JPH05219697A - 2固定子誘導電動機の起動保護方法及びその装置 - Google Patents

2固定子誘導電動機の起動保護方法及びその装置

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JPH05219697A
JPH05219697A JP4597892A JP4597892A JPH05219697A JP H05219697 A JPH05219697 A JP H05219697A JP 4597892 A JP4597892 A JP 4597892A JP 4597892 A JP4597892 A JP 4597892A JP H05219697 A JPH05219697 A JP H05219697A
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JP
Japan
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phase difference
rotor
starting
induction motor
counting circuit
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JP4597892A
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Inventor
Toshihiko Satake
利彦 佐竹
Satoru Satake
覺 佐竹
Yuji Matsumoto
勇治 松本
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Satake Engineering Co Ltd
Original Assignee
Satake Engineering Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 起動と運転の2つのトルク特性に伴う2つの
電源特性を有する2固定子誘導電動機であっても、一般
の汎用誘導電動機と同様に、供給電源側の保護装置1つ
で万一の過電流に対応可能とする。 【構成】 2固定子誘導電動機を起動用位相差有で起動
の時において、障害により拘束状態あるいは低速回転状
態となっても位相切換装置15と供給電源装置19との
間に設けた起動保護装置18によって、位相差を起動用
位相差有から運転用位相差無に強制的に位相差切換装置
15を切換えるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】2固定子構成の誘導電動機に係
り、特に2個の固定子の回転磁界間に位相差を設けて起
動し、位相差を無くして運転状態とする位相差切換装置
を設けた2固定子誘導電動機の起動保護装置に関する。
起動保護装置とは、起動時において何らかの原因で低速
回転が長時間続いたり、拘束状態におかれた場合、誘導
電動機の固定子巻線やその他の構成品が起動時の大電流
によって発熱したり更には焼損に至ることを防ぐために
供給電力を断ったり警報を発する保護装置を指す。
【0002】
【従来の技術】2固定子誘導電動機に関する起動保護装
置として位置づけられた公知技術はない。これは2固定
子構成の誘導電動機が起動電流を低く抑えること、ある
いは同じ起動電流であれば汎用誘導電動機より大きい起
動トルクを出力することができるということを特徴とし
ているからである。しかしながら機械装置等の外的要因
による電動機の拘束状態の可能性は大であり、起動トル
クが大きい、起動電流が小さいという2固定子構成の誘
導電動機においても保護装置は必要となる。
【0003】一般の汎用誘導電動機の保護装置に目を向
けると、直入れ起動しない大容量電動機は起動時のトル
ク低下を無視したスターデルタ起動によって起動電流を
1/3にして起動している。小容量のものは直入れ起動
できるので直接配電盤などに接続している。このうち大
容量電動機の起動保護あるいは熱上昇に対処する手段と
してサーミスタやサーモカップル等を利用してある温度
以上になると警報接点をONするようにしたものがあ
る。また小容量電動機には直接主回路をしゃ断するバイ
