JPH0591199U - 単相インダクション・モータ用ソフトスタート回路 - Google Patents
単相インダクション・モータ用ソフトスタート回路Info
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- JPH0591199U JPH0591199U JP5432891U JP5432891U JPH0591199U JP H0591199 U JPH0591199 U JP H0591199U JP 5432891 U JP5432891 U JP 5432891U JP 5432891 U JP5432891 U JP 5432891U JP H0591199 U JPH0591199 U JP H0591199U
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 始動ピーク電流を抑制するとともに、電圧が
95%以上に昇圧した時点で全電圧投入に切り換えて節
電及びサイリスタの保護を行う。 【構成】 本考案の単相インダクション・モータ用ソフ
トスタート回路1は、単相交流ACのゼロクロスを検出
し同期信号Cを出力するゼロクロス同期信号発生手段2
と、単相交流電源ACに設けたサイリスタ40を備える
電圧制御手段4と、モータ始動指令ONを受けて作動を
開始し、同期信号Cに基づき、そのプログラムにより所
定始動期間において位相角制御または周波数制御による
電圧制御信号Gをサイリスタ40のゲートに出力して誘
導負荷5に入力する電圧値を段階的に増加させるゲート
制御手段3とを備えるものにおいて、電圧制御手段4
が、サイリスタ40に並列となるように全電圧投入素子
42を配置し、ゲート制御手段3が、始動期間が終了し
た時点でサイリスタ40の作動を停止すると同時に、接
点導通信号Hを全電圧投入素子42に出力して、単相交
流電源ACの全電圧を誘導負荷5に供給するよう構成し
たことを特徴とする。
95%以上に昇圧した時点で全電圧投入に切り換えて節
電及びサイリスタの保護を行う。 【構成】 本考案の単相インダクション・モータ用ソフ
トスタート回路1は、単相交流ACのゼロクロスを検出
し同期信号Cを出力するゼロクロス同期信号発生手段2
と、単相交流電源ACに設けたサイリスタ40を備える
電圧制御手段4と、モータ始動指令ONを受けて作動を
開始し、同期信号Cに基づき、そのプログラムにより所
定始動期間において位相角制御または周波数制御による
電圧制御信号Gをサイリスタ40のゲートに出力して誘
導負荷5に入力する電圧値を段階的に増加させるゲート
制御手段3とを備えるものにおいて、電圧制御手段4
が、サイリスタ40に並列となるように全電圧投入素子
42を配置し、ゲート制御手段3が、始動期間が終了し
た時点でサイリスタ40の作動を停止すると同時に、接
点導通信号Hを全電圧投入素子42に出力して、単相交
流電源ACの全電圧を誘導負荷5に供給するよう構成し
たことを特徴とする。
Description
【0001】
本考案は、単相インダクション・モータ用ソフトスタート回路に関し、特に、 単相交流電源を位相角制御のみ、または位相角制御と周波数制御とにより電圧/ 周波数(V/F)値を制御して、所定の始動時間内に電圧を漸進的に増加するこ とで、始動時に過大な始動ピーク電流または振動などが発生することを防止する 単相インダクション・モータ用ソフトスタート回路に関する。
【0002】
従来において、単相インダクション・モータと呼ばれる単相誘導電動機は、直 流電動機に比べて安価で、しかも保守点検をほとんど必要としないため、電気冷 蔵庫、洗濯機、クーラなどの家庭電化製品から電動工具などの軽工業機器にまで 広く利用されてきた。
【0003】 そして、3相インダクション・モータにおいては、起動時に定格電流の3倍か ら12倍の始動ピーク電流が流れるので、始動電圧を制御する方法として、単巻 変圧器のタップを切り換える始動補償法、Y接続後にΔ接続に切り換えるスター /デルタ始動法、コンドルファー始動法、リアクトル始動法などが知られ、始動 電圧を段階的に昇圧することで始動ピーク電流を制御していた。
