JPH1118487A - インバータ装置の出力ケーブルの導電性シースのアース処理方法 - Google Patents

インバータ装置の出力ケーブルの導電性シースのアース処理方法

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JPH1118487A
JPH1118487A JP9170310A JP17031097A JPH1118487A JP H1118487 A JPH1118487 A JP H1118487A JP 9170310 A JP9170310 A JP 9170310A JP 17031097 A JP17031097 A JP 17031097A JP H1118487 A JPH1118487 A JP H1118487A
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grounding
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Atsushi Takagi
敦史 高木
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 インバータ装置の出力ケーブルと心線とシー
ス間の浮遊容量を通じてインバータ相間に高周波振動電
流が流れる。この高周波振動電流を抑制、振動を減衰さ
せる。 【解決手段】 インバータ装置31によりモータ41を
可変速駆動するシステムで、出力ケーブル11の導電性
シース7のアース処理をインバータ装置31から離れた
モータ41側で、且つ3相個別に接地する。ケーブル1
1のインダクタンス9、10が浮遊容量8に直列に加わ
ることになるので、出力ケーブル11の心線とシース7
間の浮遊容量8を通じてインバータ相間に流れる高周波
振動電流のピーク値が減少する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、インバータ装置
から電動機への配線の導電性シース経由でアースに流れ
る高周波振動電流を抑制するシースのアース処理方法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】例えば電気設備の技術基準を定める省令
では、接地工事の種類別に接地抵抗値、接地線の太さな
どが記載されているが、接地箇所による機器への影響を
考慮して定められたものではない。負荷として例えば誘
導電動機が接続されたインバータ装置と誘導電動機との
間の配線には、導電性シース(以下単にシースという)
付電線(ケーブル)が用いられる。インバータ装置(P
WM型インバータでは特に)の出力(電圧・電流)には
いわゆるキャリア周波数とその高調波による高周波の電
圧・電流が含まれるので、シースのアースの方法によっ
て、この高周波電流がこのインバータ装置あるいは近く
に配置された他の装置の正常な動作に影響することがあ
るので、従来から、そのアース処理方法について種々の
工夫がなされている。
【0003】図7は、例えば特開平7−194132号
公報に開示されたインバータ装置の出力ケーブルのシー
スのアース処理方法を示すものである。図において、3
1はインバータ装置、41はインバータ装置31の負荷
として接続されたインダクションモータ、11R,11
S,11Tはインバータ装置31とインダクションモー
タ41とを接続する3本の接続ケーブル、MSは接続ケ
ーブル11R,11S,11Tのシース(メタルシース
とも言う)、13は接地抵抗、12R,12S,12T
は接続ケーブル11R,11S,11TのシースMSを
接地抵抗13に接続する絶縁ケーブルである。
【0004】図7のものは、シースMSからアースを通
じて流れる前記高周波電流によって、インバータ装置3
1の電源側(図示しない)に設けられた地絡過電流リレ
ー(OCG)や地絡過電圧リレー(OVG)(いずれも
図示しない)が誤動作するのを防止することを目的とし
たものである。
【0005】次に動作について説明する。インバータ装
置31のR,S,T相の出力端子と誘導電動機41の電
源端子は、3本の接続ケーブル11R,11S,11T
によって接続される。各ケーブル11R,11S,11
TのメタルシースMSは編組線であるが、そのインバー
タ31の側の端に絶縁ケーブル12R,12S,12T
の一端が接続され、この絶縁ケーブルの他端は互いに接
続されて接地抵抗13を介して接地されている。
【0006】この接続構成によれば、インバータ装置3
1の出力に含まれる高周波電流・電圧は接続ケーブル1
1R,11S,11Tの芯線とメタルシースMSとの間
に存在するキャパシタンス及び接地抵抗13を介して接
地側に流れる。
【0007】前述のことから、接地抵抗の抵抗値はケー
