JPH0740797B2 - 誘導電動機の力率制御装置に対し要求される位相遅れ入力を自動的に設定する方法および装置 - Google Patents

誘導電動機の力率制御装置に対し要求される位相遅れ入力を自動的に設定する方法および装置

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JPH0740797B2
JPH0740797B2 JP59500126A JP50012683A JPH0740797B2 JP H0740797 B2 JPH0740797 B2 JP H0740797B2 JP 59500126 A JP59500126 A JP 59500126A JP 50012683 A JP50012683 A JP 50012683A JP H0740797 B2 JPH0740797 B2 JP H0740797B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は交流誘導電動機を制御する力率制御装置に対し
要求される位相遅れを自動的に設定する方法および装置
に関する。
電動機の負荷が種々に変動する状態において、該電動機
に加えられる電圧を調整する（負荷が大きいほど必要と
される印加電圧が高くなる）ことによって電動機電圧と
電流との間の位相遅れ角φを、予め設定された値または
基準値に維持するように作動する誘導電動機制御装置が
知られている。３個の主巻線が星形又は△形に接続され
た３相電動機の場合には、調整は各電源相又は各電動機
巻線（後者は△接続された電動機にとって前者とは異な
る）においてなされる。電圧調整は通常不連続な電圧又
は電流波形を生じさせるゲート制御されるスイッチング
装置によって行われる。これらの状況のもとでは、電流
と電圧との間の位相遅れ角φは通常電流と電圧とが零に
復帰する間の遅れ角であるものとされる。位相遅れ角φ
は該電動機の力率の大きさであるから、特定の位相遅れ
角φを維持するように作動する制御装置はしばしば「力
率制御装置」と名付けられる。かかる制御装置の例は、
英国特許明細書1,551,644（NASA）、同2,084,360A（Nat
ional Research Development Corporation）、および同
2,084,355（Chesebrough−Pond）中に見られる。
この中で用いられているように、「力率制御装置」とい
う用語は、単相又は多相誘導電動機に加えられる電圧を
制御することによって位相遅れを与えられた角に設定し
ようとする型の制御装置に関して用いられる。更に「位
相遅れ角」および「位相遅れ」という用語は、各電動機
巻線又は電動機供給相における電圧に対する電流の遅れ
角を意味するものと解されるべきであり、この角度は、
不連続な電流と電圧波形の場合には、先行する電圧が零
値を横切った後、電流が反転する前に流れる間の期間に
よって測定される。
既知の力率制御装置において、現実の遅れ角φは、同じ
電動機巻線又は電源相における電圧および電流零値の間
の遅れを直線的に又は間接的に計時することによって測
定される。この測定された遅れ角は次いで基準遅れ角の
値と比較され、測定誤差を生じこれが印加電圧を変化す
るもとになる。（もし測定された遅れ角が基準値より小
さければ印加電圧の増加がもたらされ、それと逆の動作
もされる）。電圧調整は、すでに述べたように、通常電
動機巻線又は電源ラインに接続されたトライアック又は
サイリスタのようなゲート制御スイッチング装置の点弧
を制御することによって行われる。
位相遅れ角φについての予めセットされた基準値は２つ
の条件を満足するように選ばれるべきであり、すなわち
高い力率（したがって高い電動機効率）を与えること、
および該制御装置が該測定された位相遅れの該基準値か
らの変化にもとづいて如何なる負荷変動の動向をも明確
に確かめることのできるような特性部分上で該電動機が
動作することを保証することである。この後者の条件は
通常、与えられた印加電圧に対し、負荷減少の際現実の
位相遅れを増加させ、またその逆の動作をも行うような
特性部分上で電動機を作動させるように配慮することに
よって満される。
多くの既知の力率制御装置において、位相遅れ基準値
は、例えば所望の基準位相遅れを示す電圧信号を与える
ように配慮されたポテンシオメータの調節によって手動
的にセットされる（例えば、上述の英国明細書2084360A
の第１図では、ポテンシオメータ24が所望の位相遅れ角
を表すＶREFと名付けられた基準電圧をセットするため
に用いられている点を参照）。位相遅れ基準に対する最
適値は制御されるべき電動機の特性に依存するので、基
準値における設定のプロセスは通常電動機の試運転期間
中漸進的な調整を要する。このような手順の設定は時間
を要し更に高価なものなる。
もし力率制御装置に対しての所要の又は基準の位相遅れ
入力の適当値が電動機に接続されている制御装置によっ
て自動的に設定されることができれば明らかに有利とな
るであろう。
このような自己較正型制御装置の１つは上述の英国明細
書2,084,355Aに記載されている。この制御装置では、制
御される電動機が速度を高めた後、該制御装置は先ず較
正モードで動作する。このモードにおいて、制御装置
は、電動機電流が零値になるのとそれに続くスイッチン
グ装置の点弧との間の遅れ角が測定された位相遅れ角に
等しくなるまで、電動機付勢を制御するために用いられ
るゲート制御型スイッチング装置の点弧を前進的に調整
する。この角度値は次いでその正常の運転モードにおけ
る制御装置の動作のために必要とされる基準位相遅れと
