JPS6240928B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は三相一次電圧のうち一相あるいは二相
を位相制御して速度を制御する（三相）誘導電動
機の制御保護装置に関するものである。

従来、三相誘導電動機の速度制御方法として
は、その容易性の点からサイリスタ等の電気弁を
用いた一次電圧の位相制御による方法が多く用い
られている。そして、特に上記方法のうちでも、
三相平衡制御による方法が多く用いられている
が、最近では素子の個数の低減及び制御回路の簡
易化の点から、１相あるいは２相の位相制御によ
る方法が用いられつつある。ところが、１相ある
いは２相を位相制御して誘導電動機の速度を制御
したような場合には、三相誘導電動機の制御保護
装置のうち欠相保護装置が誤動作する危険性があ
る。以下、このような問題に関し、従来の制御保
護装置の動作を参照して述べる。

第１図は、三相誘導電動機の一相位相制御によ
る速度制御装置の構成例を示すものである。図に
おいて、IMは三相誘導電動機、PHCはサイリス
タ等の制御整流素子を逆並列接続して構成し且つ
IMの一次巻線のＵ相に三相電源Ｒ，Ｓ，Ｔより
印加される電圧を制御する位相（電圧）制御装
置、Ｄは三相誘導電動機IMの端子電圧を用いて
欠相状態を検出し、しや断器NFBIを動作させる
欠相保護装置である。また、Ｆ，Ｒは夫々三相誘
導電動機IMの一次回路に設けられた回転方向切
換用の電磁接触器である。かかる構成において、
今しや断器NFBIを投入し且つ三相誘導電動機IM
の回転方向を規定する電磁接触器Ｆ及びＲのいず
れかを投入すると、三相誘導電動機IMのＶ，Ｗ
の二相間には三相電源Ｒ，Ｓ，Ｔの線間電圧が印
加される。このような状態において、位相制御装
置PHCに点弧信号を与えると、その点弧角に応
じた電圧がＵ相に印加され、これにより三相誘導
電動機IMに回転磁界が発生して、トルクを生じ
る。そして、このとき位相制御装置PHCに与え
られる点弧位相を絞つた場合、つまり速度基準信
号が発生しない場合または速度設定が小さい場合
には、欠相保護装置Ｄによつて検出される三相誘
導電動機IMの電圧が不平衡となつて欠相保護装
置Ｄが誤動作し、その結果しや断器NFBIを開放
し三相誘導電動機IMの運転が欠相事故時でない
にもかかわらず停止してしまうという欠点があ
る。

本発明は上述のような問題を解決するために成
されたもので、その目的は三相誘導電動機の速度
制御時における欠相状態の際には誤動作せず電動
機の不要な運転停止を防止し、短絡断線等の一相
または二相の欠相事故の場合にのみ動作して三相
誘導電動機を欠相事故から確実に保護することが
可能な誘導電動機の制御保護装置を提供すること
にある。

上記の目的を達成するために本発明では、三相
誘導電動機にしや断器を介して印加される三相一
次電圧のうちの一相または二相を、時間の経過と
共にその大きさが所定値まで増加する速度基準電
圧と上記三相誘導電動機の速度電圧との偏差に基
づいて位相制御することにより、三相誘導電動機
の速度を制御するようにしたものにおいて、上記
三相誘導電動機に印加される三相一次電圧と上記
速度基準電圧とを比較し、その結果当該三相一次
電圧が速度基準電圧よりも小さいことにより三相
一次電圧の一相または二相の欠相事故を検出して
動作し、かつこの動作出力により上記しや断器を
開放させる欠相保護装置を備えて構成したことを
特徴とする。

まず、本発明の考え方について述べる。

三相一次電圧制御、特に一相、二相制御は、三
相誘導電動機起動時の突入電流を防止するために
用いられており、電動機起動時に一定の傾きをも
つて速度基準が設けられ、一定時間後に全電圧を
印加する方式となつている。そして、この電動機
起動中においては、速度基準電圧によつては一相
あるいは二相の電圧は欠相状態となつていること
から、前述した従来の欠相保護装置等の場合に
は、誤つて欠相を検出してしまう恐れがある。一
方、速度基準電圧に対して電動機に印加される電
圧は次のような関係にある。すなわち、速度基準
電圧が零の場合は一相印加であり、速度が定格速
度に達した場合は三相全電圧印加である。またこ
の間は、速度基準電圧と電動機電圧を三相全波整
流した直流電圧で比較した場合、比例すると考え
られる。さらに、一相が欠相していた場合の電動
機電圧は、速度基準電圧が零の場合は零、また速
度が定格速度に達した場合は一Φ印加状態と考え
られる。そして、これらの関係を示すと第５図の
ようになる。

