JPS637190A - ヒステリシス電動機の電源装置 - 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） 本発明はヒステリシス電動機とこれに並列にコンデンサ
が接続された負荷に給電するヒステリシス電動機の電源
装置に関する。

（従来の技術） 電源装置における保護としては、過電圧保護。

過電流保護が基本的な保護項目とされている。

（例えば、上山直彦編「サイリスタ制御ＡＣモータの運
転と保守」昭和５２年１０月２０日電気書院Ｐ１５２）
。

この他に、電源装置によっては、冷却ファンの過負荷保
護、素子の過熱保護が採用される場合もある。

電源装置保護の内、瞬時過電流保護は電源装置の主回路
を構成する素子の保護の面で重要である。

これは、過電流状態では、電圧降下による損失とスイッ
チング損失が増大し素子の内部発熱が大きくなり、その
結果、素子が破損するためである。

この為、従来から電源装置は負荷の各状態での電流値、
連続容量、過負荷耐量、瞬時過電流保護レベルなどから
装置仕様が決められていた。

（発明が解決しようとする問題点） 負荷がヒステリシス電動機（以下ＨＭと言う）と、これ
に並列接続してコンデンサから構成される場合、ＨＭに
特有の過励磁現象が生ずるため。

負荷を接続した状態で電源装置の出方電圧を下げた場合
、出力電流が増大するという特異な現象を生じる。この
為、ＨＭとこれに並列接続してコンデンサから成る負荷
を駆動する電源装置は、上記現象による電流を許容でき
る様な過電流耐量が必要となり大形の主回路素子を採用
する等の考慮が必要゛となり寸法の増大や価格の上昇の
要因となっている１本発明は、この様なＨＭの過励磁現
象に起因する過電流の特性に注目し、主回路素子を大形
化する必要のない電源装置を提供するものである。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 電源装置の出力電圧低下時の過電流の原因を第３図で示
す、第３図に於て軸Ａは有効電流を軸Ｒは遅れ無効電流
を示す。

ω　ＨＭの電圧が低下した時、過励磁現象が生ずる。こ
の過励磁現象により、電動機の定格電流１、は、電圧の
低下に比べて大巾に低下するとともに、力率、効率が大
巾に向上した電流ＩＭ′になる。

■　−方、力率補償コンデンサの補償電流ＩＣは。

電圧に比例して低下し、電流ＩＣ′　となる。

■　よって、定格電圧で適正な力率補償を施されている
電源電流工、は、電圧低下時に過補償となり、この為、
電源装置の出力電流が増大し、’を流Ｉ、／　となる。

ω〜■の説明で分かる様に、電圧低下時の電流増加は、
ＨＭの過励磁現象によりＨＭと力率改善コンデンサとの
間の整合性が崩れ；コンデンサが過補償となることに起
因している。この時の電流値の増加は、その時の電圧値
、ＨＭの過励磁特性に依存するが定格時の２００〜３０
０％にも達する。

上記説明より分かる様に、この時の電源電流は電圧に対
して位相進みの状態にある０位相進みの場合、素子の転
流時点では、既に電流は素子に並列に接続されるフリー
ホイールダイオードに転流済であり実際上、素子は電流
はしゃ断しない。

よって、この時の電流値及び継続時間の制約は。

素子の発熱による素子のジャンクション温度の上昇限度
によって決まり、しゃ断電流には依存しない、−般□に
電源装置の電圧が低下する状況は、負荷を分割始動する
時に各負荷投入時の突入電流を抑制する為に、短時間（
数秒程度）制御により電圧を下げる場合と、電源装置の
入力電源の停電の時の停電検出から停止に到る短時間（
数十〜数百ｍ５ｅｃ）の出力電圧低下の様に外的要因が
あるが。

いずれも短時間しか発生しない、電圧低下による力率進
み運転時には、スイッチング損失は発生しない為実質的
に素子の最大許容電流近くまで電流を流すことが出来る
。

本発明の装置は、上記の条件を考慮し、停電発生に起因
する電源装置の電圧低下時に、過電流検出レベルを上昇
する様に切換えることを特徴とした電源装置である。

（作　　用） この様に電源装置の停電発生時に過電流検出レベルを上
昇する様に切換えることにより、不必要に大きい瞬時過
電流耐量を除外することが出来るため、電源装置に使用
する素子は、しゃ断能カの小さいもので良く小形の素子
を使用することが可能となる。

