JPS58144594A - ヒステリシス電動機の運転制御装置 - Google Patents

ヒステリシス電動機の運転制御装置

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JPS58144594A
JPS58144594A JP57027718A JP2771882A JPS58144594A JP S58144594 A JPS58144594 A JP S58144594A JP 57027718 A JP57027718 A JP 57027718A JP 2771882 A JP2771882 A JP 2771882A JP S58144594 A JPS58144594 A JP S58144594A
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JP
Japan
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voltage
hysteresis
hysteresis motor
motor
power
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JP57027718A
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Muneo Morokuzu
諸葛 宗男
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P5/00Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors
    • H02P5/74Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors controlling two or more ac dynamo-electric motors

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明はヒステリシス電動機特有の過励磁現象を利用
して高効率運転を行なうようにしたヒステリシス電動機
の運転制御装置に関する。
〔発明の技術的背景〕
ヒステリシス電動機は同期電動機の一種であって、回転
子側に設けたヒステリシスの大きな磁性材料のヒステリ
シスループに基いて、これが固定子回転磁界との間の回
転子磁束の位相遅れを利用して駆動力を発生する電動機
である。
従来、この種の電動機は同期速度が比較的容易に得やす
く、しかもトルクがすべりに関係せず−定になるという
利点からレコードプレーヤとか電気時計等の駆動用電動
機として広く用いられてきた。
しかし、一方この電動機は、力率が極端に悪く、その電
動機の効率も一般の他の交流電動機に比較′して悪いと
いう欠点がある。したがって、この電動機はもっばら小
容量の駆動電動機としての用途にしか使用されていなか
った。
しかし、最近になってこの種の電動機を遠心分離機駆動
用プラントに用いようとする計画がある。
この場合、前述したように効率が悪いという点が問題と
なり、ランニングコストはもちろんのこと、プラント建
屋の冷却にも多大の影響を及ぼすことになる。
しかし、このヒステリシス電動機は上述したような欠点
を持つ反面、この電動機特有のいわゆる過励磁現象を有
することが知られている。
そこで次にこの過励磁現象について説明する。
ヒステリシス電動機は回転子のヒステリシス特性を利用
したものであるため、ある時点における電動機の特性は
過去の履歴によって決まるという性質を持っている。例
えば、第1図に示すように同期運転中に電源電圧な■か
らvlに上げた後に再び元の電圧Vに戻す制御を行なう
と、そのときの電流値はたとえ負荷状態が不変であって
も、元の電流値とはならずに電流値工より減少した電流
値111C下がる傾向を示す。これは電圧を上げて回転
子を過励磁した結果、電圧を元に戻した後でも回転子に
ヒステリシス特性が残っていることに起因するものであ
り、このため電源電子を一度上げた後に再び下げてやれ
ば電動機力率が改善され、電動機の銅損が減少した分だ
け効率が改善されることになる。
この現象は第2図に示すヒステリシス電動機のベクトル
図によっても容易に理解できる。第2図(α)はヒステ
リシス電動機′のベクトル図を、その−相分について示