すなわち第５図は、横軸を速度基準電圧とし、
縦軸に正常時および欠相時の電動機電圧を実線に
て示したものである。さてこの第５図から、正常
時の電動機電圧と一相欠相時の変化を検出する場
合、速度基準に比例した基準電圧を用いると、こ
の基準電圧と電動機電圧とを比較することによ
り、正常時は全ての速度基準の範囲内で、電動機
電圧が基準電圧を上回る。これに対して、一相欠
相時はどの速度基準の範囲であつても、電動機電
圧が基準電圧を下回る。従つて、電動機電圧つま
り三相一次電圧と、速度基準電圧との大小関係を
比較し、その結果三相一次電圧が速度基準電圧よ
りも小さいことにより、全ての速度範囲において
三相一次電圧の欠相事故の検出を行なうことがで
きる。

以下、図面を参照して上述のような考え方に基
づいた本発明の一実施例について説明する。第２
図は、本発明による欠相保護装置を備えた三相誘
導電動機の制御保護装置の構成例をブロツク的に
示したもので、第１図と同一部分には同一符号を
付してその説明を省略し、ここでは異なる部分に
ついてのみ述べる。図において、SGは前記三相
誘導電動機IMの速度を検出する速度検出器で、
その出力をWRなる速度電圧信号として送出す
る。WCは上記速度電圧信号WRと速度基準電圧
信号WSとを入力としその偏差を検出する速度偏
差検出器、Ｐは速度偏差検出器WCの出力偏差信
号DWを入力とする点弧信号発生器で、その偏差
値に基づいた点弧信号を前記位相（電圧）制御装
置PHCに与えて、その逆並列接続サイリスタの
点弧角を制御するものである。また、Ｄは前記三
相誘導電動機IMの三相端子電圧と、上記速度基
準電圧信号WSとを入力し、これらの比較結果に
基づいて短絡断線等の欠相事故を検出するその詳
細を後述する欠相保護装置で、その動作により前
記しや断器NFBIを開放するように構成する。

第３図は、上記欠相保護装置Ｄの詳細な構成例
を示すものである。図において、BRはダイオー
ドをブリツジ接続して成り前記三相誘導電動機
IMの三相端子電圧を整流する整流回路、IAは整
流回路BRの出力電圧を絶縁、平滑する絶縁平滑
増幅器で、その出力をＶ_WBRなる電圧信号として
送出する。また、ATは上記速度基準電圧信号
WSを入力してその電圧値を調整する減衰器で、
その出力を上限電圧値Ｖ_WSOが設定されたリミツ
タ−DWLを介し、Ｖ_WSなる欠相状態判別基準電
圧信号として送出する。更に、CLはその正転入
力端子に上記リミツタ−DWLの出力Ｖ_WSを、ま
た反転入力端子に上記絶縁平滑用増幅器IAの出
力Ｖ_WBRを夫々入力とする比較器で、この両者を
比較してその結果信号Ｖ_WBRの大きさが信号Ｖ_WS
よりも小なる時に正極性の出力信号Ｖ_CLを、前記
欠相保護装置Ｄの動作信号として送出するように
構成する。

次に、かかる三相誘導電動機の制御保護装置の
作用について第４図ａ及びｂを参照して述べる。
今、三相誘導電動機IMを起動制御するに際し
て、まずその回転方向を規定する電磁接触器Ｆま
たはＲのいずれかを投入すると、三相誘導電動機
IMのＶ，Ｗの２相間には、三相電源Ｓ，Ｔの線
間電圧が印加される。一方、速度偏差検出器WC
には速度検出器SGの速度電圧信号WRと、時間ｔ
の経過と共に増加する速度基準電圧信号WSとが
導入され、その偏差を検出して速度偏差信号DW
が点弧信号発生器Ｐに加えられて、その偏差値に
基づいた点弧信号が位相（電圧）制御装置PHC
に与えられる。すると、この点弧信号により位相
制御装置PHCの逆並列サイリスタの点弧角が制
御され、この点弧角に応じた電圧がＵ相に印加さ
れる。これにより、三相誘導電動機IMに回転磁
界が発生して、それが起動及び速度制御される。
一方、この場合上記制御と同時に上記速度基準電
圧信号WS及び三相誘導電動機IMの三相端子電圧
信号が夫夫欠相保護装置Ｄに印加される。そし
て、まず三相端子電圧信号は整流回路BRにて整
流され、これより絶縁平滑用増幅器IAを通し絶
縁・平滑して、比較器CLの反転入力端子に電圧
信号Ｖ_WBRとして加えられる。また、速度基準電
圧信号WSはアテネータATにてその電圧値を調
整し、これより上限電圧値Ｖ_WSOを有するリミツ
ターDWLを通して、上記比較器CLの正転入力端
子に欠相状態判別基準電圧信号Ｖ_WSとして加えら
れる。そして、この場合起動開始時ｔ＝０から起
動完了時までの間における、上記絶縁平滑用増幅
器IAの出力電圧信号Ｖ_WBR、及びリミツターDWL
の出力信号である欠相状態判別基準電圧信号Ｖ_WS
の変化は、第４図ａに示すようになりこれが比較
器CLの入力として加えられる。これにより、比
較器CLにおいてはこの各信号Ｖ_WBRとＶ_WSとの大
きさが比較されるわけであるが、この場合時刻ｔ
が０≦ｔ≦t₃の範囲では信号Ｖ_WBRが信号Ｖ_WSよ
りも大きいため、その出力信号Ｖ_CLとしては第４
図ｂに示すように負極性の信号が送出（実際の出
力としては送出されない）される。よつて、比較
器CLつまり欠相保護装置Ｄは動作せず、前述し
たように三相誘導電動機IMの起動による速度制
御時の欠相状態の際に、誤つてしや断器NFBIが
開放されることはない。一方、上記の時刻t₃にお
いて短絡断線等の欠相事故が発生すると、第４図
ａに示すように比較器CLの入力信号である信号
Ｖ_WBRの大きさが信号Ｖ_WSよりも小さくなるた
め、その出力信号Ｖ_CLとしては第４図ｂに示すよ
うに正極性の信号が送出される。よつて、この場
合には比較器CLつまり欠相保護装置Ｄが動作
し、欠相事故による電圧低下を検出してしや断器
NFBIが開放され欠相保護が行なわれる。

