JP5419388B2 - Three-phase motor with integrated control device - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、減速装置が組み込まれた冷却塔用ファンの駆動用として使用する、制御装置一体型の三相電動機に関するものである。 The present invention relates to a controller-integrated three-phase motor used for driving a cooling tower fan in which a reduction gear is incorporated, for example.
例えば冷却塔用ファンは、所定の回転速度を得るために、ベルトや歯車等による減速装置を組み込んで、汎用の三相電動機で運転することが広く行われている。この場合、三相電動機は、容量が7.5kW以下の場合には、商用3相交流電源に直入れで起動することが多く、起動時の衝撃や、ベルトのスリップによる騒音の発生、寿命の短縮化等の問題の要因となっている。 For example, in order to obtain a predetermined rotational speed, a cooling tower fan is widely operated by incorporating a speed reduction device such as a belt or a gear and operating with a general-purpose three-phase motor. In this case, when the capacity is 7.5 kW or less, the three-phase motor is often started by directly putting it into a commercial three-phase AC power source. This is a cause of problems such as shortening.
そこで、このような問題に対する対策として、例えばソフトスタータと称されて市販されている装置や、インバータ装置が、起動を緩やかに行うソフトスタート機能を有する三相電動機の駆動装置として利用されている。 Therefore, as a countermeasure against such a problem, for example, a commercially available device called a soft starter and an inverter device are used as a driving device for a three-phase motor having a soft start function for slowly starting.
このようなソフトスタート機能を有する三相電動機の駆動装置は従来から各種のものが提案されている。 Various types of three-phase motor drive devices having such a soft start function have been proposed.
例えば特許文献1には、三相交流電源から三相電動機に至る3相の給電回路の全てに位相制御可能なサイリスタやトライアック等のスイッチング素子を介装し、交流電源のゼロクロスポイントに同期した三角波信号を生成する三角波生成手段と、時系列に沿って変化する指令信号を生成する指令信号生成手段と、前記三角波信号と前記指令信号とのレベル比較に基づいた位相制御により上記スイッチング素子の導通制御を行う構成のソフトスタート制御装置が記載されている。 For example, Patent Document 1 discloses that a triangular wave synchronized with the zero cross point of an AC power supply is provided with a switching element such as a thyristor or triac that can be phase controlled in all three-phase power supply circuits from a three-phase AC power supply to a three-phase motor. Triangular wave generating means for generating a signal, command signal generating means for generating a command signal that changes along a time series, and conduction control of the switching element by phase control based on a level comparison between the triangular wave signal and the command signal A soft start control device configured to perform is described.
また特許文献2には、三相交流電源から三相電動機に至る3相の給電回路の2相にスイッチング素子を介装し、これらの2相のスイッチング素子を位相制御してソフトスタート制御を行う三相二線位相制御方式の制御装置が記載されている。
In
また特許文献3には、特許文献2と同様に三相交流電源から三相電動機に至る3相の給電回路の2相にスイッチング素子を介装し、これらの2相のスイッチング素子を位相制御してソフトスタート制御を行う装置において、各相間の不平衡電流の発生を抑制して安定な起動が行えるようにするために、2相給電回路に介装したスイッチング素子の点弧角がずれを生じるようにゲートトリガ信号を制御する演算手段を備え、線間電圧の不平衡量を低減しつつ三相電動機を緩やかに起動するようにした三相二線位相制御方式の制御装置が記載されている。
In
また特許文献4には、三相交流電源から三相電動機に至る3相の給電回路の全てにスイッチング素子を介装して始動器を構成すると共に、始動器をバイパスするバイパス回路を構成しており、始動器により位相制御された三相交流電源で三相電動機を始動・停止させ、定格回転時には電磁開閉器が閉じることにより始動器をバイパスするバイパス回路から供給される三相交流電源で三相電動機を駆動して、始動・停止時と定格回転時とで三相電動機への電源供給が切り替わる様にした三相電動機の駆動装置が記載されている。 In Patent Document 4, a starter is configured by interposing switching elements in all three-phase power supply circuits from a three-phase AC power source to a three-phase motor, and a bypass circuit that bypasses the starter is configured. The three-phase motor is started and stopped with a three-phase AC power source that is phase-controlled by the starter, and the three-phase AC power source is supplied from a bypass circuit that bypasses the starter by closing the electromagnetic switch during rated rotation. A drive device for a three-phase motor is described in which the phase motor is driven so that the power supply to the three-phase motor is switched between start / stop and rated rotation.
