JP3314901B2 - 電源装置 - Google Patents

電源装置

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JP3314901B2
JP3314901B2 JP05781995A JP5781995A JP3314901B2 JP 3314901 B2 JP3314901 B2 JP 3314901B2 JP 05781995 A JP05781995 A JP 05781995A JP 5781995 A JP5781995 A JP 5781995A JP 3314901 B2 JP3314901 B2 JP 3314901B2
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resistor
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正道 宇根
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高調波の発生を低減さ
せる電源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、負荷としての電動送風機を有し、
この電動送風機を位相制御するたとえば電気掃除機の電
源装置が知られている。
【0003】この電源装置は、たとえばスライドスイッ
チの摺動に対応して可変抵抗の抵抗値を変化させ、この
可変抵抗の抵抗値とこの可変抵抗に接続されたコンデン
サにより、RC時定数を変化させ、商用交流電源のゼロ
クロス後の位相角を連続的に変化させて、電動送風機の
位相角を連続的に制御させ、電動送風機の入力を連続的
に可変している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成の電源装置の場合、位相角を広い範囲で変化さ
せると、所定範囲の位相角では入力電流に多くの高調波
を含んでしまい、力率が低下したり、多くのノイズが発
生したりする問題を有している。
【0005】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、位相角を変化させて負荷への入力を変化させても多
くの高調波を含有させない電源装置を提供することを目
的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の電源装置は、
変抵抗器の抵抗値を連続的に変化させて位相角を連続的
に設定可能とするとともに高調波の発生しやすい位相角
に設定しないように前記可変抵抗器の所定範囲では高調
波の発生しにくい位相角に対応する一定の抵抗値にして
一定の位相角を設定する位相角設定手段と、この位相角
設定手段で設定された位相角により負荷への入力を位相
制御する位相制御手段とを具備したものである
【0007】
【作用】本発明の電源装置は、位相角設定手段は位相制
御手段で設定される位相角のうち高調波の発生しやす
相角となる可変抵抗器の所定範囲では高調波の発生し
にくい位相角に対応する一定の抵抗値にして一定の位相
角を設定することにより、比較的高調波が多く含有され
やすい位相角に設定されることを防止し、高調波の含有
を少なくする
【0008】
【実施例】以下、本発明の電源装置の一実施例を図面に
示す電気掃除機を参照して説明する。
【0009】図2において、1は電気掃除機本体で、こ
の電気掃除機本体1には可撓性を有するホース2が接続
され、このホース2の先端には手許制御部3が設けられ
ている。また、この手許制御部3には、延長管4を介し
て吸込口体5が接続されている。そして、手許制御部3
には、位相角設定手段としての摺動スイッチ6が設けら
れ、この摺動スイッチ6は摺動レバー7を有している。
【0010】また、電気掃除機本体1内には、図3に示
すように、商用交流電源Eに接続された負荷としての電
動送風機11およびこの電動送風機11を位相制御する位相
制御手段としての機能を有する制御回路12が設けられて
いる。
【0011】すなわち、商用交流電源Eに制御回路12の
トライアックQ1および電動送風機11が直列に接続され、
この制御回路12は、商用交流電源Eの両端子間に抵抗R1
およびコンデンサC1の直列回路が接続されるとともに、
抵抗R2および抵抗R3の並列回路を介して、ダイオードD
1,D2,D3,D4からなる整流用のダイオードブリッジ13
が接続されている。
【0012】そして、このダイオードブリッジ13の出力
端子間には、抵抗R4を介して定電圧用のツェナダイオー
ドZD1が接続され、このツェナダイオードZD1の両端子間
には基準電圧設定用の分圧抵抗R5および抵抗R6の直列回
路が接続されている。また、これら抵抗R5および抵抗R6
の接続点には、抵抗R7およびダイオードD5の並列回路を
介してプログラマブル・ユニジャンクション・トランジ
スタQ2のゲートが接続されている。
【0013】また、このプログラマブル・ユニジャンク
ション・トランジスタQ2のアノードには、一端がダイオ
ードブリッジ13の負極に接続されたRC時定数設定用の
コンデンサC2および抵抗R8の並列回路が接続されてい
る。
【0014】さらに、プログラマブル・ユニジャンクシ
