JPS6135798B2

JPS6135798B2 -

Info

Publication number: JPS6135798B2
Application number: JP54169231A
Authority: JP
Inventors: Kosaku Ichikawa
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1979-12-27
Filing date: 1979-12-27
Publication date: 1986-08-14
Also published as: JPS5694996A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、力率改善装置を備えたヒステリシス
電動機駆動用電源装置にかかり、特に自然降速中
のヒステリシス電動機を再起動するときの過負荷
防止に関するものである。

一般に同期電動機を除く交流電動機は、力率が
悪いので電源容量低減のため力率改善を行なうこ
とが多い。特に小容量の誘導電動機やヒステリシ
ス電動機を多数台駆動する場合には、力率改善が
必要不可欠となる。ヒステリシス電動機は、その
回転子に磁性材料を使用しているので、同期、非
同期運転にかかわらず給電電圧に比例した1/3〜
1/2程度の逆起電圧を発生して運転しており、給
電停止後の自然降速中においてもその逆起電圧を
発生して回転している。また、ヒステリシス電動
機は、運転力率が非常に悪いが、給電電圧を定格
電圧以下のある電圧範囲にすると運転力率、運転
効率が同上して電動機の入力電流が減少する特性
を持つている。第１図は、ヒステリシス電動機の
入力電力PIN、入力電流IM、力率cosφの対すべ
り特性の一般特性を示したものであり、実線は定
格電圧の場合、破線は、定格電圧以下のある値に
した場合のそれぞれの特性である。ヒステリシス
電動機は機械損以上の電力が供給されれば定格の
70％程度の電圧でも加速可能であることが判明し
ている。第１図において、●印はそれぞれの定格
点を示している。第２図は、ヒステリシス電動機
の給電電圧VMに対する入力電流の有効分IMr、
無効分IMJ及び力率cosφの変化を示したもので
あり、これらは、実験的にも確認することができ
た。第２図において、実線は同期運転時、破線は
あるすべりを持つて運転した場合の特性である。
多数のヒステリシス電動機を力率改善して定常運
転するシステムにおいては、電源装置が停電ある
いは故障等により電動機への給電ができなくなつ
て電動機が自然降速する場合がある。電動機が重
慣性負荷をもつて運転されている場合には、短時
間（数分〜数10分）給電が停止されても電動機の
回転数は、定常運転回転数に比べてたかだか数％
程度の降下にすぎず、システム全体としては、運
転を継続する場合が多い。したがつて、短時間の
給電停止後でも停電復帰により、あるいは他の電
源装置で故障した電源装置をバツクアツプするこ
とにより、自然降速中の電動機群を再起動させる
場合がある。しかしながら、自然降速中のヒステ
リシス電動機を再起動させるために電源装置に接
続すると、ヒステリシス電動機を加速するための
電動機の入力電流の増加は、微かであるが、運転
力率が向上するので、力率改善装置が過剰にな
り、電源装置が過負荷電流となる。電源装置は一
般に短時間の過負荷に耐えるよう製作されている
ので数10分間も継続する過負荷に対しては、半導
体素子を使用した電源装置では定格の数倍の容量
のものが必要となり、大変不経済となる。

本発明は前述の問題点を考慮してなされたもの
で、自然降速中の多数のヒステリシス電動機を再
起動させるとき過負荷を生ずることがなく、従つ
て電源装置の容量を増すことのない合理的なヒス
テリシス電動機の駆動用電源装置を提供するもの
である。

この目的を達成するために、本発明は、自然降
速中のヒステリシス電動機群を再起動するときは
電源電圧を絞つてヒステリシス電動機の逆起電圧
より高く、且つ定格電圧より低い加速可能な範囲
の電圧で駆動し、ヒステリシス電動機が同期に引
込まれた後にゆつくりと定格電圧へ復帰させるよ
うにしている。