【0004】 また、単相インダクション・モータについては、始動ピーク電流が3相インダ クション・モータより小さいので、全電圧を直に電動機に供給する直入れ始動法 を採用しても大きな問題はないと見なされてきた。
【0005】 しかしながら、図10に示したように、単相インダクション・モータについて も、直入れ始動法を採用した場合、縦軸に電流Iを横軸に時間Tを表すと、t1 時にスイッチ・オンとなると図示の始動ピーク電流IS が流れていた。この始動 ピーク電流IS の大きさは誘導負荷により異なるが、おおよそ定格電流IRの3 倍から6倍の値となり、図示の一例では約3倍となっている。そして、定格電流 IRに落ち着くt2時に向けて電流値が減少するので、その減少曲線a及びモー タの負荷曲線bとで囲まれる斜線部分が、主にコイルの発熱またはモータの振動 現象として、長い目で見ると大きなエネルギー損失Lとなっていた。また、電源 の一時的な電圧降下現象を発生させるので、同一電源の電気器具に悪い影響をあ たえることにもなっていた。なお、定格電流IRに落ち着いた後は、ほぼ水平な 定格直線cを描き、t3時にスイッチ・オフとなると、電流値は停止曲線dを描 いて消失する。以下、t4,t5,t6時にも同様にスイッチのオン・オフに対 応した電流曲線を描いていた。
【0006】
本考案が解決しようとする課題は、単相インダクション・モータの始動時に始 動ピーク電流が発生し、電気エネルギーの損失、モータ寿命の短縮、誘導負荷の 振動及び電源電圧低下による他の電機器具への悪影響などという悪い結果をもた らしていた点である。
【0007】
本考案の単相インダクション・モータ用ソフトスタート回路は、単相交流のゼ ロクロスを検出し同期信号をゼロクロス同期信号発生手段と、単相交流電源に設 けた複数のサイリスタを備える電圧制御手段と、モータ始動指令を受けて作動を 開始し、同期信号に基づき、そのプログラムにより所定始動期間において位相角 制御または周波数制御による電圧制御信号をサイリスタのゲートに出力して誘導 負荷に入力する電圧値を段階的に増加させるゲート制御手段とを備えるものにお いて、電圧制御手段が、誘導負荷に全電圧を供給する全電圧投入素子をサイリス タに並列となるように配置し、ゲート制御手段が始動期間が、終了した時点で電 源制御信号の出力を停止してサイリスタの作動を停止すると同時に、接点導通信 号を全電圧投入素子に出力して、単相交流電源の全電圧を誘導負荷に供給するよ うに構成したことを主要な特徴とする。始動ピーク電流を有効に制御し電圧が9 5%以上になった時点で全電圧投入に切り換えるという目的を、中央処理装置( CPU)を採用した簡単な回路構成により達成した。
【0008】
図1において、本考案の単相インダクション・モータ用ソフトスタート回路1 (以下、ソフトスタート回路1という)は、ゼロクロス同期信号発生手段2とゲ ート制御手段3と電圧制御手段4とを基本回路構成として、単相交流電源AC及 び誘導負荷5との間に設けるもので、ゼロクロス同期信号発生手段2から単相交 流電源ACのゼロクロスに基づくゼロクロス同期信号Cをゲート制御手段3に入 力してゲート制御手段3及び電圧制御手段4を同期制御するとともに、始動指令 信号ONが入力された時にゲート制御手段3から電圧制御信号Gを電圧制御手段 4のサイリスタ40に入力して、誘導負荷5の単相インダクション・モータIM の始動ピーク電流IS (図9を参照)を制御するとともに、始動期間が終了した 時点でゲート制御手段3から全電圧投入信号Hを電圧制御手段4の全電圧投入素 子42に入力して、単相交流電源ACの全電圧(100V)を誘導負荷6に供給 する。第1の実施例 図2と図3とにおいて、本考案にかかわるソフトスタート回路1の第1実施例 を説明すると、ゼロクロス同期信号発生手段2は、単相交流電源ACの入力線X ,Yから回路電源VをえるトランスT1,単相交流電源ACを整流するブリッジ 整流器BG,コンパレータOP1,ダイオードD1,D2及びフリップ・フロッ プIC1,IC2から構成されて、図3の1段目を見ると分かりやすいように、 単相交流電源ACの入力線X−Y電圧がゼロとなる時点を検出してパルスを発生 し、ゼロクロス同期信号C(図3の2段目を参照)としてゲート制御手段3に入 力する。このゼロクロス同期信号Cによりゲート制御手段3及び電圧制御手段4 のサイリスタ40を同期制御する。
