JPS6046794A - 電動機の過負荷保護装置 - Google Patents

電動機の過負荷保護装置

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JPS6046794A
JPS6046794A JP58155517A JP15551783A JPS6046794A JP S6046794 A JPS6046794 A JP S6046794A JP 58155517 A JP58155517 A JP 58155517A JP 15551783 A JP15551783 A JP 15551783A JP S6046794 A JPS6046794 A JP S6046794A
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JP
Japan
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motor
temperature
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Application number
JP58155517A
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English (en)
Inventor
Toshiaki Kudo
工藤 俊明
Ryoichi Kurosawa
黒沢 良一
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP58155517A priority Critical patent/JPS6046794A/ja
Publication of JPS6046794A publication Critical patent/JPS6046794A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/08Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors
    • H02H7/085Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors against excessive load

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  • Protection Of Generators And Motors (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

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] 本発明は電動機の保護装置に係り、特に電流による電動
機の過熱および焼損を防止する過負荷保護装置に関する
[発明の技術的背景とその問題点] 電流による電動機の過熱は使用絶縁物を劣化あるいは焼
損させ′、装置の耐用年数を短くする。この過熱を避け
るために電動機電流を制限し、熱的に余裕を持たせた運
転をすると電動機の能力を最大限に引き出すことができ
ない。このことから過負荷保護が電動機の利用にとって
重要であることは従来から充分に認識されており、保護
対策がなされている。
しかしながら、従来の過負荷保護は電動機温度が危険温
度に達したことを検出し、熱発生源である電動I!!電
流を零にするものであった。従って、保護動作が実行さ
れることにより電動機は運転停止となり、この電動機を
含む装置あるいは生産ラインの全面ストップに至る事態
を引起こしていた。
このような重大な事態に至ることを防ぐために、最近で
は電動機を継続運転可能な過負荷保護装置も提案されて
いる。第1図はその一例を示す従来の過負荷保護装置の
構成図である。
第1図において、1は電力変換装置2の電源、3は電力
変換装置2から電力が供給される電動機、4は電動機3
に流れる電流を検出する電流検出器、5は電流検出器4
で検出された電流Iがその電流指令値■Hに追従するよ
うに制御する電流制御回路である。以上の構成は電動機
2が直流機、交流機に限らず多くの分野で使用されてい
る周知の回路である。この構成の外側に速度制御や電圧
制御をする回路を有し、その制御結果として電流指令値
I”が与えられることが多い。第1図における残りの部
分は過負荷保護のための回路であり、6は電動12の湿
度を検出する湿度検出器、7は湿度検出器6で検出され
た温度θをその設定温度OLと比較する比較回路、8は
比較回路7の出力信号レベルによって2人力信号im、
ITのいずれかを選択出力する切換スイッチ、9は外部
から与えられる電動機2の電流■に対する電流指令値1
