(57)【要約】【課題】誘導電動機を切替るインバータの容量を低減する。【解決手段】複数の誘導電動機３−１〜３がインバータ２で駆動中に、予備用の誘導電動機３−４と切替制御する場合に、予備機３−４の直入れスイッチ４−ｄ４をオンし交流電源１に接続する。予備機３−４の速度がインバータ２による同期速度ｆ１を超える所定値（ｆ１＋α）に達したときに直入れスイッチ４−ｄ４をオフしフリーランさせる。その後、予備機３−４の速度が同期速度まで下降したときに予備機３−４の駆動スイッチ４−ｉ４をオンして、インバータ２と接続する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インバータで駆動されている複数の誘導電動機に対し、その１台を予備用誘導電動機と切り替える誘導電動機の切替制御方法において、
前記予備用誘導電動機を交流電源に直接接続して起動し、前記予備用誘導電動機の速度が前記インバータによる同期速度を超えて予め定めた所定値に達したとき、前記予備用誘導電動機を前記交流電源から切離してフリーランさせ、前記予備用誘導電動機の速度が前記同期速度まで下降したとき、前記予備用誘導電動機を前記インバータに接続することを特徴とする誘導電動機の切替制御方法。
【請求項２】
交流電源と、複数の誘導電動機と予備用の誘導電動機と、前記複数の誘導電動機を可変速駆動するインバータと、インバータ駆動されている複数の誘導電動機の１つを前記予備用の誘導電動機と切り替える制御装置と、を備える誘導電動機の切替制御装置において、
前記誘導電動機の各々に設けられた速度検出器と、前記誘導電動機の各々と前記交流電源を接続／切離しする直入れスイッチと、前記誘導電動機の各々と前記インバータを接続／切離しする駆動スイッチを設け、
前記制御装置は、前記予備用の誘導電動機の直入れスイッチをオンし、前記予備用の誘導電動機の速度が上昇して前記インバータによる同期速度を超える所定値に達したときに前記直入れスイッチをオフし、前記予備用の誘導電動機の速度が前記同期速度まで下降したときに前記予備用の誘導電動機の駆動スイッチをオンするように構成されていることを特徴とする誘導電動機の切替制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はインバータ駆動する複数台の電動機に対し、予備用電動機を切替制御する方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来は１台のインバータで誘導電動機を駆動しながら他の誘導電動機を立ち上げるためには、起動する誘導電動機の起動電流をインバータで流す必要があった。このため、定格電流の数倍の起動電流をインバータが負担することになり、同時に全ての誘導電動機を起動する場合に比べて大きい容量のインバータを選定するため設備コストが高くなるという欠点があった。
【０００３】
図５は誘導電動機の一般的な特性曲線で、横軸は電動機の回転速度、縦軸はモータ電流・モータトルク・負荷トルクである。図示のように、誘導電動機の起動電流は負荷とのバランス点におけるモータ電流Ｉｍに比べて数倍大きい。
【０００４】
図６は予備機をインバータ起動するときのタイムチャートを示す。常時３台をインバータで運転し、１台を予備誘導電動機とした場合、予備機の立ち上げ時の起動電流は負荷とバランスした定格負荷Ｉｍの５倍程度になる。このように、インバータが起動電流を負担すると、本来は誘導電動機１台の定格負荷の３倍で済むインバータ容量が８倍にもなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、誘導電動機をインバータ駆動している時に予備機を立ち上げようとすると、インバータ容量を大幅に増大しなければならない問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、誘導電動機をインバータ駆動中に他の誘導電動機を起動する場合に、インバータの容量を小さくできるモータ切替制御方法及び装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明は、インバータで駆動されている複数の誘導電動機に対し、その１台を予備用誘導電動機と切り替える誘導電動機の切替制御方法において、前記予備用誘導電動機を交流電源に直接接続して起動し、前記予備用誘導電動機の速度が前記インバータによる同期速度を超えて予め定めた所定値に達したとき、前記予備用誘導電動機を前記交流電源から切離してフリーランさせ、前記予備用誘導電動機の速度が前記同期速度まで下降したとき、前記予備用誘導電動機を前記インバータに接続することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。図１は、商用周波数の交流電源１より給電される誘導電動機３−１〜３−４と、それを駆動するインバータ２、予備機の切替を制御する制御装置８を含む、切替制御装置のシステム構成図である。