JPH06186099A - 三相誘導電動機の瞬時発生トルク測定装置 - Google Patents

三相誘導電動機の瞬時発生トルク測定装置

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JPH06186099A
JPH06186099A JP3324621A JP32462191A JPH06186099A JP H06186099 A JPH06186099 A JP H06186099A JP 3324621 A JP3324621 A JP 3324621A JP 32462191 A JP32462191 A JP 32462191A JP H06186099 A JPH06186099 A JP H06186099A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 回転子電流の測定不可能な三相かご形誘導電
動機においても、固定子巻線の電流検出と磁束の測定ま
たは演算を行い、三相−二相変換器を用いることなく各
相電流と各相磁束との演算により瞬時発生トルクを得る
ようにする。 【構成】 三相かご形誘導電動機の固定子側三相電流の
検出と、固定子側三相磁束の測定または演算を行い、零
相電流が存在しない場合には三相電流の中の二相電流の
検出と、固定子側三相磁束の中の二相磁束の測定又は演
算を行い、各相電流と各相磁束との演算により三相誘導
電動機の瞬時発生トルクを算出することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、誘導電動機、特に三相
かご形誘導電動機の瞬時発生トルク測定装置に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】誘導電動機のトルクの測定は、これまで
にも各種の方法が開発され利用されている。最も一般的
な方法は、機械的に測定する方法で、軸のねじりひずみ
量を測定し、これよりトルク量を間接的に知る方法であ
る。
【0003】例えば、誘導電動機の瞬時トルクを測定す
るのに軸のねじり角がトルクに比例する性質を利用し
て、軸のねじり角を検出し、軸トルクを測定する方法が
多く使用されている。この方法は電動機の発生トルクと
負荷の反抗トルクとのねじり振動による軸トルクを示す
ので、直接、電動機の瞬時発生トルクを得ることはでき
ず、また他の方法においても瞬時発生トルクの実測が困
難であった。
【0004】これに関し、本出願人は、巻線形誘導電動
機の固定子電流、回転子電流と回転子位置に対する正弦
波、余弦波電圧を検出するだけで、電動機の瞬時発生ト
ルクを容易に求めることのできる「空間回転電流ベクト
ルを用いた巻線形誘導電動機瞬時トルク測定装置」につ
いて出願をした(特願昭59- 058154号)。
【0005】しかしかご形誘導電動機では回転子電流の
測定ができないため、上述の先願の装置は適用不能であ
った。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は回転子電流の
測定不可能な三相かご形誘導電動機においても、固定子
巻線の電流検出と磁束の測定または演算を行い、各相電
流と各相磁束との演算により三相かご形誘導電動機の瞬
時発生トルクを得るようにした測定装置を提供しようと
するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明装置は、三相かご
形誘導電動機の固定子側三相電流の検出と、固定子側三
相磁束の測定又は演算を行い、零相電流が存在しない場
合には三相電流の中の二相電流の検出と、固定子側三相
磁束の中の二相磁束の測定又は演算を行い、各相電流と
各相磁束との演算により三相誘導電動機の瞬時発生トル
クを算出することを特徴とする。
【0008】
【作用】さらに説明すると、本発明装置は、瞬時発生ト
ルクを従来の方法におけるように回転軸のねじり角等に
より間接的に測定せず、固定子巻線電流の検出と固定子
巻線磁束の測定または演算を行い、直接に瞬時発生トル
クを得るようにしたものである。
