JP2011109858A - Induction motor controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、誘導電動機制御装置に関する。 The present invention relates to an induction motor control device.
誘導電動機を始動する方法としては、例えば、コンドルファ始動がある(例えば、特許文献1参照)。誘導電動機をコンドルファ始動する始動器は、まず誘導電動機に対し、誘導電動機の電源電圧より低い電圧を印加した後に電源電圧を印加する。このように、誘導電動機に印加する電圧を変化させることで、誘導電動機に直接電源電圧を印加して誘導電動機を始動する場合と比較すると、例えば始動電流を抑制することが可能となる。 As a method of starting the induction motor, for example, there is a condorfa start (see, for example, Patent Document 1). A starter that starts the induction motor with a condor system first applies a power supply voltage to the induction motor after applying a voltage lower than the power supply voltage of the induction motor. In this way, by changing the voltage applied to the induction motor, for example, the starting current can be suppressed as compared with the case where the induction motor is started by directly applying the power supply voltage to the induction motor.
ところで、誘導電動機をコンドルファ始動する際に最初に誘導電動機に印加される初期電圧のレベルは、一般的に始動器の内部で予め設定される。例えば、初期電圧のレベルを低く設定した場合、始動電流は小さくできる。しかしながら、この場合、初期電圧と電源電圧との差が大きくなるため、電源電圧が印加された際に誘導電動機の回転数は急激に変化する。
一方、初期電圧のレベルを高く設定した場合、初期電圧と電源電圧との差は小さくなるため、電源電圧が印加された際の誘導電動機の回転数の変化は緩やかになる。しかしながら、この場合、初期電圧のレベルが高いため始動電流は大きくなる。
Incidentally, the level of the initial voltage first applied to the induction motor when the induction motor is started with a condorfa is generally preset in the starter. For example, when the initial voltage level is set low, the starting current can be reduced. However, in this case, since the difference between the initial voltage and the power supply voltage becomes large, when the power supply voltage is applied, the rotation speed of the induction motor changes abruptly.
On the other hand, when the initial voltage level is set high, the difference between the initial voltage and the power supply voltage becomes small, so that the change in the rotation speed of the induction motor when the power supply voltage is applied becomes moderate. However, in this case, the starting current increases because the level of the initial voltage is high.
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、始動電流を抑制しつつ、誘導電動機の回転数を緩やかに変化させることができる誘導電動機制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an induction motor control device that can gently change the number of revolutions of the induction motor while suppressing the starting current.
上記目的を達成するため、本発明の一つの側面に係る誘導電動機制御装置は、誘導電動機の三相コイルに接続されるタップを有する第1コイルと、前記誘導電動機を駆動するための電源と前記第1コイルとの間に接続される第1スイッチと、前記第1コイルの前記第1スイッチが接続されていない側に接続される第2スイッチと、を含み、前記第1及び第2スイッチが制御されることにより前記電源の電源電圧を降圧した電圧を前記タップに発生させる降圧回路と、前記電源と前記三相コイルとの間に接続される第3スイッチと、前記第1スイッチをオンした後に前記第1及び第2スイッチをオンとし、その後、前記三相コイルに前記電源電圧が印加されるよう、前記第1〜3スイッチを制御する第1制御回路と、を備え、前記タップは、前記第1スイッチ及び第2スイッチがオンされる際の前記タップの電圧が、前記第1スイッチがオンされる際の前記タップの電圧より高くなるように設けられていること、を特徴とする。 In order to achieve the above object, an induction motor control apparatus according to one aspect of the present invention includes a first coil having a tap connected to a three-phase coil of an induction motor, a power source for driving the induction motor, and the A first switch connected between the first coil and a second switch connected to a side of the first coil to which the first switch is not connected, wherein the first and second switches are The step-down circuit that generates a voltage obtained by stepping down the power source voltage of the power source by being controlled, the third switch connected between the power source and the three-phase coil, and the first switch turned on A first control circuit that turns on the first and second switches later, and then controls the first to third switches so that the power supply voltage is applied to the three-phase coil, and the tap includes: in front Voltage of the tap when the first switch and the second switch is turned on, the first switch that is provided so as to be higher than the voltage of the tap when it is turned on, characterized by.
始動電流を抑制しつつ、誘導電動機の回転数を緩やかに変化させることができる誘導電動機制御装置を提供することができる。 It is possible to provide an induction motor control device that can gently change the number of revolutions of the induction motor while suppressing the starting current.
