(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子と、固定子と、前記回転子の界磁巻線に電流を流すエキサイターと、前記エキサイターの出力を整流して直流線路に与える整流回路と、を備え、前記直流線路に接続した界磁巻線型同期電動機において、
整流素子および第1の開閉装置からなる並列回路と放電抵抗とを直列接続した第1回路を、前記界磁巻線に対して並列に接続し、
前記第1回路と前記整流回路を接続する前記直流線路に第2の開閉装置を直列に接続し、前記第1の開閉装置を開閉するための電源素子の入力側と前記放電抵抗の間に、コンデンサを設けたことを特徴とする界磁巻線型同期電動機。
【請求項２】
請求項1に記載の界磁巻線型同期電動機において、
前記第2の開閉装置の制御回路が前記界磁巻線に対して並列接続されることを特徴とする界磁巻線型同期電動機。
【請求項３】
請求項1または請求項2に記載の界磁巻線型同期電動機において、
前記コンデンサの容量は、前記エキサイターから出力される直流電流の周波数に応じて決められることを特徴とする界磁巻線型同期電動機。
【請求項４】
請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の界磁巻線型同期電動機において、
前記整流回路と前記界磁巻線の間に周波数検出装置を並列接続し、
前記周波数検出装置の電源を配置し、
前記電源は整流回路に並列接続して、前記第２の開閉装置の信号入力部と周波数検出装置とが接続され、前記周波数検出装置からの信号により、前記第２の開閉装置を開閉することを特徴とする界磁巻線型同期電動機。
【請求項５】
請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の界磁巻線型同期電動機において、
前記整流回路と前記界磁巻線の間に電圧検出装置を並列接続し、前記電圧検出装置の電源を配置し、前記電源は前記整流回路に並列接続して、前記第２の開閉装置の信号入力部と電圧検出装置が接続され、前記電圧検出装置からの信号により、前記第２の開閉装置を開閉することを特徴とする界磁巻線型同期電動機。
【請求項６】
請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の界磁巻線型同期電動機において、
前記整流回路と前記界磁巻線の間にゼロクロス検出装置を並列接続し、前記ゼロクロス検出装置の電源を配置し、前記電源は整流回路に並列接続して、前記第２の開閉装置の信号入力部と前記ゼロクロス検出装置が接続され、前記ゼロクロス検出装置からの信号により、前記第２の開閉装置を開閉することを特徴とする界磁巻線型同期電動機。
【請求項７】
請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の界磁巻線型同期電動機において、
前記整流回路と前記界磁巻線の間に第3の開閉装置を直列接続し、前記界磁巻線に温度センサーを配置し、前記整流回路と前記界磁巻線の間に前記界磁巻線に対して温度検出装置を並列接続し、前記温度検出装置の電源を配置し、前記電源は前記整流回路に並列接続して、前記第3の開閉装置の信号入力部と温度検出装置が接続され、温度検出装置からの信号により、前記第3の開閉装置を開閉することを特徴とする界磁巻線型同期電動機。
【請求項８】
請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の界磁巻線型同期電動機において、
前記放電抵抗を可変抵抗にしたことを特徴とする界磁巻線型同期電動機。
【請求項９】
請求項1ないし請求項8のいずれかに記載の界磁巻線型同期電動機において、
前記整流回路と前記界磁巻線の間に第3の開閉装置を直列接続し、前記整流回路と前記界磁巻線の間に前記界磁巻線に対して電流検出装置を並列接続し、前記電流検出装置の駆動用電源素子を配置し前記駆動用電源素子のグランウド側に電流センサーを配置し、前記第3の開閉装置の信号入力部と前記電流検出装置が接続され、電流検出装置からの信号により、前記開閉装置及びサイリスタを開閉することを特徴とする界磁巻線型同期電動機。
【請求項１０】
請求項1ないし請求項9のいずれかに記載の界磁巻線型同期電動機において、
LNG用プラントで前記界磁巻線型同期電動機を増速ギアを介して、コンプレッサーと連結したことを特徴とする界磁巻線型同期電動機
