JPS62225190A - セルビウス装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、巻線形誘導電動撮の２次側巻線にサイクロ
コンバータを接続して、巻線形誘導電動機の回転速度を
同期速度の付近の比較的せまい範囲で制御するセルビウ
ス装置に関するものである。

［従来の技術］ 第３図は、従来のセルビウス装置の構成図である。図に
於て、１は巻線形誘導電動機、２はサイクロコンバータ
、７は三相交流電源、８は電源７と巻線形誘導電動機１
の１次巻線を接続する開閉器、１０はサイクロコンバー
タ２と巻線形誘導電動ａ１の２次巻線を接続する開閉器
、２３は起動抵抗器、２４は巻線形誘導電動ｎ１の２次
′ｆｊＩ！と起動抵抗器２３を接続する開閉器である。

以上の従来の構成に於て、巻線形誘導電動８１１を起動
する場合、開閉器８及び開閉器２４を閉じて巻線形誘導
電動＋１１の２次巻線に起動抵抗器２３を接続し、起動
抵抗器２３の抵抗値を徐々に減少して加速し、同期速度
付近まで加速して巻線形誘導電動機１の２次電圧が、サ
イクロコンバータ２の定格電圧以下に下ってから開閉器
２４を開いて開閉器１０を閉じ、運転状態に入れる方法
が行われていた。

［発明が解決しようとする問題点１ 以上述べた従来の方法に於ては、起動抵抗器２３が必要
であり、特に巻線形溝導電動機１が大言。

ｍ機の場合、起動抵抗器が大形になり、例えば水抵抗器
を使用する場合、設置場所の問題や保守が面倒になる欠
点があった。また、起動中に起動抵抗器に流れる電流に
より電力損失を生ずること、発生した熱を冷却する必要
があることなどの欠点があった。また、従来の方法では
、減速停止制御ができないため、巻線形溝導電動機１が
慣性で回転し続け、停止までに時間がかかり作業性が悪
いこと、早く停止する必要がある場合は機械式のブレー
キが必要になるなどの欠点があった。

この発明は上述の従来の欠点を除去するためになされた
ものであり、サイクロコンバータ２を用いて巻線形溝導
電動機１との接続を切換えながらサイクロコンバータ２
の出力電圧及び出力周波数の能力範囲内で巻線形溝導電
動機を同期速度付近まで加速することにより起動抵抗器
を省略できるようにしたセルビウス装置を提供すること
にある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は前述欠点を除去するために、巻線形溝導電動機
として２次側巻線の巻回数が１次側巻線の巻回数より多
い電動機を用い、零速度から所定の速度までの範囲で電
動機の２次側巻線を短絡する第１の開閉器と、第２の開
閉器を介して１次側巻線を付勢するサイクロコンバータ
と、所定の速度を超え所望の滑り速度の範囲で電動機の
２次側巻線を商用電源に接続するための第３の開閉器と
、所望の漬り速度以上の速度で電動機の１次側巻線を巻
線を商用Ｎｌに接続するための第４の開閉器及びサイク
ロコンバータを２次側巻線に接続する第５の開閉器を具
備したことを特徴とする。

［作　用］ 本発明のセルビウス装置は、第１の開閉器と第２の開閉
器が閉路することにより巻線形溝導電動機はその２次側
が短絡されるためかご形翼導電動機として動作し、その
速度はサイクロコンバータによって、電動機の１次側巻
線に印加される周波数と電圧を制御することにより所定
の速度まで加速する。

次に、所定の速度に達した時点で第２の開閉器をそのま
まの状態にしておき、第１のＲ閉器を開路し、第３の開
閉器を閉路することにより電動機は２次側巻線が商用電
源に接続され、１次側巻線にサイクロコンバータが接続
された状態でセルビウス運転する。

更に、所望の滑り速度に達した時点で第４及び第５の開
閉器を開路することにより電動機はその１次側巻線が商
用電源に接続され２次側巻線にサイクロコンバータが接
続された状態での通常のセルビウス運転となる。

