(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
力率改善用コンデンサを始動用リアクトルと並列に接続したリアクトル始動型電動機運転装置であって、主コンタクタによって電源が投入され、電源電圧が始動用リアクトルにて減電圧され電動機に供給されて始動を開始し、その後運転用コンタクタがタイミングオンされ始動用リアクトルが短絡され、電源電圧が減圧なしで電動機へ供給されて定常運転に移行するようにした電動機運転装置において、
前記主コンタクタで電源を遮断した後の前記電動機の動作状態を検出する検出手段と、該検出手段の検出値と所定の設定値とを比較し、その比較結果を制御信号として出力する比較手段とを有し、前記検出手段による検出値が所定値以下になったときに前記運転用コンタクタを解放するように構成し、
前記電動機の停止時に、まず前記主コンタクタを解放し、運転用コンタクタをオン状態で前記始動用リアクトルの短絡を持続し、前記電動機の動作状態が所定値以下になったときに前記運転用コンタクタを解放して、前記電動機を始動用リアクトルに接続することで、前記力率改善用コンデンサと始動用リアクトルとの直列共振現象による過大な電圧の発生を防止するようにしたことを特徴とする電動機運転装置。
【請求項２】
前記検出手段が、電源遮断後の電動機の回転数を検出する回転センサであることを特徴とする請求項１に記載の電動機運転装置。
【請求項３】
前記検出手段が、電源遮断後の電動機の発電電圧を検出する電圧センサであることを特徴とする請求項１に記載の電動機運転装置。
【請求項４】
前記検出手段が、電源遮断後の力率改善用コンデンサの放電電流を検出する電流センサであることを特徴とする請求項１に記載の電動機運転装置。
【請求項５】
力率改善用コンデンサを始動用リアクトルと並列に接続したリアクトル始動型電動機運転装置であって、主コンタクタによって電源が投入され、電源電圧が始動用リアクトルにて減電圧され電動機に供給されて始動を開始し、その後運転用コンタクタがタイミングオンされ始動用リアクトルが短絡され、電源電圧が減圧なしで電動機へ供給されて定常運転に移行するようにした電動機運転装置において、
主コンタクタで電源を遮断すると同時に計時を開始する時限手段と、該時限手段の計時値と所定の設定値と比較し、その比較結果を制御信号として出力する比較手段とを有し、前記電源遮断後に電動機の回転数が低下し所定の回転数以下になると想定される時間を超えたときに比較手段からの制御信号により運転用コンタクタが解放するように構成し、
前記電動機の停止時に、まず前記主コンタクタを解放し、運転用コンタクタをオン状態で前記始動用リアクトルの短絡を持続し、前記電動機の動作状態が所定値以下になったときに前記運転用コンタクタを解放して、前記電動機を始動用リアクトルに接続することで、前記力率改善用コンデンサと始動用リアクトルとの直列共振現象による過大な電圧の発生を防止するようにしたことを特徴とする電動機運転装置。
【請求項６】
力率改善用コンデンサを始動用リアクトルと並列に接続したリアクトル始動型電動機運転装置であって、主コンタクタによって電源が投入され、電源電圧が始動用リアクトルにて減電圧され電動機に供給されて始動を開始し、その後運転用コンタクタがタイミングオンされ始動用リアクトルが短絡され、電源電圧が減圧なしで電動機へ供給されて定常運転に移行するようにした電動機運転装置において、
前記電動機の停止時に、まず前記主コンタクタを解放し、運転用コンタクタをオン状態で前記始動用リアクトルの短絡を持続し、前記電動機の動作状態が所定値以下になったときに前記運転用コンタクタを解放して、前記電動機を始動用リアクトルに接続することで、前記力率改善用コンデンサと始動用リアクトルとの直列共振現象による過大な電圧の発生を防止するようにしたことを特徴とする電動機の運転停止方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電動機運転装置に係り、特に、始動用リアクトルまたはコンドルファ始動の単巻変圧器などのように誘導性リアクタンスを有し、かつ力率改善用コンデンサが併設された電動機運転装置およびその電動機の停止方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動機の始動方式としてリアクトル始動やコンドルファ始動を採用した運転装置は、始動用リアクトルまたは単巻変圧器を有し、始動時に電源電圧を減圧し電動機へ供給している。また、力率改善のため、コンデンサを併設する方法が採用されることも一般的である。この場合、電動機を運転停止させる時に、電源側から切り離された電動機が回転を持続し、発電機として動作し、リアクトルとコンデンサの直列共振により電源電圧を大きく超える電圧を発生し、危険な状態となることがある。この場合には、電動機運転装置を構成する部品類を絶縁破壊するという不具合を生じる虞れがある。
【０００３】
