JPS62247724A - モ−トル又は負荷の損傷防止装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、始動時のモー１−ル又は機械的負荷の損傷防
止装置に関する。

［従来の技術］ モートルの回転シャフトが機械的負荷によって拘束を受
けることがある。拘束を受けると、電機子電流が機械的
動力になることができず、抵抗損（Ｉ２Ｒ）として消費
される。抵抗損は熱となり、電機子の加熱を招き、モー
トルの損傷へとつながる。

従来のモートルの保護方法には、モートルの発熱部にサ
ーマルリレーを取りつけ、このサーマルリレーが予め設
定した所定温度以上を検出したとき、電源スィッチをオ
フにし、通電停止させるやり方をとる。

［発明が解決しようとする問題点コ モ−トルが所定温度に達するまでは、所定の時間がかか
る。然るに、この所定時間よりも短時間にモー１ヘルが
損傷を受けることがある。このような例では、上記サー
マルリレーによる保護方法は採用しえない。

−・方、モートルの損傷以外に、機械的負荷側が損傷を
受けることがある。慣性の大きい遠心分離機や始動中の
負荷トルクの大きい負荷を駆動するモートルは、通常の
モートルの数倍の高トルクを発生する機種を使う。然る
に、遠心分離機では、始動時に分離機内の液が固化して
いることがある。

この固化状態のままでモートルを起動させた場合、遠心
分離機を無理に回転させることになり、分離様自体の安
全率によっては分離機を破壊してしまう。遠心分離機の
破壊は、モートルの起動直後に極めて短時間に発生する
。この事故は、前述のサーマルリレーを使用する方法で
は防げない。

遠心分離様以外の機械的負荷でも、同様な事故が考えら
れる。要するに、モー１−ル発生トルクを大きくとる必
要の負荷用に製作されたモートルは、機械負荷側が何ら
かの原因でモートルシャフトを拘束した場合、トルクが
大きいためその負荷を無理して駆動（回転等）させてし
まう。この結果、機械的負荷の損傷を招く。

本発明の目的は、短時間に起動時の異常を検出してモー
トル又は負荷の損傷を防＋ｆユしてなるモー１ヘル又は
機械的負荷の損傷防止装置を提供するにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、起動時の状態を高速に検出する監視回路と、
起動時の種々の基準状態を記憶しておくメモリと、起動
時の実際の状態を検出する検出回路と、メモリから該当
する基準状態を読み出し、この読み出した基準状態と検
出した実際の状態とを比較し異常の有無を判定する比較
回路とを備え、この比較回路の出力でモートルへの電源
の印加を制御せしめるようにした。

［作用］ 本発明によれば、起動時の様子を監視回路で監視し、こ
の監視結果に基づきメモリから対応する基準状態を読み
出し、検出回路で検出した実際の状態との間で比較回路
で比較を行い、不一致ならば起動時の異常発生と判断し
、モートルへの通電を停止せしめる。

［実施例コ 第１図は本発明の防止装置の実施例を示す。三相誘導電
動機（ＩＭ）３０は三相交流電源１を電源とする。この
１Ｍ３０と電源１との間には電源投入スイッチ２．異常
時動作接点３　Ｍａ、サーマルリレー６を設けている。

異常時には、接点３Ｍａがオフとなり、電源は遮断とな
り、負荷の損傷を防止する。１Ｍ３０の負荷は遠心分離
機とする。

モートル始動停止回路２３は異常発生時に接点３Ｍｂを
オフする機能をもつ。

検出部２４は、１Ｍ３０の一次側電圧及び電流を検出す
る。制御回路２５は、検出部２４から電圧、電流の情報
を受は取り、異常であるかないかの判断を行い、異常状
態と判定した時は、モートル始動停止回路２：（を動作
させ、異常発生時に、接点３Ｍｂをオフさせるべく制御
を行う。

