JPH05954B2 - - Google Patents

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JPH05954B2
JPH05954B2 JP14349983A JP14349983A JPH05954B2 JP H05954 B2 JPH05954 B2 JP H05954B2 JP 14349983 A JP14349983 A JP 14349983A JP 14349983 A JP14349983 A JP 14349983A JP H05954 B2 JPH05954 B2 JP H05954B2
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JP
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motor
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variable
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JP14349983A
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JPS6035973A (ja
Inventor
Tsutomu Sakimoto
Eiji Sumya
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Publication date
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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
    • H02P1/00Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/16Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/54Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters for starting two or more dynamo-electric motors
    • H02P1/58Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters for starting two or more dynamo-electric motors sequentially

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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】 発明の技術分野 本発明は交流電動機の群起動制御装置に関し、
プロセスライン等に設置されている多数の小形交
流電動機を小容量の可変電圧・可変周波数変換装
置で、個々の電動機の負荷電流を監視して電動機
に大きな起動電流が流れないようにソフトに立上
げ、交流電動機の起動時の熱損失、機械への回転
衝撃力を小さくして交流電動機の許容起動回数を
多くし、しかも多数台の交流電動機を群分けして
1台または小数台の可変電圧可変周波数変換装置
で各群毎に順次起動させようとするものである。
プロセスライン等に、油圧やブロワー等の動力
源として数KW〜数十KWの小形交流電動機が数
多く用いられている。これらの装置はプロセスラ
インの稼働中連続運転をしており、電動機容量は
定格運転時の負荷で決められているものが多い。
またこれらの電動機の起動には、電動機の定格運
転時の電圧や周波数を加えるつまり商用電源へ直
接電動機を接続する全電圧起動法が採用されてい
る。第1図に全電圧起動法の回路図、第2図にト
ルクと電流の特性を示す。
交流電動機3を起動するときは電動機制御盤2
に収納されている接触器4を閉じ、電源1が供給
する電圧V、周波数fを電動機3に投入して起動
する。この時の起動電流Isは電動機3の定格電流
Iの5〜6倍になる。Tsは電動機(篭形誘導電
動機)3が発生する起動トルク、Sは滑り、rpm
は回転数であり、Wは運転範囲を示す。
従来技術と問題点 プロセスラインの小形交流電動機は該ラインの
運転開始と前後して起動され、該ラインの運転終
了まで運転状態とされるのが普通であるが、実際
は負荷されずに空転中である期間も相当にある。
無負荷運転でも所定の動力は消費するから省エネ
ルギの観点から好ましくない。これを避けるには