して用いられる。この方法によって生起される基準位相
遅れの値は理想値から遠いものであり、英国明細書2,08
4,355Aは、より良好な基準値を導き出すための経験的な
公式を与えている。この公式は種種の定数を含んでお
り、その値は実験により決定されたものである。上述し
た自己較正の方法は、事実非常に経験的な性格のもので
あり、制御装置に接続されたある特定の電動機に対し必
ずしも最適の基準位相遅れを与えるものではない。
力率制御装置に対し所要の又は基準の位相遅れ入力の値
を自動的に設定する改良された方法と装置を提供するこ
とが本発明の目的である。本発明の方法と装置は、誘導
電動機が起動して速度が上昇する間は、該遅れ角は最初
高い値からスタートし次いでその正常の運転値にまで増
加する前に最小値にまで減少するという事実にもとづい
ている。電動機の起動して速度が上昇する間、該位相遅
れの変動を監視することによって、これまでに概説した
条件をほぼ満足する適当な基準位相遅れ値を決定するこ
とが可能である。
本発明の一つの観点にしたがえば、単相又は多相誘導電
動機を制御する力率制御装置によって目標とされる位相
遅れ角を決定する基準信号の値を自動的に設定する方法
であって、該方法は、 ａ）電動機の起動して速度が上昇する間、各電動機巻線
又は電動機電源相又は少くともそれら巻線又は電源相の
１つにおける電流と電圧との間の位相遅れを指示する位
相遅れ信号を導出するステップ、 ｂ）該位相遅れ信号に応じて電動機の起動して速度が上
昇する間に達成される最小の位相遅れより予め決定され
た量だけ超過した位相遅れ値を表す信号を該位相遅れ信
号から導出するステップ、および ｃ）該基準信号の値をステップ（ｂ）において与えられ
た信号の値にセットするステップ を包含する、基準信号値の自動設定方法が提供される。
本発明の他の観点にしたがえば、単相又は多相誘導電動
機を制御する力率制御装置において、該制御装置によっ
て目標とされる位相遅れ角を決定する基準信号の値を自
動的にセットする装置であって、該装置は、 各電動機巻線又は各電動機電源相又は少なくともそれら
巻線又は電源相の１つに印加される電圧に対する電流の
位相遅れを指示する位相遅れ信号を発生させる信号発生
手段、 該位相遅れ信号に応じて電動機が起動して速度上昇する
間に到達する最小の位相遅れより予め決定された量だけ
超過した位相遅れ値を表す信号を該位相遅れ信号から導
出するように設けられた信号処理手段、および 該信号処理手段に与えられた該信号をストアし、この信
号を該基準信号として出力するように作動する基準信号
メモリ を具備する、基準信号値の自動セット装置が提供され
る。
このような方法で適当な位相遅れの基準値が、事前の調
整とか電動機特性についての事前の知識とかを何等必要
とすることなく電動機起動期間中に自動的にセットされ
る。基準の位相遅れが最小の測定された位相遅れより超
過している量である該予め決定されている量は、固定量
（例えば８゜）又は該最小の位相遅れに対する予め決定
された割合（例えば10％）であってよい。
走行始動又は非常に軽負荷の電動機によってなされる起
動のような、或る電動機の起動の条件のもとでは、電動
機の非常に急速な速度上昇のために最小の位相遅れ角を
確認することが実際上困難になる可能性がある。かかる
条件のもとで全く不適当な基準位相遅れ値が設定される
のを避けるために、基準信号値は、もし始動期間中に更
に良好な値（すなわち大きな値）が達成されなければ、
最適ではないが動作可能な値（例え54゜）にセットされ
る。好都合には、該位相遅れ角は当初に設定された値よ
り更に適当な新しい基準値を決定するために電動機の運
転期間中監視される。このようなプロセスは、電動機負
荷が変化するとき、該位相遅れは瞬間的にその目標値か
ら離れ、設定された基準値から該予め決定された量を差
引いた値より小さい値に到達するかも知らないという事
実に依存しており、もしこのことが事実であれば、新し
い基準値は該到達した位相遅れ値と該予め決定された量
との和に等しく設定される。このような仕方で、基準位
相遅れは電動機運転期間中漸次最適なものとして活用さ
れることができる。
勿論この最適化プロセスは該基準値が始動期間中に受入
れ可能に設定された否かにかかわらず有利に使用される
ことができる。というのはこの始動中の値が或る理由に
よって実際上最適でないかも知れないからである。
かくして更に広い観点から、本発明は、単相又は多相誘
導電動機を制御する力率制御装置によって目標とされる
位相遅れ角を決定する基準信号の値を自動的に設定する
方法であって、該方法は、 ａ）該電動機の運転期間中、各電動機巻線又は電動機電
源相又は少くともそれら巻線又は電源相の１つにおける
電流と電圧との間の位相遅れを指示する位相遅れ信号を
導出するステップ、 ｂ）該位相遅れ信号によって表わされる位相遅れと予め
決定された量との組合せが該基準信号の現存値によって
表わされる位相遅れより小さいか否かを反復的又は連続
的に決定するステップ、および ｃ）ステップ（ｂ）において該組合せによる位相遅れ値
が予め存在する基準信号値によって表される位相遅れよ
り小さいものと決定される場合、該基準信号の値を該組
合せによる位相遅れ値に対応する値に変化させるステッ
プ、 を包含する、基準信号値の自動設定方法が提供される。
この最適化の方法は勿論、電動機始動期間中も電動機運
転期間中もともに送行されることができる。
本発明の種々の他の新しい観点や特長は、添付図面を参
照して、制御装置の所要の位相遅れ入力を自動的に設定
する装置を組入れた力率制御装置についての、１実施例