【請求項１１】
回転子と、固定子と、前記回転子の界磁巻線に電流を流すエキサイターと、前記エキサイターの出力を整流して直流線路に与える整流回路と、を備え、
前記直流線路に接続した界磁巻線型同期電動機において、
ダイオードおよび第１のサイリスタからなる並列回路と、放電抵抗とを直列接続した第１回路を、前記界磁巻線に対して並列に接続し、
前記界磁巻線型同期電動機が定格回転速度付近まで加速したら放電抵抗を切り離すための第２のサイリスタを、前記第1回路と前記整流回路を接続する前記直流線路に直列に設け、
前記第２のサイリスタを開閉するための制御回路と前記第１のサイリスタを開閉させるためのツェナーダイオードが、前記界磁巻線と前記整流回路の間に前記界磁巻線に対して並列接続され、
前記ツェナーダイオードのカソード側と前記放電抵抗の間にコンデンサを設けたことを
特徴とする界磁巻線型同期電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、界磁巻線型同期電動機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
界磁巻線型同期電動機は同期機であり、その始動方法としていくつかのものが知られている。代表的な例は、インバータを使用するものである。しかしながら、電力系統への同期併入後に可変速運転を必要としない場合、インバータは始動時のみとなるため、インバータ分のイニシャルコスト及び設置等の負担が過大となる。
【０００３】
インバータを必要としない始動方法として、ダイレクトオンライン(以下、DOL始動と称する。)により始動する。これは誘導電動機の全電圧始動と同じ始動方法であり、同期電動機でありながら、始動時のみ誘導電動機の特性を利用して始動する。この時、誘導電動機の特性を得るために、通常は、回転子側の界磁巻線をACブラシレスエキサイター(ACエキサイター)から直流電流により励磁するが、始動時のみ界磁巻線をACエキサイターから切り離し、界磁巻線を短絡状態にする。また、始動電流を低減するために、放電抵抗(Discharge Resistor、以下DRと称する。)を短絡した回路に入れる。
【０００４】
しかしながら、DRは始動時のみ必要な機器であり、同期速度での定常運転時には逆に損失となり、電動機の効率を低下させることになる。このため、同期運転時にはDRを切り離すことが必要となる。また、DOL始動から同期運転にするためには、始動してから同期速度付近まで加速したら、ACエキサイターからの直流電流に切り替えるための措置が必要となる。
【０００５】
界磁巻線型同期電動機において、始動から同期運転に切り替えるための回路について、様々な回路が検討されている。例えば特許文献1には、「ACブラシレスエキサイター及び整流回路からサイリスタを介して界磁巻線と接続されている。また、界磁巻線と並列にDRが配置されている。整流回路からの直流電圧を平滑化するために、平滑コンデンサを整流回路と並列に配置している。」ことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開 2015-033150号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図5は、整流回路からの直流電圧波形を示している。図5に示すように、直流電圧波形は三相全波整流のため、ACエキサイター周波数の6倍でリップル39が発生する。この波形で着目する点は、周期的に発生しているサージ電圧38であり、平均した直流電圧の数倍の大きさとなる。サージ電圧38はダイオード11bの逆回復電流の影響により発生する。ダイオード11bには順方向と逆方向にバイアス電圧が加わる。この時、発生する現象であり逆方向電圧は時間と共に減少するが、この逆方向電流の減少率(di/dt)により、回路中の寄生インダクタンス(L)によって、サージ電圧38(L×di//dt)が発生する。
【０００８】
特許文献1の回路では、整流回路からの直流電圧を平滑化するために、平滑コンデンサを整流回路と並列に配置している。この平滑コンデンサは三相全波整流回路の直流リップル成分を平滑することが目的であり、サージのような高周波に対応することは困難である。また、回路を切り離すためにサイリスタのゲートには専用の制御回路や電源素子等が無いので、常時、電流が通電状態となる。このため、サイリスタの発熱が問題となる。また、詳細は後述するが、サージ電圧がツェナダイオードに印加されることにより、同期運転時にサイリスタがターンオンし、切り離したDRを再び接続させてしまう可能性がある。すなわち、始動電流を低減するとともに同期運転後も確実にDRを切り離すことが難しい。