【0009】 ゲート制御手段3は、所定の始動期間において予め設定されたプログラムによ り導通位相角を制御する電圧制御信号Gを電圧制御手段4のサイリスタ40に入 力して単相交流電源ACの出力線X’−Y’電圧を段階的に増加させた後(図3 は全電圧の50%),出力線X’−Y’側の電圧が全電圧の95%となる時に電 圧制御信号Gの出力を停止するとともに、電圧制御手段4の全電圧投入素子42 に接点導通信号Hを出力して全電圧を誘導負荷5に提供するように構成したマイ クロプロセッサとしてのCPU(中央処理装置)30と、このCPU30から出 力される電圧制御信号Gを増幅して電圧制御手段4に入力する増幅器32とを備 えている。
【0010】 電圧制御手段4は、サイリスタ40として2個のSCR1,SCR2を入力線 Xに並列挿入し、各ゲートG1,G2にゲート制御手段3のCPU30から増幅 器32を介して電圧制御信号Gの入力を受ける。この電圧制御信号Gは、2個の SCR1,SCR2に対応してゲートG1に入力される第1トリガー信号GT1 及びゲートG2に入力される第2トリガー信号GT2を含んでおり、第1トリガ ー信号GT1がSCR1に入力されると正電圧が流れ(図3の3段目を参照)、 第2トリガー信号GT2がSCR2に入力されると負電圧が流れる(図3の4段 目を参照)とともに、始動期間の初期においてマイクロプロセッサ30のプログ ラムにより間隔の開いていた導通位相角が徐々に間隔を縮めて出力線X’−Y’ 側の電圧出力を段階的に増加させ、全電圧の95%に到達したのち1〜2秒の余 裕をおいて、電圧制御信号Gの出力を停止すると同時に、全電圧投入信号Hによ り全電圧投入素子42つまり電磁接触器MRの接点を閉じて単相交流電源ACの 全電圧を誘導負荷5に投入する。そして、この全電圧投入の時点でSCR1,S CR2には電圧制御信号Gの入力が停止されて、オープン回路状態となってパワ ー消費ならびに発熱を抑止する。
【0011】 第2実施例 図4において、本考案にかかわるソフトスタート回路1の第2実施例は、第1 実施例と同じ回路構成のゼロクロス同期信号発生手段2及びゲート制御手段3と 、第1実施例とは異なる回路構成の電圧制御手段4と、第1実施例にはない電源 フィルタ6とを備えているので、まず電圧制御手段4について説明すると、サイ リスタ40として4個のトライアックTr1,Tr2,Tr3,Tr4を単相交 流電源ACの入力線X,Y間に並列挿入して、各ゲートG1,G2,G3,G4 にゲート制御手段3のCPU30から増幅器32を介し電圧制御信号Gの入力を 受ける。そして、入力線X側に配置されたトライアックTr1と並列になるよう に全電圧投入素子42(図1を参照)として電磁接触器MR1を設けるとともに 、入力線Yに配置されたトライアックTr3と並列になるように全電圧投入素子 42として電磁接触器MR2を設けている。そして、図5に示すように、サイリ スタ40を構成している4個のトライアックTr1,Tr2,Tr3,Tr4は 、トライアックTr1が導通する時にはトライアックTr3が導通し、トライア ックTr2が導通する時にはトライアックTr4が導通するとともに、トライア ックTr1,Tr4及びTr2,Tr3は同時には導通することがないように回 路構成している。
【0012】 LCフィルタ6は、単相交流電源ACの変動により電圧波形に深い切り込みが 入ることによりゼロクロス同期信号Cが乱れて、トライアックTr1,Tr2, Tr3,Tr4の制御が不安定になることを防止するために設けるもので、この 電源フィルタ6を通過した単相交流電源ACは、きれいな正弦波となって安定し た制御が行えるようになる。
