JPH0474954B2 - - Google Patents

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JPH0474954B2
JPH0474954B2 JP9752483A JP9752483A JPH0474954B2 JP H0474954 B2 JPH0474954 B2 JP H0474954B2 JP 9752483 A JP9752483 A JP 9752483A JP 9752483 A JP9752483 A JP 9752483A JP H0474954 B2 JPH0474954 B2 JP H0474954B2
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brake
voltage
induction motor
inverter circuit
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JP9752483A
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JPS59222086A (ja
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P1/00—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/16—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/26—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters for starting an individual polyphase induction motor

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor And Converter Starters (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は直流電源を入力した半導体スイツチか
らなるインバータ回路によりブレーキ付誘導電動
機を運転するための制御装置に関するものであ
る。
直流電源を入力とした半導体スイツチからなる
インバータ回路によりブレーキ付誘導電動機を運
転するシステムの回路構成を第1図に示す。図に
おいて1は直流電源、2は半導体スイツチとして
パワートランジスタを用いて構成したインバータ
回路である。尚、各パワートランジスタに並列接
続すべきダイオードは図面上省略している。3は
パルス制御回路であり、前記各パワートランジス
タのオン、オフを制御するベース電流の供給を行
うものである。4はブレーキ付誘導電動機であ
り、インバータ回路2の出力に接続されている。
従来はパルス制御回路3が運転指令の信号を受
付けることにより、該制御回路3からパワートラ
ンジスタ21〜26にベース電流を供給し、イン
バータ回路2を動作させ、出力に交流を発生さ
せ、この交流出力によりブレーキ付誘導電動機4
を起動させていた。
今、ブレーキ付誘導電動機の代わりに一般の誘
導電動機を用いた場合のシステムを検討してみる
と、インバータ回路2の出力電圧Vと出力周波数
fの比を一定となる様に制御してやれば、トルク
一定のまま誘導電動機の速度制御をすることがで
る。従つて、従来よりV/f一定の比を保つたま
まインバータ2の出力電圧を誘導電動機に印加す
ることにより、起動時の突入電流を抑えながら小
容量インバータで誘導電動機を駆動することが行
なわれている。尚、低周波領域で所定のトルクを
確保するために、実際には、V=Af+Bで制御
するのが普通である。
一般的なブレーキ付誘導電動機は電動機の非連
結側にスプリング制御式の交流電磁石式ブレーキ
を内蔵し、電動機に電圧を印加すると同様にブレ
ーキ用電磁石のコイルにも電圧を印加し、電磁石
の吸引力で制御バネを押し戻してブレーキを緩
め、電動機を回転させる様に構成されている。こ
の場合、電源を切ると制動バネでブレーキ円盤が
ブレーキライニングに押し付けられ、制御トルク
が作用し急停止する。従つて、ブレーキ付誘導電
動機においては電動機の起動に先だつてブレーキ
を外す必要がある。
ブレーキ用電磁石を吸引するには高い交流電圧
を必要とし、そのため従来は直流電源1の電圧を
充分に高くするか、或いはインバータ2の出力側
に変圧器を設けて昇圧する等の手段を用いてい
た。「電気工学ハンドブツク」(昭和53年4月10日
初版発行)の第795ページによれば、交流電磁石
