JP3763704B2 - controller - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はコントローラに係り、特に流体機械等の機器類を駆動するモータの回転数を調整することで省エネルギー化を図ることができる周波数変換器(インバータ)を活用したコントローラに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
流体機械等の機器類を駆動する既存のモータと既存の制御盤を繋ぐ動力線に周波数変換器を割り込ませ、モータの回転数を調整することで省エネルギーを図る技術が知られている。この手法は、給水装置のような激しい負荷変動を伴う用途のみではなく、循環用ポンプおよび送風機などの各種流体機械においても、極めて有効な省エネルギー手段となる。
【0003】
この種の周波数変換器は、インバータ駆動による電圧降下等によって、モータの巻線温度上昇値が商用電源駆動時よりも高くなってしまうことを考慮して、その最高出力周波数を商用電源周波数よりも低めに設定している。従って、何らかの事情により、モータを商用電源周波数で駆動させたい場合には、周波数変換器を動力線から切り離して、文字通り商用電源で直にモータを駆動させる必要がある。
また、万が一、周波数変換器に故障が発生した場合にも、同様に、動力線の繋ぎ替えを行って、商用電源に切り替える必要がある。
【0004】
前記動力線の周波数変換器から商用電源への繋ぎ替えを容易にするため、例えば動力盤と周波数変換器の中間に商用電源切替用(バックアップ用)の中継盤(中継ボックス)を設ける等の対策を施すことが可能である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、既存の設備では、中継盤を設置する設置スペースの確保が困難な場合が多いばかりでなく、周波数変換器が故障した時に、この故障信号に基づいて自動バックアップ回路を動作させるためには、中継盤に制御回路を設けるとともに、中継盤と周波数変換器とを信号線で連絡する必要がある。
【0006】
本発明は、上記問題点に鑑み、インバータ運転と商用電源運転の切り替えを容易に行え、また周波数変換器が故障した時に、商用電源バックアップを容易に機能させることができるバックアップ回路を内蔵したコントローラを提供することを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、本発明は、動力盤と流体機械などの機器類を駆動するモータとの間に電気的に接続して使用されるコントローラにおいて、動力盤からの電力の供給に連動して自動的に出力を開始する周波数変換器と、周波数変換器を収容する略密閉構造のケースと、ケースの外部から周波数変換器に電力を供給する入力手段と、周波数変換器からケース外部へ電力を供給する出力手段と、前記ケースに固着され、開放面を配管に密着させて周波数変換器の発熱を該配管内の流体に放熱する放熱手段と、周波数変換器が故障信号を発した場合には、入力手段と出力手段を周波数変換器から電気的に切り離し、入力手段と出力手段をケース内で直接電気的に接続する商用電源バックアップ回路を備えたことを特徴とするものである。
即ち、本発明は、コントローラのケースの内部に商用電源バックアップ運転用の回路を内蔵させ、周波数変換器(インバータ)の故障信号によって自動的にインバータ駆動から商用電源駆動に切り替わる機能を設けたものである。
【0008】
また、コントローラは全体が略密封構造になっており、ポンプ配管に取付けて冷却する水冷構造になっている。一般のインバータは水冷構造ではなく、空冷用のファンが設けられている場合が多いが、水冷化によって空冷用のファンが不要となるため、このスペースにバックアップ回路を設けることが可能となり、スペースの有効利用が可能である。
【0009】
さらに、コントローラは出力周波数を段階的に切り替える周波数調整つまみを備えており、この周波数調整つまみの周波数設定値のうちの1つは商用電源周波数と同一であり、商用電源周波数を選択した場合に前記バックアップ回路が作動するようにしたものである。これにより、インバータ駆動から商用電源駆動への切り替えや、周波数変換器故障時の商用電源バックアップ運転が可能となる。従って、既設のモータと既設の制御盤(動力盤)を繋ぐ動力線に割り込ませるだけで、簡便に、且つ、信頼性高く省エネルギーを図ることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るコントローラの実施の形態について図面を参照して説明する。
図1は、本発明に係るコントローラを使用する際の取付け施工例を示す側面図である。図1において、符号10はポンプユニットであり、ポンプユニット10は共通のベース11上にポンプ12とモータ13とを設けた構成からなる。吸込配管14から導かれた流体は、吸込側仕切弁15及び短管16を通過し、ポンプ吸込口12aからポンプ12内に吸い込まれ昇圧された後、ポンプ吐出口12bから吐出される。吐出された流体は、更に逆止弁17、吐出側仕切弁18を通過し、吐出配管19へ導かれる。
【0011】
図1に示す実施の形態は、前記ポンプユニット10のモータ13の回転数を調節して省エネルギーを図るようにした例を示すもので、コントローラ20が熱伝導性の良好なアルミ合金からなる放熱手段21を介して前記短管16に取付けられている。
【0012】
制御盤(動力盤)22からの動力ケーブル28は、ケーブル接続箱23にてコントローラ20の入力手段である入力側ケーブル24に接続されている。コントローラ20の出力手段である出力側ケーブル25はポンプ12を駆動するモータ13に接続されている。コントローラ20の内部には周波数変換器が収容されており、動力盤から供給された電力の周波数が変換される。この周波数変換に際して周波数変換器が発熱するが、この発熱は、放熱手段21及び短管16を介して該短管16内を流れるポンプ取扱液に効果的に放熱される。
