JP2010020451A - Method for starting inductive load device or resistive load device and device for starting software for single phase - Google Patents

Method for starting inductive load device or resistive load device and device for starting software for single phase Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To develop a new inductive load device or a method for starting a resistive load device and a device for starting software for a single phase for performing various start operations corresponding to the characteristics of a negative load. <P>SOLUTION: This start method is characterized by performing phase control to adjust the voltage effective value of an output by controlling the timing of a trigger pulse to be supplied to a semiconductor switch 11, setting arbitrarily a start voltage, setting arbitrarily the time from the start voltage to a full voltage, and conducting a step-up operation to simultaneously shift the start voltage to the full voltage at the point of time when a phase angle in the phase control becomes a prescribed value in a stage during the shift of the start voltage to the full voltage. Since the optimal rising time can be arbitrarily set, it is possible to smoothly increase output or currents, and to sharply improve the lifetime of the load device itself and equipment connected to the load device. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は誘導負荷装置や抵抗負荷装置が起動する際の突入電流を抑えるための始動方法並びに装置に関するものであって、特に負荷装置の出力や電流を平滑に上昇させることができるとともに、負荷装置の特性に応じた多様な始動動作を行うことのできる始動方法並びに装置に係るものである。   The present invention relates to a starting method and device for suppressing an inrush current when an inductive load device or a resistive load device is started, and in particular, the output and current of the load device can be increased smoothly, and the load device The present invention relates to a starting method and apparatus capable of performing various starting operations according to the characteristics of the above.

単相モータ等の誘導負荷装置あるいはヒータ・照明等の抵抗負荷装置は、起動時に全電圧をかけた場合には、定常電流よりもはるかに大きな突入電流が流れてしまい、ヒューズの溶断、ブレーカーの切断、電源スイッチ接点の溶着等が発生してしまうことがある。
これらの現象は突入電流の大きさに応じた素子を用いる事により回避することも可能であるが、コストの上昇を招いてしまい、更にはヒューズやブレーカーに関しては定常使用時の異常に対して機能しなくなる等の弊害も生じてしまう。
また誘導負荷装置では起動時の電流から定常電流に落ち着くまでの段階でノイズが生じるため、前記負荷装置に接続されている機器等に悪影響を及ぼしてしまう。
Inductive load devices such as single-phase motors, or resistive load devices such as heaters and lighting, when full voltage is applied during startup, an inrush current much larger than the steady current flows, fuse blown, circuit breaker Disconnection, welding of power switch contacts, etc. may occur.
These phenomena can be avoided by using an element according to the magnitude of the inrush current, but this leads to an increase in cost, and the fuse and breaker function against abnormalities during normal use. There will also be negative effects such as failure to do so.
In addition, in the inductive load device, noise is generated at the stage from the start-up current to the steady current, which adversely affects the devices connected to the load device.

このため起動時に負荷装置に印加する電圧を低く抑えて徐々に増大させてゆくことにより、起動時の電流が過度に流れないようにするとともに、定常電流となる前に全電圧にまで上げるといった手法が行われている(例えば特許文献1参照)。   For this reason, the voltage applied to the load device during startup is kept low and gradually increased so that the current during startup does not flow excessively and is increased to the full voltage before the steady current is reached. (For example, refer to Patent Document 1).

特開2006−288907号公報JP 2006-288907 A

上記特許出願に開示された装置は、電源ラインに流れる電流の波形をCTで取り込み、整流された電流から電流検出回路で電流の最大値を求め、電流のピークが検出された時にサイリスタに全出力信号を送るといったフィードバック制御を行っているものであり、電流のピークが検出された時点で急激に電圧を増大させるといった制御を確実に行うことができるものである。
しかしながらランプヒータのような抵抗負荷装置は、温度によって抵抗値がリニアに変化するものであって起動時が最も抵抗値が低くその後温度上昇とともに抵抗値が上昇するものであり、徐々に電圧を増大させた場合には電流のピークが検出されないものであるため、このような抵抗負荷装置への適用はできなかった。
The device disclosed in the above patent application captures the waveform of the current flowing in the power supply line with CT, finds the maximum value of the current with a current detection circuit from the rectified current, and outputs all to the thyristor when the current peak is detected. Feedback control such as sending a signal is performed, and control such that the voltage is rapidly increased when a current peak is detected can be reliably performed.
However, a resistance load device such as a lamp heater has a resistance value that changes linearly with temperature. The resistance value is the lowest at start-up, and then increases as the temperature rises, gradually increasing the voltage. In such a case, the peak of the current is not detected, so that it could not be applied to such a resistance load device.

