JP3201641B2 - 誘導電動機の制御装置 - Google Patents

誘導電動機の制御装置

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JP3201641B2 JP09463092A JP9463092A JP3201641B2 JP 3201641 B2 JP3201641 B2 JP 3201641B2 JP 09463092 A JP09463092 A JP 09463092A JP 9463092 A JP9463092 A JP 9463092A JP 3201641 B2 JP3201641 B2 JP 3201641B2
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  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、インバータと商用電源
とを択一的に切り換えて誘導電動機を運転する誘導電動
機の制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、誘導電動機を運転する際に、
インバータと商用電源とを択一的に切り換えて運転する
ようにした制御装置が提供されている。たとえば、常時
はインバータの出力を用い、インバータの故障時には商
用電源によってバックアップするのである。このような
制御装置では、誘導電動機への給電源の切換のみを行っ
ているのが現状である。
【0003】また、誘導電動機は給電を停止した後も慣
性により回転を継続するものであり、このようなフリー
ランによる回生電力が発生しているときにインバータを
接続するとインバータが正常に動作しないから、商用電
源からインバータに運転を切り換える際には、誘導電動
機のフリーランによる回転が停止するまでインバータの
接続を待つ必要がある。このような目的を達成するため
に、タイマ等を用いて商用電源の給電を停止してから一
定時間遅延させてインバータでの運転に切り換えるよう
にしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、誘導電動機
により駆動される負荷等によって誘導電動機のフリーラ
ンの時間が変化するものであるから、商用電源の給電を
停止してから一定時間遅延させてインバータでの運転に
切り換える場合には、遅延時間を無負荷時のフリーラン
の時間以上に設定することが必要になる。したがって、
遅延時間内でフリーランが停止すると、遅延時間の終了
までの間は無駄な待ち時間が生じることになる。すなわ
ち、誘導電動機への給電源の切換に要する時間が長くな
るという問題が生じる。
【0005】また、商用電源での運転時には誘導電動機
に進相コンデンサを接続すれば力率を改善することがで
きるが、インバータへの2次側への進相コンデンサの接
続は禁止されているから、商用電源とインバータとの切
換のみを行う構成では進相コンデンサを用いることがで
きず、商用電源での運転時に低力率で運転せざるを得な
いという問題がある。
【0006】本発明は上記問題点の解決を目的とするも
のであり、商用電源からインバータへの切換時間を従来
よりも短縮し、かつ、商用電源での運転時における力率
を改善した誘導電動機の制御装置を提供しようとするも
のである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明では、上記目的を
達成するために、インバータと商用電源とを択一的に切
り換えて誘導電動機を運転する誘導電動機の制御装置に
おいて、誘導電動機のフリーラン時の回生電力を検出す
る検出手段と、回生電力が検出されている間はインバー
タによる運転を禁止する切換禁止手段と、インバータに
よる運転の停止後であって商用電源による運転の開始前
から商用電源による運転の停止後であってインバータに
よる運転の開始前までの間に誘導電動機に進相コンデン
サを接続するコンデンサ接続手段とを具備するのであ
る。
【0008】
【作用】上記構成によれば、フリーラン時の回生電力を
検出する検出手段を設け、検出手段によって回生電力が
検出されている間はインバータによる運転を禁止する切
換禁止手段を備えているので、インバータによる運転へ
の切換タイミングを負荷の状態に対応して変化させるこ
とができ、誘導電動機への給電停止から一定時間後にイ
ンバータによる運転を行う場合に比較すれば、時間の無
駄を発生させることなくインバータでの運転に切り換え
ることができるのである。すなわち、商用電源からイン
バータでの運転への切換時間を従来よりも短縮できるこ
とになる。また、インバータによる運転の停止後であっ
て商用電源による運転の開始前から商用電源による運転
の停止後であってインバータによる運転の開始前までの
間に誘導電動機に進相コンデンサを接続するので、商用
電源による運転時には進相コンデンサが接続されて力率
が改善され、しかも、インバータによる運転時には進相
コンデンサが切り離されて進相コンデンサの存在による
問題が発生しないのである。
