JPS6078359A - 静止レオナ−ド装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明はサイリス゛り変換器によシ直流電動機を駆動す
る静止レオナード装置の改良に関する。

〔発明の背景〕

静止レオナード装置においては直流電動機の絶縁抵抗を
測定する必要がある。絶縁抵抗の測定は例えば３ケ月毎
のように定期的に行われる。

従来、絶縁抵抗の測定はサイリスタ変換器の直流出力母
線に挿入されている主回路開閉器を開略し、正側母線（
または負側母線）と大地間に絶縁抵抗計を接続すること
により行っている。ところが、直流電動機１台毎に絶縁
抵抗計を接続し、測定終了後に接続取外しという作業を
伴うために測定時間が長くなるという欠点を有する。１
台の直流電動機の絶縁抵抗測定に３０分程要する。圧延
設備においては直流電動機を数百台も使用しており、絶
縁抵抗の点検を１日で完了しようとすると作業員を多く
確保しなければならなくなる。このため、静止レオナー
ド装置における直流電動機の絶縁抵抗の測定を短時間で
確実に行える技術の開発が強く要望されている。

〔発明の目的〕

本発明は上記点に対処して成されたもので、その目的と
するところは直流電動機の絶縁抵抗を短時間で確実に行
える静止レオナード装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明の特徴とするところはサイリスタ変換器の直流出
力母線間にコンデンサを接続すると共に閉路することに
より直流出力母線の一方を接地して直流電動機を介して
コンデンサの放電閉回路を形成する接地用開閉器を設け
、コンデンサの放電時定数によって直流電動機の絶縁抵
抗を測定するようにしたことにある。

〔発明の実施例〕

第１図に本発明の一実施例を示す。

サイリスク変換器２は交流電源ＡＣから電源トランス１
を介して供給される交流を直流に変換する。サイリスタ
変換器２は可逆変換器の場合を示している。サイリスタ
変換器２の直流出力側には主回路開閉器３を介して直流
電動機４が接続される。なお、サイリスク変換器２は可
逆変換器であるが、図示上側の直流出力母線を正側母線
Ｐと称し、図示下側の母線を負側母ｍＮと称する。母線
Ｐ、Ｎ間にはサージアブンーバ用のコンデンサＣと抵抗
８の直列回路が接続されている。また、電圧検出用抵抗
も母線Ｐ、Ｎ間に接続されている。

正側母線Ｐには主回路開閉器３が開路すると閉路される
接地用開閉器１２が接続される。電動機制御回路６は速
度制御回路、電流制御回路などから構成され、ゲートパ
ルス発生回路５に位相制御信号を与える。ゲートパルス
発生回路５は位相制御信号に応じた位相角でサイリスタ
変換器２の点弧制御を行う。抵抗９の両端電圧は電圧検
出器１０で検出され、ゲートパルス発生回路５と絶縁抵
抗測定回路１４に入力される。ゲートパルス発生回路５
に電圧検出器１０の電圧検出信号を与えているのは直流
電動機４を電動運転から回生運転の切換え時に回生用変
換器の点弧位相を電圧検出信号の大きさに応じた所定値
に待機させ速やかな減速を行うためである。抵抗測定指
令回路１３は絶縁抵抗の測定時にゲートパルス発生回路
５に測定指令信号を与える。なお、１１は直流電動機４
の絶縁抵抗を表わしている。

かかる構成において、サイリスタ変換器２の点弧位相制
御を行い直流電動機４の制御を行う静止レオナード装置
の動作は良く知られてｂるので説明を省略する。

さて、直流電動機４の運転を停止（主回路開閉器３は開
路）している状態にあるとき、絶縁抵抗の測定を行うに
はまず接地用開閉器１２を閉路する。このとき、コンデ
ンサ７は電荷零状態にある。

何故ならｉ、直流電動機４の運転停止の際に主回路開閉
器３と電動機４を介して放電されるためである。直流電
動機４の巻線抵抗は通常１Ω以下である。接地用開閉器
１２を閉路した後、抵抗測定指令回路１３から測定指令
信号をゲートパルス発生回路５に与える。ゲートパルス
発生回路５は測定指令信号を入力すると所定時間だけサ
イリスタ変換器２の点弧制御を行いコンデンサ７を充電
する。このとき、接地用開閉器１２が閉路しているけれ
ども、絶縁抵抗１゛１の抵抗値Ｒｏが大きいのでサイリ
スク変換器２の直流出力はコンデンサ７の充電に費やさ
れる。コンデンサ７の充電時に接地用開閉器１２に電流
が流れる可能性がある場合にはコンデンサ７を所定時間
だけ充電してから接地用開閉器１２を閉路してもよい。

