JPH0116116B2 - - Google Patents

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JPH0116116B2
JPH0116116B2 JP57148080A JP14808082A JPH0116116B2 JP H0116116 B2 JPH0116116 B2 JP H0116116B2 JP 57148080 A JP57148080 A JP 57148080A JP 14808082 A JP14808082 A JP 14808082A JP H0116116 B2 JPH0116116 B2 JP H0116116B2
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JP
Japan
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motor
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synchronous motor
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motors
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JP57148080A
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JPS5937898A (ja
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Yukitoshi Kato
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Priority to AU18335/83A priority patent/AU549709B2/en
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P5/00Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors
    • H02P5/74Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors controlling two or more AC dynamo-electric motors

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Multiple Motors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、一つの負荷にそれぞれエアクラツ
チ等を介して接続される2台の同期電動機の運転
装置に関し、特に複数台の電動機の中の一方の誘
導同期電動機の界磁巻線の励磁に係るものであ
る。
従来のセメントミル駆動用ツインドライブシス
テムを説明する。第1図は2台の同期電動機にて
ミルを駆動する場合の概念図を示す。図におい
て、1は負荷であるミルであり、その外周の一部
に全周に歯車が設けられている。2,9はミル1
の歯車とかみ合う小歯車、3,10は小歯車2,
9の軸にそれぞれ結合されたエアクラツチ、4,
11はエアクラツチ3,10を介してミル1を駆
動する同期電動機である。一方の電動機4の固定
子外周の一部に全周に歯車が設けられており、こ
の歯車に小歯車7がかみ合つている。8は小歯車
7を駆動するターニング装置で、ブレーキを有し
ている。このターニング装置8と小歯車7及び電
動機4固定子の歯車とで固定子転動装置が構成さ
れており、電動機4の固定子を必要な角度だけ回
動できるようになつている。14は3相交流電
源、5,12はそれぞれ同期電動機4′,11の
界磁巻線であり、6,13は界磁巻線5,12に
それぞれ励磁電流を供給する直流電源である。
次に動作について説明する。2台の同期電動機
4,11は同一の電源14に接続されており、自
己始動を開始し加速して同期速度近傍に達した
ら、直流電源6,13から界磁巻線5,12に直
流が供給され電動機4,11が同期運転に入る。
この際、エアクラツチ3,10には空気が送られ
ておらず小歯車2,9とは機械的に切離されてい
るため、電動機4,11は無負荷始動となつてい
る。次にエアクラツチ3,10に圧縮空気を送り
こむとクラツチ3,10が徐々に接続される。こ
の結果、ミル1に駆動力が与えられて回転を始
め、最終的に定格速度に達する。
さて、定格が同一(同一設計内容)の2台の同
期電動機4,11が同一電源に接続されて同一の
負荷を取つている場合、その固定子の3相巻線が