【0009】
【実施例】図1(a)に本発明の基本構成を示す。すな
わち、制御装置1は、商用電源ACに接続され、誘導電
動機Mに給電するのであって、商用電源ACにより給電
されるインバータ2を備えている。制御装置1において
商用電源ACに接続される電源端子Yaには電磁接触器
MCのコイルおよび第1接点m11を介して出力端子Yb
が接続される。また、第1接点m11と出力端子Ybとの
接続点にはコンデンサ接続手段である第2接点m21を介
して進相コンデンサCが接続される。電磁接触器MCの
コイルと第1接点m11との接続点にはインバータ2の1
次側が接続され、インバータ2の2次側は第3接点m31
を介して出力端子Ybに接続される。制御装置1の出力
端子YbにはサーマルリレーThを介して誘導電動機M
が接続される。第1接点m11、第2接点m21、第3接点
31は、それぞれ後述する電磁接触器MC1,MC2,
MC3の接点である。
【0010】第1接点m11、第2接点m21、第3接点m
31の切換タイミングは、図1(b)のように制御され
る。すなわち、インバータ2により誘導電動機Mを運転
する際には、図1(b)の(A)(B)のように第1接
点m11および第2接点m21はオフであり、第3接点m31
は同図(C)のようにオンになる。第3接点m31がオン
である期間には、誘導電動機Mはインバータ2の出力に
よって運転される(図1(b)の(D)参照)。一方、
第3接点m31をオフにすると、図1(b)の(B)のよ
うに第2接点m21がオンになり、進相コンデンサCが接
続される。その後、図1(b)の(A)のように第1接
点m11をオンにして商用電源ACによる誘導電動機Mの
運転を行う。この間、進相コンデンサCが接続されてい
るから、誘導電動機Mは高力率で運転されることにな
る。第1接点m11をオフにして商用電源ACによる運転
を停止した後、誘導電動機Mはフリーランによって回転
を続け、このときに生じる回生電力は、後述する検出回
路により検出される。回生電力が検出回路で検出されな
くなると、第2接点m21がオフになって進相コンデンサ
Cが切り離され、一定時間の休止期間の後に、第3接点
31がオンになってインバータ2による運転が再開され
る。
【0011】制御装置1の具体回路を図2に示す。商用
電源ACは、電源端子Ya(すなわち、端子R,S)に
接続され、トランスTrにより降圧されるとともに、ブ
リッジ整流器REによって全波整流され、平滑用コンデ
ンサC1 によって平滑化される。商用電源ACとインバ
ータ2とのどちらで誘導電動機Mを運転するかは、切換
スイッチSWにより選択される。切換スイッチSWは、
商用電源ACによる運転(接点a)、運転停止(接点
b)、インバータ2による運転(接点c)の3状態を切
り換えることができる。また、誘導電動機Mは3相であ
って、誘導電動機Mの端子u,v,wには回生電力を検
出する検出回路3が接続される。
【0012】検出回路3は、各相の回生電流をそれぞれ
全波整流する6個のダイオードD1〜D6 、各相ごとに
2個ずつ直列接続され互いに並列接続されたダイオード
1〜D6 の3相ブリッジ回路の両端間に接続された平
滑用コンデンサC2 、コンデンサC2 の両端電圧を安定
化するツェナダイオードZD、回生電圧を平滑・安定化
した電圧によってオン・オフされる検出リレーRysな
どを備える。すなわち、回生電力が発生すると、検出リ
レーRysのコイルに通電されるのである。検出リレー
Rysは3個の常閉接点rs1 〜rs3 を備える。
【0013】切換スイッチSWの接点aを選択し商用電
源ACによって誘導電動機Mを運転する場合には、平滑
用コンデンサC1 の両端間に検出リレーRysの常閉接
点rs1 を介してリレーRy2 のコイルが接続される。
常閉接点rs1 にはリレーRy2 の常開接点r21が並列
接続される。したがって、誘導電動機Mのフリーランに
よる回生電力が検出回路3によって検出されている間に
はリレーRy2 のコイルには通電されないようになって
いる。接点aの選択によって常閉接点rs1 を通してリ
レーRy2 のコイルに通電されると、常開接点r21がオ
ンになってリレーRy2 は自己保持される。リレーRy
2 は、電磁接触器MC3の常閉接点m32および電磁接触
器MC2のコイルの直列回路に直列接続された常閉接点
22を備え、リレーRy2 のコイルに通電されたとき
に、電磁接触器MC2のコイルに通電されて第2接点m
21がオンになるようにしてある。このとき、電磁接触器
MC3のコイルに直列接続された常閉接点m22がオフに
なって、電磁接触器MC3のコイルには通電されず第3
接点m31はオフに保たれる。ここで、オンスイッチS ON
をオンにすれば、リレーRy1 のコイルに通電されてリ
レーRy1 の常開接点r11がオンになりリレーRy1
自己保持される。このとき、リレーRy1 のコイルに並
列接続された商用運転ランプL1 が点灯する。リレーR
1 は、常閉接点r12および常開接点r13を備え、リレ
ーRy1 のコイルに通電されと、停止ランプL2 への通
