JPH0322819A - 電動機保護装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、例えば広く産業で使用されている三相誘導電
動機を過負荷による過熱、焼損から保護する電動機保護
装置に関する。

（従来の技術） 従来電動機保護装置として、熱動形過負荷継？ＩＳ器（
以下サーマルリレー）がある。サーマルリレーは、最も
安価、簡便な保護装置として、広く周知でかつ実用に供
されている。

その動作原理は、サーマルリレー内に設けられた発熱子
が、電動機電流により発熱し、その熱により、バイメタ
ルを弯曲させ、出力接点を動作させるものである。発熱
子の温度は、電動機に流れる電流により変化し、バイメ
タルの湾曲の程度及びその速さが変化する。このような
サーマルリレーは、構造が簡単である反面、次のような
欠点がある。

ｌ）電動機の温度上昇を発熱子及びバイメタルで模擬し
ているが、これらの特性は、それ自身の物理的により定
まり、実際に保護する電動機の発熱条件に一致させるよ
う調整することは不可能である。

２）特に、電動機が停止した際の冷却特性は、電動機の
時定数が数十分から、１時間数十分程度あるのに対し、
サーマルリレーのそれは数分である。サーマルリレーを
実用化するに当っては、これらの欠点を配慮し、適切な
特性のサーマルリレーを選択し使用している。

最近、．以上述べたサーマルリレーの欠点を解決する為
、マイクロコンピュータを用いて、電動機の温度上昇値
を逐時算出する温度演算形の電動機保護装置（以下温度
演算リレー）が実用化されている。

第４図はこの温度演算リレーの概略横戊を示すブロック
図であり、電動機電流を検出する＊流器１、ディジタル
信号に変換する変換回路２、電動機Ｍの発熱時定数、放
熱時定数、許容温度上昇値εいった、電動機Ｍ固有の定
数を設定部３、後述する（１）式、（２）式により温度
上昇値の演算を行なう清算回路４、演算結果及び演′Ｗ
ナ順を記憶する紀１匁・１：・Ｉｌ路５、演算した電動
機の温度上昇値が許容温度上昇値に達した時、トリップ
出力を出す出力回路６及び、各回路に電力を変圧器８に
より変圧し，て供給する制御電源７より構戊されている
。

前記演算回路４において演算する温度上昇値は電動機Ｍ
の魔熱、時定数ＴＲＮ放熱時定数Ｔ　ｏ　ｆ’：１：ど
の電動機固有の定数と電動機電流により決定さ・れる。

第５図はこれを説明するための電動機電流と温度上昇値
の関係を示す図である。

運転時 θ１　（Ｌ）一〇”　（Ｉｔ）　・（　１−ｅｙ．ｐ″
″ｔ／　Ｔ　ｎ　＞　，，，　（１）ここで、θｌ（ｔ
）　　：時刻ｔにおける温度上昇値 θｏａ　Ｂｔ）　：電動機電流１ｔが連続しで流れた時
の飽和温麿上昇 値 ＴＲ　：電動機の発熱時定数 停止時 θ２〈ｔ）一〇（ｏ）　　・ｅｘｐ　−’　ＴＤ−　（
’．ａここで、θ２　（ｔ）　　：時刻ｔにおける温度
１．昇θ（ｏ）：１ｍ！動機が停止した時（ｔ一ｏ）の
温度上昇値 ＴＤ：電動機の放熱時定数 （発明が解決しようとする課題） このような温度演算リレーは、電導機Ｍの温度上昇値を
逐時演算する為、電動機Ｖ４３に最適であるばかりでな
く、電動機Ｍの個有の定数を用いて演算を行なうため、
あらゆる電動機Ｍの温度特性に適合した保護を行なうこ
とができ、特に、放熱特性も模擬している為、前述のサ
ーマルリレーの欠点が解決されている。

ところが、このような温度演算リレーにも次の様な欠点
がある。

ｌ）温度演算リレーの各回路を動作させるため制御電ｌ
！ｉ．７が必要であり、もし万一、制御電源７が喪失し
た場合、電動機ＭＬｙ）ｉ度上昇値が消滅し、再度制御
電源７が確立した後、実際の電動機Ｍの温度上昇値とシ
ミュレーション結果が一時的に不一致となる可能性があ
る。いま、電動機Ｍが全負荷運転のときであって「停電
」と示してある時点で制＠電源′７が停電となると、電
動機温度上昇は破線のようになり「復電」と示してある
時点で制御電源７が複電となると、実際の電動機Ｍの謁
度上昇値とシミュレーション結果（実線）は不−・致と
なる。

