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JPH0837786A - 始動中の多相電気モーターを給電するための方法および装置 - Google Patents

始動中の多相電気モーターを給電するための方法および装置

Info

Publication number
JPH0837786A
JPH0837786A JP7089746A JP8974695A JPH0837786A JP H0837786 A JPH0837786 A JP H0837786A JP 7089746 A JP7089746 A JP 7089746A JP 8974695 A JP8974695 A JP 8974695A JP H0837786 A JPH0837786 A JP H0837786A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
motor
transformer
during
conductor
period
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP7089746A
Other languages
English (en)
Inventor
Marc Vezinet
マルク・ベジネ
Serge Mourier
セルジュ・ムーリエ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Original Assignee
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Air Liquide SA, LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude filed Critical Air Liquide SA
Publication of JPH0837786A publication Critical patent/JPH0837786A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P1/00—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/16—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/26—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters for starting an individual polyphase induction motor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor And Converter Starters (AREA)
  • Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明の目的は、始動期間中の多相電気モ
ーターを給電する方法を示すことにあり、この方法は、
安価に実行され、モーターの起動に必要なエネルギーの
消費のみを引き起こす。 【構成】 モーターは、モーターＭおよび他の電気エネ
ルギー消費装置へ接続された母線Ｊに出力する変圧器Ｔ
を横切る電流を伴って給電され、モーターは入手可能な
電気パワーの２０％より大きい或いは等しい作動パワー
をそれ自体で消費する。モーターの始動期間の少なくと
も一部の間、モーターには、変圧器Ｔの第２の巻線内の
中間タップ（Ｐ1 、Ｐ2 、Ｐ3 ）に与えられる減少され
た電圧が与えられる。この発明は、産業上利用されるエ
アコンプレッサの駆動モーターの電源として適用でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、始動期間中に多相電
気モーターを給電する方法および装置に関し、変圧器を
横切って母線上に出力し、この母線はモーターおよび電
気エネルギーを消費する他の装置へ接続され、上記モー
ターは、入手可能な電気パワーの２０％より大きい或い
は等しい作動パワーをそれ自体で消費する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、産業界において、ガス分離ユニ
ットが圧縮空気、酸素、アルゴン等のような種々の流体
を用いる工場を供給するために使用されている。このよ
うな工場は、通常、３位相電流が供給される高出力モー
ターを備え、この３位相電流は、８バールの圧力で圧縮
