JPS605797A - 電動機の過速度保護装置 - Google Patents

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】 本発明は、可変周波インバータで電動機を駆動する装置
における電動機の過速度保護装置に関する。

従来、可変速インバータを用いた電動機の過速度保護装
置は、定格回転数を基準として、例えば定格回転数の１
２０％を過速度と判断し、電動機の運転周波数が定格値
の１２０％を越えると、インバータを停止させている。

可変速する電動機で駆動される負荷／ステムの中には、
そのシステムにて設定された回転数以上では運転できな
いシステムがある。たとえば、鉄鋼ラインのロール駆動
システムや繊維関係の張力制御システムがあり、また、
工作機の主軸制御システムでは慣性の大きな工具をとり
つけた場合、回転数が設定値より上昇すると危険となる
。

また、この設定された回転数はインバータの定格回転数
よりも低い。このシステムに対しては、従来の電動機の
過速度保護装置ではシステムとしての過速度を検出し保
護することができない。

ここにおいて本発明は、従来装置の短点を克服し、速度
指令に応じて過速度検出レベルを０Ｊ変することにより
、運転範囲の全領域で過速度検出を可能と１．、インバ
ータ制御装置の誤動作に対しても保護がなされうる電動
機の過速度保護装置を提供することを、その目的とする
。

本発明が適用される汎用イン・々−夕で′心動機を駆動
する回路構成のブロック図を第１図に表わす。

速度設定Ｎが直線加減速器１へ与えられステップ状の設
定値が直線状のなだらかな指令へ変換されて、インバ−
タ制御回路２を通してインバータ・ξワー回路３へ与え
られ、電動機９を介して負荷’／　スｆム１０を駆動す
る。なお、ｌ工はイン、？−タストツブ信号であり、速
度検出器１９による点線で示した速度帰遣系は工作機駆
動に適用される。

つまり、速度指令は負荷トルクや電動機発生トルクに応
じて設定され、傾斜した直線状に変化する直線加減速器
１を通してインバータ制御回路２へ供給される。インバ
ータ制御回路２は直線加減速器１出力に比例した周波数
を発生し、インバータの周波数を制御する。インバータ
の出力電圧は／ｅルス幅制（ｆｌｌｌ　（ＰＷＭ　）あ
るいはチョツ・ξ制御回路により、インバータ周波数に
応じて電圧／周波数の値が一定となるように制御する。

このようにインバータの周波数は速度指令だけで決まる
。したがって電動機の過速度の保護は、速度指令値ある
いはインバータの出力周波数値もしくは速度検出器１９
の出力電圧を監視し、インバータの所定値（例えば定格
の１２０％）を越えたことを検出して過速度保護を行な
っている。第２図に表わすように、例えば定格周波数指
令または定格速度指令を１００％とすると、過速度はそ
の１２０％にとる。

第３図に、過速度レベルを速度指令とともに可変にする
回路を付加した、本発明の一実施例の構成をブロック図
で表わす。

すべての図面において同一符号は同一もしくは相当部分
を示す。

また過速度レペ尤の変化つまり速度指令ｅＮの変化につ
れて比較される電動機回転数ＥＮの値が変化することを
第４図に表わし、信号のタイムチャートを第５図に示す
。

第３図において、４は直線加減速器１の出力の速度指令
の絶対値ｅＮを導出する絶対値回路、８は負荷電流を検
出する負荷電流検出器、７は検出された負荷電流の波形
を整形する整形回路、６は周波数入力を電圧出力ＥＮに
変換するＦ／Ｖ変換回路、５は速度指令ｅＮと電動機回
転数ＥＮとを比較しＥＮ＞ｅＮでかつその超過分が許容
範囲を越えておればインパータノクワー回路３ヘイン・
々−夕の出力停止指令を出力する比較回路である。

第３図について過速度検出について説明する。

速度設定Ｎが直線加減速器１に与えられ、その出力の速
度指令を絶対値回路４にて速度指令の正負のイヴ性を問
わず常に同一極性の電圧ｅＮに変換する。これは電＠機
９が正回転、負回転にかかわらず、同一の回路で過速度
保護検出をするための回路である。

この絶対値回路４出力ｅＮを比較回路５へ加え、電動機
９０周波数ＥＮ　と比較するための比較電圧とする。

電動機周波数の検出器としては低周波数まで検出するこ
とができる電流検出器８を使用して電流を検出し、この
電流波形の周波数成分を取り出す。

電動機は４〜５Ｈｚの低周波数から１００〜２００Ｈｚ
まで運転されるので、低周波数で磁束の飽和のない電流
検出器８を使用する。

この電流検出器８により検出した′電流を整形回路７へ
与え、さらにＦ／Ｖ変換回路６を介して電動機周波数に
比例する直流電圧除に変換する。

そして、速度指令に比例した比較電圧ｅ１Ｊ　と−動機
周波数に比例した電圧ＥＮ　とを、比較回１１６５にお
いて比較し、電圧／周波数電圧除が速度指令電圧ｅＮ　
よりも設定した許容範囲を越えて太きくなると、過速度
として検出しインバータを停止させる。

