JPS596598B2 - ブラシレス同期電動機の励磁装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はブラシレス同期電動機の励磁装置の改良に関す
るものである。

第１図と第２図は従来のブラシレス同期電動機用励磁装
置を示すものである。

図において１は三相同期電動機の固定子（以下電機子と
呼ぶ）、２はその回転子、３は交流励磁機の固定子（Ｌ
）、下励磁機界磁と呼ぶ）、４は三相同期電動機用主遮
断器（Ｌ）、下主遮断器と呼ぶ）、５は交流励磁機用界
磁遮断器を表わす。尚、第１図に示す回転子２は、三相
同期電動機の界磁巻線２ａ、界磁放電抵抗２ｂ、三相全
波整流器２ｃ、交流励磁機電子巻線２ｄから構成され、
又第２図に示す回転子２はこれら界磁巻線２ａないし交
流励磁機電機子巻線２ｄの外にゲートモジュール２ｅ、
直流励磁モジュール２ｆ、同期化モジュール２ｇ、界磁
通電用主サイリスタ２れ、放電抵抗接続用サイリスタ２
ｉ及びダイオード２ｊから構成される。

第１図、第２図は従来よりよ〈使用されている回路図で
あろ。

一般に同期電動機の界磁巻線を開路の状態のままで起動
するとその界磁巻線には高電圧（１万り前後）が発生し
、絶縁破壊を起し、多大の損傷を受ける為、必ず起動時
は、界磁巻線抵抗値の約５〜１０倍の放電抵抗を接続し
ておく必要があろ。第１図はその放電抵抗を同期運転中
も常に接続したまま使用する方式であわ、第２図は起動
時のみ放電抵抗を接続し、同期速度近傍になつたら先ず
、放電抵抗を切Ｖ）離し、自動的に同期引込み操作を行
う方式である。

次に動作について説明する。

第１図に｝いて、主？断器４を投入し、同期電動機の電
機子巻線１に電源電圧が印加されると、回転子２は回転
しはじめる。

同期電動機界磁巻線２ａには回転数に反比例した（スリ
ツプに比例しｔこ）交流誘起電圧が発生し、界磁巻線端
子Ｊ側が正（ブラス）の半波では放電抵抗２ｂを通つて
二次電流が流れ、Ｋ側がＩＥ（ブラス）の半波では三相
全波整流器２ｃ側を通つて放電抵抗をバイパスした状態
で二次電流が流れ電動機は加速していく。同期速度近傍
に達すると、交流励磁機の界磁？断器５を投入し界磁巻
線３に直流励磁を与えてやる事により、交流励磁機の電
機子巻線２ｄには三相交流電圧が発生し、三相全波整流
器２ｃにて整流▲れたあと同期電動機の界磁巻線２ａに
直流励磁を与え同期化させる。又放電抵抗２ｂにも、界
磁巻線に流れる電流の約１／５〜１／１０に相当する直
流電流が分流する。又第２図にふ一いて、起動時同期電
動機界磁巻線２ａに誘起しｉこ交流電圧の内、Ｊ側が正
（ブラス）の半波ではゲートモジユール２ｅの信号によ
り放電抵抗接続用サイリスタ２１が導通し放電抵抗２ｂ
を通つて二次電流が流れる。

Ｋ側が［Ｅ（プラス）の半波では、放電抵抗２ｂを通つ
た二次電流はダイオード２ｊを通つて界磁巻線端子Ｊに
抜ける。この様に放電抵抗に交番電流を流しながら加速
していつた電動機が同期速度近傍になると先ず、ゲート
モジユール２ｅからのゲート信号がなくなＤサイリスタ
２１が非導通となつてＪ側正の半波に？ける二次電流は
カツトされる。これとほぼ同時期に放電抵抗両端電圧を
人力とする同期化モジユール２ｇ又は直流励磁モジユー
ル２ｆよりゲート信号が出て主サイリスタ２ｈは導通し
、三相全波整流器２ｃを経て直流電流を界磁巻線２ａに
与えて電動機は同期運転に入る。尚、モジユール２ｅ，
２ｆ，２ｇは内部にコンデンサ、抵抗、ダイオード、サ
イリスタ等からなるゲート制（財）回路を購成し、シリ
コン耐脂を含浸（しモールド化▲れている。

同図にむいて、斜線ハツチングはシリコン南脂を含浸し
モールド化されていることを意味する。

後述の第３図、第４図の斜線・・ツチングも同様のこと
を意味するものとする。従来の励磁装置は、以上のよう
に購成されているため、第１図に示す様なものでは放電
抵抗と三相全波整流器との並列回路では起動時に、Ｊ側
半波とＫ側半波との二次電流の大きさにアンバランスを
生じ、直流分が乗つた二次電流となる為、電動機にとつ
て反抗トルクが増加し、加速不能となるケースもある。