（実　施　例） 第１図は本発明の一実施例を示す電源装置４の構成図で
ある。第１図において１は電源装置であり。

入力電源工から電力をＨＭ２１．２２に開閉器３１．３
２を介して供給する。

ＨＭ２１．２２には、開閉器４１．４２を介して力率補
償用コンデンサ５１．５２が接続されている。電源装置
１には、過電流保護回路６が設けられており。

電源装置１の出力電流を変流器７１に検出された電流信
号を入力している。電流信号は、整流器６１にて直流の
電流信号ＶＣに変換される。この電流信号ｖｃは、設定
器６２により設定される設定信号■。Ｔと比較回路６３
にて比較されｙ　ＶＣ＞ＶＣＴどなった時過電流信号５
ＴＯＰを出力し電源装置１を停止する。

然るに、変圧器７２は電源装置１の入力電圧を検出する
為のもので変圧器７２の出力は過電流保護回路６への電
圧信号７２ａとなる。電圧信号７２ａは整流器６４にて
直流信号Ｖ、に変換され、直流信号ＶＰは設定器６５の
信号ＶＰＴと比較回路６６により比較されＶｐ＜ＶＰＴ
の時に比較回路６６は正論理信号６６ａを出力する。

正論理信号６６ａは、停電検出信号と見なすことができ
る。−方、過電流保護の設定器６２へは、抵抗６７が直
列に接続されており、この抵抗６７に並列に半導体スイ
ッチ６８が接続され、半導体スイッチ６８のゲートが比
較回路６６の出力に接続されている。

半導体スイッチ６８はゲートが正論理の時に導通状態と
なる素子が選ばれている。

過電流保護回路６へ入力される外部信号ＯＮ１゜○Ｎ２
は、それぞれＭＨ２１，２２の投入に際し、電源装置１
の出力電源を低下させる明示されないシーケンス上の信
号で導通状態となり、負荷投入後に電源装置１の出力電
圧を復帰させる明示されない信号で不導通となるワンシ
ョット形の信号であり、この外部信号ＯＮ１．○Ｎ２が
導通状態の期間中、ｖＰの信号線に接続された接点６９
１．６９２が閉となり、信号ＶＰを零レベルとする様に
構成される。

以下に第１図の動作を説明する。電源装置１はＨＭ２１
を始動する場合、電圧を低下させると共に開閉器３１．
４１を閉とする様に制御する。

今、負荷投入時、外部信号○Ｎ１は、電圧低下開始時に
出力される為、接点６９１が閉となり信号ＶＰが零レベ
ルとなる。よって電圧低下直前には。

ＶＰ＜ＶＰＴとなり比較回路６６の出力６６ａが正論理
となり半導体スイッチ６８が導通状態となる。

すると抵抗６７が短絡される為、設定信号ＶＣＴが上昇
し、過電流判定レベルが上がる。負荷投入後。

電源装置１の出力電圧が定格値へ復帰する時、信号ＯＮ
Ｉは不導通となる為、接点６９１も開となり。

信号Ｖ、は電源工の電圧信号となる為、　ＶＰ＞ＶＰＴ
となり、前述とは逆の手順で、半導体スイッチ６８が不
導通状態となり、過電流判定レベルは通常の値に復帰す
る。ＨＭ２１が始動完了した後、ＨＭ２２を始動する時
を考える。この時、　ＨＭ２１．の始動時と同様に電圧
を低下させるので、同時に過電流レベルが上昇する。Ｈ
Ｍ２１の始動時には、ＨＭ２１が定格運転状態であるの
で、ＨＭ２１に過励磁現象を生じ、出力電圧低工時電源
装置！１の出力電圧が増加するが、前述と同様に信号○
Ｎ２の働きにより電源装置１の過電流レベルが上昇して
いる為に過電流検出は働かない、しかも、この時は進み
運転状態の為、電源装置１の主回路素子は実際上電流を
しゃ断しないので保護レベルを上げることによる不都合
は生じない、保護レベルが上がっている時に過電流事故
が発生すれば保護動作に若干の遅れが生ずるが、この様
な保護レベルが上った状態は。

負荷投入時や停電時の様な過渡的な状態のみであるので
ほとんど問題とならない。

以上の動作は、負荷投入の場合の様に、電源装置１の出
力電圧が低下することが予め分かっている場合に、シー
ケンス的に対応した例である。さて、前述の動作を念頭
に置き２本発明の主眼となる停電時の動作について説明
する。第１図において電源Ｉが停電した場合を考える。