本発明はこのような背景を考慮してなされたものであって、負荷装置の出力や電流を平滑に上昇させることができるとともに、誘導負荷装置だけではなく抵抗負荷装置への適用も可能であり、負荷装置の特性に応じた多様な始動動作を行うことのできる新規な誘導負荷装置または抵抗負荷装置の始動方法並びに単相用ソフト始動装置の開発を技術課題としたものである。   The present invention has been made in view of such a background, and can increase the output and current of the load device smoothly, and can be applied not only to an inductive load device but also to a resistive load device. The technical problem is to develop a novel inductive load device or resistance load device starting method capable of performing various starting operations in accordance with the characteristics of the load device and a single-phase soft starter.

すなわち請求項1記載の誘導負荷装置または抵抗負荷装置の始動方法は、単相誘導負荷装置や抵抗負荷装置に供給する電力を調整することにより、起動時の突入電流を低減させるための手法において、この手法は、半導体スイッチに供給するトリガパルスのタイミングを制御して出力の電圧実効値を調整する位相制御を行うものであり、始動電圧を任意に設定し、始動電圧から全電圧にまで至るまでの時間を任意に設定し、更に、始動電圧から全電圧にまで至る途中の段階において、位相制御における位相角が所定値になった時点で、一気に全電圧に移行するステップアップ動作を実施するものであることを特徴として成るものである。
この発明によれば、最適な立ち上がり時間を任意に設定することができるため、誘導負荷装置の場合には最適な始動トルクを得ることができ、出力や電流を平滑に上昇させることができるとともに、誘導負荷装置自体及び誘導負荷装置に接続される機器の寿命を飛躍的に向上させることができる。また徐々に電圧を増大させた場合に電源ラインに流れる電流値がピークを持たない抵抗負荷装置であっても適用対象とすることができる。
このため、船舶等、電源容量が限られた状況において負荷装置を効率的に作動させることができる。
また起動時の電流を抑えることにより、電源のフリッカ現象や電圧降下を回避することができる。
That is, the method for starting the inductive load device or the resistive load device according to claim 1 is a method for reducing inrush current at startup by adjusting the power supplied to the single-phase inductive load device or the resistive load device. This method controls the timing of the trigger pulse supplied to the semiconductor switch and performs phase control to adjust the effective voltage value of the output. From the starting voltage to the full voltage, the starting voltage is arbitrarily set. In addition, when the phase angle in the phase control reaches a predetermined value in the midway from the starting voltage to the full voltage, a step-up operation for shifting to the full voltage at once is performed. It is characterized by being.
According to the present invention, since the optimal rise time can be arbitrarily set, an optimal starting torque can be obtained in the case of an inductive load device, and the output and current can be increased smoothly, The life of the inductive load device itself and the equipment connected to the inductive load device can be dramatically improved. Further, even a resistive load device in which the value of the current flowing through the power supply line does not have a peak when the voltage is gradually increased can be applied.
For this reason, a load apparatus can be operated efficiently in the situation where power supply capacity was limited, such as a ship.
Further, by suppressing the current at the time of startup, it is possible to avoid a power flicker phenomenon and a voltage drop.

また請求項2記載の誘導負荷装置または抵抗負荷装置の始動方法は、前記要件に加え、前記ステップアップ動作は、半導体スイッチの位相制御を全電圧にするものであることを特徴として成るものである。
この発明によれば、必要最小限の回路構成によってステップアップ動作を実施することができる。
In addition to the above requirements, the step-up operation of the inductive load device or the resistive load device according to claim 2 is characterized in that the phase control of the semiconductor switch is set to full voltage. .
According to the present invention, the step-up operation can be performed with the minimum necessary circuit configuration.

更にまた請求項3記載の誘導負荷装置または抵抗負荷装置の始動方法は、前記請求項1記載の要件に加え、前記ステップアップ動作は、電源と負荷装置とを直結するものであることを特徴として成るものである。
この発明によれば、定常運転時には半導体スイッチを使用しないため、余分な発熱を排除することができ、省電力運転を行うことができる。
Furthermore, the starting method of the inductive load device or the resistive load device according to claim 3 is characterized in that, in addition to the requirement of claim 1, the step-up operation directly connects the power source and the load device. It consists of.
According to the present invention, since no semiconductor switch is used during steady operation, excessive heat generation can be eliminated and power saving operation can be performed.