に関する以下の記述から明らかとなるであろう。該図面
中、 第１図は、３相誘導電動機を制御するための接続された
力率制御装置のブロック図、 第２図は、誘導電動機の運転期間中、電流および電圧フ
ェーザ間の関係を示す単純化された円線図、 第３図は、力率制御装置の動作を示す第２図に類似した
線図、 第４図（ａ）乃至（ｄ）は、電動機の制御期間中に現れ
る種々の電圧および電流波形を示す図、 第５図は、制御装置の基準設定ユニットの動作を示す流
れ図、 第６図は、制御装置の失速検知回路の回路図、 第７図は、電源相電圧を示すフェーザ図である。
第１図には、３相電源（A,BおよびＣ相）の各ラインに
接続された３個のスイッチング装置11の点弧制御によっ
て３相誘導電動機10を制御するように配設された力率制
御装置が示される。該制御装置は、各電源相における電
流と電圧との間の位相遅れ角φが予め設定された要求値
又は基準値に又はその近傍に維持されるように電動機10
に加えられる電圧を調整するように作動する。この制御
プロセスは主制御ユニット12によってなし遂げられ、該
主制御ユニット12には、相電圧と、電動機端子電圧と、
その電圧値が要求としての又は基準の位相遅れ値を表す
基準信号ＶREFとが供給される。該ユニット12は、３相
電源各相における現実の位相遅れを測定するために該相
電圧と電動機端子電圧を用い、平均の位相遅れ信号を生
じさせ、この平均信号を基準信号ＶREFと比較し、そし
て対応する相の電圧零値に対する該装置11の点弧のタイ
ミングを適当に調整するために設けられる。このような
方法で動作する力率制御装置は既知であり、その一例は
英国明細書2084359Aに記載された制御装置であり、した
がって該主制御ユニット12の回路の詳細な記述はここで
はなされないであろう。
この制御装置がどのようにして基準信号値ＶREFを自動
的にセットするかが述べられる前に、誘導電動機10の動
作特性について先ず考察し、次いで該主制御ユニット12
がその制御プロセスを実行するためどのようにしてこれ
らの特性を利用するかについて考察する。
第２図に示される円線図は、単純化された形で、該電動
機に加えられる所定の大きさの電圧に対する１供給相の
電圧および電流フェーザ（phasor）間の相互関係を示
す。もし電圧フェーザＶが第２図の横軸を一致するよう
にされるならば、そのとき電流フェイザＩは、該電動機
の速度と負荷によって決定される半円状の特性曲線25上
の一点で終結するであろう。該電流および電圧フェーザ
ＶとＩとの間の角度は、関係する電動機電源供給ライン
における電流と電圧との間の位相遅れ角φに対応する。
該電動機の初期の起動においては大電流I1が流れる。電
動機の速度が上昇するにつれて、該電動機はその特性曲
線25の周りを反時計方向に通り過ぎ、曲線25上の正常の
動作点（第２図における電流I4に対応する）に到達する
まで、その電流は値I2およびI3を通過する。この動作点
の位置は勿論電動機の負荷に依存するであろう。事実、
横軸トルク目盛で目盛ることができ、曲線25上の電動機
動作点が任意の特定のトルク値に対して決定されること
を可能にする。このようにしてトルク値T4に対しては、
該電動機は、電流I4に等しい値を有する前記動作点に帰
着する。
該曲線25上には位相遅れ角が最小値になる点が存在する
ことが示されており、第２図ではこの最小の位相遅れは
電流I3に対応する位相遅れφ３である。電動機は位相遅
れ角φがその最小値にある時最大の効率で作動する。し
かしながらこのあとでより明瞭になる理由によって、力
率制御装置にセットされる基準位相遅れ値φＲは、該最
小値φ３より大きいが該電動機に対して高い力率を与え
るには適切である、例えばφ４のような値であることが
要求される。
目標位相遅れ値φＲをφ４に等しくすることにより、特
性25上における電動機の動作点は、電動機負荷が増加し
た場合は如荷なる修正動作もないときに現実の位相遅れ
の減少をもたらし、一方電動機負荷が減少した場合は、
位相遅れ角の増加をもたらすような位置にある。現実の
位相遅れを測定し、この角度を基準値φＲ（φ４）と比
較することによって、制御ユニット12は、現実の位相遅
れを基準値に戻すように電動機に加えられる電圧を変化
させることによって負荷の変化に応答するようにされ
る。
電動機に加えられる電圧を変化させることによる位相遅
れ角への影響が第３図に示されており、該図は、電動機
特性25に加えて、曲線25が関係した場合より大きな又は
小さな電圧が印加された場合にそれぞれ対応する別の特
性26および27を示している。電動機負荷がT4に等しい場
合には、既に示されたように、基準位相角は、曲線25が
関係した場合に対応する電動機印加電圧によって達成さ
れる。第３図から、もし電動機負荷が値T4から更に高い
値T5に増加したときは、位相遅れ角が基準値φ
Ｒ（φ４）に戻されるようにするために、該電動機に加
えられる電圧は特性曲線26に対応する電圧に増加されな
ければならず、この電圧の増加はその対応相電圧サイク
ルに関してのスイッチング装置11の点弧遅れ角を減少さ
せることによってもたらされることが理解される。反対
にそし電動機負荷が値T4から更に低い値T6に減少される
ならば、該電動機に加えられる電圧は曲線27が関係する
値にまで減少されなければならない。
全体の制御プロセスは、位相遅れの変動方向が、電動機
負荷が減少中であるか増加中であるかに依存しており、
したがって該電動機に印加される電圧が増加されるべき
か又は減少されるべきかに関しての確かな指示を与える
という事実にもとづいていることが注目されるであろ