したがって、過速度検出は比較電圧ｅＮ　と′電圧ＥＮ
　との叱較により行なう。また、速度指令によって比較
電圧ｅＮが変化するので、運転領域の全域で過速度を検
出することができる。

第４図の過速度レベルの推移は、速度指令電圧ｅＮｏ、
ｅＮ□Ｉ　ｅＮ２・曲・　に対応して電動機周波数ＥＮ
（１’ｌ　ＥＮｌ′、ＥＮ２’のようになる。

第５図のタイムチャートは、速度指令がＮ１（ｒｐｍ）
およびＮ２（ｒｐｍ）の場合の過速度検出の信号関係を
示したものである。電動機回転数がＥＮｌおよびＥＮ　
２で異常が発生し、それぞれ時点ｔ３．ｔ８でＥＮｌ′
。

ＥＮ２’　に回転数が上昇すると、比較回路５は電圧ｅ
Ｎ１とＥＮＩ’　＋　’に圧ｅＮ２とＥＮ２′を比較す
ることニヨり電動機９の過速度を検出する。

次に、過速度の許容範囲の設定について説明する。

第６図は、比較回路５のさらに詳しい構成図である。

１２〜１５は抵抗値Ｒ１〜Ｒ４の抵抗、１６は出力抵抗
、１７は比較器である。

比較電圧としてのｅＮと電圧ＥＮが２つの入力端に与え
られる。

比較演算器１７０入力端子の電圧をｅＮＣＩ　ＥＮＣと
すると、おのおの（１式）、（２式）となる。

比較器１７は電圧ＥＮＣがｅＮｃを越えると、出力が″
Ｈ＋＋レベルとなり過速度を検出する。ただし、ＥＮ〉
０．ｅＮ〉０とする。

ここで、過速度の許容範囲を速度指令の１２０％とする
と、抵抗Ｒ０〜Ｒ４は下記の（３式）の関係を満足しな
げればならない。

比較器１７０″Ｈ”レベルへの変化点はｅＮＣ二ＥＮい
すなわち となり、 抵抗Ｒ１〜Ｒ４が（３式）を充足する関係にとれば、電
！Ｍ　４購周波数が速度指令を１２０％越えると、過速
度信号によりインノ々−夕は停止する。

第７図は、本発明の他の実施例の構成を示すブロック図
である。

この実施例はインノ々−タ周波数の導出方法を変更した
手段で、第３図における電動機周波数（インバータ出力
周波数）を検出する代りに、インバータ指令周波数（制
御信号）を検出し、同杼の過速度検出を行なう。なお、
インノクータ周Ｖ数とはインバータ指令周波数またはイ
ン、２−タ出力周波数をいうものとする。

かくして本発明によれば１次のような効果が認められる
。

■　電動機周波数は速度指令に対して設定した許容範囲
を越えることはないので、負荷システムを十分に保護で
きる。

■　電動機周波数を検出しているので、・インバ−タ制
御の誤動作を保護され、かつマイクロコンピュータをイ
ンバータ制御に適用した場合は、本発明の制御回路をノ
・−ド構成することでマイクロコンピュータの誤動作の
保護となる。

■　工作機駆動用インノ々−夕の場合には、検出器の信
号線の断線事故等により電動機は暴走することがあるが
、この暴走に対してもインノ々−タの定格回転数よりも
低い回転数にて過速度保護をすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用される汎用インノ々−夕で電動機
を駆動する回路構成のブロック図、第２図はその速度指
令と電動機周波数の特性図、第３図は本発明の一実施例
の回路構成を示すブロック図、第４図はその速度指令に
対応する過速度レベルを表わす電動機周波数の特性図、
第５図はその過水度検出の動作を示すタイムチャート、
第６図はその比較回路の内部詳細説明図、第７図は本発
明の他の実殉例の回路構成を表わすブロック図である。 １・・・直線加減速器、２・・・インノ々−タｆａｉ制
御回路、３・・・インバータ・ぐワー回路、４・・・絶
対値回むさ、訃・・比較回路、６・・・Ｆ／Ｖ変換回路
、７・・・整形回路、８・・・電流検出器、９・・・電
動機、１０・・・負荷システム、１１・・・インバータ
ストップ信号、１２〜１６・・・抵抗、１７・・・比較
器、１８・・・インバータ周波数指令、１９・・・速度
検出器。 出願人代理人　猪　股　清 速度相合 第３図 ｉ永１度才旨会 鳥５図 （時間）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、可変周波イ？パータで電動機を駆動する装置におい
   て、速度指令に比例した比較電圧とインバータ周波数に
   比例した検出電圧とを比較し、前記検出電圧が前記比較
   電圧を越えたとき前記インバータを停止させる信号を送
   出する比較回路を備えたことを時機とする電動機の過速
   度保護装置。