空気を製造するエアコンプレッサを駆動し、例えば、こ
の圧縮空気から始まった後、上述したガスの分離が実行
される。
【０００３】電気ネットワークによりフィードされた第
１の変圧器は、モーターが接続され、同様に問題の工場
内で組立てられた他の電気パワー消費装置が接続された
母線へ出力する。従来２０ＭＷのオーダーのパワーに起
因して、コンプレッサの駆動モーターは、変圧器の出力
で入手可能なパワーの２０％より大きいまたは５０％以
上に達するパワーの大部分を消費する。
【０００４】特に供給ネットワークが低い短絡パワーを
示す場合にこのようなモーターの始動が問題を引き起こ
すことが理解できる。この前提において、モーターの始
動は、他の電気エネルギー消費装置の機能が妨げられ或
いは混乱されるようなレベル（例えば１５％より少ない
或いはごくわずかの電圧）へ母線上に入手可能な電圧を
減少できる。
【０００５】その他の点では、モーターのスタートに必
要な時間は、装置の慣性の和の作用であることが明白で
あり、装置が駆動し電圧がその端子で入手できる。始動
中、これらの慣性の和に比例した期間の間、電流の強い
要求が観察できる。この電流の強い要求は、断熱的なコ
イルシステム内の熱の放出を生じ、一般的に１５秒から
４０秒の間の値の始動時間を可能な限り減少することに
より、熱の放出は制限されなければならない。
【０００６】このことを実行するため、２つの方法が一
般に用いられている。第１の技術によると、あらゆる与
えられた時間で、始動期間中にモーターへ供給される電
流の電圧と周波数との間の関係が一定の値に規定され、
モーターは始動に必要なパワーのみを受け加熱すること
なしに実行される。あいにく、この方法は、重く高価な
パワーエレクトロニクスの使用を必要とする。
【０００７】他の方法によると、モーターは、第１の変
圧器とモーターとの間に取り付けられたそれ自体の単巻
変圧器と対にされている。始動期間の間、モーターは、
単巻変圧器から与えられる減少された電圧を伴って給電
され、母線に接続された他の電気パワー消費装置の作用
における不安が避けられる。しかしながら、モーターの
始動の持続期間が加熱地点から抑制するための値より大
きく増大される。追加の単巻変圧器が用いられるため、
この問題は、高価であり、（単巻変圧器内での）補足的
な電圧の低下を課し、最終的に、始動中に消費されるパ
ワーが必要とされる最小の始動パワーではないという他
の不利益を有する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、以上の点
に鑑みなされたもので、その目的は、始動時期の間に多
相電気モーターを給電する方法を示すことにある。この
方法は、安価に実行され、モーターの始動に必要なエネ
ルギーの消費のみを生じる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】以下の説明を読んだ後に
明らかになるこの発明の上述した目的または他の目的
は、多相電気モーターを給電する方法とともに達成でき
る。モーターおよび他の電気エネルギー消費装置が接続
された母線上に変圧器から出力し、上記モーター自体
は、入手可能な電気パワーの２０％より大きい或いは等
しい作動パワーを用いる。この方法は、モーターの始動
期間の少なくとも一部の期間中に、モーターが変圧器の
第２の巻線の中間タップから与えられる減少された電圧
とともに供給されることに注目すべきである。
【００１０】この配列のおかげで、始動期間の間に伝統
的に用いられていた単巻変圧器が不必要となる。
【００１１】
【作用】この発明の有利な特性によると、各中間タップ
での変圧器の変圧比は、電圧比Ｕb ／Ｕa およびＵm ／
Ｕa が両者とも予め決定された値より大きくなるように
選択され、Ｕm 、Ｕb 、およびＵa のそれぞれは始動期
間中の母線上の電圧であり、始動中のモーターの端子上
の電圧と、モーターおよび他の電気エネルギー消費装置
の能力から割り当てられた電圧と、が確立される。後述
するように、この方法において、電気エネルギー消費装
置の機能を妨げない方法で母線上で観察される電圧の低
下が制限でき、その間中、十分い短い時間間隔でその出
力シャフト上に作用する慣性を克服するに十分な電圧を
伴うモーターの給電を保証し、全ての加熱問題を避け
る。
【００１２】極端に実用的な場合において、上述したこ
の発明による方法は、更に改良できる。
【００１３】これは、例えば、ネットワークがモーター
の始動に適していない特性を有する場合（低い短絡パワ
ー或いは問題とされた電圧の小さな低下の場合）或いは
また、モーターにより駆動される機構が極端なパワーを