したものである。この図では簡単のため巻線の抵抗分な
どは省略しである。同図において工はヒステリシス電動
機が端子電圧Vで同期運転されているときの電機子電流
であり、ここで−次巻線側に換算した等価リアクタンス
を勘とすれば、ヒステリシス電動機の逆起電圧Eとリア
クタンス降下分工X8をベクトル的に加えたものが端子
電圧Vとなる。いま前述したように過励磁を作る操作、
すなわちVをvlとし、再び元の電圧V゛に戻したとき
、ヒステリシス電動機の回転子は強く磁化された状態に
留まるため、逆起電圧EはB+となり、その結果リアク
タンス降下工’Xsは第一図(b)のようになる。すな
わぢ電流は工から工1に減少し、力率はQOBψからC
O6ψ1のように改善される。
この結果、当然に効率の改善も図れる。
〔背景技術の問題点〕
以上述べたようにヒステリシス電動機にあっても過励磁
現象を利用すれば特性改善を図ることが可能となるわけ
であるが、この過励磁現象は負荷の変動あるいは電源の
周波数または電圧の変動により解除される方向にあるた
め常に極めて不安定な状態にある。
したがって過励磁現象を利用したヒステリシス電動機の
運転制御装置には、過励磁現象が解除された後、再び過
励磁せしめる機能を有していることが必要である。この
ため従来は運転中に定期的に短時間電源電圧を高めるよ
うな運転制御装置が用いられていた。しかしこのような
従来の運転制御装置では、電源の出力電圧を短時間では
あるが通常の運転電圧より高めなければならず、したが
ってこのような現象を利用しない運転制御装置を用いた
時に比べ、電源の容量を増大しなければならないという
欠点を有していた。
〔発明の目的〕
この発明の目的は、電源容量を増大することなくヒステ
リシス電動機が過励磁状態を維持しながら運転できるよ
うに電動機駆動電圧を制御し、これにより電動機運転の
力率および効率の向上を図るようにしたヒステリシス電
動機の運転制御装置を提供するにある。
〔発明の概要〕
この発明ではヒステリシス電動機が計画運転中に電力供
給器からの供給電圧を変更することなく、その入力端子
電圧を一定時間間隔だけ周期的に上昇せしめるような制
御手段をヒステリシス電動機と電力供給器とを連結する
配電路中に配設することにより、上記目的を達成するよ
うに構成した。
なお、上記の制御手段として電気配電路に介挿されたス
イッチと、このスイッチの開閉を制御するシーケンスコ
ントローラを用いることが可能でありまた同様に制m1
手段としてヒステリシス電動機の入力電流の力率調整用
コンデンサとこのコンデンサの容量を断続的に可変する
スイッチ手段とを用いることも可能である。
〔発明の実施例〕
次にこの発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
第3図はこの発明によるヒステリシス電動機の運転制御
装置の基本構成を示す図である。10は商用電源電圧を
任意の直流電圧に変換する順変換回路、l/は突入電流
制御用リアクトル、12は電圧平滑用コンデンサ、/3
は直流電圧を発振器/Gにより制御される周波数の交流
電圧に変換する逆変換回路である。/3−// 、 /
!;−/2、−、 /!;−2/ 、 15−42゜・
・・、/3−3/ 、/3−32 、・・・、/3−!
/ 、/3−弘2.・・・。
/3−3/、/34.2.・・・はそれぞれ逆変換回路
13により駆動されるヒステリシス電動機である。
また、本装置には基準電圧を発生する電圧設定器/6が
用意されており、この電圧設定器/Aの基準電圧は比較
回路20の一方の入力となり、この比較回路/9の他方
の入力には逆変換回路/3の出力端より変成器17およ
びダイオード1gを介して帰還される信号が供給される
。/9は比較回路Jの出力信号を受けて順変換回路10
の出力電圧を制御する電圧制御アンプである。
2/−/、2/−2,ユ/−、3.Q/−ダ、2/−左
はそれぞれ逆変換回路/3の出力側に接続された分岐用
スイッチであり、逆変換回路13の出力をヒステリシス
電動機/3−1/、・・・/3−LZ、・・・圧供給す
る配電路中に設けられている。Uは分岐用スイッチ2/
−/、2/−コ・・・の開成信号L1 r ”! * 
”8 m ”4 + ”6を発生すせるシーケンスコン
トローラである。
次に、この装置の動作について説明する。
まず順変換回路IOは電圧制御アンプ/9の制御な受け
て商用電源電圧を直流電圧に変換した後、この直流電圧