また請求項4記載の単相用ソフト始動装置は、単相誘導負荷装置や抵抗負荷装置に供給する電力を調整することにより、起動時の突入電流を低減させるための装置において、この装置は、半導体スイッチに供給するトリガパルスのタイミングを制御して出力の電圧実効値を調整する位相制御を行うものであり、始動電圧を任意に設定するための手段と、始動電圧から全電圧にまで至るまでの時間を任意に設定するための手段とを具えるものであり、更に、始動電圧から全電圧にまで至る途中の段階において、位相制御における位相角が所定値になった時点で、一気に全電圧に移行するステップアップ動作を実施するための手段を具えたことを特徴として成るものである。
この発明によれば、最適な立ち上がり時間を任意に設定することができるため、誘導負荷装置の場合には最適な始動トルクを得ることができ、出力や電流を平滑に上昇させることができるとともに、誘導負荷装置自体及び誘導負荷装置に接続される機器の寿命を飛躍的に向上させることができる。また徐々に電圧を増大させた場合に電源ラインに流れる電流値がピークを持たない抵抗負荷装置であっても適用対象とすることができる。
このため、船舶等、電源容量が限られた状況において負荷装置を効率的に作動させることができる。
また起動時の電流を抑えることにより、電源のフリッカ現象や電圧降下を回避することができる。
In addition, the single-phase soft starter according to claim 4 is a device for reducing inrush current at start-up by adjusting power supplied to a single-phase inductive load device or a resistive load device. Phase control to control the trigger pulse timing supplied to the semiconductor switch to adjust the effective voltage value of the output, and means for arbitrarily setting the starting voltage, and from the starting voltage to the full voltage Means for arbitrarily setting the period of time, and in the middle from the starting voltage to the full voltage, when the phase angle in the phase control reaches a predetermined value, the full voltage is The present invention is characterized by comprising means for performing a step-up operation for shifting to (1).
According to the present invention, since the optimal rise time can be arbitrarily set, an optimal starting torque can be obtained in the case of an inductive load device, and the output and current can be increased smoothly, The life of the inductive load device itself and the equipment connected to the inductive load device can be dramatically improved. Further, even a resistive load device in which the value of the current flowing through the power supply line does not have a peak when the voltage is gradually increased can be applied.
For this reason, a load apparatus can be operated efficiently in the situation where power supply capacity was limited, such as a ship.
Further, by suppressing the current at the time of startup, it is possible to avoid a power flicker phenomenon and a voltage drop.

更にまた請求項5記載の単相用ソフト始動装置は、前記請求項4記載の要件に加え、前記ステップアップ動作を実施するための手段は、半導体スイッチの位相制御を全電圧にするものであることを特徴として成るものである。
この発明によれば、必要最小限の回路構成によってステップアップ動作を実施することができる。
Furthermore, in the soft starter for single phase according to claim 5, in addition to the requirement according to claim 4, the means for performing the step-up operation is to make the phase control of the semiconductor switch full voltage. It is characterized by this.
According to the present invention, the step-up operation can be performed with the minimum necessary circuit configuration.

更にまた請求項6記載の単相用ソフト始動装置は、前記請求項4記載の要件に加え、前記ステップアップ動作を実施するための手段は、電源と負荷装置とを直結するバイパス回路であることを特徴として成るものである。
この発明によれば、定常運転時には半導体スイッチを使用しない運転が可能となるため、余分な発熱を排除することができ、省電力運転を行うことができるとともに、単相用始動装置の寿命を延ばすことができる。
そしてこれら各請求項記載の発明の構成を手段として前記課題の解決が図られる。
Furthermore, in the single-phase soft starter according to claim 6, in addition to the requirement of claim 4, the means for performing the step-up operation is a bypass circuit directly connecting a power source and a load device. Is a feature.
According to the present invention, it is possible to perform an operation without using a semiconductor switch during a steady operation, so that excessive heat generation can be eliminated, power saving operation can be performed, and the life of the single-phase starter is extended. be able to.
The above problems can be solved by using the configuration of the invention described in each of the claims as a means.

本発明によれば、誘導負荷装置だけではなく抵抗負荷装置であっても、負荷装置の出力や電流を平滑に上昇させることが可能となるとともに、負荷装置の特性に応じた多様な始動動作を行うことができ、負荷装置及びその周辺機器の製品寿命を伸ばすことができる。   According to the present invention, not only an inductive load device but also a resistive load device can smoothly increase the output and current of the load device and can perform various starting operations according to the characteristics of the load device. This can extend the product life of the load device and its peripheral devices.

