JPS6042717B2 - 誘導電動機用電力制御装置 - Google Patents

誘導電動機用電力制御装置

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JPS6042717B2
JPS6042717B2 JP55053403A JP5340380A JPS6042717B2 JP S6042717 B2 JPS6042717 B2 JP S6042717B2 JP 55053403 A JP55053403 A JP 55053403A JP 5340380 A JP5340380 A JP 5340380A JP S6042717 B2 JPS6042717 B2 JP S6042717B2
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/18Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
    • H02J3/1892Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks the arrangements being an integral part of the load, e.g. a motor, or of its control circuit
    • 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
    • H02P23/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/26Power factor control [PFC]

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は誘導電導機のそのときの出力に対し、入力が
最小になるように、誘導電導機の引加電圧を制御する制
御装置に関するものである。
誘導電導機がある出力で運転されているとき、その入力
は印加電圧によつて変化する。一般的に出力が小さいと
きは印加電圧も小さく、出力が大きいときは印加電圧も
大きくした方がそのときの出力に対する入力は小さくな
る。従つて誘導電導機の出力に応じて印加電圧を調整す
れば電力を節約できる。従来この種の装置として、特開
昭53−28223号公報に示してある交流誘導電導機
用力率制御装置があつた。
この交流誘導電導機用力率制御装置はその特許請求の範
囲によれば(i)交流誘導電導機の各相巻線の回路内に
接続され、前記巻線に流れる電流と同相の交流出力信号
を発生する手段を含む電流サンプリング手段。
山)交流誘導電導機の各相巻線に印加される入力電圧を
検出して前記巻線両端の前記電圧と同相の出力信号を発
生する電圧サンプリング手段。
(面 (i)項の電流サンプリング手段と(ii)項の
電圧サンプリング手段の出力に応答して、交流誘導電導
機の各相巻線に流れる電流とそれに印加される入力電圧
との間の位相差に対応して変化する出力を発生する位相
検出手段。(iv)交流誘導電導機の各相巻線と直列に
接続された(面項の位相検出手段の出力の応答して前記
巻線への入力の各サイクルのオン時間の持続時間を前記
巻線に流れる電流とそれに印加される入力電圧との間の
位相差に逆比例して変化させる制御手段。
の4つからなる手段を備え、交流誘導電導機の各相巻線
に印加される入力電圧の大きさと前記電動機にかけられ
た負荷の大きさとの差の増加を前記電動機への入力を減
少させることによつて補償して電動機の効率を改善する
ようにしたことを特徴としている。
この特開昭53−28223号公報に示してある交流誘
導電導機用力率制御装置は前記したように交流誘導電導
機の各相巻線に流れる電流とそれに印加される入力電圧
との間の位相差と前記各相巻線に流れる電流の各サイク
ルの導通時間との間に逆比例の関係を持たせている。
即ち前記位相差が決まれば前記導通時間が逆比例して決
まるのである。ところで、誘導電導機の各相巻線に流れ
る電流と、それに印加される入力電圧との間の位相差は
前記入力電圧の大きさと、前記電動機の出力の大きさの
影響を受けるが、前記のように位相差が決まれば導通時
間が逆比例して決まるという方法では、次の理由から電
動機の効率を常に最大にするということはできない場合
がある。即ち、例えば電動機が無負荷で回転していると
き、電源電圧が変化して大きくなつた場合を考えると、
電源電圧が大きくなつたことにより、同じ導通時間では
入力電圧が大きくなり、位相差が大きくなるので、導通
時間を短くしようと動作し、その結果として位相差は小
さくなるが、この位相差は電源電圧が大きくなる前の位
相差よりは大きい。
従つて電動機の巻線に印加される入力電圧を十分抑えら
れないきらいがあつて電動機の効率を常に最大にすると
いうことはできない場合がある。この発明は前記のよう
な従来のものの欠点を改.善するためになされたもので
誘導電導機に供給される供給電力と帰還電力(誘導電導
機の巻線に印加される電圧の瞬時値と、流れる電流の瞬
時値の積が正の電力を供給電力、負の電力を帰還電力と
呼ぶことにする。
なお、有効電力はそれらの電力.の差である。)を検出
し、それら2つの電力の間に比例的関係を持たせること
により電動機の効率を改善しようとするものである。以
下、この発明の一実施例を図について説明する。
第1図において1は交流電源、2は誘導電導・機でこれ
らは誘導電導機用電力制御装置3を経て互いに接続され
ている。11は誘導電導機2の巻線に印加される入力電
