JPH0152999B2 - - Google Patents

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JPH0152999B2
JPH0152999B2 JP56044692A JP4469281A JPH0152999B2 JP H0152999 B2 JPH0152999 B2 JP H0152999B2 JP 56044692 A JP56044692 A JP 56044692A JP 4469281 A JP4469281 A JP 4469281A JP H0152999 B2 JPH0152999 B2 JP H0152999B2
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JP
Japan
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frequency
speed
motor
motor current
slip
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JP56044692A
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English (en)
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JPS5713988A (en
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Peru Fuiritsupu Komusutetsudo Anderusu
Ooke Erufuneru Boo
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ELFI INNOVATIONER
Original Assignee
ELFI INNOVATIONER
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Publication of JPH0152999B2 publication Critical patent/JPH0152999B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R23/00Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
    • G01R23/02Arrangements for measuring frequency, e.g. pulse repetition rate; Arrangements for measuring period of current or voltage
    • G01R23/15Indicating that frequency of pulses is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values, by making use of non-linear or digital elements (indicating that pulse width is above or below a certain limit)
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/42Devices characterised by the use of electric or magnetic means
    • G01P3/44Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
    • G01P3/48Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は非同期電動機の速度検出方法および装
置に関する。
非同期電動機を過熱に対して保護するための新
しい形式の電動機保護に関連して電動機速度の検
出が必要であることがわかつた。この問題につい
てはそのような速度検出装置が電動機に対し別の
導線で接続するようなことのないようにすること
が望ましい。
それ故本発明の目的は上記の要求すなわち電動
機に対して別途の導線を必要としないという条件
を満足する速度検出方法および装置を提供するこ
とである。
本発明によれば、電動機電流において優勢なm
次の高調波周波数のスペクトルを利用するように
なつており、更に詳細には電動機電流の基本周波
数のm−1次の高調波周波数とm次の高調波周波
数との間の周波数帯域内にある電動機電流の成分
を分離し、m次の高調波周波数と電動機電流の成
分の内の少くとも1つの成分との間の差周波数を
決定し、滑り及び電動機の速度をこの差周波数か
ら決定する。
本発明による非同期電動機の速度検出装置は電
動機電流の基本周波数のm−1次の高調波周波数
とm次の高調波周波数との間の周波数帯域内にあ
る電動機電流の成分を分離する帯域フイルタと、
このm次の高調波周波数と電動機電流の成分の内
の少くとも1つの成分との間の差周波数を決定
し、この差周波数から更に電動機の滑り及び電動