【０００９】
そこで本発明は、界磁回路上にDRを有し、同期運転への切り替えとDRの切り離しを行う回路において、同期運転後にDRが再接続される可能性を低減させるとともに、回路を小型化することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明では例えば、回転子と、固定子と、前記回転子の界磁巻線に電流を流すエキサイターと、エキサイターの出力を整流して直流線路に与える整流回路と、を備え、直流線路に接続した界磁巻線型同期電動機において、整流素子および第1の開閉装置からなる並列回路と放電抵抗とを直列接続した第1回路を、界磁巻線に対して並列に接続し、第1回路と整流回路を接続する直流線路に第2の開閉装置を直列に接続し、第1の開閉装置を開閉するための電源素子の入力側と前記放電抵抗の間に、コンデンサを設けた。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、界磁回路上にDRを有し、同期運転への切り替えとDRの切り離しを行う回路において、同期運転後にDRが再接続される可能性を低減させるとともに、回路を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第1実施例となる界磁巻線型同期電動機を側面から見た外観図である。
【図２】回転機部3における回転子8と固定子5の断面図を示す。
【図３】界磁巻線型同期電動機1の同期投入回路図を示す。
【図４】始動時から同期運転に従って誘導起電圧23の変化を示したものである。
【図５】整流回路からの直流電圧波形を示している。
【図６】制御回路30に搭載される周波数検出回路19の回路図を示す。
【図７】周波数検出回路19の内部構成を示す。
【図８】制御回路30に搭載される電圧検出回路の回路図を示す。
【図９】電圧検出回路20の内部構成を示す。
【図１０】制御回路30に搭載されるゼロクロス検出回路の回路図を示す。
【図１１】誘導起電圧のゼロクロス点44を示す。
【図１２】温度センサーを搭載した場合の回路図を示す。
【図１３】温度検出回路21の内部構成である。
【図１４】DRを可変抵抗にした回路図を示す。
【図１５】電流センサーを搭載した回路図を示す。
【図１６】電流検出回路41の内部構成を示す。
【図１７】界磁巻線型同期電動機1の同期投入回路に平滑コンデンサ24bを配置した回路図を示す。
【図１８】界磁巻線型同期電動機1の同期投入回路にフェライトコア43を配置した回路図を示す。
【図１９】界磁巻線型同期電動機1にコンプレッサー12と連結した例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下本発明の詳細を図面を用いながら説明する。各図において同一部分は同じ番号を付与している。
【実施例１】
【００１４】
図1は、本発明の第1実施例となる界磁巻線型同期電動機を側面から見た外観図である。
【００１５】
界磁巻線型同期電動機1は数十MW級のLNGプラント等に適用される電動機であり、駆動電源は三相交流電源が供給され、回転速度は750〜1800min-1の範囲で回転する。図1に示すように、電動機は、回転機部3、熱交換器15、ブラシレスACエキサイター4で構成される。回転機部3には、後述する回転子8、固定子5、シャフト9が内部に配置されている。図示していないが、回転機部3の内部には冷却風を循環されるためのファンを設けてもよい。ブラシレスACエキサイター4は、回転機部3に電気的に接続されており、回転子8の界磁巻線10に直流電流を通電し励磁させる。熱交換器15は回転機部3の上部に設けられており、回転機部3内の冷却風を熱交換する。本実施例では水を適用した熱交換器であるが、空気を適用してもよい。
【００１６】
図2は、回転機部3における回転子8と固定子5の断面図を示す。
【００１７】