信号を後続の逆変換回路13に供給する。
この逆変換回路/3では順変換回路IOからの直流電圧
を発信器lダの信号周波数に比例する交流電圧に変換し
、これをヒステリシス電動機13−11.13−12・
・・の駆動電圧として用いる。この逆変換回路13の出
力電圧は賛成器17を介して順変換回路10の電圧制御
系に帰還され、電圧設定器/6で設定した基準電圧と等
しくなるように制御される。このようにして逆変換回路
/3の出力電圧は一定に保持される。
次に5個の分岐用スイッチコ/−1,2/−コ、2ノー
 3.2/−’I 、2/−&はシーケンスコントロー
ラUより発生される開成信号L1 ’* Ll + L
l + ”4 s ”1によって順次そのうちの参個が
短時間だけ開成するように制御される。ここでシーケン
スコントローラnで発生させる開成信号”I + ”1
 + Lm + L4 * Llのシーケンスの一例を
タイムチャートで示したのが第4図である。
時刻t、から時刻t、十T、までの間はり、以外のし、
”l y ”41 、Llに開成信号が与えられ、次に
時刻t、からT8経過した時刻t、から時刻t、+T、
の間にはり、以外のLl s Ll s ”4 s L
sに開成信号が与えられる。このようにして順次第1図
に示すようにり、からり、のうちのダつKそれぞれ開成
信号が与えられる。
この結果ダ個の分岐スイッチが開成されているT1の時
間内は残る7個の分岐スイッチだけが閉成され、配電路
を流れる電流はその分岐スイッチに属するヒステリシス
電動機の入力電流だけとなって配電路に生ずる電圧降下
が大幅に減少し、前記ヒステリシス電動機の端子電圧を
高めることになる。′[′1の時間が経つと全ての分岐
スイッチが閉成されるので配電路を流れる電流は再び増
加して前記ヒステリシス電動機の端子電圧は元の電圧に
戻り、過励磁状態とすることかできる。
分岐スイッチ、2/−/から27−5までに順次この操
作を施すことによって、結局ヒステリシス電動機1s−
ti、・・・、 /3−32・・・まですべてを過励磁
状態とすることができる。ここで注目すべき−ことは、
以上の一連の操作を施す間、逆変換回路/3の出力電圧
は常に一定に制御され、出力電圧を上げることなしに全
ての電動機の端子電圧を高めることができることである
また第ダ図に示すタイムチャートのようにすれば外乱等
で過励磁状態が解除されても自動的に再゛び過励磁状態
を作ることができ、ヒステリシス電動機/!;−//、
・・・、 /!; −3;2・・・を長期的にみて高効
率で運転することができる。
第5図は、この発明の他の実施例を示す構成図である。
第3図に示した実施例においては、複数の電動機を用い
た場合について説明したが、本実m例ではヒステリシス
電動機の台数の多少にかかわらず実施できる。第S図に
示す実施例について第3図に示したと相違する部分につ
いてのみ説明する。ヒステリシス電動機の入力電流の力
率改善用のコンデンサ3/および力率調整用のコンデン
サ32を逆変換回路/3の出力部に設け、力率調整用コ
ンデンサ32と配電路との間にスイッチ33を介挿する
本実施例では、第3図に示した実施例で用いた分岐用ス
イッチ、2/−1,2/−2・・・およびシーケンスコ
ントローラ22は不要となる。15はヒステリシス電動
機である。
このような構成にすれば、スイッチ33を短時間閉成す
るとその間ヒステリシス電動機人力型1流の力率は元の
力率より進み側に変化する。したがって配電路のりアク
タンスによる電圧降下緻が減少し、ヒステリシス電動機
/Sの端子電圧を一時的に高くすることになり過励磁状
態を作ることができる。一定の周期でスイッチ33を短
時間だけ閉成させれば、外乱等で過励磁状態が解除され
ても自動的に再び過励磁状態を作ることができ、ヒステ
リシス電動機15を長期的にみて高効率で運転すること
ができる。
本実施例においても妃3図で述べたのと同様逆変換回路
13の出力電圧を福めることなくヒステリシス電動機/
Sの端子電圧を高めることができる。
第6図は、この発、明のさらに他の実施例を示す構成図
である。この実施例では電力供給器からの駆動用電圧を
複数系統に分岐して、各分岐毎に力率調整用コンデンサ
32−/、32−2・・・とスイッチJJ−/ 、 J
、?−2・・・とを設け、複数のヒステリシス電動機/
3−//、ts−12,・・・、/3−22.・・・、
を駆動する場合を示している。
本実施例では一方分岐のスイッチの操作により、との分