ブルの三相分静電容量の単位容量当たり(つまりケーブ
ルの単位長さ当り)の直列抵抗値を決め、ケーブル長さ
に反比例して決定すればよい。例えばそのケーブルの静
電容量が2倍(つまりケーブル長が2倍)になるときは
単位長さ当たりの抵抗を1/2の抵抗値にする。インバ
ータ装置31が複数ある時も、それぞれ二次側接続ケー
ブルの各相のシースを互いに接続して接地抵抗を介して
接地し、接地抵抗は二次側出力に含まれる零相高調波電
流・電圧が一次側の保護リレー側に回り込むのを抑制す
るようにしたため、インバータのキャリアによる高次零
相高調波によって低圧母線側になるインバータ装置の一
次側の各種リレーが誤動作するのを防止できる。
【0008】また、接地抵抗13は、各インバータ装置
別に、かつ各高調波次数別に求める定電圧源から平均的
な電圧を算出し、各接続ケーブルの長さと単位容量から
平均的な容量を求め、これら平均的な電圧及び容量から
零相電流を求めて必要な接地抵抗値を求める。
【0009】上記の構成により、配電系統が抵抗接地系
では、接地抵抗NGRの電圧分担を二次側接地抵抗で軽
減し、また零相電流自体も軽減することによって地絡過
電圧リレーOVGと地絡過電流リレーOCGの誤動作を
防止することができる。また、零相電圧計VZRの振れ
を防止することができる。
【0010】直接接地系では、地絡過電圧リレーOVG
の誤動作の問題は無いが、次数の高い周波数成分におい
ては零相電圧が小さくともインピーダンスの値によって
は零相電流が増加し、地絡過電流リレーOCGのフイル
タ容量に問題が発生するが、接地抵抗13の介挿によっ
て誤動作を防止できるというものである。
【0011】しかしながら、高調波電流によって生じる
いわゆる高調波障害は、OCGやOVGの誤動作だけで
はなく、近接して配置される通信(電話)装置への雑音
の混入、あるいは最近多くなったディジタル機器、携帯
電話、ファクシミリ、パソコンなどに誤動作を生じさせ
る恐れもあるので、基本的に高周波振動電流の値はでき
るかぎり抑制することが必要である。図7のようにシー
スをインバータ31の側でアースした場合の高周波電流
の実測例を図8に示す。
【0012】図7の従来の方法では、高周波電流の十分
な減衰を得るためには、接地抵抗13を大きくしなけれ
ばならなかった。その理由について以下に説明する。図
9は、図7の接続ケーブル11Rを、等価的に表したも
のである。図において8はケーブル単位長当りの浮遊容
量、9はケーブル単位長当りの芯線インダクタンス、1
0はケーブル単位長当りのシースMSのインダクタンス
である。51、52、53は説明のため記載した高周波
電流の径路を示す説明補助線である。
【0013】インダクタンス9とインダクタンス10と
は同じケーブルの内・外に互いに平行に同じ方向に設置
され、かつ、流れる高周波電流の方向が互に逆向きであ
るから、発生する磁界は互に打消されるため、そのイン
ダクタンスは見かけ上きわめて小さい値となる。即ち電
流52や電流53は、途中にインダクタンス9、10を
経由して流れない電流51に対して、途中にインダクタ
ンス9、10を含む径路であるにもかかわらず、インダ
クタンス9、10が見かけ上小さいため、電流51に対
して電流値がそれほど小さくならない。
【0014】したがってインバータ装置31の端子Rか
らアースに流れる高周波電流のピーク値は大きい値とな
り、これを減少させるためには大きい抵抗値の接地抵抗
13を用いなければならないわけである。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】インバータ装置の主回
路ケーブルの芯線とシース間の浮遊容量を通じてインバ
ータ相間に他相のスイッチングにより高周波振動電流が
流れ、出力に高調波障害を発生する。そしてこの電流を
減らすためには、大きな接地抵抗を用いてシースを接地
する必要があった。
【0016】この発明は上記のような問題点を解決する
ためのもので、小さい接地抵抗でも、大きい減衰効果を
得ることのできる高周波振動電流のピーク値抑制方法を
得ることを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】この発明は、負荷となる
べき電動機とこれを駆動するインバータ装置との間を接
続する複数本のケーブルが導電性シースを有するもので
ある場合のこのシースのアース処理方法であって、前記
複数のケーブルのそれぞれの前記電動機に近い側の前記
シースの端末から、それぞれ個別の線でアースへ接続し
たものである。
【0018】また、負荷となるべき電動機とこれを駆動
するインバータ装置との間を遮断器又は開閉器を介して
接続する複数本のケーブルが導電性シースを有するもの
である場合のこのシースのアース処理方法であって、前