【0009】誘導電動機の瞬時発生トルクτe は空間回
転磁束ベクトルΨs と空間回転電流ベクトル Is のベク
トル積の大きさに比例し、次の(1) 式によって示され
る。
【外1】
【0010】さらに発生トルクτe は上記空間回転ベク
トルΨs , Is のそれぞれの大きさおよび相互間の空間
位相差φに関係を有しており、(3) 式で与えられる。
【数1】 ここに、K1は比例定数を示し、極対数n に等しい。
【0011】三相かご形誘導電動機の瞬時発生トルクの
測定に対して空間回転磁束ベクトルと空間回転電流ベク
トルを利用すれば、(2) 式と(3) 式により直接に瞬時発
生トルクを測定し得るのみならず、(3) 式によれば各空
間回転ベクトルの大きさおよび相互間の空間位相差φの
正弦値 sinφをも直接に測定し得ることになる。
【0012】
【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照して詳細に
説明する。
【0013】図1において、1および2は三相・二相変
換器であり、三相誘導電動機(図示せず)から供給した
三相固定子巻線に流れる
【外2】
【数2】 ここに、K2, K3とK4はいずれも比例定数である。通常の
零相が存在しない場合には三相電流の中の
【外3】
【数3】 ここに、K5, K6とK7はいずれも比例定数を示す。このよ
うに、三相・二相変換器1から得られた二相軸上の電流
成分を
【外4】 表わすと図2に示すような合成空間電流ベクトル Is
よび合成空間電圧ベクトル Vs が得られる。つぎに誘導
電動機の固定子側における空間ベクトル微分方程式は
(6) 式で表わされ、(6) 式より空間磁束ベクトルΨs
求めると(7) 式となる。
【数4】 ここで、 Rs は固定子巻線抵抗を示し、Pは微分演算子
を示す。
【数5】 空間磁束ベクトルΨs は図1の変換器1からの二相軸上
の各電流成分
【外5】 さらにベクトル・アナライザ(V.A.)7に供給し、図2に
示すように、合成することにより得られる。
【0014】固定子の各相巻線に三相交流電圧を印加
し、三相交流を流したときには、かかる合成空間ベクト
ル Vs, Is とΨs は空間的に回転することになる。従っ
て、このような合成空間ベクトルをそれぞれ「空間回転
電圧ベクトル」, 「空間回転電流ベクトル」および「空
間回転磁束ベクトル」と呼ぶことにする。
【0015】三相かご形誘導電動機の瞬時発生トルクは
(1) 式で与えられたように空間回転磁束ベクトルΨs
空間回転電流ベクトル Is のベクトル積の大きさに比例
し、瞬時トルクの演算は(2) 式と(3) 式によって行われ
る。(2) 式によれば、瞬時発生トルクは変換器1からの
二相軸上各電流成分
【外6】 をτe 演算器5に供給し、それぞれの二相軸各成分を
(2) 式に基づいて演算を行い、係数K1を乗算して得られ
る。
【0016】
【外7】 それぞれのベクトル・アナライザ3と7においては、つ
ぎの(8) 式の各項の演算に基づいて図2に示す空間回転
ベクトル Is とΨs が求まる。
【数6】 また、空間回転ベクトルの瞬時値 Is , Ψs はつぎの
(9) 式によって与えられるので空間回転ベクトル Is ,
Ψs の二相軸上各成分は、図2と(8) 式とによってつぎ
の(10)式にそれぞれ書き表わされる。
【数7】 この(10)式の関係を発生トルクτe の(2) 式に代入する
とつぎの(11)式が得られる。
【数8】 従って、図1に示すベクトル・アナライザ3および7か
ら得られた(8) 式の各項の値を、図示のように、 sinφ
演算器6および乗算器8にそれぞれ供給して(11)式の演
算を行えば(3) 式中の各項 sinφおよび|Ψs |・| I
s |がそれぞれ得られる。さらに、 sinφ演算器6によ
って求めた sinφをn (極対数)に相当する係数K1を乗
算する係数器9を介して乗算器10に導き、乗算器8によ
って求めた|Ψs |・| Is |を乗算器10に供給し、相
互間の積を求めれば、(3) 式すなわち(11)式に従って瞬
時発生トルクτe が得られる。
【0017】しかしながら、実際に(11)式によるトルク