更に特許文献5には、三相交流電源から三相電動機に至る3相の給電回路の全てにスイッチング素子を介装して構成した始動器を、モータ端子箱内に取付けると共に、スイッチング素子を冷却するための大掛かりな冷却装置を外部に設置した構成の始動機が記載されている。
特許文献1〜4に示されるようなソフトスタート機能を利用するためには、従来は、ソフトスタート機能を有する駆動装置を収容するための新たな制御盤を設置したり、既存の制御盤内に装置を取付けるスペースが確保できたり、又は増設することができること等の条件を満たす必要があった。 In order to use the soft start function as shown in Patent Documents 1 to 4, conventionally, a new control panel for accommodating a drive device having the soft start function is installed, or an existing control panel is installed. It was necessary to satisfy the condition that a space for installing the device could be secured or that the device could be added.
また、特許文献5に示されるものでは、始動器をモータ端子箱内に取付けているため、新たな制御盤を設置したり、既存の制御盤内に装置を取付けるスペースを確保したり、又は増設する必要はないが、端子箱内の半導体デバイスには常時電流が流れる構成であるため、その冷却が必須であり、その結果、大掛かりな冷却装置を外部に設置するというように、全体として非常に大掛かりな構成となってしまう。
Moreover, in the thing shown by
そこで本発明では、新たな制御盤を設置したり、既存の制御盤内に装置を取付けるスペースを確保したり、又は増設する必要がなく、大掛かりにならずに、容易に設置を行うことができる制御装置一体型の三相電動機を提供することを第1の課題としている。 Therefore, in the present invention, it is not necessary to install a new control panel, to secure a space for installing the device in the existing control panel, or to add a device, and can be easily installed without being oversized. A first problem is to provide a three-phase motor integrated with a control device.
一方、上述した冷却塔用ファン等においては、可変速運転を行うために、インバータ電源を用いることがあり、仮に、ソフトスタート機能を有する駆動装置を端子箱内に設置した制御装置一体型の三相電動機をインバータ電源に接続すると、インバータによる始動及びソフトスタート機能による始動のいずれの運転も正常には行えない。 On the other hand, in the above-described cooling tower fan or the like, an inverter power supply is sometimes used to perform variable speed operation, and it is assumed that a drive unit having a soft start function is installed in a terminal box. When the phase motor is connected to the inverter power source, neither the start by the inverter nor the start by the soft start function can be normally performed.
そこで本発明では、接続した電源が、商用であっても、インバータ電源であっても正常に運転を行える制御装置一体型の三相電動機を提供することを第2の課題としている。 Therefore, a second object of the present invention is to provide a controller-integrated three-phase motor that can operate normally regardless of whether the connected power source is a commercial power source or an inverter power source.
上述した課題を解決するために、本発明では、三相交流電源との接続部から三相電動機に至る3相の給電回路の少なくとも2相に、位相制御可能なスイッチング素子を介装し、これらのスイッチング素子を要素としてソフトスタート手段を構成すると共に、これらのスイッチング素子をバイパスするバイパス回路と、バイパス回路の動作、非動作の切換手段と、上記給電回路の2相に接続した給電周波数検出手段と、給電周波数検出手段により検出した給電周波数により上記ソフトスタート手段と上記切換手段によりバイパス回路の動作を選択する制御手段とを構成し、上記各回路及び各手段の要素を、三相電動機の端子箱内に設置した制御装置一体型の三相電動機を提案する。 In order to solve the above-described problems, in the present invention, phase-controllable switching elements are interposed in at least two phases of a three-phase power feeding circuit from a connection portion with a three-phase AC power source to a three-phase motor. And a switching circuit for bypassing these switching elements, switching means for operating or not operating the bypass circuit, and feeding frequency detecting means connected to the two phases of the feeding circuit. And a control means for selecting the operation of the bypass circuit by the soft start means and the switching means based on the power supply frequency detected by the power supply frequency detection means, and the elements of each circuit and each means are connected to the terminals of the three-phase motor. We propose a three-phase motor with integrated control device installed in the box.
