JPH04339276A - 電気機器の基底温度検出方法 - 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］

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電流を通電することに
より温度上昇をきたす電気機器の熱時定数を、通電する
電流値と電気機器の温度上昇から検出する電気機器の熱
時定数検出方法において、検出に必要となる電気機器の
基底温度（周囲温度）の検出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電流を通電することにより温度上昇をき
たす電気機器として電動機を例にとり、まず、この電動
機の保護から説明する。

【０００３】電動機は過負荷等の異常状態では多大な電
流が流れ込み、過熱、ひいては焼損することがある。こ
れを防止するため過負荷継電器が設けられている。過負
荷継電器は電動機の電流を検出し電流が過大な場合、電
動機を停止させるように動作するものである。一般に過
負荷継電器の動作特性は、反限時特性をもち、過大な電
流の度合により、停止動作を行うまでの時間が変り、電
流が大きくなる程、早く動作するようになっている。こ
れは、電動機の温度上昇に見合うように特性が作られて
いるためである。この種の過負荷継電器としては熱動形
過負荷継電器が最も一般的で安価でもあり、広く使用さ
れている。

【０００４】ところで、このような熱動形過負荷継電器
の動作特性と電動機の熱特性とは必ずしも一致しない。 過負荷継電器の理想的な動作特性は、電動機の熱的特性
に一致させることであり、両者が一致した時、制度の高
い保護が可能となる。このため、例えば電動機固有の定
数と電動機電流から電動機の温度上昇値を演算し、その
演算結果に基づいて保護動作をする温度演算形の過負荷
継電器が実用化されている。このような過負荷継電器は
、電動機の温度上昇値を逐次演算し、その演算した温度
上昇値により保護動作をするため電動機の保護に最適で
あるばかりでなく、電動機固有の定数を用いて演算を行
うため、あらゆる電動機の熱的特性に適合した保護を行
うことが可能となる。

【０００５】しかるに、このような過負荷継電器におい
ては、電動機固有の定数として発熱時定数、放熱時定数
を整定する必要がある。発熱時定数、放熱時定数は、定
格電流、定格温度上昇等のように日頃注目される定数で
はないが、もし万一この整定が電動機のそれと不一致の
場合、正確な温度上昇演算ひいては精度の高い保護特性
が得られなくなる。この解決策として電動機の運転中に
その熱時定数を検出することは、動作特性の精度向上の
ための有効な手段である。

【０００６】これは２つの時刻の時間差と、その各時刻
での温度上昇値、及び飽和温度上昇値を決めるための電
動機電流を検出することにより発熱時定数を得られると
いうものであり、過負荷継電器に時間差を計る計時手段
と電動機温度を計る測温手段と電動機電流を検出する電
流検出手段を設けて発熱時定数を検出するようにしてい
る。測温手段としては電動機内に測温抵抗体を埋込み、
その測温抵抗体の抵抗値変化から温度を検出する一般的
な方法が用いられており、その検出した温度から温度上
昇値を求めている。測温手段から得られる温度は電動機
の温度であり、この温度から基底温度（周囲温度）を差
し引いたものが、電動機の温度上昇値である。このため
、温度上昇値を求めるためには、測温手段で得た電動機
温度と基底温度が必要となる。従来の基底温度を得る手
段として、同様の測温抵抗体を電動機周囲に設け基底温
度を検出するというものがある。検出には、次のような
欠点がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
電気機器の基底温度検出方法では以下のような問題点が
ある。

【０００８】（１）検出される基底温度は、電動機周囲
に設けた測温抵抗体の温度である。正確に検出するため
には、測温抵抗体の温度を基底温度に一致するような設
置が必要であるため取扱いが難しい。つまり測温抵抗体
には通風、近傍からの熱放射，結露などがないよう設置
，管理する必要がある。

【０００９】（２）測温抵抗体の設置や管理が不十分な
場合、検出した基底温度は電動機の基底温度と一致しな
い可能性があり、電動機の温度上昇値、熱時定数に誤差
を生じ、精度の高い保護特性が得られなくなる。

【００１０】本発明の目的は、電気機器の基底温度を測
温手段の設置環境等に左右されることなく、正確に且つ
簡単に得られる電気機器の基底温度検出方法を提供する
ことにある。 ［発明の構成］

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、通電により温度変化が生じる電気機器の熱
時定数から過負荷継電器の動作特性を演算するための電
気機器の基底温度検出方法であって、電気機器の停止後
に電気機器の温度を算出する過程と、この算出時刻を基
準時刻と定め、基準時刻から所定時間後に電気機器の温
度を算出する過程と、算出された各々の電気機器の温度
及び算出した時刻の時間差から電気機器の基底温度を算
出する過程とで検出するものである。

