JPS5910200A - 電動機の起動方法およびその起動装置 - 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】 本発明は発電機で起動容量の大きな電動機を起動する改
良した電動機の起動方法に関する。

一般に船舶には安全性を考慮して複数の発１機が搭載さ
れている。そして、これらの発電機は、常時並列運転さ
れて船内の給電母線に定格電圧、゛　定格周波数の電力
を供給している。ところで船舶には、バウスラスタのよ
うな起動容量の大きなかご型訪導電動機が搭載されるこ
とがある。このような起動容量の大きな電動機を船内母
線に接続して直入起動を行なうと、その起電流のために
給電母線の電圧および周波数が低下し、船内にそれＣ二
よる恕影響が生じることがある０ そこで、このような起動容量の大きな霜°１動機を起動
する場合として、並列運転状態（−ある複数の発電機の
うちの１台を解列してその発電１機の出力電圧のみを零
電圧ｌ二し、その後この発電機と起動しようとする電動
機とを電気的に接続し、この電動機舊二流れる電流を抑
制しながら発を機の出力電圧を徐々に上昇させて電動機
の起動をおこない、船内の給電母線Ｃ電圧降下および周
波数降下を生じさせないようにした起動方法が提案され
ている０しかし、この起動方法では、発電機の接続され
る給電母線に電圧降下および周波数降下を生じさせず（
−電動機を起動させることができるが、つぎの不具合が
残っている。すなわち、このような起動方法では、電動
機に流れる電流のみを抑制しながら発電機の出力電圧を
調整するものであるが、低電圧時の起動トルクを太きく
シ、起動時間を短くするために電動機に流す最大電流を
定格電流値の３００〜５００％程度に抑制している。こ
のため電動機が足格回転数ｌ二近すいて急激に力率がよ
くなると、発電機の出力電力が急激に大きくなり、発を
機の定格出力を越えてしまうことがある。この発′昨機
の出力電力の急増は、発電機を駆動している原動機（二
急激にトルクが損かることになって原動機を停止させて
しまうことがある。

本発明の目的は、電動機に流ノする霜、流を定格電。

鮨の３００〜５００％程度流しながら電動機を起動して
も発電機の出力電力が定格出力を越えることなく、原動
機を停止させない電動機の起動方法を提供するにある。

本発明は発電機の出力で電動機を起動するものにおいて
、前記電動機に流れる電流と電動機に入力する電力量と
を前記発′ｒｌ１機の自動電圧調整装置にフィードバッ
クし、この自ｗＪ電圧調整装置ｌｌ二よって前記電動機
に流れる電流および電力量を所定以下に抑制しながら前
記発電機の出力電圧を徐々に上昇させて前記電動機を起
動させることを特徴とする電動機の起動方法に関するも
のである。

以下本発明の起動方法を実施するための第１図（二示す
起動回路図１一ついて説明する０回図において、１け例
えば船舶の内燃機関のような原動機。

２は原動機１によって駆動される発電機で、その出力側
には、開閉器３を介して給電母１ｗ５が、また開閉器４
を介して起動容量の大きなかご形誘導電動機などの被起
動電動機６が接続されている。

なお、給電母線５には図示【７ていないが、他の発電、
装置から常時定格電圧、定格周波数の電力が供給されて
いる。

７および８けそれぞれ発電機２の出力電圧および出力電
流に応じた電流を取り出し、サイリスタ９を介して発電
機２の界磁巻＃ｉ！１０に供給するりアクドルおよび変
流器、　１１は界磁巻線１０の両端を短絡して発Ｎ１機
２の出力なはソ零にする界磁開閉器。

１２は変圧器１３を介して得られる発電機２の出力電圧
と基準電圧とを比較し、その偏差が小さくなるようにサ
イリスタ９を点弧制御して発電機２の出力電圧を一定に
保つ自動電圧調整器、１４は電動機６に流れる電流を検
出する変流器、１６は電流設定用可変抵抗器で、このよ
うにとり出された電流を自動電圧調整器１２にフィード
バックし、電動機６に流れる起動電流を抑制するように
構成きね、ている。