圧の検出手段、12は誘導電導機2の巻線に流れる電流
の検出手段で、電圧検出手段11と電流検出手段12の
出力は13に入力される。
13は交流電源1から誘導電導機2への供給電力検出手
段と誘導電導機2から交流電源1への帰還電力検出手段
を含む電力検出手段である。
上記電力検出手段13の供給電力を表わす出力と帰還電
力を表わす出力は演算器17に入力される。演算器17
はそれらの入力を演算し、供給電力と帰還電力の関係を
比例的関係になるように規定する。演算器17の出力は
電圧調整手段1・9に入力される。電圧調整手段19は
交流電源1の電圧を調整し、誘導電導機2の巻線に印加
し、そのことにより演算器17の規定する供給電力と帰
還電力の関係を維持する。20は11〜13,17〜1
9を動作させる制御電源である。電圧検出手段11の一
例を第2−a図に示すが、このように変圧器21を用い
るのが一般的である。
この図において22,23は誘導電導機2の巻線の端子
に接続される。また24は制御電源20のコモンライン
端子に接続される。25は電圧検出手段11の出力端子
である。
第2−b図は電圧検出手段11の他の例で抵抗分割で電
圧を検出する。第2−b図において26,27は抵抗で
ある。また22〜25は第2−a図のものと同じところ
に接続される。電流検出手段12の一例を第3−a図に
示す。
28は変流器で誘導電導機2の巻線の端子22に接続さ
れる電線29を変流器28に貫通させる。
電線29の電圧調整手段19側の端子を221とする。
281は抵抗で変流器28の検出巻線に流れる電流を流
し電圧に変換する。
24は制御電源20のコモンラインに接続される。
30は12の出力端子である。
第3−b図は12の他の例で誘導電導機2の巻線の端子
22に抵抗31を接続し、それに発生する電圧によつて
電流を検出する。24,30,221は第3−a図と同
じものを示す。
電力検出手段13の一例を第4−a図に示す。
この図において出力端子25は電圧検出手段11に接続
され、出力端子30は電流検出手段12に接続される。
32はアナログ乗算器で11と12の出力を乗算する。
33,34は整流器で33は32の正の出力のみを通過
させる。また34は32の負の出力のみを通過させる。
整流器33の出力はフィルタを形成する抵抗35および
コンデンサ36を通して37に出力されるが37は電流
と電圧の積が正になるものの平均になるので供給電力を
意味する。また整流器34の出力はフィルタを形成する
抵抗38およびコンデンサ39、アナログ反転器401
を通して40に出力されるが、40は電圧と電流の積が
負のなるものの平均であり帰還電力を意味する。抵抗3
31,341はアナログ乗算器32の出力の整流器33
,34による短絡からの保護抵抗である。第4−b図は
電力検出手段13の他の例である。この図において25
,30,37,40は第4−a図と同じものである。4
1,42は比較器、411,412は比較器41の出力
、421,422は比較器42の出力である。
出力411は出力端子25が正のときHレベル、零及び
負のときLレベルである。出力412は出力端子25が
負のときHレベル、零及び正のときLレベルである。ま
た、出力421は出力端子30が正のときHレベル、零
及び負のときLレベルである。出力422は出力端子3
0が負のときHレベル、零及び正のときLレベルである
。43〜46は論理積要素で43は25,30共正のと
きHレベルを出力しそれ以外ではLレベルを出力する。
これを431とする。44は25,30共負のときHレ
ベルを出力しそれ以外ではLレベルを出力する。
これを441とする。45は25が負、30が正のとき
Hレベルを出力し、それ以外ではLレベルを出力する。
これを451とする。46は25が正、30が負のとき
Hレベルを出力しそれ以外ではLレベルを出力する。こ
れを461とする。47,48は論理和要素である。
47は431と441と入力としその論理和を出力する
この出力はフィルタを形成する抵抗49および50を通
して平均化され出力37に接続する。また48は451
と461を入力としその論理和を出力する。この出力は
フィルタを形成する抵抗51およびコンデンサ52を通
して平均化され出力40に接続する。第4−b図の回路
では25,30で入力されるアナログ量をディジタル化
して平均を求めるので第4−a図の回路の場合のような
アナログ量ばかりで平均を求める場合に比較して電力演
算の精度は悪いが安価である利点がある。
第5図は演算器17の一例である。
供給電力を意味する出力37と、帰還電力を意味する出
力40がその入力である。601はアナログ反転器、6
9は演算増幅器、70,71は抵抗、72はコンデンサ
、75は可変抵抗器である。
また77は制御電源20の一電源に接続される出力、7
3は演算器17の出力である。出力73は電圧調整手段
19に接続され、この出力73の電圧に比例して誘導電
導機2の巻線に印加される入力電圧を変化させるものと
する。出力37の電圧を■,1、出力40の電圧を■P
2、出力77の電圧を一E1抵抗70の値をRPl、抵
抗71の値をRp2、可変抵抗器75の抵抗値をR。−
とすると、定常的には、の関係があり、帰還電力■P2
と供給電力■P1の間には比例的関係がある。
一般的に誘導電導機2の帰還電力■P2は電動機2の巻
線に印加される入力電圧が一定の場合には負荷が軽い程
大きく、負荷が一定の場合には入力電圧が高い程大きい
第5図の回路は負荷変動あるいは電源電圧変動によつて
今までよりも負荷が軽く、あるいは入力電圧が高くなつ
て■2。が大きくなろうとすると、それによつて出力7
3が小さくなろうとし、電圧調整手段19を通して電動