演算を実行するに当っては、以上の説明から容易に判る
ように、各空間回転ベクトルの大きさ|Ψs |と|Is
|はつぎの(12)式から求められ、各空間回転ベクトル相
互間の空間位相差φの正弦値sinφはつぎの(13)式から
求められるので、誘導電動機の固定子巻線の電流検出
と、固定子巻線の磁束の測定または演算を行ない、かご
形誘導電動機の瞬時発生トルクを求めることができる。
【数9】 ここに、K8とK9は比例定数を示し、(13)式の|Ψs |と
| Is |は(12)式の値を用いる。
【0018】零相電流が存在しない一般の正常動作時に
は各空間回転ベクトルの大きさ|Ψs |と| Is |はつ
ぎの(14)式から求められ、各空間回転ベクトル相互間の
正弦値 sinφはつぎの(15)式から求められるので、誘導
電動機の固定子巻線三相電流の中の二相電流を検出し、
固定子巻線三相磁束の中の二相磁束の測定または演算を
行い、かご形誘導電動機の瞬時発生トルクを求めること
ができる。
【数10】 ここに、K10 とK11 は比例定数を示し、(15)式の|Ψs
|と| Is |は(14)式の値を用いる。
【0019】また、(12)式, (13)式及び(14)式, (15)式
に示された固定子巻線の各相磁束
【外8】 を得る方法として、サーチコイルやホール素子等により
測定する方法と誘導電動機の固定子巻線の各相電圧と各
相磁束との間に(16)式の電圧方程式が成り立つので、
【数11】 (16)式から導かれる(17)式を演算することにより得る方
法とがある。
【数12】 (17)式より各磁束は誘導電動機の固定子巻線の各相電圧
と各相電流を検出し、測定された巻線抵抗値を用いて演
算を行い、求めることができる。さらに、瞬時発生トル
ク式(11)式に(12)式と(13)式とを代入すれば、次の瞬時
発生トルク式(18)式が得られる。
【数13】 また、零相電流が存在しない一般の正常動作時には瞬時
発生トルク式(11)式に(14)式と(15)式とを代入すればつ
ぎの瞬時発生トルク式(19)式が得られる。
【数14】 ここに、K12 とK13 は比例定数である。
【0020】以上のように、本来の瞬時発生トルク式(1
1)式の導出過程においては、誘導電動機の1次電圧、1
次電流を入力として空間回転磁束ベクトルを導出し、前
記磁束ベクトルと1次電流ベクトルとをベクトル的に掛
け合わせているが、実際にトルク演算を実行するに当っ
ては、(12)式と(13)式または(14)式と(15)式との演算を
行うか、もしくは(18)式または(19)式によって固定子巻
線の各相電流および各相磁束から誘導電動機の瞬時発生
トルクを求めることができる。
【0021】すなわち、本発明の三相誘導電動機の瞬時
発生トルク測定装置の第一の実施例は、図3に示したよ
うに三相誘導電動機の三相電流と三相電圧、零相電流が
存在しない場合には二相電流と二相電圧から、磁束演算
器11において(17)式により三相または二相の磁束を演算
する。サーチコイルやホール素子などによる各相磁束の
測定値が得られる場合にはこの演算は必要ないので、磁
束演算器11は不必要であり、得られた各相磁束値を用い
ればよい。かくして得られた三相磁束と三相電流、零相
電流が存在しない場合には二相磁束と二相電流とから、
発生トルク演算器12において、(18)式又は(19)式によっ
て発生トルクτe を算出する。
【0022】あるいは、この第一の実施例の代わりに、
図4に示した本発明の三相誘導電動機の瞬時発生トルク
測定装置の第二の実施例では、三相誘導電動機の三相電
流と三相電圧、零相電流が存在しない場合には二相電流
と二相電圧から、磁束演算器11において(17)式により三
相または二相の磁束を演算する。サーチコイルやホール
素子などによる各相磁束の測定値が得られる場合には、
この演算は必要ないので、磁束演算器11は不必要であ
り、得られた各相磁束値を用いればよい。かくして得ら
れた三相磁束と三相電流、零相電流が存在しない場合に
は二相磁束と二相電流とから、演算器13において(12)式
又は(14)式に従って磁束ベクトルの大きさ|Ψs |と電
