JPS61240885A

JPS61240885A - 誘導電動機速度制御装置

Info

Publication number: JPS61240885A
Application number: JP60079990A
Authority: JP
Inventors: Fukuo Shibata; 柴田　福夫
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-04-15
Filing date: 1985-04-15
Publication date: 1986-10-27

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】誘導電動機を用いて速度制御する装置は種々ある。巻線
形誘導電動機の二次回路に順変換装置と逆変換装置を接
続してその二次電力を電源へ返還するシエルビウス方式
などもあるが、回転子が巻線形構造であり、保守上好ま
しくない。誘導電動機の回転子を篭形構造とすることが
保守上好ましいこと云う迄もない。本発明は篭形構造の
回転子を持つ誘導電動機についてのものである。

篭形誘導電動機の速度制御装置でその一次側回路に順変
換装置と逆変換装置を接続する方式は最も一般的とも考
えられるが、逆変換装置を自励式としなければならない
から、その制御装置の構成が極めて複雑であるばかりで
はなく、高価で且つ事故を起しやすい。

本発明はそのような篭形誘導電動機の速度制御装置に関
し、簡単な構造で而も速度制御範囲を出来る限り広範囲
にし、安価で堅牢な装置とすることを目的とする。

従来、篭形誘導電動機の電源電圧を変化して速度制御す
る装置はあつたけれども、その速度制御範囲が狭く、す
べりの小さい領域だけ制御されるものであつた。本発明
ではこのような従来の篭形誘導電動機の電源電圧制御と
云う点は同様であるけれども、ナベリのかなり大きい領
域まで制御しうるように配列することを目的とするので
ある。

このような目的を達成せしめるため、本発明では具体的
な電気接続図である第１図に示すように固定子巻線１の
外部接続端子３、４、５と電源１９との間に電圧を制御
しうる第一の装置２０、２１、２２を接続し、上記外部
接続端子３、４、５とは別の固定子巻線端子１３、１４
、１５、１６、１７、１８と電源１９の間に電圧と制御
しうる第二の装置２３、２４、２５を接続するのである
。本発明は単相や二相誘導電動機にも適用されうるが、
説明を簡略化するため、三相誘導電動機について説明な
る。又速度制御装置の中には始動を円滑におこなうため
、低速度領域から高速度領域まで速度を変化させて始動
するものも含まれる。図中、２で示されているのは篭形
回転子を示している。

第１図で示す第二の電圧制御装置２３、２４、２５と電
源１９との間には変成器２６、２７、２８が接続される
。電圧制御装置と云うのは誘導電動機の固定子電機子巻
線端子３、４、５及び１３、１４、１５、１６、１７、
１８に加えられる電圧を制御し、且つ変化しうる装置を
云う。第１図ではその例として第一の電圧制御装置２０
、２１、２２には逆並列に接続された制御素子付き整流
器が示されている。又第二の電圧制御装置として制御素
子付き整流器から成る順変換装置２３、２４、２５が示
される。すなわち、第１図では固定子巻線１の外部接続
端子３、４、５に加えられる電源１９からの交流電圧は
第一の電圧制御装置２０、２１、２２を構成する制御素
子付き整流器の制御素子を制御して制御される。そのよ
うな制御回路は第１図で示されていないけれども、公知
のことである。又第１図では固定子巻線１の中間接続端
子１３、１４、１５、１６、１７、１８に加えられる電
源１９から変成器２６、２７、２８、順変換装置２３、
２４、２５を通して加えられる電圧が順変換装置２３、
２４、２５を構成する制御素子付き整流器の制御素子を
制御して制御される。この順変換装置２３、２４、２５
の制御素子回路も図示されていないけれども、これも公
知である。

第１図の第二の電圧制御装置２３、２４、２５の代リに
第２図に示すような電圧制御装置２３、２４、２５を使
うことも出来る。第２図の電圧制御装置２３、２４、２
５は逆並列に接続された制御素子付き整流器が示され、
誘導電動機の固定子巻線１の中間接続端子１３〜１８に
加えられる交流電圧が制御されることが判る。

