JPH0640759B2 - 交流電動機始動時の拘束監視装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は非同期始動される交流電動機に於て、特に交流
電動機始動時の拘束監視装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

交流電動機の非同期始動時の熱的耐量は、交流電動機が
拘束されている否かで大いに異なる。これは、交流電動
機が拘束されていると、回転子の回転による冷却効果が
得られないためである。ところで、回転子の回転を検出
する手段としては、従来、機械的な回転検出器が考えら
れているが、この種の回転検出器を設けると、かなりの
価格上昇となる。

一方、このような回転検出器を設けない場合、交流電動
機始動時の拘束保護は、許容拘束時間以上、始動電流が
流れいるか否かにより判別しているが、始動時間が許容
拘束時間より長い場合等には保護できない。又、逆に、
交流電動機の設計に当っては、交流電動機が始動時間以
上拘束されても問題がないように熱的耐量を考慮して設
計しなければならないため、交流電動機が必要以上に大
形なものになるという問題もある。

〔発明の目的〕

本発明は、上記のような問題を解決するために成された
もので、その目的は交流電動機の非同期始動時に、交流
電動機が拘束されているか否かの判別を、機械的な検出
手段を設けることなく、電流のみの監視により実現し、
交流電動機の理想的な拘束保護を確実に行なう事が可能
な安価な交流電動機始動時の拘束監視装置を提供するこ
とにある。

〔発明の概要〕

本発明は、非同期始動される交流電動機に於て、交流電
動機の始動電流を検出する電流検出器と、この電流検出
器により検出した始動電流の位相を検出する位相検出部
と、この始動電流を積分する積分器と、この積分器出力
をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器とを有し、更に位相検出
部出力及びＡ／Ｄ変換器出力とから一定周期ごとの積分
値を読み込み比較することにより、交流電動機の拘束の
有無を判別する拘束判別器を有すること特徴とする交流
電動機始動時の拘束監視装置である。

〔発明の実施例〕

まず、本発明の考え方について述べる。

一般に、交流電動機を非同期始動する場合、固定子側に
は始動電流として電源周波数に対応した交流分に加え
て、短時間の間、直流分の電流が重畳される。交流電動
機の回転子が回転を開始すると、直流分電流が流れてい
る間、回転子は固定子の直流電流による直流磁界と鎖交
するため、回転子自身の回転数に対応した周波数の電圧
が回転子側に発生して電流が流れる。すると逆に固定子
側には、この周波数と同一数の電圧が誘起されるため、
固定子電流は、始動電流に、本低周波交流分が重畳され
たものとなり、始動直後の電流は単純に減衰せずにうね
りを生じる。低周波交流分は、回転子が回転を開始しな
いと流れないため、回転子が拘束されている時には、始
動直後の電流は単純に減衰する。この始動直後の電流が
単純に減衰するか否かの現象を、一定周期（例えば１サ
イクル）ごとの電流波形の積分の絶対値の比較により判
別することにより、交流電動機の回転子が拘束されてい
るか否かを判別することが可能となる。

なお、回転子が拘束されている場合の固定子電流の波形
例を第４図に、回転子が拘束されていない場合の固定子
電流の波形例を第５図に夫々示す。図において、Ａは始
動電流、Ｂはその包絡線を示し、Ｑは電動起始動時点を
示している。

以下、図面を参照して、上記の考え方に基づく本発明の
一実施例について説明する。第１図は本発明による交流
電動機始動時の拘束監視装置の構成例の概略をブロック
的に示すものであり、交流電動機１の始動電流を検出す
る変流器３と、変流器３により検出した始動電流の位相
を検出する位相検出部６と、始動電流を積分する積分器
５と、積分器出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器９と、
位相検出部出力及びＡ／Ｄ変換器出力とから一定周期ご
との積分値を読み込み比較することにより交流電動機１
の拘束の有無を判別する拘束判別部10とを具備すること
を特徴とする交流電動機始動時の拘束監視装置を示して
いる。

第３図において、交流電動機１はしゃ断器２を介して図
示しない電源に通じる母線に接続されている。また、交
流電動機１の主回路には、始動電流を検出する電流検出
器としての変流器３が設けられている。この変流器３の
２次側には、電流を電圧レベルに変換するためＩ／Ｖ変
換器４が設けられ、このＩ／Ｖ変換器４の出力は、入力
電圧を積分すると共に外部入力により、周期的にリセッ
ト（放電）する積分器５及び、位相を検出する位相検出
部６へ出力される。符号反転部７は、積分器５の出力の
符号を反転させる部分であり、論理和回路部８は積分器
５の出力と符号反転部７の出力（積分器５の出力と反対
の符号を有し、絶対値は同じ）の論理和を取る事によ
り、積分器５の出力の絶対値を出力する回路である。こ
の論理和回路部８により得られた絶対積分値は、Ａ／Ｄ
変換を行なうＡ／Ｄ変換器９を介して、演算等を行な
い、拘束の有無を判別する拘束判別部10に入力される。
この拘束判別部10では、位相検出部６の出力をレベル変
換するためのバッファー部11を介して入力された位相信
号を用いて、絶対積分値を例えば１サイクルごとに読み
込むと共に、レベル変換のためのバッファー部12及び積
分回路の強制放電用信号回路部13を介して、積分器５を
強制放電させることにより１サイクルごとの波形の絶対
積分値を検出し、拘束の有無の判別をしている。