２）また、制御電［７の喪失時、各回路の動作を確保す
るようバックアップ電源を、温度演算リレー内に設けて
おくことも考えらねる。

しかしながら、シミュレーシヲン結果と実際の電動機温
度上昇値との不一致を回避するには、前記電動機の放熱
時定数ＴＤの３倍以上の特開、各回路を動作させつづけ
る必要があり、前記の放熱特間１時間数十分を考慮する
と、データを残すために５〜６時間程度動作可能なバッ
クアップ電源が必要となり、スペース的、経済的、保守
性から実用上不可能である。

本発明の目的は電動機の理想的な保護手段である温度演
算リレーにおいて、万一、制御電源の喪失が生じ、その
後再度制御電源が確立した際にも、電動機の放熱を正確
にシミュレートでき、実際の電動機温度上昇値との不一
致が生じなく、これにより保護性能が向上する電動機保
護装置を提供することにある。

〔発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は前記目的を達成するため、電動機を過熱、焼損
から保護するために、電動機の固有定数と、電動機電流
から温度上昇値を演算手段により演算する温度演算形の
電動機保護装置において、保護装置の制御電源の停電お
よび復電を検出する電源監視手段と、前記制御電源の停
電から復電までの停電時間を測定するタイマ手段と、前
記演算手段で演算した温度演算結果を前記制御電源の停
電中記憶可能な記憶手段とを備，え、前記電源監視手段
により停電が検出されたとき前記演算手段は前記タイマ
手段で測定した停電時１８Ｉと前記記憶手段で記憶され
た温度演算結果から前記電動機の放熱温度を演算するよ
うにしたことを特徴とするものである。

（作　用） 本発明によれば、制御電源の停電中記憶可能な記憶手段
に停電直前の電動機の温度演算結果が記憶されており、
この温度演算結果とタイマ手段により求められる制御電
源の停電時間から停電中の電動機放熱温度上昇値が演算
できるので、制御電源の喪失が生じ、その再度制御電源
が確立した場合にも、電動機の放熱を正確にシミュレー
トでき、実際の電動機の温度上昇値との不一致が生じな
い。

（丈施例） 以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は本発明の概略構或を示すブロック図で，，制Ｉ
ｊ電源の喪失、復電を検出する電源監視テ．段Ｐと、制
御電源７の停電し再び復電するまで停電時間を計時する
タイマ手段Ｔ色温度演算結果を停電中に保持しうる記憶
手段ＭＥと、タイマ手段Ｔにより計時された停電時間前
記記憶手段ＭＥで記憶された温度演算結果からタイマ停
電中の電動機放熱温度上昇値を演算する演算手段Ｃとか
らなっている。

このような構成において、制御電源７が喪失しｔ２・場
合、第２図のように電源監視手段Ｐは停電を検出（ＳＬ
）Ｌ、これをうけ、演算手段Ｃにより電動機Ｍの温度演
算結果を、記憶手段ＭＥに記憶きれる（Ｓ２）。この記
憶手段ＭＥは、制ｍｓ源７の喪失中もデータが消滅しな
いものを用い再度制御電源７が確立復電する（Ｓ３）ま
で、このデータを保持する。制御電源７が復電により確
立後、タイマ手段Ｔにより計時（Ｓ４）されたＩＩＳ刻
Ｔ２と停電時刻Ｔｏの差から停電時間ΔＴ（Ｓ５）と，
．記憶手段Ｍ．に保持された停電時の電動機Ｍの温度演
算結果（Ｓ２）と電動機Ｍの放熱時定数Ｔｏにより、例
えば前述の（２）式により電導＠Ｍの温度θ２（ｔ）を
演算する（Ｓ６）。

第３図は第１図の具体的な一実施例を示すものである。

すなわち、第１図の演算手段Ｃとして、マイクロプロセ
ッサ（ｃｐｕ）１０を用い、また、記憶主多段ＭＥとし
て、プログラム格納用のＰ−ＲＯＭｌｌおよび温度演算
結果等を、制御電源喪失中も保持する不揮発性メモリ（
ＲＡＭＳＮＯＶ−ＲＡＭ１２を用い、さらに、タイマ手
段Ｔとして、リアノレタイムカウンタ（Ｒ丁Ｃ）（ＩＣ
タイマ）１３と、このＲＴＣ用のバッテリー１４により
構成されており、電源監視手段Ｐとして電源監視回路１
５を用いたものである。各回路は、バスライン及び制御
信号線で接続されている。