コンデンサ７を所定時間だけ充電しサイリスタ変換器２
の点弧制御を中止（ゲートサプレス）すると、コンデン
サ７は＠３図に示すようにそれぞれ抵抗９と絶縁抵抗１
１を介して放電する。このときの放電時定数Ｔは直流電
動Ｉａ４０巻線抵抗を無視すると次式％式％ （１） Ｃ：コンデンサ７の容量 Ｒ１：抵抗８の抵抗値 ＲＤ：抵抗９の抵抗値 ＲＧ：絶縁抵抗値 通常の静止レオナード装置におけるコンデンサ７の容量
Ｃは数μＦ、抵抗８の抵抗値Ｒ＋は数１０Ω、抵抗９の
抵抗値Ｒｎは数１００にΩである。また直流電動機４の
絶縁抵抗値Ｒｏは正常時で数ＭΩ〜数１００ＭΩで、絶
縁劣化開始時には数１ＯＫΩ〜１００ＫΩまで減少する
。

さて、（１）式より絶縁抵抗値Ｒｏをめると次式のよう
になる。

（２）式の両辺をＲａで除算し、その逆数をとると次式
のように表わせる。

絶縁抵抗Ｒｏをめるため（３）式の逆数をめる次式のよ
うになる。

（４）式から明らかなように時定数Ｔが大きいと（４）
式の右辺第１項が小さくなるので絶縁抵抗値Ｒ。

は大きな値となる。また、時定数Ｔが小さいと（４）式
の右辺第１項が大きくなるので絶縁抵抗値Ｒ。

は小さくなる。このように放電時定数Ｔと絶縁抵抗値Ｒ
Ｇとは相関関係がある。

特に、絶縁抵抗値ＲＧが小さくなり、１））Ｒ。

／　ＲＤになると（２）式は次式のように表わせる。

通常Ｒａ　＞　Ｒ＋であり、かつコンデンサ７の容量Ｃ
は一定値であり、”＞ＲＧ／ＲＤの範囲では絶縁抵抗値
Ｒｏは放電時定数Ｔに比例して変化するようになる。絶
縁抵抗値Ｒｅ　（Ｒｏ／　ＲＤ）と時定数Ｔの関係を示
すと第４図のようになる。

以上のように直流電動機４の絶縁抵抗値ＲＧの低下によ
りコンデンサ７の放電時定数Ｔは小さくなる。

具体例でもって放電時定数をめてみる。

コンデンサ７の容量Ｃ＝４μＦ５抵抗８の抵抗１１頁１
”（Ｉ＝４０Ω、抵抗９の抵抗値ＲＤ＝２００にΩで、
正常なときの絶縁抵抗値Ｒｏ＝１０ＭΩとすると、その
ときの放電時定数Ｔは（１）式から次のようにしてめら
れる。

抵抗８の抵抗値Ｒ１を無視すると時定数は次のようにな
る。

Ｔ中０．７８（秒） 一方、絶縁抵抗値が５０にΩに低下したとすると時定数
Ｔは次のようになる。

Ｔ中０１６ｃ秒） 以上のようにＩＮ流電動機の絶縁抵抗値はコンデンサ７
の放電時定数と相関関係があり、放電時定数Ｔをｆｉ１
１定することによシ絶縁抵抗値を検出できる。

次に、放電時定数の測定方法について第５図を参照して
説明する。

コンデンサ７の充電電圧、つまり電圧検出器１０の検出
初期値をＶＯ、放電開始がら１１時間後の電圧をＶＩ、
時刻ｔ１から一定時間後の時扁ｔ２における電圧ｖ２と
すると、電圧Ｖ＋　、’Ｖｚは抵抗８の抵抗値Ｒ１を無
視すると次式で表わすことができる。

Ｖｌ　＝ＶｏＸ　ｅＸｌ）　（ｔ＋／　Ｔ　）　・・・
・”・・（６）Ｖ２＝ＶＯＸｅＸｐ（ｔ２／Ｔ）　・・
−−（７）（６）式を（７）式で割算すると Ｖｌ／Ｖ２＝　ｅＸ［）（ｔ＋／Ｔ　＋　ｔ２／Ｔ）　
・・”・（８）となる。（８）式より時定数Ｔをめると
次式のようになる。

Ｔ＝　（ｈ　Ｌ＋　）／ｊｏｇ　ｅ（Ｖ’＋　／　Ｖ２
　）＝Δｔ　／　ｔａｇ　ｅ　（ＶＩ　／　Ｖ２　）　
・・・−・＝（９）（９）式から明らかなように放電時
定数Ｔはコンデンサ７の放電初期電圧値に関係なく、電
圧測定時刻’Ｉ　ｒ　ｔ２　と電圧検出＠Ｖ＋　、Ｖ２
によって測定できる。