う。もし基準の位相遅れ角φＲが最小の位相遅れ角φ３
に等しく設定されているとすれば、電動機負荷における
増加と減少は共に位相遅れ角の増加をもたらし、該電動
機の電圧が増加されるべきか又は減少されるべきかを知
ることが可能でなくなるであろう。位相遅れ基準値が最
小の位相遅れ角より大きくなるように設定されるのはこ
の理由のためである。
第３図に示されるように、最小の位相遅れ角が電動機に
印加される電圧に実質的に依存しないことは注目される
べきであろう。
主制御ユニット12に供給される位相遅れ基準信号ＶREF
は基準設定ユニットによって決定され、該ユニット14は
電源相Ａにおける電流と電圧との間の位相遅れを連続的
に監視し、該基準の位相遅れを最小の測定値を予め設定
された量とを加えたものに等しい値に設定するように作
動する。以下において明瞭となるように、基準の位相遅
れ値は電動機が起動して速度上昇する間において一次的
に決定される。それはこの動作期間中、電動機がその動
作点まで加速するときその位相遅れ角は通常その最小値
を通過するからである。
基準設定ユニット14は、電源相Ａにおける位相遅れ角
を、当該相における電圧零点とそれに続く電流零点との
間の遅延（Ａ相の電圧波形ＶＡとＡ相の電流波形をそれ
ぞれ示す第4aおよびｂ図参照）を測定することによっ
て、測定するように配設される。電圧零の交叉点は、コ
ンパレータ15においてＡ相電圧を零電圧入力と比較する
ことによって決定され、該コンパレータは電圧ＶＡが零
に等しくなる瞬間に出力パルスを発生するように配設さ
れる。この出力パルスはタイマ16にタイミング期間を開
始するように供給される。
電流と電圧の零点はＡ相電圧ＶＡからＡ相に接続される
電動機端子に現れる電圧ＶMA（この電圧は第4c図に示さ
れる）を差引くことによって決定され、その結果生ずる
電圧すなわちＡ相のスイッチング装置11に加えられる電
圧（第4d図参照）は、スイッチング装置11の非導通期間
中を除いて零値を有する。これらの非導通期間の終期は
スイッチング手段の点弧（第４図における時刻T1,T2お
よびT3における）によって決定され、一方これらの期間
の開始はスイッチング装置11を流れる電流が零になる瞬
間に対応する。このようにしてＡ相における電流零値
は、スイッチング装置11を横切って現れるパルス波形の
立上りエンジからパルスを発生することによって決定さ
れることができる。このような電流零値決定用のパルス
の発生は、基準設定ユニット14におけるユニット17によ
ってなされる。
各電流零値決定用のパルスはタイマ16により計時される
期間を終結させるために用いられる。この期間はＡ相に
おける電圧零値によって開始されたので、該計時された
期間はＡ相における位相遅れ角の測定量となるであろ
う。タイマ16は、例えばカウンタによって構成され、該
カウンタはコンパレータ15からのパルス出力によってイ
ネーブルにされたとき、基準発振器から到来するパルス
をカウントし、このカウント動作はユニット17からの電
流決定用パルスによって停止される。
タイマ16からの出力は処理回路18に供給され、該処理回
路は、本実施例ではディジタル処理ユニットである。こ
のユニット18は関連するメモリ19に電流基準位相遅れ値
を表すディジタル信号を保持する。該ユニット18はこの
基準値ディジタル信号を記憶すると共に、また該信号を
ディジタル−アナログ変換器20に出力し、該ディジタル
−アナログ変換器の出力は主制御ユニット12に供給され
る基準信号ＶREFを構成する。
ユニット18は該記憶された基準位相遅れ値を最適にする
ために第５図に示されるアルゴリズムを実行するように
配設される。Ａ相における測定された位相遅れ角φ
ｍ（第５図におけるブロック31参照）を表すタイマ16か
らの信号の受信によって、ユニット18は、この角度が予
め決定された許容値の範囲、すなわちもしその値が基準
位相遅れをセットするために用いられたならば基準位相
遅れとしての合理的な値を与えるような範囲（ブロック
32を参照、合理的な範囲は例えば18゜から46゜の範囲で
ある）内にあるかどうかを先ずチェックする。もしこの
φｍが許容値外にあるならば、ユニット18は次に発生さ
れるφｍの値を持つ。しかし、もしφｍが許容可能であ
れば、ユニット18は、該位相遅れ信号の値を、該測定さ
れた位相遅れφｍと予め決定された量との和を表すよう
に修正し、その結果生ずる修正された信号が次いでメモ
リ19に保持された基準値信号と比較される（ブロック33
参照）。もし該修正された信号によって表わされる全体
の位相遅れが基準値信号によって表わされる位相遅れよ
り小さいならば、後者の信号は前者の信号の値に調節さ
れ、それによって新しい基準位相遅れをセットする（ブ
ロック34参照）。ユニット18は次いでφｍの次の値を持
つ。
測定された位相遅れφが基準位相遅れとの比較に先立っ
て増加される該予め決定された量は、採用された新しい
基準位相遅れが、既知の最小の位相遅れとは遠く離れた
値ではないが、該制御装置（controller）の明確な作動
を可能ならしめるように十分に隔てられていることを保
証するようにセットされた値を有する。該予め決定され
た量は、固定された値（好適には４゜乃至12゜の範囲内
そして典型的には８゜）又は該測定された位相遅れに対
する固定された割合（例えば10％）でありうる。
基準設定ユニット14による基準位相遅れの効果的な調節
は、制御装置による電動機の起動期間中に一次的に生起
する。この始動は通常起動回路（図示されない）によっ
て位相遅れ制御なしで予め決定された方法でなされる。
