JPH037097A - 電動機のトリップ判定装置 - 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】 Ｃ産業上の利用分野］ 本発明は、ｔ＃Ｊ機のトリップ判定装置に係り、特に、
瞬時停電等の場合にそれを電動機のトリップと誤判断す
ることを避けながら、電源装置の故障時や電源喪失時に
はそれらを確実に検出できる電動機のトリップ判定装置
に関するものである。

［従来の技術］ 従来の電動機のトリップ判定装置では、例えば特開昭６
１−１５５２１号に記載のように、可変周波数電源装置
の周波数指令と実際の電動機の回転数とを比較し、それ
らの差が大きくなったときに、電動機のトリップが生じ
たと判定していた。

［発明が解決しようとする課題］ １−、記従来技術においては、可変周波数電源装置が入
力電源の瞬時停電時に再始！Ｆ！ｌＪ動作を行なう点に
ついての配慮がなく、この再始動動作が正常な動作であ
るにもかかわらず、電動機のトリップと判定してしまう
問題があった。

また、電動機で駆動する負荷が、例えば原子炉の再循環
インターナルポンプのように重要な負荷ではトリップを
確実に検出し電動機を保護する必要がある。すなわち、
比較的離れた位置に設置されている電動機の回転計と可
変周波数電源装置の周波数指令制御装置の双方が、緊急
時にも機能を喪失しないように、それぞれおよびそれら
の接続系統すべてを極めて信頼性の高いものとする必要
がある。

本発明の目的は、高い信頼性が要求され保守管理を厳し
くする必要がある検出判定装置の範囲をできるだけ狭く
限定するとともに、瞬時停電時の再始動動作等の本来は
正常な動作を電動機のトリップと誤判断することを避け
ながら、電源装置の故障時や電源喪失時にはそれらを確
実に検出できる電動機のトリップ判定装置を提供するこ
とである。

［課題を解決するための手段］ 上記目的は、電動機のトリップを判定するための検出斌
として可変周波数電源装置の出力を監視し、その変化が
正常な運転動作や瞬時停電時の再始動動作等では起こり
得ない挙動を示したときに、その挙動を検知し、電動機
のトリップと判定することにより達成される。

すなわち、本発明は、上記目的を達成するために、電源
装置からの出力周波数を変化させて可変速駆動される電
動機のトリップ判定装置において、電源装置の出力電流
と第１所定値との大小を比較する第１比較判定器と、出
力電流と第１所定値よりも低い別の第２所定値との大小
を比較する第２比較判定器と、第１および第２比較判定
器の出力を取り込み出力電流が第１所定値より低下して
から第１所定時間以内に第２所定値以下の状態が第２所
定時間以上継続したときに電動機のトリップと判定する
手段とを含む電動機のトリップ判定装置を提案するもの
である。

電源装置の出力電流の変化の検出に代えて、出力電圧の
変化を検出することもできる。

どちらの場合も、電源装置出力の過電流を検出する手段
と、前記電流または電圧の所定時間以上の低下と前記過
電流の出現とのいずれかが生じたときに電動機のトリッ
プと判定する手段を含むようにしてもよい。

また、いずれの場合も、ｆＩｌｔ源装電源の電源母線か
らの入力電源の有無を検出する手段と、入力電源があり
しかも電源装置からの出力電流または電圧が前記所定時
間低下したときに電源装置自体の故障と判断する一方で
入力電源が所定時間喪失したときは電源装置の状態に拘
らず入力電源の喪失と判断する手段を含むことが可能で
ある。

これらの電動機のトリップ判定装置は、例えば原子炉内
に設置された再循環インターナルポンプを駆動する電動
機のトリップ判定装置として備え。

その出力信号を原子炉緊急停止制御装置に取り込むよう
にすることができる。

［作用］ 可変周波数電源装置は、指令に応じた電圧・周波数の交
流電力を電動機に供給し、電動機を可変速運転する。そ
の結果、可変周波数電源装置の出力電圧・電流・周波数
も変化する。これらの量を計８１すし、所定時間後の変
化を検知する。この変化が通常運転や瞬時停電時の再始
動動作等の正常動作で予想される範囲を越えた場合に、
電動機のトリップと判定し、例えば緊急停止装置に判定
信号を出力し、この電動機を設置しである原子力プラン
ト等のシステムを停止させる。

