JPH01231638A - 電動機の巻線温度検出装置 - Google Patents

電動機の巻線温度検出装置

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JPH01231638A
JPH01231638A JP63056413A JP5641388A JPH01231638A JP H01231638 A JPH01231638 A JP H01231638A JP 63056413 A JP63056413 A JP 63056413A JP 5641388 A JP5641388 A JP 5641388A JP H01231638 A JPH01231638 A JP H01231638A
Authority
JP
Japan
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temperature
resistance
voltage
reference resistor
temperature measuring
Prior art date
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Pending
Application number
JP63056413A
Other languages
English (en)
Inventor
Satoru Ozaki
覚 尾崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
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Publication of JPH01231638A publication Critical patent/JPH01231638A/ja
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、交流電動機等の電動機における巻線温度の検
出装置に関する。
[従来の技術] 従来より、電動機、特に交流電動機の制御装置において
、その巻線の加熱に対する保護・監視を行っlcす、巻
線の温度変化に伴う抵抗等の回路定数の変動に応じて制
御定数の補償を行ったりする目的で、電動機の巻線温度
を検出することがある。この場合rJIsC1604J
で規定されるように、白金抵抗線等の様な温度係数の安
定した抵抗体を測温抵抗体として電動機に埋め込み、こ
の抵抗体に一定電流を流したときに生ずる電圧降下から
抵抗値の変化を求め、これを温度変化として検出するこ
とが行われている。
[発明が解決しようとする課題] しかるに、rJ Is  C1604Jの一例として、
基準抵抗値100Ωの白金抵抗線による測温抵抗体に5
mAの電流を印加した場合、その電圧降下0.5Vは、
通常の電子回路の信号レベルからみると極めて低レベル
であり、検出回路内におけるゲイン誤差、オフセット誤
差等の影響も無視できない。また、電動機内部のように
劣悪な電磁環境での巻線温度検出の場合、信号レベルに
対するノイズ・レベルの比、叩ちS/N比が無視しえな
い程に低下する恐れもある。さらに、ここで胴側される
測温抵抗体の両端間の電位差は、電流と抵抗値の積であ
ることから、上配測渇抵抗体に印加する電流値の誤差が
そのまま反映する。
そこで、従来は抵抗ブリッジ等の手段を用いて、温度の
計測を行なっていたが、このような従来の温度検出回路
は、回路構成が複雑になるという問題点を有していた。
さらに、温度センサが設置される電動機は、振動等の環
境条件が厳しいために、白金抵抗体の断線等の不良を生
じ易いが、すでに完成された電動機の測温抵抗体を交換
することは極めて困難である。そこで、1つの電動機に
複数の測温抵抗体を設ける、いわゆる冗長システムを構
成することがある。その場合、冗長化して設けた測温抵
抗体ひとつひとつに、前記のブリッジ回路を必要とする
ので、複数点の温度検出を行う場合は、回路構成が複雑
かつ膨大なものになるという問題点を有していた。
従って、本発明の目的は、簡単な回路構成で、高精度の
温度検出を行うことのできる電動機の巻線湿度検出装置
を提供するにある。
