JPS62217884A - 誘導電動機の制御装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、電磁接触器等の開閉器を用いて誘導電動機を
スターデルタ始動させるようにした誘導電動機の制御装
置に関する。

（従来の技術） 三相誘導電動機の始動時において、その始動電流を制限
するための一つの手段として、最初は一次巻線をスター
結線状態にして始動し、略全速度に達したときに一次巻
線をデルタ結線状態に切換えるようにしたスターデルタ
始動方式が良く知られている。このようなスターデルタ
始動方式を採用する場合、スター結線状態からデルタ結
線状態への切換えタイミングが早過ぎるときには、切換
え時に負荷電流が急増して始動電流制限という所期の目
的が達成できないことがある。斯かる事情に対処するた
め、従来より、スター結線状態からデルタ結線状態への
切換えを自動的に行なうようにしだ誘導電動機の制御装
置が供されている。

このような誘導電動機の制御装置において、電源投入用
の第１の電磁接触器、スター結線用の第２の電磁接触器
及びデルタ結線用の第３の電磁接触器を用いた所謂三コ
ンタクタ式を採用する場合には、以下に述べるように構
成される。即ち、従来の制御装置においては、スター結
線からデルタ結線への切換え要素として、例えばオフデ
ィレー接点及びオンディレー接点を備えた遅延動作瞬時
復帰形の時限継電器が使用される。そして、第１の電磁
接触器は、始動用操作スイッチのオンに応じて励磁され
て閉路するように設けられ、時限継電器は、斯かる第１
の電磁接触器の励磁に応じて励磁されるように設けられ
る。また、第２の電磁接触器は、時限継電器のオフディ
レー接点を通じて励磁されるように設けられ、第３の電
磁接触器は、時限継電器のオンディレー接点を通じて励
磁されるように設けられている。従って、斯様に構成さ
れた誘導電動機の制御装置にあっては、始動用操作スイ
ッチのオンに応じて、第１の電磁接触器を閉路すると共
に、オフディレー接点を通じて第２の電磁接触器を励磁
してこれを閉路させ、以て誘導電動機に対してスター結
線状態にて通電させる。この後、まず時限継電器に設定
されたオフディレ一時間が経過したときにオフディレー
接点をオフして第２の電磁接触器を開路し、さらに時限
継電器に設定されたオンディレ一時間が経過したときに
オンディレー接点をオンさせることにより、このオンデ
ィレー接点を通じて第３の電磁接触器を励磁してこれを
閉路させ、以て誘導電動機に対してデルタ結線状態にて
通電させる。

（発明が解決しようとする問題点） 上記従来構成による誘導電動機の制御装置では、始動電
流を制限するという所期の目的を達成するために、時限
継電器のオフディレ一時間及びオンディレ一時間を誘導
電動機の定格及び負荷の大きさに合せて厳密に設定する
必要がある。具体的には、所謂ＣＤＩ　　（誘導電動機
のはずみ車効果と電動機軸に換算した負荷の反抗トルク
との和）を得て誘導電動機の加速トルクを計算すると共
に、その計算結果に基づいて始動電流が流れる時間を算
出することにより、前記オフディレ一時間及びオンディ
レ一時間を決定することが行なわれている。或は、スタ
ー結線状態で流れる始動電流を実際にＭ１定し、その測
定結果に基づいて前記オフディレ一時間及びオンディレ
一時間を決定することも行なわれている。

しかしながら、上記のような何れの手段を採用した場合
でも、スター結線状態からデルタ結線状態への切換えタ
イミングの設定（換言すれば時限継電器のディレ一時間
の設定）に多大の手間及び時間を要するものであり、こ
の点の解決が望まれていた。

そこで、本発明の目的は、誘導電動機をスターデルタ始
動させる際におけるスター結線状態からデルタ結線状態
への切換えタイミングを、きわめて容易且つ高精度に設
定することができる等の効果を奏する誘導電動機の制御
装置を提供するにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明による誘導電動機の制御装置は、誘導電動機に流
れる電流を検出する電流検出手段、並びにこの電流検出
手段による検出値をデジタル化するコンバータを夫々設
け、さらに予め記憶したプログラムにより制御され始動
命令を受けたときに前記誘導電動機に対してスターデル
タ切換え用の開閉器によりスター結線状態で通電すると
共にこの後に前記コンバータから出力される検出電流値
が安定したときに誘導電動機に対して上記開閉器により
デルタ結線状態で通電するように切換える論理演算回路
を設ける構成としたものである。