の吸引力の平均値は F=107/16πB2gmS ………(2) 但し、Bgm:空隙における交番磁束の最大値 S:空隙の面積 で表わされる。
また、直流電磁石の吸引力は F=2πS/δ2(U−ΣHili)2×10-7 ………(3) 但し、U:磁路の全起磁力 δ:空隙長 Hi:鉄心部各磁路の磁界の強さ i:鉄心部各磁路の長さ で表わされる。
(2)式および(3)式から、同一電磁石が同一のスト
ロークで同一の吸引力Fを得るために必要な交流
印加電圧Vacと直流印加電圧Vdcとを求める。
電磁石のコイルの巻回数をN、巻線抵抗をr、
空隙長(ストローク)がδのときのコイルのイン
ダクタンスをLとし、交流電圧を印加してBgm
に見合う磁束φmを発生させている時の電流の最
大値をIm、直流電圧を印加して全起磁力がUと
なる電流をIdcとすると、交流印加電圧は Vac=Im/√2√2+(2)2 ………(4) 但し、Im=Nφm/L=NBgmS/L L=μoSN2/δ 直流印加電圧は Vdc=rIdc ………(5) 但し、Idc=U/N U=δ2/2πs×F/10-7+ΣHili ……(3) 式の変形となる。例えば、コイルの巻回数が1538
回、巻線抵抗が48.8[Ω]、鉄心各部の磁界の強さ
と長さとの積の合計が308[AT]で、ストローク
を20[mm]にしたとき、空隙面積12.74[cm2]の電
磁石が2.13[Kg重]の吸引力を発生するときの電
圧は、N=1538、r=48.8[Ω]、ΣHili=308
[AT]、δ=20×10-3[m]、S=12.74×10-4
[m2]、F=2.13×9.8=20.9[N]を(4)式と(5)式に
代入して Im=2.97[A] L=0.189[H] Bgm=0.287[T] Idc=2.3[A] が得られ、30Hzの交流を印加する場合はf=30
[Hz]として Vac(30Hz)=127[V] 直流を印加する場合は Vdc=112[V] となることが予測される。
以上のようにしてf=20〜60[Hz]について計
算したVacの値を第2図の破線a′で表わす。更
に、第2図には電磁石のストロークを20mmとし、
吸引力2.13Kgを得るための周波数に対するブレー
キ用電磁石の吸引電圧特製a、保持電圧特性b、
インバータ出力電圧特性c及び、直流電圧印加時
の吸引電圧dを実際に測定した結果の一例を示
す。図から明らかな如く同じ吸引力を得るために
直流電圧を印加した時は124V以上必要であつた。
一方インバータ回路より交流電圧を印加した場合
には134V以上必要であり、これを矩形波出力イ
ンバータ回路で供給するとすれば、直流電源1の
出力電圧は約181V以上必要となる。即ち、この
ブレーキ用電磁石が充分に働く交流出力を得るた
めには直流電源の電圧を充分に高くするか、或い
はインバータ出力側に変圧器を設け昇圧する等の
手段を用いなければならない。
上述の如くV/f一定の交流出力電圧特性をも
つたインバータでブレーキ付誘導電動機を駆動す
る場合は、高い電圧を印加してブレーキを外して
から電動機を起動しなければならないため、電動
機の起動時に大きな電流を流さねばならず、前記
インバータ回路2を構成するパワートランジスタ
21〜26として大容量のものを使用する必要が
あり、このためV/fを一定として起動時の突入
電流を抑えながら小容量インバータで電動機を駆
動しようとする意図が達成できない。また、特に
小容量の場合、直流電源1に使用する蓄電弛の価
格、容積、重量は容量に比例していないため、該
システムは価格、容積、重量の点で不利となる欠
点がある。また蓄電池の容量を大きくして直列個
数を減らし、出力側に昇圧用変圧器を挿入し、同
じ電圧を得ようとしても、変圧器を付加する必要
があるため上記欠点を除去することは困難であ
る。
本発明は比較的小容量の蓄電池とインバータ回
路を用いていブレーキ付誘導電動機を運転するこ
とができる運転制御装置について検討した結果、
ブレーキ用電磁石の吸引力特性が交流電圧印加時
と直流電圧印加時で違うこと、さらに一旦吸引さ
れた後は相当に低い電圧まで吸引状態を維持する
ことに着目して成されたもので、その要旨は、直
流電源と、インバータ回路と、パルス制御回路と
により構成された、ブレーキ付誘導電動機の運転
制御装置において、インバータ回路は複数個の半
導体スイツチからなり、直流電源を入力とし、そ
の出力は、誘導電動機およびそのブレーキ用電磁
石のコイルに接続されており、パルス制御回路
は、前記半導体スイツチをオン、オフ制御するも
のであり、ブレーキ付誘導電動機の起動時にイン
バータ回路の出力が直流となるように制御し、一
定時間後インバータ回路の出力が交流となるよう
に制御するものであることを特徴とするものであ