本発明を実施するための最良の形態の一つは以下の実施例に説明するとおりであって、始めに単相用ソフト始動装置の構成について説明し、続いてこの装置の作動態様と併せて本発明の誘導負荷装置または抵抗負荷装置の始動方法について説明する。
なお以下の実施例に対して、本発明の技術的思想の範囲内において適宜変更を加えることも可能である。
One of the best modes for carrying out the present invention is as described in the following embodiments. First, the configuration of the single-phase soft starter will be described, and then the operation mode of this device will be described. A method for starting the inductive load device or the resistive load device of the present invention will be described.
It should be noted that the following embodiments can be appropriately modified within the scope of the technical idea of the present invention.

本発明の単相用ソフト始動装置1は図1に示すように、単相交流電源2(以下、単に電源2と称する。)と負荷装置3とによって形成された回路に接続され、負荷装置3に供給される実効電力を調整することにより、負荷装置3の起動時の突入電流を低減させて負荷装置3及び周辺機器を保護するための装置である。
この単相用ソフト始動装置1は、位相制御装置10、半導体スイッチ11、ゼロクロス信号出力器12及び始動スイッチ13を主要な構成要素として構成されるものであり、以下、これら各要素について説明する。
As shown in FIG. 1, the single-phase soft starter 1 of the present invention is connected to a circuit formed by a single-phase AC power source 2 (hereinafter simply referred to as a power source 2) and a load device 3. By adjusting the effective power supplied to the load device 3, the load device 3 and peripheral devices are protected by reducing the inrush current when the load device 3 is started.
This single-phase soft starter 1 includes a phase control device 10, a semiconductor switch 11, a zero-cross signal output device 12, and a start switch 13 as main components, which will be described below.

まず前記位相制御装置10は、半導体スイッチ11に対して適宜のタイミングでトリガパルスを送出するための装置であり、一例として汎用マイコンが適用されたものである。
また前記半導体スイッチ11は、一例として双方向サイリスタ(トライアック)が適用されるものであり、このものは二個のサイリスタを逆並列に接続し、双方向に電流を流せるようにしたものである。なお半導体スイッチ11としては、GTOサイリスタ、THYサイリスタ、IGBT等を適用することもできる。
また前記ゼロクロス信号出力器12は高精度のコンパレータを具えて構成されるものであり、電源2の出力波形をモニタリングしてゼロクロス信号ライン120を通じてゼロクロス信号を送出するための機器である。
First, the phase control device 10 is a device for sending a trigger pulse to the semiconductor switch 11 at an appropriate timing. As an example, a general-purpose microcomputer is applied.
The semiconductor switch 11 is applied with a bi-directional thyristor (triac) as an example, which is configured such that two thyristors are connected in antiparallel to allow a current to flow in both directions. As the semiconductor switch 11, a GTO thyristor, a THY thyristor, an IGBT, or the like can be applied.
The zero-cross signal output unit 12 is configured to include a high-precision comparator, and is a device for monitoring the output waveform of the power supply 2 and sending a zero-cross signal through the zero-cross signal line 120.

そして位相制御装置10は、前記ゼロクロス信号を元にトリガパルスライン110を通じて半導体スイッチ11に出力するトリガパルスの送出タイミングを決定して、半導体スイッチ11の出力の電圧実効値を調整するための位相制御を実行するものである。すなわち図2(a)に示すように2/π、3/4πのタイミングでトリガパルスが出力された場合には、半導体スイッチ11の出力の電圧実効値は50%となり、図2(c)に示すように0、πのタイミングでトリガパルスが出力された場合には、半導体スイッチ11の出力の電圧実効値は100%(全電圧)となる。   Then, the phase control device 10 determines the trigger pulse transmission timing to be output to the semiconductor switch 11 through the trigger pulse line 110 based on the zero cross signal, and adjusts the effective voltage value of the output of the semiconductor switch 11. Is to execute. That is, as shown in FIG. 2A, when the trigger pulse is output at the timing of 2 / π and 3 / 4π, the effective voltage value of the output of the semiconductor switch 11 is 50%, and FIG. As shown, when the trigger pulse is output at the timing of 0 and π, the effective voltage value of the output of the semiconductor switch 11 is 100% (total voltage).