作る回転磁界の中心と、回転子である界磁巻線が
作る磁界の中心とが作る角度(内部相差角)は2
台とも同じであり、また、回転磁界の中心は機械
的にも両者で同一となるため、界磁巻線が作る磁
界の中心、即ち、磁極も全く同じ機械的位置で回
転することになる。
この状態で更にエアクラツチ3,10が接続さ
れていき、完全に結合するときの機械的位置が両
者で全く同一であり、かつ、ミル1の歯車と小歯
車2,9との歯の当りが両者で完全に同じである
とすれば、両電動機4,11の内部相差角は全く
同じとなり、完全に両電動機4,11の負荷分担
は同一となる。
しかしながら、実際にはエアクラツチにて結合
させるため、エアクラツチの圧縮空気の出具合等
によつて接続状態が2台で完全に一致せず、エア
クラツチの接続位置によつては両電動機の回転子
が作る磁極の中心角度が大幅にずれることが起
る。また、ミルの歯車とそれにかみ合う小歯車と
の当りの状態等の違いによつても両電動機の回転
子位置がずれることがある。これらの結果、両電
動の負荷分担が異なることになり、一方の電動機
の負荷が増加し、他方の電動機の負荷が減少する
ことが起る。このため、電動機の故障のみなら
ず、歯車等の故障を引起す。
従つて、これを防ぐためには何らかの方法で両
電動機の内部相差角を一致させる必要がある。上
記磁極中心の角度のずれは極端な場合は機械的に
180゜、即ち、正反対の位置になることもあるの
で、360゜のずれの修正を行えるようにしておかね
ばならない。このため、第1図に示すものはター
ニング装置8等の固定子転動装置により一方の電
動機4の固定子を必要角度だけ転動させ、回転磁
界の中心位置を変えることによつて両電動機の内
部相差角を合わせるようにしている。
従来の運転装置は以上のように構成されている
ので、固定子転動装置の構造が複雑で高価とな
り、保守がむつかしく、また、電動機固定子等の
寸法が大きくなつて電動機のトルクが大きいもの
は製作が困難であるという欠点があつた。
この発明は上記のような従来のものの欠点を除
去するためになされたもので、2台の同期電動機
のうち、一方側の誘導同期電動機とし、他方側を
同期電動機又は誘導同期電動機とし、上記一方側
の誘導同期電動機の多相界磁巻線に流す励磁電流
の方向及び大きさを調整して界磁巻線が作る磁界
の中心を変化させることにより、誘導同期電動機
の内部相差角を調整し、クラツチに起因する2台
の同期電動機の内部相差角のずれを修正して、各
電動機の出力に応じた割合で分担して負荷を駆動
することができるようにした同期電動機の運転装
置を提供することを目的としている。
以下、この発明の一実施例を図に基づいて説明
する。第2図,第3図において、1〜3,5,
6,9,10,14は従来例のものと同様であ
る。15及び17は、負荷であるミル1をそれぞ
れの出力に応じた割合で分担して駆動する回転界
磁形同期電動機である。17は一方の電動機であ
り、誘導同期電動機で構成される。15は他方の
電動機であり、従来のものと同様の同期電動機で
構成されているが、固定子のターニング装置は設
けられていない。なお、この場合、両電動機1
5,17は同一出力(同一定格)に構成されてい
る。16は電動機15の軸端に設けられた回転界
磁の磁極位置を検出する磁極位置検出器である。
第3図は誘導同期電動機17の励磁装置を示す図
である。20は誘導同期電動機17の回転子に設
けられた界磁巻線であり、各相巻線21,22,
23はそれぞれ独立しており、デルタ形3相巻線
を形成する。19は6個のリングからなるスリツ
プリング、18は低圧3相交流電源、30,4
0,50はそれぞれR相巻線21、S相巻線22
及びT相巻線23が接続された励磁回路、31,
41,51はしや断器、32,33は励磁回路3
0に逆並列に接続されたサイリスタ、34,36
はコンタクタ、35は始動抵抗器である。また、
励磁回路40の40番台、励磁回路50の50番台の
符号のものが、励磁回路30の30番台のものに対
応し設けられている。
次に動作について第2図、第3図によつて説明
する。エアクラツチ3,10を開放しておいて、
電動機15,17を無負荷始動する。同期電動機
15の始動は従来例のものと同様である。誘導同
期電動機17の始動を第3図について説明する。
R相巻線において、しや断器31を開いておい
て、コンタクタ34,36を閉じ始動を開始し、
電動機17が定格速度近傍に達したら、しや断器
31を閉じコンタクタ36を開いて、サイリスタ
32のゲートを点弧してア方向に直流を流してR
相巻線21を励磁する。同様の動作によつて励磁
回路40ではサイリスタ43が点弧されてエ方向
に電流を流してS相巻線22が励磁される。T相
巻線23は電動機17が定格速度近傍に達しても
電源18に接続されず、電流を始動抵抗器55を
