JPH01255488A - かご型誘導電動機の始動装置 - 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〕 本発明はかご型誘導電動機の始動装置に係り、詳しくは
、サイリスタを用いてかご型誘導電動機の一次電圧を制
御する始動制御装置であって、始動電圧指令パターンを
任意に選定することができ、しかも、その始動電圧を変
化させて始動ピーク電流を抑制できるようにしたかご型
誘導電動機の始動装置に関するものである。

〔従来の技術〕

例えば５ＫＷ以下の小型のかご型誘導電動機では、始動
電流があまり大きくならない。したがって、開閉器で直
接電源につないで全電圧を電動機に印加して始動する直
入れ始動法を採っても差し支えない。しかし、それより
大型の誘導電動機では定格電流の６〜８倍の大きい始動
ピーク電流が流れることになるので、始動時の印加電圧
を低下させ、電動機の回転速度が上昇してから全電圧を
加えて正規の運転状態に入るようにしているのが一般的
である。そのような始動電圧の制御には、単巻変圧器の
タップを切り換える始動補償器法、Ｙ接続後にΔ接続に
切り換える星形三角始動法、その他に、コンドルファ−
始動法、リアクトル始動法などがある。このような始動
法によれば、始動電圧を段階的に昇圧できるので、一応
、かご型誘導電動機に流れる始動ピーク電流を抑制する
ことができる。

一方、自家発電用のディーゼル発電機を備えて、それに
幾つかのかご型誘導電動機に給電するようになっている
システムなどにおいて直入れ始動法を採用すると、大き
い始動ピーク電流の発生で発電機に電圧降下が生じ、す
でに稼働状態にある電動機の回転数が一時的に低下する
などして不都合の生じることがある。このような欠点を
解消するために、電圧降下を許容範囲内に抑える必要が
あり、従来では、連続運転の合計負荷容量よりもかなり
大きい容量のディーゼル発電機が選定されている。した
がって、定格運転時には要求されない過大な容量を有す
る発電設備を設置しておかなければならないのが実情で
ある。このようなことは発電機を備える場合に限らず、
受電変圧器から給電している場合も同様である。上記し
た始動ピーク電流を直入れ始動の場合より小さくできれ
ば、発電機や受電変圧器の容量は小さいもので済むこと
になり、設備の小型化や低廉化を図ることができ、また
、電源に新たな電動機を追加する場合で、も、始動電流
に基因する給電容量の変更は行わなくて済む。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記した各種の始動方式では、タップの切り換えが必要
となる。しかも、切り換えのためのコンタクタが存在す
るので、溶着の可能性があることや長期の使用により損
耗が生じることになり、保守や点検が度々要求される問
題がある。

一方、最近では、電動機の一次電圧制御にサイリスタが
幅広く採用されていることは周知の通りである。そして
、速度指令信号をもとにサイリスタのゲート信号を発生
させ、サイリスタでかご型誘導電動機に印加する電圧を
制御して速度制御などが行われている。また、場合によ
っては始動時の電圧制御にもサイリスタが使用されてい
る。このように、サイリスタによる一次電圧制御は簡単
になされるようになってきているが、その始動電圧の変
化は、一般に直線的あるいはＳ学的始動特性となってい
る。しかし、その設定が電動機の負荷に見合うように、
必ずしも容易に設定できるようにはなっていないのが現
状である。

本発明は上述の問題に鑑みなされたもので、その目的は
、かご型誘導電動機の始動に際して、始動ピーク電流の
発生を抑制することにより、発電機を備える場合にはそ
の容量を、受電変圧器から給電される場合にはその変圧
器容量をそれぞれ小さくできること、始動ピーク電流が
流れる場合の電源における電圧降下を抑制し、負荷にシ
ョックを与えないようにすることができること、さらに
は、電動機の負荷により要求される始動トルクに応じた
始動電圧の調整を容易にすることできること、を実現す
るかご型誘導電動機の始動装置を提供することにある。