以下、この発明を図面に基づいて説明する。

第１図は、この発明の一実施例を示す構成図である。図
に於て、１，２．７は第３図の同一記号と同一である。

３．４．５はそれぞれ巻線形溝導電動機１の１次側Ｕ相
、■相、Ｗ相又は２次側Ｕ相、■相、Ｗ相ｌｔ流を制御
するサイリスタブリッジ、６はサイリスクブリッジ３．
４．５へ交流電力を供給する′ＩＩｉ源変圧器で以上の
３〜６によりサイクロコンバータ２が構成される。

８は第４の開閉器、９は電源７と巻線形溝導電動機１の
２次巻線を接続する第３の開閉器、１０は第５の開閉器
、１１はサイクロコンバータ２と巻線形溝導電動機１の
１次巻線を接続する第２の開閉器、１２は巻線形溝導電
動機１の２次巻線を短絡する第１の開閉器、１３は巻線
形溝導電動機１の回転速度を検出する回転検出器、１４
はサイクロコンバータ２の出力電流を検出する電流検出
器、１５は電源７の電圧を検出する電圧検出器、１６（
ま制御装置、１７は第４の開閉器８の操作信号、１８は
第３の開閉器９の操作信号、１９は第５の開閉器１０の
操作信号、２０は第２の開閉器１１の操作信号、２１は
第１の開閉器１２の操作信号、２２はサイリスクブリッ
ジ３〜５の点弧パルスとする。

次に、この発明の動作を第２図及びＭ１図を参照しなが
ら説明する。

第２図に於て、Ａ点は巻線形誘導電動機１が停止してい
る点、Ｂ点は同期速度の２０％の速度で回転している点
、０点は同期速度の５０％の速度で回転している点、Ｄ
点は同期速度で回転している点とする。また、■は起動
及び停止モードに於けるサイクロコンバータ２の出力電
圧の大きさ、■は起動及び停止モードに於ける巻線形誘
導電動１１１の発生１〜ルク、■はサイクロコンバータ
２の出力周波数、■は運転モードに於けるサイクロコン
バータ２の出力電圧の大きさ、■は運転モードに於ける
巻線形溝導電動機１の発生トルクとする。

またＡ点から０点の範囲で第２の開閉器１１及び第１の
開閉器１２をオンしている状態を起動及び停止モード（
１）、０点からＥ点の範囲で第３の開閉器９及び第２の
開閉器１１をオンしている状態を起動及び停止モードｆ
′２Ｊ、Ｅ点からＥ点の範囲で第４の開閉器８及び第５
の開閉器１ｏをオンしてい状態を運転モードとする。

次に、説明をわかりやすくするために、−例としての具
体的数値に基づいて説明する。

電源７の電圧を１６．５ｋＶとし、巻線形溝導電動機１
の１次側巻線に対する２次巻線をＫとすれば、起動及び
停止モード（２で、第３の開閉器９がオンして巻線形溝
導電動機１の２次巻線に１６．５ｋＶが印加されたとき
１次巻線の電圧は０点に於て、 Ｖ　＝　１６．５　ＸＹＸＴ　　　　　　　　・（１）
運転範囲のすべりを＋８％とするとき運転モードで第４
の開閉器８がオンして巻線形溝導電動機１の１次巻線に
１６．５ｋＶが印加されたとき２次巻線の電圧はすべり
一８％のＥ点またはすべり＋８％のＥ点に於て、 ８　　　　　　・・・（２） ｖ　　＝１６．５ＸＫＸ玉了 Ｆ 今、Ｓを８％とすれば、Ｖｃ＝ＶｔＦとするＫの値は（
１）式及び（′２Ｊ式より １×上−ＫＸ−Ｌ− Ｋ　　２　　　１００ サイクロコンバータの出力電圧の最大値は（１）式、（
′２Ｊ式、（３式より Ｖｃ　＝Ｖｉ＝　Ｆ　＝３．３　　ｋＶ　　　・”（４
）以上のように定数を定めたときの起動の手順を第１図
および第２図に従って説明する。