第２図における絶縁抵抗測定回路１４は電圧検出器１０
の電圧検出信号を大刀し第２図に示す処理を実行して絶
縁抵抗を測定する。

まず、ステップＳ１において時刻ｔ１における電圧検出
器■１　を取シ込む。絶縁抵抗測定回路１４は抵抗測定
指令回路１３が測定指令信号を与えてから所定時間経過
してゲートパルス発生回路５がゲートサプレスしてから
測定を開始する。ステップＳ１で軽圧検出値Ｖｌを取込
んでから一定時間Δを経過したかをステップＳ２で判断
し、一定時間Δを経過したならばステップｓ３に移行す
る。ステップＳ３で電圧検出器Ｖ２を取込み、ステップ
Ｓ４で（９）式に基づき放電時定数Ｔを計算する。ステ
ップＳ５ではステップＳ４でめた時定数Ｔから（４）式
に基づき絶縁抵抗値Ｒｏをめる。

絶縁抵抗測定回路１４は以上のような処理を実行して絶
縁抵抗値Ｒｏを検出する。

このようにして直流電動機の絶縁抵抗を測定するのであ
るが、コンデンサの放電時定数を測定することによって
絶縁抵抗を検出している。そのため、直流電動機毎に絶
縁抵抗計を接続し、かつ取外すという作業が不要となり
絶縁抵抗の測定を簡単にして短時間で行える。

捷た、第１図の実施例においてコンデンサ７けサージア
ブソーバ用のものを用い、また電圧検出も静止レオナー
ド装置の制御に用いる電圧検出信号を用いているので、
接地用開閉器のみを追加するのみで簡単な構成で実現で
きる。

第６図に本発明の他の実施例を示す。

第６図において第１図と異なるところは主回路開閉器３
を負側母線に接続すると共に接地用開閉器１２によって
負側母ＩＮを接地するようにしたことである。

第６図の実施例においても接地用開閉器１２を閉路する
と直流電動機４を介してコンデンサ７の放電閉回路が形
成される。したがって、第６図の実施例においても第１
図の実施例と同様に絶縁抵抗を測定できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば静止レオナード装置
における直流電動機の絶縁抵抗を簡単かつ短時間で測定
することができる。本発明は圧延設備などのように多数
の静止レオナード装置を有する場合に用いると特に顕著
な効果を発揮する。

なお、上述の実施例はサイリスク変換器が可逆変換器で
あるが一方向変換器でも同様の効果を奏し得るのは勿論
である。また、コンデンサの電圧をＣσ接検出すれば電
圧検出用抵抗がなくても絶縁抵抗の測定が可能である。

このことは第４図の抵抗値Ｒｎが無限大と考えれば良い
ことから明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は第１
図における絶縁抵抗測定回路の処理フロー図、第３図は
放電閉回路図、第４図は接地抵抗と放電時定数の関係を
示す特性図、第５図は放電特性図、第６図は本発明の他
の実施例を示す構成図である。 ２・・・サイリスタ変換器、３・・・主回路開閉器、４
・・・直流電動機、５・・・ゲートパルス発生回路、７
・・・コンデンサ、８．９・・・抵抗、１０・・・電圧
検出器、１２・・・接地用開閉器、１３・・・抵抗測定
指令回路、１４・・・絶縁抵抗測定回路。 凛２図 藻ろ　凶 ／３　／４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、交流を直流に変換するサイリスタ変換器と、該サイ
   リスタ変換器の直流出力母線間に接続されたコンデンサ
   と、前記サイリスタ変換器の直流出力を主回路開閉器を
   介して供給される直流電動機と、閉路することにより直
   流出力母線の一方を接地し、前記直流電動機を介して前
   記コンデンサの放電閉回路を形成する接地用開閉器と、
   前記コンデンサの電圧を検出する電圧検出手段と、該電
   圧検出手段で検出した電圧によって前記コンデンサの放
   電時定数をめ、この放電時定数によって前記直流電動機
   の絶縁抵抗を検出する絶縁抵抗検出手段とを備え、前記
   主回路開閉器を開路した後に所定時間だけ前記コンデン
   サの充電を行い絶縁抵抗の測定を行うようにしたことを
   特徴とする静止レオナード装置。 ２、特許請求の範囲第１項において前記電圧検出手段は
   直流出力母線間に接続された抵抗の両端電圧を検出する
   ことを特徴とする静止レオナード装置。