必要時のみ起動し、不必要時は停止するのがよい
がこの場合は当然頻繁に起動、停止を繰り返すこ
とになる。しかし、上述のように起動電流は運転
電流に比べて非常に大きく、従つて起動頻度を多
くすると起動時の熱損失が多くなり、熱許容値を
越えて電動機3の焼損事故につながり、接続機器
にも不必要な機械力が加わり破損の恐れさえあ
る。また、複数台の電動機3を同時に起動させる
と大きな電流が流れ、電源1の電圧Vが降下して
同一電源に接続される他の装置にも悪影響を与え
る。上記のような問題点があるためこれら交流電
動機3は、特に作業が短時間停止するような場合
はそのまま継続して運転させていた。
発明の目的 本発明は交流電動機を頻繁に起動、停止して省
エネルギを図り、しかも電動機及び電源などに悪
影響を与えないようにしようとするものである。
発明の構成 本発明の交流電動機の群起動制御装置は、可変
電圧・可変周波数変換装置と、電流検出装置と、
制御盤を有し、前記変換装置は、漸増する電圧及
び周波数を繰り返し出力でき、そして前記電流検
出装置の出力により該電圧及び周波数の増加率を
低下させ、かつ複数の電動機群を1群ずつ起動で
きる容量を持つものであり、前記電流検出装置
は、電動機群内の各電動機の過電流の最大のもの
を検出してこれを出力とするものであり、前記制
御盤は、電源と各電動機群との間および前記変換
装置と各電動機群との間に接続された接触器を備
え、これらの接触器を開閉して、1つの電動機群
を前記変換装置に接続し、該変換装置の出力電圧
および周波数が前記電源のそれに対応する値に増
加したとき当該電動群を前記変換装置から前記電
源へ切換え接続するものであることを特徴とする
が、次に実施例を参照しながらこれを詳細に説明
する。
発明の実施例 交流電動機3の起動電流Is、起動トルクTsは、
(1)、(2)式で概略表わせる。
Is=K1・Vs ……(1) Ts=K2・Vs2/fs ……(2) こゝでVsは起動時の印加電圧、fsは起動時の周
波数、K1、K2は交流電動機3の抵抗及び洩れリ
アクタンスから決まる定数である。(1)、(2)式から
明らかなように起動電流Isと起動トルクTsは電
圧Vsと周波数fsで制御でき、Vs、fsは可変電圧・
可変周波数変換装置で容易に制御出来る。
第3図に可変電圧・可変周波数変換装置5を使
用して起動するときの起動制御法の回路構成を示
す。この回路は交流電動機3への電源1、交流電
動機3への投入電源を選択する接触器を収納する
電動機制御盤2′で、起動時に投入する電圧Vs、
周波数fsを出力する可変電圧・可変周波数変換装
置5、起動電流Isを検出する電流検出器6、過電
流設定器を持ち設定値I1以上の過電流Is′を検出す
る過電流検出器7から構成される。変換装置5は
サイリスタなどを含み時間経過と共に漸増する電
圧Vおよび周波数fを出力するもので、既知のも
のである。電圧及び周波数の時間変化率は入力信
号により増減できる。電動機制御盤2′は開閉を
逆にする接触器4aと4bを備え、起動時は接触
器4aが閉じ、接触器4bが開いている。
従つて起動時は交流電動機3への投入電圧およ
び周波数は、電源1から給電される可変電圧・可
変周波数変換装置5の出力電圧・周波数となり、
これらの電圧Vs及び周波数fは零から徐々に上
昇して交流電動機3を緩やかに起動させる。本回
路ではこの起動時に起動電流Isを電流検出器6で
検出し、その電流信号が、過電流検出器で設定し
た値I1を越えるようなときは電圧Vs、周波数fs
上昇の傾きを変えて起動電流Isが一定値I1以下に
なるように制御する。第4図は第3図における電
圧Vs、周波数fsと過電流Isとの関係を示す。本例
では時点t1で起動電流Isは設定値I1に達し、この
ため過電流検出器7は電流Is′=K(Is−I1)、こゝ
でKは比例定数、を制御信号として変換装置5入
力し、これにより変換装置5では電圧V及び周波
数fの時間の変化率α1をα2に変えている。変化
率α1は変換装置5に予め設定されているもので
あり、変化率α2は検出器7からの信号Is′により
α1が変更されたものである。どの程度変更する
かはIs′の値により定まり、このV、f制御が始
まると起動電流Isは一定値制限される。
電圧Vs、周波数fsが商用電源1の電圧V、周波
数fと同一レベルになつたとき(時点t2)、変換
装置5は信号を発生して電動機制御盤2′内に収
納されている接触器4aを開き4bを閉じ、電源
供給をA側からB側のルートに切替えて通常の運
転状態に入る。
可変電圧・可変周波数変換装置5を個々の電動
機3に対してそれぞれ設ける、またはプロセスラ
インの全交流電動機3の容量に見合う可変電圧・
可変周波数変換装置5を設けると、非常に大きな
設備費となる。そこで、本発明では複数台の交流
