JPS64920B2 - - Google Patents
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- JPS64920B2 JPS64920B2 JP55137552A JP13755280A JPS64920B2 JP S64920 B2 JPS64920 B2 JP S64920B2 JP 55137552 A JP55137552 A JP 55137552A JP 13755280 A JP13755280 A JP 13755280A JP S64920 B2 JPS64920 B2 JP S64920B2
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- JP
- Japan
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- value
- motor
- temperature
- induction motor
- resistance
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H6/00—Emergency protective circuit arrangements responsive to undesired changes from normal non-electric working conditions using simulators of the apparatus being protected, e.g. using thermal images
Landscapes
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は誘導電動機の保護方法にかかり、特に
二次抵抗の抵抗値および温度上昇を演算によつて
求める方法に関するものである。
二次抵抗の抵抗値および温度上昇を演算によつて
求める方法に関するものである。
誘導電動機の能力を有効に使うためには適切な
過負荷保護装置が必要である。誘導電動機過負荷
保護は一般にサーマルリレーによつて行なわれて
いる。サーマルリレーは設定のばらつきが大き
く、その熱動素子と電動機の温度上昇特性のアン
マツチ、また周囲温度の相違の影響などその動作
には信頼性に欠ける点がある。そのため設定が低
くすぎて電動機の能力を充分に活用できなかつた
り、あるいは設定が高すぎて電動機を焼損するな
ど問題が多い。
過負荷保護装置が必要である。誘導電動機過負荷
保護は一般にサーマルリレーによつて行なわれて
いる。サーマルリレーは設定のばらつきが大き
く、その熱動素子と電動機の温度上昇特性のアン
マツチ、また周囲温度の相違の影響などその動作
には信頼性に欠ける点がある。そのため設定が低
くすぎて電動機の能力を充分に活用できなかつた
り、あるいは設定が高すぎて電動機を焼損するな
ど問題が多い。
したがつて電動機の適切な過負荷保護を行なう
ためには、サーマルリレーでは不充分であり、場
合によつて電動機に温度センサを埋込み、直接電
動機の内部温度を測定し、監視することが行なわ
れている。この場合には適切な過負荷保護が可能
であるが、温度センサ自体の信頼性、センサ配置
に電動機製作上の制約を受け、またセンサの配線
を必要とするなど問題がある。
ためには、サーマルリレーでは不充分であり、場
合によつて電動機に温度センサを埋込み、直接電
動機の内部温度を測定し、監視することが行なわ
れている。この場合には適切な過負荷保護が可能
であるが、温度センサ自体の信頼性、センサ配置
に電動機製作上の制約を受け、またセンサの配線
を必要とするなど問題がある。
本発明は誘導電動機の一次端子電圧、一次入力
電流、および電動機回転速度など、容易に計測で
きる電動機の運転状態における電気的諸量と電動
機固有の定数から、電動機の温度上昇に伴う電動
機の状態変化を見出し、電動機の過負荷保護を行
なう誘導電動機の保護方法を提供するものであ
る。
電流、および電動機回転速度など、容易に計測で
きる電動機の運転状態における電気的諸量と電動
機固有の定数から、電動機の温度上昇に伴う電動
機の状態変化を見出し、電動機の過負荷保護を行
なう誘導電動機の保護方法を提供するものであ
る。
誘導電動機は負荷状態において二次銅損を発生
させ、その熱によつて二次導体の温度が上昇し、
その抵抗値も変化する。二次抵抗値が変化すると
誘導電動機の特性が大きく変化するので、一次端
子電圧、一次入力電流および電動機回転速度の相
互関係を監視することによつて、回転子温度を検
出することができる。
させ、その熱によつて二次導体の温度が上昇し、
その抵抗値も変化する。二次抵抗値が変化すると
誘導電動機の特性が大きく変化するので、一次端
子電圧、一次入力電流および電動機回転速度の相
互関係を監視することによつて、回転子温度を検
出することができる。
一般に、誘導電動機の二次導体は、その材料と
