JPH0784013A - ブラシレス同期機の試験方法 - Google Patents

ブラシレス同期機の試験方法

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JPH0784013A
JPH0784013A JP22726393A JP22726393A JPH0784013A JP H0784013 A JPH0784013 A JP H0784013A JP 22726393 A JP22726393 A JP 22726393A JP 22726393 A JP22726393 A JP 22726393A JP H0784013 A JPH0784013 A JP H0784013A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】試験用のスリップリングを用いずに、同期機の
同期リアクタンスや保証事項として指定されることの多
い短絡比を精度良く求める。 【構成】ブラシレス同期機が定格速度で機内低温側冷却
ガス温度を一定に保持し、電機子端子を開放した運転お
よび電機子端子を三相短絡した運転において、励磁機の
界磁電流を同一値に保持して温度上昇試験を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はブラシレス同期機の試験
方法に係り、特に短絡比および同期リアクタンスを精度
良く容易に測定するブラシレス同期機の試験方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】ブラシレス同期機は、主機である同期機
に直結された回転電機子形交流励磁機の出力を同一回転
軸上に取り付けられた整流器で直流に変換し、スリップ
リングやブラシを使用せずに同期機へ界磁電流を供給す
るものである。このため同期機の界磁電圧や界磁電流を
直接測定することは困難である。
【0003】ところで、同期機の特性を表すものとして
は、図4に示すように次の二つの曲線がある。その一つ
は無負荷飽和曲線aで、この無負荷飽和曲線aは同期機
の電機子端子を開放し、定格回転速度で運転した場合の
同期機界磁電流Ifと電機子電圧Vaとの関係を示す曲
線であり、電機子電圧Vaが低い時は直線となるが、電
機子電圧Vaが高くなると飽和を示すようになる。この
直線部を延長した曲線をギャップ線cという。
【0004】もう一つは三相短絡曲線bで、この三相短
絡曲線bは同期機の電機子端子を三相短絡し、定格回転
速度で運転した場合の同期機界磁電流Ifと電機子電流
Iaとの関係を示す曲線であり、飽和の影響がないので
直線となる。ここで、無負荷飽和曲線a上で定格電機子
電圧Vanを発生する時の同期機界磁電流をIfoとすると
ともに、ギャップ線c上の値をIfgとし、三相短絡曲線
2で定格電機子電流Ianを発生する時の同期機界磁電流
をIfsとすると、短絡比SCRはその定義に基づき、
【数1】SCR=Ifo/Ifs で表され、同期リアクタンスの飽和値Xdsは、短絡比の
逆数の関係にあることから、
【数2】Xds=Ifs/Ifo で表される。また、同期リアクタンスの不飽和値Xdu
は、
【数3】Xdu=Ifs/Ifg と表される。
【0005】ところで、ブラシレス同期機の場合、日本
電機工業会技術資料166号“ブラシレス同期機の特性
試験方法”1989年(平成元年)12月4日制定(社
団法人日本電機工業会、平成2年2月6日発行)に開示
されているように、同期機の界磁電流を直接精度良く特
性試験を行うためには、試験用のスリップリングを取り
付ける必要がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、大形の
同期機、例えば大容量のタービン発電機の場合には、界
磁電流が大きく、試験用のスリップリングも大形のもの
となり、大掛かりな試験装置が必要となる。
【0007】また、試験用のスリップリングを取り付け
ない場合、同期機の界磁電流は測定できないので、得ら
れる特性は励磁機の界磁電流に対するものとなるが、特
性試験中は同期機の界磁巻線に界磁電流を変化させなが
ら流すことにより、同期機界磁巻線の温度が時事刻々変
化していくので、温度に依存する同期機界磁巻線抵抗も
変化していく。
【0008】つまり、この場合は励磁機からみた負荷で
ある同期機界磁巻線抵抗が一定ではなく、常に変化して
いることになり、さらに励磁機の磁気飽和特性も加わ
り、励磁機の界磁電流と同期機の界磁電流との関係は必
ずしも一義的な関係にあるとは言えない。
【0009】したがって、励磁機の界磁電流に対する無