また本発明では、上記の構成において、ソフトスタート手段が、給電回路の2相に接続した電圧ゼロクロス検出回路と、スイッチング素子の位相制御駆動回路を要素とすることを提案する。 In the present invention, it is proposed that in the above configuration, the soft start means includes a voltage zero cross detection circuit connected to two phases of the power feeding circuit and a phase control drive circuit of the switching element.
また本発明では、上記の構成において、スイッチング素子を給電回路の2相に介装し、制御手段を、2相の位相制御によりソフトスタート手段を制御する構成とすることを提案する。 Further, the present invention proposes that, in the above-described configuration, the switching element is interposed in two phases of the power feeding circuit, and the control unit is configured to control the soft start unit by two-phase control.
また本発明では、上記の構成において、ソフトスタート手段に、スイッチング素子の導通時間検出回路を設け、制御手段は、導通時間検出回路により検出した各スイッチング素子の導通時間が等しくなるように位相制御駆動回路を動作させる構成とした制御装置一体型の三相電動機を提案する。 In the present invention, in the above configuration, the soft start means is provided with a switching element conduction time detection circuit, and the control means is phase-controlled so that the conduction times of the switching elements detected by the conduction time detection circuit are equal. We propose a controller-integrated three-phase motor that is configured to operate a circuit.
また本発明では、上記の構成において、端子箱の少なくとも一部の壁を外部放熱部として構成し、この壁の内側にスイッチング素子を取り付けることを提案する。 Further, the present invention proposes that, in the above configuration, at least a part of the wall of the terminal box is configured as an external heat radiating portion, and a switching element is attached to the inside of the wall.
また本発明では、上記の構成において、スイッチング素子がサイリスタやトライアック等の電力用半導体素子であり、バイパス回路の切換手段がリレーであることを提案する。 The present invention also proposes that, in the above configuration, the switching element is a power semiconductor element such as a thyristor or a triac, and the switching means of the bypass circuit is a relay.
また本発明では、上記の構成において、三相電動機が、減速装置が組み込まれた冷却塔用ファン駆動用であることを提案する。 Further, the present invention proposes that, in the above configuration, the three-phase motor is for driving a cooling tower fan in which a reduction gear is incorporated.
また本発明では、上記の構成において、三相電動機が誘導電動機であることを提案する。 The present invention also proposes that the three-phase motor is an induction motor in the above configuration.
本発明では、三相交流電源との接続部から三相電動機に至る上述した各回路及び各手段を三相電動機の端子箱内に設置したので、例えば冷却塔等における設置は、所定位置に設置した後、三相交流電源の給電線を端子箱内の接続端子に接続すれば良く、設置が非常に容易である。 In the present invention, since the above-described circuits and means from the connection portion with the three-phase AC power source to the three-phase motor are installed in the terminal box of the three-phase motor, for example, the installation in the cooling tower or the like is installed at a predetermined position. After that, the power supply line of the three-phase AC power source may be connected to the connection terminal in the terminal box, and installation is very easy.
電源をONとして運転を開始すると、制御手段は、給電周波数検出手段により給電周波数を検出し、その周波数が商用交流電源の周波数か否かを判定し、商用交流電源の周波数の場合には、ソフトスタート手段の動作を選択し、バイパス回路を動作させない。 When the operation is started with the power turned ON, the control means detects the power supply frequency by the power supply frequency detection means, determines whether the frequency is the frequency of the commercial AC power supply, and if the frequency is the frequency of the commercial AC power supply, The operation of the start means is selected and the bypass circuit is not operated.
ソフトスタート手段が動作すると、3相の給電回路の少なくとも2相に介装されたスイッチング素子が位相制御されてソフトスタート動作による三相電動機の始動が行われ、三相電動機及び減速機に発生していた起動時の衝撃や、ベルトのスリップによる騒音の発生、寿命の短縮といった問題を抑制することができる。 When the soft start means operates, the switching element interposed in at least two phases of the three-phase power feeding circuit is phase-controlled to start the three-phase motor by the soft start operation, which occurs in the three-phase motor and the speed reducer. It is possible to suppress problems such as the impact at the time of start-up, the generation of noise due to belt slip, and the shortening of the service life.