メタル等を利用したオートカットなどがある。また許容
拘束時間が起動時間より短くて電流断電器で保護不可能
な場合には回転数に対する継続時間の特性をもった拘束
保護装置を用いて起動開始後の回転数上昇率を検出して
拘束保護をする場合もある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、2固定子構
成の誘導電動機においては、位相差を設けて行う起動時
には回転子導体を相互に抵抗短絡する連結材に電流が流
れて汎用の誘導電動機とは異なるトルク特性を有してい
る。したがって、起動用位相差有の場合と運転用位相差
無の場合との2通りのトルク特性を持ち、このことは2
通りの電流特性を有するということになる。つまり、起
動保護装置とはいえ、保護装置であるためにはこの2通
りの電流特性を含む保護領域としなければならない。配
電盤側の継電器はこの電流特性のうち比較的高い側(運
転用位相差無)にセットするため、低い側の電流特性
(起動用位相差有)における保護は断電器ではカバーで
きない。以上のことから2固定子誘導電動機は特徴であ
るところの2種類のトルク特性のために2つの保護領域
をも必要となるのである。したがって、複数のトルク特
性を有する誘導電動機であっても保護装置の保護領域が
1つでかなうようにすることを技術的課題とするもので
ある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明によると、起動用
と運転用とにトルク特性を切換える位相切換装置を備え
る2固定子誘導電動機の起動保護方法として、起動用ト
ルク特性で起動の時に低速状態あるいは拘束状態が発生
した時、起動用トルクから運転用トルクに強制的に前記
位相切換装置を切換えるようにした。また具体的な装置
として、起動用トルク特性で起動すると同時に、電動機
の回転回数を任意回転回数くり返しカウントしてくり返
すごとに信号出力する回転回数カウント回路と、同じく
起動すると同時に該回転回数カウント回路の次段に設け
任意の時間をカウントし該カウント中に前記回転回数カ
ウント回路の信号が有った場合リセットされ且つ信号が
無かった場合次段に信号出力する回転回数計測カウント
回路と、同じく起動後、任意時間経過後に前記位相切換
装置の通常の位相切換のタイミング信号を次段に出力す
る切換時間カウント回路と、前記回転回数計測カウント
回路と切換時間カウント回路との次段に設け且つ前記位
相切換装置に接続したOR回路とにより起動保護装置を
構成することにより前記課題を解決するための手段とし
た。
【0006】
【作用】本発明によると、起動用トルク特性と運転用ト
ルク特性を位相切換装置で切換える2固定子誘導電動機
において、起動用トルク特性で起動するとき何らかの原
因で拘束状態あるいは低速回転が続いた場合、回転子の
導体をその中央部で抵抗短絡した連結材に流れる大電流
によって該連結材が損失する恐れがある。この場合直ち
に供給側の継電器を開くように保護装置を設ければ良い
が、電動機の保護装置として運転用と起動用と二種の保
護装置を設けることになり不経済である。これは2固定
子誘導電動機の特徴とするところ、電流特性が2種類に
なるために発生することであるが、この点に鑑み次のよ
うにした。まず、起動保護方法について説明すると、つ
まり起動時に拘束状態あるいは低速状態が続いた場合、
位相切換装置を作動させ強制的に運転用トルク特性に切
換えるようにした。運転用トルク特性にした場合、位相
差無で回転子の導体をその中央部で抵抗短絡した連結材
に電流は流れないので抵抗材が損失することはない。ま
た供給側の継電器部分に通常設けられる保護装置の設定
を運転用トルク時の定格電流を基準設定しておけば、運
転用トルク特性時の過電流は供給側の保護装置で作用
し、電動機側に特別の開閉装置を設ける必要はない。つ
まり、電動機側の保護装置としては、万一の時、先の位
相切換装置により起動用トルク特性から運転用トルク特
性に切換えるという方法で起動時の電動機保護の目的は
達成される。換言すれば位相切換装置は起動時に起動用
トルク特性にして、任意時間経過後に運転用トルク特性
切り換えるものであって、その作用を電動機の起動保護
という目的でも利用しようというものである。
【0007】次に装置の作用について説明する。具体的