特に、電動機で駆動される各種の負荷に見合った始動電
圧印加パターンを得る始動電圧指令パターンを任意にか
つ最適に近い状態となるように、その都度容易に設定す
ることができるようにすることをその主たる目的として
いる。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、サイリスタを用いてかご型誘導電動機の一次
電圧を制御するようにした誘導電動機の始動装置に通用
され、その特徴とするところは、第１図を参照して、始
動電圧の初期値を設定する始動初期電圧設定器９、上記
の初期値からの始動電圧の上昇率を設定する電圧上昇率
設定器１１、始動初期電圧設定器９および電圧上昇率設
定器１１による設定値に応じた指令信号の合成で、かご
型誘導電動機１に加える一次電圧を所望の始動電圧印加
パターンとするための始動電圧指令パターンを発生させ
る函数発生器１３、その函数発生器１３における始動電
圧１旨令パターンに基づくトリガ信号で、始動電圧印加
パターンとなる一次電圧を、サイリスタ１２によってか
ご型誘導電動機ｌに印加させるゲート制御回路１４とを
備える構成としたことである。

また、始動初期電圧設定器９と電圧上昇率設定器１１お
よびゲート制御回路１４に加えて、始動初期電圧が継続
する時間を設定する初期電圧継続時間設定器１０、始動
初期電圧設定９と初期電圧継続時間設定器１めおよび電
圧上昇率設定器１１による設定値に応じた指令信号の合
成で、かご型誘導電動機１に加える一次電圧を所望の始
動電圧印加パターンとするだめの始動電圧指令パターン
を発生させる函数発生器１３とを備える構成としたこと
である。

〔作　　　用〕

始動初期電圧設定器９、初期電圧継続時間設定器１０お
よび電圧上昇率設定器１１のそれぞれのつまみを回わす
。その設定値をもとにして函数発生器１３では、各指令
信号を合成した始動電圧指令パターンが発生される。こ
の始動電圧指令パターンにしたがってゲート制御回路か
らサイリスタ１２のゲートにトリガ信号が出力される。

サイリスタ１２はその信号によって所望の始動電圧印加
パターンとなる一時電圧を電動機に印加し、すなわち、
定電圧電源が可変電圧電源に変換される。

その−次電圧は直入れ始動法の場合より小さい始動初期
電圧から指定された上昇率で変化して上昇するので、始
動ピーク電流は大きくならずしかも負荷を起動するに必
要な電流を発生することができる。慣性が大きく始動ト
ルクを要して起動に時間がかかる場合には、例えば上記
の設定器９．１０をある値に設定したままで電圧上昇率
設定器１１の設定値を変え、より一層長い時間をかけて
昇圧すなわち上昇率を小さくする。この設定によって異
なる始動電圧指令パターンが函数発生器１３で発生され
、負荷に見合った起動が得られれば、各設定器９，１０
．１１の設定を固定し、以後、そのかご型誘導電動機１
は選定された始動電圧指令パターンに基づく始動電圧印
加パターンで始動される。

一方、初期電圧継続時間設定器１０を要しない場合には
、始動初期電圧設定器９と電圧上昇率設定器１１のみの
設定値に基づく始動電圧指令パターンを、函数発生器１
３で発生させる。これによっても、上記と同様、所望の
始動電圧印加パターンとなる一次電圧を、サイリスタ１
２から電動機に加えることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、負荷の起動に差し支えない範囲で始動
電圧がある初期電圧から徐々に上昇することになるので
、かご型誘導電動機における大きい始動ピーク電流の発
生は抑制され、ソフトな始動が可能となる。したがって
、発電機容量や受電変圧器容量が小さいもので済み、負
荷に起動時のショックを与えることもない。また、同一
電源から給電されている他の負荷がある場合に、始動ピ
ーク電流による電源の電圧降下に基因する回転数の低下
などが回避される。函数発生器内の始動電圧指令パター
ンは各設定器の設定値を変えることにより変更できるの
で、負荷の起動状況を見て始動電圧印加パターンを任意
に選択することができる。電動機で駆動される負荷が変
わる場合には、それに応じた調整を施すことができ、最
適に近い始動を実現することができる。また、始動調整
のためにタップの切換えが必要となるようなことはなく
、静止型の始動装置として保守や点検の手間を著しく省
くことができ、小型、軽量化はもちろん安価な装置とす
ることができる。