第８け変圧器１３（二よって検出された市′１圧と変流
器１４によって検出された電流とを人力し、電動機６の
入力電力岸に応じた信号を出力する公知の電力量変換器
で、この出力信号は電力設定用可変抵抗器１９を介して
自動電圧調整装置１２＋二人力１〜でいる。

したがって、この自動電圧調整装置１２け、一般に自動
′重圧調整作用のほかに電動機６に流れる′ＴＫ流が所
定以上に流れず、しかも電動機６に入力する電、力量が
所定以上に入力し、ないような調整作用をも行なう。

また自動電圧調整装置１２の回路は、第２図１−示すよ
うに構成されている。すなわち大別すると？電圧制御回
路５０．定電力制御回路５１および定′Ｆｌ’ｌ　ｍ。

制御回路５２から構成されている。定柘１圧１ｔ制御回
路５０は変圧器１３を介して検出さ）１．る発電機２の
出力電圧を整流する第１の整流回路２０を備え、この整
流回路２０で整流された発電１機２の出力電圧は、霜；
圧設定器２１で設定される設定電圧と比較され、その偏
差市、圧が第１の増巾器２２αで増巾し、この増巾さノ
また（１．１差電圧をさも（１第１ないし第３整流器２
３ｄ　１２４Ｑ　、　２５ａおよび第１第２抵抗２６．
２７α、トランジスタ２８αからなる第１の増巾回路２
９で増巾されて位相制御回路３０に出力し、この偏差電
圧に応じたパルス信号によってサイリスタ９を制御する
ように回路構成されている。したがってこの定電圧制御
回路５０によって発電機２の出力電圧を電圧設定器２１
の設定Ｍｔ圧に応じた電、圧となるべく発電機２の界磁
巻線ｌＯに界磁電流が流される。

捷た定電力制御回路５１は、変圧器１３を介して検出さ
れる発電機の出力電圧と変流器１４を介して検出さ〕す
る腎、動機６の入力車Ｄ１．とから電與ノ機６に入力す
る電力量に応じた電圧を出力する市゛、力匍２変換器１
８を備え、この変換器ｊ８で変換さＩ］−ｌこ電動機６
の入力型、力Ｎｉ：　ｌｄ　、電力知設冗器１９で設定
される設定笥、圧と比較し、その偏差電圧が第２の増［
ＩＪ器２２に″ｃ増中さ第１．たのち、第４ないし第６
整流器２３ｈ、　２４Ｊ、２５４および第１、第３抵抗
ン（ｊ、　　２７４．　　）ランジスタ２８４から成る
第２の増巾回路２９６で増［１〕されて位相制御１ｊｊ
ｌ路、３０１−出力さｉｌ、、この回路３０で変換され
女偏光電圧ｇ二応じたパルス信号によってサイリスタ９
をガ用御するようＣ二回路楊成、されている。この定面
、力１１ｉｌ制御回路５１によって発電機２の出力霜、
ツバすなわち電動機６の入力穎、力柘を電力設定器１９
の設定器、圧に応じた電力となるべく発電機２の界磁巻
紳用に界磁型、流を流、すｒ′とになる。

きらに定電流制御回路５２は、変流器１４を介して検出
される発電機２の出力電流すなわち電、動機６の入力電
流に応じた電圧を整流する第２のＶ波回路１５を備え、
この整流回路１５で得られた電動機６の入力電流ロ雷５
流設定器１６で設定された設定電圧と比較され、その偏
差電圧が第３の増巾器２２ｒで増巾さノしたのち、さら
に第７ないし第９整流器２３Ｃ，２４ａ％２５ｃ　オヨ
Ｕ第１、第４抵抗ｚ６．２７Ｃおよびトランジスタ２８
Ｃから成る紀３の増巾回路２９Ｃで増巾さｙｔて位相制
御回路３０に入力さ第１１　この位相制御回路３０から
出力される偏差電圧に応じたパルス信号によってサイリ
スタ９を制御−Ｊるように回路構成されている。この定
電流制御回路５２によって発電機２の出力電流、すなわ
ち電動機６の入力１に３、流を電流設定器１６の設定電
圧に応じた篭、流となるべく発電機２の界磁巻線用に界
磁電流を流すことになる。