回転子8は、回転子鉄心26、シャフト9、界磁巻線10で構成されている。界磁巻線10は周方向に交互に極性が変わるように、巻線方向を変えて配置される。回転子鉄心26はダンパー効果を得るために、電磁鋼板では無く塊状鉄心としている。これにより、始動時のトルクを増加させることが可能となる。
【００１８】
固定子5は、固定子鉄心27が軸方向に電磁鋼板にて積層され、固定子スロット6にコイル7が施されている。図2の例では、回転子極数は4極、固定子スロット数は84であるが、他の極数、スロット数でも構成しても問題無い。また、コイル7の巻線方法は分布巻や集中巻としても問題は無い。
【００１９】
図3は、界磁巻線型同期電動機1の同期投入回路図を示す。以下、回路の動作を説明する。
【００２０】
まず、DOL始動時、サイリスタ1はターンオフの状態である。よって、回路構成は、界磁コイル10とDR14、サイリスタ2、抵抗17、サイリスタ2のゲート信号を制御するツェナーダイオード16a、ダイオード11aとなる。よって、界磁コイル10から見た場合、DR14とサイリスタ2、ダイオード11aを介した短絡回路となる。これにより、始動時、固定子5に三相電圧を投下することで、界磁コイル10には誘導起電流が発生する。誘導電流が発生したら、プラス側の電流はサイリスタ2のアノードに流れ、ツェナーダイオード16aのカソードにも流れる。ツェナーダイオード16aに、一定以上の逆方向電圧が加わると、降伏現象によりサイリスタ2のゲートに電流が流れる。これにより、サイリスタ2はターンオンしプラス側の誘導電流はDR14に流れる。一方、マイナス側の電流はDR14を介して、ダイオード11aに流れる。
【００２１】
ここで、一定以上の逆方向電圧とは誘導起電圧23であり、図4は、始動時から同期運転に従って誘導起電圧23の変化を示したものである。図4に示すように、始動時は電圧の振幅も大きく周波数も高い状態となる。これは誘導電動機のすべりが大きい状態と同じである。一方、同期速度（定格速度）に加速して行くに従い電圧の振幅、周波数共に減衰していく。
【００２２】
次に、図3に戻り、同期運転時にはDR14は不要となるため、回路から切り離す必要がある。そこで、ツェナーダイオード16aの電圧特性を誘導起電圧23に合わせて選定すれば、同期速度付近でサイリスタ2をターンオフさせて、プラス側の電流を切り離すことができる。このように、始動して同期速度付近までは誘導起電流がDR14に流れ、同期速度付近になるとDR14には誘導起電流のマイナス側のみ流れる。
【００２３】
ここで、DR14に直列でサイリスタ2とダイオード11aを適用する理由は、ACエキサイターによる界磁投入は直流電流であるため、サイリスタ2をターンオフした状態にすれば、DR14に電流は流れることはない。また、ダイオード11aに対しては逆方向電流となるため直流電流をブロックすることになる。これにより、DR14に直流電流が流れないようにし、界磁投入後にDR14を切り離すことでき、DR14を設けることで、始動時の始動電流を低減することが可能となる。
【００２４】
次に、同期速度まで加速して、ACエキサイターによる界磁投入する動作について説明する。ACエキサイター4の原理は交流励磁式同期発電機と原理は同じであり、固定子側に励磁電流を流すことで、回転子に発電電流が発生する。これにより、ブラシレスにて界磁コイル10に電流を供給することが可能となる。よって、発電電流は電動機が加速するに従い、発電電流も増加することになる。ACエキサイター4からは三相交流電流が流れ、ダイオード11bを六つ配置した整流回路にて直流電流へ変換される。直流電流は始動時、サイリスタ1がターンオフしているため、界磁巻線10には通電されない。界磁巻線10へ通電するには、制御回路30からサイリスタ1のゲートへ信号が発信されることで、サイリスタ1はターンオンとなり、界磁巻線10へ直流電流が通電される。サイリスタ1をターンオンする条件は、上述したように始動特性の特長から同期速度付近でターンオンさせることが好ましい。そのため、制御回路30にはサイリスタ1のカソード側に接続することで、始動時の誘電起電圧を入力信号として制御回路30に取り込むことができる。これにより、サイリスタ1をターンオンする条件を設定することができる。この条件については、実施例2以降に詳細を説明する。また、制御回路30の駆動用電源はサイリスタ1のアノード側に抵抗18とツェナーダイオード16bの定電圧回路にて制御回路30に供給される。サイリスタ1がターンオンすると、直流電流が流れ界磁巻線10は励磁され、通常の同期電動機として駆動する。