電動機(プロセスラインの全電動機)3を群分け
して、それらの各群内の交流電動機3の総容量に
見合つた容量の可変電圧・可変周波数変換装置5
を1台または小数台設け、群別に交流電動機群
(M,N,……群)を順次起動するようにする。
第5図に本発明の実施例を示す。
第5図で3は前述の小型交流電動機で、全電動
機を複数台ずつ群G1,G2,……に分け、各々
に電動機制御盤21,22,……を設け、該制御
盤を介して商用電源1または可変電圧・可変周波
数変換装置5より電力の供給を受けるようにす
る。l1は電源1から供給される共通母線、l2
は変換装置5から給電される起動母線で、変換装
置5は全電動機に共用されそしてどの電動機群も
一斉起動できる容量を有する。各電動機にはその
起動電流Isを検出する電流検出機6が設けられ、
また各群に過電流検出器71,72,……および
最大過電流検出器81,82,……が設けられ
る。過電流検出器71,72,……は第3図の過
電流検出器7と同様な検出部を当該群内の電動機
3の個数nだけ有し、各電動機の電流検出器6か
ら当該電動機の起動電流Isi(i=1、2、3、…
…n。以下同じ)を受けて設定値I1iと比較し、
I′si=Ki(Isi−I1i)を出力する。検出器81,8
2,……はダイオードなどからなる最大値検出回
路で、検出器71,72,……の各検出部の出力
Isi(i=1、2、……n)のうちの最大のものを
取り出し、制御盤21,22,……の接点21
c,22cを通して変換装置5へ入力する。制御
盤21,22,……は電動機群を運転母線l1へ
接続する接触器21b、起動母線l2へ接続する
接触器21a及び、検出器81,82,……の出
力信号を変換装置5へ入力する接点21c,22
c……を有し、これらは変換装置5に設けたシー
ケンサ及び起動完了検出器により開閉され、最初
は第1群G1の21a,21cが閉じ、第1群G
1の起動終了で21bが閉じ、他は開き、続いて
第2群の22a,22cが閉じ、……以下同様順
序で逐次開閉する。
第6図は第5図の要部の詳細を示す。可変電
圧・可変周波数変換装置5は整流用のサイリスタ
と平滑用コンデンサを備えて可変直流電圧を出力
する整流部51、サイリスタを備えて直流を可変
周波数の交流に変換する周波数変換部52、これ
らのサイリスタのゲート制御を行なう電圧制御部
53及び周波数制御部54、電圧・周波数の立上
り傾斜角を決定する指令部55、起動電圧及び周
波数が商用電源の電圧・周波数になつたか否かを
検出する起動完了検出部56などからなる。
検出部56は起動母線l2の電圧及び周波数が運
転母線のそれと等しくなる(電圧及び周波数が一
致しかつ周波数の同期がとれる)とリレーRyを
付勢し、制御盤の接触器を開閉すると共に、それ
より少し遅れて接点Ryaを閉じ、Rybを開く。こ
れらのリレー接点は指令部55の最高出力電圧・
周波数設定器VR1の出力回路に挿入されてお
り、起動時は接点Rybが閉じRyaは開いているか
ら、該設定器VR1の出力が加減算器A1に入力
される。次段のA2も加減算器であるが、今これ
を無視すると、加減算器A1の出力はサーボモー
タSMに加えられ、該モータは制御部53,54
へ指令値Vsを出力する可変抵抗器VR2を操作す
る。該指令値は加減算器A1へ負帰還され、従つ
て該指令値Vsは設定器VR1で設定した値(これ
は商用電源の電圧・周波数に対応する値とする)
まで、サーボモータSMの回転速度に従がう上昇
率で上昇する。なお図示しないがサーボモータ駆
動回路には増幅器などからなる飽和要素を挿入し
かつ上記上昇率を任意に設定できるようその飽和
値を変更可能にしておく。
過電流検出器71は電流検出器6の出力電流を
電圧に変換する変換器(通常は抵抗)71aと、
設定値I1jを出力する設定器71b、加減算点7
1cおよびバツフアアンプ71d(これらは通常
はオペアンプで構成する)からなる。過電流検出
器71は各電動機3の電流検出器6に対して設け
られるが、構成は同じであり、たゞ設定値I1jの
み異なる。最大過電流検出器81は、ダイオード
群81a及びバツフアアンプ81bを備える。前
述のシーケンサSQは変換装置5に設ける他、制
御盤21などの適所に設けてもよい。第7図は動
作説明用のタイムチヤートである。
第5〜第7図を参照しながら動作を説明する
に、起動時には始めに可変電圧・可変周波数変換
装置5で群G1を起動させる。このとき、シーケ
ンサSQは起動指令Sを受けて各部の電源を投入
し、接触器21a,21cを閉じたりする。指令
部55では最初は接点Rybが閉じており、可変抵
抗器VR2からの帰還電圧は0であるからサーボ
モータSMには飽和要素で定まる一定電圧が印加
され、この電圧に従う速度で回転して指令値Vs