このように電圧を下げて再起動することによ
り、電動機電流および力率改善装置の進み電流が
減少し、電動機電流の有効分が増加しても、電源
装置電流が増加する心配はなくなる。定格電圧へ
復帰させる時期及び手段としては、(a)、最大自然
降速時間から再起動後の同期引入時間を予測し、
タイマ等の時間計測器により所定時間経過後に定
格電圧復帰させる、(b)、ヒステリシス電動機の入
力電力を電源装置の入力電力又は、出力電力にて
検出し、その電力信号が所定の値まで低下した時
に定格電圧へ復帰させる、(c)、電源装置の入力電
流又は、出力電流を検出しその電流信号が所定の
値まで低下した時に定格電圧復帰させる、(e)、少
くとも１台のヒステリシス電動機の回転周波数を
検出し、その周波数と電源周波数とが一致したこ
とを検出した後に定格電圧へ復帰させる、などの
方法が利用できる。

以下、本発明の具体的な実施例いついて説明す
る。第３図はヒステリシス電動機と力率改善して
駆動する装置の一般的構成を示す図であり、定常
運転用の電源装置１と、起動用又は、バツクアツ
プ運転用に使用される電源装置２と、多数のヒス
テリシス電動機３と、力率改善装置４とから成り
立つている。第３図の中の電源装置１，２は本発
明を適用した場合のブロツク図を第４に示す。す
なわち第４図は本発明の一実施例を示すブロツク
図であり整流器１０、直流フイルタ回路１１、イ
ンバータ１２および出力変圧器１３とで主回路が
構成され、電圧・周波数基準発生回路１４、この
基準信号Ａにより出力電圧制御を行なう電圧制御
回路１５、インバータ出力周波数を制御するイン
バータ制御回路１６、停電検出回路１７、および
この出力信号Ｂにより、停電回復時には電圧を定
格電圧以下に絞つて運転する再起動回路１８とか
ら制御回路が構成されている。なお従来の電源装
置には、第４図の中の再起動回路１８はついてい
ない。

再起動回路１８は、他からの電源再起動指令Ｃ
に応じて再起動すると同時に、ヒステリシス電動
機が同期運転になつたことを検出して絞つていた
電圧を定格電圧へ復帰させる機能を有するもので
あり、その構成の一例を第５図に示す。

再起動回路１８は停電信号Ｂを受けた後に、再
起動指令Ｃによりフリツプフロツプ３２を動作さ
せバツフア３３を介して、アンプ回路３４のアナ
ログスイツチを開いて再起動時の絞り電圧信号Ｄ
を出力する。絞り電圧は、設定器RHIにて予め設
定しておく。再起動開始後は、再起動リセツト信
号発生回路３１からのリセツト信号Ｆによりフリ
ツプフロツプ３２をリセツトし、アンプ回路３４
を短絡し、絞り電圧を零として定格電圧へ復帰さ
せる。

再起動リセツト信号発生回路３１の具体的構成
例を第６図〜第９図に示す。

第６図は、停電時間の上限からきまる再起動後
の同期引入時間を予測、計算し、タイマにて設定
した所定時間経過後に定格電圧へ復帰させてい
る。

また第７図は第１図の電力特性に示すように、
同期運転に入ると加速電力が不要ととなつて電動
機の入力電力が減少する特性を利用したものであ
り、電動機３の入力電力を電源装置１の入力部に
設けた電力検出回路２１で検出し、比較回路２２
において、再起動指令Ｃを受けている状態で予め
設定された基準値と比較し、その結果、検出値が
基準値以下になつた時点で電圧を復帰させてい
る。

さらに第８図は、電源装置１の出力電圧一定の
条件で、電源装置１の入力電流を検出するように
したものであり、電動機３の入力電力を検出して
いることと等価である。従つて第７図に場合と同
様な動作で電圧を復帰させる。

さらにまた第９図は、多数の電動機の中の少く
とも１台以上に回転検出器を設け、電動機の回転
数と電源周波数とを周波数比較回路２４に比較
し、両者の周波数が一致したことを検出して電圧
を復帰させている。