巻ｍ誘導電動１１１１が停止している状態で操作信号２
０及び操作信号２１により第２の開閉Ｍ１１及び第１の
開閉器１２をオンすると、巻線形溝導電動機１の２次端
子ｔｌ、Ｖ、Ｗが短絡され、かつサイクロコンバータ２
の出力が巻線形溝導電動機１の１次端子Ｕ、Ｖ、Ｗへ接
続される。したがって公知のかご形溝導電動機の１次周
波数制御により、サイクロコンバータ２の出力周波数を
徐々に増加して電動機を起動できる。このとき、サイク
ロコンバータ２の電源電圧の位相を電圧検出器１５で検
出しこれに基づいてサイリスタブリッジ３〜５の点弧位
相制御を行う。また、サイクロコンバータ２から巻線形
溝導電動機１へ供給する電流を電流検出器４から１４で
検出してサイリスタブリッジ３〜５の点弧位相を制御し
て、電流制御を行う。巻線形誘導電動ｖ１１の回転速度
は回転検出器１３で検出し、この回転速度に基づいてサ
イクロコンバータ２の出力周波数を制御して、いわゆる
すべり周波数制御により速度制御を行う。このとき巻線
形誘導電動１ｆｉ１の１次巻線に供給する電流と、すべ
り周波数を制御して定格磁束を発生するようにする。巻
線形誘導電動１ｌ１１の１次巻線に対する２次巻線は２
．５であるから２次巻線の電流容量は、１次巻線に対し
て、　７丁”Ｏ−４となる。サイクロコンバータは運転
モードでは２次巻線に接続して使用されるからサイクロ
コンバータの電流容量を約０．４とすれば第２図に■で
示すように、４０％のトルクを発生して起動できる。巻
線形誘導電動ｔａ１の１次巻線の定格電圧は１６．５ｋ
Ｖであるから、２０％速度まで加速したＢ点に於て、１
６．５　ｋＶＸｏ、２−３．３ｋＶとなり、サイクロコ
ンバータ２の定格電圧に達する。したがってＢ点から更
に加速する場合、すべり周波数を制御して、速度に反比
例して磁束が弱まるように制御する。このようにしてＢ
点から０点までサイクロコンバータ２の出力電圧■を３
．３ｋＶ一定に制御する。Ｃ点に於て、磁束は２０１５
０−０．４、したがってトルクは■で示すように４０％
Ｘ０．４−１６％となる。電源周波数を５０）−ｆｚと
すれば、サイクロコンバータの出力周波数は■で示すよ
うにＣ点に於て２５Ｈ２となる。一般にサイクロコンバ
ータの出力周波数の上限は電源周波数の１／２程度まで
であるからＣ点から更に加速するには、起動及び停止モ
ーｌ−（２）へ切換える必要がある。Ｃ点まで加速した
ら、サイクロコンバータを制御して巻線形誘導電動機７
の７次及び２次２ｉ流が零になるように制御してからサ
イクロコンバータをオフし、操作信号２１により第１の
開閉器１２をオフする。

次に再びサイクロコンバータをオンして巻線形誘導電動
機１の１次巻線を励磁する。このとき２次巻線に発生す
る電圧が１６．５ｋＶ、周波数が５０Ｈｚになるように
するには、１次巻数に対する２次巻数は２．５であるか
ら、磁束は一’Ｅ”；”−＝０．４、すなわち、磁束が
４０％になるように励［流を制御する。励磁周波数は１
５で検出した電源周波数と１３で検出した回転数の差と
して検出し、Ｃ点では２５Ｈｚとなる。１５及び１３に
より、位相を含めた量として検出し、巻線形誘導電動機
１の２次巻線の電圧を電源に同期させてがら操作信号１
８により、第３の開閉器９をオンし、起動及び停止モー
ド（２への切換を完了する。このときの電圧は巻線形誘
導電動８１１の２次巻線の電圧が１６．５ｋＶであるか
ら、１次巻線の電圧は巻数比とすべりとの関係から、Ｃ
点に於て１６．５ｋＶｘ　１了　ｘｏ、５−３．３　　
ｋＶとなる。トルクは磁束が４０％、サイクロコンバー
タのＮ流定格が４０％であるから、４０％Ｘ０．４−１
６％となる。以上Ｃ点からの加速は公知のセルビウス装
置としての運転となる。サイクロコンバータ２の出力電
圧■、及び出力周波数■は速度の増加にしたがって減少
し、同期速度（Ｄ点）で零になる。