【００１２】

【作用】このような構成において、電気機器の停止後に
少なくとも２つ以上の任意時刻での電気機器の温度値を
算出し、これらの温度値及び算出時刻の時間差から電気
機器の基底温度を検出するので、周囲の環境に左右され
ることなく正確に且つ簡単に検出できる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は本発明の電気機器の基底温度検出方法の実
施例に用いる電気機器の基底温度検出装置の構成図であ
る。図１において、電動機６に流れる電流を検出する電
流検出手段１と、電動機６の温度を検出する測温手段２
と、時間を計る計時手段３と、これらの機器、手段によ
り検出された電流、温度、時間により基底温度を演算す
る演算手段４と、電流、温度、時間の状態により基底温
度の演算を禁止、中止するインターロック手段５とで基
底温度検出装置が構成されている。７は主回路、８は計
器用変流器（以下、ＣＴという）、９は電動機６に取付
けられた測温抵抗体である。

【００１４】次に作用について説明する。電流検出手段
１により、電動機６が停止したかどうかを判断する。電
動機６が停止した後、測温手段２により、電動機温度θ
（Ｏ）を測温する。その後、計時手段３により一定時間
ｔを計時し、電動機温度θ（ｔ）を測温する。演算手段
４では測温したθ（Ｏ）　，θ（ｔ）　計時したｔ、及
び電動機の放熱時定数ＴＤから、次のように基底温度を
算出する。

【００１５】すなわち、通電することにより温度上昇を
きたす電動機６の温度は、通電により基底温度から指数
関数的に上昇し、その度合は通電する電流の大きさ、電
動機６の発熱時定数により決定される。

【００１６】一方、通電中の電動機６を停止した場合、
電気機器の温度は基底温度を漸近として指数関数的に降
下する。降下の度合は、電動機６の放熱時定数により決
まり次の（１）式により表わされ、その関係を図２に示
す。 θ（ｏ）：停止時の電気機器の温度 θ（ｔ）：時刻ｔでの電気機器の温度 θａｍｂ：電気機器の基底温度 ＴＤ　　：電気機器の放熱時定数 （１）式を基底温度（周囲温度）θａｍｂについて展開
すると となり放熱と規定数が既知の電気機器では、２時刻での
電気機器の温度と時間差から基底温度が得られることが
わかる。なお、電気機器の放熱時定数が未知の場合は、
３時刻での電気機器の温度と時間差から放熱時定数を求
めた上で（２）式により基底温度を求めることができる
。インターロック手段５は、電動機６が運転中の場合や
、電動機６の温度があまり上昇しておらず基底温度の検
出精度が低下する場合での検出を禁止する。

【００１７】電動機温度θ（ｏ）の検出は、電動機６の
停止直後ではなく、電動機内の温度分布が均一となる停
止後、数分してからがよい。また計時手段３による時間
ｔは、電動機６の放熱時定数に一致する程度の時間がよ
い。なぜなら時間が短いとθ（ｏ），θ（ｔ）の温度差
が小さいため（２）式での演算精度を低下させ、時間が
長すぎると電動機温度の時間に対する変化率が小さくな
り、測温精度が低下するためである。

【００１８】また、基準時刻から複数のサンプリング時
点での電動機６の温度を算出し、そのうちの２点での電
動機温度と時間差から、基底温度を複数求めて平均化し
てもよい。

【００１９】

【発明の効果】以上のように本発明は、通電により温度
変化が生じる電気機器の熱時定数から過負荷継電器の動
作特性を演算するための電気機器の基底温度検出方法で
あって、電気機器の停止後に電気機器の温度を算出する
過程と、この算出時刻を基準時刻と定め、基準時刻から
所定時間後に電気機器の温度を算出する過程と、算出さ
れた各々の電気機器の温度及び算出した時刻の時間差か
ら電気機器の基底温度を算出する過程とで検出するよう
にしたので、周囲の環境に左右されることなく正確に且
つ簡単に電気機器の基底温度を検出でき、ひいては精度
の高い保護特性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明の電気機器の基底温度検出方法を用
いる実施例の検出装置の構成図。

【図２】　　［図１］の電動機の温度降下の時間的変化
を示す図。

【符号の説明】

１………電流検出手段、２………測温手段、３………計
時手段、４………演算手段、５………インターロック手
段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　通電により温度変化が生じる電気機器
   の熱時定数から過負荷継電器の動作特性を演算するため
   の電気機器の基底温度検出方法であって、前記電気機器
   の停止後に当該電気機器の温度を算出する過程と、この
   算出時刻を基準時刻と定め、該基準時刻から所定時間後
   に前記電気機器の温度を算出する過程と、前記算出され
   た各々の電気機器の温度及び算出した時刻の時間差から
   該電気機器の基底温度を算出する過程とから成ることを
   特徴とする電気機器の基底温度検出方法。