本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。 At least the following matters will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
==始動器の第1の実施形態==
まず、本発明の一実施形態である始動器の構成について説明する。図1は、始動器の第1の実施形態である始動器10の構成を示す図である。始動器10(誘導電動機制御装置)は、三相電源の電圧が入力され、かご形の誘導電動機(以下、単にモータとする)15を始動するための機器であり、降圧回路20〜22、スイッチ30〜32、タイマー40、及び制御回路41を含んで構成される。
== First embodiment of the starter ==
First, the structure of the starter which is one Embodiment of this invention is demonstrated. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a
モータ15は、三相コイルL1〜L3がデルタ結線された三相モータである。なお、本実施形態では、三相コイルL1と三相コイルL3とが接続されるノードをノードA、三相コイルL2と三相コイルL1とが接続されるノードをノードB、三相コイルL3と三相コイルL2とが接続されるノードをノードCとする。
The
降圧回路20は、三相電源のU相の電圧Vuを降圧した電圧をタップt0に生成する回路であり、スイッチ60、コイル70、及びスイッチ80を含んで構成される。
The step-
スイッチ60は、制御回路41の制御に基づいてオン、オフするリレースイッチであり、電圧Vuが一端に印加される。
The
コイル70は、ノードAに接続されるタップt0を有し、スイッチ60とスイッチ80との間に接続される。なお、コイル70は、例えば図2に示すような単巻変圧器の鉄心200に巻かれている。
The
スイッチ80は、スイッチ60と同様に、制御回路41の制御に基づいてオン、オフするリレースイッチである。スイッチ80の一端はコイル70に接続され、他端はスイッチ81,82に接続される。このため、詳細は後述するが、スイッチ80〜82がオンとなると、コイル70〜72はスター結線され、スイッチ80〜82の夫々が接続されるノードは、いわゆる中性点となる。
Similar to the
降圧回路21は、三相電源のV相の電圧Vvを降圧した電圧をタップt1に生成する回路であり、スイッチ61、コイル71、及びスイッチ81を含んで構成される。降圧回路22は、三相電源のW相の電圧Vwを降圧した電圧をタップt2に生成する回路であり、スイッチ62、コイル72、及びスイッチ82を含んで構成される。降圧回路21では、タップt1がノードBに接続される以外、降圧回路20と同様の構成である。また、降圧回路22では、タップt2がノードCに接続される以外、降圧回路20と同様の構成である。このため、降圧回路21,22の詳細な説明は割愛する。
The step-
スイッチ30は、電圧VuをノードAに印加するためのリレースイッチであり、制御回路41によりオン、オフが制御される。スイッチ31は、電圧VvをノードBに印加するためのリレースイッチであり、制御回路41によりオン、オフが制御される。スイッチ32は、電圧VwをノードCに印加するためのリレースイッチであり、制御回路41によりオン、オフが制御される。
The
タイマー40は、スイッチ60〜62がオンされてからの時間を計時する。
The
制御回路41(第1制御回路)は、モータ15を始動させるための始動信号が入力されると、所定のタイミングで、スイッチ30〜32,60〜62,80〜82を制御するシーケンサである。具体的には、制御回路41は、始動信号が入力されるとスイッチ60〜62(第1スイッチ)をオンする。その後、制御回路41は、タイマー40の計時する時間が所定の時間T1となると、スイッチ60〜62とともにスイッチ80〜82(第2スイッチ)をオンする。そして、制御回路41は、タイマー40の計時する時間が所定の時間T2(>T1)となると、スイッチ80〜82をオフした後スイッチ30〜32(第3スイッチ)をオンし、さらにその後スイッチ60〜62をオフする。なお、時間T2となった際の制御回路41のスイッチに対する一連の制御は、十分短い時間で実行される。また始動信号は、例えば、始動器10の操作部(不図示)に設けられ、モータ15を始動するための始動スイッチ(不図示)を利用者がオンすることにより発生する。なお、コイル70〜72は第1コイルに相当する。
The control circuit 41 (first control circuit) is a sequencer that controls the
==始動器10の動作==
ここで、始動器10の動作について、図3に示すフローチャートを参照しつつ説明する。なお、図3のフローチャートにおける各処理の主体は制御回路41である。また、始動スイッチ(不図示)がオンされる前の初期状態では、始動器10の全てのスイッチはオフしていることとする。
== Operation of
Here, operation | movement of the
まず、利用者が始動スイッチ(不図示)をオンすると、始動信号は制御回路41に入力される(S100)。この結果、制御回路41は、スイッチ60〜62をオンする(S101)。ところで、スイッチ60とコイル70とが接続されるノードから、タップt0までにはコイル70の巻線の一部が存在する。したがって、スイッチ60がオンとなると、電圧Vuに応じた電流は、前述のコイル70の巻線の一部を介してノードAに供給されることとなる。なお、スイッチ61,62がオンとなる際にノードB,Cに供給される電流も同様である。このため、処理101でスイッチ60〜62がオンされると、いわゆる、モータ15のリアクトル始動が実行される。
First, when a user turns on a start switch (not shown), a start signal is input to the control circuit 41 (S100). As a result, the
また、前述のように、スイッチ60〜62がオンとなると、タイマー40は時間の計時を開始する。そして、タイマー40が計時する時間が時間T1となると(S102:YES)、制御回路41は、スイッチ60〜62とともにスイッチ80〜82をオンする(S103)。スイッチ60〜62,80〜82がオンとなると、コイル70〜72はスター結線される。このため、スイッチ60〜62,80〜82がオンの状態では、降圧回路20〜22の夫々は、モータ15をコンドルファ始動する回路として動作する。
As described above, when the
