電
動機の効率を演算する効率演算器を具えたことを特徴と
する。
動機の瞬時各特性値の測定装置は、同期機の場合には三
相交流電動機の固定子巻線印加電圧と線電流とを検出す
る電圧・電流検出装置と、前記電圧・電流検出装置によ
り検出された電圧と電流とから瞬時に相電圧と相電流と
の各最大値を演算する最大値演算器と、前記三相交流電
動機の瞬時入力を演算する入力演算器と、前記最大値演
算器により演算された相電圧と相電流との各最大値と入
力とから瞬時の力率を演算する力率演算器を具え、ま
た、前記交流電動機の二次入力（同期電動機の場合は出
力）の瞬時演算を行う二次入力（出力）演算器と、前記
二次入力（出力）演算器により演算された二次入力（出
力）から電動機の瞬時トルクを演算するトルク演算器
と、電圧・電流検出装置により検出された電流と磁束演
算器により演算された磁束とから瞬時トルクを演算する
トルク演算器と、同期電動機の入力と出力とから同期電
動機の効率を演算する効率演算器を具えたことを特徴と
する。
【０００７】三相誘導電動機の場合には、前記の他に回
転数を検出する回転数検出装置を更に備え、該回転数検
出装置から検出された回転数と前記の二次入力（出力）
演算器により演算された二次入力との演算により得られ
る二次銅損と二次出力の演算器と、入力と二次出力とか
ら三相誘導電動機の効率を演算する効率演算器を更に具
えたことを特徴とする。
転数を検出する回転数検出装置を更に備え、該回転数検
出装置から検出された回転数と前記の二次入力（出力）
演算器により演算された二次入力との演算により得られ
る二次銅損と二次出力の演算器と、入力と二次出力とか
ら三相誘導電動機の効率を演算する効率演算器を更に具
えたことを特徴とする。
【０００８】
【作用】本発明による三相交流電動機の瞬時各特性値の
測定装置の作用の詳細を、図１及び図２を用いて詳細に
説明する。図１は三相交流電動機の各線間電圧と各線電
流を示す図であって、本発明の三相交流電動機の瞬時各
特性値の測定装置では、ａ，ｂ，ｃの三相系統に接続さ
れた、三相交流電動機の固定子側の三相線間電圧
Ｖａｂ，Ｖｂｃ，Ｖｃａ中の二つの線間電圧Ｖａｂ，Ｖ
ｂｃと、線電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ中の二つの線電流
Ｉａ，Ｉｂとの瞬時値を検出する。
測定装置の作用の詳細を、図１及び図２を用いて詳細に
説明する。図１は三相交流電動機の各線間電圧と各線電
流を示す図であって、本発明の三相交流電動機の瞬時各
特性値の測定装置では、ａ，ｂ，ｃの三相系統に接続さ
れた、三相交流電動機の固定子側の三相線間電圧
Ｖａｂ，Ｖｂｃ，Ｖｃａ中の二つの線間電圧Ｖａｂ，Ｖ
ｂｃと、線電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ中の二つの線電流
Ｉａ，Ｉｂとの瞬時値を検出する。
【０００９】一方、各相電圧ｖａ，ｖｂ，ｖｃと各相電
流ｉａ，ｉｂ，ｉｃは次の（１）式に従い、互いに直交
する二相軸上の電圧Ｖα，Ｖβと二相軸上の電流Ｉα，
Ｉβにそれぞれ変換する。
流ｉａ，ｉｂ，ｉｃは次の（１）式に従い、互いに直交
する二相軸上の電圧Ｖα，Ｖβと二相軸上の電流Ｉα，
Ｉβにそれぞれ変換する。
【数１】 また、通常の零相が存在しない場合には、各相電圧
Ｖａ，Ｖｂと各相電流ｉａ，ｉｂとから次の（２）式に
従い各二相軸上の値が求まる。
Ｖａ，Ｖｂと各相電流ｉａ，ｉｂとから次の（２）式に
従い各二相軸上の値が求まる。
【数２】 このように、（１）式または（２）式によって得られた
二相軸上の各値を成分とする合成空間電圧ベクトルＶｓ
と合成空間電流ベクトルＩｓが求められ、図２に示す。
また、二相軸上の各成分で書き表された各ベクトルＶｓ
とＩｓの大きさを（３）式に示す。電動機の各相巻線に
三相交流電圧を印加し、三相交流を流したときには、か
かる合成空間ベクトルは空間的に回転することになる。
従って、このような合成空間ベクトルを、それぞれ「空
間回転電圧ベクトル」および「空間回転電流ベクトル」
と呼ぶことにする。この場合、各相交流電圧の最大値を
Ｅｍで表し、各相の交流電流の最大値をＩｍで表示すれ
ば、電動機に三相交流電圧を印加し、三相交流電流を流
した場合の各最大値ＥｍとＩｍで書き表した各ベクトル
ＶｓとＩｓの大きさについても（３）式に示す。
二相軸上の各値を成分とする合成空間電圧ベクトルＶｓ