要求する場合（高い慣性モーメントおよび／或いは高い
抵抗力を有する駆動モーターの場合）である。
【００１４】少なくとも１つの補助の気圧始動装置（例
えば、ガスタービンにより構成された）を設けることは
特に有利であり、この装置はガスの放出により発生され
たエネルギーを機械的な形態でモーターへ直接的に供給
する。
【００１５】このガスは、例えば空気、窒素ばかりでは
なく、作業上の装置が蓄えを考慮できる他の適したガス
であることができる。貯蔵されたこのガスの形態はあま
り重要性をもたず、液体或いはガス状の形態である。
【００１６】この気圧補助始動装置は始動期間の第１の
部分の間中作動状態にされ、モーターのスピードがその
ごくわずかのスピードの確かな割合Ｘ％にされることを
許容する。
【００１７】この始動期間の第１の期間中、モーターが
補助装置を介してのみ給電されることが上述した説明に
より理解される。
【００１８】（ごくわずかのスピードが達成されるまで
の）始動期間の残りの部分の間中、モーターは、上述し
たこの発明による方法によるところの変圧器（減少され
た電圧が変圧器の中間タップで与えられる）を通ってフ
ィードされる。
【００１９】この発明の１つの実施例によると、始動期
間の残りの部分（第２の部分）の間中、モーターが補助
的な装置および変圧器から与えられる結合されたエネル
ギーによりフィードされ、この手段は運転されて始動期
間全体の期間中補助的な装置を放置する。
【００２０】普通の等業者の間で明確になるにつれて、
この発明によるところの補助的な始動装置は、必要な動
作に従った多くの基本的な始動装置を含む。
【００２１】この発明は、この発明によるところの方法
を実行するための給電装置であり、変圧器の第２の巻線
の終端へモーターを接続する第１の供給伝導体を含み、
この装置は、これらの巻線上の中間タップでモーターを
給電する第２の伝導体と、モーターの始動期間中に第２
の伝導体によりこれら中間タップをモーターへ選択的に
接続し、第１の伝導体を分離する整流手段を有すること
に注目すべきである。
【００２２】
【実施例】以下、図面を参照しながらこの発明の実施例
について詳細に説明する。
【００２３】図１は、例えば電気エネルギー分配ネット
ワークＲからの３位相電流がフィードされるこの発明の
電源装置を示している。主変圧器Ｔの第１の巻線はネッ
トワークＲに接続され、この変圧器の第２の巻線は母線
Ｊ上に電流を出力する。母線Ｊには、工場内或いは他の
産業上のロケーション内に見出だされるような図示しな
い種々の電気エネルギー消費装置と、例えばエアコンプ
レッサを駆動するための前述したようなモーターＭと、
が接続されている。前述したように、この発明は、装置
に入手可能なトータルパワーの２０％より大きい大部分
のパワーをモーターＭが使用する場合に便利であり、例
えば、他の電気パワー消費装置が取り付けられた産業上
のロケーション内で使用されたガス分離ユニットの一部
を形成するエアコンプレッサをモーターが駆動する場合
に特に便利である。
【００２４】安定した状態において、モーターＭは、第
１の伝導体のバスＬ1 により、母線Ｊにより直接的に給
電される。例えば３つの回路遮断機により構成された整
流手段ＤＪ1 は、バスＬ1 の伝導体上に配列されてい
る。このような電源を伴うモーターの直接的な始動は、
母線Ｊに接続された他の電気エネルギー消費装置の機能
における不安としての前述した不利益の全てがある。
【００２５】この発明によると、従来の方法に用いられ
た高価な手段を用いることなく、主変圧器Ｔ自体の第２
の巻線の中間のタップ（Ｐ1 、Ｐ2 、Ｐ3 ）で与えられ
る減少された電圧とともに、始動期間の少なくとも一部
の間にモーターＭに給電することにより、これらの不利
益を軽減する。この給電方法が、始動期間の間にモータ
ーを変圧器Ｔの中間タップへ選択的に接続することを許
容する第２の伝導体Ｌ2 のバスのみを必要とすることか
ら、この給電方法が特に経済的であることは明白であ
る。
【００２６】変圧器Ｔの第２の巻線上の中間タップ（Ｐ
1 、Ｐ2 、Ｐ3 ）の位置が以下のような方法で選択され
なければならないことは明白である。つまりこの方法と
は、これらのタップによりフィードされるモーターの始
動が、他の電気エネルギー消費装置の機能を妨げる値よ
り低い母線に与えられる電圧を引き起こさない方法であ
り、これらの装置は指定された電圧Ｕa で通常機能する
ように形成されている。始動期間中の母線上の電圧をＵ
b で具体的に示し、この制約は以下の関係により示され
ることができる。
【００２７】Ｕb ／Ｕa ＞ｋ （ｋは一定） 一般的な場合として、電気エネルギー消費装置が最大１