このように、三相誘導電動機IMにしや断器
NFBI及び電磁接触器Ｆ，Ｒを介して印加される
三相一次電圧のうちのＵ相を、時間ｔの経過と共
にその大きさが所定値まで増加する速度基準電圧
信号WSと、速度検出器SGにて検出される速度電
圧信号WRとの偏差値に基づいて位相制御するこ
とにより上記三相誘導電動機IMの速度を制御す
るようにしたものにおいて、上記三相誘導電動機
IMの三相端子電圧を整流・絶縁・平滑して得ら
れる電圧信号Ｖ_WBRと、上記速度基準電圧信号
WSを減衰・制限して得られる欠相状態判別基準
電圧信号Ｖ_WSとの大きさを比較器CLにて比較
し、且つその比較結果として信号Ｖ_WBRの大きさ
が信号Ｖ_WSよりも小なることにより短絡断線等の
欠相事故であることを検出して動作し、上記しや
断器NFBIを開放させる欠相保護装置を備えるよ
うにしたものである。

従つて、三相誘導電動機IMの三相端子電圧の
低下が、その起動速度制御によるものであるの
か、或いは短絡断線等の欠相によるものであるの
かを確実に判別することができるため、電動機起
動制御時に欠相保護装置Ｄの誤動作により従来の
ように誤つてしや断器NFBIを開放させてその運
転が停止してしまうというような欠点を解消する
ことができる。もつて、三相誘導電動機IMを欠
相事故から確実に保護することができると共に、
極めて信頼性の高い速度制御を行なうことが可能
となる。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、その要旨を変更しない範囲で種々に変形し
て実施することができるものである。

例えば、上記実施例においては三相一次電圧の
うちの一相を位相制御する場合について述べた
が、これに限らず２相を位相制御するような場合
についても同様に適用し得るものである。また、
上記における比較器CLの出力信号Ｖ_CLはしや断
器NFBIを開放させるのみではなく、図示しない
種々のブレーキ回路を同時に動作させるように構
成すれば、三相誘導電動機IM及びその負荷をよ
り安全に保護することができるものである。

以上説明したように本発明によれば、三相誘導
電動機の速度制御時における欠相状態の際には誤
動作せず電動機の不要な運転停止を防止し、短絡
断線等の一相または二相の欠相事故の場合にのみ
動作して三相誘導電動機を欠相事故から確実に保
護することが可能な極めて信頼性の高い誘導電動
機の制御保護装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の三相誘導電動機の制御装置を示
す図、第２図は本発明の一実施例を示す概要構成
図、第３図は第２図における欠相保護装置の詳細
な構成を示す図、第４図ａ，ｂは同実施例におけ
る作用を説明するための図、第５図は本発明の考
え方を説明するための関係図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 三相誘導電動機にしや断器を介して印加され
   る三相一次電圧のうちの一相または二相を、時間
   の経過と共にその大きさが所定値まで増加する速
   度基準電圧と前記三相誘導電動機の速度電圧との
   偏差に基づいて位相制御することにより、前記三
   相誘導電動機の速度を制御するようにしたものに
   おいて、前記三相誘導電動機に印加される三相一
   次電圧と前記速度基準電圧とを比較し、その結果
   当該三相一次電圧が速度基準電圧よりも小さいこ
   とにより三相一次電圧の一相または二相の欠相事
   故を検出して動作し、かつこの動作出力により前
   記しや断器を開放させる欠相保護装置を備えてな
   ることを特徴とする誘導電動機の制御保護装置。