［実施例］ 次に、図面を参照して、本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明による電動機のトリップ判定装置の第１
実施例を備えた原子力プラントの一実施例の構成を示す
図、第２図は第１図実施例のトリップ・判定の原理を説
明するために種々の事象に対する可変周波数電源装置の
出力電流の挙動を示す図である。

第１図において、可変周波数電源装置２は、遮断器３を
介して電源母線４に接続され、電源母線４から取り込ん
だ交流電力を可変周波数の交流電力に変換し、電動機１
に供給して可変速運転する。

電動機１は、本実施例では、原子炉４１の再循環インタ
ーナルポンプ４２を駆動しており、原子炉冷却材の流量
を制御している。可変周波数電源装置２の出力線には、
出力電流を検出する計器用変流器１１が設けられており
、出力電流ｉに比例した電流信号を電動機トリップ判定
表ｂπ１９に出力する。

電動機トリップ判定装置１９では、電流信号を整流器１
２および平滑フィルタ１３により直流にした後、電圧信
号に変換する。この電圧信号は、比較判定器１４および
１６に出力される。比較判定器１４は、出力電流ｉ　（
に相当する電圧）が所定値Ｂより小さいか否かを判定し
、小さい場合はデジタル信号で真値を時限動作瞬時復帰
継電器１５に出力する。比較判定器１６は、同様に、出
力電流ｉ　（に相当する電圧）が所定値Ａより大きいか
否かを判定し、大きい場合はデジタル信号で真値を瞬時
動作時限復帰継電器１７に出力する。

時限動作瞬時復帰継電器１５は、入力が真値になっても
、その状態が所定時間ｔ□以上継続しないと真値を出力
しない時限継電器である。ただし、入力が偽値になれば
、その出力は直ちに偽値になる。瞬時動作時限復帰継電
器１７は、逆に、入力値が真値となれば出力は直ちに真
値となるが１入力値が真値から偽値になっても、所定時
間ｔ２の間は真値を出し続ける時限継電器である。

ＡＮＤ回路１８は、これら２つの時限継電器１５および
１７の出力を取り込み、面出力が真値になった場合のみ
、電動機トリップ判定信号２０を出力する。すなわち、
出力電流１が所定値へよりも大きい状態からｔ２時間以
内に、出力電流ｉが所定値Ｂ以下になるような状況がを
、時間以」二継続すると、電１！ｌＩ機トリップ判定信
号２０を出力する。

第１図実施例の場合、電動機トリップ判定信号２０は、
原子炉緊急停止制御装置４５に入力され。

原子炉緊急停止指令４４を出させて原子炉緊急停止装置
？１４３を作動させ、原子炉４１を停止する。

これによって、電動機１により駆動されている再循環イ
ンターナルポンプ４２のトリップによる原子炉への影響
を緩和できる。

第２図は、第１図電動機トリップ判定装置の動作原理を
説明する図である。この図は、ｆｆｌ動機運転中の出力
電流の時間的変化を示している。

通常運転時には、電動機１は所定の加減速率で可変速運
転される。この場合、減速は一定の減速率以上ではなさ
れないため、二点鎖線で示すような電流変化となる。

可変周波数電源装置２の入力電源すなわち電源母線４で
瞬時停電が発生した場合は、入力電力が一旦喪失される
ため、出力電流は電動機上の励磁電流まで低下するが、
復電後は停電中に低下した電動機１の回転数に合わせて
この電（１機髪丙始動するので、実線のような゛電流変
化となる。

入力電源が復電しないまま停電が続く場合は。

可変周波数電源装置２は電動機１に励磁電流のみを供給
し続け、その出力電流は点線のように、変化しないまま
である。

可変周波数電源装置２自体が故障した場合は、−点鎖線
で示すように、電流はすぐ零になり、そのままの状態を
維持する。

各事象に対応してこのように変化する出力電流について
、第２図に実線で示した瞬時停電時の変化を正常な範囲
の変化と判定し、点線で示した入力電源停電時および一
点鎖線で示した可変周波数電源装置２自体の故障時に電
動機のトリップと判定するために、本発明では、トリッ
プ判定により電動機１で駆動するシステムの緊急保護動
作が必要な初期速度に相当する出力型Ｉε値をＡとし、
この初期速度から瞬時停電で一旦低下し復電により再始
動した場合の第２図に実線で示した電流と点線で示した
電動機１の励磁電流との間に適当な出力電流値Ｂを選択
し、瞬時停電時間を含め再始動に要する時間に余裕をみ
た時間をｔ□とし、し□よりも長く電源正常時の運転で
電流値がＡからＢに変化するのに要するよりも短い時間
をｔ２とする。