５％低下した供給電圧の存在下でさえ機能するように形
成されている場合、ｋ＝０．８５が選択される。
【００２８】この制約は、中間タップＰ1 、Ｐ2 、Ｐ3
上に出力する場合に変圧器Ｔの変圧比ｔｒ0 を含む第１
の関係を確率することを許容する。図２に示された等価
電気回路を参照すると、ＺR 、ＺT 、Ｚm は、それぞれ
以下に示す始動時期中のモーターおよび変圧器Ｔのネッ
トワークのインピーダンスである。
【００２９】 Ｕb ／Ｕa ＝（Ｚm ／ｔｒ0 2 ）／（Ｚr ＋Ｚt ＋Ｚm ／ｔｒ0 2 ） (1) これは、ｔｒ0 の値および設計者が決定しなければなら
ない中間タップの位置上に第１の制約を負わせる。
【００３０】さもなければ、モーターの始動時間の継続
時間を制限し、そして、モーターの暖機（ウォーミング
アップ）を制限するため、始動時期中にそこへ与えられ
る電圧Ｕm は、予め決定された値より大きくなければな
らず、その出力シャフトを抑制する慣性を克服するに必
要なその下の時間は、非常に大きく見なされる。この制
約は、以下の関係により表現できる。
【００３１】 Ｕm ／Ｕa ＝（Ｕb ×ｔｒ0 ）／Ｕa ＞ｋ´ (2) ｋ´は一定であり、例えばｋ´＝０．６５が選択され
る。
【００３２】上述した (1)および(2) の関係の両方を同
時に満足するｔｒ0 の値を成功した試みにより決定する
ことは設計者に存続する。設計者は、例えば０．５５と
０．７５との間のｔｒ0 の値、好ましくは０．６と０．
６５との間のｔｒ0 の値を試みる。
【００３３】この発明による方法を用いたモーターの始
動は、始動時期の場合において、この時期の間にモータ
ーが変圧器によってのみ（他の付加的な装置を用いるこ
となく）排他的に給電されるように実行される。図１に
示すように、３つの回路遮断機ＤＪ2 により構成された
整流手段は、バスＬ2 の伝導体上に配置されている。始
動において、回路遮断機ＤＪ1 が開放される場合、この
３つの回路遮断機が閉塞される。モーターＭのスピード
のタコメーター様の決定或いはタイミングは、ＤＪ2 の
開放およびＤＪ1 の閉塞を連続してコントロールし、モ
ーターの安定した給電状態を確立する。これは、モータ
ーＭにより駆動されるシャフトが例えば１００ミリ秒の
電圧内の制限された傾斜に耐えることを想像する。
【００３４】これが始動期間の終りでない場合、回路遮
断機ＤＪ1 は回路遮断機ＤＪ2 が開放する前に閉塞す
る。バスＬ2 の第２の伝導体上にインダクタンスＳ1 、
Ｓ2 、Ｓ3 のバスを置くことができ、これら伝導体内の
短絡電流を制限し、その後に第２の巻線の電流の一部を
これらインダクタンス内に出力する。ＤＪ1 の閉塞はＤ
Ｊ2 の開放を制御し、モーターの加速は通常のスピード
が得られるまで続く。
【００３５】この発明が前述した利益を伝えることは明
白である。更に、この発明が単巻変圧器に使用されず、
影響を及ぼされないネットワークの短絡パワーを許容す
ることに気付くべきである。この短絡パワーは、不十分
な短絡パワーがモーターの始動を不可能にすることか
ら、この短絡パワーが比較的小さい場合に特に有利であ
る。その上、この発明は、最小のエネルギー消費でモー
ターの始動を保証することを許容する。
【００３６】短絡パワーが低い装置内において、従来の
始動単巻変圧器は第１の変圧器の特性に近い特性を持た
なければならず、ネットワーク内における短絡パワーの
低下および始動期間中にそのインピーダンスにより生じ
る電圧の低下を制限する。この発明は、このような単巻
変圧器の高いコストをセーブする装置を許容する。
【００３７】尚、この発明は、上述した実施例に限定さ
れるものではなく、この発明の範囲内で種々変形可能で
ある。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の給電装
置は、上記のような構成および作用を有しているので、
始動期間中の多相電気モーターの給電が安価に実行さ
れ、モーターの起動に必要なエネルギーの消費のみを引
き起こす。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明の電源装置を示す概略図。
【図２】図２は、この発明の方法の説明に便利な図１の
装置の電気的同値を示す概略図。
【符号の説明】
ＤＪ1 、ＤＪ2 …整流手段、Ｊ…母線、Ｌ1 …第１のバ
ス、Ｌ2 …第２のバス、Ｍ…モーター、Ｐ1 、Ｐ2 、Ｐ
3 …中間タップ、Ｒ…電気エネルギー分配ネットワー
ク、Ｓ1 、Ｓ2 、Ｓ3 …短絡電流電源インダクタンス、
Ｔ…変圧器。