[課題を解決するだめの手段] 本発明に係る電動機の巻線温度検出装置は、直列接続さ
れた複数の測温抵抗体および該測温抵抗体と直列接続さ
れ温度に対して抵抗値の安定した基準抵抗体と、前記測
温抵抗体および基準抵抗体に一定電流を印加する定電流
源と、前記基準抵抗体における電位降下量に対する前記
各測温抵抗体における電位降下量の比から基準温度に対
する温度変化量を得る演算手段とから構成することを特
徴どする。
前記の巻線温度検出装置において、各測湿抵抗体にそれ
ぞれ定電圧ダイオードを並列接続し、前記測温抵抗体の
端子間電圧が前記定電圧ダイオードのツェナー電圧と等
しくなることを判別して前記測温抵抗体の断線を検出す
るよう構成すれば好適である。
[作用] 本発明に係る電動機の巻線温度検出装置によれば、各測
温抵抗体には基準抵抗体と同一の電流が流れ、基準抵抗
体の端子間電圧に対する各測温抵抗体の端子間電圧の比
は、これらを流れる電流に関係なく、抵抗値の比に一致
するので、これら端子間電圧の比の変化に基づいて温度
変化を正確に測定することができる。
また、各測温抵抗体に並列に定電圧ダイオードを設ける
ことにより、いずれかの測温抵抗体が断線した時、これ
ど並列の定電圧ダイオードが導通して湿度計測を継続し
得ると共に、断線した測温抵抗体の端子間電圧が定電圧
ダイオードのツェナー電圧と等しくなることからその断
線状態を検出することができる。
[実施例] 次に、本発明に係る電動機の巻線温度検出装置の実施例
につぎ、添イ4図面を参照しながら以下詳細に説明する
第1図は、三相誘導電動機1の各相の巻線W1、W2、
W3に、それぞれひとつずつ白金抵抗線からなる測温抵
抗体R1、R2、R3を設けて温度センサとし、これら
を互いに直列に接続することにより、電動機1の巻線温
度の検出装置を構成したものである。なお、ここで使用
される測温抵抗体はrJIs  C1604Jで規定さ
れるような測温抵抗体としての特性を持つものとする。
測温抵抗体R1、R2、R3による直列回路には、一端
が接地された基準抵抗体ROが直列接続され、これら測
温抵抗体と基準抵抗体との直列回路に、定電流源6から
定電流が供給されるよう回路構成される1、前記測温抵
抗体R1、R2、R3には定電圧ダイオ−ドアD1、Z
D2.7D3が並列に接続されている。
定電流源6は、トランジスタ5及び演算増幅器4を有し
、該演算増幅器4の−・方の入力端子には電源電圧V、
を抵抗器R4、R5で分圧した基準電圧Voが加えられ
、他方の入力端子には基準抵抗体Roの端子電圧v11
oが加えられており、前記演算増幅器4はこれら電圧V
oとVRoとを比較演算して1〜ランジスタ5のベース
に加え、両者が一致するようにそのベース電流を制御す
るよう構成されている。この結果、この定電流源回路は
、Vo/Roに相当する電流を出力し、定電流源として
の動作をする。従って、ここで用いる抵抗器Ro 、R
4、R5は温度による抵抗値の変化の少ないものとする
前記基準抵抗体Roおよび測温抵抗体R1、R21,R
aの各端子PoXP1、R2、R3の端子電圧v  、
v  、v  、v  と基準電RORI    R2
R3 位点電圧Voは、アナログスイッチ2に加えられ、マイ
クロ1コンピユータ7からの選択信号Sによって前記各
電圧が順次選択され、それぞれ出ノj信号V8をアナロ
グ/ディジタル変換器(以下、A/D変換器と称する)
3に加えるよう回路構成される。なお、A/D変換器3
は、アナログスイッチ2の出力■8を入力として、これ
をディジタルff1DVに変換してデータ・コントロー
ルバス8に出ノ〕するよう構成される。
次に、前記構成からなる電動機の巻線温度検出装置の動
作につき説明する。
今、測温抵抗体R1、IR2、R3の基準温度にお【ノ
る抵抗値をrl、R2、R3、温度変化による抵抗値の
変化分をそれぞれΔr1、Δr2、Δr3どする。また
、基準抵抗体Roの抵抗値をrQとし、この値は温度が
変化しても変らずに一定とする。
−7= これらの直列抵抗体における各端子電圧v  、v  
、v  、v  、v  ハ、アナログORORI  
 R2R3 スイッチ2により選択されてA/D変換器3に加えられ