電動機スタータの種々の型式が知られており、したがっ
て起動回路は詳細に記述されない。起動期間中、電動機
はその特性曲線上をその動作点まで通過し、タイマ16に
よって測定される位相遅れ角φｍは、いくらか高い値に
まで増加する前に最小値φ３にまで先ず減少すであろ
う。（第２図参照）。この測定された位相遅れ角の変動
は、たとえ電動機の始動が該電動機に加えられる電圧を
変えることによって（例えば装置11の点弧角を変えるこ
とによって）なされる場合にも成立する。該測定された
位相遅れ角は種々の値を通過するので、処理ユニット18
は、最小値φ３と予め設定された量の和に等しい、すな
わちこの組合せが位相遅れ値φ４に等しい基準位相遅れ
φＲをセットするまで、ストアされる基準位相遅れの値
を次第に減少させる。その後、測定される位相遅れがφ
３から値を増加させるとき、該ストアされる基準値φＲ
はφ４において不変６ままとなる。
起動期間の終期において、主制御ユニット12は電動機10
の制御を引継ぎ、装置11の点弧を基準信号ＶREF値に依
存して調節する。
もし電動機が非常に急速に速度上昇すべきであるならば
（例えば、非常に軽い負荷又は急速始動のために）、供
給周波数において位相遅れ角を測定するにすぎない基準
設定ユニット14は、起動期間中、最も適当な基準位相遅
れ値を決定することができない。全く不適当な基準値が
セットされないことを保証するために、処理ユニット18
は、基準位相遅れ値を、最適ではないが動作可能な値、
例えば54゜に初期的にセットするようにされる（第５図
のブロック30参照）。
主制御ユニット12の制御の下での電動機の正常運転期間
中、基準設定ユニット14はＡ相の位相遅れ角φｍを測定
し、より適当な値が見出されるべき該ストアされる基準
値を最新のものにしつづける。制御ユニット12は位相遅
れ角を、セットされた基準値において一定に維持しよう
とするが、如何なる負荷変動も、少くとも初期的には、
位相遅れ角の変動を生ぜしめ、特に起動期間の終期にお
ける基準値が依然として初期的にセットされた予め決定
された値に対している場合において、該基準設定ユニッ
ト14がより良好な基準位相遅れ値を決定することができ
るのは、この変動にもとづいていることは注目されるべ
きである。
電動機が異常に負荷されるとき、電動機動作点は、最小
の位相遅れに対応する点を過ぎて時計方向にその最大電
圧特性曲線の周りを、負荷の増加が位相遅れ角の増加を
生じさせるような曲線領域まで移動する、この位相遅れ
の変動は、正常に生起する変動と反対であるから、主制
御ユニット12は印加電圧を減少させることによってこの
状態に応答するものであり、電動機は非常に急速に失速
するであろう。この状態は失速検出回路21によって確認
されることができ、該回路は、失速の検出により主制御
ユニットを限られた期間無効にし、最大の導通状態を確
立して電動機を失速から逸脱させるように作動する。
電動機を失速状態に入らせる１つの可能性のある誘因要
素が基準位相遅れに対してあまりにも低い値であるか
ら、該失速検知回路21は、失速状態を検知することによ
って、また新しい基準位相遅れ値の設定を始める。この
新しい基準値は、失速検知時において測定された位相遅
れと予め決定された量（例えば８゜）との合計に等しく
なされ、この値は勿論大きいものであり、該電動機が正
常な運転に回復するとき、該基準設定ユニット14は次第
により小さい基準値をセットするであろう。
失速検知回路21は第６図において詳細に示される。この
回路はＢ電源相とＣ電源相に接続された電動機端子間に
直列に接続された２つの抵抗49,50を含む（上記端子上
の電圧はそれぞれＶMBとＶMCとして示される）。抵抗4
9.50は実質的に等しい値であり、これらの相互接続点に
おける電圧は、第７図の電圧フェーザ図に描かれた電圧
ＶＸに等しいものとして示されることができる。この電
圧ＶＸは−VA/2に等しい。該電圧ＶＸは増巾器の非反転
入力に抵抗52を経由して供給され、一方、Ａ相供給ライ
ンに接続された電動機端子に現われる電圧ＶMAは、増巾
器51の反転入力に抵抗53を経て供給される。増巾器51の
出力は、Ａ相におけるスイッチング装置11の非導通期間
中、好適にはこの装置の点弧直前に、ゲート54を用いて
サンプルされる（サンプリングパルスは例えば任意の適
当な手段によって主制御ユニット12により発生され
る）。
Ａ相装置の非導通期間における失速検知路21の動作を検
討すると、電動機が正常に運転しているときは、該電圧
ＶMAは大体Ａ相電圧ＶＡと同じ符号のものとなり、した
がって該増巾器の出力は大きな正又は負の値となるであ
ろう。しかしながら、失速状態のもとで電動機巻線にお
いて生起される逆起電力がないときには、該電圧ＶMAの
値は電圧ＶＸに等しくなるであろう。（このことは勿
論、Ｂ相とＣ相のイッチング装置が導通しているときに
成立する）。これら条件のもとでは増巾器51からの出力
はまた零となるであろう。相電圧が等しくないこと又は
類似の不平衡を許容するために、該増巾器は、その出力
が、その入力電圧相互間の僅かな相違に対しては零とな
るように設定されることができる。
上述したことから、Ａ相スイッチング装置の非導通期間
中において増巾器51の出力側が零電圧となることは、該
電動機が失速したことを示すことが理解されうる。ＶMA
と比較される基準値ＶＸは増巾器51への非反転入力にお
ける接地されたポテンシオメータによってその値を低下
されることができ、それによって失速検知を早める。
基準設定ユニット14のディジタル処理ユニット18は、第
５図に示されるアルゴリズムを実行するようにプログラ