14は拘束判別部10の電源となる発振回路部であり、15は
投入指令（しゃ断器２が投入された事を示す信号）を拘
束判別器10に入力するためバッファー部であり、16は拘
束判別部10で、交流電動機１が拘束状態にある事を判別
した事を外部に出力するための出力リレー回路部であ
る。

かかる構成の拘束監視装置において、今しゃ断器２を閉
じて交流電動機１を非同期始動し始めると、変流器３の
二次側には、前述した通り回転子の回転数に対応した周
波数成分の電流も始動時当初始動電流に重畳されるた
め、主回路の直流分が減衰するまでの始動直後の短時間
（例えば0.3〜0.5sec）の間、変流器３の二次電流は第
５図に示す通りうねりを生じる。このため、この二次電
流について積分器５、符号反転部７及び論理和回路部８
により絶対積分値をとり、この絶対積分値を位相検出部
６よりの信号により例えば１サイクルごとに、拘束判別
部10に読み込むと、この読み込まれた絶対積分値は、低
周波交流成分電流の影響で単調減少せずに、増減する。

一方、始動時に交流電動機１が拘束されている場合に
は、低周波交流成分電流が誘起されないため、変流器３
の二次側には、電源周波数に対応した交流分（定常項）
の電流と直流分（減衰項）の電流が重畳されて流れるの
みであり、第４図に示す通り、単調減少する電流波形と
なる。このため、この二次電流について前述の通り、例
えば１サイクルごとに、絶対積分値を拘束判別部10に読
み込むと、この読み込まれた絶対積分値は、単調減少す
ることとなる。

従って始動直後の一定時間（直流分がある程度減衰する
までの時間で例えば0.3sec程度）の間、この絶対積分値
を拘束判別部10により監視し、この絶対積分値が単調減
少するか否かを判別すれば、回転子が拘束されているか
否かが判定できる。

尚、第３図に於て、例えば、積分器５の中でＩＣＩはオ
ペアンプ、Ｃ_１はコンデンサー、Ｑ１はＦＥＴトランジ
スター、Ｒ２，Ｒ３は抵抗器を示す。

又、この拘束判別部10に於るフローチャートの一例を第
２図に示す。このような拘束監視装置を構成することに
より、電流のみの監視による安価な拘束監視装置を得る
ことが可能となる。

上述した構成の拘束監視装置を用いることにより、下記
のような効果を得ることができる。

(a) 交流電動機１の機械的検出器を設けることなく、
交流電動機１が拘束されているか否かの検出を安価に実
現することができる。

(b) 従来は、交流電動機１の始動時間が電動機の許容
拘束時間より長い場合等には、交流電動機１の拘束保護
ができなくなったが、本実施例の如く構成することによ
り、拘束保護と始動渋滞保護との区別を電流監視のみで
行なうが可能となり、始動時間の長い電動機でも、容易
に拘束保護が可能となる。

(c) 交流電動機１の設計に当って拘束保護と始動渋滞
保護との区別がなされることが前提となるため、より一
層簡易な交流電動機設計を行なうことが可能となる。

(d) 始動の初期の段階で拘束の有無が検出できるた
め、従来の保護装置と比べ交流電動機に余分な歪みかか
らないうちに保護できる。

(e) 既設交流電動機の保護に当っても、交流電動機を
改造することなく、交流電動機の拘束保護を確実に行な
うことが可能となる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば交流電動機の非同期
始動時に、交流電動機が拘束されているか否かの判定を
機械的な検出手段を設けることなく、電流の監視のみに
より実現し、交流電動機の理想的な拘束保護を確実に行
なうことが可能な安価で信頼性の高い交流電動機始動時
の拘束監視装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す拘束監視装置の回路構
成図、第２図は第１図の拘束判別器の内部処理手順を示
すフローチャート説明図、第３図は他の実施例を示す回
路構成図、第４図及び第５図は第１図の動作特性を示す
波形説明図である。 １……交流電動機、２……しゃ断器、 ３……変流器、４……Ｉ／Ｖ変換器、 ５……積分器、６……位相検出器、 ９……Ａ／Ｄ変換器、10……拘束判別部、 16……出力回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】非同期始動される交流電動機に於いて、前
   記交流電動機の始動電流を検出する電流検出器と、この
   電流検出器により検出した始動電流の位相を検出する位
   相検出部と、この始動電流の絶対積分値を演算する積分
   部と、この積分部出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器
   と、前記位相検出部出力及びＡ／Ｄ変換器出力とから一
   定周期ごとの絶対積分値を読み込み比較することにより
   前記交流電動機の拘束状態を判別する拘束判別部とを具
   備することを特徴とする交流電動機始動時の拘束監視装
   置。