、これら各抵抗の端子電圧に対するディジタル変換量D
  、D  1D  、Do   vo   VI  
 V2 およびDV3が得られる。ここで、Δ/I’)変換器3
の入力抵抗を無限大と仮定覆れば、アナログスイッチ2
のオン抵抗の影響は無視できる。そこで、A/D変換器
3にお【プる変換ゲイン、その誤差及びオフセット誤差
をそれぞれに1に、VOffS。1とし、定電流除6か
らの定電流の大きさ及びその誤差をそれぞれi及びΔ1
とすれば、上記各ディジタル変換量は以下のように表わ
せる。
Do=K・に・■offs。1 ・・・・・・・・・・
・・・・・・・・ (2)Dvo−K・に−((i+Δ
1)−r。
十V。Hset)  ・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・(3)Dvl−K・に−((i+Δ
1)・(rO十r1 +へr1)十Voff8ot)・
・・・・・ (4)Dv2−K・に・((1+Δi)・
(r。
+rI +へr1 十r2−4−Δr2)+Voffs
。1) ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・ (5)Dv3−K・に−((i+Δi)
・(rO十r1+Δr1+r2+△r2+r3 +Δra)4−V。ffs。t) ・・・・・・・・・
・・・ (6)そこで、各抵抗体Ro、IRl、R2及
びR3の各端子間電圧(電位降下量)に対するディジタ
ル値をそれぞれD   、D rtvo   nvi’ D  及びD  とすると、これらは以下のRV2  
  RV3 ように表わせる。
DRvO−DvO−Do −K・に(i斗△i)・rQ・・・・・・ (7)同様
に、 D=D−D RVI   VI   VO −K・に・ (i ト△1) ・ (r1+八r1)・・・・・・・・・・・・・・・・・
・ (8)D  −Dv2−Dvl V2 −K・に・(i+Δ1)・ (r2+Δr2)・・・・・・・・・・・・・・・・・
・ (9)D=D−D RV3   V3   V2 −K・に・(i十Δ1)・ (ra+Δra)・・・・・・・・・・・・・・・・・
・(10)従って、基準抵抗体ROの端子間電圧DRV
に対する他の測温抵抗体R1〜R3の端子間電圧D  
 、D   、D   の比は、RV1Rν2   R
V3 D   /D   =(rl +Δr1)/r’。
RVI   RVO ・・・・・・・・・・・・・・・・・・(11)DRv
2/DRVo−(r2+△r2)/r。
・・・・・・・・・・・・・・・・・・(12)D  
  /D    =(ra  +Δr3 )/r。
RV3     RVO ・・・・・・・・・・・・・・・・・・(13)となる
ここで、基準温度における測温抵抗体R1、R2、R3
の抵抗値r1、R2、R3を基準抵抗体Roの抵抗値r
Qと等しいものとし、各測温抵抗体の温度係数をρとし
、各測温抵抗体R1、R2、R3の基準温度からの温度
変化をそれぞれΔt 1Δt  Δt とすRI   
 R2ゝ  R3 ると、前記抵抗値の変化量Δr1、Δr2、Δr3は、
これらの積ρ・Δt −rgで表わされる。すなわち、
上記式(11)〜(13)は、DRv1/DRv〇 −rO・(1+ρ・ΔtR1)/r〇 −1+ρ・ΔtR1・・・・・・・・・・・・・・・・
・・(14)−11〜 D    /D    =1−1  ρ ・Δt   
・・・・・・(15)RV2     RVOR2 D    /D    =1 +ρ 拳Δt   ・・
・・・・(16)Rν3     RVOR3 となり、これら端子間電圧の比は、前記定電流1の誤差
Δ1、A/L〕変換器3のゲイン誤差に、オフレット誤
差V   の影響を受(プttset ず、各測温抵抗体の温度変化率ρ(定数)と基準温度t
oからの温度変化分ΔtR1、Δt 、ΔtR3により
定まる量となり、その温度変化量Δt 、Δ↑  Δ↑
 を容易に旧    R2’    R3 且つ正確に求めることができる。
なお、この様に共通のA/D変換器3を用いて複数点の
電位を計測すると、個々の点の計測時刻にズレが生じる
。この為、第2図のタイミング・チャートに示すように
、各測定点Po、P1、R2、R3を短時間に順次測定