ムされたマイクロプロセッサを用いることで都合よく充
足されることができ、適当なプログラムの書込みは、プ
ログラミングの技術に精通した人々にとって可能な範囲
のことであるから、このようなプログラムはここでは詳
細に説明されない。
上述された基準設定ユニットに対する種々の変形が勿論
可能である。かくして、ノイズで乱された位相遅れの測
定値が、基準位相遅れをセットするために用いられるこ
とから避けるために、該処理ユニット18は、最後の２個
又は３個の測定された位相遅れがすべて相互に接近した
範囲内にあるときのみブロック32〜34までのステップを
果すように配慮されることができる。
更に上述の基準設定ユニット14は通常ディジタル形式で
あるけれども、該ユニット14はアナログ技術を用いて充
足されうることが理解されるであろう。このようにして
回路15乃至17に代えて用いられることができる種々のア
ナログ位相測定回路が知られており、一方ユニット18は
アナログコンパレータと基準値に対する適当なメモリを
用いて構成されることができる（実用上、ディジタル−
アナログ変換器を経てアナログ出力を提供するディジタ
ルメモリが通常は用いられるであろう）。ユニット14の
アナログ形式においては、測定された位相遅れと基準位
相遅れとの比較は、勿論測定された位相遅れは通常は平
均された形式のものであろうが、（ディジタルシステム
におけるように間欠的に実行されるというよりはむし
ろ）連続的なベースで実行される。
全体の制御装置に対する種々の変形もまた可能である。
かくして例えば、主制御ユニット12はマイクロプロセッ
サをもとにしたユニットの形式をとることができ、この
場合には図示された基準設定ユニット14におけるディジ
タル−アナログ変換器20は省略されることができる。勿
論、主制御ユニット12の形式は、それが基準設定ユニッ
ト14に課しているインターフェースの要求に関すること
を除けば重要なことではない。
更に電動機３の３個の主巻線がデルタ接続されている３
相電動機の場合には、上述された力率制御装置は位相遅
れ角φを測定し、各電源相におけるよりむしろ各電動機
巻線アームにおける電圧調整を行うように配慮されるで
あろう。この場合には、各巻線における位相遅れの測定
は、巻線アーム間に印加される線間電圧における電圧零
値とそれにつゞく巻線電流の反転前の零値への復帰との
間の時間を測定することによって行われる。基準設定ユ
ニット14の動作は、基準値を導き出すために監視される
位相遅れが電動機巻線における位相遅れであることを除
けば上述されたところと実質的に同じである。
フロントページの続き (72)発明者 グルーム，デビツド チヤールズ イギリス，デボン，トトネス，ハーバート ンフオード，ブルツク ビラズ，３

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】単相又は多相誘導電動機を制御する力率制
    御装置によって目標とされる位相遅れ角を決定する基準
    信号の値を自動的に設定する方法であって、該方法は、 ａ）該電動機の運転期間中、各電動機巻線又は各電動機
    電源相又は少なくともそれら巻き線又は電源相の１つに
    おける電圧と電流との間の位相遅れを指示する位相遅れ
    信号を導出するステップ、 ｂ）該位相遅れ信号によって表わされる位相遅れと予め
    決定された量との組合せが該基準信号の現存値によって
    表わされる位相遅れより小さいか否かを反復的又は連続
    的に決定するステップ、および ｃ）ステップ（ｂ）において該組合せによる位相遅れ値
    が予め存在する基準信号値によって表わされる位相遅れ
    より小さいものと決定される場合、該基準信号の値を該
    組合せによる位相遅れ値に対応する値に変化させるステ
    ップ、 を包含することを特徴とする誘導電動機の力率制御装置
    に対し要求される位相遅れ入力を自動的に設定する方
    法。
  2. 【請求項２】電動機の起動にあたって該基準信号が初期
    値にセットされ、該初期値はその後該電動機が速度上昇
    するとき各方法ステップ（ａ）乃至（ｃ）にしたがって
    最適とされることを特徴とする請求の範囲１に記載の方
    法。
  3. 【請求項３】該予め決定された量が４゜乃至12゜の範囲
    内の角度に対応することを特徴とする請求の範囲１に記
    載の方法。
  4. 【請求項４】該予め決定された量が位相遅れ信号によっ
    て表わされる位相遅れに対する所定の割合となっている
    ことを特徴とする請求の範囲１に記載の方法。
  5. 【請求項５】電動機の失速状態を検知するステップを更
    に含み、それによって基準信号をそのときの電流位相遅
    れと予めセットされた量との和を表わす値にリセットす
    ることを特徴とする請求の範囲１に記載の方法。
  6. 【請求項６】単相又は多相誘導電動機を制御する力率制
    御装置によって目標とされる位相遅れ角を決定する基準
    信号の値を自動的に設定する方法であって、該方法は、 ａ）電動機が起動して速度が上昇する間、各電動機巻線
    又は各電動機電源相又は少なくともそれら巻線又は電源
    相の１つにおける電圧と電流との間の位相遅れを指示す
    る位相遅れ信号を導出するステップ、 ｂ）該位相遅れ信号に応じて電動機が起動して速度が上
    昇する間に到達する最小の位相遅れより予め決定された
    量だけ超過した位相遅れを表す信号を該位相遅れ信号か