更に、詳述する。

モートル始動停止回路２３は、始動・停止ボタンスイッ
チ４，５．サーマルリレー接点６ｂ＋　リレー３Ｍ、リ
レー３Ｍの接点３Ｍ−０１より成る。ａ−す端の短絡に
より、リレー３Ｍが動作し、接点３Ｍｂをオフにする。

検出部２４は一次側電圧検出用トランス９と、−次側電
流検出器７と、抵抗８とより成る。制御回路２５はＡＣ
−ＤＣ変換器１０．１１．電圧監視回路１２゜デークセ
１９５１３１発振回路１４．スタート接点３Ｍ−０２，
カウンタ１５．関数発生メモリ１６．ＤＡ変換器１７．
電圧比較器１８．リレードライバ１９．リレー２１．接
点２０Ｘ、サージ吸収回路２２より成る。

ＡＣ−ＤＣ変換器１１は一次側電圧を直流成分に変換し
、変換器１０は一次側電流（正確には抵抗８で変換して
得た値）を直流成分に変換する。

電圧監視回路１２は第２図で示され、変換器１１の出力
を取り込み、次なる働きをする。

−次側電圧の変動に応じて、発振回路１４の発振周波数
調整電圧Ｖ　１１を出力する。また出力Ｖ　５ＨＶ、、
　Ｖ７．　Ｖｌｌはデータセレクタ１３にビットとして
与える働きをする。ここで電圧検出回路１１の出力■、
は抵抗旧、　４２．４３．６６により、電圧Ｖ、　、　
Ｖ　、。

Ｖ、、、Ｖ、に分圧され、電圧比較器３１．３２．３３
．３４に人力される。電圧比較器の入力状態と出力の関
係を示すと第３図の様になる。この図でＨは制御回路２
５の駆動電源電圧Ｐ■とほぼ同レベルで、Ｌは制御回路
２５の基準レベルとほぼ同じ零ボルトの値を意味する。

電圧監視回路１２ノ出力ｖ５．ｖ、、ｖ７．ｖ、はデー
タセレクタ１３の入力となると共に電子スイッチ３７、
３８．３９．４０の入力ともなる。これら電子スイッチ
は入力が同レベルの時スイッチＯＮとなることから、出
力ｖ、、ｖ、、ｖ７．ｖ、の状態より、演算増幅器３５
の入力抵抗５６．５７．５８．５９と駆動電源１）　Ｖ
どの人・切が行われる。この結果、演算増幅器３５の出
力■９が調整され、■３は反転増幅器３６により反転出
力され、出力■、□を得る。ゆえに、■、□は一次電圧
が高くなるに従い増え、また低くなると減るように調整
される。

データセレクタ１３は電圧監視回路１２の出力Ｖ　５゜
Ｖ　Ｉｔ　ｌ　Ｖ　’ｌ　ｌ　Ｖ　１１を受は取り、関
数発生メモリ１６のテータアクセス用アドレス、「出力
」はその読み出しデータを示す。

関数発生メモリ１６での始動特性の割付の一例を第５図
と第６図に示す。ここでｏｏｏｏ　：　１１１１１１１
１の下位１１　］、　ｌ　１１１１とは１０進数２５６
を２進数で表現したもので、さらにカッコの中のＦＦは
１６進数にて表現した値である。これは実際の入・出力
データがＯか１かの２進数で扱われる為で、また、入力
ビツト数も出力ビツト数も８個あり、１パターン当り最
大２８通り（２５６個）で表現出来ることを意味する。

さらに上位ｏｏｏｏはａパターンであることを意味し、
この上位４ビツトが変化することにより、２４通り（１
６パターン）のメモリエリアを確保することが出来る。

第５図はａパターンの例であり、横軸に時間カウント数
を示す為の、アドレスを示し、縦軸にデータＩ）を示す
。このデータＤとは電流値を意味する。

この特性パターンａを第６図に示す如くメモリ（Ｆ　Ｆ
）にａパターンを、アドレス（］）！（００）−（１）
：（ＦＦ）にｂパターンを割当てる。他のパタ＝７− −ンがあれば上位４ビツトで表現できる残り（３）〜（
Ｆ）のいずれかに割当る。ａパターンの領域の各アドレ
スには第５図から求めた、そのアドレス対応のデータＤ
Ｉ、　Ｄ２．・・・・を格納する。従って−ンの特性が
格納された。ｂパターン、その他のパターンも同様であ
る。