【００２５】
上述の図5で説明したように、この直流電流にはサージ電圧38が発生し、サージ電圧38がツェナーダイオード16aにも印加され、ツェナーダイオード16aの降伏電圧を超え、サイリスタ2がターンオンして、切り離したDR14を再び接続させてしまう可能性がある。この問題を解決するために、ツェナーダイオード16aのカソード側とDR14の間にコンデンサ24aを配置した。このコンデンサ24aは、ローパスフィルタの機能を有するため、サージ電圧38がツェナーダイオード16aにも印加されることによって、サイリスタ2が再ターンオンすることを防止することができる。ここで、サージの周波数は直流リップル(周波数の6倍成分)よりも、更に高い周波数となるため、ACエキサイターの周波数に合わせて、コンデンサの容量を設定することが好ましい。更に、ノイズ等の突発的な信号に対しても、ローパスフィルタ(一般的にノイズは高周波)のため、サイリスタ2をターンオフ状態に維持し、DR14を切り離すことが可能となる。また、コンデンサは経年変化の影響が大きい、アルミ電解コンデンサよりも、フィルムコンデンサにすることが好ましい。本発明では、整流回路にダイオードを適用し、コンデンサ24aを追加するのみで、課題を解決することができる。図3に示した回路の内、固定子5以外は、回転子8のシャフト9に取り付けられる構成となるため、電動機が駆動する際は回路も一緒に回転することになる。
【００２６】
また、本実施例では、サイリスタ1、2をしているが、その他の開閉機能を有する半導体素子としても良い。また、機械式の開閉装置としても良く、その場合、シャフト9に取り付けられる回路部をシャフト9から外し、別設置しブラシを搭載する構成でも、上述した効果を得られる。なお、ACエキサイターはDCエキサイターでもよい。
【実施例２】
【００２７】
図6は、制御回路30に搭載される周波数検出回路19の回路図を示す。
【００２８】
図4で上述したように、始動時の誘導起電圧の特性として、回転速度が低い場合、固定子5に通電される電源周波数との差が大きいため、界磁コイル10に発生する誘導起電圧も大きく、周波数が高い状態である。この周波数をすべり周波数と呼び、電動機の回転速度が高くなるにつれ、誘導起電圧もすべり周波数も低下していく。本実施例で搭載した、周波数検出回路19は、設定した周波数、すなわち、すべり周波数を取得すると、サイリスタ1のゲートに信号を発信し、界磁投入することが可能となる。
【００２９】
周波数検出回路19は入出力部a〜dが設けられており、cは、サイリスタ1から出力される直流電流の値が入力される。aは、装置の電源電力の入力部である。、bは、入力、電源共通のグランドとなる。dは、出力部となり、サイリスタ1のゲートへ電流を流す。
【００３０】
図7は、周波数検出回路19の内部構成を示す。図7に示すように、周波数検出回路19はF/Vコンバータ29、比較器32、周波数設定部31を有する。周波数検出回路の電源は、aを介して、ACエキサイター4からダイオード11bを介し、直流電圧に変換され、抵抗18とツェナーダイオード16bの定電圧回路にて供給される。F/Vコンバータ29は、周波数を電圧へ変換する。その後、誘導起電圧のすべり周波数と、周波数設定部31にて設定した周波数を比較器32で比較し、同じになったら、サイリスタ1へ信号を発信する。電動機は始動時の負荷状態により、加速状態が異なり、これに伴いすべり周波数も変化していく。そこで、負荷状態を考慮し、適切なすべり周波数を設定して界磁投入することで、安定した始動特性を得ることが可能となる。
【実施例３】
【００３１】
図8は、制御回路30に搭載される電圧検出回路の回路図を示す。
【００３２】
第1実施例の図4で記載したように、回転速度に応じて誘導起電圧の大きさも変化する。図8に示すように、誘導起電圧の大きさを電圧検出回路20にて検出して、設定した電圧になった時点で、サイリスタ1へのゲートに信号を発信し、界磁投入することが可能となる。電圧検出回路20の入力は図8に示したc、装置の電源はaとなり、グランドは入力、電源共通のbとなる。出力はdとなり、サイリスタ1のゲートへ電流が流れる。
【００３３】