る。
以下、本発明を図面に従つて説明する。
第3図は本発明の運転制御装置に内蔵されるイ
ンバータ回路2の動作波形を示す図である。第1
図における直流電源1は2分割として、その中性
点Oを仮想基準電位とする。運転指令の信号をパ
ルス制御回路3が受付ける時点をtoとし、一定時
間後をt1とする。t0の時点においてパワートラン
ジスタ21と26のみがオンとなるようにベース
電流を供給する。インバータ2の各出力端子u,
v,wと直流電源1の中性点Oとに現われる電圧
をVu−o、Vv−o、Vw−oとし、各出力端子
u,v,w間に現われる電圧をVu−v,Vv−
w,Vw−uとする。t0〜t1の間ではVu−0は、
−1/2E、Vv−oはO、Vw−oは−1/2Eが
連続して現われ、Vu−vおよびVv−wはO、
Vw−uは−Eが現われる。この時ブレーキ用電
磁石のコイル42に必要な直流電圧は第2図によ
り124V以上とすればよいことがわかる。
一定時間のt2時点からパルス制御回路3はイン
バータ回路2の出力が例えば25Hzの交流出力とな
るように制御を切替える。すなわちパワートラン
ジスタ21,14と22,25と23,26とを
それぞれ120゜づつ位相差をもたせてオン、オフす
ることにより出力端子u、v、wに3相交流を得
る。
ブレーキ用電磁石に交流電圧を印加した場合の
保持電圧は第2図から明らかなように吸引電圧に
較べて充分低いため、保持しつづけるために必要
な直流電源1は低い電圧のままでよい。起動に充
分な直流電圧の印加により、ブレーキはすでに外
れており、交流電圧印加に切換つてもブレーキは
その保持力により外れた状態を維持しつづけるた
め、電動機の起動が開始される。従つて実施例に
おける直流電源1はブレーキを外す起動時におい
ては124V以上を確保すればよく、従来例におい
て直流電源1を181V以上とするか、もしくは変
圧器を設け、昇圧する等の手段を用いなければな
らない欠点は除去される。また、t1時点からイ
ンバータ回路2を交流出力となるように切替える
時、出力電圧Vと出力周波数fの比V/fを一定
とし、低電圧、低周波数で誘導電動機を作動させ
る方法を採用することにより、パワートランジス
タは21と26のみ大容量形を用い、トランジス
タ22〜25は21と26より小容量のパワート
ランジスタを用いればよく経済的である。
このように本発明のインバータによるブレーキ
付誘導電動機の運転制御装置は直流電源として小
容量、低価格の蓄電池を用いて比較的小容量のイ
ンバータ回路を制御し、ブレーキ付誘導電動機を
運転することができるものでありその利点は大き
い。
【図面の簡単な説明】
第1図は直流電源を入力としたインバータ回路
によりブレーキ付誘導電動機を運転するシステム
の構成図、第2図はブレーキ付誘導電動機におけ
るブレーキ用電磁石の吸引力、保持力特性の一例
を示す図、第3図は本発明運転制御装置のインバ
ータの動作波形を示す図である。 1……直流電源、2……インバータ回路、21
〜26……パワートランジスタ、4……ブレーキ
付誘導電動機。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 直流電源と、インバータ回路と、パルス制御
    回路とにより構成された、ブレーキ付誘導電動機
    の運転制御装置であつて、 インバータ回路は、複数個の半導体スイツチか
    らなり、直流電源を入力とし、 インバータ回路の出力は、誘導電動機およびそ
    のブレーキ用電磁石のコイルに接続されており、 パルス制御回路は、前記半導体スイツチをオ
    ン、オフ制御するものであり、ブレーキ付誘導電
    動機の起動時にインバータ回路の出力が直流とな
    るように制御し、一定時間後インバータ回路の出
    力が交流となるように制御するものである、 ブレーキ付誘導電動機の運転制御装置。
JP9752483A 1983-05-31 1983-05-31 ブレーキ付誘導電動機の運転制御装置 Granted JPS59222086A (ja)

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JP9752483A JPS59222086A (ja) 1983-05-31 1983-05-31 ブレーキ付誘導電動機の運転制御装置

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JPS59222086A JPS59222086A (ja) 1984-12-13
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