ソフトスタート動作による始動が行われて定格回転に至ると、制御手段は、切換手段によりバイパス回路を動作させるため、以降、給電電流はバイパス回路を介してのみ流れて、スイッチング素子には流れない。従って、スイッチング素子は始動時のみ冷却を行えば良いので、端子箱内に実装しても十分な冷却を行うことは容易である。即ち、端子箱の少なくとも一部の壁を外部放熱部として構成し、この壁の内側にスイッチング素子を取り付けることにより、十分に良好な冷却を行うことができる。 When starting by the soft start operation and reaching the rated rotation, the control means operates the bypass circuit by the switching means, and thereafter, the feeding current flows only through the bypass circuit and does not flow to the switching element. Therefore, since the switching element only needs to be cooled at the time of starting, it is easy to perform sufficient cooling even if it is mounted in the terminal box. That is, it is possible to perform sufficiently good cooling by configuring at least a part of the wall of the terminal box as an external heat radiating portion and attaching a switching element inside the wall.
一方、運転の開始時に、給電周波数検出手段により検出した給電周波数が商用交流電源の周波数でないと判定した場合には、制御手段は、バイパス回路の動作、非動作の切換手段を動作させてバイパス回路を動作させる。 On the other hand, if it is determined at the start of operation that the power supply frequency detected by the power supply frequency detection means is not the frequency of the commercial AC power supply, the control means operates the bypass circuit operation / non-operation switching means to operate the bypass circuit. To work.
この場合、三相電動機に接続した三相交流電源はインバータ電源であり、給電電流はバイパス回路とスイッチング素子を設けていない相の給電回路を流れて、スイッチング素子には流れないので、インバータによる始動動作と、ソフトスタート機能による始動動作が干渉することがなく、インバータによる正常な運転が行われる。 In this case, the three-phase AC power source connected to the three-phase motor is an inverter power source, and the feeding current flows through the feeding circuit of the phase not provided with the bypass circuit and the switching element and does not flow to the switching element. The operation and the start operation by the soft start function do not interfere with each other, and normal operation by the inverter is performed.
上述したとおり、サイリスタやトライアック等の電力用半導体素子によるスイッチング素子は、三相交流電源との接続部から三相電動機に至る3相の給電回路の少なくとも2相に介装すれば良いのであるが、端子箱内への設置という観点からは、3相の全てに介装するよりも、2相にのみ介装する方が有利であり、この場合には、制御手段は三相二線位相制御方式での制御を行う。 As described above, a switching element using a power semiconductor element such as a thyristor or a triac may be interposed in at least two phases of a three-phase power feeding circuit from a connection portion with a three-phase AC power source to a three-phase motor. From the viewpoint of installation in the terminal box, it is more advantageous to interpose only in two phases than in all three phases. In this case, the control means uses three-phase two-wire phase control. Control by method.
三相二線位相制御方式での制御においては、ソフトスタート手段に、スイッチング素子の導通時間検出回路を設け、制御手段は、導通時間検出回路により検出した各スイッチング素子の導通時間が等しくなるように位相制御駆動回路を動作させる構成とすれば、各相に流れる電流の不平衡を減少させて滑らかなソフトスタートを実現することができる。 In the control by the three-phase two-wire phase control system, the soft start means is provided with a switching element conduction time detection circuit so that the control means has the same conduction time of each switching element detected by the conduction time detection circuit. If the phase control drive circuit is configured to operate, a smooth soft start can be realized by reducing the unbalance of the current flowing in each phase.