【0013】
図2は、図1に示す装置の詳細を示す図であり、図3は、図2のIII−III線断面図である。コントローラ20は、周波数変換器本体(パワーモジュール)30、バックアップ回路31及び制御回路32が上ケース33及び下ケース34からなるケース35内に収容されて構成されている。この上ケース33と下ケース34は、放熱性に優れ、放射ノイズを遮閉するアルミ合金からなり、両者は、間にガスケット等のシール部材36を介して図示しないボルトによって固定され、外気との気密を保っている。
【0014】
コントローラ20の下ケース34には、前記放熱手段21を構成するブラケットがボルト37を介して密着して固着されている。そして、放熱手段21の開放面21aを前記短管16に密着させた状態で、コントローラ20が取付けバンド38によって短管16に着脱可能に取付けられている。この結果、周波数変換器の発熱は、ポンプ取扱液に好適に放熱されるため、一般の汎用インバータに用いられる空冷ファンなどは不要である。しかも、ファン故障による冷却不良の心配がない。なお、この実施の形態においては、コントローラ20には外部入力用オプションケーブル39が備えられている。
【0015】
上ケース33の上部には、操作基板40を覆って内外の気密性を確保するキャップ41が設けられている。図4は、操作基板40の平面図である。操作基板40には、出力周波数を段階的に切り替える周波数調整つまみ42が設けられている。この実施の形態においては、周波数調整つまみ42は8段階式になっており、ここでは、つまみをNo.8に設定すると商用電源でモータ13が駆動され、つまみNo.7以下では周波数変換器を介してモータが駆動される。つまみNo.を7,6,5,4,3,2,1に切り替えると、その都度出力周波数が段階的に低下するようになっている。
【0016】
図5は、前記ケース35の内部の回路図を示す。この回路は、前記入力側ケーブル24に接続される入力手段としての入力端子50と、前記出力側ケーブル25に接続される出力手段としての出力端子51と、周波数変換器本体30と、バックアップ回路31と、制御回路32とを有している。
【0017】
前記バックアップ回路31は、前記入力端子50と周波数変換器本体30とを繋ぐ入力線55を開閉する第1の開閉器56と、周波数変換器本体30と出力端子51とを繋ぐ出力線57を開閉する第2の開閉器58を有している。またバックアップ回路31は、前記周波数変換器本体30を迂回して前記入力線55と出力線57を繋ぐ迂回線59と、迂回線59を開閉する第3の開閉器60を有している。なお、これらの開閉器56,58,60は、機械式の接触器、あるいは半導体デバイスを使用したものを用いても良い。
【0018】
一方、前記制御回路32は、周波数調整つまみ42からの運転信号と、周波数変換器本体30からの故障信号を入力し、これらの信号を基に、周波数変換器本体30に運転指令を出力し、前記各開閉器56,58,60に開閉指令を出力するように構成されている。
【0019】
次に、上述のように構成されたコントローラの作用について説明する。
まず、初期状態、あるいはリセット後では、前記第1及び第2の開閉器56,58は閉状態に、第3の開閉器60は開状態にある。この状態で、周波数調整つまみ42からの運転信号を基に、制御回路32から周波数変換器本体30に運転指令が出力され、電力は、周波数変換器本体30に供給されて周波数が変換され、所定の周波数の電力がモータ13に供給される。この場合、周波数変換器本体30は、電力が供給されると自動的に出力を開始できるように、突入電流防止回路などに工夫を凝らしたものである。従って、コントローラ20の入力手段に電力が供給されると同時に、出力手段から所定の周波数の電力が出力されるようになっている。
【0020】
ここで、周波数変換器本体30が何らかの理由で故障して周波数変換器本体30から故障信号が出力され、この信号が制御回路32に入力され、バックアップ回路31への切替えが行われる。この場合、制御回路32は、まず第1の開閉器56に開指令を出力し、第1の開閉器56が開いて、周波数変換器本体30への電力の供給が遮断される。続いて、制御回路32は第2の開閉器58に開指令を出力し、第2の開閉器58が開いて、モータと周波数変換器を電気的に切り離す。そして、制御回路32は最後に第3の開閉器60に閉指令を出力し、第3の開閉器60を閉じるとモータは商用電源で駆動される。
なお、バックアップ回路31が働いた状態で入力電源を一旦切ると、開閉器56,58,60は初期状態へ戻る。
【0021】
他方、周波数調整つまみ42は8段階式になっており、ここでは、つまみNo.8に設定すると商用電源で駆動され、つまみNo.7以下では周波数変換器を介してモータ13が駆動される。そして、つまみNo.を7,6,5,4,3,2,1に切替えると、その都度出力周波数が低下する。
【0022】
図6は、本発明の他の実施の形態におけるコントローラ回路図を示す図である。本実施の形態においては、バックアップ回路31内に、例えばリアクトル始動回路やシリコン整流器を使用したソフトスタータなどの減電圧始動回路70を設けて、大出力のモータに適用するようにしたものである。
【0023】
即ち、大出力のモータは、スターデルタ始動やリアクトル始動などの始動装置が必要となる場合が多い。これは、一般の直入始動を行うと定格の500〜700%の始動電流が流れるため、電源容量が小さい場合に電圧降下が著しく大きくなってモータを始動できなくなるためである。他方、周波数変換器を介してモータを駆動する場合には、一般にソフトスタート(ゆっくりと時間を掛けて周波数を上昇させる)と呼ばれる機能が設けられているため、大きな始動電流が流れることはない。