このように正常運転で電流値がＢに到達するｉｌｊの時
点にｔ２を設定するのは、電源正常時の運転による出力
電流の低下と入力電源喪失や可変周波数＃Ｘ源装置２自
体の故障とを判別するためである。

比較判定器１４は、例えば瞬時停電等の影響で可変周波
数電源装置２の出力電流が所定値Ｂよりも下がると、直
ちに真値を出力する。時限動作瞬時復帰継電器１５は、
比較判定器１４の出方が真値になっても、その状態が所
定時間を、以上継続しないと真値を出力しない時限継電
器であるから、瞬時停電時の再始動動作により比較判定
器１４の出力が第２図に実線で示したように偽値に変ゎ
ってしまった場合は、真値を出力しないすなわち偽値を
出し続けたままである。したがって、ＡＮＤ回路１８は
、瞬時動作時限復帰継電器１７の出力の真偽にかかわら
ず、電動機トリップ判定信号を出力しない。

時間０の時点で可変周波数電源装置２の出力電流が所定
値Ａよりも下がると、比較判定器１６は。

偽値を出力する。ところが、瞬時動作時限復帰継電器１
７は、入力値が真値から偽値になっても、所定時間ｔ２
の間は真値を出し続ける時限継電器である。可変周波数
電源装置２の出力電流が所定値Ｂを下回ったまま時間し
、を経過してしまうと。

時限動作瞬時復帰継電器１５が真値を出力する。

このときは、まだ時間ｔ２に達していないので、瞬時動
作時限復帰継電器１７も真値を出力している。その結果
、ＡＮＤ条件が成立し、ＡＮＤ回路１８は、電動機トリ
ップ判定信号２０を緊急停止制御装置４５に出力する。

　Ｊｆｔｆｔ子息緊急停止制御装置４５原子炉緊急停止
指令４４を出力し、　ＪＩＫ子炉子息緊急停止１置４３
動させ、ノボ子息４１を停止する。これによって、電動
機１により駆動されている再循環インターナルポンプ４
２のトリップによる原子炉への影響を緩和できる。

なお、所定時間ｔ２を過ぎても可変周波数電源装［２の
出力電流が回復せず比較判定器１６の出力が偽値のまま
であれば、瞬時動作時限継電器１７の出力も偽値となる
が、電動機トリップ判定器Ｓ＋２０を出力した後なので
、システムへの影響は特にない。

また、正常運転で出力電流が二点鎖線で示すように下が
り、第２同右の部分で所定値Ｂを下回る時間がｔｌを超
え、時限動作瞬時復帰継電器１５が真値を出力するよう
なことがあっても、この時点では時間ｔ２がすでに経過
しており、瞬時動作時限継電器１７の出力が偽値となっ
ているので、ＡＮＤ条件は成立せず、ＡＮＤ回路１８は
電動機トリップ判定信号２０を出さない。

本実施例によれば、出力電流の低下時間がｔ。

を超えたか否かにより瞬時停電時の再始ＩＪｓ動作によ
る回復か故障かを判別できる。

また、時間ｔ２が経過したか否かにより正常運転時の出
力′電流の低下か故障による出力電流の低下かを判別で
きる。

本実施例では、特に、可変速運転中の電気的パラメータ
の中でも変化が大きい電流をパラメータに用いることに
より、電動機のトリップを比較的早く検出できる。

第３図は本発明による電動機のトリップ判定装置の第２
実施例の構成を示す図である。

本実施例は、出力電流ｉが電動機１の短絡事故時に発生
すると予想される過電流値Ｃよりも大きいか否かを判定
する比較判定器２１を第１図実施例に追加したものであ
る。比較判定器２１の出力は、ＡＮＤ回路１８の出力と
ともにＯＲ回路２２に出力される。したがって、いずれ
かの出力が真値の場合、ＯＲ回路２２は電動機トリップ
判定信号２０を出力する。