次に本発明に係る制御装置一体型の三相電動機の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
まず図1は本発明に係る制御装置一体型の三相電動機を利用する装置の一例として、冷却塔の外観を示す斜視図であり、また図2は要部の拡大一部切欠斜視図である。
符号1は冷却塔を示すもので、この場合、冷却塔1は複数台が列設されて、運転台数を増減しての制御が可能となっている。冷却塔1の上部にはファン2を回転可能に支持したファンシリンダー3が設けられており、このファンシリンダー3にファン2の回転軸を回転させるベルト減速機4と回転駆動用の三相電動機5、この場合には三相電動機が設置されている。
Next, an embodiment of a three-phase motor integrated with a control device according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
First, FIG. 1 is a perspective view showing an appearance of a cooling tower as an example of a device using a three-phase motor integrated with a control device according to the present invention, and FIG. 2 is an enlarged partially cutaway perspective view of a main part. .
Reference numeral 1 denotes a cooling tower. In this case, a plurality of cooling towers 1 are arranged in a row, and control with increasing or decreasing the number of operating units is possible. A
冷却塔1は、空調設備や工業設備において発生した熱を大気に放散させる装置で、熱は、冷却水によって運ばれ、冷却塔1内でファン2によって得られた大量の大気と接触させてその熱を放散し、冷却された冷却水は再循環利用される。
The cooling tower 1 is a device that dissipates heat generated in air conditioning equipment and industrial equipment to the atmosphere. The heat is carried by the cooling water and is brought into contact with a large amount of air obtained by the
冷却塔1の冷却能力は、大気と接触させてその熱を放散しているため、大気の温度が最も高くなる夏季が、最も条件が厳しく、このときの条件で選定され、大気温度が大幅に下がった場合や、熱負荷が下がった場合には冷却水温度が必要以上に下がり、過冷却となるため、冷却塔1の冷却性能を下げ冷却水温度を上げる方法として運転台数を減らす方法がある。運転台数減少により冷却水温度が高くなると運転台数を増し、冷却水温度が下がり過ぎると運転台数を減らすというON−OFF運転が行なわれる。 The cooling capacity of the cooling tower 1 is in contact with the atmosphere to dissipate its heat, so the summer is the most severe in the summer when the temperature of the atmosphere is the highest. When the temperature is lowered or when the heat load is lowered, the cooling water temperature is lowered more than necessary, resulting in overcooling. Therefore, there is a method of reducing the number of operating units as a method of lowering the cooling performance of the cooling tower 1 and raising the cooling water temperature. . When the cooling water temperature increases due to a decrease in the number of operating units, the number of operating units increases, and when the cooling water temperature decreases too much, an ON-OFF operation is performed in which the operating unit number is decreased.
図3は本発明に係る三相電動機5を示す斜視図、図4は正面図、図5は図4のA−A線断面図であり、本発明に係る三相電動機5は、本体の横側に端子箱6を設けており、この端子箱6は蓋7を備えている。
3 is a perspective view showing a three-
本発明に係る三相電動機5では、この端子箱7内に三相交流電源との接続部8、この場合、接続端子から三相電動機5に至る後述する各回路及び各手段を端子箱6内に設置した構成であり、そこで次にこれらの各回路及び各手段を詳細に説明する。
In the three-
図6は本発明に係る三相電動機5に適用する制御装置の実施の形態を示す系統図である。
符号8は上述したとおり、3相交流電源との接続部8である接続端子であり、この接続部8から三相電動機5に至る3相の給電回路9r,9s,9tの2相、この場合、R相、T相の給電回路9r,9tに位相制御可能なスイッチング素子10r,10t、この実施の形態ではサイリスタを介装しており、これらのスイッチング素子10r,10tと並列に、夫々に対応する接点部11r,11tを備えたバイパスリレー11を設けたバイパス回路12r,12tを接続している。尚、スイッチング素子10r,10tを介装する相は、R相、T相に限らず、適宜の2相で良い。また3相の全てにスイッチング素子を介装しても良い。
