JP4948581B2 - 単相誘導電動機の起動方法及びこれを用いる電子リレー - Google Patents
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Description
よって機械的/電気的摩耗で特性が低下する短所があるため、次第に電子リレーが使用さ
れるようになってきた。単相誘導電動機用電子リレーは、起動巻線にトライアックのよう
な電力用半導体スイッチング素子を直列に連結し、制御回路で半導体スイッチング素子を
制御して、起動時にのみ起動巻線に電流が流れるようにしたものである。
ックをオフして、多様な規格の電動機に適用することができる互換性の大きい単相誘導電動機の起動方法及びこれを用いる電子リレーを提供することにある。
ンデンサの放電経路を形成して回路を保護することができる単相誘導電動機用電子リレー
を提供することにある。
列連結される第2ダイオードD2とからなる閉回路で構成されて、起動用コンデンサCSの充電電圧を徐々に放電させる機能をする。電源回路128は通常の回路構成からなるので説明を省略する。
サCSが連結されたコンデンサ起動型であるか分相起動型であるかを判断した後、コンデンサ起動型であれば、第2出力端子OUT2で比較器U1の基準電圧を第1基準電圧になるようにする。第1基準電圧は、トライアックQ1がオフされた場合に電動機線路電圧のゼロ電圧を検出するための基準電圧である(S201、S202)。
た後、トライアックゲートGの制御用出力ポートOUT1にトリガーパルス信号を出力する。マイコン130の出力OUT1によってトライアックのゲートG制御回路である抵抗R7とトランジスターQ2を介してトライアックゲートGにゲート電流が印加されると、トライアックQ1はゼロ電圧でオン(On)状態になり、これにより、起動巻線W2には運転巻線W1よりも位相が進んだ電流が流れるようになって、位相差による回転力が発生されて起動が開始される(S204、S205)。この時、本発明では、ゼロ電圧状態でトライアックQ1がオンされるので、インパルス電流(Impulse Current)からトライアックQ1と周辺回路を保護することができる。
電圧を−端子基準電圧と比較して、トライアックQ1の位相反転(すなわち、起動前には電動機線路電圧のゼロ電圧通過時点、起動中には起動巻線電流のゼロ電流通過時点)を感知して、IN1端子でマイコン130に提供する。この時起動巻線電流のゼロ電流通過時点及びその変動区間を最大限早く正確に予測するのが、効率の良いトライアックQ1制御にもっと有利なので、本発明では、抵抗R6を可変抵抗にして交流電源の半週期ごとに発生する起動巻線電流の位相反転によって、比較器U1の−端子基準電圧の上限値(High limit)と下限値(Low limit)をマイコン(MCU)130で調整する。
誘起電圧をモニタリングして再起動を処理することができる。
Claims (13)
- 運転巻線と起動巻線が半導体スイッチング素子を介して並列に連結された単相誘導電動機において、半導体スイッチング素子をオンして起動巻線に電流を流れるようにするステップと、
前記起動巻線に電流が流れたとき、回転子の回転速度に比例する誘起電圧を前記起動巻線から検出するステップと、
前記検出された誘起電圧入力を受けて、加速トルクに比例する誘起電圧の変動比を演算して格納するステップと、
前記格納された誘起電圧の変動比を比較して、誘起電圧変動比が増加してから減少した場合に、誘起電圧の変動比が最大値である時点を起動トルクが最大である時点と判断するステップと、
前記判断後、誘起電圧の変動比が減少し始めると、前記半導体スイッチング素子をオフして起動を完了するステップと、を含むことを特徴とする単相誘導電動機の起動方法。 - 前記半導体スイッチング素子はトライアックであり、
前記トライアックのゲートは、前記起動巻線電流のゼロ電流時点ごとに一定遅延時間トリガーされて、トライアックのオン状態を効率良く維持することを特徴とする請求項1に記載の単相誘導電動機の起動方法。 - 起動完了後、前記誘起電圧が一定値以下に減少したり、前記トライアックの両端電圧と線路電圧の位相差が一定値以下に減少した場合、再起動するステップをさらに含むことを特徴とする請求項2に記載の単相誘導電動機の起動方法。
- 起動完了後、前記トライアックの両端電圧が線路電圧に比べて進相状態となれば、瞬間正逆運転または外部衝撃による望まない逆方向運転状態と判断して再起動するステップをさらに含み、順方向復帰と瞬間正逆運転を可能にしたことを特徴とする請求項2に記載の単相誘導電動機の起動方法。
- 前記単相誘導電動機が分相起動型である場合、
起動中には、電動機線路電圧と起動巻線電流間の位相差を感知して、起動巻線電流と線路電圧の位相差が増加する時点を確認し、その変化が緩くなると起動が完了したと予測して、一定遅延時間内に前記トライアックをオフし、