を0より次第に増大する。この結果可変電圧・可
変周波数変換装置5の出力電圧・周波数は漸増を
開始し、電動機群G1は起動を開始する。電動機
群G1内の各交流電動機3の起動電流Isを各電動
機の電流検出器6で検出し、第3図で説明したと
同様に過電流検出器7の各検出部で各個に設定さ
れた値I1i以上の過電流I′siが流れると最大電流検
出器81で、各電動機の過電流I′siの最大のもの
を選択し、その信号を変換装置5の指令部55の
加減算器A2へ送つて起動時の投入電圧Vsと周
波数fsの立上りの傾きを変えて起動電流Isiが過電
流設定値I1i以下になるように制御をする。変換装
置5の出力電圧Vs及び周波数fsが電源1のそれに
等しくなると検出部56のリレーRyが動作し、
接触器21a,21cを開いて接触器21bを閉
じる。これにより電動機群G1は起動母線l2か
ら運転母線l1へ切換えられ、運転状態に入る。
続いて時間Tだけ遅れて接点Rybを開き、Ryaを
閉じ、指令部55のサーボモータSMを逆転して
可変抵抗VR2の摺動腕を復帰させる。この復帰
動作が完了したときシーケンサSQは次の電動機
群G2の接触器22a,22cを閉じ変換装置5
の漸増を出力電圧、周波数で該電動機群G2を起
動する。以下同様であり、こうして過電流が流れ
るのを防止しながら各電動機群を次々と緩起動
し、運転状態に入らせる。
尚、群起動制御を行うときの過電流検出器7で
の過電流設定I1iは、群内の各電動機の容量が各々
違うため、各交流電動機3の定格電流に対する比
率設定とする。
また、これらの交流電動機3を停止させるとき
にこの可変電圧・可変周波数変換装置5を使用し
て回生制御により停止させると、起動と同様に衝
撃のない(加減速)制御ができると共に、回転エ
ネルギーを電気エネルギーとして回収することが
でき、省エネ効果を高めることが出来る。
以上、詳細に説明したように本発明の起動制御
法によれば小容量の可変電圧・可変周波数装置で
電動機群の緩起動を行なうことができ、電動機の
起動頻度を心配することなく不必要時には直ちに
運転停止とすることができ、高い省エネ効果を得
ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の小形交流電動機の起動制御方法
を説明する図、第2図は一般的な交流電動機のト
ルク電流−速度特性を示す図、第3図は可変電
圧・可変周波数装置を用いて起動電流制御を行な
う起動法を説明する図、第4図は可変電圧・可変
周波数装置を用いて起動したときの交流電動機の
電流と起動電圧、周波数の挙動を説明するための
グラフ、第5図および第6図は本発明の実施例を
示すブロツク図、第7図は動作説明用のタイムチ
ヤートである。 1……電源、2……全電圧起動時の電動機制御
盤、2′……可変電圧・可変周波数変換装置を用
いたときの電動機制御盤、3……交流電動機、4
……全電圧起動時の接触器、4a……可変電圧・
可変周波数変換装置での起動時の接触器、4b…
…可変電圧・可変周波数変換装置を用いたとき電
源側の電圧・周波数に切替える接触器、5……可
変電圧・可変周波数変換装置、6……電流検出
器、7……過電流検出器、8……最大電流検出
器、G1,G2……電動機群。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 可変電圧・可変周波数変換装置5と、電流検
    出装置6,7,8と、制御盤21,22,……を
    有し、 前記変換装置は、漸増する電圧及び周波数を繰
    り返し出力でき、そして前記電流検出装置の出力
    により該電圧及び周波数の増加率を低下させ、か
    つ複数の電動機群G1,G2,……を1群ずつ起
    動できる容量を持つものであり、 前記電流検出装置は、電動機群内の各電動機の
    過電流の最大のものを検出してこれを出力とする
    ものであり、 前記制御盤は、電源と各電動機群との間および
    前記変換装置と各電動機群との間に接続された接
    触器21a,21b,22a,22b,……を備
    え、これらの接触器を開閉して、1つの電動機群
    を前記変換装置に接続し、該変換装置の出力電圧
    および周波数が前記電源のそれに対応する値に増
    加したとき当該電動群を前記変換装置から前記電
    源へ切換え接続するものであることを特徴とする
    交流電動機の群起動制御装置。
JP14349983A 1983-08-05 1983-08-05 交流電動機の群起動制御装置 Granted JPS6035973A (ja)

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