【0024】
従って、商用電源駆動の場合には、始動装置を接続し、周波数変換器を介して駆動する場合には、始動装置を切り離す必要がある。そこで、バックアップ回路31内に減電圧始動回路70を設けることで、この要請に応えることができる。
【0025】
本発明のコントローラは図1乃至図6に示すように構成することで、簡便に且つ信頼性高く、省エネルギー化を図ることができる。
【0026】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、インバータ駆動から商用電源駆動への切り替えや、周波数変換器故障時の商用電源バックアップ運転が可能となる。従って、既設のモータと既設の制御盤(動力盤)を繋ぐ動力線に割り込ませるだけで、簡便に、且つ、信頼性高く省エネルギーを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るコントローラを使用する際の取付け施工例を示す側面図である。
【図2】図1に示すコントローラの詳細を示す拡大図である。
【図3】図2のIII−III線断面図である。
【図4】操作基板を示す平面図である。
【図5】図1に示すコントローラの回路図である。
【図6】本発明の他の実施の形態におけるコントローラの回路図を示す図である。
【符号の説明】
10 ポンプユニット
11 ベース
12 ポンプ
13 モータ
14 吸込配管
15 吸込側仕切弁
16 短管
17 逆止弁
18 吐出側仕切弁
19 吐出配管
20 コントローラ
21 放熱手段
22 制御盤(動力盤)
23 ケーブル接続箱
24 入力側ケーブル
25 出力側ケーブル
30 周波数変換器本体
31 バックアップ回路
32 制御回路
33 上ケース
34 下ケース
35 ケース
36 シール部材
37 ボルト
38 取付けバンド
40 操作基板
41 キャップ
42 周波数調整つまみ
50 入力端子
51 出力端子
55 入力線
56,58,60 開閉器
57 出力線
59 迂回線
70 減電圧始動回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a controller, and more particularly to a controller utilizing a frequency converter (inverter) that can save energy by adjusting the number of rotations of a motor that drives devices such as fluid machines.
[0002]
[Prior art]
There is known a technique for saving energy by inserting a frequency converter into a power line connecting an existing motor that drives devices such as a fluid machine and an existing control panel, and adjusting the rotational speed of the motor. This technique is an extremely effective energy saving means not only for applications involving severe load fluctuations such as a water supply apparatus but also for various fluid machines such as a circulation pump and a blower.
[0003]
This type of frequency converter takes into account that the winding temperature rise value of the motor becomes higher than that at the time of driving the commercial power supply due to voltage drop due to inverter driving, etc. The setting is low. Therefore, when it is desired to drive the motor at a commercial power supply frequency for some reason, it is necessary to disconnect the frequency converter from the power line and literally drive the motor directly from the commercial power supply.
Also, if a failure occurs in the frequency converter, it is necessary to change the power line and switch to the commercial power source in the same manner.
[0004]