通すようにしてダンパ回路のままにしておく。以
上のようにして誘導同期電動機17が定格速度に
達する。両電動機15,17とも定格速度に達し
たらエアクラツチ3,10に空気を投入し両電動
機15,17をミル1に接続すると、負荷が両電
動機に徐々に加わり始め、電動機の内部相差角も
徐々に開いていき、最終的に自由な角度にてエア
クラツチ3,10は強引に接続を完了する。
次に誘導同期電動機17の内部相差角を変化さ
せて両電動機15,17の内部相差角を一致させ
る方法について説明する。電動機15の磁極位置
は軸端に配置されている磁極位置検出器16によ
つて検出され、この検出器からの信号によつて図
示しない制御装置が動作し各励磁回路30,4
0,50のいずれか又は2個以上の励磁回路のサ
イリスタのゲートが点弧されてサイリスタが導通
する。これによつて誘導同期電動機17の磁極中
心位置が電動機15の磁極中心位置と同じ位置に
くるように電動機17の各相界磁巻線21,2
2,23の全部又は2個以上の界磁巻線に直流電
流を流して励磁し、その直流電流の方向及び大き
さをサイリスタで制御すれば、界磁巻線20が作
る磁界の中心が変化して電動機17の内部相差角
が自由に変化し、両電動機15,17のもつ内部
相差角を一致させることができる。もちろんこの
場合、T相巻線23を励磁する必要がある時は、
しや断器51を閉じコンタクタ56を開くように
する。
第4図は誘導同期電動機17の界磁巻線20が
作る合成磁束の方向が、励磁電流の方向と大きさ
を変えることによつて360゜変化する原理をベクト
ル図で示したものである。
第3図でR相巻線21にア方向に、S相巻線2
2にエ方向に直流電流を流せば、R相巻線21に
生ずる磁束(ベクトルで示す)は第4図における
A,S相巻線22に生ずる反転された磁束はBと
なつて、両者の合成磁束はEとなり、このベクト
ルEと固定子の回転磁界の中心(例えば、これを
ベクトルAの方向とする)との差の角度(即ち、
内部相差角)がφとなる。流れる電流を制御して
R相、S相巻線の磁束を変化させれば、両者の合
成磁束の方向と大きさは4角形OAEBの領域内
に存在することになる。
ここで更にT相巻線23にカ方向に直流電流を
流せばR相、S相の合成磁束EにT相巻線の反転
された磁束Dが加わり、それらの合成磁束Fは大
きさがOFとなり方向がベクトルAに一致する。
このようにR,S,Tの3相巻線に流す直流電流
の大きさを変えて上記3相巻線の磁束A,B,D
の大きさを変化させれば、3相巻線で作る合成磁
束の方向及び大きさは3角形OFEの領域内に作
られる。
ここでT相巻線に流す直流電流の向きを第3図
のオのように逆にし、R,S,Tの3相巻線の電
流の大きさを変えて磁束の大きさを変えれば、3
相巻線で作る合成磁束の方向及び大きさは第4図
の3角形OEGの領域内に作られる。
このようにして3相界磁巻線が作る合成磁束の
方向及び大きさを変化させて誘導同期電動機の内
部相差角を変えうるが、特に合成磁束を第4図の
点Oを中心とした円Hの円弧上に位置するように
変化させれば、力率を変えずに誘導同期電動機の
内部相差角を変化させることができる。なお、合
成磁束の大きさは円Hの円弧上に位置するときが
最大値であるから、これより小さくして斜線で示
す60゜の領域内にすることは自由である。
同様にしてR,S,Tの3相巻線に流す各直流
電流の大きさをそれぞれ変化させることにより合
成磁束のベクトルの方向は第5図に示すような円
Hの領域内の角度に自由に動かすことができる。
このようにして界磁巻線20が作る磁束の方向及
び大きさを円H内に動かすことにより、誘導同期
電動機17の内部相差角を360゜の範囲内に変える
ことができる。特に、合成磁束の大きさを円Hの
円弧上になるように一定にしておいて方向のみ変
えれば力率を変えずに内部相差角が変えられるの
で有利である。このように界磁巻線20の各相巻
線RSTに加える励磁電流の調整によつて誘導同
期電動機17の内部相差角を変えて同期電動機1
5の内部相差角に一致させ、両電動機17,20
の負荷分担を均等にすることができる。
なお、上記システムのように一方が同期電動
機、他方が誘導同期電動機の場合のように両者の
電気的特性が異なる場合には同一負荷に対するそ
れぞれの内部相差角が異なるから、両者の入力電
力の値が等しくなるように誘導同期電動機の内部
相差角をずらして補正する必要がある。
以上のようにツインドライブシステムでも両電
動機の負荷分担が力率を変化させずに精度良く容
易に行なえるようになる。
なお、上記実施例で内部相差角の調整はエアク
ラツチの接続を開始した時点から始めてもよい
し、加速完了後から始めてもよいことはもちろん
である。また、一方の電動機の磁極位置検出器を
設けずに、一方と他方の電動機の入力電力の値を