従来、この共振現象を避ける方法が幾つか実施されている。その１つは、力率改善用コンデンサに直列にコンタクタを設けて、電動機停止時に力率改善用コンデンサを切り離す方法である。この方法はコンタクタが高価である点と、コンタクタを設置するためのスペースが必要となる問題点が挙げられる。特に、コンドルファ始動の場合は、コンタクタの数が４ケとなり大きな欠点となる。更に力率改善用コンデンサを電動機より切り離すことにより、力率改善用コンデンサの残留電荷が放電されず、安全性を確保するため専用の放電コイルを別途設置しなければならないという問題もある。
【０００４】
また、気中式コンタクタ、油式コンタクタ、ガス式コンタクタを使用するとき、開閉動作に要する時間が長くなる。その場合、主コンタクタと運転用コンタクタの動作バラツキにより運転用コンタクタが主コンタクタより先に解放される場合が発生する。この場合、瞬間的に電動機負荷電流が始動用リアクトルまたは単巻変圧器のコイルに流れる。この電動機負荷電流により始動用リアクトルまたは単巻変圧器のコイルに誘起される過大電圧の発生を防止する為に１〜３秒程度の時関差を得るタイマを設けて運転用コンタクタの解放タイミングを遅延させる方法も採られている。しかしながら、この方法は、動作タイミングに余裕を持たせ、複数のコンタクタが誤動作なく動作することを意図したもので、上述した直列共振現象に起因する過大電圧の発生防止対策にはなっていなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した事情に鑑みて為されたもので、電源遮断後の電動機運転装置に過大な電圧の発生という異常現象を避けることができる、安全で確実な電動機運転装置および電動機の停止方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、力率改善用コンデンサを始動用リアクトルと並列に接続したリアクトル始動型電動機運転装置であって、主コンタクタによって電源が投入され、電源電圧が始動用リアクトルにて減電圧され電動機に供給されて始動を開始し、その後運転用コンタクタがタイミングオンされ始動用リアクトルが短絡され、電源電圧が減圧なしで電動機へ供給されて定常運転に移行するようにした電動機運転装置についてのものである。ここで、前記主コンタクタで電源を遮断した後の前記電動機の動作状態を検出する検出手段と、該検出手段の検出値と所定の設定値とを比較し、その比較結果を制御信号として出力する比較手段とを有し、前記検出手段による検出値が所定値以下になったときに前記運転用コンタクタを解放するように構成し、前記電動機の停止時に、まず前記主コンタクタを解放し、運転用コンタクタをオン状態で前記始動用リアクトルの短絡を持続し、前記電動機の動作状態が所定値以下になったときに前記運転用コンタクタを解放して、前記電動機を始動用リアクトルに接続することで、前記力率改善用コンデンサと始動用リアクトルとの直列共振現象による過大な電圧の発生を防止するようにしたことを特徴とするものである。
【０００７】
検出手段として、電源遮断後の電動機の回転数を検出する回転センサや、電源遮断後の電動機の発電電圧を検出する電圧センサや、電源遮断後の力率改善用コンデンサの放電電流を検出する電流センサなどが用いられる。
【０００８】
また、比較手段に、電源遮断後の電動機の回転数が低下し所定の回転数以下になると想定される時間を設定し、時限手段の計時値がその設定値を超えたときに運転用コンタクタを解放するように構成してもよい。
【０００９】
本発明によれば、上記構成にて、電源遮断後の電動機の回転数が十分に低下した後に運転用コンタクタを解放するので、始動用リアクトルまたは単巻変圧器などの誘導性リアクタンスと力率改善用コンデンサで構成される直列共振による過大電圧の発生を避けることができる。従って、安全で確実な電動機運転装置および電動機の運転停止方法を提供できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照しながら説明する。
【００１１】
図１と図２は、本発明の第１の実施形態を示す。第１の実施形態は、本発明をリアクトル始動型電動機運転装置に適用したものである。リアクトル始動型電動機運転装置は、主コンタクタ１、運転用コンタクタ２、始動用リアクトル６、力率改善用コンデンサ８、検出手段または時限手段１３などで構成される。検出手段として、回転センサ１０または電圧センサ１１または電流センサ１２などが採用される。ここで、電動機９は誘導型または同期型の電動機である。
【００１２】
図１（ａ）の場合には、始動時には、まず主コンタクタ１がオンされる。運転用コンタクタ２はオフで、電源電圧が始動用リアクトル６にて減電圧され、電動機９に供給され始動を開始する。次に運転用コンタクタがタイミングオンされ、始動用リアクトル６が短絡され、電源電圧が減圧なしで電動機９へ供給されて定常運転に移行する。
【００１３】