スイッチ４−ｉ０はインバータ２を商用周波数電源１に接続／切離しする。駆動用スイッチ４−ｉ１〜４−ｉ４はインバータ２と誘導電動機３−１〜３−４をそれぞれ接続／切離しする。直入れスイッチ４−ｄ１〜４−ｄ４は商用周波数電源１と誘導電動機３−１〜３−４を接続／切離しする。速度検出器７−１〜７−４は誘導電動機３−１〜３−４それぞれの回転速度を検出する。負荷５−１〜５−４は誘導電動機３−１〜３−４に機械的に接続されたポンプやファンで、プラント６は負荷５−１〜５−４を動力とし、４台の誘導電動機中３台が動作すれば所定の生産ができる設備である。制御装置８は速度検出器７の出力やインバータ２の同期速度を監視し、直入れスイッチ４−ｄや駆動スイッチ４−ｉの入り／切りを制御する。
【０００９】
図２に制御装置の構成を示す。周波数変換器２１は速度指令を対応するインバータ周波数に変換し、インバータ周波数指令器２２から周波数指令ｆ１がインバータ２に与えられる。予備誘導電動機の起動指令が制御装置８に入力されると、例えば予備機３−４の直入れスイッチ４−ｄ４がオンし、直入れ軌道回路８１の４−ｄ４制御が実行され、周波数または速度が同期速度ｆ１以上に上昇する。予備機３−４の速度がｆ１＋αに到達すると、直入れスイッチ４−ｄ４がオフされる。インバータ軌道回路８２は予備機３−４の速度が下降し同期速度ｆ１になると、駆動スイッチ４−ｉ４をオンしてインバータに接続する。図２では予備誘導電動機が３−４の場合を示したが、３−１〜３−３いずれの誘導電動機であっても同様である。
【００１０】
次に、予備機を誘導電動機３−４として図１、図２の構成における動作を説明する。予備誘導電動機３−４は直入れスイッチ４−ｄ４をオンして一旦、交流電源１に直入れ駆動し、その速度を速度検出器７−４で検出し、制御装置８で監視する。その後制御装置８は、予備誘導電動機３−４の速度がインバータ２による他の誘導電動機３−１〜３−３の速度を所定値だけ上回ったことを検出したら、直入れスイッチ４−ｄ４をオフして電力の供給をやめる。その後、予備誘導電動機３−４はフリーランにより減速する。制御装置８は、予備誘導電動機３−４の速度がインバータ２による同期速度と一致した時点で、駆動スイッチ４−ｉ４をオンしてインバータ２の出力に接続する。
【００１１】
図３に本実施例による電動機特性を示す。図３は図５と同様の誘導電動機の特性図であるが、インバータにより駆動した場合（点線）と、商用電源により駆動した場合（実線）を示している。まず、商用電源により直入れ起動すると、実線で示したモータ電流が流れ、インバータ２による運転速度ｆ１よりαだけ高い速度（ｆ１＋α）まで上昇する。次に、誘導電動機３−４は商用電源から切離されてフリーラン状態となり負荷トルク（機械側の摩擦や風損）に応じて減速する。
【００１２】
制御装置８は誘導電動機３−４の速度を監視し、速度がインバータ２の同期速度ｆ１と一致した時点で誘導電動機３−４をインバータ２に接続する。このとき、インバータ２は誘導電動機３−４に対して、負荷トルクに応じた定格電流に投入時の過渡電流をプラスして供給する。
【００１３】
図４はインバータ電流と電動機速度の変化を示すタイムチャートである。図示のように、本実施例によれば予備誘導電動機３−４の直入れ時のモータ電流は定格時の５倍程度になるが、同期速度によるインバータ２への接続時は０．７倍程度の増加であり、予備機に定格負荷が接続された後は１倍の増加となる。従って、インバータの容量としては定格負荷の４倍程度で済むことになる。この後、先に稼動していた誘導電動機の１台が切離され、インバータ出力は定格負荷の３倍となる。
【００１４】
【発明の効果】
本発明によれば、インバータで誘導電動機を駆動中に他の誘導電動機を起動してインバータに接続する場合のインバータの容量を小さくできる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による誘導電動機切替制御装置のシステム構成図。
【図２】一実施例による制御装置の構成図。
【図３】本実施例による誘導電動機の特性図。
【図４】本実施例によるインバータ電流と電動機速度の変化を示すタイムチャート。
【図５】一般的な直入れ型誘導電動機の特性図。
【図６】従来のインバータ電流と電動機速度の変化を示すタイムチャート。
【符号の説明】
１…交流電源、２…インバータ、３−１〜３−４…誘導電動機、４−ｄ１〜４−ｄ４…直入れスイッチ、４−ｉ１〜４−ｉ４…駆動スイッチ、５−１〜５−４…負荷（ポンプ又はファン）、６…プラント、７−１〜７−４…速度検出器、２１…速度−周波数変換器、８…制御装置、８１…４−ｄ４制御ブロック、８２…４−ｉ４制御ブロック。
【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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