と合成空間電流ベクトルＩｓが求められ、図２に示す。
また、二相軸上の各成分で書き表された各ベクトルＶｓ
とＩｓの大きさを（３）式に示す。電動機の各相巻線に
三相交流電圧を印加し、三相交流を流したときには、か
かる合成空間ベクトルは空間的に回転することになる。
従って、このような合成空間ベクトルを、それぞれ「空
間回転電圧ベクトル」および「空間回転電流ベクトル」
と呼ぶことにする。この場合、各相交流電圧の最大値を
Ｅｍで表し、各相の交流電流の最大値をＩｍで表示すれ
ば、電動機に三相交流電圧を印加し、三相交流電流を流
した場合の各最大値ＥｍとＩｍで書き表した各ベクトル
ＶｓとＩｓの大きさについても（３）式に示す。
【数３】 図２に基づき空間ベクトルについて説明する。Ｖｓは空
間回転電圧ベクトル、Ｉｓは空間回転電流ベクトル、Ψ
ｓは空間回転磁束ベクトルを表すものであり、α，β二
相軸上の各成分Ｖα，Ｖβ、Ｉα，Ｉβ及びΨα，Ψβ
にそれぞれ分解できる。
間回転電圧ベクトル、Ｉｓは空間回転電流ベクトル、Ψ
ｓは空間回転磁束ベクトルを表すものであり、α，β二
相軸上の各成分Ｖα，Ｖβ、Ｉα，Ｉβ及びΨα，Ψβ
にそれぞれ分解できる。
【００１０】また、（３）式の二相軸上の各電圧成分Ｖ
α，Ｖβと、二相軸上の各電流成分Ｉα、Ｉβは零相の
値の存在しない正常の動作時では星形結線についてはつ
ぎの（４）式から、また、三角結線については（５）式
からそれぞれ求まる。
α，Ｖβと、二相軸上の各電流成分Ｉα、Ｉβは零相の
値の存在しない正常の動作時では星形結線についてはつ
ぎの（４）式から、また、三角結線については（５）式
からそれぞれ求まる。
【００１１】星形結線の場合
【数４】 但し、係数Ｃ１＝（６）−１／２，Ｃ２＝（２）−１／２ Ｃ３＝（３／２）１／２，Ｃ４＝（２）１／２
【００１２】三角結線の場合
【数５】
【００１３】星形結線の場合には（４）式の二相軸上の
各電圧成分と各電流成分を、また、三角結線については
（５）式の各成分をそれぞれ（３）式に代入し、各結線
の相電圧の最大値Ｅｍと相電流の最大値Ｉｍを求めるこ
とができ、（６）式が得られる。
各電圧成分と各電流成分を、また、三角結線については
（５）式の各成分をそれぞれ（３）式に代入し、各結線
の相電圧の最大値Ｅｍと相電流の最大値Ｉｍを求めるこ
とができ、（６）式が得られる。
【数６】 ここで、（６）式の係数Ｋ１，Ｋ２は 星形結線では Ｋ１＝２／３，Ｋ２＝２／（３）１／２
であり、 三角結線では Ｋ１＝２／（３）１／２，Ｋ２＝２／３
となる。
であり、 三角結線では Ｋ１＝２／（３）１／２，Ｋ２＝２／３
となる。
【００１４】対称三相電圧を印加した場合に、三相交流
電動機の入力Ｐ１は零相の存在しない正常動作時の瞬時
入力Ｐを示す（７）式と同じ値となるので、三相交流電
動機の入力Ｐ１は（７）式に基づいて演算を行い求める
ことができる。
電動機の入力Ｐ１は零相の存在しない正常動作時の瞬時
入力Ｐを示す（７）式と同じ値となるので、三相交流電
動機の入力Ｐ１は（７）式に基づいて演算を行い求める
ことができる。
【数７】
【００１５】電動機の入力Ｐ１と力率ｃｏｓφとの間に
は次式が成り立つので、
は次式が成り立つので、
【数８】 電動機の力率ｃｏｓφは（９）式となる。ここで、φは
図２の電圧ベクトルＶｓと電流ベクトルＩｓとの位相差
または相電圧と相電流の位相差を示す。
図２の電圧ベクトルＶｓと電流ベクトルＩｓとの位相差
または相電圧と相電流の位相差を示す。
【００１６】従って三相交流電動機の二つの線間電圧と
二つの線電流を瞬時検出し、（６）式、（７）式及び
（３／２）ＥｍＩｍの各瞬時演算を行って、その演算結
果を（９）式に代入して求めれば、瞬時の力率ｃｏｓφ
が得られる。
二つの線電流を瞬時検出し、（６）式、（７）式及び
（３／２）ＥｍＩｍの各瞬時演算を行って、その演算結
果を（９）式に代入して求めれば、瞬時の力率ｃｏｓφ
が得られる。
【数９】
【００１７】（３／２）ＥｍＩｍの演算から瞬時の皮相
電力が求められ、さらに（７）式からのＰ１とこの皮相
電力より瞬時の無効電力が求まる。
電力が求められ、さらに（７）式からのＰ１とこの皮相
電力より瞬時の無効電力が求まる。
【００１８】三相交流電動機である三相誘導電動機の二
次入力Ｐ２または三相同期電動機の出力Ｐ２は（１０）
式で表すことができる。
次入力Ｐ２または三相同期電動機の出力Ｐ２は（１０）