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 モーター（Ｍ）および他の電気エネルギ
    ー消費装置が接続された母線（Ｊ）上に変圧器（Ｔ）か
    ら出力し、上記モーターは、入手可能な電気パワーの２
    ０％より大きい或いは等しい作動パワーをそれ自体によ
    り抽出する電気多相モーターの給電方法において、 上記モーターの始動期間の少なくとも一部の期間中に、
    モーターが上記変圧器の第２の巻線上の中間タップ（Ｐ
    1 、Ｐ2 、Ｐ3 ）から与えられる減少された電圧を伴っ
    て給電されることを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 上記各中間タップでの上記変圧器の変圧
    比（ｔｒ0 ）は、電圧比Ｕb ／Ｕa およびＵm ／Ｕa の
    それぞれが予め決定されたそれぞれの値より大きく、Ｕ
    b 、Ｕm およびＵa のそれぞれが始動中の上記母線上の
    電圧、即ち始動中の上記モーターの端子での電圧であ
    り、モーターの動作および電気エネルギー消費装置の動
    作から割り当てられた電圧が確立されるように選択され
    ることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 上記比は、 Ｕb ／Ｕa ＞０．８５ Ｕm ／Ｕa ＞０．６５ を満足するように選択されることを特徴とする請求項２
    に記載の方法。
  4. 【請求項４】 始動期間の第２の部分の間中、上記モー
    ターが上記変圧器を通ってフィードされ、第２の部分の
    前の始動期間の第１の部分の間中、上記モーターが少な
    くとも気圧補助始動装置によりフィードされることを特
    徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の方法。
  5. 【請求項５】 上記第１の部分の終りでのモーターのス
    ピードは、そのわずかなスピードの２０から５０％の間
    であることを特徴とする請求項４に記載の方法。
  6. 【請求項６】 始動時期の上記第２の部分の間中、上記
    モーターが上記変圧器により排他的に給電されることを
    特徴とする請求項４または５に記載の方法。
  7. 【請求項７】 始動時期の上記第２の部分の間中、上記
    モーターが上記変圧器および上記気圧補助始動装置から
    の結合エネルギー供給によりフィードされることを特徴
    とする請求項４または５に記載の方法。
  8. 【請求項８】 上記気圧補助始動装置は、ガスタービン
    であることを特徴とする請求項４乃至７のいずれか１つ
    に記載の方法。
  9. 【請求項９】 モーター（Ｍ）を変圧器（Ｔ）の第２の
    巻線の終端へ接続する第１の供給伝導体（Ｌ1 ）を有す
    る請求項１乃至８のいずれか１つに記載された方法を実
    行する給電装置において、これらの巻線の中間タップ
    （Ｐ1 、Ｐ2 、Ｐ3 ）からモーターを給電する第２のモ
    ーター伝導体（Ｌ2 ）と、上記第２の伝導体（Ｌ2 ）に
    より上記モーター（Ｍ）へこれら中間タップを選択的に
    接続し、モーターの始動期間の少なくとも一部の期間の
    間に第１の伝導体（Ｌ1 ）を分離する整流手段（Ｄ
    Ｊ1 、ＤＪ2 ）と、を備えていることを特徴とする装
    置。
  10. 【請求項１０】 第２の伝導体上に配置された整流手段
    （ＤＪ2 ）は、モーターの始動期間の終りで、第１の伝
    導体上に配置された整流手段（ＤＪ1 ）の閉塞後に開放
    することを特徴とする請求項９に記載の装置。
  11. 【請求項１１】 第２の伝導体（Ｌ2 ）上に配置された
    整流手段（ＤＪ2 ）と連続して設けられた短絡電流制限
    インダクタンス（Ｓ1 、Ｓ2 、Ｓ3 ）を有することを特
    徴とする請求項１０に記載の装置。
  12. 【請求項１２】 補助気圧モーター始動装置を備えてい
    ることを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１つに
    記載の装置。
  13. 【請求項１３】 上記装置は、ガスタービンであること
    を特徴とする請求項１２に記載の装置。
JP7089746A 1994-04-15 1995-04-14 始動中の多相電気モーターを給電するための方法および装置 Pending JPH0837786A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9404490 1994-04-15
FR9404490A FR2718901B1 (fr) 1994-04-15 1994-04-15 Procédé et dispositif d'alimentation d'un moteur électrique polyphasé, en phase de démarrage .

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0837786A true JPH0837786A (ja) 1996-02-06

Family

ID=9462128

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JP7089746A Pending JPH0837786A (ja) 1994-04-15 1995-04-14 始動中の多相電気モーターを給電するための方法および装置

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US (1) US5721478A (ja)
EP (1) EP0677918B1 (ja)
JP (1) JPH0837786A (ja)
CN (1) CN1045699C (ja)
CA (1) CA2147082C (ja)
DE (1) DE69504738T2 (ja)
ES (1) ES2123214T3 (ja)
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