また単相用ソフト始動装置1は、負荷装置3の始動電圧を任意に設定するための手段と、始動電圧から全電圧にまで至るまでの時間を任意に設定するための手段とを具えるものであり、更に、始動電圧から全電圧にまで至る途中の段階において、位相制御における位相角が所定値になった時点で、一気に全電圧に移行するステップアップ動作を実施するための手段を具える。
すなわち図3を参照しながら具体的に説明すると、起動時の電圧を図3(a)中、A点で示すように全電圧の50%としたい場合には、図2(a)に示すように半導体スイッチ11の出力の電圧実効値はが50%となるようなタイミングでトリガパルスを送出するようにするものであり、このための手段として、一例として位相制御装置10の内部回路に接続された可変抵抗VR1が具えられ、この可変抵抗VR1の値を調整することによりトリガパルスの送出タイミングを決定し、前記A点の値を選定できるようになっている。
なおこの実施例では一例として、始動電圧を全電圧の0〜50%の間で設定できるようにした。
The single-phase soft starter 1 includes means for arbitrarily setting the start voltage of the load device 3 and means for arbitrarily setting the time from the start voltage to the full voltage. And a means for carrying out a step-up operation for shifting to the full voltage at once when the phase angle in the phase control reaches a predetermined value in the middle of the process from the starting voltage to the full voltage. .
Specifically, referring to FIG. 3, when the voltage at start-up is to be 50% of the total voltage as shown by point A in FIG. 3 (a), as shown in FIG. 2 (a). In addition, a trigger pulse is transmitted at a timing such that the effective voltage value of the output of the semiconductor switch 11 is 50%. As a means for this, it is connected to an internal circuit of the phase control device 10 as an example. The variable resistor VR1 is provided, and by adjusting the value of the variable resistor VR1, the trigger pulse transmission timing is determined, and the value of the point A can be selected.
In this embodiment, as an example, the starting voltage can be set between 0 to 50% of the total voltage.

また始動電圧から全電圧にまで至るまでの時間(以下、立上がり時間と称する。)を任意に設定するための手段として、一例として位相制御装置10の内部回路に接続された可変抵抗VR2が具えられるものであり、この可変抵抗VR2の値を調整することにより図3(b)に示すt1 (B点)の値すなわち立上がり時間を選定できるようになっている。具体的には負荷装置3にかかる電圧はA点で示す値(50%)でスタートし、時間がt1 経過したB点で全電圧(100%)となるものであり、このときのトリガパルスの送出タイミングは図2(a)に示した状態から図2(b)に示した状態を経て、図2(c)に示した状態となるものである。
なおこの実施例では一例として、立上がり時間を2〜33秒の間で設定できようにした。
As a means for arbitrarily setting the time from the starting voltage to the full voltage (hereinafter referred to as the rise time), a variable resistor VR2 connected to the internal circuit of the phase control device 10 is provided as an example. By adjusting the value of the variable resistor VR2, the value of t 1 (point B) shown in FIG. 3B, that is, the rise time can be selected. Specifically, the voltage applied to the load device 3 starts at a value indicated by point A (50%) and reaches the total voltage (100%) at point B after time t 1 has elapsed. 2 is sent from the state shown in FIG. 2 (a) to the state shown in FIG. 2 (c) through the state shown in FIG. 2 (b).
In this embodiment, as an example, the rise time can be set between 2 and 33 seconds.

更に本発明では、始動電圧から全電圧にまで至る途中の段階において、位相制御における位相角が所定値になった時点で、一気に全電圧に移行するステップアップ動作が行われるものであり、この位相角を設定するための手段として、一例として位相制御装置10の内部回路に接続された可変抵抗VR3が具えられる。そして可変抵抗VR3の値を調整することにより図3(c)に示すC点の位置(ステップアップ電圧値)を位相角によって選定できるようになっている。
なおこの実施例では、ステップアップ電圧値を、全電圧の60〜90%の間で設定できるようにした。
Furthermore, in the present invention, a step-up operation for shifting to the full voltage at once is performed when the phase angle in the phase control reaches a predetermined value in the middle of the process from the starting voltage to the full voltage. As a means for setting the angle, for example, a variable resistor VR3 connected to an internal circuit of the phase control device 10 is provided. Then, by adjusting the value of the variable resistor VR3, the position of the point C (step-up voltage value) shown in FIG. 3C can be selected by the phase angle.
In this embodiment, the step-up voltage value can be set between 60% and 90% of the total voltage.

本発明の単相用ソフト始動装置1は一例として上述したように構成されるものであり、続いてこの装置の作動態様と併せて本発明の誘導負荷装置または抵抗負荷装置の始動方法について説明する。   The single-phase soft starter 1 of the present invention is configured as described above as an example, and subsequently, the start method of the inductive load device or the resistive load device of the present invention will be described together with the operation mode of this device. .