して銅あるいはアルミニウムが用いられる。これ
ら金属材料の抵抗値は温度によつて変化し、その
関係は次の(1)式で表わすことができる。
して銅あるいはアルミニウムが用いられる。これ
ら金属材料の抵抗値は温度によつて変化し、その
関係は次の(1)式で表わすことができる。
Rt＝Rt0｛１＋α（ｔ―t0）｝ ……(1)
ここにRt：ｔ（℃）における抵抗値
Rt0：0（℃）における抵抗値
α：金属材料のt0（℃）における抵抗温度
係数 従つて金属材料の温度は、その抵抗値を知るこ
とにより次の２式によつて求めることができる。
係数 従つて金属材料の温度は、その抵抗値を知るこ
とにより次の２式によつて求めることができる。
ｔ＝t0＋（Rt―Rt0）／α ……(2)
すなわち誘導電動機の回転子温度は二次導体の
抵抗値を知ることにより求められる。
抵抗値を知ることにより求められる。
誘導電動機の運転状態における二次導体の抵抗
値は以下説明するように、電動機固有の定数と電
動機の入出力諸量から求めることができる。以下
電動機二次側諸量は一次側換算値とする。誘導電
動機の運転時、その定状状態においては二次導体
の抵抗値r2は次の(3)式によつて与えられる。
値は以下説明するように、電動機固有の定数と電
動機の入出力諸量から求めることができる。以下
電動機二次側諸量は一次側換算値とする。誘導電
動機の運転時、その定状状態においては二次導体
の抵抗値r2は次の(3)式によつて与えられる。
r2＝L2／Ｍ・ωsΦ2／i2 ……(3)
ここにL2：二次導体自己インダクタンス
Ｍ：一次、二次巻線間の相互インダクタ
ンス ωs：すべり角速度 Φ2：二次導体に鎖交する磁束数 i2：二次電流 二次磁束Φ2が一定であれば、すべり角速度ωs
とi2は比例し、二次抵抗r2はその比例定数として
含まれる。したがつて、ωsとi2を検出し、その比
の変化をとらえることにより、二次抵抗r2を求め
ることができる。ωsは電源周波数の角速度ω1と
電動機の回転角速度ωrの差であり、ωs＝ω1―ωr
で与えられる。i2は直接検出できない量である
が、一次電流i1から次の(4)式により求めることが
できる。
ンス ωs：すべり角速度 Φ2：二次導体に鎖交する磁束数 i2：二次電流 二次磁束Φ2が一定であれば、すべり角速度ωs
とi2は比例し、二次抵抗r2はその比例定数として
含まれる。したがつて、ωsとi2を検出し、その比
の変化をとらえることにより、二次抵抗r2を求め
ることができる。ωsは電源周波数の角速度ω1と
電動機の回転角速度ωrの差であり、ωs＝ω1―ωr
で与えられる。i2は直接検出できない量である
が、一次電流i1から次の(4)式により求めることが
できる。
i2＝√2 1―2 0 ……(4)
(4)式においては、i0は二次磁束Φ2を与える一次
電流i1のうちの励磁電流成分で、ほぼ無負荷時の
一次電流値であり、正確にはそれから鉄損分電流
と無負荷機域損に相等する電流成分を減じたもの
である。
電流i1のうちの励磁電流成分で、ほぼ無負荷時の
一次電流値であり、正確にはそれから鉄損分電流
と無負荷機域損に相等する電流成分を減じたもの
である。
誘導電動機の二次磁束Φ2は、厳密には負荷電
流すなわちi2によつて影響を受ける。その影響を
受ける。その影響を考慮するとΦ2は次の(5)式で
与えられる。
流すなわちi2によつて影響を受ける。その影響を
受ける。その影響を考慮するとΦ2は次の(5)式で
与えられる。
Φ2＝１／ω1・Ｍ／L1
｛√2 1―（1 0 1′1 2）2―r1i2｝……(5
) ここに、r1：一次巻線抵抗 L1：一次巻線自己インダクタンス l′1：L1L2―M2／L1 v1：一次端子電圧 (5)式において平方根内は、v2 1≫（r1i0―
ω1l′1i2）2なので、v2とみなすと、 Φ2≒１／ω1・Ｍ／L1（v1―r1i2） ……(6) となる。また(3)式に(4)、(6)式とωs＝ω1―ωrを代
入すると次の(7)式が得られる。
) ここに、r1：一次巻線抵抗 L1：一次巻線自己インダクタンス l′1：L1L2―M2／L1 v1：一次端子電圧 (5)式において平方根内は、v2 1≫（r1i0―
ω1l′1i2）2なので、v2とみなすと、 Φ2≒１／ω1・Ｍ／L1（v1―r1i2） ……(6) となる。また(3)式に(4)、(6)式とωs＝ω1―ωrを代
入すると次の(7)式が得られる。
(7)式が、二次抵抗値を求めるための近似式とな
る。従つて電源周波数ω1、電動機の端子電圧v1、
入力電流i1、回転速度ωrを測定することにより、
二次抵抗値r2を演算によつて求めることができ
る。
る。従つて電源周波数ω1、電動機の端子電圧v1、
入力電流i1、回転速度ωrを測定することにより、
二次抵抗値r2を演算によつて求めることができ
る。
L1、L2、r1は電動機固有の定数なのでL2／L1
＝ａ、r1＝ｂとおくと となる。r1の値も電動機固定子側の温度によつて
変化するものであるが、(8)式を簡略化するために