o’が切換スイッチ8の出力ILを越えな0ように制限
する電流指令値制限回路である。
切換スイッチ8の一方の入力信号1mは瞬時最大定格電
流(電力変換装置3の電流容量で定められることか多い
)、他方の小さな入力信号ITは電動機2の連続定格電
流に相当する値が設定される。切換スイジチ8の出力■
1で電流制御回路5へ与える電流指令値1′を電流指令
値制限回路9にて制限する結果、電動機2へ供給される
電流Iは瞬時最大定格電流相当値1mか連続定格値rv
のいずれかの電流以下に制限される。第1図の構成では
、この電動機2の電流Iの制限値を電動機2の温度θに
応じて切換えるものである。湿度検出器6で検出された
電動機2の温度θは比較器7で設定温度θ、と比較され
、電動機温度θが設定温度θ、よりも低い場合は瞬時最
大定格値までの電流が電動機2に供給され、θか01以
上になると連続定格値の電流以下に制限される。
第2図は第1図の動作を示すタイムヂャ−1へであり、
(a )は外部から与えられる電流指令値1o’、(b
)は電流指令値制限回路9の出力すなわち電流制御回路
5へ与えられる電流指令値I8、(C)は電動機2の温
度θである。電動機2の実電流■はその指′令値INに
対していくらかの遅れを持つのが普通であるが、その遅
れ時間はここで扱う温度変化の時間に比べれば無視でき
る値であるから、第2図(b)の電流指令値INは電動
a2の実電流Iと考えても良い。
時刻[0以降、(a )のように外部から電流指令値I
O°が与えられ、同様に(b)のように電動機2へ電流
■が供給されることによって、電動機2の銅損が増加し
電動機2の温度θは(C)のように上昇する。温度θが
比較器7の設定温度θ。
J:り低い間は比較器7の出力によって瞬時最大電流値
相当の信号1mが切換スイッチ8から出力されるので、
ln3より小さな外部指令値1oHは電流指令値制限回
路9で制限されずに、電流指令値I〆として電流制御回
路5へ与えられる。しかし、温度の上昇が継続し、時刻
t1で比較器7の設定温度θ、まで温度θが達すると比
較器7の出力によって切換スイッチ8の出力ILは連続
定格電流相当の信号ITに切換られる。この結果、外部
から与えられる電流指令値10′が<a >のように大
きな値であっても、電流制御回路5に与えられる電流指
令ml’は(b)のように電流指令値制限回路9によっ
て制限される。従って、電動機2に供給される電′流I
が制限され、銅損が小さくなるために時刻t1以降の温
度θは(C)のように平衡状態となる。この状態は外部
からの電流指令値IoKが連続定格電流ITよりも大き
い期間続く。時刻[2以降で■oHがITよりも小さく
なると、再び電流制御回路5に与えられる電流指令値1
’はI。′と等しくなり、温度θは低下する。
ただし、第2図の時刻t1から12までの期間において
温度θが平衡状態を維持するためにはその期間に63け
る電動機2の電流ITとの間に満足すべき関数関係が必
要である。すなわち、電動機2の温度θは電動機内での
損失等による発熱と放熱との関係で定められ、銅損によ
る温度は次のようになる。
θ=□・■2 ・・・・・・・・・・・・(1)1+1
゛ ・5 (1)式において、Kは電動間2の抵抗値や放熱係数で
定まる定数、Tcは放熱係数と熱容量の比で定められる
熱時定数、Sはラプラス演算子である。
すなわち、電動機2の温度θは電流Iによる銅損の1次
遅れとなる。従って、第2図のように温度θが比較器7
に設定された温度θ、で平衡状態を維持するための電流
制限値ITは(1)式から次のように設定すれば良いこ
とが分る。
以上説明したように第1図の過負荷保護装置では、温度
θが上昇し設定値θ、まで達すると電動機2の電流Iが
制限され、温度θは設定値θ、を越えることがなく、電
動機2は過熱から保護される。また、過負荷保護動作に
よって電動機2が停止する必要もなく、電動機の持つ能
力を最大限に引き出した運転を可能にしたものである。
しかしながら、第1図に示した従来の熱保護装置は電動
機の温度上昇を抑制するための電流制限動作が2値制御
であるため、この電動機を含む装置へ及ぼす外乱作用が
大きいという欠点を有している。すなわち、熱保護動作
が実行されて電動機への供給電流が制限される結果、電
動機出力は急激に低下する。また、電動機の温度が低下
し、保護動作が解除されると電゛動機出力は急増するこ
ともある。
もちろん、熱保護動作が実行されたことを検出し、運転
パターンを変更することによって装置への外乱影響を小
さくすることはできるが、保護動作実行時の電動機出力
のステップ的な低下にょる外乱の影響は避けられない。
[発明の目的コ 本発明は第1図に示した従来装置の上記のような欠点に
鑑みなされたものであり、第1図の装置と同様に電動機
電流を制限することにより温度上昇を抑制して電動機の
熱保護を行ない、かつ保護動作が実行されてもステップ