岐に属するヒステリシス電動機群の入力電流の力率だけ
変化させることになるので、逆変換回路/3へ与える状
態変化を少くすることができるという特徴がある。
以上数種の実施例に基づいてこの発明の詳細な説明した
が、この発明はその他にもさまざまの変形が可能である
。例えば、順変換回路IOの電圧制御系に積分要素を入
れて電圧禁止を滑らかにすることや、電圧制御を順変換
回路の位相制御によらずに変換器のタップ切換等による
ことも可能である。
また、分岐系統を1つ以下としたり、あるいは6つ以上
設けたりすることも可能であり、第6図に示した実施例
を第3図に示した実施例と併用することも可能である。
〔発明の効果〕
以上説明したようにこの発明によれば、ヒステリシス電
動機に制御電力を供給する電力供給器の電源容量を増大
させることなしに、ヒステリシス電動機の入力端子電圧
を一定時間間隔だけ周期的に上昇せしめる制御手段を配
電路中に配設したので、ヒステリシス電動機を長期にわ
たって過励磁制御することができ、これにより電動機を
高効率で運転させることができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はヒステリシス電動機の過励磁現象を説明するた
めの図、第2図(a) 、 (1))はヒステリシス電
動機の一相分のベクトル図、第3図はこの発明の一実施
例を示す構成図、第ダ図は第3図の実施例の詳細説明図
、第S図、第6図はそれぞれこの発明の他の実施例を示
す構成図である。 IO・・・順変換回路、/3・・・逆変換回路、/l・
・・発振器、/S 、 /3−// 、 /3−/2 
、・・・、/3−!;コ・・・ヒステリシス電動機、1
6・・・電圧設定器、17・・・変成器、/q・・・電
圧制御アンプ、2/−/ 、、2/−2,2/−、? 
、2/−ダ。 2/−1,・・・分岐用スイッチ5.22・・・シーケ
ンスコントローラ、3/ 、3/−/ 、3/−コ、・
・・力率改善用コンデンサ、3コ、3ニーl、32−2
.・・・力率gt用コンデンサ1.?、? 、33− 
/ 、33−2・・・スイッチ。 出願人代理人   猪  股    清(15) 弗1図 布2図 (0) 5  j’  JT  ゴ j

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 /、ヒステリシス電動機の運転に必要な制御された電力
    を供給する電力供給器と、前記ヒステリシス電動機と前
    記電力供給器とを連結する配電路とを有するヒステリシ
    ス電動機の運転制御装置において、前記ヒステリシスル
    ープ機が定格運転中に、前記電力供給器からの供給電圧
    を変更することなく前記ヒステリシス電動機の入力端子
    電圧を一定時間間隔だけ周期的に上昇せしめる制御手段
    を前記配電路中に配設したことを特徴とするヒステリシ
    ス電動機の運転制御装置8コ、前記制御手段が前記配電
    路に介挿されたスイッチと、このスイッチの開閉を制御
    するシーケンスコントローラとからなることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載のヒステリシス電動機の運
    転制御装置。 3、前記制御手段が前記ヒステリシス電動機の入力電流
    の力率調整用コンデンサとこのコンデンサの容量を断続
    的に可変するスイッチ手段とからなることを特徴とする
    特許請求の範囲第7項記載のヒステリシス電動機の運転
    制御装置。
JP57027718A 1982-02-23 1982-02-23 ヒステリシス電動機の運転制御装置 Expired JPS6016200B2 (ja)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL1014176C2 (nl) * 1999-11-05 2003-05-08 Urenco Deutschland Gmbh Methode voor het bedrijven, controleren en sturen van hysteresismotoren.
JP2014217162A (ja) * 2013-04-25 2014-11-17 東芝三菱電機産業システム株式会社 ヒステリシス電動機用ドライブ装置

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