    ら導出するステップ、および ｃ）該基準信号の値をステップ（ｂ）において与えられ
    た信号の値にセットするステップ を包含することを特徴とする誘導電動機の力率制御装置
    に対し要求される位相遅れ入力を自動的に設定する方
    法。
  7. 【請求項７】単相又は多相誘導電動機を制御する力率制
    御装置において、該制御装置によって目標とされる位相
    遅れ値を決定する基準信号の値を自動的にセットする装
    置であって、該装置は 各電動機巻線又は各電動機電源相又は少なくともそれら
    巻線又は電源相の１つに印加される電圧に対する電流の
    位相遅れを指示する位相遅れ信号を発生させる信号発生
    手段、 該位相遅れ信号に応じて電動機が起動して速度が上昇す
    る間に到達する最小の位相遅れより予め決定された量だ
    け超過した位相遅れ値を表す信号を該位相遅れ信号から
    導出するように設けられた信号処理手段、および 該信号処理手段によって与えられた該信号を蓄積記憶
    し、この信号を基準信号として出力するように作動する
    基準信号メモリ を具備することを特徴とする誘導電動機の力率制御装置
    に対し要求される位相遅れ入力を自動的に設定する方
    法。
JP59500126A 1982-12-11 1983-12-07 誘導電動機の力率制御装置に対し要求される位相遅れ入力を自動的に設定する方法および装置 Expired - Lifetime JPH0740797B2 (ja)

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GB8235370 1982-12-11
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GB8236465 1982-12-22
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Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU569646B2 (en) * 1984-12-18 1988-02-11 Toshiba, Kabushiki Kaisha Detecting critical rotation speed of an induction motor
FR2577730B1 (fr) * 1985-02-20 1987-03-06 Seram Appareil pour reduire l'energie consommee par les moteurs electriques
SE452934B (sv) * 1986-04-14 1987-12-21 Elfi Innovationer Sett och anordning for att driva en via en vexelriktare varvtalsreglerad asynkronmotor
US4710692A (en) * 1986-10-16 1987-12-01 Square D Company Self calibration of the thyristor firing angel of a motor controller using a current window to determine a final value of a reference current lag phase angle
US4833628A (en) * 1986-10-16 1989-05-23 Square D Company Up to speed detector for an electric motor using measured values of the current lag; and voltage ramp controller using the up to speed indication
US4912390A (en) * 1986-10-16 1990-03-27 Square D Company Apparatus for controlling firing of thyristors relative to a current reaching zero by using a microcomputer and hardware responsive to voltage crossing zero
US4843295A (en) * 1987-06-04 1989-06-27 Texas Instruments Incorporated Method and apparatus for starting single phase motors
JPH074078B2 (ja) * 1987-08-24 1995-01-18 三菱電機株式会社 空気調和機の送風機用モ−タの制御方法
JP2614293B2 (ja) * 1988-12-12 1997-05-28 株式会社東芝 無効電力補償装置
US5008608A (en) * 1989-12-26 1991-04-16 Allen-Bradley Company, Inc. Controller for starting and stopping electric motors
DE58907516D1 (de) * 1989-02-07 1994-05-26 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung von ein- oder mehrphasigen Wechselstromstellern.