ョン・トランジスタQ2のカソードには、サイリスタQ3の
ゲートが接続され、このサイリスタQ3のアノードおよび
カソードは抵抗R9を介してダイオードブリッジ13の出力
端子間に接続されている。
【0015】また、これら抵抗R9およびサイリスタQ3に
対して並列に、ダイオードD6およびダイオードD7の直列
回路が接続され、これらダイオードD6およびダイオード
D7の接続点はトライアックQ1のゲートに接続されるとと
もに、抵抗R10を介してトライアックQ1の一端に接続さ
れている。
【0016】なお、トライアックQ1はコンデンサC3およ
び抵抗R11の直列回路で構成されたスナバ回路を並列に
有している。
【0017】また、ツェナダイオードZD1のカソード側
およびプログラマブル・ユニジャンクション・トランジ
スタQ2のアノード側には、摺動スイッチ6に接続される
絶縁用の抵抗R12および抵抗R13が接続されている。
【0018】そして、この摺動スイッチ6は、図1
(c)に示すように、電気掃除機本体1の抵抗R12およ
び抵抗R13間にホース2内の図示しない導線を介して、
抵抗R14が接続され、この抵抗R14の一端は、第1の摺動
可変抵抗31の一端側が接続され、この第1の摺動可変抵
抗31の他端側は抵抗R15を介して第2の摺動可変抵抗32
に接続されている。なお、第1の摺動可変抵抗31および
第2の摺動可変抵抗32は、間隙33を介して直線的に配設
されている。
【0019】一方、抵抗R13の他端側には、第1の導体3
4および第2の導体35の一端が接続され、これら第1の
導体34および第2の導体35は、第1の摺動可変抵抗31お
よび第2の摺動可変抵抗32とほぼ平行で、かつ、これら
第1の摺動可変抵抗31および第2の摺動可変抵抗32の長
さより長くなっている。
【0020】また、第1の摺動可変抵抗31および第2の
摺動可変抵抗32間の間隙33に対応して、この間隙33に対
応する位置でかつこの間隙とほぼ同長の第3の導体36が
設けられ、この第3の導体36は第1の摺動可変抵抗31の
他端に接続されている。
【0021】さらに、第1の摺動可変抵抗31および第2
の摺動可変抵抗32と第1の導体34との間には、これらの
間を電気的に接続する第1の摺動子37が設けられ、第2
の導体35と第3の導体36との間には、これらの間を電気
的に接続する第2の摺動子38が設けられている。そし
て、第1の摺動子37および第2の摺動子38は、それぞれ
対応する位置で摺動レバー7に従動して移動する。
【0022】次に、上記実施例の動作について説明す
る。
【0023】まず、第1の摺動子37が第2の摺動可変抵
抗32に接していない位置では、抵抗R11および抵抗R12間
の抵抗値は抵抗R13のみで設定されるため、図1(b)
に示すように非常に高く、コンデンサC2とのRC時定数
が大きくなり、プログラマブル・ユニジャンクション・
トランジスタQ2がオンしないので、トライアックQ1もオ
ンせず、図1(a)に示すように電動送風機11には電力
が入力されないので電動送風機11は動作しない。
【0024】また、摺動レバー7を移動させ、第1の摺
動子37が第2の摺動可変抵抗32に接すると、抵抗R11お
よび抵抗R12間の抵抗値が、図1(b)に示すように低
下し、コンデンサC2とのRC時定数が小さくなり、プロ
グラマブル・ユニジャンクション・トランジスタQ2がゼ
ロクロス後の比較的大きな位置でオンし、トライアック
Q1も対応してオンし、図1(a)に示すように電動送風
機11には小さな電力が入力されて電動送風機11は低出力
で動作する。
【0025】さらに、摺動レバー7を移動させ、第1の
摺動子37が第1の摺動可変抵抗31および第2の摺動可変
抵抗32間の間隙33に位置すると、図1(c)の破線に示
すように、第1の導体34は開放され、第2の摺動子38が
第2の導体35および第3の導体36間を電気的に接続し、
抵抗R11および抵抗R12間の抵抗値が、図1(b)に示す
ように第1の摺動可変抵抗31の他端に位置した場合と同
一の抵抗値になり、本来連続して設定される抵抗値には
ならず、たとえば図4に示すAB間の位相角で位相が設
定されることを防止する。すなわち、AB間の位相に対
応する抵抗値となることを防止して、たとえば高調波の
発生しやすい位相角で動作することを防止する。
【0026】またさらに、摺動レバー7を移動させ、第
1の摺動子37が第1の摺動可変抵抗31に接すると、抵抗
R11および抵抗R12間の抵抗値が、図1(b)に示すよう
にさらに低下し、コンデンサC2とのRC時定数が小さく
なり、プログラマブル・ユニジャンクション・トランジ
スタQ2がゼロクロス後の比較的小さな位置でオンし、ト
ライアックQ1も対応してオンし、図1(a)に示すよう
に電動送風機11には大きな電力が入力されて電動送風機
11は大出力で動作する。
【0027】上述のように、高調波の発生しやすい位相
角をあらかじめ調査し、高調波の発生しやすい位相角で
トライアックQ1をオンさせることを防止すれば、高調波
の発生を防止でき、コンデンサなどに負担がかかった
り、波形の歪み、力率の低下あるいは雑音の発生を抑制
できる。
【0028】なお、高調波の発生しやすい位相角は、図
4に示す、AB間の一か所に限らず、たとえばCD間に