FIG. 6 is a system diagram showing an embodiment of a control device applied to the three-
給電回路9r,9s,9tの3相の給電回路9r,9s,9tにスイッチング素子を介装した場合には、例えば上述した特許文献1に記載されているような三相三線位相制御方式を適用することができ、またこの実施の形態のように給電回路9r,9s,9tの2相、R相、T相の給電回路9r,9tにのみ位相制御可能なスイッチング素子10r,10tを介装した場合には、例えば上述した特許文献2や特許文献3に記載されているような三相二線位相制御方式を適用することができる。
When a switching element is interposed in the three-phase
符号13は上記位相制御駆動回路に相当するスイッチング素子駆動回路、この場合、サイリスタ駆動回路であり、スイッチング素子10r,10tは、このサイリスタ駆動回路13からゲートトリガ信号を受けて位相制御される。また夫々のスイッチング素子10r,10tには、両端電圧を検出して導通時間を検出するためのサイリスタ導通時間検出回路14が接続されており、またR相、S相の給電回路9r,9sには、それらの相間電圧の電圧ゼロクロス検出回路15と、周波数検出回路16が接続されており、これらのサイリスタ駆動回路13、電圧ゼロクロス検出回路15及び周波数検出回路16は、制御手段17としてのマイクロコンピュータに接続されている。また符号18はバイパスリレー11を動作させて接点部11r,11tを開閉するバイパスリレー開閉回路であり、また20は電流検出部19によりS相の給電回路9sの電流を検出する電流検出回路であり、これらのバイパスリレー開閉回路18と電流検出回路20も制御手段17としてのマイクロコンピュータに接続されている。
本発明では、以上の各回路及び各手段を端子箱6内に設置するのであり、それらを構成する要素や回路を回路基板21として構成することができる。図5に示すように、端子箱6の一部の壁、この場合、三相電動機5の軸方向と同方向の側壁に放熱フィン22を設けて、この側壁を外部放熱部とし、ここにスイッチング素子10r,10t、例えばサイリスタモジュールを固定している。
In the present invention, each circuit and each means described above are installed in the
以上の構成において、本発明に係る三相電動機5は、例えば上記冷却塔1のファンシリンダー3のベルト減速機4の所定個所に固定した後、三相交流電源の給電線を端子箱6内の接続端子8に接続すれば良く、設置が非常に容易である。尚、符号24は給電線を端子箱6内に引き込むための支持筒体である。
In the above configuration, the three-
以上の構成において電源をONとして三相電動機5の運転を開始すると、制御手段17は、給電周波数検出回路16により給電周波数を検出し、その周波数が商用交流電源の周波数か否かを判定し、商用交流電源の周波数、即ち50Hz又は60Hzの場合には、ソフトスタート始動の動作を選択し、バイパス回路動作させない。即ち、制御手段17は、バイパスリレー開閉回路18はバイパスリレー11の接点部11r,11tを開状態に維持すると共に、上記電圧ゼロクロス検出回路15、サイリスタ導通時間検出回路14及びスイッチング素子駆動回路13から成るソフトスタート手段25により、2相のスイッチング素子10r,10tを位相制御してソフトスタート動作による三相電動機5の始動を行う。
In the above configuration, when the power is turned on and the operation of the three-
上述したとおり、2相のスイッチング素子10r,10tを位相制御は、特許文献3に記載されているような手法、即ち、ソフトスタート動作における電圧不平衡を減少させるため、線間電圧の積分値から最適な制御パターンを導出し、この制御パターンに従って、2相の点弧角をずらしてソフトスタート動作を行う手法を適用することもできるが、本発明の実施の形態では、サイリスタ導通時間検出回路14により、各相のスイッチング素子10r,10tの導通時間を検出して、それらの導通時間が制御周期毎に等しくなるように制御することにより、特定の制御パターンを必要とせずに電圧不平衡を減少させるものである。
As described above, the phase control of the two-
この本発明の実施の形態に係るソフトスタート動作を、特許文献3の手法における制御パターンを参照して説明する。
まず図7は特許文献3の手法における制御パターンを示すものであり、図中の黒丸が単位時間毎の夫々の相のスイッチング素子の点弧角を示すもので、これらの黒丸の点弧角に沿って、点弧角180°から点弧角0°まで移行させてソフトスタートを行うものである。
また図8〜図12は、図7のA,B,C,D,E点の点弧角の条件における各相、R相、T相のスイッチング素子10r,10tの電流波形、即ち、導通状態を示すものであり、夫々実線がR相電流、破線がT相電流である。
The soft start operation according to the embodiment of the present invention will be described with reference to a control pattern in the method of
First, FIG. 7 shows a control pattern in the method of
8 to 12 show current waveforms of the
R相、T相の点弧角が120°(A点)の状態を示す図8を参照すると、R相、T相の点弧角が180°〜120°までの区間では、両者の点弧角を同一としても各々の導通時間は等しくなることが分かる。 Referring to FIG. 8 showing a state in which the firing angle of the R phase and the T phase is 120 ° (point A), in the section where the firing angle of the R phase and the T phase is 180 ° to 120 °, both firings are performed. It can be seen that even if the corners are the same, the respective conduction times are equal.