停止時には、まず主コンタクタ１をオフして、電動機９への電源供給を遮断する。その時、運転用コンタクタ２はオン状態で持続される。電源遮断後、電動機９により発電される電圧及び周波数は、時間と共に低下する。その発電電圧及び周波数は電動機９の回転数に比例するため、回転センサ１０で検出する。比較手段１８において、検出された回転数と所定値と比較される。電動機９の回転数が所定値以下になったときに、比較手段１８は、運転用コンタクタ２へ制御信号を出力する。運転用コンタクタ２は制御信号を受けてこれを解放する。これにより、電源を遮断した後、回転が持続して電動機が発電機として動作しても、回転数が所定値以下となり、発電電圧及び周波数が所定値以下となれば、運転用コンタクタ２を解放しても直列共振現象は形成されず過大な電圧が発生することはない。
【００１４】
図１（ｂ）の場合には、同様にまず主コンタクタ１をオフして、電動機９への電源供給を遮断する。その時、運転用コンタクタ２はオン状態で持続される。電源遮断後、電動機９により発電される電圧は、時間経過と共に低下する。その発電電圧を電圧センサ１１で検出する。電圧センサ１１からその検出値を比較手段１９へ送出する。比較手段１９において、検出された電圧値と所定値と比較される。電動機９による発電電圧が所定値以下になったときに、比較手段１９は、運転用コンタクタ２へ制御信号を出力する。運転用コンタクタ２は制御信号を受けてこれを解放する。これにより、電源を遮断した後、回転が持続して電動機が発電機として動作しても、回転数が所定値以下となり、発電電圧が所定値以下となれば、運転用コンタクタ２を解放しても過大な電圧が発生する直列共振現象が形成されることはない。
【００１５】
図２（ａ）の場合には、同様にまず主コンタクタ１をオフして、電動機９への電源供給を遮断する。その時、運転用コンタクタ２はオン状態で持続される。電源遮断後、力率改善用コンデンサ８の放電電流は、発電機として動作する電動機の発電電圧が低下するので、時間経過と共に低下する。その放電電流を電流センサ１２で検出する。電流センサ１２から検出値を比較手段２０へ送出する。比較手段２０において、検出値と所定値と比較される。力率改善用コンデンサ８の放電電流が所定値以下になったときに、比較手段２０は、運転用コンタクタ２へ制御信号を出力する。運転用コンタクタ２は制御信号を受けてこれを解放する。これにより、運転用コンタクタ２の解放で直列共振回路が形成されても、力率改善用コンデンサ８の残留電荷が充分小さく、直列共振回路による共振電圧も電源電圧を超える大きな電圧となることは避けられる。
【００１６】
図２（ｂ）の場合には、同様にまず主コンタクタ１をオフして、電動機９への電源供給を遮断する。その時、運転用コンタクタ２はオン状態で持続される。電源遮断後、電動機９の回転数は時間経過と共に低下する。その回転数が所定値に達するのに要する時間を想定し、その想定時間を比較手段２１に設定する。タイマ１３は電源遮断と同時に計時を開始する。タイマ１３は計時の値を比較手段２１へ送出する。比較手段２１において、計時値と設定値を比較する。計時値が設定値を超えたときに、比較手段２１は制御信号を運転用コンタクタ２へ送出する。運転用コンタクタ２は制御信号を受けてこれを解放する。これにより、電源を遮断した後、回転が持続して電動機が発電機として動作しても、回転数が所定値以下となれば、運転用コンタクタ２を解放しても過大な電圧が発生する直列共振現象が形成されることはない。
【００１７】
図３と図４は、本発明の第２の実施形態を示す。第２の実施形態はコンドルファ始動型の電動機運転装置に本発明を適用したものである。コンドルファ始動型の電動機運転装置は、主コンタクタ１、運転用コンタクタ２、始動用コンタクタ３，単巻変圧器７、力率改善用コンデンサ８、検出手段または時限手段１７などで構成される。検出手段として、回転センサ１４または電圧センサ１５または電流センサ１６などが採用される。始動時には、まず主コンタクタ１がオンされる。運転用コンタクタ２はオフ、始動用コンタクタ３はオンの状態で、電源電圧が単巻変圧器７にて減圧され電動機９に供給され始動を開始する。次に始動用コンタクタ３がタイミングオフされ、運転用コンタクタ２がタイミングオンし、単巻変圧器７が短絡され、電源電圧が減圧せずに電動機９へ供給されて定常運転に移行する。
【００１８】
次に、運転停止について説明する。電動機９を運転停止するとき、主コンタクタ１をオフして、電動機９への電源供給を遮断する。その時、運転用コンタクタ２はオン状態で、始動用コンタクタ３はオフ状態で持続される。電源遮断後、電動機９の回転数は時間経過と共に低下する。その回転数を回転センサ１４で検出する。回転センサ１４から検出値を比較手段２２へ送出する。比較手段２２において、検出値と所定値と比較される。電動機９の回転数が所定値以下になったときに、比較手段２２は、運転用コンタクタへ制御信号を出力する。運転用コンタクタは制御信号を受けてこれを解放する。これにより、電源を遮断した後、回転が持続して電動機が発電機として動作しても、回転数が所定値以下となれば、運転用コンタクタ２を解放しても過大な電圧が発生する直列共振現象が形成されることはない。
【００１９】