第１０図は、電動機群の再起動動作を示すタイ
ムチヤートであり、時点ｔ＝t₁にて自然降速状態
の電動機群が電源装置に接続され、定格電圧V₀
よりも低くヒステリシス電動機の逆起電圧EMよ
り高い電圧V₁にて駆動される。時点ｔ＝t₂でヒス
テリシス電動機が同期運転になつたことを前述の
方法で検出して電圧を定格電圧V₀へ復帰させ
る。第１０図で、実線は給電電圧VMを、破線
は、電動機の回転数Ｎを、一点鎖線はヒステリシ
ス電動機の逆起電圧EMの大きさを示している。

第５図の説明では、電力検出、電流検出のそれ
ぞれを電源装置の入力部に設けたが、これらは電
源装置の出力部に設ける方法でもよい。また第９
図では周波数を検出する方法として回転検出器を
設けたが、ヒステリシス電動機の逆起電圧を検出
してその周波数と電源周波数とを比較して行なつ
てもよい。

以上説明したように本発明によれば、自然降速
中の多数のヒステリシス電動機を再起動する必要
がある場合には、再起動後は一定時間電源電圧を
絞つて定格電圧以下、逆起電圧以上の加速可能な
低電圧で運転し、電動機が同期運転に入つてから
定格電圧へ復帰させることにより、再起動時のた
めに、電源装置の容量を増すことなく、また過負
荷運転を招くことのない合理的なヒステリシス電
動機駆動用電源装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれヒステリシス電
動機の一般的特性を示す図、第３図はヒステリシ
ス電動機駆動用電源システムの一般的構成を示す
系統図、第４図は本発明の一実施例を示すブロツ
ク図、第５図は第４図における再起動回路１８の
一例を示す回路図、第６図〜第９図は第５図にお
ける再起動リセツト信号発生回路３１の各実施例
を示す回路図、第１０図は本発明の動作の一例を
示す図である。１…定常運転用電源装置、２…起動用電源装
置、３…ヒステリシス電動機、４…力率改善装
置、１０…整流器、１１…直流フイルタ、１２…
インバータ、１３…出力変圧器、１４…Ｖ／Ｆ基
準回路、１５…電圧制御回路、１６…インバータ
制御回路、１７…停電検出回路、１８…再起動回
路、２１…電力検出回路、２２…比較回路、２４
…周波数比較回路、３１…再起動リセツト信号発
生回路。

Claims

【特許請求の範囲】１力率改善装置を備えたヒステリシス電動機駆
動用電源装置において、電源出力電圧を前記ヒス
テリシス電動機の逆起電圧より高く定常運転電圧
より低い範囲の再起動電圧に低下させる電圧絞り
回路を設け、電源か開放されて自然降速中のヒス
テリシス電動機を再起動するとき、電源出力電圧
を一時的に再起動電圧に低下させることを特徴と
するヒステリシス電動機駆動用電源装置。２上記再起動電圧から定常運転電圧への復帰
を、再起動時点からのタイマ動作によつて行う特
許請求の範囲第１項記載のヒステリシス電動機駆
動用電源装置。３上記再起動電圧から定常運転電圧への復帰
を、電源装置の入力電圧または出力電圧がそれぞ
れ所定値以下になつたことを検出して行なう特許
請求の範囲第１項記載のヒステリシス電動機駆動
用電源装置。４上記再起動電圧から定常運転電圧への復帰
を、電源装置の入力電流または出力電流がそれぞ
れ所定値以下になつたことを検出して行なう特許
請求の範囲第１項記載のヒステリシス電動機駆動
用電源装置。５上記再起動電圧から定常運転電圧への復帰
を、ヒステリシス電動機の回転周波数が電源周波
数に接近したことを検知して行なう特許請求の範
囲第１項記載のヒステリシス電動機駆動用電源装
置。