【0013】 従って、第2実施例のソフトスタート回路1は、位相角制御により電圧Vを段 階的に昇圧させるとともに、ゲート制御手段3のプログラムによりトライアック Tr1,Tr2,Tr3,Tr4の導通順序を制御して電圧Vに応じた周波数F 変換を行って、V/F値を一定に保ち、単相交流電源ACの単相インダクション ・モータIM(特にかご型)の電機子に流れる電流と回転トルクを一定値に維持 するので、低電圧時でも良好な始動能力を発揮させることができる。
【0014】 ここで、第2実施例の周波数Fの変換を説明すると、例えば60Hzの周波数 Fは公約数により1,2,3,4,5,6,10,12,15,20,30,6 0Hzに等分割できるので、ゲート制御手段3のCPU30に設定できるプログ ラムとして、表1(60Hz,30Hz,20Hz,15Hzのみを記載)を例 示する。
【0015】
【表1】
【0016】 この表1と図4と図6とにおいて、周波数Fが60Hzの場合は、図6に示す ように、ゲート制御手段3のCPU30が、最初にトライアックTr1,Tr3 のゲートG1,G3に第1,第3トリガー信号GT1,GT3として正の“1” を入力し、トライアックTr2,Tr4のゲートG2,G4に第2,第4トリガ ー信号GT2,GT4,“0”を入力するとともに、次回にゲートG1,G3に “0”を入力し、ゲートG2,G4に負の“1”を入力することを繰り返すので 、図3に示した第1実施例と同じ制御結果となる。
【0017】 表1と図4と図7とにおいて、周波数Fが30Hzの場合は、先ずゲートG1 ,G3に正の“1”を入力し、次にゲートG2,G4に正の“1”を入力し、か つ同じくゲートG2,G4に負の“1”を入力した後、ゲートG1,G3に負の “1”を入力するというパターンを繰り返すことにより、30Hzの周波数Fを 獲得することができる。つまり、ゲートG1,G3/ゲートG2,G4に“10 010110”(下線は負を示す)を繰り返して入力するプログラムを設定する 。
【0018】 表1と図4と図8とにおいて、周波数Fが20Hzの場合は同様にゲートG1 ,G3に“101101”を、ゲートG2,G4に“010010”を繰り返し て入力するプログラムを設定し、周波数Fが15Hzの場合は図示していないが 、ゲートG1,G3に“10100101”を、ゲートG2,G4に“0101 1 010”を入力するプログラムを設定すればよい。
【0019】
本考案のソフトスタート回路1の効果を図9について説明すると、t1時のス イッチ・オンで位相角制御により導通が遅らされて低い始動電圧に抑えられるの で、始動ピーク電流IS は定格電流IRよりわずかに大きいものに制御される。 この際、増大曲線a及びモータの負荷曲線bとで囲まれる小さな斜線部分がエネ ルギー損失Lとなるにとどまるので、コイルの発熱またはモータの振動現象を有 効に抑えることができるとともに、同一電源の電圧降下という現象も発生しない 。また、図1,2,4に示したように、段階的に昇圧して95%以上の電圧にな るとゲート制御手段3により全電圧投入素子42としての電磁接触器MR,MR 1,MR2を作動させて、サイリスタ40を休ませるのでパワー消費及び発熱の 抑制と装置の使用寿命の延長とに効果がある。
【図1】本考案による単相インダクションモータ用ソフ
トスタート回路の基本的回路系統図である。
トスタート回路の基本的回路系統図である。
【図2】本考案によるソフトスタート回路の第1実施例
を示す図である。
を示す図である。
【図3】図2中の信号のタイムチャートを示す図であ
る。
る。
【図4】本考案によるソフトスタート回路の第2実施例
を示す図である。
を示す図である。
【図5】サイリスタの回路構成図である。
【図6】周波数が60Hzの場合の図4中の信号のタイ
ムチャートを示す図である。
ムチャートを示す図である。
【図7】周波数が30Hzの場合の時間と図4中の信号
のタイムチャートを示す図である。
のタイムチャートを示す図である。
【図8】周波数が20Hzの場合の図4中の信号のタイ
ムチャートを示す図である。
ムチャートを示す図である。
【図9】本考案によるソフトスタート回路の電流のタイ
ムチャートを示す図である。
ムチャートを示す図である。
【図10】従来の単相インダクションモータにおける直
流れ始動法を採用した場合の電流のタイムチャートを示
す図である。