データセレクタ１３は一次電圧の変動により生じた電圧
監視回路１２ノ出力Ｖｓ　、　Ｖ６．　Ｖ７＝　Ｖｓの
変化をとらえ、電圧の大きさに応じたパターンのアドレ
ス指定を行う。この方法によれば、始動中、−次電圧の
変化により、データセレクタ１３の指定が変化するが、
入力アドレスは上位４ビツトのみを変化させるだけで、
時間が入力されているところのメモリエリアの指定を行
う。

関数発生メモリ１６は種々の始動電流特性をパターン化
して記憶する。この始動特性は一次電圧の大きさにより
決る。第４図（イ）、（ロ）、（ハ）には３つの起動電
流特性パターンを示す。これらの始動特性は時間カウン
ト数を横軸とし、縦軸を客待間カラン１〜数毎に得られ
る始動電流とする。始動特性はディジタル化して記憶さ
せることとする為、２５６（１６ｉ９数で表現するとＩ
？■パ）個のアドレスで時間カウント数を表示し、■っ
電流値を２５６個の区切でデータ化した。第４図で横軸
に「入力」と表示したのはこのアドレスを示し、縦軸に
「出力」との表示はデータ化した電流値を示す。即ち「
人力」はメモリのカウントに関する下位８ビツト（２５
６個）で指定するアドレスのカウント値は変化しない為
、別のパターンの、同スタート点から同時刻における出
力に移り変わることになる。この様子を第７図に一例と
して示す。ここで横軸はａパターン、ｂパターンの７１
−レス入力、縦軸はデータ出力をそれぞれ１６進数にて
示している。

また、始動から時間カラン１〜数（Ｂ２）点において上
位７１〜レス指定が（０）から（１）に変化し、アリ、
この時、ａパターンの出力（Ｃｏ）が、ｂパターンの出
力（Ｃ８）に切りかわることを示している。

発振回路１４は一次電圧の変動により生じた電圧監視回
路１２の出力Ｖ　１　ｏの変化により、発振周波数を変
更する。たとえば電圧が大きければ、クロックの発振周
期を小さくし、電圧が小さければ、クロックの発振周期
を大きくする。

カウンタ１５は、発振回路１４のクロックを計数し、メ
モリ１６の該当パターン内のアドレスを更新する。

電圧が大きければアドレス更新速度は大となり、電圧が
小さくなれば、アドレス更新速度は小となる。なぜなら
、−次電圧が大きい時はモートルの始動は早く完了し、
電圧が小さい時は始動は遅く完了する為、−次電圧の変
化に伴い基準パターンの発生時間も調整する必要がある
からである。ここで該当パターン内のアドレス更新とは
、第６図のメモリ１６で該当パターンがデータセレクタ
】３でａパターン選択の」１位アドレス（０）を示した
とすとデータＤを読み出していくことを云う。

カウンタ１５は、クロックを２５６個計数すると、リセ
ット信号２９を出し、発生回路１４のクロック発振を停
止させる。

ＤＡ変換器１７は、関数発生メモリ１６から次々に読み
出してくるデータＩＪ−ＤＡ変換する。

電圧比較器１８はＤＡ出力２７と変換器１０の出力との
比較を行う。ここに、変換器１０は、−次側電流の時々
刻々に変化する始動電流を電圧の形で出力する。もし、
両者の生起順序が合致し、且つ各生起位置毎にその時の
振幅レベルが一致していれば、正常起動と判定する。不
一致であり、且つ許容値以上であれば（特に検出起動電
流が大であれば）、起動異常と判定する。