負荷飽和曲線および三相短絡曲線は、測定開始時の初期
条件や測定時間の設定方法により左右される要素が大き
く、大略的に励磁機の界磁電流に対する同期機の特性を
把握するだけであり、これらの特性から同期機の短絡比
や同期リアクタンスを精度良く求めることは困難であ
る。
【0010】本発明は上述した事情を考慮してなされた
もので、試験用のスリップリングを用いずに、同期機の
同期リアクタンスや保証事項として指定されることの多
い短絡比を精度良く求めることのできるブラシレス同期
機の試験方法を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明の請求項1は、ブラシレス同期機が定格
速度で機内低温側冷却ガス温度を一定に保持し、電機子
端子を開放した運転および電機子端子を三相短絡した運
転において、励磁機の界磁電流を同一値に保持して温度
上昇試験を行うことを特徴とする。
【0012】また、請求項2は、請求項1における励磁
機の界磁電流が、ブラシレス同期機の電機子端子を開放
した時、電機子電圧が定格電圧となる値としたことを特
徴とする。
【0013】さらに、請求項3は、請求項1における励
磁機の界磁電流が、ブラシレス同期機の電機子端子を開
放した時、電機子電圧が飽和しない程度の低い電圧時に
おける値としたことを特徴とする。
【0014】
【作用】上記の構成を有する本発明は、同期機界磁電流
と、同期機界磁巻線温度と、励磁機界磁電流との関係に
おいて、同期機界磁巻線温度は、同期機界磁電流に依存
するものの、機内低温側冷却ガスを一定とした温度上昇
試験後には、同期機界磁電流に対して一義的に定まる値
となる。また、同期機界磁巻線温度が定まれば、同期機
界磁電流と励磁機界磁電流とは一義的に対応する。
【0015】したがって、同期機の電機子端子が開放お
よび三相短絡のいずれの状態であっても計測上の誤差範
囲内で、ある同一の励磁機界磁電流に対して、同期機界
磁電流が同一であるとともに、それに依存する同期機界
磁巻線温度も同一である状態を達成することができる。
これにより、同期機の特性上の諸量を精度良く求めるこ
とができる。
【0016】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
【0017】図1は本発明に係るブラシレス同期機の試
験方法の一実施例において短絡比SCRを算出する方法
を示す。ブラシレス同期機が定格速度で機内低温側冷却
ガス温度を一定に保持し、最初に電機子端子を開放し、
定格電機子電圧Vanが発生するように励磁機界磁電流I
feを調整し、それが一定の値になるまで温度上昇試験を
行い、一定となった励磁機界磁電流の値Ifeo を求め点
Vとする。
【0018】次に、電機子端子を三相短絡させ、励磁機
界磁電流を上記の値Ifeo に保持した状態で、電機子電
流が一定の値になるまで温度上昇試験を行い、一定の値
となった電機子電流Iaoを求め点Aとする。
【0019】この試験で得られた電機子電流Iaoと定格
電機子電流Ianから同期機の短絡比SCRを次式により
算出する。
【0020】
【数4】SCR=Iao/Ian
【0021】次に、本実施例の作用について説明する。
【0022】図1において、無負荷飽和曲線aおよび三
相短絡曲線bは図4と同じように同期機界磁電流Ifに
対する曲線であるが、ブラシレス同期機の場合、スリッ
プリングを取り付けない限り、同期機界磁電流Ifの測
定が不可能であるので仮想的な曲線である。
【0023】ここで、定格電機子電圧Vanを発生する測
定可能な励磁機界磁電流Ifeo が流れているときの同期
機界磁電流は未知量であるが、Ifoが流れているとす
る。図1に示すように励磁機界磁電流Ifeo と同期機界
磁電流Ifoが横軸上で一致する座標で表現すると、点V
は同期機界磁電流に対する無負荷飽和曲線aの上に位置
することになる。
【0024】また、励磁機界磁電流Ifeo 、すなわち同
期機界磁電流Ifoに対する三相短絡時の測定可能な電機
子電流であるIaoを示す点Aと原点Oを通る直線は三相
短絡曲線bを表現することになる。この三相短絡曲線b
上で定格電機子電流Ianに対する同期機界磁電流をIfs
とすると、図形の相似から短絡比SCRは、
【数5】SCR=Ifeo /Ifs=Iao/Ian で算出できる。また、短絡比の逆数である同期リアクタ
ンスの飽和値Xdsは、
【数6】Xds=1/SCR=Ian/Iao で算出できる。
【0025】このように本実施例によれば、電機子端子
を開放した運転および三相短絡した運転において、励磁
機界磁電流を同一のIfeo に保持して温度上昇試験を行
うことにより、同期機界磁電流は同一の値になる。この