In order to make it easy to switch the power line from the frequency converter to the commercial power supply, for example, a relay panel (relay box) for switching the commercial power supply (for backup) is provided between the power panel and the frequency converter. Can be applied.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in existing equipment, it is not only difficult to secure the installation space for installing the relay panel, but in order to operate the automatic backup circuit based on this failure signal when the frequency converter breaks down, It is necessary to provide a control circuit in the relay panel and to connect the relay panel and the frequency converter with a signal line.
[0006]
In view of the above problems, the present invention provides a controller with a built-in backup circuit that can easily switch between inverter operation and commercial power supply operation and can easily function commercial power backup when the frequency converter fails. The issue is to provide.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the present invention is a controller that is used by being electrically connected between a power panel and a motor that drives equipment such as a fluid machine. A frequency converter that automatically starts output, a case with a substantially sealed structure that houses the frequency converter, input means for supplying power to the frequency converter from the outside of the case, and the frequency converter to the outside of the case Output means for supplying power , heat radiation means fixed to the case, with the open surface closely attached to the pipe to dissipate heat generated by the frequency converter to the fluid in the pipe, and when the frequency converter generates a failure signal Is provided with a commercial power backup circuit that electrically disconnects the input means and the output means from the frequency converter, and directly electrically connects the input means and the output means within the case.
That is, the present invention has a function for automatically switching from inverter drive to commercial power supply in response to a failure signal of a frequency converter (inverter) by incorporating a circuit for commercial power backup operation inside the controller case. is there.
[0008]
Further, the controller as a whole has a substantially sealed structure, and has a water-cooling structure in which the controller is attached to the pump pipe for cooling. In general, inverters are not water-cooled, but are often equipped with an air-cooling fan.However, water-cooling eliminates the need for an air-cooling fan, so it is possible to provide a backup circuit in this space. Effective use is possible.
