JPS6395889A - 分割固定子用電機子巻線の不平衡電流補償装置 - 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〕 本発明は分割固定子用電機子巻線を適用した交流電動機
の可変速運転に係り、特に、各相電流の均一化に好適な
制御装置に関する。

〔従来の技術〕

分割固定子用電機子巻線の適用による電流不平衡に対し
ては特開昭６０−１５２２４３号公報に記載のように５
分割固定子の単層巻の電機子巻線のコイル端の漏れリア
クタンスの均一化を図るため、分割線近傍にあるコイル
エンド部の背部に近接して両側にまたがる閉回路を構成
した遊びコイルを設け、各相コイルの電流を平衡させる
となっていた。しかし、具体的にどの相のコイルエンド
の漏れインダクタンスが大きくなるのか明確にされてい
ない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は電動機の固定子巻線のコイルエンド部に
遊びコイルを設ける方式で解体１組立が簡便であるが、
相互誘導作用の大きさを左右する遊びコイルの大きさ１
位置関係及び閉回路の抵抗値の設定等の値を決めるのに
難しい問題があった。

本発明の目的は′Ｉ！！ｌ動機内部の各相巻線の配置で
決まる各相の漏れリアクタンスの大小関係を明らかにし
、かつ、電流の不平衡をなくすために、漏れリアクタン
スの大きい相は相電圧を他の相に比して大きくなるよう
に半導体素子からなる電力変換器を制御して各相の電流
を平衡させることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は電動機の各相のうちで、分散配置された中央
の相コイルの相電流と他の相コイル相電流とを等しくす
るために、電動機の回転数や出力を制御するための電力
変換器の点弧角制御回路において、リアクタンスの大き
い相の相電圧を他の相の相電圧をより大きく設定するよ
うに点弧角制御を行うことにより達成される。

〔作用〕

固定子巻線の各相コイルの中でリアクタンスの大きいコ
イルは巻線配置から中央に位置する一つの相コイルのみ
であることがわかった。このため、リアクタンスの大き
い相コイルの相電圧を制御する電力変換器の点弧角制御
回路の入力側にゲイン調整器を設け、他の相の点弧角制
御回路の入力信号より大きい値に設定した信号を点弧角
制御回路に入力して、リアクタンスの大きい相のみ相電
圧が大きくなるように制御する。あるいは、リアクタン
スの大きい相と他の一つの相の相電流をそれ。

ぞれ電流検出器で検出し、電流の大きい相の電流検出信
号の絶対値（Ｉｚ）　　と電流の小さい相の電流検出信
号の絶対値（Ｉｌ）で除算した値をゲイン調整器のゲイ
ンとする。この結果、リアクタンスの大きい相の相電圧
を他の相の相電圧に比して大きくすることができ、各相
の電流を平衡させることができる。なお、リアクタンス
の大きい相コイルにつながれている電源トランスの二次
側電圧は他の相の二次電圧より大きく設定しておいた方
が良い。

〔実施例〕

以下１本発明の一実施例を第１図ないし第５により説明
する。

第１図は本発明の一実施例で交流電動機１の固定子１ａ
は分割固定子構造を採用しており、三相巻線に結線され
ている。まず、第２図、第３図で分割固定子用電機子巻
線の構成を説明する。第２図（ａ）は固定子を分割しな
い場合のダイヤモンド形コイルにおける通常の単層巻の
電機子巻線の展開図で、極対数が二、毎極毎相のスロッ
ト数が二の直列コイル結線の星形結線を示す。本図でＵ
相コイルに対応した分割ａｘ−ｘ’で固定子を分割しよ
うとすると、Ｕ相コイルのコイル端の方向を反転させる
。すなわち、Ｕ相のコイルはスロット番号９．１０と１
５．１６、他方は２１．２２と３，４に挿入されている
が、第２図（ｂ）の分割固定子の場合は、Ｕ相のコイル
がスロット８゜９とスロット３，４のコイルがコイル端
でつながれ、他方のスロット１５．１６のコイルはスロ
ット２１．２２のコイルにつながれる。この結果、Ｕ相
のコイル端は■及びＷ相の間に位置することになり、第
２図（ｂ）に示したＵ相のコイル端は第２図（ａ）に示
したＵ相のコイルのコイル端に比して、コイル端の重な
りが密になるため、相互誘導作用が大きくなって、Ｕ相
の漏れリアクタンスが他の■、Ｗ相に比べて大きくなる
。このため。

各相の相電圧が同一であるとＵ相の相電流がＶ相。

Ｗ相の相電流に比較して小さくなる。同様に第３図は電
機子巻線の形状を同心巻形コイルにした場合を示し、極
対数が２．毎極毎相のスロット数が２つの場合の巻線展
開図である。（ａ）は通常の単層巻、（ｂ）が分割固定
子に適した単層巻の同心巻形コイルの場合を示す。この
第３図（ｂ）の同心形コイルでも、Ｕ相のコイル端は第
２図と同様にスロット３，４とスロット９，１０のコイ
ル及びスロット１５．１６とスロット２１．２２のコイ
ルがコイル端で接続されることになるので、ダイヤモン
ド形コイルと同様にＵ相の相互誘導作用が最も大きくな
って、Ｕ相の漏れリアクタンスが他の相に比して大きく
なり、各相の電流が不平衡となる。このように１分割固
定子用の電機子巻線の各相のりアクタンスはＵ相が最も
大きく、■相とＷ相は等しい値となることが実験的にも
明らかとなった。このため、第１図のように交流電動機
上の固定子１ａの各相コイルへの電流を平衡させようと
するとサイクロコンバータを構成する正。