比較して、その値が異つているときに出力する検
出器を設けて、両電動機の入力電力の値が同一に
なるように一方の誘導同期電動機の内部相差角を
変化させてもよい。なお、一方と他方の電動機の
出力が異なる場合は、各電動機の入力電力が出力
に対応していないとき、即ち、負荷分担の割合が
異常となつたときに検出器から検出信号を出すよ
うにする。上記実施例では他方の電動機15は同
期電動機であつたが、これもまた誘導同期電動機
としてもよい。
以上のようにこの発明によれば、2台の同期電
動機で一つの負荷をそれぞれクラツチを介して、
各同期電動機の出力に応じた割合で分担して駆動
させるときに、2台の同期電動機のうち、少なく
とも一方を誘導同期電動機にしておき、上記クラ
ツチの接続状態によつて負荷分担の割合が変わつ
た場合、この変化を、一方と他方の電動機の入力
電力を比較する検出器もしくは他方の電動機に設
けられた界磁の磁極位置検出器で検出して、この
検出器からの検出信号にもとづいて、一方の誘導
同期電動機の多相界磁巻線の少なくとも一つに流
れる励磁電流の方向及び大きさを変えることによ
り、多相界磁巻線が作る合成磁界の方向及び大き
さが変わつて、この合成磁界と固定子回転磁界と
の差である内部相差角が変わつて、上記一方と他
方の電動機の負荷分担の割合を制御できるように
したので2台の同期電動機の負荷分担が精度良く
容易に行えるようになり、クラツチがどのように
接続されても電動機や歯車等の故障のおそれがな
く、固定子転動装置のような複雑な装置のいらな
い高信頼性で応答性の速いものが得られる。ま
た、電動機のトルクの大きいものの製作も容易と
なる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のツインドライブシステムを示す
概念図、第2図はこの発明の一実施例によるツイ
ンドライブシステムを示す概念図、第3図は第2
図の誘導同期電動機の励磁装置を示す回路図、第
4図及び第5図はこの発明の一実施例の誘導同期
電動機の界磁巻線が作る磁束の方向及び大きさが
変る原理を示す図である。 図中、1はミル(負荷)、2,9は小歯車、3,
10はエアクラツチ、16は磁極位置検出器、1
7は一方の電動機(誘導同期電動機)、18は交
流電源、15は他方の電動機(同期電動機)、2
0は多相界磁巻線、21,22,23は各相界磁
巻線、30,40,50は励磁回路、32,3
3,42,43,52,53はサイリスタであ
る。なお、図中同一符号は同一又は相当部分を示
す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 無負荷始動された2台の回転界磁形同期電動
    機を一つの負荷にそれぞれクラツチを介して接続
    し、上記負荷を各同期電動機の出力に応じた割合
    で分担して駆動させるようにした同期電動機の運
    転装置において、上記2台の同期電動機のうち、
    少なくとも一方を複数相の界磁巻線を有する誘導
    同期電動機とし、この一方の誘導同期電動機の各
    相界磁巻線のそれぞれに交流電源と接続された逆
    並列サイリスタからなる励磁回路を接続し、上記
    他方の電動機の界磁の磁極位置を検出する検出器
    もしくは上記一方と他方の電動機の入力電力を比
    較する検出器を設け、上記クラツチの接続状態に
    よつて上記負荷分担の割合が変つたとき上記検出
    器からの検出信号にもとづいて上記逆並列サイリ
    スタを点孤制御し、上記一方の誘導同期電動機の
    界磁巻線の少なくとも一つに流れる励磁電流の方
    向及び大きさを制御して上記界磁巻線が作る磁界
    の方向及び大きさを変えて、上記一方の誘導同期
    電動機の内部相差角を変化させ、上記一方と他方
    の電動機の負荷分担の割合を制御しうるようにし
    たことを特徴とする同期電動機の運転装置。
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DE19833330027 DE3330027A1 (de) 1982-08-24 1983-08-19 Vorrichtung zum betrieb einer vielzahl von mehrphasigen wechselstrommotoren mit gemeinsamer last
AU18335/83A AU549709B2 (en) 1982-08-24 1983-08-23 Apparatus for operating plural polyphase a.c. motors having a common load
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