r1を無視するとｂ＝０となり次の(9)式を得る。
＝ａ、r1＝ｂとおくと となる。r1の値も電動機固定子側の温度によつて
変化するものであるが、(8)式を簡略化するために
r1を無視するとｂ＝０となり次の(9)式を得る。
誘導電動機が一般の商用電源で運転されている
場合には、v1、ω1ともほぼ一定であるからr2の演
算式の次の(10)式のようにさらに簡略化できる。
場合には、v1、ω1ともほぼ一定であるからr2の演
算式の次の(10)式のようにさらに簡略化できる。
ここに、Ｋ：電源および電動機により決まる定
数以上、説明したように、電動機の端子電圧v1、
入力電流i1、回転速度ωrから運転状態における二
次導体の抵抗値を(8)の演算式または(9)、(10)の簡略
式により求め、(2)式から回転子の温度を求めるこ
とができる。
数以上、説明したように、電動機の端子電圧v1、
入力電流i1、回転速度ωrから運転状態における二
次導体の抵抗値を(8)の演算式または(9)、(10)の簡略
式により求め、(2)式から回転子の温度を求めるこ
とができる。
第１図は本発明の一実施例を示す構成図であ
る。第１図において、１は３相交流電源、２は３
相誘導電動機、３は電動機に機械的に結合し回転
速度に比例した周波数のパルス列を発生するパル
ス発信機、４Ａおよび４Ｂは電動機入力電流を変
換するための変流器、５は電源周波数ω1を検出
するための周波数検出器、６は電源電圧v1を検出
するための電圧検出器、７は変流器出力から一次
電流i1を検出するための電流検出器、８はパルス
発信機からのパルス列を積算して回転速度ωrを
検出するため速度検出器、９はr2の演算式(8)にお
ける定数i0の設定器、１０は同じく定数ａの設定
器、１１は同じく定数ｂの設定器、１２は基準温
度t0の設定器、１３は基準温度t0における二次抵
抗値r20の設定器、１４は二次導体材料の抵抗の
定値量温度係数αの設定器、１５は二次抵抗r2を
(8)式によつて演算するためのr2演算器、１６は(2)
式の基本式に基づく式ｔ＝t0＋（r2―r20）／αに
よつて回転子温度ｔを演算するｔ演算器、１７は
回転子温度ｔを表示するための表示器、１８は回
転子温度の許容最大値t*の設定器、１９はｔをt*
と比較し、ｔ＞t*のとき過負荷信号“OL”を発
生する比較器である。
る。第１図において、１は３相交流電源、２は３
相誘導電動機、３は電動機に機械的に結合し回転
速度に比例した周波数のパルス列を発生するパル
ス発信機、４Ａおよび４Ｂは電動機入力電流を変
換するための変流器、５は電源周波数ω1を検出
するための周波数検出器、６は電源電圧v1を検出
するための電圧検出器、７は変流器出力から一次
電流i1を検出するための電流検出器、８はパルス
発信機からのパルス列を積算して回転速度ωrを
検出するため速度検出器、９はr2の演算式(8)にお
ける定数i0の設定器、１０は同じく定数ａの設定
器、１１は同じく定数ｂの設定器、１２は基準温
度t0の設定器、１３は基準温度t0における二次抵
抗値r20の設定器、１４は二次導体材料の抵抗の
定値量温度係数αの設定器、１５は二次抵抗r2を
(8)式によつて演算するためのr2演算器、１６は(2)
式の基本式に基づく式ｔ＝t0＋（r2―r20）／αに
よつて回転子温度ｔを演算するｔ演算器、１７は
回転子温度ｔを表示するための表示器、１８は回
転子温度の許容最大値t*の設定器、１９はｔをt*
と比較し、ｔ＞t*のとき過負荷信号“OL”を発
生する比較器である。
各検出器からの測定値ω1、v1、i1、ωrと各設定
器からの設定値i0、ａ、ｂを入力としてr2演算器
１５によつて運転状態におけるr2が求められる。
さらにこの演算結果r2と各設定器からの設定値
t0、r20、αを入力としてｔ演算器１６により回転
子温度ｔを求め、表示器１７に回転子温度を表示
して監視することができる。また、ｔをt*のとき
過負荷信号を発生し、その信号より過負荷警報、
過負荷表示を行なうことができ、場合によつては
その信号により直接電動機の電源をしや断するこ
ともできる。
器からの設定値i0、ａ、ｂを入力としてr2演算器
１５によつて運転状態におけるr2が求められる。
さらにこの演算結果r2と各設定器からの設定値
t0、r20、αを入力としてｔ演算器１６により回転
子温度ｔを求め、表示器１７に回転子温度を表示
して監視することができる。また、ｔをt*のとき
過負荷信号を発生し、その信号より過負荷警報、
過負荷表示を行なうことができ、場合によつては
その信号により直接電動機の電源をしや断するこ
ともできる。
v1に対してi2r1が小さい場合には、r2演算器１
５の演算式は(9)式を用いることができ、ｂ設定器
１１が不要となると共に演算器１５も簡単化され
る。
５の演算式は(9)式を用いることができ、ｂ設定器
１１が不要となると共に演算器１５も簡単化され
る。
第２図は商用電源により運転される誘導電動機
のように、電源周波数と電源電圧が一定の場合の
本発明の一実施例を示す構成図である。第１図と