（作用） 誘導電動機の始動時には、誘導電動機が論理演算回路に
よってスター結線状態で通電され、以てその始動電流が
全電圧始動時に比べて１／３程度に制限される。この後
、略全速度に達したときにはスター結線状態での誘導電
動機のトルク特性と負荷トルク特性が平衡して、始動電
流が安定するようになるが、このような状態になったと
きには、論理演算回路がコンバータからの検出電流値に
基づいて誘導電動機をデルタ結線状態で通電させるよう
になり、このようにしてスター結線状態からデルタ結線
状態へ自動的に切換えられる。

（実施例） 第１図には本発明の一実施例における全体の電気的構成
が示され、第２図には同実施例における要部の電気的構
成が示され、さらに第３図には誘導電動機の始動後にお
ける電流曲線が示されている。

第１図において、１は制御対象である誘導電動機、２は
この誘導電動機１の電源をなす三相の主回路電源母線、
３は配線用しゃ断器、４は電源投入用の開閉器たる第１
の電磁接触器、５はその閉路状態で誘導電動機１の一次
巻線をスター結線状態に切換える開閉器たる第２の電磁
接触器、６はその閉路状態で誘導電動機１の一次巻線を
デルタ結線状態に切換える開閉器たる第３の電磁接触器
で、これらによって主回路７が構成される。８は主回路
電流（主回路７に流れる負荷電流）を検出するように設
けられた電流検出手段たる変流器で、その検出電流値を
示す電流信号１ｃを出力する。

９は主回路７に流れる零相電流を検出するように設けら
れた零相変流器で、その検出電流値を示す電流信号Ｉｚ
を出力する。１ｏは主回路７の二相から給電される電源
トランスで、これの二次側には２種類の電源電圧を発生
するために２個の巻線１０ａ、１０ｂが設けられている
。

１１は前記電源トランス１ｏの二次側巻線１゜ａから給
電される操作回路部、１２は電源トランス１０の二次側
巻線１０ｂがら給電される演算回路部である。上記操作
回路部１１において、１３は始動用操作スイッチ、１４
は停止用操作スイッチ、４ａ及び４ｂは夫々前記第１の
電磁接触器４の励磁コイル及び常閉形補助接点、５ａ、
５ｂ及び５ｃは夫々前記第２の電磁接触器５の励磁コイ
ル、常閉形補助接点及び常閉形補助接点、６ａ。

６ｂ及び６ｃは夫々前記第３の電磁接触器６の励磁コイ
ル、常閉形補助接点及び常閉形補助接点である。そして
、上記補助接点４ｂ、５ｂ、６ｂ。

始動用操作スイッチ１３及び停止用操作スイッチ１４は
、電源トランス１ｏの二次側巻線１０ａの一端に接続さ
れた電源ラインＬ１と演算回路部１２の入力端子ＤＳ　
＋　ＤＢ　、ＤＴ　ｒ　ＤＢ及びり、との各間に接続さ
れる。励磁コイル４ａは電源ラインＬｌと演算回路部１
２の出力端子Ｐｏとの間に接続される。また、励磁コイ
ル５ａは電源ラインＬｌと演算回路部１２の出力端子Ｐ
１との間に補助接点６ｃを介して接続される。さらに、
励磁コイル６ａは電源ラインＬ１と演算回路部１２の出
力端子Ｐ２との間に補助接点５ｃを介して接続されるも
のである。従って、励磁コイル５ａ、６ａに関しては、
これらが同時に励磁されない所謂インクロック回路が構
成されている。尚、電源トランス１０の二次側巻線１０
ａの他端に接続された電源ラインＬ２は、演算回路部１
２の入力端子Ｄ４に接続されている。

一方、演算回路部１２にあっては、その入力端子Ｄｏ、
Ｄ！間に前記変流Ｓ８による検出出力（電流信号Ｉｃ）
を受けると共に、入力端子Ｄ２゜Ｄ３間に前記零相変流
器９による検出出力（電流信号１ｚ）を受けるように設
けられている。そして、第２図には斯かる演算回路部１
２の内部構成が示されている。この第２図において、１
５はコンバータで、これは変流器８がらの電流信号１ｃ
及び零相変流器９からの電流信号Ｉｚを夫々デジタル化
した電流信号Ｉ−ｃ及びＩ−ｚを出力する。

