JPS586077B2 - 電動機で駆動されるフアン等の負荷の運転方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は電動機で駆動されるファン・ポンプ等の負荷
率が回転速度によって大巾に変化する負荷の運転方法に
関する。

電動機によるファン、ポンプ等の負荷の運転では、ファ
ン状態が一定（例えばダンパー、静翼等全開）である時
には、負荷駆動用電動機の入力電力は回転数の３乗に比
例し、第１図のＯＣＡ曲線イで示す特性を示す。

一方電動機を定格速度に保っておき、機械側で例えばダ
ンパー等で負荷出力を調整して、ダンパー全開の時のあ
る回転数の時と同一風量を得る時の電動機の入力は第１
図のＯＢＡ線口で示す通りになる。

（ここでＯＢＡ線口はダンパー調節の時は電動機速度は
変わらないが、例えば定格速度の８０％でダンパ全開の
時と同一風量を得るよう定格回転数でダンパ調節した時
の電動機入力をＢ点で示すというように画かれている。

）同図から明らかな通り、風量（負荷出力）を大巾に調
節したい時にはダンパー調節するよりも電動機の回転数
を制御した方が入力電力は大巾に減るため有利である。

しかしながら負荷駆動用電動機として同期電動機を使用
した場合、同期機を速度制御するためには入力周波数制
御しかなく、又、電動機としてかご形誘導電動機を使用
する場合にも、かご形誘導電動機を効率よく速度制御す
るためには入力周波数制御が最も適しており、いずれの
場合においても可変電圧かつ、可変周波数のインバータ
で駆動する必要がある。

一方可変電圧かつ可変周波数インバータを使用した場合
、このような可変電源装置には通常ＩＯ係前後の損失が
あるため、その場合の入力特性は第１図のＯＦＤ線ハに
示す如くなり、定格速度附近ではかえって損失を増大し
てしまうし、又可変電圧かつ可変周波数電源は高価であ
るため、設備コストが増大してつり合わなくなってしま
う。

この発明は以上の点に鑑みてなされたものであって、比
較的低コストで且つ入力損失を軽減できる、電動機によ
るファン等の負荷率が回転速度によって大巾に変化する
負荷の省エネルギー運転方法を提供するものである。

即ち、ファンのように回転数の３乗で負荷率の決まるよ
うな負荷においては、例えば定格速度の８０％速度まで
駆動でへる可変電圧かつ可変周波数電源を設置すると、
その容量は０．８３＝ ０．５ １となり、定格容量の
半分でまかなえる上、負荷の変化が大巾な時には第１図
斜線で示した部分のファン入力が節減でき、大きな省エ
ネルギーにつながるものである。

この場合、８０％速度以上では、定速運転で負荷の出力
調整には例えばダンパー又は靜翼調節等の機械的手段を
用い、この結果入力特性は第１図の太線二で示す如くに
なる。

このようにして小さな容量の可変電圧かつ可変周波数電
源で大巾な損失改善が可能となるものである。

第２図は以上述べた原理にもとづくこの発明の一実施例
の電気回路図である。

第２図において、１は商用交流電源、２は電動機定格速
度までの部分領域を制御できる（例えば０〜８０％速度
まで）可変電圧かつ可変周波数電源、３，４は開閉器、
５は向崩機又はかご形誘導電動機、６はファン等の負荷
、７は電動機の回転角検出器又は指速発電機である。

今例えば負荷駆動用電動機として同期電動機を使用する
ものとし、可変電源２が８０％速度までの負荷をまかな
える容量の電源であるとすそと、８０％速度までは開閉
器３を開き開閉器４を投入して、可変電圧かつ可変周波
数電源２により同期機５を駆動する。

８０％速度以上の風量が要求される時は、ダンパー等を
閉じ同期機５を軽負荷にしておいて可変電源２の周波数
を上昇せしめ、商用電源の速度より若干高い速度まで上
昇せしめる。