しかしながらR相、T相の点弧角が夫々90°(B点)の状態を示す図9を参照すると、R相、T相の点弧角が120°から90°に移行する区間では、両者の点弧角を同一とすると、導通時間に差が生じ始め、B点では、導通時間に30°分の差が生じることが分かる。 However, referring to FIG. 9 showing a state where the firing angles of the R phase and the T phase are 90 ° (point B), in the section where the firing angles of the R phase and the T phase shift from 120 ° to 90 °, both When the firing angles are the same, a difference in conduction time begins to occur, and at point B, a difference of 30 ° in conduction time occurs.
一方、R相、T相の点弧角が夫々90°、60°(C点)の状態を示す図10を参照すると、R相の点弧角が90°を維持し、T相の点弧角が90°から60°に移行する区間では、導通時間の差が次第に小さくなり、C点では、夫々の導通時間が等しくなることが分かる。 On the other hand, referring to FIG. 10 where the R-phase and T-phase firing angles are 90 ° and 60 ° (point C), respectively, the R-phase firing angle is maintained at 90 ° and the T-phase firing angle is maintained. It can be seen that in the section where the angle shifts from 90 ° to 60 °, the difference in conduction time gradually decreases, and at point C, each conduction time becomes equal.
更に、R相、T相の点弧角が夫々60°、30°(D点)の状態を示す図11を参照すると、R相の点弧角が90°から60°、T相の点弧角が60°から30°に移行する区間では、次第に導通時間に差が生じ始め、D点では、導通時間に30°分の差が生じることが分かる。 Furthermore, referring to FIG. 11 showing the states of the R-phase and T-phase firing angles of 60 ° and 30 ° (point D), respectively, the R-phase firing angle is 90 ° to 60 °, and the T-phase firing angle. It can be seen that in the section where the angle shifts from 60 ° to 30 °, a difference starts to occur in the conduction time, and at point D, a difference of 30 ° occurs in the conduction time.
一方、R相、T相の点弧角が夫々60°、0°(E点)の状態を示す図12を参照すると、R相の点弧角が60°を維持し、T相の点弧角が30°から0°に移行する区間では、導通時間の差が次第に小さくなり、E点では、夫々の導通時間が等しくなると共に、それ以降、R相、T相の点弧角がいずれも0°になるまで夫々の導通時間が等しくなることが分かる。 On the other hand, referring to FIG. 12, which shows the R-phase and T-phase firing angles of 60 ° and 0 ° (point E), respectively, the R-phase firing angle is maintained at 60 ° and the T-phase firing angle is maintained. In the section where the angle shifts from 30 ° to 0 °, the difference in conduction time gradually decreases. At point E, each conduction time becomes equal, and thereafter the firing angles of the R phase and the T phase are both It can be seen that the respective conduction times are equal until 0 ° is reached.
