JPS6218984A - 誘導電動機の急速停止装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は電力変換器を介して誘導電動機を駆動し、故障
発生時に電力変換器からの給電を停止する誘導電動機の
可変速ドライブシステムに係り、特に、給電停止された
誘導電動機を急速に停止させる誘導雷ｆＪＩ機の急速停
止装置に関する。

（発明の技術的前頭とその問題点） サイクロコンバータ等の電力変換器によってかご形誘導
電動機（以下誘導電動機または電動機とも言う）を可変
速させるドライブシステムで圧延機やプロレスラインを
駆動する場合、万一の故障に対処１−べく電力変換器お
よび誘導電動機間に非常用開閉器を設ける一方、誘導電
動機に制動を加える機械ブレーキを設けている。

そして、電ツノ変換器の本体部や制御装置の故障、速度
センサの故障等が発生したとき非常用開閉器を開放させ
て誘導剤ｗＪＩＩＩを電力変換器から切離すと共に、機
械ブレーキを動作させて誘導電動機を急速停止させてい
た。

しかしながら、誘導電動機の６但がかなり大きいときは
機械ブレーキを設置できない場合がある。

このような場合に非常用開閉器を開放すると、誘導電動
機はフリーラン状態となり、電動機や負荷の摩擦に伴う
僅かな制動力によって減速、停止するまで長時間を要し
ていた。したがって、故障の復旧を含めた運転再開まで
多大な時間を浪費せざるを得なかった。

かかる不具合を解消すべく誘導電動機を急速停止させる
主な方法としては ａ）　商用電源を使用した逆相制動 ｂ）　直流電源を設け、固定子巻線の２相に直流電流を
流して制動トルクを得る直流２相制動Ｃ）　可変電圧可
変周波数の電源を別に設けて制動を加える回生制動 等がある。

このうち、逆相制動は電動機に過大な衝撃を与えてこれ
を損傷させることがあり、また、直流２相制動はスリッ
プの大きい場合に制動トルクが非常に小さいという欠点
を有し、さらに、可変電圧可変周波数の電源による回生
制動は本来、速度センサによって電動機速度を検出し、
最適なスリップが得られる周波数にする必要があるが、
故障時には速度センサから電動機速度に対応した正確な
速度信号が出力されないという欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明は上記従来のものの欠点を除去するためになされ
たもので、機械的ブレーキを設けることができない場合
でも、有効な制動トルクを発生させると共に、好適な減
速パターンで電動機を停止させ冑、これによって円滑か
つ迅速な停止を可能にする誘１電動機の急速停止装置の
提供を目的とする。

〔発明の概要〕

この目的を達成するために本発明は、電力変換器を介し
て誘導電動機を駆動し、故障発生時に前記電力変換器か
らの給電を停止する誘導電動機の可変速ドライブシステ
ムにおいて、前記電力変換器よりも低圧の可変電圧可変
周波数の交流を前記誘導電動機に供給する電流形インパ
ークと、この電流形インバータおよび前記誘導電動機間
に設けられる停止用１７ｉ！閉器と、故障によって給電
停止された前記誘導雷ｆＩＩＩ機の残留磁気による誘起
電圧を検出する電圧検出器と、この電圧検出器の出力信
号に基づき、前記誘導電動機の誘起電圧が前記電流形イ
ンバータの許容値以下になったとき前記停止用開閉器を
閉成させると共に、前記誘導電動機に１１１１動トルク
を与えるように前記電流形インバータを制御する制御部
とを具備したことを特徴とするものである。

〔発明の実施例〕

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。同図において、しゃ断器１を介して一次巻線が三相
交流電源に接続される三相変圧器２の二次巻線に、サイ
リスクブリッジで構成され、電力変換器としてのサイク
ロコンバータ３が接続されており、さらに、サイクロコ
ンバータ３には非常用開閉器４を介して誘導電動機５が
接続されている。そして、サイクロコンバータ３および
非常用開閉器４を制御するために、π］器用変流器６の
信号から各相電流を検出する電流検出器７と、誘導電動
機５の速度を検出する速度検出器８と、これらの検出器
の信号に基づいてサイクロコンバータ３にサイリスク点
弧信号を与えると同時に、非常用開閉器４に開放指令を
与える制御装置９とが設けられている。

一方、三相交流電源にはコンバータ１１が接続されてお
り、その直流出力端に直流リアクトル１２を介してイン
バータ１３が接続されている。

そして、これらが本発明に言う電流形インバータを構成
している。

また、インバータ１３の交流出力端は、電動機の急速停
止時に閉成させる停止用開閉器１４を介して、誘導電動
８１５に接続されている。

一方、コンバータ１１を制御するために、その前段に設
けられた計器用変流器１５の信号から入力電流を検出す
る電流検出器１６と、誘導電動機５の減速基準を与える
減速基準回路１７と、これら両者の出力信号に基づいて
コンバータ１１をυ制御するコンバータ制御装置１８と
が設けられている。

また次に、インバータ１３および停止用開閉器１４を制
御するために、誘導電動機５の残Ｖｌｉ磁気による誘起
電圧を検出する電圧検出器１９と、この電圧検出器１９
および上記減速基準回路１７の出力に基づいてインバー
タ１３に点弧信号を、停止用開閉器１４に閉成指令をそ
れぞれ与えるインバータ制御装＠２０とが設けられてい
る。

一方、インバータ１３と停止用開閉器１４との間には、
星形結合された制動用抵抗器２１が接続されている。

以上のように構成された本実施例の作用を第２図をも参
照して以下に説明する。

先ず、三相変圧器２を介して多相交流がサイクロコンバ
ータ２に加えられており、ここで制御装置９が非常用開
閉器４を閉成させると共に、サイクロコンバータ３を制
御すると、誘導電動機５が駆動される。このとき、誘導
電動機５の入力電流を検出する電流検出器７の信号と、
速度を検出する速度検出器８の信号とが制御装置９にフ
ィードバック信号として加えられる。

