JPS6040269B2 - インバ−タ出力による電動機の始動方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はィンバー外こよって駆動される交流電動機の始
動方法に関するものである。

一般にィンバータで電動機を速度制御する場合ィンバー
タの容量は運転に必要な定常容量と電動機の始動電流に
よる始動容量により決定される。

一方、ィンバータの過負荷容量は定格容量に対して１５
０〜２００％（１００ＫＶＡ以下では２００％、１５０
ＫＶＡ以上では１５０％程度で、この限度を越える際に
はィンバータの過電流保護装置が働き運転できない。そ
して負荷としてかご形誘導電動機を採用した際には始動
電流はその定常電流に対し約５００〜６００％以上にも
達することになる。従って、１のィンバ−外こ対して多
数の電動機が並列運転される場合にはィンバータが全電
動機の容量の和に相当する定格容量を有していることに
関連して１個ずつ始動することにより特に問題を生じな
いにしても、例えば１のィンバータから電力を受けて運
転される電動機の台数が１〜２と少数のときは定格電圧
始動を行うとすればィンバ−夕の容量を始動時のみのた
めに著しく大としなければならずィンバータの利用率の
低下を来すことになる。このため、従来はこのような弊
害を防止し始動電流を制限するために■減電圧始動、＠
リアクトル乃至抵抗始動、公針氏周波始動等の手段が採
用されている。しかるに、■＠の始動手段にあってはィ
ンバータの最大許容電流に対する電圧まで低減する必要
があり、始動トルクの減少が大で比較的トルクを必要と
しない用途にしか適用できない。またＱに示す始動手段
にあってはィンバータの出力電圧と周波数とがほぼ比例
していることに関連して始動電流を定格周波数で始動す
る場合に比してやや小とすることができるがィンバータ
の通常の過負荷耐量１５０〜２００％に押えることは難
しい。また周波数を下げるに従って電動機の巻線抵抗の
インピーダンス値に占める割合が増加してくるのでトル
クが減少する頚向があり、始動トルクをより必要とする
ときは電圧を上昇させることが強いられ、これに伴って
始動電流も増加する欠点があった。今、ィンバータから
直接負荷用電動機を始動する場合の動作を第２図に示す
グラフに基づいて説明すると次の通りである。

同第２図は時間Ｔに対する周波数Ｆ、ィンバータ出力電
圧（＝電動機入力電圧）Ｖ、ィンバー夕出力電流（＝電
動機入力電流）１の変イけ伏態を示している。まず、時
点ｔｏにおいて、始動時入力電圧ｖ仇入力周波数ｆｏ（
定格電圧、定格周波数の約１０％程度）をィンバータよ
り与えると、電動機には始動電流ｉｏが流入し、一定の
時間経過後の時点ｔ，において、電動機回転数が入力周
波数に見合った値に達すると、電動機の入力インピーダ
ンスの増加に伴ってィンバー夕電流は一定値ｉ，に減少
して安定する。

その後時点ｔ２において、定格運転への加速状態に移行
する際、インバータの出力電圧Ｖと周波数Ｆはほぼ比例
関係を保って増加してゆき、加速のためィンバータの出
力電流はｊ２にまで増加する。ところで、上記始動電流
ｉ。は過負荷最大許容電流ｉｘに比してかなり高い値を
示し、このため始動時のみのためにィンバータ容量を大
とする必要があった。本発明の目的はィンバー夕の出力
端子と被制御電動機の入力端子間に始動時に際してのみ
変圧器を介在させ、上記電動機に対しては充分な始動ト
ルクを与えつつィンバータから流出する電流値を過負荷
耐量を越えることなく規制してィンバータの利用率の低
下を防止することにある。

以下、本発明に係る方法を説明すると、まず、図面にお
いて、１はインバータで、その出力端子ｌａには変圧器
２の１次側端子２ａが接続される。

３は被制御電動機で、その入力端子３ａは上記変圧器２
の２次側端子２ｂに接続される。

そしてこの変圧器２は電動機３の始動時においてィンバ
ー夕１から流れ出る電流が過負荷耐量の限度を越えない
ような巻線比に設定するものとする。上記構成において
、その動作の１具体例について第３図に基づいて説明す
る。第３図は時間ｒに対するィンバータ１の出力周波数
（電動機３への入力周波数）Ｆ′、ィンバータ１の出力
電圧Ｖ′、ィンバータ１の出力電流１′、電動機３への
入力電圧Ｖ″、電動機３への入力電流ｒの変化を示した
ものである。まず、時点ｔ′ｏにおいて、電動機３への
始動時印加電圧をｖ″。