(1)誘導負荷装置の始動
負荷装置3として単相誘導モータを起動する場合には、準備段階として初めに可変抵抗VR1を調整することにより、起動時の電圧を一例として図3(a)中、A点で示すように全電圧の50%に設定する。
次に可変抵抗VR2を調整することにより図3(b)に示すB点の位置(立上がり時間)を設定するものであり、この実施例では一例として30秒とした。
更に可変抵抗VR3を調整することにより図3(c)に示すC点の位置(ステップアップ電圧値)を設定するものであり、この実施例では一例として全電圧の80%とした。
(1) Starting of an inductive load device When starting a single-phase induction motor as the load device 3, the variable resistor VR1 is first adjusted as a preparation stage, and the voltage at the time of start-up is taken as an example in FIG. , Set to 50% of the total voltage as shown by point A.
Next, the position of B point (rise time) shown in FIG. 3B is set by adjusting the variable resistance VR2, and in this embodiment, 30 seconds is set as an example.
Further, the position of the point C (step-up voltage value) shown in FIG. 3C is set by adjusting the variable resistor VR3. In this embodiment, 80% of the total voltage is set as an example.

なお上述のような各設定値は、負荷装置3である単相誘導モータの特性に応じて選定されるものであり、時間軸に対しての電圧値、電流値及びトルク値の関係が図4(a)に示された状態になるように設定される。つまり半導体スイッチ11の出力電圧が全電圧の50%に抑えられた状態から徐々に増加することとなるため、電流値も徐々に増加する曲線を描くとともに突入電流が抑制されることとなる。更にトルクについても始動時から徐々に増加するような曲線を描くこととなる。
そして半導体スイッチ11の出力電圧が全電圧の80%となったことを位相制御装置10が位相角の値から検出した時点では、電流は減少傾向になっており、この時点で一気に全電圧に移行するステップアップ動作が実施されるものであり、トリガパルスの送出タイミングが図2(c)に示した状態とされるものである。
この結果、誘導負荷装置の出力及び電流を平滑に上昇させることができ、更に定常状態に至る過程においてノイズが発生してしまうのを回避することができる。
Each set value as described above is selected according to the characteristics of the single-phase induction motor that is the load device 3, and the relationship among the voltage value, current value, and torque value with respect to the time axis is shown in FIG. The state shown in (a) is set. That is, since the output voltage of the semiconductor switch 11 gradually increases from a state where the output voltage is suppressed to 50% of the total voltage, a current value gradually increases and a rush current is suppressed. Further, a curve is also drawn for the torque that gradually increases from the start.
When the phase control device 10 detects from the phase angle value that the output voltage of the semiconductor switch 11 has reached 80% of the total voltage, the current tends to decrease. The step-up operation is performed, and the trigger pulse transmission timing is set to the state shown in FIG.
As a result, the output and current of the inductive load device can be increased smoothly, and noise can be avoided in the process of reaching a steady state.

因みに負荷装置3である単相誘導モータを全電圧で起動した場合の、時間軸に対する電圧値、電流値及びトルク値の関係は図4(b)に示された状態となるものであり、定常時の数倍の突入電流が流れてしまう。   Incidentally, the relationship among the voltage value, current value and torque value with respect to the time axis when the single-phase induction motor which is the load device 3 is started at all voltages is as shown in FIG. Inrush current that is several times the normal value will flow.

(2)抵抗負荷装置の始動
また負荷装置3として抵抗負荷装置を起動する場合には、準備段階として初めに可変抵抗VR1を調整することにより、起動時の電圧を一例として全電圧の50%に設定する。
次に可変抵抗VR2を調整することにより立上がり時間を設定するものであり、この実施例では一例として10秒とした。
更に可変抵抗VR3を調整することによりステップアップ電圧値を設定するものであり、この実施例では一例として全電圧の90%とした。
(2) Starting of the resistive load device When starting up the resistive load device as the load device 3, by adjusting the variable resistor VR1 as a preparatory step, the voltage at the time of startup is set to 50% of the total voltage as an example. Set.
Next, the rise time is set by adjusting the variable resistor VR2. In this embodiment, 10 seconds is set as an example.
Further, the step-up voltage value is set by adjusting the variable resistor VR3, and in this embodiment, 90% of the total voltage is set as an example.