に起動時において3秒間の電動機回転子の回転が7回以
下の回転であった場合に異常であると判断する基準を設
ける。これは140rpm以下であると何らかの原因で
拘束状態あるいは低速回転状態であるとして判断すると
いうことである。ただしこの基準は負荷のGDや電動
機出力によって変更されるべきものである。さて、本装
置においては、電動機の起動時と同時に回転回数カウン
ト回路によって回転子の回転回数を7回転ずつくり返し
カウントし、7回転ごとに信号を出力する。この回転回
数カウトン回路の次段に設けた回転回数計測カウント回
路によって起動と同時に3秒間をカウントし続け、この
カウント中に前記回転回数カウント回路から信号が出力
されるとリセットし3秒間を再びカウントする。逆に前
記回転回数カウトン回路から3秒間に信号が出力されな
いと、この回転回数計測カウント回路から次段に信号を
出力する。また起動と同時に通常運転用の位相切換装置
の作動タイミング信号を次段に出力する切換時間カウン
ト回路が作動する。前記回転回数計測カウント回路と切
換時間カウント回路とを前記位相切換装置にOR回路を
介して接続してある。つまり位相切換装置は回転回数計
測カウント回路か又は切換時間カウント回路のいずれか
の信号によって作動するようにしてある。
【0008】このように構成すると、起動時の異常かあ
るいは通常運転の位相切換時に、位相切換装置に信号が
入力され、起動用位相差有から運転用位相差無に切換え
られる。つまり運転用位相差無の運転トルク特性は汎用
の同出力の誘導電動機のトルク特性と同等であるから汎
用誘導電動機に用いられる供給側の保護装置(主回路の
カット装置)はそのまま使用できるだけでなく、二固定
子構成の誘導電動機ということでユーザー側にこれ以外
の保護装置の設置を強いることはない。
【0009】
【実施例】本発明に係る実施例を図1〜図4により示
す。また本出願に係る2固定子誘導電動機の作用効果は
平成3年特許公開124248号に詳述してあり重複す
るためここでは省略し起動保護装置について説明する。
【0010】第1図により本発明の構成の一部をなす電
動機の1実施例を説明する。符号1は本発明に係る2固
定子誘導電動機であり、該誘導電動機1は以下のような
構成を有する。磁性材料からなる回転子コア2,3を任
意の間隔を設けて回転子軸4に装着する。回転子コア
2,3間は非磁性体コア5を介設するか、または空間と
する。回転子コア2,3に装設した複数個の導体6…の
それぞれを回転子コア2,3に連通して連結し一体的な
回転子7を形成し、その直列に連結した複数個の導体6
…の両端部は短絡環8,8により短絡される。また、本
実施例においては回転子7に装設された導体6…は回転
子コア2,3間の非磁性体コア5部において、それぞれ
を任意のベクトルの差の電流が流れると通電する連結材
9を介して連結してある。
【0011】回転子コア2,3に対峙する外側部に巻線
10,11を施した第1固定子12と第2固定子13を
機枠14に並設し、第1固定子12と第2固定子13は
機枠14に固定する。
【0012】また、第1固定子12と第2固定子13の
巻線10,11の結線の形態は一実施例として電気的位
相差60°の直列△結線としている。
【0013】第2図に示すものは2固定子誘導電動機の
固定子巻線10,11の結線図である。固定子巻線11
の各コイルの一方の端子(U,V,W)を電源開
閉装置Sを介して電源A,B,Cに接続すると共に他
方の端子(X,Y,Z)を固定子巻線10の一方
の端子(Y,Z,X)に、また固定子巻線10の
他方の端子(V,W,Y)を前記端子(U,V
,W)に直列△結線となるよう電源に接続してあ
る。また結線開閉スイッチSの一方は、固定子巻線1
1の他方の端子Xに接続し、他方は固定子巻線10の
一方の端子Zに接続してある。また結線開閉スイッチ
は固定子巻線11の他方の端子Yと固定子巻線
10の一方の端子Xに接続してある。
【0014】以上最も簡単な位相切換装置15を結線開
閉スイッチS,Sで示した。実用上この他に開閉ス
イッチS,Sを作動するコイル16と自己保持回路
としてコイル16で作動するスイッチSと該スイッチ
と並列に接続したスイッチSとを加えて位相切換
装置15と成す。また一般的に図3に示すようにタイマ