設定するなど複数箇所に設定しても良い。この場合、図
1(c)に示すような間隙などを複数設けて、図1
(c)と同様に形成すれば簡単に設定できる。
【0029】次に、位相角を変化させた場合の、高調波
の含有量の実験結果について説明する。
【0030】まず、高出力の電動送風機11を用いて、図
5の実線に示す小さな位相角でトライアックQ1をオンし
た場合、すなわち入力電流を大きくした場合には、図6
に示すように入力電流の波形包含率は100.0%であ
るものの、図7に示すように第3ないし第9高調波が多
く含有されることが分かる。
【0031】また、同様の高出力の電動送風機11を用い
て、図5の破線に示す大きな位相角でトライアックQ1を
オンした場合、すなわち入力電流を小さくした場合に
は、図6に示すように入力電流の波形包含率は98.0
%であるものの、図9に示すようにいずれの高調波も許
容範囲内になることが分かる。
【0032】一方、低出力の電動送風機11を用いて、図
5の実線に示す小さな位相角でトライアックQ1をオンし
た場合、すなわち入力電流を大きくした場合には、図1
0に示すように入力電流の波形包含率は95.7%であ
るものの、図11に示すようにいずれの高調波も許容範
囲内になることが分かる。
【0033】また、同様の低出力の電動送風機11を用い
て、図5の破線に示す大きな位相角でトライアックQ1を
オンした場合、すなわち入力電流を小さくした場合に
は、図12に示すように入力電流の波形包含率は10
0.0%であるものの、図13に示すように第3ないし
第31高調波が多く含まれることが分かる。
【0034】上述のように、対象となる負荷である電動
送風機11の位相角毎の高調波をあらかじめ調査すること
により、高調波の発生しやすい位相角での制御を行なわ
ないようにすれば、高調波の含有率を低減させることが
できる。
【0035】なお、波形含有率は、図14に示すよう
に、期間πを3等分し、波形の尖頭値を1/2πに合わ
せた状態で、中央の1/3πが1で、両端の1/3πが
0.35の場合に、この範囲内に含まれる波形の割合に
より算出し、この値が95.0%以上のときを特殊な波
形として取り扱う
【0036】
【発明の効果】本発明によれば、位相角設定手段は位相
制御手段で設定される位相角のうち高調波の発生しやす
い位相角となる可変抵抗器の所定範囲では高調波の発生
しにくい位相角に対応する一定の抵抗値にして一定の位
相角を設定することにより、比較的高調波が多く含有さ
れやすい位相角に設定されることを防止し、高調波の含
有を少なくすることができ、力率の低下あるいは雑音を
防止できる
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電源装置の一実施例を示す図である。 (a) 入力電圧と摺動レバーのストローク位置との関
係を示すグラフ (b) 抵抗値と摺動レバーのストローク位置との関係
を示すグラフ (c) 摺動スイッチの位置関係および接続を示す説明
【図2】同上電気掃除機の外観を示す斜視図である。
【図3】同上電気掃除機本体内の回路を示す回路図であ
る。
【図4】同上入力電圧と位相角を示す波形図である。
【図5】同上入力電圧と位相角を示す波形図である。
【図6】高出力電動送風機を用いた場合の小さな位相角
の入力電流および入力電圧の実験結果を示す波形図であ
る。
【図7】高出力電動送風機を用いた場合の小さな位相角
の高調波の含有状態を示すグラフである。
【図8】高出力電動送風機を用いた場合の大きな位相角
の入力電流および入力電圧の実験結果を示す波形図であ
る。
【図9】高出力電動送風機を用いた場合の大きな位相角
の高調波の含有状態を示すグラフである。
【図10】低出力電動送風機を用いた場合の小さな位相
角の入力電流および入力電圧の実験結果を示す波形図で
ある。
【図11】低出力電動送風機を用いた場合の小さな位相
角の高調波の含有状態を示すグラフである。
【図12】低出力電動送風機を用いた場合の大きな位相
角の入力電流および入力電圧の実験結果を示す波形図で
ある。
【図13】低出力電動送風機を用いた場合の大きな位相
角の高調波の含有状態を示すグラフである。
【図14】波形含有率を示す説明図である。
【符号の説明】
6 位相角設定手段としての摺動スイッチ 11 負荷としての電動送風機 12 位相制御手段としての制御回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G05F 1/455

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 可変抵抗器の抵抗値を連続的に変化させ
    位相角を連続的に設定可能とするとともに高調波の発
    生しやすい位相角に設定しないように前記可変抵抗器の
    所定範囲では高調波の発生しにくい位相角に対応する一
    定の抵抗値にして一定の位相角を設定する位相角設定手
    段と この位相角設定手段で設定された位相角により負荷への
    入力を位相制御する位相制御手段と を具備したことを特徴とする電源装置。
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