１６は入力回路で、これは補助接点４ｂ、５ｂ。

６ｂ、始動用操作スイッチ１３．停止用操作スイッチ１
４の各オン毎にそのオン状態を特定可能なコード信号を
発生する。１７は記憶回路で、これには励磁コイル４ａ
、５ａ、６ａの通断電制御用プログラムが予め記憶され
ている。１８は上記プログラムにより制御される論理演
算回路で、これはデータ転送用の記憶装置を有し、前記
コンバータ１５から与えられる電流信号１−ｃ、１″２
及び前記入力回路１６から与えられるコード信号に基づ
いて、励磁コイル４ａ、５ａ、５ａ用の各駆動信号を後
述のように出力する。１９は上記論理演算回路１８から
出力される各駆動信号を受ける駆動回路で、励磁コイル
４ａ用の駆動信号を受けたときに入力端子Ｄ４と出力端
子Ｐ、との間を接続状態にして励磁コイル４ａの通電路
を形成し、同様に励磁コイル５ａ及び６ａ用の駆動信号
を受けた各場合に、入力端子Ｄ４と出力端子Ｐ１若しく
はＰ２との各間を接続状態にして励磁コイル５ａ及び６
ａの各通電路を選択的に形成するように構成されている
。

さて、以下においては論理演算回路１８による制御内容
について説明する。即ち、論理演算回路１８は、始動用
操作スイッチ１３のオンに応じてそのオン状態を示すコ
ード信号が入力された（換言すれば動作指令が与えられ
た）ときに、励磁コイル４ａ、５ａ用の駆動信号を出力
する。すると、駆動回路１９によって励磁コイル４ａ、
５ａの通電路が形成されて第１の電磁接触器４及び第２
の電磁接触２′Ａ５が閉路されるため、誘導電動機１が
スター結線状態にて通電開始されるようになる。

尚、このときにおいて論理演算回路１８は、補助接点４
ｂのオン状態を示すコード信号が入力されている場合の
み前記駆動信号の出力を継続するものであり、また補助
接点５ｂのオンに応じて入力されるコード信号に基づい
て誘導電動機１がスター結線状態で運転されている旨を
記憶する。論理演算回路１８は、電流信号Ｉ″Ｃにより
示される主回路電流を常時監視しており、上記スター結
線状態での主回路電流（誘導電動機１の始動電流）が定
格電流値付近（例えばその定格電流値の±２０％程度の
範囲）まで下がって、その状態が一定時間Ｔ（例えば１
〜２秒）以上変化がなかった場合に、これを論理的な演
算により検出して励磁コイル５ａ用の駆動信号の出力を
停止する。この結果、励磁コイル５ａが断電されて第２
の電磁接触器５が開路されるようになる。さらに、論理
演算回路１８は、上記励磁コイル５ａ用の駆動信号の出
力を停止してから所定の休止時間ｔ（例えば０゜０２〜
０．０５秒程度）が経過したときに、励磁コイル６ａ用
の駆動信号を出力する。すると、駆動回路１９によって
励磁コイル６ａの通電路が形成されて第１の電磁接触器
４に加えて第３の電磁接触器６も閉路されるため、誘導
電動機１がデルタ結線状態での通電状態に切換えられる
。尚、このときにおいて論理演算回路１８は、補助接点
６ｂのオンに応じて入力されるコード信号に基づいて誘
導電動機１がデルタ結線状態で運転されている旨を記憶
する。

論理演算回路工８は、停止用操作スイッチ１４のオンに
応じてそのオン状態を示すコード信号が入力された（換
言すれば停止指令が与えられた）ときに、励磁コイル４
ａ、５ａ、６ａ用の各駆動信号の出力を停止するもので
あり、これにより対応する電磁接触器４．５．６が開路
されて誘導電動機１の運転が停止される。また、このと
きにおいて論理演算回路１８は、誘導電動機ｌの運転状
態の記憶を初期化する。

さらに、論理演算回路１８は、電流信号１−ｚにより示
される主回路電流の他に電流信号Ｉ−ｚにより示される
零相電流も常時監視するように設けられており、主回路
７に過電流が流れたとき、並びに主回路７に地絡事故等
が発生して所定値以上の零相電流が流れたときに、その
故障状態を論理的に判断して記憶すると共に、少なくと
も励磁コイル４ａ用の駆動信号の出力を停止するように
構成されている。従って、主回路７に過負荷、漏電等の
故障状態が発生したときには、少なくとも電磁接触器４
が開路されて誘導電動機１が主回路電源母線２から切り
離されるようになる。