流ベクトルの大きさ|Is |とを演算し、この磁束ベク
トルの大きさと電流ベクトルの大きさ及び三相電流ある
いは二相電流から、演算器14において両ベクトル間の空
間位相差の正弦値 sinφを演算する。これらの磁束ベク
トルの大きさ|Ψs |と、電流ベクトルの大きさ|Is
|、及び空間位相差の正弦値sinφから、(3) 式に従っ
て発生トルク演算器15において発生トルクτe を算出す
る。
【0023】
【発明の効果】本発明による三相誘導電動機の瞬時発生
トルク測定装置においては、三相−二相変換器を用いる
ことなく測定された値から直接各種の演算を行うので、
演算速度をそれだけ速くすることができ、誘導電動機の
瞬時の発生トルクを刻々に算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】三相誘導電動機の瞬時発生トルク測定装置の構
成例を示すブロック図である。
【図2】図1と同じくそのベクトル・アナライザによっ
て得られる固定子巻線の空間回転電流ベクトルと空間回
転磁束ベクトルおよび空間回転電圧ベクトルのベクトル
関係の例を示すベクトル図である。
【図3】本発明の三相誘導電動機の瞬時発生トルク測定
装置の第一の実施例のブロック線図である。
【図4】本発明の三相誘導電動機の瞬時発生トルク測定
装置の第二の実施例のブロック線図である。
【符号の説明】
1,2 三相・二相変換器 3,7 ベクトル・アナライザ 4 磁束演算器 5 発生トルク演算器 6 sinφ演算器 8,10 乗算器 9 係数器 11 磁束演算器 12 発生トルク演算器 13, 14 演算器 15 発生トルク演算器

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】三相誘導電動機の固定子巻線の三相電流の
    測定装置及び固定子巻線の三相の磁束測定装置または磁
    束演算装置を有し、零相電流が存在しない一般の正常動
    作時には三相誘導電動機の固定子巻線の二相電流の測定
    装置及び固定子巻線の二相の磁束測定装置または磁束演
    算装置を有しており、三相の電流と三相の磁束測定また
    は演算された磁束から誘導電動機が発生する瞬時トルク
    を演算する演算器を具え、また零相電流が存在しない場
    合には二相電流と二相の磁束測定または演算された磁束
    から誘導電動機の発生する瞬時トルクを演算する演算器
    とから構成される三相誘導電動機の瞬時トルク測定装
    置。
  2. 【請求項2】三相誘導電動機の固定子巻線の三相電流の
    測定装置及び固定子巻線の三相の磁束測定装置または磁
    束演算装置を有し、零相電流が存在しない一般の正常動
    作時には三相誘導電動機の固定子巻線の二相電流の測定
    装置及び固定子巻線の二相の磁束測定装置または磁束演
    算装置を有しており、三相の電流と三相の磁束測定また
    は演算された磁束から、また零相電流が存在しない場合
    には二相電流と二相の磁束測定または演算された磁束か
    ら、固定子巻線についての空間回転電流ベクトルと磁束
    ベクトルの大きさ及び両ベクトル間の空間位相差の正弦
    値を演算する演算器を具え、これら電流ベクトルと磁束
    ベクトルの大きさ及び両ベクトル間の空間位相差の正弦
    値から誘導電動機の発生する瞬時トルクを演算する演算
    器とから構成される三相誘導電動機の瞬時トルク測定装
    置。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5854758A (ja) * 1981-09-29 1983-03-31 Fujitsu Ltd マルチ接続における従局制御手順方式
JPS633559A (ja) * 1986-06-23 1988-01-08 Minolta Camera Co Ltd 画像判別装置

Patent Citations (2)

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