JPH0548599U - 同期機の脱調防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本考案は、電源電圧の低下や負荷の急変により
同期機が脱調状態に至るのを確実に防止して、安定した
運転を行なえることを目的としている。 【構成】同期機を運転する交流電源の出力電圧を検出す
る電圧検出手段と、同期機の回転子の位置を検出する回
転子位置検出手段と、電圧検出手段からの出力と回転子
位置検出手段からの出力とに基づいて、同期機の運転中
の内部相差角を算出する内部相差角演算器、内部相差角
演算器により算出された内部相差角の変化率を算出する
内部相差角変化率演算器、内部相差角演算器により算出
された内部相差角と内部相差角変化率演算器により算出
された内部相差角変化率とに基づいて、励磁装置を制御
する励磁制御回路からなる制御手段とを備えたことを特
徴としている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、交流電源の出力により運転される同期機の脱調防止装置に係り、特 に電源電圧の低下や負荷の急変により同期機が脱調状態に至るのを確実に防止し て、安定した運転を行ない得るようにした同期機の脱調防止装置に関するもので ある。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、交流電源の出力により同期機の運転を行なっている場合、電源電圧の 低下や負荷の急変（増大）によって、同期機が脱調状態に陥る現象が発生する。

【０００３】 しかしながら、従来では、励磁装置（励磁盤）によって制御される励磁方式が 、励磁量一定励磁制御、同期機端子電圧一定制御、力率一定制御等であることか ら、同期機の脱調をできる限り防止するという点では、間接的な効果はあっても 、直接何も制御を行なっていないのが実情である。その結果、電源電圧が低下し たり、負荷が急変（増大）したような時には、しばしば同期機が脱調状態に陥っ ている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

以上のように、従来の同期機の励磁制御方式においては、電源電圧が低下した り、負荷が急変（増大）した時には、同期機が脱調状態に陥るという問題があっ た。

【０００５】 本考案の目的は、電源電圧の低下や負荷の急変により同期機が脱調状態に至る のを確実に防止して、安定した運転を行なうことが可能な極めて信頼性の高い同 期機の脱調防止装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】 上記の目的を達成するために本考案では、回転子、および励磁装置により励磁 される励磁巻線を備えてなり、交流電源の出力により運転される同期機の脱調防 止装置において、交流電源の出力電圧を検出する電圧検出手段と、同期機の回転 子の位置を検出する回転子位置検出手段と、電圧検出手段からの出力と回転子位 置検出手段からの出力とに基づいて、同期機の運転中の内部相差角を算出する内 部相差角演算器、内部相差角演算器により算出された内部相差角の変化率を算出 する内部相差角変化率演算器、内部相差角演算器により算出された内部相差角と 内部相差角変化率演算器により算出された内部相差角変化率とに基づいて、励磁 装置を制御する励磁制御回路からなる制御手段とを備えて構成している。

【０００７】 ここで、特に励磁制御回路としては、内部相差角演算器により算出された内部 相差角、および内部相差角変化率演算器により算出された内部相差角変化率をそ れぞれ対応した設定値と比較し、その結果内部相差角または内部相差角変化率の うち少なくともいずれか一方が設定値よりも大きい場合に、同期機の励磁量を増 すように励磁装置を制御するようにしている。

【０００８】

【作用】

従って、本考案の同期機の脱調防止装置においては、内部相差角演算器によっ て同期機の運転中の内部相差角が算出され、また内部相差角変化率演算器によっ て内部相差角の変化率が算出される。そして、この算出した内部相差角の大小に よって脱調限界に近づいたことが判定されるか、または内部相差角の変化率の大 小によって内部相差角が急激に大きくなっていくことが判定されると、励磁装置 を制御して同期機の励磁量を増すことにより、同期機が脱調状態に陥るのを確実 に防止することができ、同期機を安定に運転することが可能となる。

【０００９】

【実施例】

以下、本考案の一実施例について図面を参照して詳細に説明する。 図１は、本考案による同期機の脱調防止装置の全体構成例を示す系統図である 。

【００１０】 図１において、回転子１ａ、および励磁装置２により励磁される励磁巻線１ｂ を備えた同期機１は、系統開閉器３を介して交流電源母線４に接続され、この交 流電源母線４の出力により運転されるようになっている。

【００１１】 一方、同期機１の回転子１ａには、図示のように回転子極に端面を持つ金属片 ５を取り付けている。 また、同期機１の固定子側には、上記金属片５に応答して同期機１の回転子１ ａの位置を検出する回転子位置検出器（例えば、近接スイッチ）６を配設してい る。なお、この回転子位置検出器６の構成は、無整流子電動機の回転子位置検出 器と同一の構成を有するものである。 さらに、同期機１と系統開閉器３との間には、交流電源母線４の出力電圧を検 出する電圧検出手段である計器用変圧器７を接続している。 そして、これら回転子位置検出器６からの出力、および計器用変圧器７からの 出力を制御装置８に入力するようにしている。