機速度を決定する回路とを備えていることを特徴
とする。
以下、図面について本発明の実施例を説明す
る。
第1図に概略的に示されるように、非同期電動
機の電動機電流は通常50Hzである実際の基本周波
数f0とは別に奇数次の高調波、すなわち周波数が
m・f0(m=3、5、7、9……)である高調波
を含んでいる。これら高調波は勿論基本波と比較
してその振幅は著しく小さい。各高調波の振幅が
小さくとも各高調波周波数の下の周波数帯域、す
なわち高調波周波数をm・f0とした場合、(m−
1)・f0よりも高く、m・f0よりも低い周波数帯
域には、電動機電流成分のスペクトルがあり、第
1図では高調波周波数9f0について示している。
上記電動機電流成分のスペクトルは、鉄の非線
形磁気特性および電動機内の溝の幾何形状により
生じるものである。そして、上記電動機電流成分
(以下、単に成分ともいう)の周波数fは、上記
周波数帯域の上限周波数である高調波周波数m・
f0との差周波数fs(=m・f0−f)が滑りをsとし
てfs=n・s・f0(n=1、2、3……)の形で表
わされることによつて特徴づけられる。上記電動
機電流成分の内、最も大きなものはn=10または
n=14を有するものである。n>20である成分の
振幅はnが20よりも小さい成分の振幅と比較して
非常に小さい。
なお、上記差周波数fsは、包絡線周波数(うな
り周波数ともいう)、すなわち周波数がm・f0
高調波と上記電動機電流成分(主に、n=10のも
のが用いられる)との合成波の周波数と同一のも
のである。したがつて上記合成波の周期をTとす
ると差周波数fsは fs=n・s・f0=1/T ……(1) と表される。したがつて滑りsは s=fs/(n・f0) =1/(n・f0・T) ……(2) と表わされ、差周波数fsまたは周期Tが求まれば
滑りsが求まることになる。そしてこの滑りsが
求まると、次式を用いて電動機の回転速度Nを求
めることができる。
N=N1(1−s) ……(3) ただしN1は同期速度である。
本発明は上述のようにして差周波数fsから滑り
sを決定し、それにより電動機の速度Nを得るこ
とにより上述の状態において利点を得ている。そ
して、この差周波数fsは固定子の主周波数f0に関
する高調波周波数mf0と、この高調波周波数mf0
よりも低く、周波数(m−1)f0よりも高い周波
数帯域にある電動機電流成分のうち、強さ(すな
わち振幅)が最も大きな成分の周波数との間で測
定できる。
本発明による検出装置の第2図に示す実施例
は、3相電動機の固定子巻線への電流に対応する
信号を変流器2により受ける帯域フイルタ1を有
している。帯域フイルタ1の出力は包絡線検出器
4に加えられる。帯域フイルタ1は、固定子の主
周波数f0に関するm次(例えばm=11)の高調波
周波数m・f0よりも低く、m−1次の高調波周波
数(m−1)・f0よりも高い周波数帯域内の周波
数を有する信号を出力する。包絡線検出器4は、
帯域フイルタ1の出力信号の包絡線に対応する信
号を出力する。これにより包絡線周波数、すなわ
ち差周波数fsが求まり、(2)式、および(3)式を用い
て電動機3の速度Nを決定することができる。
第3図に示すように位相固定ループ5が第2図
の包絡線検出器4の代りにフイルタ1の出力に接
続出来る。位相固定ループ5は最大振幅をもつ周
波数に固定する。位相固定ループ5の出力に接続
する周期計6は周知のように位相固定ループ5が
固定している周波数の周期の幅を測定するように
動作する。周期計6の次に接続されている速度決
定回路7は、問題の高調波の周期および周期計6
において決定される周期にもとづき滑りsを求
め、この滑りsに基づいて電動機速度Nの決定を
行う。
2以上の電動機電流成分が帯域フイルタ1を通
るスペクトルにおいて実質的に同一の振幅を有す
る場合には、第3図の実施例では、この測定は最
大のnを有する信号成分にもとづく。その結果、
同期速度からの滑りまたはずれの相対測定が得ら
れる。この場合、速度の絶対測定にはこのスペク
トルの或る周波数解析により行われる問題の成分
についてのnの決定が必要である。あるいは電流
にもとづく測定データと計算された速度が電動機
の定格データと比較されてもよい。
第3の実施例としては、帯域フイルタ1からの
時間可変信号をいわゆる高速フーリエ変換を行う
ように動作する装置に加えて周波数面への変換を
得、これにより電動機電流成分の瞬時周波数、そ
して問題の差周波数、および電動機の滑りと速度
が容易に計算できる。
第4図は第3図の帯域フイルタ1と位相固定ル
ープ5の実施例を示す。帯域フイルタは3個のカ
スケード接続したフイルタユニツトA,B,Cか
ら成り、ユニツトAは受動帯域フイルタおよびバ
ツフア増幅器から成つており、この増幅器の目的
は振幅が大きいために次段の回路を支配すること
になる基本波(50Hz)を除くことである。ユニツ
トBとCは僅かに異なる中心周波数を有する能動
帯域フイルタを構成し、それにより第5図に示す
ように所望の特性によく近似する周波数特性がユ
ニツトA,B,Cの組合せにより達成される。
第5図から明らかなように、所望の周波数特性
とは高調波周波数11・50Hz=550Hzより低く且つ
高調波周波数10×50=500Hzより高い周波数を通
すものである。この通過帯域のいずれか一方の側