的に電動機出力が低下しないようにして、装置への外乱
影響の少ない熱保護装置を提供することを目的とするも
のである。
[発明の概要] 上記目的を達成するため本発明では、検出された電動機
温度を電動機の危険温度よりも低い基準温度と比較し、
その基準湿度からの温度上昇値をめ、この温度上昇値が
入力される関数発生器の出力によって電動機電流を制限
する。この関数発生器には入力の温度上昇値が大きくな
るほど出力信号が連続あるいは微小ステップ的に減少す
るような関数を設定する。この結果、本発明による熱保
護動作が実行されても、電動機の温度上昇値に応じて関
数発生器の出力によってほぼ連続的に電動ta雷電流制
限されるので、電動機出力がステップ的に低下すること
はなく、この電動機を含む装置への外乱影響の少ない熱
保護動作が達成される。
[発明の実施例] 以下本発明の実施例を示す図面を参照しながら、本発明
のより詳細な説明をする。
第3図は本発明の一実施例を示す過負荷保護装置のブロ
ック構成図である。第3図において1〜5および9は第
1図における同一符号を有するものと同であるから説明
を省略する。10は減算器、11は関数発生器である。
温度検出器6で検出された電動機2の温度θは減算器1
0で基準温度θ0と減算され、基準温度θ0に対する検
出温度θの温度上R値Δθが減算器10から出力される
。減算器10の出力△θは関数発生器11へ与えられ、
設定された関数に従った入出力関係の信号■、が関数発
生器11から出力される。
この関数発生器11の出力ILは電流指令値制限回路9
へ与えられ、電流指令値制限回路11は外部から与えら
れる電流指令値In+4が関数発生器11の出力ILよ
りも大きい場合にはIL以下に制限した電流指令値1′
を電流制御回路5へ与える。関数発生器11には入力で
ある基準温度θDからの温度上昇値Δθが大きくなるほ
ど出力ILが低下するような関数が設定される。
従って、電動機2の温度θが基準温度θ0よりも上昇イ
るほど関数発生器11の出力ILは小さくなり、電動機
2へ供給される電流■の最大値も小さな値に制限され、
温度上昇が抑制される。
第4図は関数発生器11に設定する関数の2種類の例を
示したものである。Aは温度上昇値△θに逆比例で出力
ILが小さくなる関数、Bは電動機の銅損が電流■の自
乗に比例することがら温度上昇値△θが大きくなるほど
出力ILの低下度合を大きくしたものである。第4図の
他にも種々の関数が考えられるが、温度上昇値Δθが大
きくなれば出力ILが低下するような関数であれば同様
に熱保護することができる。
第5図は本発明による保護動作の従来装置との違いをよ
り明確に示すだめの第3図の実施例での動作タイムチャ
ートである。(a )は外部から与えられる電流指令値
Ill”、(ワ)は電流指令値制限回路9の出力1’(
実線)および関数発生器11から出力される電流制限値
1.(点線)、(C)は電動機2の温度θである。
時刻1.以降、(a)のように外部から電流指令値1o
’が与えられ、(b)のように電動機2へ指令値I′に
追従した電流Iが供給されることによって電動機温度θ
は(C)のように上昇する。
上昇する温度θは時刻t1で減算器10に与えられる基
準温度θ0に達し、それまで設定された最大の制限値を
出力していた関数発生器11の出力ILは時刻t1以降
温度θの上昇に応じて低下する。その結果、゛時刻t2
以降、外部から与えられる電流指令値10’は関数発生
器11の出力ILで制限され、電動機2への供給電流I
が低下するので電動機温度θの上昇は穏やかになる。温
度θが上昇するほど電流Iは小さな値に制限されるため
、時刻t3で電流Iと温度θとが平衡する状態に達する
。この平衡状態の濃度が本発明を適用した電動機2の最
高温度であり、この温度を規制することによって電動機
2は熱破損から保護される。
この温度を規制するための関数発生器11に設定覆る関
数は(1)あるいは(2)式の関係から容易に得られる
ことは明らかである。
第5図には更に、時刻t4以降に外部からの電流指令値
In’が減少し、時刻t5でそれまで平衡状態を維持し
ていた電動機電流よりもIo’が小さくなった場合の動
作も示している。時刻t5以降4、電流指令制限回路1
1の出力I″4は再びIn’に追従し、電動機電流Iも
小さくなるので温度θは低下する。温度θが低下するこ
とによって関数発生器11の出力である電流制限値は増
加し、時刻t6以降、電動機2には最大電流を供給する
ことが可能になる。
第3図の実施例における電流指令値制限回路9は外部か
ら与えられる電流指令値In’と関数発生器11から与
えられる電流制限値■1とを比較し、両者のうちの小さ
い方の信号を出力する回路で達成され、公知の回路で実
現できるものである。
また、関数発生器11は従来から行なわれている折点近
似の関数発生回路を使用することで、余り関数の程度が