記遮断器又は開閉器の同一極に接続される前記ケーブル
のシースの前記遮断器又は開閉器に近い側の端同士をそ
れぞれ互いに接続すると共に、前記複数のケーブルのそ
れぞれの前記電動機に近い側の前記シースの端末から、
それぞれ個別の線でアースへ接続したものである。
【0019】また、複数のケーブルのそれぞれの電動機
に近い側のシースの端末からアースへ接続された個別の
線の途中にインダクタンス、又は抵抗を挿入したもので
ある。
【0020】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.以下、この発明の実施の形態を図につい
て説明する。図1において、1は交流電源、2は交流電
源1を整流して直流電圧を得るGTOあるいはトランジ
スタおよびダイオードなどで構成されるコンバータ部、
31はコンバータ部2からの直流電圧をスイッチングし
て任意の周波数と電圧の交流を得るGTOあるいはトラ
ンジスタなどで構成されるインバータ部、4はコンバー
タ部2とインバータ部31とを備えたインバータ装置、
41はインバータ装置4により駆動されるモータ、7は
ケーブルシース、8はケーブルの芯線とケーブルシース
7との間の浮遊容量、19はシースアースである。11
R〜11Tはインバータ部31とモータ41を接続する
ケーブルシース7が付いたケーブルである。
【0021】次に動作について説明する。上記コンバー
タ部2において交流電源1を整流して得た直流電圧を、
上記インバータ部31でスイッチングして任意の周波数
と電圧の交流を得て、コンバータ部2とインバータ部3
1から成るインバータ装置4にてモータ41を駆動す
る。インバータ装置4が大容量の場合、主回路ケーブル
はケーブルシース7付で、ケーブルの芯線とケーブルシ
ース7との間には浮遊容量8があり、この浮遊容量8を
通じてインバータ相間に他相のスイッチングにより高周
波振動電流が流れる。
【0022】この振動電流ピーク値を抑制、振動を減衰
させるために、シースアース19の接地の位置を従来に
比べてモータ41側へ変更しており、かつ3相個別に接
地することで、線路のインダクタンスが浮遊容量8に対
し増加する。これについて更にくわしく説明するため図
1のケーブル11Rについて等価図を図2に示す。図2
において、8はケーブル単位長当りの容量、9はケーブ
ル芯線の単位長当りのインダクタンス、10はケーブル
シースの単位長当りのインダクタンスを示す。
【0023】61、62、63はインバータ31からケ
ーブル11Rの容量8を通じてアースに流れる電流を説
明するための説明補助線である。インダクタンス9とイ
ンダクタンス10に流れる電流の方向は同方向であるの
で発生する磁界が打消し合うと言うことがない。したが
ってインダクタンス9、10は、本来ある値として働
き、(即ち高周波電流の経路中にかならずインダクタン
ス9又は10又は両方が存在し、)高周波電流を小さく
する方向に効く。
【0024】この種インバータ装置のケーブルは少くと
も数10m以上あるのが普通であるから、そのインダク
タンスは数10μH以上あることは普通であり、周波数
の高い高次高調波に対してのインピーダンスはきわめて
大なるものとなる。
【0025】実施の形態1のケーブルのシースアースを
経由して相間を流れている電流の実測データを図3に示
す。このようにシースアースの接地方法を変更すると、
従来の図8と比較してもわかるように振動電流のピーク
値を抑え、振動を減衰させることが可能である。以上の
説明で負荷としてモータ41の場合について説明したが
その他のものであっても同様である。
【0026】実施の形態2.図4に実施の形態2による
シースのアース処理方法を説明する。モータ41側に設
けたシースアース19に例えば50μH程度の限流用イ
ンダクタンス16を3相個別に設置したものであり、線
路のインピーダンスを増加させる。実際の設備ではイン
バータからモータ41に至るケーブルの途中に、二次側
遮断器6が設けられることが多いのでこのような場合を
例としたものである。27は遮断器6とモータ41との
間のケーブルのシースを示している。図4に示すように
遮断器6の両側のケーブルシース7と27を直列に接続
する。なお図1のものに遮断器6を設ける場合について
も同様である。
【0027】実施の形態3.図5に実施の形態3による
シースのアース処理方法を説明する。モータ41側に設
けたシースアース19に例えば50μH程度の限流用イ
ンダクタンス16および数オーム程度の抵抗17を3相
個別に設置したものであり、線路のインピーダンスを増
加させ、振動電流のピーク値、振動を減衰させる。従来
に比してケーブルのインダクタンス9、10が線路に直
列に含まれるので、抵抗17は従来の接地抵抗13に比
べて小さいものでよく、経済的である。