運転中には、電動機線路電圧とトライアック両端電圧間の位相差を感知して、両電圧間の位相差が一定値以下に減少すると再起動することを特徴とする請求項2に記載の単相誘導電動機の起動方法。 - 単相誘導電動機の起動巻線と起動コンデンサの間に連結され、前記起動巻線の電流の流
れを断続するトライアックと、
電動機の回転速度に比例する起動巻線の誘起電圧を検出するための誘起電圧検出回路と
、
前記トライアックの両端電圧を検出して、起動前には電動機線路電圧のゼロ電圧を検出
し、起動中には起動巻線電流のゼロ電流を検出するウィンドウ比較回路と、
前記ウィンドウ比較回路の信号に応じて、電動機線路電圧のゼロ電圧時点に前記トライ
アックをオンして起動を開始し、起動中には前記ウィンドウ比較回路の信号に応じて起動
巻線電流のゼロ電流時点ごとに一定遅延時間前記トライアックのゲートをトリガーさせて
、トライアックのオン状態を維持し、起動中に前記誘起電圧検出回路から起動巻線の誘起
電圧入力を受け、電動機の加速トルクに比例する誘起電圧の変動比を演算して、加速トル
クが最大値であることで起動トルクが最大であることを確認した後、加速トルクが減少し
始めると前記トライアックをオフするマイコンと、を含むことを特徴とする単相誘導電動
機用電子リレー。 - 前記マイコンは、
起動前には、第1基準電圧を前記ウィンドウ比較回路に提供し、前記トライアックの両
端電圧と比べた後、前記ウィンドウ比較回路がゼロ電圧を検出すると、前記トライアック
のゲートを制御して前記トライアックをオンし、
起動巻線に電流が流れると、前記ウィンドウ比較回路が交流電源の半周期ごとに発生す
る起動巻線電流のゼロ電流を検出するように、次の位相の第2基準電圧を前記ウィンドウ
比較回路に提供し、前記トライアックの両端電圧と比べた後、起動巻線電流のゼロ時点と
認識して、起動電流の位相反転が完了する時間(ゼロ電流発生時間)の間、前記トライア
ックのゲートに電流を印加して、効率良く前記トライアックのオン状態を制御することを
特徴とする請求項6に記載の単相誘導電動機用電子リレー。 - 前記起動コンデンサの充電電圧を放電させるための放電回路を提供して、
別途の放電抵抗無しでも継電器内部の電源回路を介して前記起動コンデンサを放電させ
ることを特徴とする請求項6に記載の単相誘導電動機用電子リレー。 - 前記放電回路は、
前記起動コンデンサの一端に直列連結される運転巻線と、前記運転巻線に直列連結され
る第1抵抗(R1)と、前記第1抵抗(R1)に直列連結される第10抵抗(R10)と
、一端が前記第10抵抗(R10)に直列連結され他端が前記起動コンデンサの他端に直
列連結される第2ダイオード(D2)とからなる閉回路であることを特徴とする請求項8
に記載の単相誘導電動機用電子リレー。 - 前記トライアックの両端にはバリスタが並列に連結されて充電電圧及びサージやインパ
ルスから前記トライアックを保護することを特徴とする請求項6に記載の単相誘導電動機
用電子リレー。 - 運転巻線と起動巻線が並列に連結される分相起動型単相誘導電動機の電子リレーにおい
て、
前記起動巻線に直列に連結され、ゲート信号に応じて電流の流れを断続するトライアッ
クと、
前記起動巻線電流の位相反転(ゼロ電流)を検出するためのウィンドウ比較回路と、
線路電圧の位相反転(ゼロ電圧)を検出するための電流制限用抵抗(R12)と、
前記ウィンドウ比較回路を介して前記トライアックの両端電圧入力を受けて、前記起動
巻線の電流位相を検出し、前記電流制限用抵抗を介して電動機線路電圧の位相を検出した
後、起動巻線電流と線路電圧の位相差が増加する時点を確認し、その変化が緩くなれば起
動が完了したと予測して、一定遅延時間内に前記トライアックをオフするように制御する
マイコンと、を含むことを特徴とする単相誘導電動機用電子リレー。 - 前記マイコンは、
電動機の起動中には、線路電圧の位相反転である起動巻線両端電圧のゼロ電圧を感知し
て、内部タイマーを初期化した後、交流電源の半周期ごとに発生する起動巻線電流の位相
反転と同相を成すトライアック両端電圧の変動を感知すると、前記タイマーの値を持って
線路電圧と起動巻線電流間の位相差を演算して、持続的にその変化を内部メモリに格納し
ておき、電動機の起動トルクが増加して電動機の速度が相対的に急激に増加して電流が減
少すれば、前記位相差も電動機の拘束時と比べて相対的に急激に大きくなることを確認し
て、一定動作遅延時間後、前記トライアックをオフして起動巻線回路を遮断することを特
徴とする請求項11に記載の単相誘導電動機用電子リレー。 - 前記マイコンは、
前記トライアック両端電圧と線路電圧の間の位相差を持続的に感知し、両電圧間の位相
差が一定値以下に減少すれば、前記トライアックのゲートをトリガーして再起動すること
を特徴とする請求項11に記載の単相誘導電動機用電子リレー。
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