良くなくても本発明の効果は充分に達成される。また、
関数発生器11に設定する関数によって減算器10を関
数に組込むこともできることは明らかである。
温度検出器6には熱雷対を用いたものや赤外線温度計等
を用いることができる。更に最近では電動機へ供給され
る電流Iあるいはその指令値18等から(1)式に示し
た熱方程式に基づいて温度θを演算するものもあり、そ
のように演算した温度を用いることもできる。一般に、
(1)式に示した熱方程式の熱時定数Tcは大きな値で
あり、従来アナログ回路でそのような大きな時定数の1
次遅れ回路を構成することは困難であったが、最近では
マイクロプロセッサの普及により容易に実現できるよう
になっている。このマイクロプロセッサを使用すれば、
前述の電流指令値制限回路9および関数発生器11の機
能はリフト処理により、条件判別処理および関数テーブ
ル参照処理することで容易に実現できるものである。従
って、本発明はディジタル処理によっても容易に達成し
得るものであり、マイクロプロセッサのソフト処理化す
ることによって簡単なハードウェアで構成することがで
きるものである。
[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば電動機の過熱による
破損からの保護を確実に行なうことができ、しかも保護
動作が実行されても危険温度に達する以前からその動作
が徐々に実施されるため、ステップ的な電動機出力低下
を招くことなく連続して電動機運転が可能となる。そし
て、電動機の能力を最大限に引き出した運転が可能とな
り、本発明の過負荷保護装置を適用することにより、経
済的な電動機装置を提供することかできるようになる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来装置の構成を示すブロック図、第2図は第
1図の従来装置の動作説明をするためのタイムチャート
図、第3図は本発明の実施例の構成を示すブロック図、
第4図は第3図の関数発生器に設定できる関数の例を示
す図、第5図は第3図の動作例を示ずタイムチャー1−
である。 1・・・電源、2・・・電動機、3・・・電力変換装置
、4・・・電流検出器、5・・・電流制御回路、6・・
・温度検出器、7・・・比較回路、8・・・切換スイッ
チ、9・・・電流指令値制限回路、10・・・減算器、
11・・・関数発生器。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1図 第2図 第3図 第4図 L

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 電力変換装置から供給される電動機電流を、その電流指
    令値に追従するように制御する電流制御回路と、前記電
    動機の温度を検出あるいは電流等から推定する温度検出
    器を備えたものにおいて、前記温度検出器で検出された
    温度の基準温度からの上昇値をめる減算器と、この減算
    器の出力である温度上昇値が増加するほど減少する信号
    を出力する関数発生器と、前記電流制御回路へ与える電
    流指令値を前記関数発生器の出力信号以下に制限する電
    流指令値制限回路とを備えたことを特徴とする電動機の
    過負荷保護装置。
JP58155517A 1983-08-25 1983-08-25 電動機の過負荷保護装置 Pending JPS6046794A (ja)

Priority Applications (1)

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JP58155517A JPS6046794A (ja) 1983-08-25 1983-08-25 電動機の過負荷保護装置

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0314995U (ja) * 1989-06-26 1991-02-14
US7164248B2 (en) 2003-05-12 2007-01-16 Denso Corporation Electric motor drive apparatus and motor-driven power steering system

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5396419A (en) * 1977-02-02 1978-08-23 Sumitomo Metal Ind Device for controlling temperature rise of electric machines

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