【0028】なお、インダクタンス16を用いる代りに
図6のように、モータ41側に設けたシースアース19
を3相個別に故意に長く配線191してもよい。特別な
インダクタンスを用いなくても線路のインピーダンスを
増加させることができる。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
インバータとモータとを接続するシース付ケーブルのア
ースを3相個別に、インバータから離れたモータ側でア
ースするようにしたので、インバータから出力され、シ
ース付ケーブルの芯線とシース間の浮遊容量を経由して
アースに流れる、高周波電流の経路中に、シース付ケー
ブルのインダクタンスが挿入されていることになり、高
周波電流が減少し、また、シースとアース間に挿入する
インダクタンスや抵抗の値を小さくすることができると
言う効果が得られる。
【0030】また、この発明によればインバータとモー
タとを接続するシース付ケーブル途中に開閉器又は遮断
器が設けられている場合に、遮断器又は開閉器の同極の
ケーブルのシース同士を互いに接続すると共に、ケーブ
ルのシースアースを3相個別に、インバータから離れた
モータ側でアースするようにしたので、インバータから
出力され、シース付ケーブルの芯線とシース間の浮遊容
量を経由してアースに流れる、高周波電流の経路中に、
シース付ケーブルのインダクタンスが挿入されているこ
とになり、高周波電流が減少しシース付ケーブルのシー
スとアース間に挿入するインダクタンスや抵抗の値を小
さくすることができると言う効果が得られる。
【0031】また、この発明によればインバータから離
れた電動機に近い側の端からインダクタンス又は抵抗器
を通じてアースしているので、インダクタンス又は抵抗
器の値を小さくすることが出来るという効果が得られ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1によるシースアース
処理のシステム構成図である。
【図2】 図1のケーブルを流れる高周波電流の説明図
である。
【図3】 シースアース経由で流れる電流の実測データ
である。
【図4】 この発明の実施の形態2によるシースアース
処理のシステム構成図である。
【図5】 この発明の実施の形態3によるシースアース
処理のシステム構成図である。
【図6】 この発明の実施の形態4によるシースアース
処理のシステム構成図である。
【図7】 従来のシースアース処理のシステム構成図で
ある。
【図8】 従来のシースアース経由で流れる電流の実測
データである。
【図9】 図7のケーブルを流れる高周波電流の説明図
である。
【符号の説明】
1 交流電源 2 コンバータ部 4 インバータ装置 6 二次断路器 7 ケーブルシース 8 浮遊容量 9 ケーブル芯線の単位長さ当りのインダクタンス 10 ケーブルシースの単位長さ当りのインダクタンス 16 限流用インダクタンス 17 抵抗 19 シースアース 31 インバータ部 41 モータ 51〜53、61〜63 電流径路を示す説明補助線

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 負荷となるべき電動機とこれを駆動する
    インバータ装置との間を接続する複数本のケーブルが導
    電性シースを有するものである場合の前記シースのアー
    ス処理方法であって、 前記複数のケーブルのそれぞれの前記電動機に近い側の
    前記シースの端末から、それぞれ個別の線でアースへ接
    続したことを特徴とするインバータ装置の出力ケーブル
    の導電性シースのアース処理方法。
  2. 【請求項2】 負荷となるべき電動機とこれを駆動する
    インバータ装置との間を遮断器又は開閉器を介して接続
    する複数本のケーブルが導電性シースを有するものであ
    る場合の前記シースのアース処理方法であって、 前記遮断器又は開閉器の同一極に接続される前記ケーブ
    ルのシースの前記遮断器又は開閉器に近い側の端同士を
    それぞれ互いに接続すると共に、 前記複数のケーブルのそれぞれの前記電動機に近い側の
    前記シースの端末から、それぞれ個別の線でアースへ接
    続したことを特徴とするインバータ装置の出力ケーブル
    の導電性シースのアース処理方法。
  3. 【請求項3】 複数のケーブルのそれぞれの電動機に近
    い側のシースの端末からアースへ接続された個別の線の
    途中にインダクタンス、又は抵抗を挿入したことを特徴
    とする請求項1に記載のインバータ装置の出力ケーブル
    の導電性シースのアース処理方法。
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