【００１２】 一方、制御装置８は、その詳細を図２のブロック図に示すように、内部相差角 演算器８１と、内部相差角変化率演算器８２と、第１の設定器８３と、第１の比 較器８４と、第２の設定器８５と、第２の比較器８６と、論理和（ＯＲ）回路８ ７とから成っている。なお、第１の設定器８３と、第１の比較器８４と、第２の 設定器８５と、第２の比較器８６と、論理和（ＯＲ）回路８７とにより、励磁制 御回路を構成している。

【００１３】 ここで、内部相差角演算器８１は、計器用変圧器７からの二次出力と、回転子 位置検出器６からの出力とに基づいて、同期機１の運転中の内部相差角を算出す るものである。 また、内部相差角変化率演算器８２は、内部相差角演算器８１により算出され た内部相差角の変化率を算出するものである。 さらに、第１の設定器８３は、内部相差角の設定値を設定するものである。 さらにまた、第１の比較器８４は、内部相差角演算器８１により算出された内 部相差角と、第１の設定器８３により設定された設定値との大小関係を比較し、 内部相差角が設定値よりも大きい場合に出力“１”を生じるものである。 一方、第２の設定器８５は、内部相差角変化率の設定値を設定するものである 。

【００１４】 また、第２の比較器８６は、内部相差角変化率演算器８２により算出された内 部相差角変化率と、第２の設定器８５により設定された設定値との大小関係を比 較し、内部相差角変化率が設定値よりも大きい場合に出力“１”を生じるもので ある。

【００１５】 さらに、論理和回路８７は、第１の比較器８４からの出力と第２の比較器８６ からの出力とを入力し、両者の論理和条件が成立した場合に、上記励磁装置２に 対して出力“１”を生じるものである。そして、励磁装置２は、論理和回路８７ からの出力により、同期機１の励磁量を増すように制御するようにしている。 次に、以上のように構成した本実施例による同期機の脱調防止装置の作用につ いて、図３を用いて説明する。

【００１６】 図１において、同期機１は、交流電源母線４から系統開閉器３を通して受電し 、運転が行なわれている。そして、このような同期機１の運転中において、回転 子位置検出器６により同期機１の回転子１ａの位置が検出されると共に、計器用 変圧器７により交流電源母線４の出力電圧が検出され、これらの出力は制御装置 ８に入力される。

【００１７】 次に、三相各相のうちのＵ相を例にとると、制御装置８の内部相差角演算器８ １では、次のような手順により、同期機１の運転中の内部相差角δが算出される 。すなわち、例えば図３に示すように、計器用変圧器７により検出された交流電 源母線４の出力電圧位相において、位相が零を通過した時点から、回転子位置検 出器６からの出力が入力されるまでの時間差を検出し、この時間差が角度（電気 角）として算出される。この角度が同期機１の内部相差角δとなる。なお、図３ において、ＡはＵ相位相曲線、Ｂは回転子位置検出器６からのパルス信号をそれ ぞれ示している。 また、制御装置８の内部相差角変化率演算器８２では、内部相差角演算器８１ で算出された内部相差角δの変化率ｄδ／ｄｔが算出される。 以上のようにして、同期機１の内部相差角δ、およびその変化率ｄδ／ｄｔが 算出される。

【００１８】 次に、制御装置８の第１の比較器８４では、内部相差角演算器８１で算出され た内部相差角δと、第１の設定器８３で設定された設定値δ₀ との大小関係が比 較され、内部相差角δが設定値δ₀ よりも大きい場合、すなわち脱調限界に近づ いた場合には、出力“１”が論理和回路８７に入力される。また、第２の比較器 ８６では、内部相差角変化率演算器８２で算出された内部相差角変化率ｄδ／ｄ ｔと、第２の設定器８５で設定された設定値ａとの大小関係が比較され、内部相 差角変化率ｄδ／ｄｔが設定値ａよりも大きい場合、すなわち急激に脱調限界に 近づいている場合には、出力“１”が論理和回路８７に入力される。

【００１９】 以上の結果、論理和回路８７では、第１の比較器８４からの“１”なる出力と 第２の比較器８６からの“１”なる出力との論理和条件が成立することにより、 励磁装置２に出力“１”が入力される。これにより、励磁装置２では、同期機１ の励磁量を増すように制御が行なわれ、同期機が脱調状態に陥る以前に防止する ことができる。