式で表すことができる。
【数１０】 ここでＰ１０は無負荷時の鉄損と機械損を示し、
【数１１】 で求められ、Ｉａ０及びＩｂｏはそれぞれ無負荷時の線
電流Ｉａ及びＩｂを示してしる。
電流Ｉａ及びＩｂを示してしる。
【００１９】Ｐａｂ０は無負荷運転時の電動機の入力で
あり、無負荷時の二つの線間電圧と二つの線電流Ｉａと
Ｉｂ（すなわちＩａ０とＩｂｏ）を測定し（７）式によ
り求める。ＲＹは電動機が星形結線の一相の固定子巻線
抵抗を示し、この場合の係数Ｋ４は２となる。
あり、無負荷時の二つの線間電圧と二つの線電流Ｉａと
Ｉｂ（すなわちＩａ０とＩｂｏ）を測定し（７）式によ
り求める。ＲＹは電動機が星形結線の一相の固定子巻線
抵抗を示し、この場合の係数Ｋ４は２となる。
【００２０】また、三角結線の一相の固定子巻線抵抗を
ＲΔで示し、（１０）式と（１１）式のＲＹをＲΔで書
き表せば係数Ｋ４は（２／３）となる。
ＲΔで示し、（１０）式と（１１）式のＲＹをＲΔで書
き表せば係数Ｋ４は（２／３）となる。
【００２１】三相交流電動機の負荷時のＰ２は、負荷時
の二つの線間電圧と二つの線電流とを瞬時に検出して
（７）式によりＰ１を求め、予め求めておいた無負荷時
のＰ１０とを（１０）式に代入して得られる。
の二つの線間電圧と二つの線電流とを瞬時に検出して
（７）式によりＰ１を求め、予め求めておいた無負荷時
のＰ１０とを（１０）式に代入して得られる。
【００２２】また電動機の瞬時トルクτは電源周波数
ｆ、極対数ｎと（１０）式で求めた二次入力（出力）Ｐ
２を周知のトルク式である次式に代入して得られる。
ｆ、極対数ｎと（１０）式で求めた二次入力（出力）Ｐ
２を周知のトルク式である次式に代入して得られる。
【数１２】
【００２３】同期電動機の効率ηｓｙは（７）式と（１
０）式で求めたＰ１とＰ２の値を（１３）式に代入して
得られる。
０）式で求めたＰ１とＰ２の値を（１３）式に代入して
得られる。
【数１３】
【００２４】さらに請求項２記載のように三相誘導電動
機の場合には、以上説明した装置の電圧・電流検出装置
の他に、回転数を検出する回転数検出装置を備えてお
り、検出された回転数と同期速度とからすべりＳを求
め、周知の二次銅損Ｐｃ２を（１０）式の二次入力とこ
のＳとから（１４）式により求め、式（１５）により二
次出力Ｐ０が得られる。
機の場合には、以上説明した装置の電圧・電流検出装置
の他に、回転数を検出する回転数検出装置を備えてお
り、検出された回転数と同期速度とからすべりＳを求
め、周知の二次銅損Ｐｃ２を（１０）式の二次入力とこ
のＳとから（１４）式により求め、式（１５）により二
次出力Ｐ０が得られる。
【数１４】
【数１５】
【００２５】従って、三相誘導電動機の効率ηＩＭは
（７）式と（１５）式で求めたＰ１とＰ０の値を（１
６）式に代入して得られる。
（７）式と（１５）式で求めたＰ１とＰ０の値を（１
６）式に代入して得られる。
【数１６】
【００２６】次に、瞬時トルクを一層迅速簡単に求める
ための演算について説明する。三相誘導電動機又は三相
同期電動機である三相交流電動機の瞬時発生トルクτ
は、空間回転磁束ベクトルΨｓと空間回転電流ベクトル
Ｉｓとのベクトル積で書き表され、次の（１７）式によ
って示される。
ための演算について説明する。三相誘導電動機又は三相
同期電動機である三相交流電動機の瞬時発生トルクτ
は、空間回転磁束ベクトルΨｓと空間回転電流ベクトル
Ｉｓとのベクトル積で書き表され、次の（１７）式によ
って示される。
【数１７】
【００２７】また、図２に示す二相軸上の各磁束成分Ψ
α，Ψβと各電流成分Ｉα，Ｉβとによって表示するこ
とができ、（１８）式となる。
α，Ψβと各電流成分Ｉα，Ｉβとによって表示するこ
とができ、（１８）式となる。
【数１８】
【００２８】三相交流電動機の固定子巻線の各相電流を
ｉａ，ｉｂ，ｉｃで表し、各相磁束をΨａ，Ψｂ，Ψｃ
で表せば、通常の零相が存在しない場合には各磁束成分
と各電流成分は（１９）式で書き表すことができるの
で、
ｉａ，ｉｂ，ｉｃで表し、各相磁束をΨａ，Ψｂ，Ψｃ
で表せば、通常の零相が存在しない場合には各磁束成分
と各電流成分は（１９）式で書き表すことができるの
で、
【数１９】 （１９）式の各成分を（１８）式に代入し、（２０）式
が得られる。
が得られる。
【数２０】 （２０）式から明らかなように、電動機の瞬時発生トル
クは、「三相−二相変換器」の演算により得られる互い