電経路に挿入された常閉接点r12がオフになって停止ラ
ンプL2が消灯する。また、常開接点r13は電磁接触器
MC3の常閉接点m33を介して電磁接触器MC1のコイ
ルに直列接続されているから、リレーRy1 のコイルに
通電されると、電磁接触器MC1のコイルに通電され、
電磁接触器MC3のコイルに直列接続された常閉接点m
12がオフになる。要するに、まず、電磁接触器MC2の
コイルに通電され、その後、オンスイッチSONの操作に
よって電磁接触器MC1のコイルに通電される。また、
電磁接触器MC1,MC2のいずれか一方のコイルに通
電されている間は、電磁接触器MC3のコイルには通電
されないことになる。その結果、まず、第2接点m21
オン、次に第1接点m11がオンになって商用電源ACに
より誘導電動機Mが運転され、このとき、第3接点m31
がオフであることによってインバータ2による誘導電動
機Mの運転は禁止される。また、リレーRy1 のコイル
に通電されている間は商用運転ランプL1 が点灯して商
用電源ACによる運転中であることが示される。ここに
おいて、オフスイッチS OFF をオフにすれば、リレーR
1 のコイルへの通電が停止して、常閉接点r11がオン
になり、停止ランプL2 が点灯する。
【0014】切換スイッチSWの接点bを選択した場合
には、停止ランプL2 に通電されて停止ランプL2 が点
灯し、誘導電動機Mが停止していることが示される。切
換スイッチSWの接点cを選択してインバータ2により
誘導電動機Mを運転する場合には、検出リレーRysの
常閉接点rs2 を通してリレーRy3 のコイルに通電さ
れ、リレーRy3 の常開接点r31がオンになってリレー
Ry3 が自己保持される。また、このとき、リレーRy
1 ,Ry2 のコイルには通電されていないから、常閉接
点m12,m22はオンであって、リレーRy3 の常開接点
32がオンになることによって、電磁接触器MC3のコ
イルに通電される。すなわち、第3接点m31がオンにな
り、電磁接触器MC1,MC2のコイルへの給電経路に
挿入された常閉接点m32,m33がオフになって、第1接
点m11と第2接点m21とはオフになる。すなわち、この
ときにはインバータ2による運転が行われる。リレーR
3 のコイルにはインバータ運転ランプL3 が並列接続
され、インバータ運転ランプL3 はインバータ2による
運転中に点灯する。
【0015】インバータ2の内部には、インバータ2の
故障を検出したときにオンになる常開接点reを備えた
故障検出回路(図示せず)が内蔵されている。故障の発
生によって常開接点reがオンになると、常開接点re
に直列接続された故障検出リレーRyeのコイルに通電
される。故障検出リレーRyeは、1つの常閉接点re
1 と2つの常開接点re2 ,re3 とを備え、故障検出
リレーRyeのコイルに通電されると、常閉接点re1
がオフになってリレーRy3 のコイルへの通電が停止
し、常開接点re2 がオンになってリレーRy4 のコイ
ルに通電される。リレーRy4 のコイルに通電されると
常開接点r41がオンになってリレーRy4は自己保持さ
れる。このとき、リレーRy4 の常開接点r42がオンに
なる。常開接点r42がオンになると、リレーRy2 のコ
イルに通電される。また、リレーRy4 のコイルにはオ
ンディレイタイマTmが並列接続されており、このオン
ディレイタイマTmのタイマ接点tmはオンスイッチS
ONに並列接続されているから、リレーRy2 のコイルへ
の通電からオンディレイタイマTmによる一定時間の遅
延後にタイマ接点tmがオンになり、リレーRy1 のコ
イルに通電されることになる。要するに、切換スイッチ
SWの接点aを選択してオンスイッチSONをオンにした
場合と同様に、商用電源ACによって誘導電動機Mが運
転されることになる。また、このときに、進相コンデン
サCが接続されてからオンディレイタイマTmによって
計時される一定時間が経過した後に、商用電源ACによ
る誘導電動機Mの運転が開始されるのである。
【0016】このようにして、インバータ2の故障によ
って商用電源ACによる運転状態になったときには、常
開接点re3 がオンになって故障ランプL4 が点灯す
る。また、同時にリレーRy5 に通電されて常開接点r
5 がオンになり、接続端子Xa,Xbに接続される外部
回路に対してインバータ2の故障を報知することができ
る。
【0017】ここにおいて、リレーRy3 ,Ry4 のコ
イルへの給電経路には、検出リレーRysの常閉接点r
2 ,rs3 がそれぞれ挿入されているから、誘導電動
機Mのフリーランによる回生電力が検出回路3で検出さ
れている間は、リレーRy3,Ry4 には通電されず、
電磁接触器MC3のコイルには通電されないから、イン
バータ2が誘導電動機Mの回生電力の影響を受けること
が防止される。すなわち、常閉接点rs2 ,rs3 は誘
導電動機Mのフリーランによる回生電力が発生している
期間はインバータ2による運転を禁止する運転禁止手段
として機能するのである。
【0018】誘導電動機Mの故障によってサーマルリレ