停電が発生した場合、変圧器７２の出カフ２ａは、電源
電圧と同様に電圧低下を生ずる。

よって、整流器６４の出力ＶＰも電源電圧に比例して低
下するためｖｐ＜ｖＰＴとなり比較回路６６の出力６６
ａが正論理となり半導体スイッチ６８が導通状態となり
、前述の負荷投入時の動作と同様な動作により過電流保
護は働かない。停電が一定時間（通常数１０ｍ５ｅｃ）
継続すると停電検出が働き停電停止となるが、これは保
護停止ではないので復電後直ちに運転を再開できる。

第２図は本発明の他の実施例を示す。第２図に於て６′
は過電流保護回路であり６６１はオフデイレイ回路で、
３の入力信号６６ａのオフ時所定時間その出力信号６６
ａを導通状態に保持する。

次に、復電した時を考える。この時、停電発生と逆の順
序で信号６６ａが導通が停止されるが、オフデイレイ回
路６６１の働きで信号６６１ａはその後も所定時間導通
状態を維持した後導通を停止する。

過電流保護の立場からは復電後、−定時間過電流保護レ
ベルを上げる様に働く。この様な回路構成とすると、瞬
時停電発生時に、負荷の変動による過電流停止を防ぐ働
きがある。即ち、瞬時停電の様な場合、停電停止にまで
に至らないで、電源装置１は運転を継続するが、短時間
であっても、電源電圧がなくなる為、電源装置１の出力
は短時間低下する方向の変動を受ける。瞬時停電が終了
した場合、電源装置１は電圧を所定値に復帰させる様に
制御しようとするが、瞬時停電時の電圧変動に起因する
ＨＭ−電源間のパワーハンチングを生じる。コンデンサ
により力率改善されＨＭに対しては、電源装置１は有効
電流を供給している関係上、電源装置１の出力電流は大
きくハンチングし。

通常の過電流保護レベルを超える恐れがある。しかしな
がら９本回路に示す様にオフデイレイ回路６８１　を有
し、そのオフデイレイ時間をパワーハンチングの減衰時
間に選定することにより、前述の様な瞬時停電に起因す
る過電流保護停止を防止できる。過電流保護レベルを上
げる事は、−般には素子の保護上問題があるが、ハンチ
ングの様な場合、（電源装置１の出力電流は進み状態で
はないが）平均的には、電流値は、電源装置！！１の定
格以下とすれば問題とならないので電源装！！１の（定
格電流）容量として、ハンチングまで考慮した運転時の
最大電流でなく、定常状態での値で良いため、電源容量
を低減することが可能である。

この様に本発明によれば、使用する素子に小形のものを
利用できるので、ｆｉｉ源装置ｌｌを小形化でき経済性
も向上させることが出来る。

尚、第１図第２図では説明の便宜上過電流検出回路や電
圧検出回路を設けたが２通常はこれらは電源装置の制御
回路内に内蔵されるものである。

又、第２図ではオフデイレイ回路による判定レベルの上
昇を停電時と同一のレベルとしたが、これを別のレベル
とすることも良く知られている様に抵抗及び半導体スイ
ッチより構成される回路で容易に構成できる。

〔発明の効果〕

以上説明した様に２本発明によればＨＭの過励磁に基づ
く電源装置の過電流発演時、過電流検出レベルを上げる
ことにより主回路に使用する素子の容量を上げることな
く２等価的に過電流耐量の大きな電源装置を構成するこ
とが可能となる為。

小形で経済的な電源装置を構成することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す電源装置の構成図、第
２図は本発明の他の実施例を示す電源装置の構成図、第
３図は本発明の原理を示すベクトル説明図である。 １・・・電源装＠　　　　　　２・・・ＨＭ３．４′・
・・開閉器　　　　５・・・コンデンサ６．６・・・過
電流保護回路 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　三俣弘文 第　　１　　図 第　　２　図 ＪＳ′ 々 第　　３　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ヒステリシス電動機及びこのヒステリシス電動機に並列
   接続されるコンデンサからなる負荷に電力を供給するヒ
   ステリシス電動機用の電源装置において、この電源装置
   の過電流の検出レベルを変更できる過電流検出回路と、
   前記電源装置の入力電源の停電を検出する停電検出回路
   と、この停電検出回路の出力に応じて前記過電流保護回
   路の検出レベルを変更する保護回路を具備したことを特
   徴とするヒステリシス電動機の電源装置。