以上述べた点が従来の温度演算リレーとは異る点である
。

いま、このような構或において、制御電源７が喪失した
場合、電源監視回路１５は、停電を検出し、停電信号を
ｃ　ｐ　ｕ　１．　Ｑへ送る。ｃｐｕｌｏは、電動機Ｍ
の温度演算結果θ（ｏ）及び、Ｒ　Ｔ　Ｃ　１　’３が
示す時刻Ｔｏを不揮発性メモリ１２に格納し、不揮発性
メモリ１２にストア信号を送りデータを保持する。不揮
発性メモリ１２はストア信号を受けとると、データを不
揮発性メモリセルヘ退避し、以後制御電源７が供給され
なく巳も、その内容を保持する。制御電源７は、この間
、各回路が動作に必要な電力を供給しつづける。このデ
ータ退避に必要な時間は約１０ｍｓｅｃである。

これ以後は、各回路は動作を停止するが、ｌ？Ｔｃ１３
だけは、専用のバッテリ１４により計時動作をつづける
。

次に、制御電源７が確立すると、各回路は、動作を開始
するが、まず、ｃｐｕｌＯが、必要な初期化処理を行な
った後、ＲＴＣ１３から時刻Ｔ１を読み込む。つづいて
、不揮発性メモリ１２に退避した電源喪失時の時刻Ｔｏ
を読み込み、これから停電時間ｔ−ＴＩ−Ｔｏを算出し
、これと不揮発性メモリ１２に退避した停電ｎ．’）の
電動機温度演算結果θ（０）と、設定部３の電導機放熱
時定数ＴＤを読み込み、前述の（２）式の演算を行ない
、現時点での電動機温度演算結果とする。

以下、電動機電流により、電動機の温度演算を続行する
。

以上述べた、本発明の実施例によれば、万一制御重源７
が喪失した場合でも、電動機の放熱演算が行なえ、実際
の電動機の温度上昇値と不一致が生じるようなことがな
い。またバックアップ用のバッテリ１４も、停電時、約
１０ｗｓｅｃ間各回路を動作させうる容量及びＲＴＣ用
のバッテリー１４でよく、実現可能であるばかりでなく
、従来技術に比べスペース的、経済的、保守性に大きく
劣るものでない。

本発明は前述した実施例に限定されるものでなく、要旨
を逸脱しない範囲内で適宜嚢形して丈施しうることは勿
論である。例えば演算手段Ｃとして、マイクロプロセッ
サ１０に代り、ロジック回路で構或させてもよく、又、
記憶手段ＭＥとして、不揮発性メモリ１２に代りスタテ
ィックＲＡＭを用い、停電中、専用バッテリーでデータ
保持をしてもよい。さらに、タイマ手段ＴとしてＲＴＣ
１３に代り単なる抵抗コンデンサによるＲＣタイマでも
よく、これらの任意の組合せでもよいことはいうまでも
ない。

［発明の効果］ 以上述べた本発明によれば、万一、制御電１匁の喪失が
生じ、その後再度制御電源が確立した際にも、電動機の
放熱を正確にシミュレートでき、実際の電動機温度上昇
値との不一致が生じなく、これにより保護性能が向上す
る電動機保護装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電動機保護装置の概略構成を示すブロ
ック図、第２図は第１図の動作を説明するためのフロー
チャート、朶３図は，第１図の具体的な一火施例を示す
ブロック図、第４図は従動 来の構成を示すブロック図、第５図は電導機の電流と温
度上昇値の関係を示す図である。 Ｃ・・・演算手段、ＭＥ・・・記憶手段、７・・・制御
電源、Ｐ・・・電源監担手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電動機を過熱、焼損から保護するために、電動機の個有
   定数と、電動機電流から温度上昇値を演算手段により演
   算する温度演算形の電動機保護装置において、保護装置
   の制御電源の停電および復電を検出する電源監視手段と
   、前記制御電源の停電から復電までの停電時間を測定す
   るタイマ手段と、前記演算手段で演算した温度演算結果
   を前記制御電源の停電中記憶可能な記憶手段とを備え、
   前記電源監視手段により停電が検出されたとき前記演算
   手段は前記タイマ手段で測定した停電時間と前記記憶手
   段で記憶された温度演算結果から前記電動機の放熱温度
   を演算するようにしたことを特徴とする電動機保護装置
   。