要するに論理演算回路１８は、動作指令が与えられたと
きに、まず第１及び第２の電磁接触器４及び５を閉路し
て誘導電動機１をスター結線にて通電させる。加えて論
理演算回路１８は、斯かる通電状態時において、主回路
電流即ち誘導電動機１の始動電流が定格電流値付近まで
下がって安定した状態が一定時間Ｔ継続したときに、第
２の電磁接触器５を開路すると共に、この後休止時間ｔ
が経過したときに第３の電磁接触器６を閉路して誘導電
動機１をデルタ結線での通電状態へ自動的に切換えるも
のである。この場合、スター結線での主回路電流は、第
３図の電流曲線図に示すように誘導電動機１が略全速度
付近に達したときに安定化するものであるから、結果的
に、上記のような論理演算回路１８によるスター結線状
態からデルタ結線状態への切換えタイミングは、デルタ
結線への切換え時の突入電流が抑制された最適なりイミ
ノジとなるように制御されるものである。そして、上述
のように誘導電動機１が略全速度付近に達したときに主
回路電流が安定化する現象は、誘導電動機１の定格及び
負荷の大きさに応じた所定時期に必ず発生するから、前
述のような論理演算回路１８によるスター結線状態から
デルタ結線状態への切換えタイミングの設定作業は、前
記一定時間Ｔ及び休止時間ｔを決定する程度のことで済
む。即ち、本実施例によれば、従来のように誘導電動機
１の定格及び負荷の大きさの関係に合せて加速トルクを
計算する等の面倒な手間が不要となるものである。また
、本実施例によれば、スター結線状態からデルタ結線状
態への切換え時に生ずる無電圧期間（前記休止時間ｔに
対応）を論理演算により得ているから、その無電圧期間
の長短の制御を、従来の時限ｍ電器を用いる場合に比べ
て精度良く行なうことができ、以てデルタ結線への切換
え時の突入電流の抑制をより効果的に行なうことができ
る。さらに、本実施例によれば、論理演算回路１８によ
って主回路７の過負荷保護。

漏電しゃ断の機能を併せて得るようにしているから、過
負荷保護機能及び漏電しゃ断機能を別途に設ける場合に
比して、配線数を少なくできると共に、全体を小形化す
ることができる。

尚、上記実施例では、スターデルタ始動方式として、３
個の電磁接触器４，５．６を用いた三コンタクタ式を採
用したが、ニコンタクタ式を採用できることは勿論であ
る。

その他、本発明は上記し且つ図面に示した実施例に限定
されるものではなく、例えば開閉器として電磁接触器以
外のものを使用したり、或は電流検出手段として変流器
以外のものを使用しても良い等、その要旨を逸脱しない
範囲で種々変形して実施することができる。

［発明の効果］ 本発明によれば以上の説明によって明らかなように、誘
導電動機をスターデルタ始動させる際にスター結線状態
からデルタ結線状態への切換えタイミングの精度を高く
できて、始動電流を十分に抑制することができると共に
、上記切換えタイミングの設定をきわめて容易に行ない
得るという優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図は全体の
電気的構成図、第２図は要部の電気的構成図、第３図は
電流曲線図である。 図中、１は誘導電動機、２は主回路電源母線、４は第１
の電磁接触器（開閉器）、５は第２の電磁接触器（開閉
器）、６は第３の電磁接触器（開閉器）、７は主回路、
８は変流器（電流検出手段）、９零相変流器、１１は操
作回路部、１２は演算回路部、１５はコンバータ、１６
は入力回路、１７は記憶回路、１８は論理演算回路、１
９は駆動回路を示す。 出願人　　株式会社　東　　　芝 箇２図 榮　３　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、主回路に介在された複数の開閉器により誘導電動機
   をスターデルタ始動させるようにした制御装置において
   、前記主回路に流れる電流を検出する電流検出手段と、
   この電流検出手段による検出値をデジタル化するコンバ
   ータと、予め記憶したプログラムにより制御されるよう
   に設けられ始動命令を受けたときに前記誘導電動機に対
   して前記開閉器によりスター結線状態で通電すると共に
   この後に前記コンバータから出力される検出電流値が安
   定したときに誘導電動機に対して開閉器によりデルタ結
   線状態で通電するように切換える論理演算回路とを備え
   たことを特徴とする誘導電動機の制御装置。