ここで、本実施形態では、モータ15がリアクトル始動されている際(処理:S101)のタップt0〜t2の電圧が電源電圧の例えば50%となり、モータ15がコンドルファ始動されている際(処理:S103)のタップt0〜t2の電圧が電源電圧の例えば70%となるよう、タップt0〜t2の位置が定められている。このため、本実施形態では、モータ15がリアクトル始動された後にコンドルファ始動されると、モータ15の三相コイルL1〜L3の電圧が増加し、モータ15の回転速度は上昇する。
Here, in the present embodiment, when the
そして、タイマー40が計時する時間が時間T2となると(S104:YES)、制御回路41は、順次、スイッチ80〜82をオフし、スイッチ30〜32をオンし、スイッチ60〜62をオフする(S105)。この結果、ノードA,B,Cの夫々には、電圧Vu,Vv,Vwが印加され、モータ15は電源電圧で駆動される。
When the time counted by the
このように、始動器10を用いることにより、モータ15はリアクトル始動で始動され、コンドルファ始動で加速される。さらにモータ15は、電源電圧が印加されることで通常運転される。また、三相コイルL1〜L3の電圧は、電源電圧の50%、70%、100%と順次変化するため、始動器10は、始動電流を抑制しつつ、モータ15の加速をスムーズに実行することが可能となる。
Thus, by using the
==始動器の第2の実施形態==
図4は、始動器の第2の実施形態である始動器11の構成を示す図である。始動器11(誘導電動機制御装置)は、降圧回路20〜22、スイッチ30〜32、タイマー40、電圧検出器42、電流検出器43、回転数検出器44、及び制御回路45を含んで構成される。なお、始動器11において、図1に示した始動器10と同じ符号の付されているブロックは同じである。このため、ここでは、始動器10に対して追加されたブロックである電圧検出器42、電流検出器43、回転数検出器44と、始動器10の制御回路41から変更された制御回路45とについて説明する。
== Second embodiment of the starter ==
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a
電圧検出器42は、電圧Vu,Vv,Vwのレベルを検出し、夫々のレベルを示す電圧信号を制御回路45に出力する。
The
電流検出器43は、ノードA,B,Cの夫々に供給される電流Ia,Ib,Icを検出し、夫々の電流値を示す電流信号を制御回路45に出力する。
The
回転数検出器44は、モータ15の回転数を検出し、回転数を示す回転数信号を制御回路45に出力する。
The
制御回路45(第1制御回路)は、モータ15を始動させるための始動信号が入力されると、所定の条件で、スイッチ30〜32,60〜62,80〜82を制御するシーケンサである。
The control circuit 45 (first control circuit) is a sequencer that controls the
具体的には、制御回路45は、始動信号が入力されるとスイッチ60〜62をオンする。その後、制御回路45は、タイマー40の計時する時間が所定の時間T1となるか、電圧Vu,Vv,Vwのレベルが所定の電圧V1となるか、電流Ia,Ib,Icの電流値が所定の電流値I1となるか、モータ15の回転数が所定の回転数N1となると、スイッチ60〜62とともにスイッチ80〜82をオンする。なお、ここでは、制御回路45が、スイッチ60〜62とともにスイッチ80〜82をオンする際に満たすべき条件を条件1とする。
Specifically, the
そして、制御回路45は、タイマー40の計時する時間が所定の時間T2(>T1)となるか、電圧Vu,Vv,Vwのレベルが所定の電圧V2となるか、電流Ia,Ib,Icの電流値が所定の電流値I2となるか、モータ15の回転数が所定の回転数N2(>N1)となると、スイッチ80〜82をオフした後スイッチ30〜32をオンし、さらにその後スイッチ60〜62をオフする。なお、ここでは、制御回路45が、スイッチ80〜82をオフする際に満たすべき条件を条件2とする。また、条件2が満たされた際の制御回路45のスイッチに対する一連の制御は、十分短い時間で実行される。
Then, the
このような始動器11は、図1に示した始動器10と同様に動作する。具体的には、始動信号が入力されると、モータ15はリアクトル始動される。そして、条件1が満たされると、モータ15はコンドルファ始動される。その後、条件2が満たされると、モータ15は電源電圧で駆動される。
Such a
==始動器の第3の実施形態==
図5は、始動器の第3の実施形態である始動器12の構成を示す図である。始動器12(誘導電動機制御装置)は、降圧回路25〜27、スイッチ30〜32、タイマー40、磁気回路46、及び制御回路47を含んで構成される。なお、始動器12において、図1に示した始動器10と同じ符号の付されているブロックは同じである。このため、ここでは、降圧回路25〜27、磁気回路46A、及び制御回路47について説明する。
== Third embodiment of starter ==
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a
降圧回路25は、電圧Vuを降圧した電圧をタップt0に生成する回路であり、スイッチ60、コイル70,75、及びスイッチ80を含んで構成される。降圧回路25では、前述したスイッチ60とコイル70との間にコイル75が接続されている。コイル75は、スイッチ60からタップt0までの誘導性リアクタンスを増加させるための素子である。
The step-
降圧回路26は、電圧Vvを降圧した電圧をタップt1に生成する回路であり、スイッチ61、コイル71,76、及びスイッチ81を含んで構成される。また、降圧回路27は、電圧Vwを降圧した電圧をタップt2に生成する回路であり、スイッチ62、コイル72,77、及びスイッチ82を含んで構成される。降圧回路26,27は降圧回路25と同様の構成であるため、ここでは詳細な説明は割愛する。なお、コイル75〜77は、第2コイルに相当する。
The step-
磁気回路46は、制御回路47からの制御に基づいて、コイル75〜77の磁場を減少させる回路である。
The
==磁気回路の第1の実施形態==
磁気回路46の第1の実施形態である磁気回路46Aは、図6に示すようにスイッチ90〜92(第4スイッチ)、コイル95〜97(第3コイル)を含んで構成される。ここで、例えば、スイッチ90、コイル95の詳細について、図7を参照しつつ説明する。本実施形態では、コイル75,95は鉄心210に巻かれ、コイル70は鉄心220に巻かれている。また、コイル75は、スイッチ60がオンして電流が供給されると、紙面下方向に磁場を発生するよう鉄心210に巻かれていることとする。