に直交する二相軸上の各電圧成分Ｖα，Ｖβと、二相軸
上の各電流成分Ｉα，Ｉβおよび二相軸上の各電圧成分
と各電流成分とから求められる二相軸上の各磁束成分Ψ
α，Ψβの各値を使用することなく、電動機の固定子巻
線のａ相とｂ相の各相の磁束Ψａ，Ψｂと各相の電流ｉ
ａ，ｉｂおよび極対数ｎとから直接演算することができ
る。
クは、「三相−二相変換器」の演算により得られる互い
に直交する二相軸上の各電圧成分Ｖα，Ｖβと、二相軸
上の各電流成分Ｉα，Ｉβおよび二相軸上の各電圧成分
と各電流成分とから求められる二相軸上の各磁束成分Ψ
α，Ψβの各値を使用することなく、電動機の固定子巻
線のａ相とｂ相の各相の磁束Ψａ，Ψｂと各相の電流ｉ
ａ，ｉｂおよび極対数ｎとから直接演算することができ
る。
【００２９】三相交流電動機の固定子巻線の各相電圧Ｖ
ａ，Ｖｂ，Ｖｃと各相磁東との間に（２１）式の電圧方
程式が成り立つ。
ａ，Ｖｂ，Ｖｃと各相磁東との間に（２１）式の電圧方
程式が成り立つ。
【数２１】 ここで、Ｒは固定子巻線の各相巻線抵抗である。
【００３０】従って、（２０）式に示された固定子巻線
の各相磁束Ψａ，Ψｂは、（２１）式から導かれる（２
２）を演算することにより求めることができる。
の各相磁束Ψａ，Ψｂは、（２１）式から導かれる（２
２）を演算することにより求めることができる。
【数２２】
【００３１】また、（２２）式を三相交流電動機の線間
電圧Ｖａｂ，Ｖｂｃと線電流Ｉａ，Ｉｂで書き表せば、
星形結線については（２３）式で、三角結線については
（２４）式でそれぞれ表示することができる。
電圧Ｖａｂ，Ｖｂｃと線電流Ｉａ，Ｉｂで書き表せば、
星形結線については（２３）式で、三角結線については
（２４）式でそれぞれ表示することができる。
【数２３】
【数２４】
【００３２】
【実施例】以下、具体的な装置について説明する。図３
は本発明による三相交流電動機の瞬時各特性値の測定装
置の一実施例のブロック線図であって、三相交流電動機
の場合のブロック線図に対して、破線内に三相誘導電動
機の場合を付加して示してある。まず、破線内部分を含
まない三相交流電動機の場合について説明する。
は本発明による三相交流電動機の瞬時各特性値の測定装
置の一実施例のブロック線図であって、三相交流電動機
の場合のブロック線図に対して、破線内に三相誘導電動
機の場合を付加して示してある。まず、破線内部分を含
まない三相交流電動機の場合について説明する。
【００３３】固定子の三相線間電圧Ｖａｂ，Ｖｂｃ，Ｖ
ｃａの中の二つの線間電圧Ｖａｂ，Ｖｂｃが相電圧の最
大値演算器１に入力され、（６）式を用いて相電圧の最
大値Ｅｍが演算される。一方三相線電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉ
ｃの中の二つの線電流Ｉａ，Ｉｂが線電流の和の演算器
２及び線電流の積の演算器３に入力され、それぞれＩａ
＋Ｉｂ及びＩａ×Ｉｂが演算されて、それら出力が演算
器４へ入力され（Ｉａ＋Ｉｂ）２−Ｉａ×Ｉｂが演算さ
れ、その演算器４の出力を用いて相電流の最大値演算器
５において（６）式により相電流の最大値Ｉｍが演算さ
れる。
ｃａの中の二つの線間電圧Ｖａｂ，Ｖｂｃが相電圧の最
大値演算器１に入力され、（６）式を用いて相電圧の最
大値Ｅｍが演算される。一方三相線電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉ
ｃの中の二つの線電流Ｉａ，Ｉｂが線電流の和の演算器
２及び線電流の積の演算器３に入力され、それぞれＩａ
＋Ｉｂ及びＩａ×Ｉｂが演算されて、それら出力が演算
器４へ入力され（Ｉａ＋Ｉｂ）２−Ｉａ×Ｉｂが演算さ
れ、その演算器４の出力を用いて相電流の最大値演算器
５において（６）式により相電流の最大値Ｉｍが演算さ
れる。
【００３４】相電圧の最大値演算器１の出力から、相電
圧の実効値の演算器６においてＫ３Ｅｍにより相電圧の
実効値が求まる。また、相電流の最大値演算器５の出力
から相電流の実効値の演算器７においてＫ３Ｉｍにより
相電流の実効値が求まる。ここで、Ｋ３は２−１／２で
ある。さらに、相電圧の最大値演算器１の出力と相電流
の最大値演算器５の出力とから、皮相電力の演算器８に
おいて皮相電力（３／２）ＥｍＩｍが求められる。
圧の実効値の演算器６においてＫ３Ｅｍにより相電圧の
実効値が求まる。また、相電流の最大値演算器５の出力