しか（７て、以上の定電圧制御回路５０の第１増巾回路
２９ａ、定電力制御回路５１の第２の増巾回路２９６お
よび定電流制御回路５２の第３増巾回路２９Ｃは、位相
制御回路；３０に対して論理和回路、いわゆるＯＲ回路
を構成するので、各回路の各トランジスタ２８．７％２
ｉ、２８Ｃの最も低いエミッタ電圧が位相制御回路３０
Ｃ入力する。したがって、発Ｔｏ、機２の出力電圧が小
さく、発電機２の出力電流すなわち電圧Ｉ）　ｌｉ＜４
６の入力市、流が大きいと、発電機２の界磁巻線１０は
定格、流回路２９Ｃによって制御される。捷だ電動機６
の入力電流が小さく、発べ１機２の出力電力すなわち電
動＋１！：６の入力電カシが大きいと、発電機２の界磁
巻線１０は定電力回路２９８によって制御される。

なお第２図において、３Ｃｔ３ｉ、３１Ｃは各々第１、
第２、第３の進み回路で、各々第１整流回路２０、霜、
力量変換器１８および第２＃流器１５の出力電圧の立上
り傾斜を検出し２て過渡応答をよくするためＣ二股けた
位相進み回路、３２は餉、離設定器１０の設定電圧を通
すことによって電動機６０入力電流の立ち上りを緩ろく
するランプ関数回路である。位相進み回路３１４，３１
４．３１Ｃおよびランプ関数回路３２−１市、動機特性
、発電機特性によっては省略することもあるｏｆだ３３
ｄ、３．Ｉｎ、３３ＣＨ各々ｌｔｉ、　１、第２、第３
の増巾器２２ａ、２２−６，２２Ｃの入出力間に良けた
増巾率訓１整および乱調防止回路である。

次に以上のよう１：構成り、た自１（＋１￥Ｂ、圧訓整
装置１２を用いて電動機６を起動する方法について第１
図、第２図および第３図を参照しながら説明する。まず
電動機６を起動するにあたってυ、発電７機２の出力電
圧、出力電流、出力雷、力が零であるので、第１、第２
整流回路２（＋、　１５および電力ｆ１変換器１８の出
力は零である。したがって第１、第２、第３の増巾器２
２ａ、　２２ｋ、２２Ｃ１二人力する偏差型Ｈも各々最
大となり、位相制御回路３０からは界磁巻線用へ大きな
箱、流を流すべくパルス信号が出力される。

この上うな状態で界磁巻線１０に並列に設けられている
界磁開閉器１１を開くと、発電機２の残留電圧と上記作
用５二よって発電機２０出力が％第３図の発Ｍ３機の出
力電圧特性Ａのようｇ二上昇し、電！！ＩＩＩＩ機６の
起動が開始さＩＬる。このように電動機６が起動される
と、第３図の１；動機の入力和、流特性Ｂｌ二示すよう
に急激に起動電流が大きくなるため、第３のＪ？ｌ　’
Ｉ’　？！％　２２’　ｌ二人力する偏差重圧が急激に
小さくなり１位相制御回路３０へはこの偏差市１圧に応
じた電圧が入力することになる。すなわち、この段階で
は、定電圧制御回路５０および定電力制御回路５１の制
御機能が抑制されて定電流制御１ｒ１１路５２が優先す
ることになる。

この定格、光制御回路５２のａｌ制御機能は、電、動機
６の回転が定格回転に近つき起動電流が急激（二小さく
なるまで続き、電動機６に入力する電、流を電流設定器
１０の設定電圧に応じた電流に抑制する。このように電
流を抑制さ］１．なから起動シバ、た電動機６け、その
回転が定格回転数ζ１近づくと今度は第３し１の１：動
機の人力電力時↑′（：Ｃに示すように急激に雷１力量
が犬きくなるため、第２の増巾器２２６に入力する偏差
電圧が急激ｆ二１Ｊ−ＩＪ＜なり、位相制御回路３０へ
はこの個差′重圧に応じた事、圧が入力することｆ二な
る。すなわちこの段階では定電圧制御回路５０および定
格、光制御回路５２の制御機能が抑制されて定電力制御
回路５１が優先することになる。