== First Embodiment of Magnetic Circuit ==
The
スイッチ90は、制御回路47の制御に基づいてオン、オフするリレースイッチであり、コイル75とコイル95との間に接続される。
The
コイル95は、一端がスイッチ60及びコイル75の一端に接続され、他端がスイッチ90を介してコイル70及びコイル75の他端に接続される。そして、コイル95は、スイッチ60及びスイッチ90がオンして電流が供給されると、紙面上方向に磁場を発生するよう鉄心210に巻かれていることとする。つまり、スイッチ60がオンすると、コイル75は紙面下方向に磁場を発生するが、さらにスイッチ90がオンすると、コイル95は紙面上方向に磁場を発生するため、コイル75が発生する磁場は減少することとなる。なお、本実施形態では、スイッチ60,90がオンした際に、鉄心210の磁場がゼロとなるようコイル95の巻数は定められていることとする。このため、スイッチ60,90がオンすると、コイル75の誘導性リアクタンスは無視できる程小さくなる。
The
スイッチ91及びコイル96は、スイッチ90及びコイル95と同様の構成であり、コイル96は、コイル76の磁場を打ち消すよう同じ鉄心(不図示)に巻かれている。このため、スイッチ61,91がオンすると、コイル76の誘導性リアクタンスは無視できるようになる。
The
スイッチ92及びコイル97は、スイッチ90及びコイル95と同様の構成であり、コイル97は、コイル77の磁場を打ち消すよう同じ鉄心(不図示)に巻かれている。このため、スイッチ62,92がオンすると、コイル77の誘導性リアクタンスは無視できるようになる。
The
==磁気回路の第2の実施形態==
磁気回路46の第2の実施形態である磁気回路46Bは、図8に示すようにスイッチ100〜102(第4スイッチ)、コイル110〜112(第3コイル)を含んで構成される。ここで、例えば、スイッチ100、コイル110の詳細について、図9を参照しつつ説明する。
== Second Embodiment of Magnetic Circuit ==
A
なお、本実施形態では、コイル75,110は鉄心250に巻かれ、コイル70は鉄心260に巻かれている。
In the present embodiment, the
スイッチ100は、制御回路47の制御に基づいてオン、オフするリレースイッチであり、コイル110の両端間に接続される。
The
コイル110は、コイル75と同一の鉄心250に巻かれている。このため、スイッチ100がオンしている際に、鉄心250に磁場が発生すると、コイル110には、鉄心250の磁場を減少させるような電流が流れる。一方、スイッチ100がオフしている際には、コイル110には電流は流れないため、鉄心250の磁場はコイル110から影響を受けることは無い。本実施形態では、スイッチ60,100がオンした際に、鉄心250の磁場がゼロとなるようコイル110の巻数は定められていることとする。このため、スイッチ60,110がオンすると、コイル75の誘導性リアクタンスは無視できる程小さくなる。
The
スイッチ101及びコイル111は、スイッチ100及びコイル110と同様の構成であり、コイル111は、コイル76の磁場を打ち消すよう同じ鉄心(不図示)に巻かれている。このため、スイッチ61,101がオンすると、コイル76の誘導性リアクタンスは無視できるようになる。
The
スイッチ102及びコイル112は、スイッチ100及びコイル110と同様の構成であり、コイル112は、コイル77の磁場を打ち消すよう同じ鉄心(不図示)に巻かれている。このため、スイッチ62,102がオンすると、コイル77の誘導性リアクタンスは無視できるようになる。
The
==制御回路47の詳細==
図5の制御回路47(第1及び第2制御回路)は、モータ15を始動させるための始動信号が入力されると、所定のタイミングで、スイッチ30〜32,60〜62,80〜82,90〜92(または100〜102)を制御するシーケンサである。具体的には、制御回路47は、始動信号が入力されるとスイッチ60〜62をオンする。その後、制御回路41は、タイマー40の計時する時間が所定の時間T1となると、スイッチ60〜62とともにスイッチ80〜82,90〜92(または100〜102)をオンする。そして、制御回路47は、タイマー40の計時する時間が所定の時間T2(>T1)となると、スイッチ80〜82,90〜92(または100〜102)をオフした後スイッチ30〜32をオンし、さらにその後スイッチ60〜62をオフする。なお、時間T2となった際の制御回路47のスイッチに対する一連の制御は、十分短い時間で実行される。
== Details of
When a start signal for starting the
==始動器12の動作==
ここで、始動器12の動作について、図10に示すフローチャートを参照しつつ説明する。なお、図10のフローチャートにおける各処理の主体は制御回路47である。また、始動スイッチ(不図示)がオンされる前の初期状態では、始動器12の全てのスイッチはオフしていることとする。さらに、ここでは、磁気回路として、磁気回路46Aが用いられていることとする。
== Operation of
Here, the operation of the
まず、利用者が始動スイッチ(不図示)をオンすると、始動信号は制御回路47に入力される(S200)。この結果、制御回路47は、スイッチ60〜62をオンする(S201)。スイッチ60がオンとなると、電圧Vuに応じた電流は、コイル75とコイル70の巻線の一部とを介してノードAに供給されることとなる。なお、スイッチ61,62がオンとなる際にノードB,Cに供給される電流も同様である。このため、処理201でスイッチ60〜62がオンされると、いわゆる、モータ15のリアクトル始動が実行される。
First, when a user turns on a start switch (not shown), a start signal is input to the control circuit 47 (S200). As a result, the
また、スイッチ60〜62がオンとなると、タイマー40は時間の計時を開始する。そして、タイマー40が計時する時間が時間T1となると(S202:YES)、制御回路47は、スイッチ60〜62とともにスイッチ80〜82,90〜92をオンする(S203)。スイッチ60〜62,80〜82がオンとなると、コイル70〜72,75〜77はスター結線される。しかしながら、スイッチ90〜92がオンの状態では、前述のようにコイル75〜77の誘導性リアクタンスは十分小さくなるため、コイル75〜77の影響は無視できる。このため、例えば降圧回路25では、コイル75とコイル70とが接続されたノードから、タップt0までに存在するコイル70の巻線の一部と、残りのコイル70の巻線との比に応じた電圧がタップt0で生成される。また、降圧回路26,27も降圧回路25と同様に動作し、モータ15はコンドルファ始動される。