から相電流の実効値の演算器７においてＫ３Ｉｍにより
相電流の実効値が求まる。ここで、Ｋ３は２−１／２で
ある。さらに、相電圧の最大値演算器１の出力と相電流
の最大値演算器５の出力とから、皮相電力の演算器８に
おいて皮相電力（３／２）ＥｍＩｍが求められる。
【００３５】瞬時入力を演算する入力の演算器９では、
線間電圧Ｖａｂ，Ｖｂｃと線電流Ｉａ及び線電流の和の
演算器２の出力が入力され、（７）式により電動機の入
力Ｐ１が演算される。無効電力の演算器１０において、
皮相電力の演算器８の出力と入力の演算器９の出力とか
ら瞬時の無効電力が求まる。力率演算器１１において
は、同じく皮相電力の演算器８と入力の演算器９の出力
とから、（９）式に従って演算を行い瞬時の力率ｃｏｓ
φを求める。
線間電圧Ｖａｂ，Ｖｂｃと線電流Ｉａ及び線電流の和の
演算器２の出力が入力され、（７）式により電動機の入
力Ｐ１が演算される。無効電力の演算器１０において、
皮相電力の演算器８の出力と入力の演算器９の出力とか
ら瞬時の無効電力が求まる。力率演算器１１において
は、同じく皮相電力の演算器８と入力の演算器９の出力
とから、（９）式に従って演算を行い瞬時の力率ｃｏｓ
φを求める。
【００３６】次に、無負荷運転時の無負荷入力Ｐａｂ０
を入力の演算器９により求め、無負荷時の線電流Ｉａ０
及びＩｂｏにより線電流の和の自乗と線電流の積との差
の演算器４により（Ｉａ０＋Ｉｂ０）２−Ｉａ０×Ｉ
ｂ０の演算を行って、その出力と入力の演算器９の出力
Ｐａｂ０とから無負荷時の鉄損と機械損の演算器１２に
おいて（１１）式の演算を行って無負荷損Ｐ１０を求め
ておく。二次入力（出力）演算器１３に、入力の演算器
９と線電流の和の自乗と線電流の積との差の演算器４と
の出力及び前記無負荷損Ｐ１０を入力し、（１０）式に
より出力（三相誘導電動機では二次入力となる）を演算
する。
を入力の演算器９により求め、無負荷時の線電流Ｉａ０
及びＩｂｏにより線電流の和の自乗と線電流の積との差
の演算器４により（Ｉａ０＋Ｉｂ０）２−Ｉａ０×Ｉ
ｂ０の演算を行って、その出力と入力の演算器９の出力
Ｐａｂ０とから無負荷時の鉄損と機械損の演算器１２に
おいて（１１）式の演算を行って無負荷損Ｐ１０を求め
ておく。二次入力（出力）演算器１３に、入力の演算器
９と線電流の和の自乗と線電流の積との差の演算器４と
の出力及び前記無負荷損Ｐ１０を入力し、（１０）式に
より出力（三相誘導電動機では二次入力となる）を演算
する。
【００３７】二次入力（出力）演算器１３の出力はトル
ク演算器１４へ入力され、極数ｎと周波数ｆとを用い
（１２）式によりトルクτが演算される。また、同期電
動機の効率演算器１５において、入力の演算器９と二次
入力（出力）演算器１３の出力が入力されて、（１３）
式により同期電動機効率ηｓｙが演算される。
ク演算器１４へ入力され、極数ｎと周波数ｆとを用い
（１２）式によりトルクτが演算される。また、同期電
動機の効率演算器１５において、入力の演算器９と二次
入力（出力）演算器１３の出力が入力されて、（１３）
式により同期電動機効率ηｓｙが演算される。
【００３８】三相誘導電動機の場合には、回転数を検出
する回転数検出装置を追加されるとともに、図３の破線
内部分である演算器１６〜２０が追加される。すなわ
ち、回転数を検出する回転数検出装置からの検出信号で
ある回転数Ｎｒがすべりの演算器１６へ入力され、同期
速度Ｎｓを用いてすべりＳが演算される。二次銅損の演
算器１７においてこのすべりＳと二次入力（出力）演算
器１３の出力である二次入力Ｐ２とから（１４）式によ
って二次銅損Ｐｃ２が演算される。また、すべりの演算
器１６の出力のすべりＳは（１−Ｓ）の演算器１８へも
入力され、（１−Ｓ）の演算が行われて、それが二次出
力の演算器１９へ送られて（１５）式により二次出力Ｐ
０が演算される。誘導電動機の効率演算器２０において
は、入力の演算器９の出力である入力Ｐ１と二次出力の
演算器１９の出力である二次出力Ｐ０が入力され、（１
６）式により誘導電動機効率ηＩＭが求められる。
する回転数検出装置を追加されるとともに、図３の破線
内部分である演算器１６〜２０が追加される。すなわ
ち、回転数を検出する回転数検出装置からの検出信号で
ある回転数Ｎｒがすべりの演算器１６へ入力され、同期
速度Ｎｓを用いてすべりＳが演算される。二次銅損の演
算器１７においてこのすべりＳと二次入力（出力）演算