一方、始動初期電圧設定器を備えなくても上記と類似し
た始動電圧指令パターンが得られ、負荷によってはその
ようなパターンでも許容される場合には、始動装置とし
ての構成が少なくて済み、より安価な装置とすることが
できる。

〔実　施　例〕

以下に本発明のかご型誘導電動機の始動装置を詳細に説
明する。

第２図はかご型誘導電動ｍ、１に給電してそれを駆動す
る標準回路図で、通常、電源Ｒ，Ｓ、　Ｔのそれぞれに
遮断器２、電磁接触器３、サーマルリレー４があり、そ
れに制御用のコントロールユニット５が接続されている
。そして、始動および停止を指令するスイッチ６、表示
灯７や信号灯８が設けられる。上記コントロールユニッ
ト５には、例えばボリューム式小型抵抗器９，１．０．
１１が計３つ付設されており、それぞれ始動初期電圧設
定器、初期電圧継続時間設定器および電圧上昇率設定器
として機能する。

第１図は模式的な系統図と共に記した始動装置の全体構
成ブロック図で、上記の各設定器９．１０．１１におけ
る設定指令を受けてサイリスタ１２にトリガパルスを出
力するコントロールユニット５を示す。そのコントロー
ルユニット５は函数発生器１３と公知のゲート制御回路
１４とを備える。

上記の始動初期電圧設定器９は、始動電圧の初期値を抵
抗値設定により規定するもので、第３図（ａ）に示すよ
うに、始動初期電圧を０〜１００％の範囲でいずれか１
つ任意に設定でき、１００％とすれば直入れ始動をさせ
る場合と同じになる。抵抗値の設定により例えば■Ｉ　
＋　　Ｖ２　、　　ｖ３　　・・のいずれかの指令信号
電圧が決まり、函数発生器１３における函数発生用入力
信号とされる。

初期電圧継続時間設定器１０ば、始動初期電圧が継続す
る時間を規定するもので、始動初期電圧設定器９によっ
て設定された始動初期電圧を維持する時間を、例えば０
〜１０秒間の範囲で第３図（ｂ）に示したｔ＋、ｔ２．
ｔ３・・のように、任意に選定することができる。なお
、この初期電圧継続時間設定器１０として公知の電子タ
イマーを採用してもよい。

電圧上昇率設定器１１は、上記初期値からの始動電圧の
上昇率β１．β２．β３　・・を規定するもので、始動
初期電圧設定器９と初期電圧継続時間設定器１０で決ま
った点Ｐ〔第３図（ｄ）参照〕から第３図（Ｃ）のよう
にほぼ直線的に立ち上がる電圧上昇を実現するようにな
っており、例えば９０〜３０度の範囲で選定することが
できる。

前記の函数発生器１３は、始動初期電圧設定器９、初期
電圧継続時間設定器１０および電圧上昇率設定器１１に
よる設定値に応じた第３図（ａ）〜（Ｃ）の指令信号の
組み合せで合成された第３図（ｄ）の実線で一例を示す
ような、かご型誘導電動機１に加える一次電圧を所望の
始動電圧印加パターンとする始動電圧指令パターンを発
生させるものである。なお、第３図（ｅ）および（ｆ）
のように点Ｐから定格電圧に到達するまでを、折れ線も
しくは曲線となるようにその部分を変形させるようにし
ておいてもよい。