速度がＥ点からＥ点の範囲に入ったら運転モードに切換
える。運転モードへの切換は起動及び停止モード（′２
Ｊへの切換と同様に行い、まず、サイクロコンバータ２
により巻線形誘導電動ｔ１１の！！５！を零に制御して
から第３の開閉器９及び第２の開閉器１１をオフする。

次に、第５の開閉器１０をオンして、サイクロコンバー
タ２により巻線形誘導電動機１の２次巻線を励磁して１
次巻線の電圧をｍｌに同期させた後、第４の開閉器８を
オンして切換を完了する。運転モードでの２次電圧は（
′２Ｊ式で表わされすべり８％に於て、ＶＥＦ−１６，
５ｘ２．５ｘ了障３．３ｋＶとなり、したかってサイク
ロコンバータの出力電圧は■で示すようになる。磁束は
、１次巻線に定格電圧１６．５ｋＶが印加されるから定
格磁束となる。また、２次巻線にサイクロコンバータ２
が接続されるから、定Ｗ１電流を流すことができる。し
たがって■で示すように定格トルクを発生することがで
きる。

以上、わかりやすくするために具体的°な数値に基づい
て説明したが、この発明の趣旨は巻線形誘導電動機の２
次巻数を１次巻数より多くすること、零速度から所定の
速度例えば同期速度の１／２までは巻線形溝導電動量の
２次側巻線を短絡してかご形溝導電動機の１次周波数制
皿と同様に運転すること、同期速度の１／２以上では、
巻数の多い２次巻線を電源に接続し巻数の少い１次巻線
をサイクロコンバータに接続してセルビウス装置として
運転することにより、サイクロコンバータの可能な出力
周波数と出力電圧の範囲内で、巻線形溝導電Ｉ機を運転
［囲まで加速できるようにしたことである。説明では加
速の手順について説明したが、逆の手順により減速、停
止制御できることは明らかである。

［発明の効果］ 以上述べたこの発明の効果は （１）　　起動抵抗器が不要になる、 （２１起動中に抵抗器に生ずる電力損失等がなくなり、
又発生した熱を冷却する必要もなくなるから、高効率化
を図れる、 （３）電気的な制動停止が可能であるから、作業性が良
くなる、 など経済上の効果及び作業上の効果が大である。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の一実施例の構成図、第２図はこの発
明の詳細な説明するための特性図、第３図は従来装置の
構成図である。 １・・・巻線形誘導電動機、２・・・サイクロコンバー
タ、３〜５・・・サイリスタブリッジ、６・・・電源変
圧器、７・・・電源、８・・・第４の開閉器、９・・・
第３の開閉器、１０・・・第５の開閉器、１１・・・第
２の開閉器、１２・・・第１の開閉器、１３・・・回転
検出器、１４・・・電流検出器、１５・・・電圧検出器
、１６・・・制御装置、１７・・・第１の開閉器の操作
信号、１８・・・第２の開閉器の操作信号、１９・・・
第３の開閉器の操作信号、２０・・・第４の開閉器の操
作信号、２１・・・第５の開閉器の操作信号、２２・・
・点弧パルス、２３・・・起動抵抗器、２４・・・第６
の開閉器。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 ｂ 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ２次側巻線の巻回数が１次側巻線の巻線数より多い巻線
   形誘導電動機のセルビウス装置において、前記巻線形誘
   導電動機の速度が零から所定の速度までの範囲で前記巻
   線形誘導電動機の２次側巻線を短絡する第１の開閉器と
   、第２の開閉器を介して１次側巻線を付勢するサイクロ
   コンバータと、前記所定の速度を超え所望の滑り速度の
   範囲で前記巻線形誘導電動機の２次側巻線を商用電源に
   接続するための第３の開閉器と、前記所望の滑り速度以
   上の速度で前記巻線形誘導電動機の１次側巻線を前記商
   用電源に接続するための第４の開閉器及び前記サイクロ
   コンバータを２次側巻線に接続する第５の開閉器を具備
   してなるセルビウス装置。