Further, when the
ここで、本実施形態では、モータ15がコンドルファ始動されている際(処理:S203)のタップt0〜t2の電圧が電源電圧の例えば70%となるよう、タップt0〜t2の位置が定められている。さらに、モータ15がリアクトル始動されている際(処理:S201)のタップt0〜t2の電圧が電源電圧の例えば50%となるよう、コイル75〜77のインダクタンスが定められている。このため、本実施形態では、モータ15がリアクトル始動された後にコンドルファ始動されると、モータ15の三相コイルL1〜L3の電圧が増加し、モータ15の回転速度は上昇する。
Here, in the present embodiment, the positions of the taps t0 to t2 are determined so that the voltage of the taps t0 to t2 when the
そして、タイマー40が計時する時間が時間T2となると(S204:YES)、制御回路47は、順次、スイッチ80〜82,90〜92をオフし、スイッチ30〜32をオンし、スイッチ60〜62をオフする(S105)。この結果、ノードA,B,Cの夫々には、電圧Vu,Vv,Vwが印加され、モータ15は電源電圧で駆動される。
When the time measured by the
このように、始動器12を用いることにより、モータ15はリアクトル始動で始動され、コンドルファ始動で加速される。さらにモータ15は、電源電圧が印加されることで通常運転される。また、三相コイルL1〜L3の電圧は、電源電圧の50%、70%、100%と順次変化するため、始動器12は、始動電流を抑制しつつ、モータ15の加速をスムーズに実行することが可能となる。
Thus, by using the
なお、ここでは、磁気回路46Aが用いられていることとしたが、磁気回路46Bを用いた場合であっても始動器12は同様に動作する。
Although the
==始動器の第4の実施形態==
図11は、始動器の第4の実施形態である始動器13の構成を示す図である。始動器13(誘導電動機制御装置)は、降圧回路25〜27、スイッチ30〜32、タイマー40、電圧検出器42、電流検出器43、回転数検出器44、磁気回路46A、及び制御回路48を含んで構成される。始動器13において、始動器11,12と同じ符号の付されているブロックは同じである。このため、ここでは、制御回路48について説明する。
== Fourth embodiment of the starter ==
FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of a
制御回路48(第1及び第2制御回路)は、モータ15を始動させるための始動信号が入力されると、所定の条件で、スイッチ30〜32,60〜62,80〜82,90〜92を制御するシーケンサである。
When a start signal for starting the
具体的には、制御回路48は、始動信号が入力されるとスイッチ60〜62をオンする。その後、制御回路48は、タイマー40の計時する時間が所定の時間T1となるか、電圧Vu,Vv,Vwのレベルが所定の電圧V1となるか、電流Ia,Ib,Icの電流値が所定の電流値I1となるか、モータ15の回転数が所定の回転数N1となると、スイッチ60〜62とともにスイッチ80〜82,90〜92をオンする。なお、ここでは、制御回路45が、スイッチ60〜62とともにスイッチ80〜82,90〜92をオンする際に満たすべき条件を条件Aとする。
Specifically, the
そして、制御回路48は、タイマー40の計時する時間が所定の時間T2(>T1)となるか、電圧Vu,Vv,Vwのレベルが所定の電圧V2となるか、電流Ia,Ib,Icの電流値が所定の電流値I2となるか、モータ15の回転数が所定の回転数N2(>N1)となると、スイッチ80〜82,90〜92をオフした後スイッチ30〜32をオンし、さらにその後スイッチ60〜62をオフする。なお、ここでは、制御回路45が、スイッチ80〜82等をオフする際に満たすべき条件を条件Bとする。また、条件Bが満たされた際の制御回路45のスイッチに対する一連の制御は、十分短い時間で実行される。
Then, the
このような始動器13は、図5に示した始動器12と同様に動作する。具体的には、始動信号が入力されると、モータ15はリアクトル始動される。そして、条件Aが満たされると、モータ15はコンドルファ始動される。その後、条件Bが満たされると、モータ15は電源電圧で駆動される。
Such a
以上、本発明の一実施形態である始動器10〜13について説明した。始動器10〜13は、モータ15をリアクトル始動した後にコンドルファ始動する。そして、その後、始動器10〜13は、モータ15を電源電圧で駆動する。本実施形態のタップt0〜t2は、モータ15がリアクトル始動されている際のタップt0〜t2の電圧が電源電圧の例えば50%となり、モータ15がコンドルファ始動されている際のタップt0〜t2の電圧が電源電圧の例えば70%となるように設けられている。このため、本実施形態では、モータ15の三相コイルL1〜L3の電圧は、電源電圧の50%、70%、100%と三段階に増加する。したがって、例えば、三相コイルL1〜L3の電圧を二段階に変化させる一般的なコンドルファ始動の場合と比較すると、本実施形態では、三相コイルL1〜L3の始動電流を抑制しつつ、モータ15の回転数を緩やかに上昇させることができる。この結果、三相電源の電源電圧Vu,Vv,Vwの低下も抑制可能であるため、例えば発電機等からの電源が供給される場合でも、容量の大きい発電機を用いる必要が無い。また、降圧回路20〜22は、コンドルファ始動する場合に一般的に用いられる回路と同様である。しかしながら、本実施形態では、スイッチ60〜62がオンされる期間を最初に設けることにより、モータ15のリアクトル始動を可能としている。このため、本実施形態では、一般的なコンドル始動する際の回路に対して追加の部品を必要せず、コストの増加を抑制することもできる。
In the above, the starters 10-13 which are one Embodiment of this invention were demonstrated. The
また、本実施形態では、スイッチ30〜32がオンされる前に、スイッチ80〜82がオフされている。このため、スイッチ30〜32がオンした際に、三相電源から、スイッチ30〜32、タップt0〜t2、スイッチ80〜82、中性点を介して三相電源に帰還する電流を確実に遮断することができる。