第一の電圧制御装置２０、２１、２１２及び第二の電圧
制御装置２３、２４、２５を通して電源１９から固定子
電機子巻線１に加えられる電圧が制御されるが、固定子
電機子巻線１を構成する巻線接続と、その電流の流れは
次のようになる。すなわち、第１図では固定子巻線１は
三相の巻線１０、１１、１２から成り、各相の外部接続
端子３、４、５に対し内部接続端子７、８、９があるが
、この内部接続端子７、８、９を接続して中性点６とし
ている。この中の一相の巻線１０は例えば第３図の接続
配列となり、その接続端子３、７、１３、１４の間に流
れるある瞬間の電流方向が示されている。第１図と第３
図の実線矢印と点線矢印はそれぞれ対応し、実線矢印は
外部接続端子３から入る交流、点線矢印は中間接続端子
１３、１４から入る直流電流の方向を示す。この第３図
の例では実線矢印の電流により４極磁界、点線矢印の電
流により２極磁界が造られる。第４図は他の接続例を示
し、実線矢印の電流により２極磁界、点線矢印の電流に
より４極磁界が造られる。第３図や第４図から判るよう
に、第１図の例では固定子巻線１０の外部接続端子３か
ら入る交流電流と、中間接続端子１３、１４から入る直
流電流により造られる磁極の極数関係が互いに１対２又
は２対１であるから、互いに作用し合わない。すなわち
上記の交流と直流は独自に回転子へ働らきかけるものと
考えて良い。

第５図は第１図にある誘導電動機の回転速度ｎ対トルク
での関係を示したもので、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４は第
一の電圧制御装置２０、２１、２２を制御して得られた
特性である。ＴＬは負荷のトルク特性である。定格電圧
を印加した場合、作用点はＰ■の点におちつく。又印加
電圧を下げて、Ｔ１よりＴ２、Ｔ３、Ｔ４とした時、作
用点はＰ１、Ｐ２、Ｐ３におちつく。従来の電圧制御方
式ではこのようにＰ■、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３で示されるよ
うに、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４のそれぞれのトルク曲線
の最大トルク点Ｔｍなどより高い速度の狭い範囲のみの
速度が制御されるにすぎなかつた。然し本発明では各特
性のトルク最大の点すなわちＴｍなどより低速領域で速
度が制御できる。

すなわち第二の電圧制御装置２３、２４、２５を制御し
て、固定子巻線１の中間接続端子１３〜１８へ與えられ
る電圧又は電流を制御して、ある値とした場合、その直
流励磁により固定磁界が固定子に造られる。それにより
その中を回転せしめられる回転子導体は発電機の回転電
機子巻線として作用することになる。すなわち、その作
用は、例えばＴ２なる特性を持つた誘導電動機にとつて
ｑ２なる制動作用として働らくことになる。つまり、負
荷の特性ＴＬと総合トルク特性との交点をＰ４で結ぶこ
とになる。この場合、もし上記直流励磁電流を一定にし
ておけば、上記発電機による制動作用はＰ４附近でｑ１
、ｑ２、ｑ３のように速度に比例した値となり、負荷特
性ＴＬとの作用特性との交点Ｐ４は安定点となる。すな
わちＰ４点より速度の早い点では作用特性曲線の方が負
荷特性ＴＬより小さく、又Ｐ４より速度のおそい点では
作用特性曲線の方が負荷特性ＴＬより大きくなるからで
ある。このことは更に低速の点Ｐ５、Ｐ６点においても
成立つ。これは第一の電圧制御装置を制御すると共に第
二の電圧制御装置を制御して成り立つことである。

第１図では、このように固定子巻線１の中間端子１３〜
１８へ加えられる電圧が直流であるため誘導電動機のト
ルクに対し交流発電機を形成し、制動力として働らくが
、第２図では固定子巻線中間端子１３〜１８に加えられ
る電圧も交流であり、その接続により、外部接続端子３
、４、５に加えられる電力により造られる回転磁界の方
向と、中間接続端子１３〜１８へ加えられる電力により
造られる回転磁界の方向を逆方向になしうる。それによ
り中間接続端子１３〜１８に加えられる電力によりやは
り制動発電機が形成され、若干の制動が働らき、総合的
に特性がＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４より下げられるのであ
る。

このようにして、本発明では第一及び第二の電圧制御装
置を共に制御して広範囲に速度制御しうる。その制御と
しては高速領域では第一の電圧制御装置のみを制御し、
低速領域では第二の電圧制御装置のみを制御しても良い
が、又両電圧制御装置を連動的に制御しても良い。