この定電、力制御回路５１の制御機能は、電力計設定！
！’−１の設庁電圧に応じた電力計以下になるまで峠き
、電動機６に入力する電力量を電力妬設定益１９の設定
電圧に応じた電力量に抑制する。このようＣ二（、て′
電動機６に流れる電流および箱、力量を電流設定器１６
および電力量設定器１９の設定電圧書二応じた′ＦＭ、
流および電力量に抑制しながら発電機２の出力電圧を上
昇させて電動機６の起動を行なう。

次に電動機６の回転数がはソ定格回転数（１達すると、
急激に策動＠６に入力する１ｈ′１力匍、が小さくガる
ので、今度は定電圧制御回路５０が定電、力制御回路５
１および足電流制御回路５２の１０制御機能に優先する
ことになる。このようにして電動機６が定格回転数ｉ二
連した彼は、定電圧制御回路５０の制御によって関知１
＠２の出力箇；圧が一定（１保たれる。

第３図は自動′電圧調整装置■２を用いて電動）機６を
起動し、た場合の発電機２の出力電圧特性Ａ、電動榛６
の入力電流特性Ｂ、電動機６の人力電力特性Ｃおよび箪
ψｈ機６のトルク特性りを示した１例で、横軸な茄：動
機６のスリップにとっている１、この第３区１の特性か
ら理解されるように、正、動機６に流れる電流を定格電
流、３００〜５００係程度に押えなから、しかも電動機
６０入力電力量を発電、機２の定格出力に抑制しながら
電動機６の起動が“行なえる。この結果電動機６が定格
回転数（二近づき急激に力率がよくなっても発を機２の
出力は急激（二大きくならず、原動機１を停止させるよ
うなことは生じない。

第４図に示す他の実施例は、第２図ζ二本す実施例にお
ける電力！ｔＬ変換器１８の代りに皮相箪カル変換器３
・１を用いたものである。これによると発電機２から出
力さｉする許容皮相電力量の最大計を設定できるので、
その設定電力欄を発電機２が許容できる値１−設定して
おけば、原動機１の停止を防止できるばかりでなく、発
電機２自体の焼損を防止できる効果がある。

以上のように本発明の起動方法■二よれば、回転状態に
ある発電機の出力でもって゛電動機の起動を行なう場合
、電動機（１流れる隼、流と電動機に入力する電力量を
所定以下ζ二抑制しながら発電機の布。

圧を徐々に上昇させて起動するので、電動機の定格回転
数に近づいて＠、激１ニカ率がよくなっても発電機の定
格出力を超えることなく原動機の停止を防止できる。ま
た皮相電力量を所定以下に抑制すると発電機の焼損をも
防止できる効果がある。さらにこれを定格運転状態で使
用している時に所定皮相電力量内の運転が行え、系統と
並列運転中に生じる系統電圧変動からの発電機過電流か
ら保膣することができ、また負荷が短絡（７ても知絡市
、流を保つことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明Ｃよる電動機の起動方法を説明するため
の起動回路図、第２図は本発明に使用する自軸電圧調整
装置の一実施例を示す回路図、第３図は本発明Ｃ１使用
される兄事１機および電動機の特性図、第４図は本発明
に使用する自動電圧調整装置の他の実施例を示す回路図
である。 １・・・原ｉＪＪ機　　　　　２・・・発電機５・・・
給電母線　　　　６・・・被封ル１〕電動機７・・リア
クトル　　　８・・・変流器９・・サイリスタ　　　Ｉ
Ｏ・・・界磁巻線１１・・・界磁開閉器　　　１２・・
・自動電圧調整装置１３・・・変圧器　　　　　１４・
・・変流器１５・・・整流器　　　　　１６・・・可変
抵抗器１８・・・電力量変換器　　２０・・・整流回路
２２ａ、　２２Ｊ、　２２ｃ　−・・増巾器手　続　補
　正　書　（自発）６゜ 昭和５７年１２月２０日 特許庁長官殿 １　事件の表示 特願昭５７〜１１５６０６号 ２　発明の名称 電動機の起動方法およびその起動装置 ３、　補正をする者 事件との関係　特許出願人 我 西芝電機株拠金社 ４代理人 〒１０５ 東京都港区虎ノ門【丁目９番１０号港電設ビル猪股特許
事務所内 ５　補正の対象 １　明細書の発明の詳細な説明の欄 補正の内容 １　本願明細書の第３頁第１９行目の「・・・・・方法
」の次に「および起動装置」の７字を追加する。 ２　同明細書のＷ、４頁第７行目の「その起電流」を「
その起動電流」と訂正する。 ３．１１［］１’＠°１″。“ｔｌｌｒｔ］［ｉｌ！４
２９Ｊ　　　　ｌ。 を「増巾回路２９ａ」と訂正する。 ４、　同明細書第１２頁２行目の［・・・・・・する（
二あたっては、」の次に下記の記載を挿入する「開閉器
３を開いて給電母線５から発電機２を解列する。そして
界磁開閉器１１を閉じて発電機２の出力電圧を零にした
後、開閉器４を閉じて電動機６と発電機２とを電気的に
接続する。 ζ＼で、」