する動作を繰り返す様、アナログスイッチ2をシーケン
ス制御して、ある計測時点で1つの測定点の端子電圧を
測定し、次の副側時点では隣接する測定点の仝i:子電
圧電圧定するものとし、これらの差を順次演算するよう
にすれば、2点間の計測時点のズレを最小にして各測温
抵抗体の電圧降下を演算することができる。また、計測
対象が電動機の巻線温度のように、変化が測定周期に比
べて充分短かければ、この様なシーケンシャルな目測に
Jこる誤差は無視できる。
なお、電動機のように振動条件の劣悪な環境では、測温
抵抗体の断線を生ずることがある。この場合、本実施例
の様に基準抵抗体と各測温抵抗体とを直列に接続したの
みでは測定ができなくなる。そこで本実施例においては
、第1図に示す様に巻線温度検出装置の本体側、すなわ
ち電動機1から温度的に隔絶された場所に測温抵抗体R
1、R2、R3と並列に定電圧(ツェナー)ダイオード
ZD1.7D2、ZD3を設【プる。この場合、定電圧
ダイオードには、各測定点の最高温度にお(プる各測温
抵抗体の端子間電圧よりも高いツ工−1/1 − ナー電圧を有するものを選ぶ。すると、−・つの測温抵
抗体が断線したとき、これと並列の定電圧ダイオードが
導通するので、他の断線していない測温抵抗体は依然と
して直列接続構成されたままであるから、湿度計測を継
続することができる。また、断線した測温抵抗体につい
ても、端子間電圧演算結果が正常値J:り高く、定電圧
ダイオードのツェナー電圧と等しくなることから、その
測温抵抗体が断線したことを検出できる。
以上の様な演算動作の制御は、マイクロコンピュータ7
により行われる。マイクロコンピュータ(以下CPUと
記づ)7はデータ・コントロールバス8を介してアナロ
グスイッチ2へ選択信号Sを与え、それに対応して各端
子電圧V1VIlo1VR1、Vl、2、VR3からそ
の1つが選択され、アナログスイッチ2から出力V と
して出力される。この出力v8のディジタル変換11D
vをA/D変換器3から得る。このディジタル変換量D
Vを用いて、俊述のアルゴリズムにより白金抵抗線から
なる測温抵抗体の抵抗値変化を求め、さらに温度変化量
を求める演算を行う。また、その結果を巻線湿度の保護
・監視、制御定数の補償演算等に適用する。
第3図は、この様なCPU7の動作の概略フローチャー
[へを示す。
CPU7はデータ・コントロールバス8を介して、アナ
ログスイッチ2へ選択信号Sを与え(A1、A2)、3
つの測温抵抗体及び基準抵抗体の端子電圧のうちから順
次1つづつ選んで、A/D変換器3へ供給し、A/D変
換器3でディジタル量に変換された電圧Dvを読み込む
(A3)。
ここで選択信号Sは、S−0,1,2,3,4の値を有
し、これらの値に対して、ぞれぞれ端子電圧v、VRo
、VR1、VR2、VR3が選択されるものとする。
このとき、S−0の場合は、読み込んだYイジタル量り
、が基準抵抗体Roの端子電圧DVoとなり、上記式(
17)から基準抵抗体R。
の両端子間の電位差DRVoを演算する(A12)  
D=D−D      ・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・(17)RVOVOO また、S−Oでない場合は、読み込んだディジタルff
1D、が各測温抵抗体の端子電圧Dv1、D  、D 
 であるから、これらの値より各側V2   V3 湿紙抗体の各端子間電圧を求め(A6)、これら端子間
電圧と基準抵抗体の端子間°電圧DRVO及び測温抵抗
体の温度計数ρを用いて、各測定点の温度変化量Δtr
sを求める(A8)。
この温度変化量△trsを用いれば測定点の湿度を求め
ることができる。以上の各ステップにより、下記式(1
8)の演算が行われ、測定点の温度tが求まる。
Dvn  ’ vn−1 t=[−1]/ρ+t。
RvO RVn =−[−−1] /ρ+t、 o  ・・・・・・(1
8)RVO ここでto :白金抵抗線の抵抗値を規定する基準温度 またこのとき、その測温抵抗体にお1プる電圧降下D 
  、D   、または’RV3がツ工RVI    
 RV2 ナー電圧vZD程度である場合は、その測温抵抗体の断
線と判定しくA7)、測温抵抗体断線の警報を出ノ〕す
る(A13)。