ー回路17をスイッチSに加えて起動から運転まで時
間で自動的に位相差を切り換えるようにしてある。
【0015】図4により本発明の起動保護装置18の1
実施例を示す。供給側電源装置19に接続した電動機側
ターミナル20から位相切換装置15を介して2固定子
誘導電動機1に電源が供給してある。また起動保護装置
18はターミナル20に電動機の起動と同時に立ち上が
り、回転子の回転回数を任意回転回数ずつくり返しカウ
ントし任意回転回数ごとに信号を出力する回転回数カウ
ント回路21と、該回転回数カウント回路21の後段に
電動機の起動と同時に立ち上がり、任意時間をカウント
し、このカウント中に前記回転回数カウント回路21か
ら信号が出力されるとリセットし任意時間を再びカウン
トする回転回数計測カウント回路22と、電動機の起動
と同時に立ち上がり、通常運転の位相切換のタイミング
信号を後段に出力する切換時間カウント回路23とを接
続し、前記回転回数計測カウント回路22と切換時間カ
ウント回路23との信号を入力し位相切換装置15に信
号出力するOR回路とにより構成してある。この構成に
よって、位相切換装置15は回転回数計測カウント回路
22か又は切換時間カウント回路23のいずれかの信号
によって作動する。また回転回数カウント回路21には
回転回数のカウント信号を取り入れるためのセンサー2
5を接続し、該センサー25は電動機1の回転部分に設
けてある。
【0016】以上の装置の作用を説明する。より具体的
にたとえば起動時において3秒間で電動機の回転数が7
回以下の回転であった場合に異常であると判断する基準
を設ける。つまり起動時において140rpm以下であ
ると何らかの原因で拘束状態あるいは低速回転状態であ
ると判断する。この条件のもと異常でない場合は、起動
用位相差有のトルク特性で起動すると回転回数計測カウ
ント回路22における3秒のカウント時間内に7回をカ
ウントした回転回数カウント回路21の信号が入力され
るので、回転回数計測カウント回路22からは信号は出
力されない。一方切換時間カウント回路23からはあら
かじめ設定された切換時間たとえば7秒が経過すると信
号が出力される。OR回路15は回転回数計測カウント
回路22かあるいは切換時間カウント回路23のいずれ
かの信号が入力されると位相切換装置15に信号を出力
して電動機1は運転用位相差無のトルク特性に切換られ
て定格運転に至るものとなる。
【0017】上記条件のもと異常となる場合は、起動用
位相差有のトルク特性で起動して何らかの異常で低速回
転である、あるいは拘束状態にあると、回転回数計測カ
ウント回路22における3秒のカウント時間内に7回を
カウントした回転回数カウント回路21の信号が入力さ
れないので、回転回数計測カウント回路22から信号が
出力される。したがってOR回路15は回転回数計測カ
ウント回路から信号が入力され位相切換装置15に信号
を出力し電動機1は起動中でも強制的に運転用位相差無
のトルク特性に切換えられる。更に運転用トルク特性で
も起動が可能な負荷であればそのまま定格運転に至る
が、なお回転が上昇しない場合は供給側電源装置19に
一般的に設けられる保護装置によって主回路は切断され
ることになる。したがって回転子に設けた連結材が発熱
により損失することはなく、2つのトルク特性、電流特
性に対応した保護装置を設ける必要はない。
【0018】以上の実施例において起動保護装置18を
電動機の回転回数を基準にしたものを示したが、この他
に、回転回数計測に変えて固定子側一次電流を計測する
ことや、回転子導体に設けた連結材の温度上昇を非接触
温度計で計測することも可能となる。更に二次手段とし
て位相切換装置15に対してアンサーバック回路を設け
ることにより位相切換装置15が確実に作動し運転用位
相差無に切換っているかを確認して、万一位相切換装置
15が動作していなかった場合には供給側電源装置19
(オペレータ)に警報を発するという手段を設けること
も考えられる。
【0019】
【発明の効果】以上のように2固定子誘導電動機として
2つのトルク特性あるいは電流特性を持ちながら、供給
側の電源に一般的に設置される保護装置に一般の誘導電
動機と同じように接続可能となった。つまりこのことに
よって、2固定子誘導電動機は小型から大型まで始動機