第６図は第１図の固定子巻線とは若干異つた固定子巻線
接続図例が示される。電機子巻線１はＵ、Ｖ、Ｗを三相
の外部接続端子とし、三相の巻線Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の星
形二重接続とした他の端子をそれぞれ、ｕ１、ｕ２、又
ｖ１、ｖ２、更にｗ１、ｗ２とする。巻線の順序により
、ｕ１、ｕ２、ｖ１、ｖ２、ｗ１、ｗ２となるのである
が、これによつて造られる二重星形のための中性点３３
、３４は、ｕ１、Ｖ２とＷ１が接続して３３を造り、ｕ
２、ｖ１、ｗ２の接続で３４を造るように、その中の一
相、この例ではＶ相の接続が逆接続されてこつの中性点
３３と３４を造つている。第６図では交流電源１９から
三相の外部接続端子Ｕ、Ｖ、Ｗへ電圧制御装置２３、２
４、２５を経て交流が供給されるが、それと共にＵ、Ｖ
、Ｗの端子からコンデンサー２９、３０、３１及び電圧
制御装置３２を経て中間接続端子である中性点３３、３
４へ直流励磁電流が供給される。この電圧制御装置３２
は順変換装置であり、電流１９から第一の電圧制御装置
２３、２４、２５を経ず、直接１９から電力を供給する
接続としても良いことは直ちに判ることである。

第７図は第６図の固定子電機子巻線の接続図例である。

第６図の符号Ｕ、Ｖ、Ｗとｕ１、ｕ２、ｖ１、ｖ２、ｗ
１、ｗ２の各接続点は第７図のそれらと互いに対応する
。又両図の黒印矢は外部接続点Ｕ、Ｖ、Ｗから入る交流
電流のある瞬時の方向を示し、白印矢は順変換装置３２
から中性点３３、３４を通して入る直流電流の方向を示
したものである。前者により４極磁界が造られ、後者に
より２極磁界が造られる。

以上述べてきた本発明の装置によつて得られる作用効果
の特長をまとめると、次のようである。

（１）本発明では回転子として篭形回転子を使いうる。

又ブラシ及びスリツプリングを用いない巻線形回転子を
使いうる。巻線形回転子を使う時、その回転子巻線の接
続例を第８図に示す。

第８図で回転子巻線３５は二種類の別個の巻線から成り
、一方の巻線３６、３７、３８は中性点４４を中心に星
形接続を形成するが、その端子４２を短絡接続する。こ
の巻線の極数は固定子巻線の外部接続端子３、４、５又
はＵ、Ｖ、Ｗから入る電流によつて造られる極数と同じ
極数とする。他方の巻線３９、４０、４１も中性点４５
を中心に星形接続を形成するが、その端子４３で短絡接
続する。この巻線の極数は固定子巻線の中間接続端子１
３〜１８又は３３、３４から入る電流によつて造られる
極数と同じ極数とする。このように保守容易且つ構造を
簡略化しながら、全体の電気接続も簡単に、安価に、而
も広範囲、且つ微細調整可能な速度制御装置を得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の具体的電気接続図例である。第２図は本発明の具体的電気接続図の中、部分図例であ
る。第３図及び第４図はそれぞれ本発明に用いられる誘
導電動機の固定子巻線の接続図例を示す。第５図は本発
明の装置により得られる特性図例である。第６図は本発
明の具体的電気接続図例中、回転子の部分を除いた接続
図例である。第７図は第６図にある固定子巻線の接続図
例を示す。第８図は本発明の誘導電動機に用いうる回転
子巻線図例である。更に図面の主要な部分をあらわす符号には次のようであ
る。１：誘導電動機固定子電機子巻線、　２：誘導電動機回
転子、　３、４、５：固定子電機子巻線の外部接続端子
、　６：中性点、　７、８、９：電機子巻線の内部接続
端子、　１０、１１、１２：誘導電動機固定子電機子巻
線の三相中の一相分、　１３、１４、１５、１６、１７
、１８：固定子電機子巻線の中間接続端子、　１９：交
流電源、　２０、２１、２２：第一の電圧制御装置、　
２３、２４、２５：第二の電圧制御装置、　２６、２７
、２８：変成器、　２９、３０、３１：コンデンサー、
３２：順変換装置、　３３、３４：中性点、３５：回転
子巻線、　３６、３７、３８：回転子巻線の一方の巻線
例、　３９、４０、４１：回転子巻線の他方の巻線例、
　４２、４３：巻線端子、４４、４５：回転子巻線の中
性点、　Ｕ、Ｖ、Ｗ：固定子巻線の外部接続端子、　ｕ
１、ｕ２、ｖ１、ｖ２、ｗ１、ｗ２：固定子巻線の中間
接続端子。

Claims

【特許請求の範囲】

固定子巻線の外部接続端子と電源との間に電圧を制御し
うる第一の装置を接続し、上記外部接続端子とは別の固
定子巻線端子と電源の間に電圧を制御しうる第二の装置
を接続した誘導電動機速度制御装置。