流れ始動法を採用した場合の電流のタイムチャートを示
す図である。
1 ソフトスタート回路 2 ゼロクロス同期信号発生手段 3 ゲート制御手段 4 電圧制御手段 5 誘導負荷 6 フィルタ 30 CPU 32 増幅器 40 サイリスタ(SCR1,SCR2,Tr1,Tr
2,Tr3,Tr4) 42 全電圧投入素子 C ゼロクロス同期信号 G 電圧制御信号 AC 単相交流電源 IM 単相インダクション・モータ
2,Tr3,Tr4) 42 全電圧投入素子 C ゼロクロス同期信号 G 電圧制御信号 AC 単相交流電源 IM 単相インダクション・モータ
Claims (3)
- 【請求項1】 単相交流電源と誘導負荷との間に設け
て、誘導負荷に備えた単相インダクション・モータの始
動ピーク電流を制御するものであって、 単相交流電源のゼロクロス信号を検出し同期信号として
出力するゼロクロス同期信号発生手段と、 単相交流電源に対して設けた少なくとも2個のサイリス
タを備える電圧制御手段と、 モータ始動指令信号を受けて作動を開始し、ゼロクロス
同期信号発生手段からの同期信号に基づき、そのプログ
ラムにより所定の始動期間において電圧制御信号を電圧
制御手段に配したサイリスタのゲートに出力して誘導負
荷に入力する電圧値を段階的に増加させるゲート制御手
段とを備えるものにおいて、 電圧制御手段が、誘導負荷に全電圧を供給する全電圧投
入素子をサイリスタに並列となるように配置し、 ゲート制御手段が、そのプログラムにより始動期間が終
了した時点で電源制御信号の出力を停止してサイリスタ
の作動を停止すると同時に、接点導通信号を全電圧投入
素子に出力して、単相交流電源の全電圧を誘導負荷に供
給するように構成した単相インダクション・モータ用ソ
フトスタート回路。 - 【請求項2】 上記電圧制御手段が、そのサイリスタを
少なくとも2個のSCR(シリコン制御整流器)とし、
上記ゲート制御手段が、出力する電圧制御信号を正負の
トリガー信号とする請求項1記載の単相インダクション
・モータ用ソフトスタート回路。 - 【請求項3】 上記電圧制御手段が、そのサイリスタを
少なくとも4個のTRIAC(トライアック)とし、上
記ゲート制御手段が、出力する電圧制御信号を電圧に合
わせて周波数を決定する正負のトリガー信号とすること
で電圧/周波数(V/F)制御を行う請求項1記載の単
相インダクション・モータ用ソフトスタート回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5432891U JPH0591199U (ja) | 1991-07-12 | 1991-07-12 | 単相インダクション・モータ用ソフトスタート回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5432891U JPH0591199U (ja) | 1991-07-12 | 1991-07-12 | 単相インダクション・モータ用ソフトスタート回路 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0591199U true JPH0591199U (ja) | 1993-12-10 |
Family
ID=12967526
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5432891U Pending JPH0591199U (ja) | 1991-07-12 | 1991-07-12 | 単相インダクション・モータ用ソフトスタート回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0591199U (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1991
- 1991-07-12 JP JP5432891U patent/JPH0591199U/ja active Pending
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