この第２実施例においては、電動機１のトリップ要因の
ひとつである電動機１自身の短絡事故の場合も、それを
検知し電動機のトリップと判定するため、トリップ要因
をより広くカバーできることになる。

第４図は本発明による電動機のトリップ判定装置の第３
実施例の構成を示す図である。

この第３実施例においては、電プ」機１と可変周波°数
屯源装置２のホｑ成は、第１図実施例と同様であるが、
可変周波数電源装置２の出口に計器用変成器２３を接続
し、電源装置出力電圧Ｖに比例する電圧信号を電動機ト
リップ判定信号１９の入力信号としている点が特徴とな
っている。電圧信号は、比較判定器２４および２６に直
接入力され、それぞれ相当する出力電圧の所定値Ｅまた
はＤとの大小関係により、デジタル真偽値が出力される
。

時限動作瞬時復帰継電器２５および瞬時動作時限復帰継
電器２７は、時間ｔ３およびｔ４をもつが、これらはそ
れぞれ第１実施例で説明した時間ｔ、およびｔ２に対応
し、各継電器の動作原理は、時限動作瞬時復帰継電器１
５および瞬時動作時限復帰継電器１７と同様である。

本実施例では、出力電圧Ｖが所定値り以上であったもの
が、所定時間ｔ４内に所定時間ｔ３以上所定値Ｅ以下に
下がったことを検出して電動機のトリップと判定するも
のである。

第５図は第４図実施例のトリップ判定の原理を説明する
ために種々の事象に対する可変周波数電源装置出力電圧
（周波数）の挙動を示す図である。

可変周波数電源装置２は、一般に周波数と電圧との比を
一定に制御するために、出力電圧は出力周波数に比例し
て変化する０通常運転時には、二点鎖線で示すように、
ある一定の減速車以下で運転される。入力電源が停電し
た場合は、電動機１がコーストダウン（惰性回転）する
ため、出力周波数および出力電圧もこれに合わせて変化
する。

電源が復電しない場合は、点線のような変化となるが、
復電した場合は、電動機を再始動するため、実線で示す
ように、コーストダウンは途中で止まる。

一方、可変周波数電源装置２の故障時、または電動機１
の短絡時には、−点鎖線で示すように、出力電圧は喪失
する。ここで電動機１のトリップにより、保護動作が必
要となる初期速度に相当する出力電圧をＤとし、瞬時停
電が起こった時の再起動時点での出力電圧よりも小さな
出力電圧Ｅを選ぶことにより、出力電圧り以上であった
ものが所定時間ｔ４内で所定時間ｔ３の後に出力電圧Ｅ
以下に低下したか否かを検出することにより、停電。

電源装置または電動機故障による電ｌｊＪ機トリップと
瞬間停電時の再始動動作等の正常動作とを判別できる。

本実施例によれば、電圧を用いるために、その検出回路
が比較的単純になるという効果がある。

第６図は本発明による電動機のトリップ判定装置の第４
実施例の構成を示す図である。

本実施例は、電ｌｊＪ機トリップ判定装置１９の入力と
して、第１実施例の場合に加えて、可変周波数電源装置
２の電源母線４の電圧を計器用変成器５を介して監視す
る不足電圧継電器６の出力が取り込まれている。

本実施例では、通常の瞬時停電を超える長さの停電は時
限動作瞬時復帰継電器３１により直接検知するとともに
、Ｎ　ＯＴ回路３２を介して、ＡＮＤ回路；３３に、電
源電圧正常の条件を加えて、入力電圧正常時に出力電流
が下がった場合は、直ちに周波数可変電源装置２の故障
として、電動機のトリップ判定を行なう。これにより、
検、”■）時間が短くなるという効果がある。