検出が終わると、次の端子電圧に対して検出動作を実施
するために、繰り返し動作のためパラメータSを更新し
くA9、△101A11)、その後送の検出動作に入る
[発明の効果] 前)ホしたところから明らかなJ:うに、本発明にJ:
れば、電動機の巻線温度検出の為に複数点に配列された
測温抵抗体を、基準抵抗体と直列に接続してこれらに一
定電流を供給し、その電圧降下から複数点の温度を検出
する様に回路構成したので、前記検出回路の主要部分を
共通に使用でき、回路構成を簡略化覆ることができる。
また、基準抵抗体の端子間電圧に対する各測温抵抗体の
端子間電圧の比から、各々の抵抗の変化量を検出するよ
うにしたことにより、測温抵抗体に供給する電流の誤差
や検出・変換回路のゲイン誤差、オフセット誤差等の影
響が少ない。
また、測温抵抗体を直列に接続して、その両端の端子電
圧を検出するようにしたので、見掛は上の信号レベルを
大きくすることができ、その結果ノイズ等の影響を受け
にくくすることができる。
さらに、各測温抵抗体に並列に定電圧ダイオードを設け
ることにより、測温抵抗体の断線に際しても、他の断線
していない測温抵抗体の直列回路構成を維持できるため
、温度計測が引き続き可能であるばかりでなく、断線し
た測温抵抗体に対応した電位差がツェナー電圧の値に上
昇するので、測温抵抗体の断線も容易に検知することが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る電動機の巻線温度検出装置の一実
施例を示すブロック回路図、第2図は第1図に示ず装置
の動作状態を示すタイミング・チャート図、第3図は第
1図に示す装置の動作手順を示すフローチャート図であ
る。 1・・・誘導電動機 Wl、W2、W3・・・電動機巻線 R1、R2、R3・・・白金抵抗線 (測温抵抗体) Ro・・・基準抵抗体 R4、R5・・・分圧抵抗器 7D1〜ZDa・・・定電圧ダイオード2・・・アナロ
グスイッチ 3・・・Δ/D変換器 4・・・演算増幅器 5・・・トランジスタ 6・・・定電流源 7・・・マイクロコンピュータ 8・・・データ・コントロールバス 一  20 −

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)直列接続された複数の測温抵抗体および該測温抵
    抗体と直列接続され温度に対して抵抗値の安定した基準
    抵抗体と、前記測温抵抗体および基準抵抗体に一定電流
    を印加する定電流源と、前記基準抵抗体における電位降
    下量に対する前記各測温抵抗体における電位降下量の比
    から基準温度に対する温度変化量を得る演算手段とから
    構成することを特徴とする電動機の巻線温度検出装置。
  2. (2)各測温抵抗体にそれぞれ定電圧ダイオードを並列
    接続し、前記測温抵抗体の端子間電圧が前記定電圧ダイ
    オードのツェナー電圧と等しくなることを判別して前記
    測温抵抗体の断線を検出するよう構成してなる請求項1
    記載の電動機の巻線温度検出装置。
JP63056413A 1988-03-11 1988-03-11 電動機の巻線温度検出装置 Pending JPH01231638A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10580754B2 (en) 2016-04-01 2020-03-03 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor module with temperature detecting element

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10580754B2 (en) 2016-04-01 2020-03-03 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor module with temperature detecting element

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