In the present embodiment, the
また、本実施形態の始動器12,13では、スイッチ60〜62とコイル70〜72との間にコイル75〜77が接続されている。また、磁気回路46A,46Bは、モータ15がコンドルファ始動されている際には、コイル75〜77の誘導性リアクタンスが無視できるよう、コイル75〜77の磁場を減少させている。このため、モータ15がコンドルファ始動されている際のタップt0〜t2の電圧は、タップt0〜t2の位置に基づいて自由に定められる。さらに、モータ15がリアクトル始動されている際のタップt0〜t2の電圧は、コイル75〜77のインダクタンスを変化させることにより自由に定められる。したがって、始動器12,13を、例えばタップt0〜t2の位置のみを変化させることにより、リアクトル始動とコンドルファ始動の際の電圧を調整する始動器10,11等と比較すると、より自由にタップt0〜t2の電圧を調整することができる。
In the
また、磁気回路46Aでは、スイッチ90がオンした際に、コイル75の磁場を減少させるようにコイル75に並列にコイル95が接続されている。このような構成の磁気回路を用いることで、確実にコイル75の磁場を減少させることが可能となる。また、コイル75の誘導性リアクタンスを無視できるようにするためには、例えば、コイル75の両端をショート可能なリレースイッチ(不図示)を設けても良い。しかしながら、コイル75の両端をショートするようなリレースイッチには大電流が流れるため、リレースイッチの接点には負荷かかる。本実施形態のスイッチ90にはコイル95が直列接続されているため、上述したような問題が生じることは無い。
In the
また、磁気回路46Bでは、コイル75と磁気結合され、スイッチ100がオンするとコイル75の磁場を減少させるコイル110が設けられている。このような構成の磁気回路を用いることで、確実にコイル75の磁場を減少させることが可能となる。また、スイッチ100にも、前述のようなコイル75の両端をショートした際に発生する大電流は流れない。このため、スイッチ100の接点の劣化を防ぐことが可能となる。さらに、スイッチ100は、電気的に降圧回路25と絶縁されている。このため、例えば、電圧Vu等が高い電圧であっても、スイッチ100は電圧Vuより十分低い電圧でオン、オフをすることができる。
The
また、始動器10,11には、スイッチ60〜62がオンされてからの時間を計時するタイマー40が設けられている。制御回路41,45は、タイマー40が時間T1を計時すると、スイッチ60〜62,80〜82をオンし、モータ15をコンドルファ始動させる。このため、始動器10,11は、スイッチ60〜62がオンされてから所定時間が経過すると、確実にモータ15を加速することができる。
In addition, the
また、始動器11には、モータ15の回転数を検出する回転数検出器44が設けられている。そして、制御回路45は、回転数検出器44で検出される回転数が、例えばN1となると、スイッチ60〜62,80〜82をオンし、モータ15をコンドルファ始動させる。このため、始動器11は、モータ15が所望の回転数となると確実にモータ15を加速することができる。
The
また、始動器11には、三相コイルL1〜L3に流れる電流値を検出する電流検出器43が設けられている。そして、制御回路45は、電流検出器43で検出される電流が例えばI1となると、スイッチ60〜62,80〜82をオンし、モータ15をコンドルファ始動させる。このため、始動器11は、三相コイルL1〜L3に流れる電流値が所望の値となると確実にモータ15を加速することができる。
Further, the
また、始動器11には、電圧Vu,Vv,Vwの電圧のレベルを検出する電圧検出器42が設けられている。そして、制御回路45は、電圧検出器42で検出される電圧が、例えば電圧V1となると、スイッチ60〜62,80〜82をオンし、モータ15をコンドルファ始動させる。このため、始動器11は、電圧Vu,Vv,Vwの電圧のレベルが所望の値となると確実にモータ15を加速することができる。
The
また、始動器12,13には、スイッチ60〜62がオンされてからの時間を計時するタイマー40が設けられている。制御回路47,48は、タイマー40が時間T1を計時すると、スイッチ60〜62,80〜82をオンし、さらに、コイル75〜77の磁場が減少するよう磁気回路46A,46Bを制御する。このため、始動器10,11は、スイッチ60〜62がオンされてから所定時間が経過すると、所望の電圧で確実にモータ15を加速することができる。
In addition, the
また、始動器13には、モータ15の回転数を検出する回転数検出器44が設けられている。そして、制御回路48は、回転数検出器44で検出される回転数が、例えばN1となると、スイッチ60〜62,80〜82をオンし、さらに、コイル75〜77の磁場が減少するよう磁気回路46Aを制御する。このため、始動器11は、モータ15が所望の回転数となると、所望の電圧で確実にモータ15を加速することができる。
The
また、始動器13には、三相コイルL1〜L3に流れる電流値を検出する電流検出器43が設けられている。そして、制御回路48は、電流検出器43で検出される電流が例えばI1となると、スイッチ60〜62,80〜82をオンし、さらに、コイル75〜77の磁場が減少するよう磁気回路46Aを制御する。このため、始動器13は、三相コイルL1〜L3に流れる電流値が所望の値となると、所望の電圧で確実にモータ15を加速することができる。
The
また、始動器13には、電圧Vu,Vv,Vwの電圧のレベルを検出する電圧検出器42が設けられている。そして、制御回路48は、電圧検出器42で検出される電圧が、例えば電圧V1となると、スイッチ60〜62,80〜82をオンし、さらに、コイル75〜77の磁場が減少するよう磁気回路46Aを制御する。このため、始動器11は、電圧Vu,Vv,Vwの電圧のレベルが所望の値となると、所望の電圧で確実にモータ15を加速することができる。
The
なお、上記実施例は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物も含まれる。 In addition, the said Example is for making an understanding of this invention easy, and is not for limiting and interpreting this invention. The present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and the present invention includes equivalents thereof.