又同期運転中も常に放電抵抗に直流電流が分流する為、
交流励磁機容量も増加するし、放電抵抗自体も寿命を縮
める可能性がある。

第２図に示すものでは上記２点の欠点は解消されるが、
モジユールが３個になり調整にかなりの時間を要する。
又現地に｝ける再試験調整となると試験器材の手配が非
常に困難である。又放電抵抗接続用サイリスタ２１が非
導通になる時期と同期化モジユール２ｇの信号を出す時
期とがずれると放電抵抗２ｂが接続されたまま同期化さ
れる可能性もある。

この発明は以上のような欠点を解消することを目的とし
てなされたもので上述の起動時の二次電流アンバランス
５が起らずしかもモジユールが簡素化されｔこ励磁装置
を提供せんとするものである。

臥下、この発明の実施例について、第３図、第４図に従
つて説明する。、実施例のうち第３図に示すものは、１
つは放電抵抗を常時接続してち一く方式で、第４図に示
すものは、交流励磁機の界磁傭断器５投入前に放電抵抗
を切り離す方式とした。先ず、第３図に．示す実施例に
ついて説明すると、第３図にづいて２ａは同期電動機界
磁巻線、２ｂは放電抵抗、２ｃは三相全波整流器、２ｄ
は交流励磁機電機子巻線、２０Ｄ，２１Ｄ，２２Ｄは放
電抵抗接続用ダイオード、２ｈは界磁通電用主サイリス
タ、２ｈは主サイリスタ２ｈ通電用ゲートモジユールを
示してむｂ、このゲートモジユール２ｋは抵抗２０ｋと
ダイオード２１ｋとツエナーダイオード２２ｋとが組合
わされて構成されている。ゲート点弧回路としてのゲー
トモジユール２ｋは必要とあらばモールド化される。

次に動作について説明する。

電動機起動時、界磁巻線２ａに発生した誘起電圧の内、
界磁巻線端子Ｊ側が正極（ブラス）の半波では二次電流
は、端子Ｊ−ダイオード２１Ｄ→放電抵抗２ｂ→ダイオ
ード２２Ｄ→端子Ｋへと流れる。

又Ｋ側が正極（プラス）の半波では二次電流は端子Ｋ→
ダイオード２０Ｄ→放電抵抗２ｂ→三相全波整流器２Ｃ
→端子Ｊへと流れる。つまｂ二次電流は必ず放電抵抗２
ｂを通Ｄ、その正、負の電流もバランスしている。この
状態で加速していつた電動機が同期速度近傍に達し、一
次電流もある程度減少した事を確認後、交流励磁機の界
磁？断器５を投人し、交流励磁機界磁巻線３に直流電流
を流すと、交流励磁機電機子巻線２ｄに三相交流電圧を
誘起せしめる。この三相交流電圧は三相全波整流器２Ｃ
にて直流に変換され、直流電流がダイオード２１Ｄから
放電抵抗２ｂに流れる分と、界磁巻線に流れる分とが分
流するかｉこちになる。な？、同時期に三相全波整流器
２ｅの正極（プラス）側から主サイリスタ通電用ゲート
モジユール２ｋを経て界磁通電用主サイリスタ２ｈのゲ
ートとカソード間に充分点弧しうるゲート電流を流し込
み、主サイリスタ２ｈを導通せしめる。つまり、第３図
は最も簡単な放電抵抗常時接続方式を意味する。この方
式ではサイリスタは１個でよく、点弧させる為のゲート
モジユールも部品数は少なくかなり小型化できる。次に
第４図では上記第３図のダイオード２１Ｄをサイリスタ
に取替え、そのゲート点弧回路にブレークオーバー電王
の高い（約３００Ｖ前後）ゼナーダイオード（通称アバ
ランシエダイオード）を使用する事により電動機がほぼ
同期速度近傍迄加速したところで自動的にサイリスタを
ターンオフさせ放電抵抗を切り離す様にし′こものであ
る。