JPH03155392A (ja) * 1989-11-10 1991-07-03 Toshiba Corp 電流検出装置
US5151642A (en) * 1990-05-03 1992-09-29 Allen-Bradley Company, Inc. Apparatus for controlling an electric motor
US5304911A (en) * 1992-12-14 1994-04-19 Energy Consortium Inc Power control system for an A.C. induction motor
JPH0715998A (ja) * 1993-06-21 1995-01-17 Alex Denshi Kogyo Kk 誘導電動機用制御装置
BR9400925A (pt) * 1993-07-15 1995-03-07 Electricity Reduction Technolo Sistema de controle para motores elétricos
US5469045A (en) * 1993-12-07 1995-11-21 Dove; Donald C. High speed power factor controller
US5760556A (en) * 1996-01-26 1998-06-02 General Electric Company Motor controller and protector unit
GB9608832D0 (en) * 1996-04-30 1996-07-03 Switched Reluctance Drives Ltd Power factor correction circuit
US5723966A (en) * 1996-08-23 1998-03-03 Current Technology, Inc. System and method for increasing the efficiency of alternating current induction motors
US20020145400A1 (en) 2001-04-10 2002-10-10 Cashatt Jerry D. Motor load controller for AC induction motors
US7378821B2 (en) * 2005-08-01 2008-05-27 Enviro World Technologies, Inc Method and apparatus using VAR measurements to control power input to a three-phase induction motor circuit
US7638966B1 (en) 2008-09-03 2009-12-29 Alexander Pummer Voltage control and power factor correction in AC induction motors
FR2968856B1 (fr) * 2010-12-08 2014-10-10 Areva T & D Prot & Controle Relais de protection moteur pour optimiser la surveillance et la protection d'un moteur electrique

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS506382Y1 (ja) * 1968-01-31 1975-02-24
US3554640A (en) * 1968-11-25 1971-01-12 Ibm Drive coupling system
US3586450A (en) * 1969-04-10 1971-06-22 Ibm Failsafe system for copying machine
US3619750A (en) * 1969-10-06 1971-11-09 Reliance Electric Co Speed compensation motor circuit utilizing real current component
US4052648A (en) * 1976-07-19 1977-10-04 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Power factor control system for ac induction motors
US4361792A (en) * 1980-05-06 1982-11-30 Chesebrough-Pond's Inc. Digital induction motor control system
GB2084360B (en) * 1980-09-26 1984-08-22 Nat Res Dev Apparatus and methods for controlling induction motors
IN157249B (ja) * 1980-09-26 1986-02-15 Nat Res Dev
US4454462A (en) * 1980-10-20 1984-06-12 Neha International Power factor motor controller
US4408149A (en) * 1981-09-08 1983-10-04 Optimizer Control Corporation Self-optimizing voltage control of an induction motor
DE3218421A1 (de) * 1982-05-15 1983-11-24 Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8000 München Adaptiver regler

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Publication number Publication date
JPS60500078A (ja) 1985-01-17
AU570938B2 (en) 1988-03-31
US4581568A (en) 1986-04-08
IT1194514B (it) 1988-09-22
CA1203565A (en) 1986-04-22
AU2336884A (en) 1984-07-05
EP0128182A1 (en) 1984-12-19
DE3373031D1 (en) 1987-09-17
WO1984002404A1 (en) 1984-06-21
IE54983B1 (en) 1990-04-11
IT8324120A0 (it) 1983-12-12
IE832902L (en) 1984-06-11
IN161516B (ja) 1987-12-19
EP0128182B1 (en) 1987-08-12

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