図9は、電圧検出回路20の内部構成を示す。電圧検出回路20は、ピークホールド回路33、比較器32、電圧設定部34を有する。電圧検出回路20はピークホールド回路33にて、入力された誘導起電圧の最大値を検出する。ピークホールド回路33の電源は、ACエキサイター4からダイオード11bを介し、直流電圧に変換され、抵抗18とツェナーダイオード16bの定電圧回路にて供給される。誘導起電圧の電圧値と、電圧設定部34にて設定した電圧を比較器32で比較し、同じになったら、サイリスタ1へ信号を発信する。電動機は始動時の負荷状態により、加速状態が異なり、これに伴い誘導起電圧も変化していく。負荷状態を考慮し、適切な電圧を設定して、界磁投入することで安定した始動特性を得ることが可能となる。
【実施例４】
【００３４】
図10は、制御回路30に搭載されるゼロクロス検出回路の回路図を示す。図10に示すように、ゼロクロス検出回路22にて誘導起電圧のゼロクロスポイントを検出して、ゼロクロスした時点で、サイリスタ1へのゲートに信号を発信し、界磁投入することが可能となる。ゼロクロス検出回路22の入力は図10に示したc、装置の電源はaとなり、グランドは入力、電源共通のbとなる。出力はdとなり、サイリスタ1のゲートへ電流が流れる。
【００３５】
図11は、誘導起電圧のゼロクロス点44を示す。図11に示すように、誘導起電圧の極性が変わる点をゼロクロス点44として検出することになる。ゼロクロス検出回路22の駆動用電源はACエキサイター4からダイオード11bを介し、直流電圧に変換され、抵抗18とツェナーダイオード16bの定電圧回路にて供給される。これにより、界磁投入時の位相を常に、同じタイミングで投入することができるため、毎回、同じ始動特性を得ることが可能となる。
【実施例５】
【００３６】
図12は、温度センサーを搭載した場合の回路図を示す。
【００３７】
図12に示すように、界磁コイル10に温度センサー35を取付けている。温度センサー35からの信号は温度検出回路21へ入力され、設定した温度以上になった場合、開閉装置22をオフするようにしている。温度検出回路21の入力は温度センサー35からの信号となり、cへ入力される。温度検出回路21の電源はa、グランドは入力、電源共通のbとなる。出力はdとなり、開閉装置22のゲートへ電流が流れる。
【００３８】
図13は、温度検出回路21の内部構成である。温度検出回路21は、増幅回路36、比較器32、温度設定部37を有する。温度センサー35からの信号は増幅回路36にて信号を増幅する。増幅回路36の駆動用電源はACエキサイター4からダイオード11bを介し、直流電圧に変換され、抵抗18とツェナーダイオード16bの定電圧回路にて供給される。温度センサー35から入力され、増幅回路36より増幅した電圧と、温度設定部37にて設定した電圧を比較器32で比較し、同じになったら、開閉装置22へ信号を発信する。本実施例により、界磁コイル10の温度が適用しているコイルの温度上限値になった場合、サイリスタ22がターンオフして、同期運転状態からDOL状態に戻ることになる。DOL状態に戻り、すべり周波数が低い場合は、界磁電流よりも誘導起電流は小さくなるため、界磁コイル10のオーバーヒートを回避することができる。一方、DOL状態に戻り、すべり周波数が高い場合は、回転速度自体も低下するため、電動機自体が異常状態であることを検知することができる。尚、開閉装置22はゲート信号の有無で、ターンオンとターンオフを切り替えることができる、半導体素子（IGBTやGTO等）を適用する。また、機械式の開閉装置でも同様の機能を得ることは可能である。図12で示した制御回路は実施例2及び実施例3で示した、周波数検出や電圧検出回路となる。尚、制御回路30と温度検出回路21のグランドは共通なため、両回路同士を図12では繋げている。
【実施例６】
【００３９】
図14は、DRを可変抵抗にした回路図を示す。DRを可変抵抗38にすることで、電動機の素性（出力、周波数）が変わった場合でも、最適な抵抗値に設定することができる。DRの抵抗値を最適化することは、始動電流を最小限にしていることとなる
【実施例７】
【００４０】
図15は、電流センサーを搭載した回路図を示す。
【００４１】
図15に示すように、ツェナーダイオード16bのアノード側に電流センサー40を取り付けている。電流センサー40からの信号は電流検出回路41へ入力され、設定した電流以上になった場合、開閉装置22をオフするようにしている。電流検出回路41の入力は電流センサー40からの信号となり、cへ入力される。電流検出回路41の電源はa、グランドは入力、電源共通のbとなる。出力はdとなり、開閉装置22のゲートへ電流が流れる。