、周波数をｆ′。として与える場合、ｖ″ｏ，ｒｏはそ
れぞれ電動機３の定格が例えば２２０Ｖ、６０ＨＺとす
れば約１０分の１の２０ｙ、５ＨＺ程度に設定される。
このとき、インバーターの出力電圧ｖ′ｏは変圧器２の
変圧比をＮとすればｖ′ｏ＝Ｎｖ″。

で与えられる。すなわち、変圧器２の降圧作用により始
動時におけるィンバータ１よりの高い電圧ｖ′。

より所望の電動機３への入力電圧ｖ″ｏを得る。このと
き、電動機３には始動電流ｉ″。が流入するが、電動機
３が始動時周波数ｆ′ｏに応じた回転数に達する時点ｔ
′，からは電動機３の入力インピーダンスの増加に伴い
電動機電流１″はｉ″，に減少する。一方、ィンバータ
１からの出力電流１′もｉ′。から時点ｔ′，以後ｉ′
，にまで減少する。この際のィンバータ１からの出力電
流ｉ′。，ｉ″，は変圧器２の変圧比Ｎにおいてｉ′。

＝学，ｉ′．＝許与えられ前記変職２を備えない始動に
比して著しく減少していることが分る。さて、時点ｔ′
２から時点ｔ′３において例えば変圧器２として摺動変
圧器を用い、変圧比Ｎを１にまで移行させるとともにイ
ンバータ１の出力電圧Ｖ′を電動機３の始動時電圧ｖ″
ｏに等しくなるまで変化させると、当該ィンバータ１の
出力電圧の低下を補償すべくインバータ１の出力電流１
′はｉ′，からｉ′２にまで上昇過程をたどる。

このように変圧器２の巻線比を１に設定した後は当該変
圧器は実質的に切離され、以後は前記動作同様に時点ｔ
′４にて周波数と電圧とを比例させて電動機２は加速し
てゆき定格運転に移行していく。このとき、インバータ
ーの出力電流１′（＝電動機３への流入電流１″）は加
速エネルギー供給のため電流レベルをｉ′３に上昇する
。なお、上記インバーターの出力電流１′は始動時を始
め全範囲にわたりインバーターの過負荷最大許容電流ｉ
ｘ′を越える余地がない。

以上述べたように本発明に係る方法はィンバータ１から
の出力によって電動機３を始動するに際して、インバー
ターと電動機３との間に変圧器２を介在させ、この変圧
器２の１次側及び２次側の電圧、電流が変圧比Ｎに関係
して反比例して変化する作用を巧みに利用して、始動ト
ルクを得るに充分な始動電流を電動機３に供給するとと
もに、ィンバータ１から流出する始動電流はィンバータ
１の定格連転における過負荷容量を越えないように規制
するようにしたものである。

通常ィンバー夕と負荷間には変圧器を介在させているこ
ともあるがこのように始動時における特性をィンバータ
からの電流及び負荷としての電動機に流入する電流を最
適に規定する方法に採用した例はなく、かつ従来問題と
されている事項則ち、始動トルクの減少による始動不能
が生じ得る現象か、あるいは始動電流を増すことのみに
よりィンバータ容量を増すことに伴うィンバータの利用
率低下現象のうちいずれか一方の難点を強いられていた
ことから比較して本発明に係る方法は著しい特長をもた
らしている。このように本発明によれば特に始動電流供
給に際してィンバー夕の出力電圧を若干上昇させて電動
機に充分なる始動トルクを与えかつィンバータから流出
する電流を定格運転における過負荷容量の範囲内に押え
ることによりィンバータの利用率の向上をもたらすこと
ができる実利がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す回路図、第２図は従来の
動作を示すグラフ、第３図は本発明の動作を示すグラフ
である。 １・・…・ィンバータ、２・・・・・・変圧器、３・・
・・・・電動機。 髪ー図 紫Ｚ囚 婆ｉ図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ インバータ出力により電動機に電力を供給する装置
   において、変圧器によりインバータ出力を降圧させるこ
   とに基づき、インバータから流出する電流値が定格運転
   に対する過負荷最大許容電流の範囲内でインバータの出
   力電圧を高め、上記過負荷最大許容電流を超えることな
   しに上記変圧器の巻線比が１になるまで変化させて後上
   記変圧器を切離すことを特徴とするインバータ出力によ
   る電動機の始動方法。