同一番号のものは同一の部品であり、さらに２０
はr2の演算式(10)における定数ω1は設定器、２１は
同じく定数Ｋの設定器である。この場合には電源
周波数と電源電圧が一定であるため、周波数検出
器と電圧検出器が不要となり、構成が簡単化され
る。またr2演算器１５も(10)式で示される簡略化さ
れた演算機能があればよい。
のように、電源周波数と電源電圧が一定の場合の
本発明の一実施例を示す構成図である。第１図と
同一番号のものは同一の部品であり、さらに２０
はr2の演算式(10)における定数ω1は設定器、２１は
同じく定数Ｋの設定器である。この場合には電源
周波数と電源電圧が一定であるため、周波数検出
器と電圧検出器が不要となり、構成が簡単化され
る。またr2演算器１５も(10)式で示される簡略化さ
れた演算機能があればよい。
また回転子温度を監視する必要がなく、過負荷
信号のみ必要とする場合には温度を求める演算を
行なう必要はなく、二次抵抗r2を監視することに
よつて目的を達成することができる。回転子温度
によつて二次抵抗値は一義的に決まるから、回転
子温度の許容最大値におけるr2 *と比較すればよ
い。すなわち第３図に示すようにr2演算器１５の
出力r2とr2 *設定器２２の設定値r2 *とを比較器２
３により比較し、r2＞r2 *のとき過負荷信号
“OL”を発生することができる。この場合には16
の温度の演算器とそれに必要な定数の設定器が不
要となるため構成が非常に簡単になる。
信号のみ必要とする場合には温度を求める演算を
行なう必要はなく、二次抵抗r2を監視することに
よつて目的を達成することができる。回転子温度
によつて二次抵抗値は一義的に決まるから、回転
子温度の許容最大値におけるr2 *と比較すればよ
い。すなわち第３図に示すようにr2演算器１５の
出力r2とr2 *設定器２２の設定値r2 *とを比較器２
３により比較し、r2＞r2 *のとき過負荷信号
“OL”を発生することができる。この場合には16
の温度の演算器とそれに必要な定数の設定器が不
要となるため構成が非常に簡単になる。
入力電流i1の小さい領域においては、i0の設定
ずれおよびi1の検出精度の点からr2演算の精度が
低下する恐れがある。また過負荷状態は定格値以
上の入力電流が継続したとき起るのが通常であ
り、したがつてi1が定格値以上であることを条件
に演算結果のr2またはｔにて判定を行ない、過負
荷の判断を行なう方が実用的であり、これによつ
て演算精度に基ずく誤動作を防止することができ
る。
ずれおよびi1の検出精度の点からr2演算の精度が
低下する恐れがある。また過負荷状態は定格値以
上の入力電流が継続したとき起るのが通常であ
り、したがつてi1が定格値以上であることを条件
に演算結果のr2またはｔにて判定を行ない、過負
荷の判断を行なう方が実用的であり、これによつ
て演算精度に基ずく誤動作を防止することができ
る。
従つて第４図においては、電流検出器７の出力
i1と定格電流値i1 *を設定する設定器２４からの設
定値i1 *とを比較器２５において比較し、i1＞i1 *
のとき比較器出力がアンドゲート２６を成立さ
せ、ｔ＞t*またはr2＞r2 *の信号Ｄにより過負荷
と判定して、過負荷信号OLを発生させる。
i1と定格電流値i1 *を設定する設定器２４からの設
定値i1 *とを比較器２５において比較し、i1＞i1 *
のとき比較器出力がアンドゲート２６を成立さ
せ、ｔ＞t*またはr2＞r2 *の信号Ｄにより過負荷
と判定して、過負荷信号OLを発生させる。
以上説明したように本発明によれば、温度セン
サを電動機に埋込むことなく、回転子温度を監視
することができ、また回転子温度に着目した電動
機の過負荷保護ができる。通常使われている電流
検出器や速度検出器などにより、比較的簡単な演
算回路で、設定精度が高く、信頼性の高い監視と
保護が可能であり、誘導電動機の過負荷耐量を限
界まで有効に使うことができる。
サを電動機に埋込むことなく、回転子温度を監視
することができ、また回転子温度に着目した電動
機の過負荷保護ができる。通常使われている電流
検出器や速度検出器などにより、比較的簡単な演
算回路で、設定精度が高く、信頼性の高い監視と
保護が可能であり、誘導電動機の過負荷耐量を限
界まで有効に使うことができる。
第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２
図は電源電圧および電源周波数一定の場合の本発
明の一実施例を示す構成図、第３図は二次抵抗値
の変化により過負荷信号を得る場合の構成図、第
４図は一次電流が定格値以上の条件で過負荷信号
を得る場合の構成図である。 １；３相電源、２；３相誘導電動機、３；パル
ス発信機、４Ａ，４Ｂ；変流器、５；周波数検出
器、６；電圧検出器、７；電流検出器、８；速度
検出器、９；i0設定器、１０；ａ設定器、１１；
ｂ設定器、１２；t0設定器、１３；r20設定器、１
４；α設定器、１５；r2設定器、１６；ｔ演算