【００４２】
図16は、電流検出回路41の内部構成を示す。電流検出回路41は、増幅回路36、比較器32、電流設定部42を有する。電流センサー40からの信号は増幅回路36にて信号を増幅する。増幅回路36の駆動用電源はACエキサイター4からダイオード11bを介し、直流電圧に変換され、抵抗18とツェナーダイオード16bの定電圧回路にて供給される。電流センサー40から入力され、増幅回路36より増幅した信号と、電流設定42にて設定した信号を比較器32で比較し、同じになったら、開閉装置22へ信号を発信する。本実施例により、ACエキサイターの電流が過電流状態になった場合、サイリスタ22がターンオフして、同期運転状態からDOL状態に戻ることになる。DOL状態に戻り、すべり周波数が低い場合は、界磁電流よりも誘導起電流は小さくなるため、界磁コイル10のオーバーヒートを回避することができる。一方、DOL状態に戻り、すべり周波数が高い場合は、回転速度自体も低下するため、電動機自体が異常状態であることを検知することができる。また、ツェナーダイオード16bのアノード側の電流を検出しているため、電流は界磁電流よりも低いことから、電流センサー40の体格も小さくコンパクトにすることが可能となる。尚、開閉装置22はゲート信号の有無で、ターンオンとターンオフを切り替えることができる、半導体素子(IGBTやGTO等)を適用する。図15で示した制御回路30は実施例2及び実施例3で示した、周波数検出や電圧検出回路となる。尚、制御回路30と電流検出回路41のグランドは共通なため、両回路同士を図15で繋げている。
【実施例８】
【００４３】
図17は、界磁巻線型同期電動機1の同期投入回路に平滑コンデンサ24bを配置した回路図を示す。図17に示すようにダイオード11bの整流回路の隣に平行して平滑コンデンサ24bを配置している。整流回路にて整流された電流は、リップル成分を含んでいる。平滑コンデンサ24bを配置することで、リップル成分を除去し、脈動の無い界磁電流を界磁コイル10に供給することができる。こうすることで、リップルによる電動機のトルク脈動や振動成分を無くすことができる。
【実施例９】
【００４４】
図18は、界磁巻線型同期電動機1の同期投入回路にフェライトコア43を配置した回路図を示す。図18に示すように界磁コイル10と直列になるようにフェライトコア43を配置している。これにより、知直流電圧に含むノイズを除去することが出来るため、回路自体の誤動作を防止することができる。
【実施例１０】
【００４５】
図19は、界磁巻線型同期電動機1にコンプレッサー12と連結した例を示す。第1実施例から第７実施例で示した回路を有した、界磁巻線型電動機13と増速ギア25とコンプレッサー12が連結される。これにより、LNGや薬品、化学プラントへの圧縮機を必要とするプラントへ設置し、運転することが可能となる。
【符号の説明】
【００４６】
1、2  サイリスタ
3  回転機部
4  ACエキサイター  
5  固定子
6  スロット
7  コイル
8  回転子
9  シャフト
10  界磁コイル
11a、11b  ダイオード
12  コンプレッサー
13  界磁巻線形同期電動機
14  DR(放電抵抗)
15  熱交換機
16a、16b  ツェナーダイオード
17、18  抵抗  
19  周波数検出回路
20  電圧検出回路
21  温度検出回路
22  サイリスタ
23  誘導起電圧
24a、24b  コンデンサ
25  増速ギア
26  回転子鉄心
27  固定子鉄心
28  ゼロクロス検出回路
29  F/Vコンバータ
30  制御回路
31  周波数設定
32  比較器
33  ピークホールド回路
34  電圧設定
35  温度センサー
36  増幅回路
37  温度設定
38  可変抵抗
39  サージ電圧
40  電流センサー
41  電流検出回路
42  電流設定
43  フェライトコア
44  ゼロクロス点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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