を必要としないだけでなく、起動時の保護や拘束時等の
トラブルからの保護も一般の誘導電動機と全く同様に見
ることができるから、大型になればなる程、誘導電動機
市場に大きく貢献することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る2固定子誘導電動機の側断面図で
ある。
【図2】本発明に係る2固定子誘導電動機の固定子巻線
と位相切換装置との接続を示す図である。
【図3】2固定子誘導電動機にタイマー回路を設けた従
来例を示す図である。
【図4】本発明の起動保護装置を設けた実施例図であ
る。
【符号の説明】
1 2固定子誘導電動機 2 回転子コア 3 回転子コア 4 回転子軸 5 非磁性体コア 6 回転子導体 7 回転子 8 短絡環 9 連結材 10 固定子巻線 11 固定子巻線 12 第1固定子 13 第2固定子 14 機枠 15 位相切換装置 16 コイル 17 タイマー回路 18 起動保護装置 19 供給側電源装置 20 ターミナル 21 回転回数カウント回路 22 回転回数計測カウント回路 23 切換時間カウント回路 24 OR回路 25 センサー

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 同一回転軸上に任意間隙をおいて二個の
    回転子コアを設け、該二個の回転子コアに連通した複数
    個の導体を設けて該導体の両端を短絡環で連結した回転
    子と、前記各回転子コアにそれぞれ対向して周設した二
    個の固定子と、前記二個の回転子コア間で前記複数個の
    導体を相互に抵抗短絡する連結材と、前記二個の固定子
    のうち一方の固定子がこれに対峙する回転子の周囲に生
    じる回転磁界と、他の固定子がこれに対峙する回転子の
    周囲に生じる回転磁界との間の位相差を起動用位相差有
    から、任意時間経過後、運転用位相差無に切換える位相
    切換装置とからなる2固定子誘導電動機の起動保護方法
    であって、前記起動用位相差有で起動の時に低速状態あ
    るいは拘束状態が発生した時、起動用位相差有から運転
    用位相差無に強制的に前記位相切換装置を切換えること
    を特徴とする2固定子誘導電動機の起動保護方法。
  2. 【請求項2】 同一回転軸上に任意間隙をおいて二個の
    回転子コアを設け、該二個の回転子コアに連通した複数
    個の導体を設けて該導体の両端を短絡環で連結した回転
    子と、前記各回転子コアにそれぞれ対向して周設した二
    個の固定子と、前記二個の回転子コア間で前記複数個の
    導体を相互に抵抗短絡する連結材と、前記二個の固定子
    のうち一方の固定子がこれに対峙する回転子の周囲に生
    じる回転磁界と、他の固定子がこれに対峙する回転子の
    周囲に生じる回転磁界との間の位相差を起動用位相差有
    と運転用位相差無とに切換える位相切換装置とからなる
    2固定子誘導電動機の起動保護装置であって、起動と同
    時に立ち上がり、電動機の回転回数を任意回転回数くり
    返しカウントしてくり返すごとに信号出力する回転回数
    カウント回路と、同じく起動と同時に立ちあがり、該回
    転回数カウント回路の次段に設け任意の時間をカウント
    し該カウント中に前記回転回数カウント回路の信号が有
    った場合リセットされ且つ信号が無かった場合、次段に
    信号出力する回転回数計測カウント回路と、同じく起動
    と同時に立ち上がり任意時間経過後に前記位相切換装置
    の通常の位相切換のタイミング信号を次段に出力する切
    換時間カウント回路と、前記回転回数計測カウント回路
    と切換時間カウント回路との次段に設け、且つ前記位相
    切換装置に接続したOR回路とにより構成したことを特
    徴とする2固定子誘導電動機の起動保護装置。
JP4597892A 1992-01-31 1992-01-31 2固定子誘導電動機の起動保護方法及びその装置 Pending JPH05219697A (ja)

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