そこで本発明に係る実施の形態では、ソフトスタート動作において点弧角を次第に小さくする際、サイリスタ導通時間検出回路14により、各相のスイッチング素子10r,10tの導通時間を検出して、それらの導通時間が制御周期毎に等しくなるように制御するので、R相、T相の点弧角がいずれも180°の点からは図中実線に沿ってA点に至った後、A点からは図中破線の軌跡を通ってC点に至り、次いで図中破線の軌跡を通ってE点に至った後、実線に沿ってR相、T相の点弧角がいずれも0°の点に至る。A点からE点までの推移を説明すると、まず、A点からC点までは、R相の点弧角の操作量に対して、T相の点弧角の操作量が2倍で推移。次いでC点からE点に推移する際、T相の点弧角が60°よりも小さくなると、R相の導通時間が瞬時に30°分長くなるため、T相はそれに追従するために、当初は、点弧角の操作量が大きく変化する。
Therefore, in the embodiment according to the present invention, when the firing angle is gradually reduced in the soft start operation, the thyristor conduction
上記特許文献3に示されるように、特定の制御パターンによって点弧角を制御するのでは、ある点弧角では一方の相側の点弧角の変更操作を停止し、もう一方の相側の点弧角のみを操作する区間が発生するのであり、一方の相側の点弧角の操作を停止したまま、もう一方の相側の点弧角を操作する時点で、最適な値からは外れてしまう。
As shown in the above-mentioned
しかしながら本発明に係る実施の形態では、各相の点弧角の操作を、制御周期毎に導通時間が等しくなるように制御するので、一方の相側の操作が停止することはなく、常時、不平衡を減少させる動きをするため、非常に滑らかなソフトスタート動作が実現されるものである。 However, in the embodiment according to the present invention, since the operation of the firing angle of each phase is controlled so that the conduction time becomes equal for each control cycle, the operation on one phase side does not stop, A very smooth soft start operation is realized because of the movement to reduce the unbalance.
次に、上述した運転の開始時に、周波数検出回路16により検出した給電周波数が商用交流電源の周波数でないと判定した場合には、制御手段17は、バイパスリレー開閉回路18により、バイパスリレー11の各接点部11r,11tを閉としてバイパス回路12r,12tを動作させる。
Next, when it is determined that the power supply frequency detected by the
この場合、三相電動機5の接続部8に接続した三相交流電源はインバータ電源であるが、この3相交流電源からの給電電流はバイパス回路12r,12tと、スイッチング素子10r,10tを介装していない給電回路9sを流れて、スイッチング素子10r,10tには流れないので、インバータによる始動動作と、ソフトスタート機能による始動動作が干渉することがなく、インバータによる正常な運転、即ち、ソフトスタート動作からの通常運転動作までの一連の動作が行われる。
In this case, the three-phase AC power source connected to the
本発明では、制御装置を端子箱内に収容して一体化していると共に、三相電動機5に接続した3相交流電源が商用電源では勿論のこと、インバータ電源であっても正常な動作が行われるので、非常に容易に設置を行うことができ、非常に使いやすい制御装置一体型の三相電動機を提供することができる。
In the present invention, the control device is housed and integrated in the terminal box, and normal operation is performed even if the three-phase AC power source connected to the three-
本発明の制御装置一体型の三相電動機は、減速装置が組み込まれた冷却塔用ファンの駆動用として最適であるが、他の適宜の用途に利用可能性が大である。 The control device-integrated three-phase motor of the present invention is most suitable for driving a cooling tower fan in which a speed reducer is incorporated, but is highly applicable to other appropriate applications.
1 冷却塔
2 ファン
3 ファンシリンダー
4 ベルト減速機
5 三相電動機(三相誘導電動機)
6 端子箱
7 蓋
8 接続部(接続端子)
9r,9s,9t 給電回路
10r,10t スイッチング素子
11r,11t 接点部
11 バイパスリレー
12r,12t バイパス回路
13 位相制御駆動回路(サイリスタ駆動回路)
14 サイリスタ導通時間検出回路
15 電圧ゼロクロス検出回路
16 周波数検出回路(手段)
17 制御手段(マイクロコンピュータ)
18 バイパスリレー開閉回路
19 電流検出部
20 電流検出回路
21 回路基板
22 放熱フィン
23 外部放熱部
24 支持筒体
25 ソフトスタート手段
1
6
9r, 9s,
14 Thyristor conduction
17 Control means (microcomputer)
18 Bypass
Claims (8)
The soft start means is provided with a switching element conduction time detection circuit, and the control means is configured to operate the phase control drive circuit so that the conduction time of each switching element detected by the conduction time detection circuit is equal. A three-phase motor integrated with a control device according to claim 3 .
6. The controller-integrated three-phase motor according to claim 1, wherein the switching element is a thyristor or a triac , and the switching means of the bypass circuit is a relay.
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