器１３の出力である二次入力Ｐ２とから（１４）式によ
って二次銅損Ｐｃ２が演算される。また、すべりの演算
器１６の出力のすべりＳは（１−Ｓ）の演算器１８へも
入力され、（１−Ｓ）の演算が行われて、それが二次出
力の演算器１９へ送られて（１５）式により二次出力Ｐ
０が演算される。誘導電動機の効率演算器２０において
は、入力の演算器９の出力である入力Ｐ１と二次出力の
演算器１９の出力である二次出力Ｐ０が入力され、（１
６）式により誘導電動機効率ηＩＭが求められる。
【００３９】次に図４に基づいて、瞬時発生トルクτの
演算器について詳細に説明する。
演算器について詳細に説明する。
【００４０】三相交流電動機の二つの線間電圧Ｖａｂ，
Ｖｂｃと二つの線電流Ｉａ，Ｉｂとを瞬時に検出し、星
形結線では演算器２１において（１／３）（２Ｖａｂ＋
Ｖｂｃ）の演算を行い、演算器２２においては（１／
３）（Ｖｂｃ−Ｖａｂ）の演算を行う。
Ｖｂｃと二つの線電流Ｉａ，Ｉｂとを瞬時に検出し、星
形結線では演算器２１において（１／３）（２Ｖａｂ＋
Ｖｂｃ）の演算を行い、演算器２２においては（１／
３）（Ｖｂｃ−Ｖａｂ）の演算を行う。
【００４１】演算器２１の出力と線電流Ｉａとにより、
又演算器２２の出力と線電流Ｉｂとにより、磁束演算器
２３においてそれぞれ（２３）式の演算を行い各相磁束
ΨａとΨｂとを求める。トルク演算器２４では各相磁束
と各線電流から（２０）式の演算を行い、星形結線の瞬
時発生トルクτが求まる。
又演算器２２の出力と線電流Ｉｂとにより、磁束演算器
２３においてそれぞれ（２３）式の演算を行い各相磁束
ΨａとΨｂとを求める。トルク演算器２４では各相磁束
と各線電流から（２０）式の演算を行い、星形結線の瞬
時発生トルクτが求まる。
【００４２】三角結線では演算器２５において（１／
３）（Ｉａ−Ｉｂ）の演算を行い、演算器２６において
は（１／３）（Ｉａ＋２Ｉｂ）の演算を行う。
３）（Ｉａ−Ｉｂ）の演算を行い、演算器２６において
は（１／３）（Ｉａ＋２Ｉｂ）の演算を行う。
【００４３】演算器２５の出力と線間電圧Ｖａｂとによ
り、また演算器２６の出力と線間電圧Ｖｂｃとにより磁
束演算器２７においてそれぞれ（２４）式の演算を行い
各磁束を求める。トルク演算器２８では各相磁束Ψａ，
Ψｂと各相電流（１／３）（Ｉａ−Ｉｂ），（１／３）
（Ｉａ＋２Ｉｂ）とから（２０）式の演算を行い、三角
結線の瞬時トルクτが求まる。
り、また演算器２６の出力と線間電圧Ｖｂｃとにより磁
束演算器２７においてそれぞれ（２４）式の演算を行い
各磁束を求める。トルク演算器２８では各相磁束Ψａ，
Ψｂと各相電流（１／３）（Ｉａ−Ｉｂ），（１／３）
（Ｉａ＋２Ｉｂ）とから（２０）式の演算を行い、三角
結線の瞬時トルクτが求まる。
【００４４】以上詳細に説明したように、図３おけるト
ルク演算器１４によっても瞬時トルクτを求めることが
できるが、瞬時トルクτのみを求めるためには図４によ
る方法によって、一層迅速簡単に演算することができ
る。
ルク演算器１４によっても瞬時トルクτを求めることが
できるが、瞬時トルクτのみを求めるためには図４によ
る方法によって、一層迅速簡単に演算することができ
る。
【００４５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による三相
交流電動機の瞬時特性値の測定装置においては、電動機
の二つの線間電圧と二つの線電流との瞬時検出により、
電圧と電流の最大値、入力、力率、同期電動機の出力、
トルク、効率の値について、及び誘導電動機の二次入力
と二次出力、トルク、効率の値についてそれぞれ瞬時の
演算が可能であり、瞬時値が得られる。
交流電動機の瞬時特性値の測定装置においては、電動機
の二つの線間電圧と二つの線電流との瞬時検出により、
電圧と電流の最大値、入力、力率、同期電動機の出力、
トルク、効率の値について、及び誘導電動機の二次入力
と二次出力、トルク、効率の値についてそれぞれ瞬時の
演算が可能であり、瞬時値が得られる。
【図１】三相交流電動機の各線間電圧と各線電流を示す
図である。
図である。
【図２】三相交流電動機の相電圧と相電流の空間回転電
圧ベクトルＶｓ，電流ベクトルＩｓ及び磁束ベクトルΨ
ｓを示すベクトル図である。
圧ベクトルＶｓ，電流ベクトルＩｓ及び磁束ベクトルΨ
ｓを示すベクトル図である。
【図３】本発明による三相交流電動機の瞬時各特性値の