なお上述のような各設定値は、負荷装置3である抵抗負荷装置の特性に応じて選定されるものであり、時間軸に対しての電圧値、電流値の関係が図5(a)に示された状態になるように設定される。つまり半導体スイッチ11の出力電圧が全電圧の50%に抑えられた状態から徐々に増加することとなるため、電流値も徐々に増加する曲線を描くとともに突入電流が抑制されることとなる。
そして半導体スイッチ11の出力電圧が全電圧の90%となったことを位相制御装置10が位相角の値から検出した時点では、電流は定常電流に近づいており、この時点で一気に全電圧に移行するステップアップ動作が実施されるものであり、トリガパルスの送出タイミングが図2(c)に示した状態とされるものである。
このように本発明を、起動時が最も抵抗値が低くその後温度上昇とともに抵抗値が上昇する抵抗負荷に適用することにより、突入電流を抑制した運転を行うことが可能となる。このため抵抗負荷装置の損傷を回避することができる。
Each set value as described above is selected according to the characteristics of the resistive load device as the load device 3, and the relationship between the voltage value and the current value with respect to the time axis is shown in FIG. Set to be in the indicated state. That is, since the output voltage of the semiconductor switch 11 gradually increases from a state where the output voltage is suppressed to 50% of the total voltage, a current value gradually increases and a rush current is suppressed.
When the phase control device 10 detects from the phase angle value that the output voltage of the semiconductor switch 11 has reached 90% of the total voltage, the current is approaching the steady current, and at this point, the current shifts to the full voltage all at once. The step-up operation is performed, and the trigger pulse transmission timing is set to the state shown in FIG.
In this way, by applying the present invention to a resistive load that has the lowest resistance value at the time of start-up and whose resistance value increases thereafter as the temperature rises, it is possible to perform an operation with reduced inrush current. For this reason, damage to the resistance load device can be avoided.

〔他の実施例〕
本発明は上述した実施例を基本となる実施例とするものであるが、本発明の技術的思想に基づいて以下に示すような実施例を採ることもできる。
すなわち上述した基本となる実施例では、ステップアップ動作を、半導体スイッチ11の位相制御を全電圧にするものとしたが、電源2と負荷装置3とを直結するものとすることもできる。
具体的には一例として図6に示すように、前出の図1の回路に対してバイパススイッチ4及びバイパス回路5を付加した構成により実現されるものであり、トライアック11Aへのパルス送出を停止し、トライアック11Bにパルスを送出することにより、バイパススイッチ4をオン状態にして電源2と負荷装置3とを直結した状態を得るものである。ななおバイパススイッチ4は、いったんオン状態(オフ状態)となった後は、パルスの送出が停止されてもオン状態(オフ状態)を維持するようなものとする。
そしてこのような手法が採られた場合、ステップアップ動作が実施された後の定常運転時には半導体スイッチ11が使用されないため、余分な発熱を排除することができ、省電力運転を行うことができる。
[Other Examples]
The present invention is based on the above-described embodiment, but the following embodiment can be adopted based on the technical idea of the present invention.
In other words, in the basic embodiment described above, the step-up operation is performed by setting the phase control of the semiconductor switch 11 to the full voltage, but the power source 2 and the load device 3 may be directly connected.
Specifically, as shown in FIG. 6 as an example, this is realized by a configuration in which a bypass switch 4 and a bypass circuit 5 are added to the circuit of FIG. 1, and pulse transmission to the triac 11A is stopped. By sending a pulse to the triac 11B, the bypass switch 4 is turned on to obtain a state where the power source 2 and the load device 3 are directly connected. Note that once the bypass switch 4 is turned on (off state), the bypass switch 4 is maintained in the on state (off state) even if pulse transmission is stopped.
And when such a method is taken, since the semiconductor switch 11 is not used at the time of the steady operation after the step-up operation is performed, excessive heat generation can be eliminated and power saving operation can be performed.

本発明の単相用ソフト始動装置が接続された負荷装置駆動回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the load apparatus drive circuit to which the soft starter for single phases of this invention was connected. 位相制御におけるトリガパルスと出力を示すグラフである。It is a graph which shows the trigger pulse and output in phase control. 本発明による始動時の負荷装置電圧を段階的に示すグラフである。It is a graph which shows the load apparatus voltage at the time of starting by this invention in steps. 本発明による誘導負荷装置の始動時の電圧、電流及びトルクを示すグラフ並びに直入れした場合の誘導負荷装置の始動時の電圧、電流及びトルクを示すグラフである。It is a graph which shows the voltage at the time of starting of the inductive load apparatus by this invention, an electric current, and a torque, and the graph which shows the voltage at the time of starting of the inductive load apparatus when it puts in directly, an electric current, and torque. 本発明による抵抗負荷装置の始動時の電圧及び電流を示すグラフ並びに直入れした場合の誘導負荷装置の始動時の電圧及び電流を示すグラフである。It is a graph which shows the voltage and electric current at the time of starting of the resistive load apparatus by this invention, and the voltage and electric current at the time of starting of the inductive load apparatus when it puts in directly. ステップアップ動作を電源と負荷装置とを直結するものとして実施例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an Example as a step-up operation | movement as what connects a power supply and a load apparatus directly.