での減衰は60dB程度である。
フイルタユニツトCの出力への信号印加と自由
振動周波数すなわち充分に大きな信号が位相固定
ループ5の発振する周波数の調整のための外部要
素を備えた標準集積回路、例えば型番がLM565
として知られている集積回路からなる位相固定ル
ープ5の入力に接続する。この自由振動周波数は
問題の通過帯域より上(約560Hz)にあるように
調整される。
位相固定ループ5の出力は入力信号周波数を32
分する分周器8、例えば型番がCD4040として知
られている分周器の入力に接続される。それ故、
分周器8の出力信号は入力信号の周期の32倍であ
り、それ故所望の精度での決定がより容易である
周期を有する。
周波数分割が準備または初期の目安としてみる
ことの出来る周期測定は滑り値の変換と同様に別
の回路または適当にプログラムされた計算機によ
り行うことが出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図は非同期電動機の電動機電流の周波数ス
ペクトルを示す図、第2図は本発明の検出装置の
第1図の実施例を示す図、第3図は本発明の第2
の実施例を示す図、第4図は第3図の一部の回路
図、第5図は本発明に使用する帯域フイルタの所
望の特性を示す図である。 1……帯域フイルタ、2……変流器、3……相
電動機、4……包絡線検出器、5……位相固定ル
ープ、6……周期計、7……速度決定回路、8…
…分周器、A,B,C……フイルタユニツト。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 非同期電動機電流の基本周波数f0のm−1次
    の高調波周波数(m−1)・f0よりも高く、m次
    の高調波周波数m・f0よりも低い周波数帯域にあ
    る電動機電流成分を分離し、前記m次の高調波周
    波数m・f0と前記分離された電動機電流成分の内
    の少なくとも1つの成分との間の差周波数fsを求
    め、この求めた差周波数fsに基づいて滑りおよび
    電動機速度を求めることを特徴とする非同期電動
    機の速度検出方法。 2 帯域フイルタを用いて前記電動機電流成分を
    分離し、そして前記帯域フイルタの後に接続さ
    れ、位相固定ループ、周期計および周期−滑り変
    換器を直列に接続した回路を用いて前記差周波数
    fsおよび滑りを求めることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載の非同期電動機の速度検出方
    法。 3 前記差周波数fsを、前記m次の高調波周波数
    と前記電導機電流成分のうちの1つの成分との間
    のうなり周波数に基づいて包絡線検出器を用いて
    求めることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
    載の非同期電動機の速度検出方法。 4 前記電動機電流の成分の、高速フーリエ変換
    に基づく周波数解析により前記差周波数を求める
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の非
    同期電動機の速度検出方法。 5 非同期電動機電流の基本周波数f0のm−1次
    の高調波周波数(m−1)・f0よりも高く、m次
    の高調波周波数m・f0よりも低い周波数帯域にあ
    る電動機電流成分を分離する帯域フイルタと、前
    記m次の高調波周波数と前記電動機電流成分のう
    ちの少なくとも1つの成分との間の差周波数を前
    記帯域フイルタの出力に基づいて求め、そしてこ
    の差周波数から滑りを求め、更にこの滑りを用い
    て電動機速度を求める回路とを備えていることを
    特徴とする非同期電動機の速度検出装置。 6 前記回路は前記帯域フイルタの出力に基づい
    て前記差周波数を求める包絡線検出器4を備えて
    いることを特徴とする特許請求の範囲第5項記載
    の速度検出装置。 7 前記回路は位相固定ループ5、周期計6、お
    よび周期−滑りの変換器7を有し、前記帯域フイ
    ルタ、位相固定ループ5、周期計6、および周期
    −滑り変換器7が直列に接続されることを特徴と
    する特許請求の範囲第5項記載の速度検出装置。 8 前記回路は、高速フーリエ変換に基づき前記
    電動機電流成分の周波数解析を行う装置を備えて
    いることを特徴とする特許請求の範囲第5項記載
    の速度検出装置。
JP4469281A 1980-03-26 1981-03-26 Method and device for detecting speed of asynchronous motor Granted JPS5713988A (en)

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JPS5713988A JPS5713988A (en) 1982-01-25
JPH0152999B2 true JPH0152999B2 (ja) 1989-11-10

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