次に、制御装置７の一部が故障したことにより誘導電動
機５に過電流が流れ、しかも、一定時間以上続くと、制
御装置７がサイクロコンバータ３を構成するサイリスタ
をターンオフさせると共に、非常開閉器４を開放させる
。また、サイクロコンバータ３自体の故障によって、こ
のサイクロコンバータに過電流が流れた場合には、しゃ
断器１が動作して電源回路を開放する。

しかして、誘導電動機５に過電流が流れた場合はもちろ
んのこと、サイクロコンバータ３に過電流が流れた場合
も、誘導電動機５に対するサイクロコンバータ３からの
給電が停止される。

このとき、誘導電動機５はフリーランの状態になり、少
なくとも数秒間、その入力端子間に残留磁気による電圧
が誘起される。

一方、コンバータ１１、直流リアクトル１２およびイン
バータ１３でなる電流形インバータは三相交流電源に電
力を回生じて、誘導電動機５を回生制動するものである
が、この電流形インバータはサイクロコンバータ３に比
して許容電圧が格段に低くなっており、フリーラン状態
になった直後の誘起電圧をそのままインバータ１３に加
えると椛成素子が破壊される。

そのため、誘導雷１１Ｊｌｆｉ５の入力端子電圧を電圧
検出器１９で検出してインバータ制御装置２０に加える
。インバータ制御装置２０は、誘導電動機５の入力端子
電圧がインバータ１３の許容電圧以下なった時点で停止
用開閉器１４を閉成させる一方、誘導電動機５の入力端
子電圧と同期した電圧が出力されるようにインバータ１
３を制御する。

このとき、コンバータ制御装置１８は電流検出器１６の
出力信号に基づいて許容電流以上の電流が流れないよう
にコンバータ１１をα制御する。

次に、インバータ制御装置２０は、電圧検出器１つの出
力信号、すなわち、アナログ信号から電圧と周波数とを
読み取り、電圧と周波数との比（Ｖ／Ｆ）が減速基準回
路１７に設定された値以下になったとき、所定の減速パ
ターンになるようにインバータ１３を制御して誘導電動
機５を停止させる。

第２図はかかる制御に関連する誘導電動機５のスリップ
周波数とトルク（電流）との関係を示す線図であり、サ
イクロコンバータ３が細い実線に従って誘導雷［！１５
にカ行トルクＴＡを発生させているが、電流形インバー
タはコンバータ１１によって電流Ｉを破線の如く制限す
るので、インバータ制御装置２０は太い実線に従って回
生制動トルクＴ８を制御することになる。

この場合、同期周波数ｆ。に対して、スリップ周波数が
ｆ、のとき最大の回生制動トルクが得られることになり
、インバータ制御装置２０は減速基準回路１７の減速基
準に従って速やかにｆ。十ｆ、になるようにインバータ
１３の出力周波数を制御する。

ところで、上述した回生制動を行なったとしても、誘導
電動機５の容量が大きな場合には電流形インバータ自体
の容量も相当に大きくなり、そのコストおよび設置スペ
ースの点で問題になることがある。

第１図中のインバータ１３Ｊ５よび停止用開閉器１４間
に設けられた制動用抵抗器２１はこの問題を解決するた
めのものであり、停止用開閉器１４を閉成させたときこ
の制動用抵抗器に電流を流して制動トルクを発生させる
一方、電流形インバータが誘導電動機５の励磁分電流を
供給すれば済むように構成され、ている。

かくして、誘導電動機５の容量が大きく、高電圧を供給
しているような場合でも電流形インバータおよびその制
御部の容量は小さくても済むという利点がある。

なお、上記実施例ではかご形層導電動機の制御について
説明したが、本発明はこれ以下の誘導雷ｖＪ機にも適用
し得ることは言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上の説明によって明らかな如く、本発明によれば機械
的ブレーキを設けることができない場合でも、有効な制
動トルクを発生させると共に、好適な減速パターンで誘
導電動機を停止させ得、これによって円滑かつ迅速な停
止が可能になるという効果が得られている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第
２図は同実施例の作用を説明するために、スリップ周波
数とトルクとの関係を示す線図である。 ３・・・サイクロコンバータ、４・・・非常用開閉器、
５・・・かご形誘導雷動橢、９・・・制御装置、１１・
・・コンバータ、１２・・・直流リアクトル、１３・・
・インバータ、１４・・・停止用開閉器、１８・・・コ
ンバータ制御装置、１９・・・電圧検出器、２０・・・
インバータ制御Ｉ装置、２１・・・制動用抵抗器。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 第−図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電力変換器を介して誘導電動機を駆動し、故障発生時に
   前記電力変換器からの給電を停止する誘導電動機の可変
   速ドライブシステムにおいて、前記電力変換器よりも低
   圧の可変電圧可変周波数の交流を前記誘導電動機に供給
   する電流形インバータと、この電流形インバータおよび
   前記誘導電動機間に設けられる停止用開閉器と、故障に
   よつて給電停止された前記誘導電動機の残留磁気による
   誘起電圧を検出する電圧検出器と、この電圧検出器の出
   力信号に基づき、前記誘導電動機の誘起電圧が前記電流
   形インバータの許容値以下になつたとき前記停止用開閉
   器を閉成させると共に、前記誘導電動機に制動トルクを
   与えるように前記電流形インバータを制御する制御部と
   を具備したことを特徴とする誘導電動機の急速停止装置
   。