制御回路41はシーケンサであることとしたが、例えばマイコン及びメモリ等で構成されることとしても良い。この場合には、マイコンがメモリに記憶されるプログラムを実行して図3に示されるフローチャートを実行する。この結果、制御回路41をマイコン等で実現する場合であっても、始動器10と同様の効果を得ることができる。
Although the
10〜13 始動器
15 誘導伝導機(モータ)
20〜22,25〜27 降圧回路
30〜32,60〜62,80〜82,90〜92,100〜102 スイッチ
40 タイマー
41,45,47,48 制御回路
42 電圧検出器
43 電流検出器
44 回転数検出器
46A,46B 磁気回路
70〜72,75〜77,95〜97,110〜112 コイル
10-13
20 to 22, 25 to 27 Step-
Claims (13)
前記電源と前記三相コイルとの間に接続される第3スイッチと、
前記第1スイッチをオンした後に前記第1及び第2スイッチをオンとし、その後、前記三相コイルに前記電源電圧が印加されるよう、前記第1〜3スイッチを制御する第1制御回路と、
を備え、
前記タップは、
前記第1スイッチ及び第2スイッチがオンされる際の前記タップの電圧が、前記第1スイッチがオンされる際の前記タップの電圧より高くなるように設けられていること、
を特徴とする誘導電動機制御装置。 A first coil having a tap connected to a three-phase coil of the induction motor; a first switch connected between a power source for driving the induction motor and the first coil; and the first coil A second switch connected to a side to which the first switch is not connected, and a voltage that causes the tap to generate a voltage obtained by stepping down the power supply voltage of the power supply by controlling the first and second switches. Circuit,
A third switch connected between the power source and the three-phase coil;
A first control circuit that controls the first to third switches so that the first and second switches are turned on after the first switch is turned on, and then the power supply voltage is applied to the three-phase coil;
With
The tap is
The tap voltage when the first switch and the second switch are turned on is provided to be higher than the tap voltage when the first switch is turned on,
An induction motor control device characterized by the above.
前記第1制御回路は、
前記三相コイルに前記電源電圧が印加されるよう、ともにオンしている前記第1及び第2スイッチのうち少なくとも前記第2スイッチをオフした後に、前記第3スイッチをオンすること、
を特徴とする誘導電動機制御装置。 The induction motor control device according to claim 1,
The first control circuit includes:
Turning off the third switch after turning off at least the second switch of the first and second switches that are both turned on so that the power supply voltage is applied to the three-phase coil;
An induction motor control device characterized by the above.
前記第1スイッチと前記第1コイルとの間に接続される第2コイルと、
前記第2コイルの磁場を減少させる磁気回路と、
前記第1及び第2スイッチがオンされている際に前記第2コイルの磁場が減少するよう前記磁気回路を制御する第2制御回路と、
を更に備えること、
を特徴とする誘導電動機制御装置。 The induction motor control device according to claim 1 or 2, wherein
A second coil connected between the first switch and the first coil;
A magnetic circuit for reducing the magnetic field of the second coil;
A second control circuit for controlling the magnetic circuit so that the magnetic field of the second coil decreases when the first and second switches are turned on;
Further comprising,
An induction motor control device characterized by the above.
前記磁気回路は、
第4スイッチと、
直列接続される前記第4スイッチがオンとなると、前記第2コイルの磁場を減少させるように前記第2コイルに並列接続される第3コイルと、
を含み、
前記第2制御回路は、
前記第1及び第2スイッチがオンされている際に前記第4スイッチをオンすること、
を特徴とする誘導電動機制御装置。 The induction motor control device according to claim 3,
The magnetic circuit is:
A fourth switch;
A third coil connected in parallel to the second coil to reduce the magnetic field of the second coil when the fourth switch connected in series is turned on;
Including
The second control circuit includes:
Turning on the fourth switch when the first and second switches are turned on;
An induction motor control device characterized by the above.
前記磁気回路は、
第4スイッチと、
前記第2コイルと磁気結合され、前記第4スイッチがオンとなると前記第2コイルの磁場を減少させる第3コイルと、
を含み、
前記第2制御回路は、
前記第1及び第2スイッチがオンされている際に前記第4スイッチをオンすること、
を特徴とする誘導電動機制御装置。 The induction motor control device according to claim 3,
The magnetic circuit is:
A fourth switch;
A third coil that is magnetically coupled to the second coil and reduces the magnetic field of the second coil when the fourth switch is turned on;
Including
The second control circuit includes:
Turning on the fourth switch when the first and second switches are turned on;
An induction motor control device characterized by the above.
前記第1スイッチがオンされてからの時間を計時するタイマーを更に備え、
前記第1制御回路は、
前記タイマーが所定時間を計時すると、前記第1及び第2スイッチをともにオンすること、
を特徴とする誘導電動機制御装置。 The induction motor control device according to claim 1 or 2, wherein
A timer for measuring the time from when the first switch is turned on;
The first control circuit includes:
When the timer times a predetermined time, turning on both the first and second switches;
An induction motor control device characterized by the above.