測定装置の一実施例のブロック線図である。
測定装置の一実施例のブロック線図である。
【図４】本発明による三相交流電動機の瞬時各特性値の
測定装置の瞬時トルクを迅速簡単に演算する一実施例の
ブロック線図である。
測定装置の瞬時トルクを迅速簡単に演算する一実施例の
ブロック線図である。
１ 相電圧の最大値演算器 ２ 線電流の和の演算器 ３ 線電流の積の演算器 ４ 線電流の和の自乗と線電流の積との差の演算器 ５ 相電流の最大値演算器 ６ 相電圧の実効値の演算器 ７ 相電流の実効値の演算器 ８ 皮相電力の演算器 ９ 入力の演算器 １０ 無効電力の演算器 １１ 力率演算器 １２ 無負荷損の演算器 １３ 二次入力（出力）演算器 １４ トルク演算器１４ １５ 同期電動機効率演算器 １６ すべりの演算器１６ １７ 二次銅損の演算器 １８ （１−Ｓ）の演算器 １９ 二次出力の演算器 ２０ 誘導電動機の効率演算器 ２１ （１／３）（２Ｖａｂ＋Ｖｂｃ）の演算器 ２２ （１／３）（Ｖｂｃ−Ｖａｂ）の演算器 ２３ 磁束演算器 ２４ トルク演算器 ２５ （１／３）（Ｉａ−Ｉｂ）の演算器 ２６ （１／３）（１ａ＋２Ｉｂ）の演算器 ２７ 磁束演算器 ２８ トルク演算器 ａ，ｂ，ｃ 三相系統 ｃｏｓφ 電動機の力率 Ｅｍ 相電圧の最大値 ｆ 電源周波数 Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ 線電流 Ｉｓ 三相交流電動機の相電流の空間回転電流ベクトル Ｉα，Ｉβ α，β二相軸上の各電流成分 Ｉｍ 相電流の最大値 Ｋ３ 係数 Ｎｒ 回転数 Ｐ０ 誘導電動機の二次出力 Ｐ１ 電動機の入力 Ｐ２ 同期電動機の出力又は誘導電動機の二次入力 Ｐ１０ 無負荷損 Ｐａｂ０ 無負荷運転時の電動機の入力 Ｐｃ２ 二次銅損 Ｓ すべり Ｖａｂ，Ｖｂｃ，Ｖｃａ 三相線間電圧 Ｖｓ 三相交流電動機の相電圧の空間回転電圧ベクトル Ｖα，Ｖβ α，β二相軸上の各電圧成分 ηｓｙ 同期電動機の効率 ηＩＭ 三相誘導電動機の効率 τ 電動機の瞬時トルク φ 電圧ベクトルと電流ベクトルとの位相差 Ψｓ 空間回転磁束ベクトル Ψａ，Ψｂ ａ，ｂ各相の磁束 Ψα，Ψβ α，β二相軸上の各磁束成分
Claims (3)
- 【請求項１】 三相交流電動機の固定子巻線印加電圧と
線電流とを検出する電圧・電流検出装置と、 前記電圧・電流検出装置により検出された電圧と電流と
から直接瞬時に相電圧と相電流との各最大値を演算する
最大値演算器と、 前記三相交流電動機の瞬時入力を演算する入力演算器
と、 前記最大値演算器により演算された相電圧と相電流との
各最大値と入力とから瞬時の力率を演算する力率演算器
を具え、 また、同期電動機である前記三相交流電動機の出力の瞬
時演算を行う二次入力（出力）演算器と、前記二次入力
（出力）演算器により演算された出力から電動機の瞬時
トルクを演算するトルク演算器と、前記入力演算器の出
力である同期電動機の入力と前記二次入力（出力）演算
器の出力である同期電動機の出力とから効率を演算する
効率演算器を具えたことを特徴とする同期電動機である
三相交流電動機の瞬時各特性値の測定装置。 - 【請求項２】 三相交流電動機の固定子巻線印加電圧と
線電流とを検出する電圧・電流検出装置と回転数を検出
する回転数検出装置とを具え、 前記電圧・電流検出装置により検出された電圧と電流と
から直接瞬時に相電圧と相電流との各最大値を演算する
最大値演算器と、 前記三相交流電動機の瞬時入力を演算する入力演算器
と、 前記最大値演算器により演算された相電圧と相電流との
各最大値と入力とから瞬時の力率を演算する力率演算器
を具え、 また、誘導電動機である前記三相交流電動機の二次入力
の瞬時演算を行う二次入力（出力）演算器と、前記二次
入力（出力）演算器により演算された二次入力から電動
機の瞬時トルクを演算するトルク演算器と、前記回転数
検出装置から検出された回転数と前記二次入力（出力）
演算器により演算された二次入力との演算により得られ
る二次銅損と二次出力の演算器と、入力と二次出力とか
ら三相誘導電動機の効率を演算する効率演算器を具えた
ことを特徴とする誘導電動機である三相交流電動機の瞬
時各特性値の測定装置。 - 【請求項３】 三相交流電動機の３相の線間電圧と３相
の線電流のうちの２相の線間電圧と２相の線電流とを検