起動異常であれば、リレードライバ１９を駆動し、リレ
ー２０を作動させ、接点２０Ｘを閉とする。この閉によ
り、ａ　−ｂ端短絡し、リレー３Ｍが働き、接点３Ｍａ
を開放する。ＩＭ３０への通電遮断となり、ＩＭ３０へ
の一次側電流は遮断する。

起動正常であれば、接点３Ｍｂはそのまま閉を保持し、
ＩＭ３０への通電を継続する。

本実施例によれば、電圧の変化を監視することによって
、その時の基準始動特性をメモリから読み出し、この読
み出した基準起動特性と実際の検出起動特性との比較を
行い、異常の判定を行う。

尚、異常は始動特性過大の他に、逆に過小の場合をも検
出できる。モートルの保護、負荷の保護等に役立つこと
ができた。

一次電圧の監視の他にも種々の監視方法が存在する。

電流であり、電機子電流や一次電流を云う。

度である。

（ｉｉｉ　）　　モートルのシャフト軸の歪み量を監視
すること。歪み量は荷重を反映した値であるためである
。

第８図は、−次側電流の代りにＩＭ３０の回転軸の回転
速度を検出して比較せしめる例を示す。横軸に時間ｔを
とり、これを２５６個の区分で正規化させた。縦軸は回
転数を示し、２５６個の区分内で１２一 回転数表示をさせた。従って、縦横軸の考え方は、第４
図と同じである。第８図（イ）、（ロ）、（ハ）は−次
電圧の大きさの値によってその特性が変る。

従って、メモリ托のデータ割付は法も第５図と同じ考え
方をとる。

そこで、第１図の中で、ＩＭ３０の回転速度検出計２６
を新たに設け、この検出計２６の出力を変換器１０の入
力とせしめた。従って、トランス７と抵抗８とで形成さ
れる電流検出手段は不用となった。

更に、メモリ１６に格納する基準パターンは、第８図（
イ）、（ロ）、（ハ）の如きパターンとする。

この速度パターンによる異常の有無の検出法は、先の電
流による例と変りない。

尚、モートルとしては、ＩＭの他に直流モータの例もあ
りうる。また、電圧監視回路１２を第９図のように電圧
比較器の数をＯＰ１〜ＯＰｏと増やし、データセレクタ
１３の入力数をＶ。１〜ＶＯｎと増やし記憶パターンの
数を増やせば、また変換器１１の出力を直接検出し抵抗
８２．８３、可動抵抗ＶＲｏで、発振周波数調整電圧レ
ベルＶ　１１をリニイアリイティに調整すれば、基準発
生パターンの精度を増やすことが出来る。

［発明の効果コ 本発明によれば、高トルクのモートルに接続された遠心
分離器の如き機械的負荷の起動時の損傷を防止できた。

更には、モートル自体の損傷も防止できた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の損傷防止装置の実施例図、第２図は電
圧監視回路の実施例図、第３図は電圧監視回路の入出力
特性を示す図、第４図は基準パターン例図、第５図はデ
ィジタル化の説明図、第６図はメモリへの格納例図、第
７図はａ、ｂパターンによる比較例図、第８図は他の基
準パターン例図、第９図は電圧監視回路の他の実施例図
である。 ２３・・・モートル起動停止回路、２４・・・検出部、
２５・・制御回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、モートルの起動時の状態を検出する監視回路と、モ
   ートルの起動時の上記検出量に応じて定まる基準状態を
   時間経過をアドレスとして格納するメモリと、起動時の
   該基準状態対応の状態を検出する検出回路と、上記監視
   回路による検出量に応じてメモリから対応基準状態を読
   み出し、該読み出した対応基準状態と上記検出回路で検
   出した基準状態対応の状態とを生起時間経過の中で比較
   し異常の有無を判定する比較器と、該比較器で異常判定
   時に上記モートルへの電源印加を停止させる手段と、よ
   り成るモートル又は負荷の損傷防止装置。 ２、上記基準状態とはモートルへの入力電流とする特許
   請求の範囲第１項記載の損傷防止装置。 ３、上記基準状態とはモートルの回転速度とする特許請
   求の範囲第１項記載の損傷防止装置。