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　自１ｌＩＩＩ電圧調整装置で制御される発電
   機の出力によって電動機を起動する方法において、前記
   電ｔｉｂ機に入力する電流および電力相を前記発′＠、
   機の自１す電圧調整装置５二フィードバック（２、この
   自動電圧調整装置によって前記電動機に入力する電。 流および電力量を所定値以下に抑制しながら前記発電機
   の出力電圧を徐々に上昇させて前記電動機を起動するこ
   とを特徴とする電動機の起動方法（２）　　自動称、圧
   調整装置は定電流制御回路、定電力制御回路および定電
   圧制御回路を有し、電動機の起動当初から定格回転数に
   近づいて起動霜、流が急減、する着では前記定電流制御
   回路で電動機に入力する電流を所定値以下に抑制しなが
   ら発電機の出力電圧を徐々に上昇させ、電動機の回転数
   が定格回転数に近づいて電動機への入力電力量が大きく
   なったらその入力角、力量が所定値以下になる１で前記
   定電力制御回路で電動機に入力する電力量を所定値以下
   に抑制しながら発電機の出力相、圧を徐々に上昇させ、
   電動機の回転数がはソ定格回転数に達すると前記定電圧
   制御回路で発電イ畿の出力電圧が一定Ｃ二なるように制
   御を行なうことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の町、動機の起動方法 （８）　　自動電圧調整装置で制御される発電機の出力
   によって電動機を起動する装置において、前記自動電圧
   調整装置は電圧設定器の設定電圧と前記発電機の出力電
   圧とを比較して前記発電機の出力型、圧を電圧設定器の
   設定電圧Ｃ応じた電圧に制御する定電圧制御回路と、電
   流設定器の設定電圧と前記電動機Ｃ１流れる電流とを比
   較して前記電動機ｉ１流れる電流を前記電流設定器の設
   定電流に応じた電流に抑制すべく前記定電圧回路の電圧
   制御を抑制する定電流制御回路と、電力量設定器の設定
   電圧と前記電動機に入力する電１力量とを比較（７て前
   配電動機に入力する電力量を前記電力量設定器の設定電
   圧ｉｎ応じた電力量に抑制すべく前記定電出回路の電圧
   制御を抑制する定電力制御回路とを具備することを特徴
   とする電動機の起動装置（４）　　自動電圧調整装置に
   おける定電流制御回路の電流設定器の設定電圧をランプ
   関数回路を通して電動機に流れる電流と比較するよう番
   −構成したことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載
   の電動機の起動装置 （６）　　自動電圧調整装置における定電圧制御回路、
   定電流制御回路および定電力制御回路において、発電機
   の出力電圧および電動機に流れる電流ならひ１−電動機
   に入力する電力量に応じた電圧をそれぞれ進み回路を通
   してそれぞれの電圧設定器および雷、渡設定器ならび舊
   −電力量設定器のそれぞれの設定電圧と比較するよう（
   二構成したことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載
   の電動機の起動装置