前記誘導電動機の回転数を検出する回転数検出器を更に備え、
前記第1制御回路は、
前記第1スイッチがオンされてから前記回転数検出器で検出される回転数が所定の回転数となると、前記第1及び第2スイッチをともにオンすること、
を特徴とする誘導電動機制御装置。 The induction motor control device according to claim 1 or 2, wherein
A rotation speed detector for detecting the rotation speed of the induction motor;
The first control circuit includes:
When the rotational speed detected by the rotational speed detector after the first switch is turned on reaches a predetermined rotational speed, both the first and second switches are turned on;
An induction motor control device characterized by the above.
前記三相コイルに流れる電流値を検出する電流検出器を更に備え、
前記第1制御回路は、
前記第1スイッチがオンされてから前記電流検出器で検出される電流値が所定値となると、前記第1及び第2スイッチをともにオンすること、
を特徴とする誘導電動機制御装置。 The induction motor control device according to claim 1 or 2, wherein
A current detector for detecting a current value flowing through the three-phase coil;
The first control circuit includes:
When the current value detected by the current detector becomes a predetermined value after the first switch is turned on, both the first and second switches are turned on;
An induction motor control device characterized by the above.
前記電源電圧のレベルを検出する電圧検出器を更に備え、
前記第1制御回路は、
前記第1スイッチがオンされてから前記電圧検出器で検出される電圧レベルが所定レベルとなると、前記第1及び第2スイッチをともにオンすること、
を特徴とする誘導電動機制御装置。 The induction motor control device according to claim 1 or 2, wherein
A voltage detector for detecting a level of the power supply voltage;
The first control circuit includes:
When the voltage level detected by the voltage detector reaches a predetermined level after the first switch is turned on, both the first and second switches are turned on.
An induction motor control device characterized by the above.
前記第1スイッチがオンされてからの時間を計時するタイマーを更に備え、
前記第1制御回路は、
前記タイマーが所定時間を計時すると、前記第1及び第2スイッチをともにオンし、
前記第2制御回路は、
前記タイマーが所定時間を計時すると、前記第2コイルの磁場が減少するよう前記磁気回路を制御すること、
を特徴とする誘導電動機制御装置。 The induction motor control device according to claim 3,
A timer for measuring the time from when the first switch is turned on;
The first control circuit includes:
When the timer counts a predetermined time, both the first and second switches are turned on,
The second control circuit includes:
Controlling the magnetic circuit so that the magnetic field of the second coil decreases when the timer times a predetermined time;
An induction motor control device characterized by the above.
前記誘導電動機の回転数を検出する回転数検出器を更に備え、
前記第1制御回路は、
前記第1スイッチがオンされてから前記回転数検出器で検出される回転数が所定の回転数となると、前記第1及び第2スイッチをともにオンし、
前記第2制御回路は、
前記第1スイッチがオンされてから前記回転数検出器で検出される回転数が所定の回転数となると、前記第2コイルの磁場が減少するよう前記磁気回路を制御すること、
を特徴とする誘導電動機制御装置。 The induction motor control device according to claim 3,
A rotation speed detector for detecting the rotation speed of the induction motor;
The first control circuit includes:
When the rotational speed detected by the rotational speed detector after the first switch is turned on reaches a predetermined rotational speed, both the first and second switches are turned on,
The second control circuit includes:
Controlling the magnetic circuit so that the magnetic field of the second coil decreases when the number of rotations detected by the rotation number detector after the first switch is turned on reaches a predetermined number of rotations;
An induction motor control device characterized by the above.
前記三相コイルに流れる電流値を検出する電流検出器を更に備え、
前記第1制御回路は、
前記第1スイッチがオンされてから前記電流検出器で検出される電流値が所定値となると、前記第1及び第2スイッチをともにオンし、
前記第2制御回路は、
前記第1スイッチがオンされてから前記電流検出器で検出される電流値が所定値となると、前記第2コイルの磁場が減少するよう前記磁気回路を制御すること、
を特徴とする誘導電動機制御装置。 The induction motor control device according to claim 3,
A current detector for detecting a current value flowing through the three-phase coil;
The first control circuit includes:
When the current value detected by the current detector reaches a predetermined value after the first switch is turned on, both the first and second switches are turned on,
The second control circuit includes:
Controlling the magnetic circuit so that the magnetic field of the second coil decreases when the current value detected by the current detector reaches a predetermined value after the first switch is turned on;
An induction motor control device characterized by the above.
前記電源電圧のレベルを検出する電圧検出器を更に備え、
前記第1制御回路は、
前記第1スイッチがオンされてから前記電圧検出器で検出される電圧レベルが所定レベルとなると、前記第1及び第2スイッチをともにオンし、
前記第2制御回路は、
前記第1スイッチがオンされてから前記電圧検出器で検出される電圧レベルが所定レベルとなると、前記第2コイルの磁場が減少するよう前記磁気回路を制御すること、
を特徴とする誘導電動機制御装置。 The induction motor control device according to claim 3,
A voltage detector for detecting a level of the power supply voltage;
The first control circuit includes:
When the voltage level detected by the voltage detector after the first switch is turned on reaches a predetermined level, both the first and second switches are turned on,
The second control circuit includes:
Controlling the magnetic circuit such that the magnetic field of the second coil decreases when the voltage level detected by the voltage detector reaches a predetermined level after the first switch is turned on;
An induction motor control device characterized by the above.
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