負コンバータの各相の点弧角を変える必要がある。

各相の正及び負群コンバータ２Ｐ、２Ｎの点弧角制御は
各々に設けた点弧角制御回路４Ｕｐ、４Ｕｎ〜４ＷＰ、
４Ｗｎからゲート信号が与えられ、各相コイルの印加電
圧、電流及び周波数が設定される。ここでＵ相のコイル
が中央に配置されてリアクタンスが大きいとすると、正
、負コンバータの出力電圧が８ｕ＝８ｖ＝８ｗの関係に
ある場合は各相の電流が不平衡となり、Ｕ相の電流が他
の相に比して小さい値となる。このため、Ｕ相の出力電
圧を大きくするために、ゲイン調整器１０をＵ相の制御
回路に設け、他の相に比して正、負コンバータの出力電
圧を高くする。この場合、Ｕ相に接続される電源トラン
ス３Ｕの二次側電圧も他の相の電源トランスの二次電圧
より高く設定しておいた方が良い。

なお、第１図は非循環電流形サイクロコンバータでの本
発明の一実施例を示したが、第４図は循環電流形の場合
を示す。

第５図は他の実施例を示し、Ｕ相の電流とＶ相（あるい
はＷ相）の電流１ｕｌ　ｉｖを電流検出器８０゜８ｖで
検出し、それぞれの値を絶対値に変換し、かつ、■相の
電流ＩＩｖｌとＵ相の電流ＩＩｕｌの比であるＩＩｖｌ
／ＩＩｕｌの値を電流演算器で演算し、その出力をゲイ
ン調整器１０のゲインの値とする方式であり、各相コイ
ルの電流の不平衡を補償することができる。第５図は非
循環電流形サイクロコンバータで示したが循環電流形サ
イクロコンバータでも同様な構成で行うことができる。

なお、電圧形インバータ、電流形インバータ等で分割固
定子の交流電動機を駆動する場合も１本発明を適用でき
ることはいうまでもない。

分割固定子に適した三相の単層巻電機子巻線は固定子を
容易に分割できるため、運搬上、及び、クレーン等の容
量が小さくてすむので、圧延機用主機等に適用されるが
、本発明に示したように、電動機の各相コイルのりアク
タンスの差異による電流不平衡はサイクロコンバータ、
電圧形インバータ、電流形インバータ等で制御する場合
には点弧角制御で点弧角の大きさを変えることにより補
償することができる。この結果、分割固定子構造の電動
機各相の電流が平衡して流れるので損失、および、振動
を低減する二とができる。

なお、実施例は三相三線式で示したが三相四線式の中性
点を接続する場合にも有効であることはいうまでもない
。

〔発明の効果〕

本発明によれば、各相コイルの相電流を等しくすること
ができる。この結果、電動機特性を向上することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の制御回路構成図、第２図は
ダイモンド形コイルの単層巻コイル展開図、第３図は同
心巻コイルの単層巻コイル展開図。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、円周方向に対し、複数に分割された固定子鉄心のス
   ロットに単層に巻装され、前記固定子鉄心の分割線をま
   たがないように配設された各相複数の三相の電機子巻線
   において、 二極分を構成するＵ、Ｖ、Ｗ相の三つの相の電機子コイ
   ルの分散配置に対して、中央に位置する相コイルの相電
   圧を他の相の相電圧に比して大きく設定あるいは他の相
   電圧より常に大きく制御する手段を設けたことを特徴と
   する分割固定子用電機子巻線の不平衡電流補償装置。 ２、特許請求の範囲の第１項において、 前記分割固定子用電機子巻線の分散配置に対し、中央に
   位置する相コイルの相電圧を他の相電圧に比して所定の
   比で大きく設定するゲイン調整器を設けたことを特徴と
   する分割固定子用電機子巻線の不平衡電流補償装置。 ３、特許請求の範囲の第１項において、 前記中央に位置する相コイルに設けた前記ゲイン調整器
   のゲインを前記中央に位置する相コイルの電流Ｉ＿１と
   他の一つの相コイルの電流Ｉ＿２とを検出して電流の絶
   対値の大きさの比（｜Ｉ＿２｜／｜Ｉ＿１｜）で設定す
   るようにしたことを特徴とする分割固子用電機子巻線の
   不平衡電流補償装置。 ４、特許請求の範囲の第１項において、 前記中央に位置する相コイルに接続される電源トランス
   の二次側電圧を他の相の二次側電圧より高く設定したこ
   とを特徴とする分割固定子用電機子巻線の不平衡電流補
   償装置。