出する電圧・電流検出装置を具え、 前記の検出された電圧と電流とから直接、 星形結線の場合には線間電圧を相電圧に変換する演算器
を備え、変換された各二相の電圧から検出された電流に
よる各固定子巻線の巻線抵抗の電圧降下を除去して各二
相の固定子巻線の全鎖交磁束を演算する磁束演算装置を
有し、 また、三角結線の場合には前記電圧・電流検出装置によ
り検出された線電流を相電流に変換する演算器を備え、
前記電圧・電流検出装置から検出された相電圧から前記
演算器により変換された相電流による固定子巻線の巻線
抵抗の電圧降下除去して各二相の固定子巻線の全鎖交磁
東を演算する磁東演算装置を有し、 星形結線と三角結線とにおいて演算された各二相の固定
子巻線の全鎖交磁束と異なった相の各二相の電流とをそ
れぞれ掛算する掛算器と、それぞれの積を減算する減算
器とから構成され、検出された電圧と電流とから直接、
交流電動機の発生する瞬時トルクを演算することを特徴
とする同期電動機又は誘導電動機である三相交流電動機
の瞬時各特性値の測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31200993A JP2591901B2 (ja) | 1993-12-13 | 1993-12-13 | 三相交流電動機の瞬時各特性値の測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31200993A JP2591901B2 (ja) | 1993-12-13 | 1993-12-13 | 三相交流電動機の瞬時各特性値の測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07167928A JPH07167928A (ja) | 1995-07-04 |
| JP2591901B2 true JP2591901B2 (ja) | 1997-03-19 |
Family
ID=18024115
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31200993A Expired - Fee Related JP2591901B2 (ja) | 1993-12-13 | 1993-12-13 | 三相交流電動機の瞬時各特性値の測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2591901B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2933636B2 (ja) * | 1989-05-12 | 1999-08-16 | 富士石油株式会社 | アルキル芳香族化合物の水素化脱アルキル化用触媒及び方法 |
| JP6036640B2 (ja) | 2013-02-28 | 2016-11-30 | 株式会社デンソー | スイッチトリラクタンスモータの制御装置 |
| JP6261396B2 (ja) * | 2014-03-13 | 2018-01-17 | 日本特殊陶業株式会社 | 永久磁石式同期モータのベクトル制御装置及び磁石磁束推定装置 |
| CN106646224A (zh) * | 2016-09-22 | 2017-05-10 | 华北电力大学 | 一种三相异步电动机负荷波动检测方法 |
| CN106707161A (zh) * | 2016-12-16 | 2017-05-24 | 四川长虹电器股份有限公司 | 电机反电势系数离线辨识方法 |
| CN117837076A (zh) * | 2021-09-06 | 2024-04-05 | 三菱电机株式会社 | 电动机监视装置和电动机监视方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61227693A (ja) * | 1985-03-30 | 1986-10-09 | Saitama Univ | 三相誘導電動機の瞬時発生トルク測定装置 |
-
1993
- 1993-12-13 JP JP31200993A patent/JP2591901B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07167928A (ja) | 1995-07-04 |
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