ゲート制御回路１４は位相制御回路１５、ゲートトリガ
用回路１６からなる構成であり、函数発生器１３におけ
る始動電圧指令パターンに基づきサイリスタ１２のゲー
トにトリガ信号を出力し、始動電圧印加パターンとなる
一次電圧をかご型誘導電動機ｌに加えるように、サイリ
スタ１２を制御するようになっている。

以上述べた構成によれば、以下のようにしてかご型誘導
電動機１を始動させることができる。まず、始動初期電
圧設定器９、初期電圧継続時間設定器１０、電圧上昇率
設定器１１の各つまみを回して抵抗値を変え、取敢えず
の設定を行う。例えば第３図（ｄ）のような始動電圧指
令パターンが函数発生器１３で発生される。始動用のス
イッチ２、　３．　６を入れると、かご型誘導電動機１
には第４図（ａ）のような始動電圧印加パターンで電圧
が加えられる。このとき、第５図（ａ）のような始動電
流が流れ、かご型誘導電動機１が駆動する機械装置が起
動される。もし、始動トルクを上げる必要があったり、
加速時間を短くしたい場合には、始動初期電圧設定器９
を若干りげるなどすると、始動電圧の印加パターンは第
４図（ｂ）のようになり、始動電流は第５図（ｂ）のよ
うに変化する。例えば第４図（Ｃ）のような始動電圧制
御により第５図（Ｃ）のような電流パターンになると、
加速電流がほぼ一定になり、しかも、その始動ピーク電
流はなく、その最大値も第６図に示す直入れ始動電流（
を格電流の６〜８倍）に比べると格段に小さい（１，５
〜３倍）ものとなる。なお、電動機が定格回転数に達す
ると急激に負荷電流に落ち着く。

このような設定作業によって最適な起動に相応しい電動
機１の始動が実現される。その状態で各設定器９，１．
０．１１のつまみのセット位置を固定しておくと、以後
、電動機１を始動させるときは、常に函数発生器１３で
発生された固有の始動電圧指令パターンに基づく始動電
圧印加パターンにしたがって始動されることになる。

特に、始動初期電圧設定器９により、過度の始動ピーク
電流を発生しない程度の始動トルクに見合った始動初期
電圧を、単独にかつ容易に、初期電圧継続時間設定器１
０および電圧上昇率設定器１１とは独立して、設定する
ことができる。ディーゼル発電機は通常自動電圧調整器
（ＡＶＲ）を備えているので、発電機の次週渡りアクタ
ンスにより発電機電圧が一旦降下しても、若干のタイム
ラグをおいて自動電圧調整器が機能し、電圧はもとに復
帰される。しかし、始動初期電圧設定器９により規定さ
れた電圧を、初期電圧継続時間設定器１０により設定さ
れた時間持続させれば、引き続いて発生する始動電流の
増加に対しての電圧降下を低く抑える効果を発揮させる
ことができる。

すなわち、第３図（ｄ）における点Ｐまでの初期電圧一
定の部分を持たせ、かつ、その時間を調整することがで
きるからである。

以上の実施例の説明で判るように、始動トルクに応じた
始動電圧をある時間初期に印加し、負荷の起動に差し支
えない範囲で始動電圧が徐々に上昇することになるので
、かご型誘導電動機における大きい始動ピーク電流の発
生は抑制され、ソフトな始動が可能となる。また、発電
機容量や受電変圧器容量も小さいもので済み、負荷に起
動時のショックを与えることもない。同一電源に他の負
荷がある場合でも、始動ピーク電流による電源の電圧降
下に基因する回転数の低下などが回避される。上記の始
動電圧制御は各設定器の設定値を変えることにより変更
できるので、例えば、慣性が大きく始動トルクを要して
起動に時間がかかる場合には、上記いずれかの設定器を
操作し、それにしたがう始動電圧指令パターンを函数発
生器で発生させるようにすれば、負荷の起動状況を見な
がら始動電圧印加パターンを任意に選択することができ
る。電動機で駆動される負荷が変わる場合には、それに
応じた調整を施すこともでき、最適に近い始動を実現で
きる。また、従来の始動法では始動のたびに必要であっ
たタップの切換えも不要となり、静止型の始動装置とし
て保守や点検の手間を著しく省くことができ、小型、軽
量で低廉な装置とすることができる。