動作を説明すると、電動機起動時の界磁１誘起電王の内
、界磁巻線端子Ｊ側が正極（プラス）の半波では、先ず
抵抗２１０ｇとアバランシエダイオード２１１ｇの直列
体からなる放電抵抗接続用サィリスタゲートモジユール
２１ｇからサイリスタ２１Ｔのゲートを通りあと放電抵
抗２ｂ→ダイオード２２Ｄ→端子Ｋへとゲート電流が流
れる。同時にサイリスタ２１Ｔは導通し、ゲート電流と
同じ経路を′ことつて端子Ｋへと二次電流が流れる。又
、界磁巻線端子Ｋ側が正極（ブラス）の半波では、第３
図の時述べた様にダイオード２０Ｄ→放電抵抗２ｂ→三
相全波幣流器２ｃ→端子Ｊへと二次電流が流れる。同期
速度近傍までこの状態で加速していき、界磁巻線２ａの
誘起電圧がスリツブに比例して小さくなジ、放電抵抗接
続用サイリスタゲートモジユール２１ｇ内アバランシエ
ダイオード２１１ｇのブレークオーバー電ＥＥ以下にな
るとゲート電流は流れなくな楓サイリスタ２１Ｔも非導
通となる。

その後は界磁巻線端子Ｋ側正極（プラス）半波だけで、
わずかに加速するわけであるが、この時点ではすでにほ
ぼ同期速度近傍（ＳＩｉｐｌ〜２％）であるので、一次
電流がある程度減少した事を確認して交流励磁機の界磁
？断器５を投入し第３図と同様に同期引込みを行うもの
である。なむ、交流励磁機の界磁？断器を投入した時点
で電動機界磁巻線側に若干の誘起電…が残つていた場合
でも、端子Ｋ側に正極（プラス）の半波が出てきた時点
で主サイリスタ２ｈは順方向に電圧が加わり、よりスム
ーズに同期引込みが可能である。

これは同期運転中に瞬時脱調した時も同様なことがいえ
る。モジユール２ｋ，２１ｇはゲート点弧回路を購成し
両モジユール２ｋ，２１ｇを１個のモジユールとしてモ
ールド化することも考慮に入れている。

このように上述の説明から明らかなように交流励磁機の
界磁側断器５の投入自体が電動機の同期引込みと同時期
になる様に構成した事によりモジユールが簡素化を達成
できる。な｝、この実施例ては励磁装置をよ沙簡単にす
る事に主眼を置いて示したが、この他にも放電抵抗両端
の電圧（この場合単相全波波形）の零電位のみを検出し
てパルスカウント方式にした制飼１装置を取付ける事に
より同期速度近傍に｝いて任意のスリツブでしかも最適
位相を検出して界磁投入する事も可能である。

以上のようにこの発明によれば、従来のブラシレス励磁
方式をもつ同期電動機の起動の信頼性が向上すると共に
、モジユールの小型化、配線の簡素化、試験調整の必要
なしといつｔこ三拍子揃つｔこ効未が期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の放電抵抗常時接続方式のブラシレス同期
電動機の励磁装置を示す図、第２図は従来の放電抵抗切
り離し方式のブラシレス同期電動機の励磁装置を示す図
、第３図はこの発明の一実施例を示す図で放電抵抗常時
接続方式のブラシレス同期電動機の励磁装置を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回転電機子形交流励磁機の出力側に接続し同期電動
   機の界磁巻線に電圧を印加する回転整流器、この回転整
   流器と直列に接続され且つアノード・ゲート間に設けら
   れこアバランシエダイオードと、ゲートと前記回転整流
   器の出力との間に接続された抵抗体とからなを直列体を
   介して、ゲート信号が与えられるサイリスタと、このサ
   イリスタと逆並列に接続されたダイオードとからなる位
   相制御型整流手段、前記回転整流器と前記位相制御型整
   流手段との直列体に対して並列に設けられ、互いに逆極
   性に直列接続された第１及び第２の整流手段、この第１
   及び第２の整流手段の接続点と、前記回転整流器及び前
   記位相制御型整流手段の接続点との間に接続され且つ前
   記界磁巻線の誘起電圧の極性に応じて前記第１の整流手
   段又は第２の整流手段のいずれかに対する分流路を形成
   する放電抵抗を備えたブラシレス同期電動機の励磁装置
   。 ２ 互いに逆極性に直列接続された第１及び第２の整流
   手段はダイオードからなることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のブラシレス同期電動機の励磁装置。 ３ 互いに逆極性に直列接続された第１及び第２の整流
   手段のうち、第１の整流手段はアノード・ゲート間に設
   けられたアバランシユダイオードと抵抗体との直列体を
   介してゲート信号が供給されるサイリスタからなり且つ
   第２の整流手段は前記サイリスタと逆極性に直列に接続
   されたダイオードからなることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項又は第２項に記載のブラシレス同期電動機の
   励磁装置。