時の同期機界磁電流を直接知る必要がないが、短絡比S
CRおよび同期リアクタンスの飽和値Xdsを精度良く求
めることができる。
【0026】図2は本発明に係るブラシレス同期機の試
験方法の一実施例において同期リアクタンスの不飽和値
Xduを算出する方法を示す。ブラシレス同期機が定格速
度で機内低温側冷却ガス温度を一定に保持し、最初に電
機子端子を開放し、電機子電圧が飽和しない程度の低い
電圧Vao' が発生するように励磁機界磁電流Ifeを調整
し、それが一定の値になるまで温度上昇試験を行い、一
定となった値Ifeo'を求め点V´とする。
【0027】次に、電機子端子を三相短絡させ、励磁機
界磁電流Ifeo'に保持した状態で、電機子電流が一定の
値になるまで温度上昇試験を行い、一定の値になった電
機子電流Iao' を求め点A´とする。ここで、点V´は
直線で表示されるギャップ線c上に位置する。
【0028】この試験で得られた電機子電圧Vao' 、電
機子電流Iao' 、定格電機子電圧Vanおよび定格電機子
電流Ianの関係は図形の相似から、
【数7】Ifg=Ifeo'×Van/Vao'
【数8】Ifs=Ifeo'×Ian/Iao' となるので、同期リアクタンスXduは次式で計算でき
る。
【数9】 Xdu=Ifs/Ifg=Ian×Vao' /(Iao' ×Van)
【0029】以上のように、上記実施例では、同期機界
磁電流Ifと、同期機界磁巻線温度Tと、励磁機界磁電
流Ifeとの関係において、同期機界磁巻線温度Tは同期
機界磁電流Ifに依存するものの、機内低温側冷却ガス
を一定とした温度上昇試験後は、同期機界磁電流Ifに
対して図3に示すように一義的に定まる値となる。ま
た、同期機界磁巻線温度Tが定まれば、同期機界磁電流
Ifと励磁機界磁電流Ifeとは一義的に対応する。
【0030】したがって、同期機の電機子端子が開放お
よび三相短絡のいずれの状態であっても計測上の誤差範
囲内で、ある同一の励磁機界磁電流に対して、同期機界
磁電流が同一であるとともに、それに依存する同期機界
磁巻線温度も同一である状態を達成することができる。
これにより、同期機の特性上の諸量を精度良く求めるこ
とができる。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るブラ
シレス同期機の試験方法によれば、ブラシレス同期機が
定格速度で機内低温側冷却ガス温度を一定に保持し、電
機子端子を開放した運転および電機子端子を三相短絡し
た運転において、励磁機の界磁電流を同一値に保持して
温度上昇試験を行うことにより、試験用のスリップリン
グを用いなくても、同期機の同期リアクタンスや短絡比
を精度良く求めることができる。これにより、大形の同
期機であってもその試験装置は小型のもので済むことに
なる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るブラシレス同期機の試験方法の一
実施例において短絡比を算出する図。
【図2】本発明に係るブラシレス同期機の試験方法の一
実施例において同期リアクタンスの不飽和値を算出する
図。
【図3】同期機の界磁電流と界磁巻線温度上昇との関係
を示す図。
【図4】同期機の特性曲線の説明図。
【符号の説明】
a 無負荷飽和曲線 b 三相短絡曲線 c ギャップ線

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ブラシレス同期機が定格速度で機内低温
    側冷却ガス温度を一定に保持し、電機子端子を開放した
    運転および電機子端子を三相短絡した運転において、励
    磁機の界磁電流を同一値に保持して温度上昇試験を行う
    ことを特徴とするブラシレス同期機の試験方法。
  2. 【請求項2】 励磁機の界磁電流は、ブラシレス同期機
    の電機子端子を開放した時、電機子電圧が定格電圧とな
    る値としたことを特徴とする請求項1記載のブラシレス
    同期機の試験方法。
  3. 【請求項3】 励磁機の界磁電流は、ブラシレス同期機
    の電機子端子を開放した時、電機子電圧が飽和しない程
    度の低い電圧時における値としたことを特徴とする請求
    項1記載のブラシレス同期機の試験方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108008297A (zh) * 2017-12-01 2018-05-08 哈尔滨工业大学 一种多次负载激励的电机温升等效测试方法
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