[0009]
Further, the controller includes a frequency adjustment knob that switches the output frequency in stages, and one of the frequency setting values of the frequency adjustment knob is the same as the commercial power supply frequency. The backup circuit is activated. As a result, switching from inverter driving to commercial power source driving and commercial power source backup operation when the frequency converter fails are possible. Therefore, it is possible to achieve energy saving simply and with high reliability simply by interrupting the power line connecting the existing motor and the existing control panel (power panel).
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a controller according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a side view showing an example of installation when using a controller according to the present invention. In FIG. 1,
[0011]
The embodiment shown in FIG. 1 shows an example in which energy is saved by adjusting the number of rotations of the
[0012]
A
[0013]
2 is a diagram showing details of the apparatus shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. The
[0014]
To the
[0015]
On the upper part of the
[0016]
FIG. 5 shows an internal circuit diagram of the
[0017]
The
[0018]
On the other hand, the
[0019]
Next, the operation of the controller configured as described above will be described.
First, in the initial state or after resetting, the first and
[0020]
Here, the
When the input power is turned off once the
[0021]
On the other hand, the
[0022]
FIG. 6 is a diagram showing a controller circuit diagram according to another embodiment of the present invention. In the present embodiment, a reduced
[0023]
That is, a high output motor often requires a starter such as a star delta start or a reactor start. This is because when a general direct-injection start is performed, a start current of 500 to 700% of the rated value flows, so that when the power supply capacity is small, the voltage drop becomes remarkably large and the motor cannot be started. On the other hand, when the motor is driven via the frequency converter, a function called soft start (slowly increasing the frequency over time) is generally provided, so that a large starting current does not flow.
[0024]
Therefore, in the case of commercial power supply driving, it is necessary to connect the starting device and to disconnect the starting device when driving through the frequency converter. Therefore, this requirement can be met by providing the reduced
[0025]
By configuring the controller of the present invention as shown in FIGS. 1 to 6, energy saving can be achieved simply and with high reliability.
[0026]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, switching from inverter driving to commercial power source driving and commercial power source backup operation when the frequency converter fails are possible. Therefore, it is possible to achieve energy saving simply and with high reliability simply by interrupting the power line connecting the existing motor and the existing control panel (power panel).
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view showing an example of installation when using a controller according to the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view showing details of the controller shown in FIG. 1;
3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
FIG. 4 is a plan view showing an operation board.
FIG. 5 is a circuit diagram of the controller shown in FIG. 1;
FIG. 6 is a diagram showing a circuit diagram of a controller according to another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10
23
Claims (2)
動力盤からの電力の供給に連動して自動的に出力を開始する周波数変換器と、
周波数変換器を収容する略密閉構造のケースと、
ケースの外部から周波数変換器に電力を供給する入力手段と、
周波数変換器からケース外部へ電力を供給する出力手段と、
前記ケースに固着され、開放面を配管に密着させて周波数変換器の発熱を該配管内の流体に放熱する放熱手段と、
周波数変換器が故障信号を発した場合には、入力手段と出力手段を周波数変換器から電気的に切り離し、入力手段と出力手段をケース内で直接電気的に接続する商用電源バックアップ回路を備えたことを特徴とするコントローラ。In a controller used by being electrically connected between a power panel and a motor that drives equipment such as a fluid machine,
A frequency converter that automatically starts output in conjunction with the supply of power from the power panel;
A substantially hermetically sealed case that houses the frequency converter;
Input means for supplying power to the frequency converter from outside the case;
Output means for supplying power from the frequency converter to the outside of the case;
A heat dissipating means fixed to the case, and having an open surface in close contact with the pipe to dissipate heat generated by the frequency converter to the fluid in the pipe;
Provided with a commercial power backup circuit that electrically disconnects the input means and output means from the frequency converter when the frequency converter generates a failure signal, and directly and electrically connects the input means and output means within the case. A controller characterized by that.
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