器、１７；表示器、１８；t*設定器、１９，２
３，２５；比較器、２０；ω1設定器、２１；Ｋ
設定器、２２；r2 *設定器、２４；i1 *設定器、２
６；アンドゲート。
図は電源電圧および電源周波数一定の場合の本発
明の一実施例を示す構成図、第３図は二次抵抗値
の変化により過負荷信号を得る場合の構成図、第
４図は一次電流が定格値以上の条件で過負荷信号
を得る場合の構成図である。 １；３相電源、２；３相誘導電動機、３；パル
ス発信機、４Ａ，４Ｂ；変流器、５；周波数検出
器、６；電圧検出器、７；電流検出器、８；速度
検出器、９；i0設定器、１０；ａ設定器、１１；
ｂ設定器、１２；t0設定器、１３；r20設定器、１
４；α設定器、１５；r2設定器、１６；ｔ演算
器、１７；表示器、１８；t*設定器、１９，２
３，２５；比較器、２０；ω1設定器、２１；Ｋ
設定器、２２；r2 *設定器、２４；i1 *設定器、２
６；アンドゲート。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 電源周波数の角速度をω1、誘導電動機の回
転角速度をωr、端子電圧をV1、励磁電流成分を
i0、入力電流をi1、誘導電動機の一次巻線自己イ
ンダクタンスをL1、二次巻線自己インダクタン
スをL2、一次巻線抵抗をr1、二次巻線導体の抵抗
温度係数をα、基準温度t0、における二次抵抗値
をr20とし、誘導電動機の二次抵抗値r2、を なる演算によつて求め、更に、この時の二次巻線
の温度ｔ、を ｔ＝t0＋（r2−r20）／α なる演算によつて求め、この演算値ｔと、予め設
定されている回転子温度の許容最大値t*とを比較
し、前記演算値が前記設定値を越えているか否か
で誘導電動機の過負荷状態を判別することを特徴
とする誘導電動機の保護方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55137552A JPS5762796A (en) | 1980-10-03 | 1980-10-03 | Induction motor protecting method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55137552A JPS5762796A (en) | 1980-10-03 | 1980-10-03 | Induction motor protecting method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5762796A JPS5762796A (en) | 1982-04-15 |
| JPS64920B2 true JPS64920B2 (ja) | 1989-01-09 |
Family
ID=15201370
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55137552A Granted JPS5762796A (en) | 1980-10-03 | 1980-10-03 | Induction motor protecting method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5762796A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0343819U (ja) * | 1989-09-06 | 1991-04-24 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3632671A1 (de) * | 1985-11-13 | 1987-05-21 | Heidelberger Druckmasch Ag | Vorrichtung zur temperaturueberwachung eines gleichstromnebenschlussmotors zum antrieb von rotationsdruckmaschinen |
| DE3706659A1 (de) * | 1987-03-02 | 1988-09-15 | Heidelberger Druckmasch Ag | Einrichtung zum erfassen der wicklungstemperatur eines insbesondere buerstenlosen gleichstrommotors |
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Also Published As
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|---|---|
| JPS5762796A (en) | 1982-04-15 |
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