符号の説明Explanation of symbols

1 単相用ソフト始動装置
2 (単相交流)電源
3 負荷装置
4 バイパススイッチ
5 バイパス回路
10 位相制御装置
11 半導体スイッチ
11A トライアック
11B トライアック
110 トリガパルスライン
12 ゼロクロス信号出力器
120 ゼロクロス信号ライン
13 始動スイッチ
VR1 可変抵抗
VR2 可変抵抗
VR3 可変抵抗
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Soft start apparatus for single phases 2 (Single phase alternating current) Power supply 3 Load apparatus 4 Bypass switch 5 Bypass circuit 10 Phase control apparatus 11 Semiconductor switch 11A Triac 11B Triac 110 Trigger pulse line 12 Zero cross signal output device 120 Zero cross signal line 13 Start switch VR1 Variable resistance VR2 Variable resistance VR3 Variable resistance

Claims (6)

単相誘導負荷装置や抵抗負荷装置に供給する電力を調整することにより、起動時の突入電流を低減させるための手法において、この手法は、半導体スイッチに供給するトリガパルスのタイミングを制御して出力の電圧実効値を調整する位相制御を行うものであり、始動電圧を任意に設定し、始動電圧から全電圧にまで至るまでの時間を任意に設定し、更に、始動電圧から全電圧にまで至る途中の段階において、位相制御における位相角が所定値になった時点で、一気に全電圧に移行するステップアップ動作を実施するものであることを特徴とする誘導負荷装置または抵抗負荷装置の始動方法。   In a method to reduce the inrush current at startup by adjusting the power supplied to the single-phase inductive load device or resistive load device, this method controls the output of the trigger pulse supplied to the semiconductor switch. Phase control is performed to adjust the effective voltage value. The starting voltage is arbitrarily set, the time from the starting voltage to all voltages is arbitrarily set, and further, from the starting voltage to all voltages. A starting method for an inductive load device or a resistive load device, wherein a step-up operation of shifting to a full voltage at once is performed at a point in time when the phase angle in phase control reaches a predetermined value. 前記ステップアップ動作は、半導体スイッチの位相制御を全電圧にするものであることを特徴とする請求項1記載の誘導負荷装置または抵抗負荷装置の始動方法。   2. The method for starting an inductive load device or a resistive load device according to claim 1, wherein the step-up operation is to set the phase control of the semiconductor switch to full voltage. 前記ステップアップ動作は、電源と負荷装置とを直結するものであることを特徴とする請求項1記載の誘導負荷装置または抵抗負荷装置の始動方法。   2. The method for starting an inductive load device or a resistive load device according to claim 1, wherein the step-up operation directly connects a power source and a load device. 単相誘導負荷装置や抵抗負荷装置に供給する電力を調整することにより、起動時の突入電流を低減させるための装置において、この装置は、半導体スイッチに供給するトリガパルスのタイミングを制御して出力の電圧実効値を調整する位相制御を行うものであり、始動電圧を任意に設定するための手段と、始動電圧から全電圧にまで至るまでの時間を任意に設定するための手段とを具えるものであり、更に、始動電圧から全電圧にまで至る途中の段階において、位相制御における位相角が所定値になった時点で、一気に全電圧に移行するステップアップ動作を実施するための手段を具えたことを特徴とする単相用ソフト始動装置。   In the device to reduce the inrush current at the start-up by adjusting the power supplied to the single-phase inductive load device and the resistive load device, this device controls the timing of the trigger pulse supplied to the semiconductor switch and outputs it Is a phase control for adjusting the effective voltage value, and includes means for arbitrarily setting the starting voltage and means for arbitrarily setting the time from the starting voltage to the entire voltage. In addition, there is provided means for carrying out a step-up operation for shifting to the full voltage at once when the phase angle in the phase control reaches a predetermined value in the stage from the starting voltage to the full voltage. A soft starter for single phase. 前記ステップアップ動作を実施するための手段は、トライアックの位相制御を全電圧にするものであることを特徴とする請求項4記載の単相用ソフト始動装置。   5. The single-phase soft starter according to claim 4, wherein the means for performing the step-up operation sets the phase control of the triac to full voltage. 前記ステップアップ動作を実施するための手段は、電源と負荷装置とを直結するバイパス回路であることを特徴とする請求項4記載の単相用ソフト始動装置。   The single-phase soft starter according to claim 4, wherein the means for performing the step-up operation is a bypass circuit that directly connects a power source and a load device.
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