【００２０】 上述したように、本実施例では、回転子１ａ、および励磁装置２により励磁さ れる励磁巻線１ｂを備えてなり、交流電源母線４の出力により運転される同期機 １の脱調防止装置において、同期機１の回転子１ａの位置を検出する回転子位置 検出器６と、交流電源母線４の出力電圧を検出する計器用変圧器７と、計器用変 圧器７からの二次出力と、回転子位置検出器６からの出力とに基づいて、同期機 １の運転中の内部相差角を算出する内部相差角演算器８１、内部相差角演算器８ １により算出された内部相差角の変化率を算出する内部相差角変化率演算器８２ 、内部相差角の設定値を設定する第１の設定器８３、内部相差角演算器８１によ り算出された内部相差角と、第１の設定器８３により設定された設定値との大小 関係を比較し、内部相差角が設定値よりも大きい場合に出力“１”を生じる第１ の比較器８４、内部相差角変化率の設定値を設定する第２の設定器８５、内部相 差角変化率演算器８２により算出された内部相差角変化率と、第２の設定器８５ により設定された設定値との大小関係を比較し、内部相差角変化率が設定値より も大きい場合に出力“１”を生じる第２の比較器８６、第１の比較器８４からの 出力と第２の比較器８６からの出力とを入力し、両者の論理和条件が成立した場 合に、励磁装置２に対して出力“１”を生じる論理和回路８７からなる制御装置 ８とから構成し、論理和回路８７からの出力により、励磁装置２によって同期機 １の励磁量を増すように制御するようにしたものである。

【００２１】 従って、電源電圧の低下や負荷の急変により同期機１が脱調状態に至る以前に その微傾を検出し、同期機１の脱調を確実に防止して、極めて安定した運転を行 なうことが可能となる。 尚、本考案は上記各実施例に限定されるものではなく、次のようにしても同様 に実施できるものである。

【００２２】 例えば、上記実施例では、回転子位置検出器６として近接スイッチを用いる場 合について説明したが、これに限らず他の手段によって回転子位置を検出するよ うにしてもよいことは言うまでもない。

【００２３】

【考案の効果】

以上説明したように本考案によれば、回転子、および励磁装置により励磁され る励磁巻線を備えてなり、交流電源の出力により運転される同期機の脱調防止装 置において、交流電源の出力電圧を検出する電圧検出手段と、同期機の回転子の 位置を検出する回転子位置検出手段と、電圧検出手段からの出力と回転子位置検 出手段からの出力とに基づいて、同期機の運転中の内部相差角を算出する内部相 差角演算器、内部相差角演算器により算出された内部相差角の変化率を算出する 内部相差角変化率演算器、内部相差角演算器により算出された内部相差角と内部 相差角変化率演算器により算出された内部相差角変化率とに基づいて、励磁装置 を制御する励磁制御回路からなる制御手段とを備えて構成するようにしたので、 電源電圧の低下や負荷の急変により同期機が脱調状態に至るのを確実に防止して 、安定した運転を行なうことが可能な極めて信頼性の高い同期機の脱調防止装置 が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案による同期機の脱調防止装置の一実施例
を示す系統構成図。

【図２】同実施例における制御装置の詳細な構成例を示
すブロック図。

【図３】同実施例における作用を説明するための特性
図。

【符号の説明】

１…同期機、１ａ…回転子、１ｂ…励磁巻線、２…励磁
装置、３…系統開閉器、４…交流電源母線、５…金属
片、６…回転子位置検出器、７…計器用変圧器、８…制
御装置、８１…内部相差角演算器、８２…内部相差角変
化率演算器、８３…第１の設定器、８４…第１の比較
器、８５…第２の設定器、８６…第２の比較器、８７…
論理和（ＯＲ）回路。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転子、および励磁装置により励磁され
   る励磁巻線を備えてなり、交流電源の出力により運転さ
   れる同期機の脱調防止装置において、 前記交流電源の出力電圧を検出する電圧検出手段と、 前記同期機の回転子の位置を検出する回転子位置検出手
   段と、 前記電圧検出手段からの出力と前記回転子位置検出手段
   からの出力とに基づいて、前記同期機の運転中の内部相
   差角を算出する内部相差角演算器、前記内部相差角演算
   器により算出された内部相差角の変化率を算出する内部
   相差角変化率演算器、前記内部相差角演算器により算出
   された内部相差角と前記内部相差角変化率演算器により
   算出された内部相差角変化率とに基づいて、前記励磁装
   置を制御する励磁制御回路からなる制御手段と、 を備えて成ることを特徴とする同期機の脱調防止装置。
2. 【請求項２】 前記励磁制御回路としては、前記内部相
   差角演算器により算出された内部相差角、および前記内
   部相差角変化率演算器により算出された内部相差角変化
   率をそれぞれ対応した設定値と比較し、その結果前記内
   部相差角または内部相差角変化率のうち少なくともいず
   れか一方が前記設定値よりも大きい場合に、前記同期機
   の励磁量を増すように励磁装置を制御するようにしたこ
   とを特徴とする請求項１に記載の同期機の脱調防止装
   置。