Ｃ発明の効果コ 本発明によれば、可変周波数電源装置の出力を監視する
のみで、瞬時停電時の正常動作を誤判断することなく、
真に必要な電ａ機のトリップのみを検出できるので、耐
震性能など高信頼性が要求される部分が電動機トリップ
判定装置に限定され、しかも確実な以上検出を実行でき
る電動機のトリップ判定装置とこれを装備した原子力プ
ラント等のシステムが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるｔｔｈ機のトリップ判定装置の第
１実施例を備えた原子力プラントの一実施例の構成を示
す図、第２図は第１図実施例のトリップ判定の原理を説
明するために種々の事象に対する可変周波数電源装置出
力電流の挙動を示す図、第３図は本発明による電動機の
トリップ判定装置の第２実施例の構成を示す図、第４図
は本発明による電動機のトリップ判定装置の第３実施例
の構成を示す図、第５図は第４図実施例のトリップ判定
の原理を説明するために種々の事象に対する可変周波数
電源装置出力電圧（周波数）の挙動を示す図、第６図は
本発明による電動機のトリップ判定装置の第４実施例の
構成を示す図である。 １・・・電動機、２・・・可変周波数電源装置、３・・
・遮断器、４・・・電源母線、５・・・計器用変成器。 ６・・・不足電圧継電器、１１・・・計器用変流器、１
２・・・整流器、１３・・・平滑フィルタ、１４゜１６
．２１，２４．２６・・・比較判定器、１５．２５，３
１・・・時限動作瞬時復帰継電器。 １７．２７・・・瞬時動作時限復帰継電器、１８゜３３
・・・ＡＮＤ回路、１９・・・電動機トリップ判定装置
、２０・・・電動機トリップ判定信号、２２゜３４・・
・ＯＲ回路、２３・・・計器用変成器、３２・・ＮＯＴ
回路、４１・・・原子炉、４２・・・再循環インターナ
ルポンプ、４３・・・原子炉緊急停止装置、４４・・・
緊急停止指令、４５・・・緊急停止制御装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電源装置からの出力周波数を変化させて可変速駆動
   される電動機のトリップ判定装置において、 前記電源装置の出力電流と所定値Ａとの大小を比較する
   第１比較判定器と、前記出力電流と前記所定値Ａよりも
   低い別の所定値Ｂとの大小を比較する第２比較判定器と
   、前記第１および第２比較判定器の出力を取り込み前記
   出力電流が前記所定値Ａより低下してから所定時間ｔ＿
   ２以内に前記所定値Ｂ以下の状態が所定時間を、以上継
   続したときに前記電動機のトリップと判定する手段とを
   含むことを特徴とする電動機のトリップ判定装置。 ２、電源装置からの出力周波数を変化させて可変速駆動
   される電動機のトリップ判定装置におい前記電源装置の
   出力電圧と所定値Ｄとの高低を比較する第１比較判定器
   と、前記出力電圧と前記所定値Ｄよりも低い別の所定値
   Ｅとの高低を比較する第２比較判定器と、前記第１およ
   び第２比較判定器の出力を取り込み前記出力電圧が前記
   所定値Ｄより低下してから所定時間を４以内に前記所定
   値Ｅ以下の状態が所定時間を３以上継続したときに前記
   電動機のトリップと判定する手段とを含むことを特徴と
   する電動機のトリップ判定装置。３、請求項１または２
   に記載の電動機のトリップ判定装置において、 前記電源装置出力の過電流を検出する手段と、前記電流
   または電圧の所定時間以上の低下と前記過電流の出現と
   のいずれかが生じたときに前記電動機のトリップと判定
   する手段を含むことを特徴とする電動機のトリップ判定
   装置。 ４、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電動機のトリ
   ップ判定装置において、 前記電源装置への電源母線からの入力電源の有無を検出
   する手段と、前記入力電源がありしかも前記電源装置か
   らの出力電流または電圧が前記所定時間低下したときに
   前記電源装置自体の故障と判断する一方で前記入力電源
   が所定時間喪失したときは前記電源装置の状態に拘らず
   前記入力電源の喪失と判断する手段を含むことを特徴と
   する電動機のトリップ判定装置。 ５、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電動機のトリ
   ップ判定装置を原子炉内に設置された再循環インターナ
   ルポンプを駆動する電動機のトリップ判定装置として備
   え、当該電動機のトリップ判定装置の出力信号を原子炉
   緊急停止制御装置に取り込むことを特徴とする原子力プ
   ラント。