ところで、初期電圧継続時間設定器１０で設定される継
続時間を零秒とすることは、負荷の種類などによっては
あり得るので、初期電圧継続時間設定器１０を要しない
場合もある。そのような場合には、始動初期電圧設定器
９と電圧上昇率設定器１１のみを設け、それらの設定値
に基づく合成された始り」電圧を旨令パターンを、函数
発生器１３で発生させる。これによっても、第７図の実
線で示す上記と類似の所望の始動電圧印加パターンの一
次電圧を、サイリスタ１２から電動機に加えることがで
きる。この場合には、始動装置の構成が簡素となる利点
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のかご型誘導電動機の始動装置における
構成ブロック図、第２図は始動装置の標準回路図、第３
図（ａ）〜（ｃ）は各設定器における設定値に対応する
函数発生指令信号図、第３図（ｄ）〜（ｆ）は函数発生
器における始動電圧指令パターン例、第４図（ａ）〜（
ｃ）はかご型誘導電動機に加えられる始動電圧印加パタ
ーン、第５図（ａ）〜（Ｃ）は始動電圧印加パターンに
対応する電動機の始動電流変化図、第６図は直入れ始動
の場合の始動電流のパターン、第７図は初期電圧を継続
させない場合の始動電圧指令パターンである。 １・−かご型誘導電動機、９−始動初期電圧設定器（ボ
リューム式小型抵抗器）、１０−初期電圧継続時間設定
器（ボリューム式小型抵抗器、電子タイマー）、１１−
電圧上昇率設定器（ボリューム式小型抵抗器）、１２〜
サイリスタ、１３−函数発生器、１４−ゲート制御回路
。 特許出願人　　　　東洋機電株式会社 代理人　弁理士　吉村勝俊（ほか１名）灯３　図　（ａ
） 第３図（Ｃ） 第３　図　（ｂ） 第３　図　（ｄ） 第　３　図　（ｅ） 十 ＝１ １　　　　　　　　　　　　Ｆｆｆ闇 第　６図 歴１ 酵 第　３　図　（１） 、１ 第　７　図 １　　　　　　　　　　　時ｒＡ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）サイリスタを用いてかご型誘導電動機の一次電圧
   を制御するようにした誘導電動機の始動装置において、 始動電圧の初期値を設定する始動初期電圧設定器と、 上記初期値からの始動電圧の上昇率を設定する電圧上昇
   率設定器と、 前記始動初期電圧設定器および電圧上昇率設定器による
   設定値に応じた指令信号の合成で、かご型誘導電動機に
   加える一次電圧を所望の始動電圧印加パターンとするた
   めの始動電圧指令パターンを発生させる函数発生器と、 上記函数発生器における始動電圧指令パターンに基づく
   トリガ信号で、始動電圧印加パターンとなる一次電圧を
   、サイリスタによってかご型誘導電動機に印加させるゲ
   ート制御回路と、 を備えたことを特徴とするかご型誘導電動機の始動装置
   。
2. （２）請求項１に記載の始動初期電圧設定器と電圧上昇
   率設定器およびゲート制御回路に加えて、始動初期電圧
   が継続する時間を設定する初期電圧継続時間設定器と、 上記始動初期電圧設定器、初期電圧継続時間設定器およ
   び電圧上昇率設定器による設定値に応じた指令信号の合
   成で、かご型誘導電動機に加える一次電圧を所望の始動
   電圧印加パターンとするための始動電圧指令パターンを
   発生させる函数発生器と、 を備えたことを特徴とするかご型誘導電動機の始動装置
   。