この時同期機の界磁制御により同期機電機子電圧は一定
に免つ。

同期機周波数が商用電源周波数より若干高い点に到ると
、開閉器４を開放し、同期機界磁を強めて商用電源電圧
に合わせると共に、商用電源１と同期機出力の周波数が
許容値（１〜２％偏差）以内で位相が合った時点で開閉
器３を投入する。

このようにして大きな過渡現象なしに可変電源２より商
用電源１に同期機入力を切りかえることができる。

再び８０％速度相当以下の風量が必要な時は、開閉器３
を開放すると同期機５の速度は下降してくるが、この時
同期機の回転角検出器７の信号に同期して可変電源２の
周波数を変え、同期機５の出力周波数と同期をとって運
転しておき、８０％速度以下になった時に開閉器４を投
入することにより、可変電源２を過犬な過渡現象をおこ
すことなく、スムーズに同期機に接続することができる
ものである。

尚又負荷駆動用電動機としてかご形誘導電動機を使用す
る場合も同様に、８０％速度までは開閉器３を開き開閉
器４を投入しておいて、可変電源２により誘導電動機５
を駆動する。

８０襲速度の風量以上の風量が要求される時は、開閉器
４を開き、開閉器３を投入して誘導電動機を定格速度で
運転せしめ、風量調節はダンパーで行なう。

再び８０チ速度相当の風量以下の風量が必要な時には、
開閉器３を開放すると誘導電動機の速度は下降してくる
が、この時指速発電機７により可変電源２の周波数を誘
導電動機５の回転数に追随して変化せしめ、８０％速度
以下になった時に開閉器４を投入し、可変電源の電圧を
所望値まで徐々に上昇させることによって、過大な過渡
現象をおこすことなく可変電源をスムーズに誘導電動機
に接続することができる。

以上述べたようにこの発明は、ファン、ポンプ等の負荷
率が電動機の回転速度によって大巾に変化する負荷の運
転方式において、電動機駆動用電源として商用電源と部
分容量の可変電圧から可変周波数電源とを併用し、電動
機の定格速度以下でかつ定格速度近傍の第１速度領で上
記負荷を駆動するときは商用電源により直接上記電動機
を駆動すると共に機械的手段によって上記負荷の負荷率
を調整し、上記速度領域を降下する第２速度領域で上記
負荷を駆動するときは上記第２速度領域における上記電
動機の消費電力に対応する出力容量を調整される可変電
圧かつ可変周波数電源により上記電動機を駆動したので
、可変電圧かつ可変周波数電源の容量が電動機の定格容
量に比して大幅に低減でき、従って可変電圧かつ可変周
波数電源の大幅なコストダウンが可能になると共に、入
力損失が大巾に低減できる極めて秀れた省エネルギー運
転を行なうことができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の原理を説明するもので、各種の風量
調節法を用いた場合の負荷駆動用電動機の入力特性図、
第２図はこの発明の一実施例を示すブロンク図である。 図中、１は商用電源、２は可変電圧、可変周波数電源、
３，４は開閉器、５は電動機、６はファン、７は回転角
検出器又は指速発電機である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電動機で駆動されると共に上記電動機の回転速度に
   よって負荷率を変化させる負荷の運転方法において、上
   記電動機の定格速度以下でかつ定格速度近傍の第１速．
   度領域で上記負荷を駆動するときは商用．電源により直
   接上記電動機を駆動すると共に機械的手段によって上記
   負荷の負荷率を調整し、上記速度領域を降下する第２速
   度領域で上記負荷を駆動するときは上記第２速度領域に
   おける上記電動機の消費電力に対応する出力容量を調整
   される可変電圧かつ可変周波数電源により上記電動機を
   駆動したことを特徴とする電動機で駆動されるファン等
   の負荷の運転方法。 ２ 上記電動機として同期電動機を使用した特許請求の
   範囲第１項記載の電動機で駆動されるファン等の負荷の
   運転方法。 ３ 上記電動機としてかご形誘導電動機を使用した特許
   請求の範囲第１項記載の電動機で駆動されるファン等の
   負荷の運転方法。