図３（ｂ）に示す場合には、電源遮断後、電動機９により発電される電圧は時間経過と共に低下する。その発電電圧を電圧センサ１５で検出する。電圧センサ１５から検出値を比較手段２３へ送出する。比較手段２３において、検出された電圧値と所定値と比較して、電動機９による発電電圧が所定値以下になったときに、比較手段２３は、運転用コンタクタ２へ制御信号を出力しこれを解放する。
【００２０】
図４（ａ）に示す場合には、電源遮断後、力率改善用コンデンサ８の放電電流は時間経過と共に低下する。その放電電流を電流センサ１６で検出する。電流センサ１６から検出値を比較手段２４へ送出する。比較手段２４において、検出値と所定値と比較される。力率改善用コンデンサ８の放電電流が所定値以下になったときに、比較手段２４は、運転用コンタクタ２へ制御信号を出力しこれを解放する。
【００２１】
図４（ｂ）に示す場合には、電源遮断後、電動機９の回転数は時間経過と共に低下する。その回転数が運転用コンタクタを開いても過大電圧が発生する恐れがない所定値に達するのに要する時間を想定し、その想定時間を比較手段２５に設定する。タイマ１７は電源遮断と同時に計時を開始する。タイマ１７は計時の値を比較手段２５へ送出する。比較手段２５において、該計時値と設定値を比較する。計時値が設定値を超えたときに、比較手段２５は制御信号を運転用コンタクタ２へ送出しこれを解放する。いずれの場合にも、電動機の回転数が所定値以下となれば、運転用コンタクタ２を解放しても過大な電圧が発生する直列共振現象が形成されることはない。
【００２２】
上記の実施形態のうち、図２（ｂ）と図４（ｂ）に示す例では、主コンタクタを解放して電源を遮断した後、電動機の回転数が所定値に達するのに要する時間を想定し、その想定時間をタイマに設定した。その想定時間について具体的な数値を用途別に表１にまとめて示す。
【００２３】
【表１】
0003625806.tif 000002
【００２４】
尚、上記実施形態は本発明の実施例としてリアクトル始動の電動機運転装置に適用した態様とコンドルファ始動型の電動機運転装置に適用した態様について述べたが、その他の形式のリアクトルとコンデンサとを備えた電動機運転装置にも同様に適用できることは勿論である。
【００２５】
なお、本発明の電動機運転装置およびその停止方法は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００２６】
【発明の効果】
上述した本発明によれば、回転センサ、電圧センサ、電流センサなどの検出手段または時限手段を用い、電源遮断後の電動機の状態および運転回路の状態を検出して所定値と比較し、その比較結果に基づいて運転用コンタクタを解放するようにしたものである。これにより、電動機が運転停止するとき、電源遮断後も電動機の回転が持続し電動機は発電機として作用するが、十分に回転数が低下した後に運転用コンタクタを解放することで、発電された電圧が始動用リアクタンスと力率改善用コンデンサで構成される直列回路の共振現象により電源電圧を超える過大な電圧を発生するような事態を確実に避けることができる。従って、安全で確実な電動機運転装置及びその停止方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のリアクトル始動の電動機運転装置を示す図であり、（ａ）は、回転センサを採用した例を示す図であり、（ｂ）は、電圧センサを採用した例を示す図である。
【図２】本発明の実施形態のリアクトル始動の電動機運転装置を示す図であり、（ａ）は電流センサを採用した例を示す図であり、（ｂ）はタイマ（時限手段）を採用した例を示す図である。
【図３】本発明の実施形態のコンドルファ始動型の電動機運転装置を示す図であり、（ａ）は回転センサを採用した例を示す図であり、（ｂ）は電圧センサを採用した例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態のコンドルファ始動の電動機運転装置を示す図であり、（ａ）は電流センサを採用した例を示す図であり、（ｂ）はタイマ（時限手段）を採用した例を示す図である。
【符号の説明】
１                  主コンタクタ
２                  運転用コンタクタ
３、                始動用コンタクタ
６                  始動用リアクトル
７                  単巻変圧器
８                  力率改善用コンデンサ
９                  電動機
１０、１４          回転センサ
１１、１５          電圧センサ
１２、１６          電流センサ
１３、１７          タイマ（時限手段）
１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４，２５    比較手段
【図１】
0003625806.tif 000003
【図２】
0003625806.tif 000004
【図３】
0003625806.tif 000005
【図４】
0003625806.tif 000006