機2の巻線に印加される。そして常に前記式の関係を保
とうとする。既に述べたように、供給電力■P1と帰還
電力VP2の差は有効電力(電動機の出力と損失の和)
、帰還電力VP2を2倍にしたものは無効電力(電動機
の励磁電力と同じであり、これは電動機の巻線に印加さ
れる入力電圧におおむね比例する。)に相当するが、電
動機のある出力に対して損失を最低にするような入力電
圧は存在し、それらは大体において比例関係にあり、ま
た、そのような関係を持たせるときには電動機の出力と
損失の間にも大体において比例関係があるので、損失を
最低にするような有効電力と無効電力の関係は大体にお
いて比例関係であり、供給電力と帰還電力の関係も大体
において比例関係である。従つて前記式を適切な条件に
設定すれ・ば、電動機を常に損失の少ない状態で運転す
ることができる。なお、可変抵抗器75は帰還電力の最
低値をセットするものである。第6図は電圧調整手段1
9の一例である。
73は演算器17の出力、78はヒステリス機能を有す
る比較器で出力73の電圧レベルに応じて接触器79〜
81を動作させる。
第7図に示す791,801および811はそれらの接
点である。82は変圧器でその入力側巻線端子83,8
4は交流電源1に接続され、出力側端子の一つ221は
電流検出手段に接続される。
また出力側の他の端子23は誘導電導機2の巻線の一方
に接続されている。出力73の電圧レベルに応じて接触
器79〜81のいずれか一つに動作し、誘導電導機2の
巻線に印加される入力電圧を調整する。第8図は電圧調
整手段19の他の例である。
この図において73,221,23,83および84は
第6図と同じものである。また85は移相器、86はト
ライアツクである。出力73の電圧レベルに応じて移相
器85が動作し、トライアツクを動作させ、電動機2の
巻線に印加される入力電圧を調整する。制御電源20の
具体例は省略する。
また上記実施例では単相誘導電導機で説明したが三相誘
導電導機の間においても交流電源と三相誘導電動機の間
に上記実施例の装置を3個備えることにより実施できる
また電圧調整手段としては上記実施例の他に誘導電導機
の電源として可変電圧可変周波数電源(インバータ)を
用いるとき可変電圧部を電圧調整手段として使用するも
可能である。
以上のようにこの発明によれば誘導電導機を運転するの
に供給電力と帰還電力が比例的関係になるように制御す
ることにより、交流電源電圧あるいは負荷状態の変化に
対して電動機の巻線に印加される電圧を調整して、誘導
電導機の損失を小さくすることができ、節電できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示す交流電動機用電力制
御装置のブロック図、第2図〜第8図は第1図の各要素
の実施例を示す図である。 1は交流電源、2は誘導電導機、3は誘導電導機用電力
制御装置、11は電圧検出手段、12は電流検出手段、
13は電力検出手段、19は電圧調整手段、20は制御
電源、21は変圧器、22,23は誘導電導機2の巻線
の端子、24は制御電源20のコモンライン端子、25
は電圧検出手段11の出力端子、23,27は抵抗、2
8は変流器、281は抵抗、221は電圧調整手段19
の一つの端子、29は電線、30は電流検出手段の出力
端子、31は抵抗、32はアナログ乗算器、33,34
は整流器、35,38,331,341は抵抗、36,
39は供給電力出力端子、40は帰還電力出力端子、4
1,42は比較器、411,412,421,422は
比較器41,42の出力、43〜46は論理積要素、4
31,441,451,461は43〜46のそれぞれ
の出力、47,48は論理和要素、49,51は抵抗、
50,52はコンデンサ、601はアナログ反転器、6
9は演算増幅器、70,71は抵抗、72はコンデンサ
、73は演算器17の出力端子、75は可変抵抗器、7
7は制御電源20の一電源端子、731はクランプ手段
18の出力端子、82は変圧器、83,84は交流電源
1の端子、78は比較器、79〜81は接触器、791
,801,811は接触器79〜81の接点、85は移
相器、86はトライアツクである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 交流電源と誘導電導機の巻線の間に接続され、前記
    誘導電導機の巻線に印加される電圧の瞬時値と前記誘導
    電導機の巻線に流れる電流の瞬時値との積が正になる電
    力と負になる電力の検出手段を有し、これらの電力の間
    に比例的関係が成立するように前記誘導電導機の巻線に
    印加される入力電圧を調整する電力調整手段を具備する
    ことを特徴とする誘導電導機用電力制御装置。 2 誘導電導機の巻線に印加される電圧の極性をディジ
    タル信号に変換すると共に、前記誘導電導機の巻線に流
    れる電流の極性をディジタル信号に変換し、前記電圧極
    性を表わすディジタル信号と前記電流極性を表わすディ
    ジタル信号の論理積の時間平均により前記供給電力(相
    当分)と前記帰還電力(相当分)を検出するようにした
    特許請求の範囲第1項記載の誘導電導機用電力制御装置
    。 3 交流電源として可変電圧可変周波数電源を用い、電
    圧調整手段として前記可変電圧可変周波数電源の可変電
    圧部を用いるようにした特許請求の範囲第1項記載の誘
    導電導機用電力制御装置。
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