ーThに過電流が流れて接点thが反転すると、故障検
出リレーRyfのコイルに通電されて常開接点rfがオ
ンになる。常開接点rfは接続端子Xc,Xdに接続さ
れる外部回路に対して誘導電動機Mの故障を報知する。
また、故障検出リレーRyfのコイルに並列接続された
故障ランプL6 が点灯して、誘導電動機Mの故障を報知
する。このときには、どの電磁接触器MC1〜MC3の
コイルにも通電されず、誘導電動機Mは停止する。
【0019】以上説明したように、切換スイッチSWに
よって商用電源ACによる運転を選択した場合は、まず
第2接点m21がオンになって進相コンデンサCが接続さ
れ、その後、オンスイッチSWONをオンにすると第1接
点m11がオンになって誘導電動機Mが商用電源ACによ
って運転される。すなわち、進相コンデンサCを接続し
て高力率で商用電源ACによる運転を行うのである。次
に、切換スイッチSWによってインバータ2による運転
を選択した場合、リレーRy1 ,Ry2 のコイルへの通
電が停止して、第1接点m11および第2接点m21がオフ
になり、商用電源ACによる運転が停止するとともに、
進相コンデンサCが切り離される。ここで、誘導電動機
Mがフリーランによって回生電力を発生している間は検
出回路3によって回生電力が検出され、検出リレーRy
sの常閉接点rs2 ,rs3 がオフになるから、第3接
点m31はオフに保たれる。誘導電動機Mが停止して回生
電力が停止すると、まず、第2接点m21がオンになって
進相コンデンサCが接続され、オンディレイタイマTm
による一定時間の遅延後にタイマ接点tmがオンになっ
て第1接点m11がオンになるのである。こうして、進相
コンデンサCが接続を切り離した状態でインバータ2に
よる運転を行うのである。また、誘導電動機Mのフリー
ランによる回生電力の発生中にはインバータ2が接続さ
れないようにしてインバータ2の誤動作を防止してい
る。インバータ2が故障すれば、自動的に商用電源AC
での運転状態に切り換えられ、このとき進相コンデンサ
Cが接続された後に第1接点m11がオンになり、誘導電
動機Mが運転される。上記構成では、リレーRy1 〜R
4 のコイルへの通電順序を上述のように設定している
から、第2接点m21と第3接点m31とが同時にオンにな
ることはないのである。すなわち、第2接点m21と第3
接点m31とのオン期間の間には短時間の休止期間が設け
られることになる。
【0020】
【発明の効果】本発明は上述のように、フリーラン時の
回生電力を検出する検出手段を設け、検出手段によって
回生電力が検出されている間はインバータによる運転を
禁止する切換禁止手段を備えているので、インバータに
よる運転への切換タイミングを負荷の状態に対応して変
化させることができ、誘導電動機への給電停止から一定
時間後にインバータによる運転を行う場合に比較すれ
ば、時間の無駄を発生させることなくインバータでの運
転に切り換えることができるのである。すなわち、商用
電源からインバータでの運転への切換時間を従来よりも
短縮できることになる。また、インバータによる運転の
停止後であって商用電源による運転の開始前から商用電
源による運転の停止後であってインバータによる運転の
開始前までの間に誘導電動機に進相コンデンサを接続す
るので、商用電源による運転時には進相コンデンサが接
続されて力率が改善され、しかも、インバータによる運
転時には進相コンデンサが切り離されて進相コンデンサ
の存在による問題が発生しないのである。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例を示し、(a)は回路図、(b)は動作
説明図である。
【図2】実施例の具体回路図である。
【符号の説明】
1 制御装置 2 インバータ 3 検出回路 AC 商用電源 C 進相コンデンサ M 誘導電動機 m11 第1接点 m21 第2接点 m31 第3接点
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02P 5/408 - 5/412 H02P 7/628 - 7/632 H02P 21/00 H02P 6/00 - 6/24 H02P 5/00 H02P 7/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 インバータと商用電源とを択一的に切り
    換えて誘導電動機を運転する誘導電動機の制御装置にお
    いて、誘導電動機のフリーラン時の回生電力を検出する
    検出手段と、回生電力が検出されている間はインバータ
    による運転を禁止する切換禁止手段と、インバータによ
    る運転の停止後であって商用電源による運転の開始前か
    ら商用電源による運転の停止後であってインバータによ
    る運転の開始前までの間に誘導電動機に進相コンデンサ
    を接続するコンデンサ接続手段とを具備することを特徴
    とする誘導電動機の制御装置。
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