JPH01197820A - Power saving controller for inductive load - Google Patents

Power saving controller for inductive load

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Publication number
JPH01197820A
JPH01197820A JP2128788A JP2128788A JPH01197820A JP H01197820 A JPH01197820 A JP H01197820A JP 2128788 A JP2128788 A JP 2128788A JP 2128788 A JP2128788 A JP 2128788A JP H01197820 A JPH01197820 A JP H01197820A
Authority
JP
Japan
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core
control
winding
current
load
Prior art date
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Pending
Application number
JP2128788A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Hatanaka
武史 畑中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ARETSUKUSU DENSHI KOGYO KK
Original Assignee
ARETSUKUSU DENSHI KOGYO KK
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH01197820A publication Critical patent/JPH01197820A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To improve energy saving effect by providing a load state detecting circuit for generating an output signal corresponding to a load state of an inductive load and a control circuit for controlling a conduction ratio of a semiconductor switch in response to the output signal. CONSTITUTION:The title controller is provided with a load state detecting circuit 32 for generating an output signal corresponding to a load state, and a control circuit 34 for controlling a conduction ratio of a semiconductor switch circuit 30 in response to an output signal and adjusting an output voltage in response to a load state. A semiconductor switch 88 is turned ON and OFF in response to a load state which is detected by a load state detecting circuit 32 and controlled by the control circuit 34 so that a load voltage and a phase difference of a load current always draw near a zero level. In such a way, the load voltage is brought to instantaneous control automatically and continuously in accordance with a load state, that is, the load voltage is decreased in proportion to the decrease of a load factor, therefore, an inductive load is always driven by a high power factor, and remarkable energy saving effect is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の対象〕 本発明は交流電力制御装置に関し、とくに、交流インダ
クシ履ンモータ等の誘導負荷用省電力制御装置に関する
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] The present invention relates to an AC power control device, and particularly to a power saving control device for an inductive load such as an AC induction motor.

〔従来技術〕[Prior art]

従来、交流インダクシ短ンモータ、その他の誘導負荷の
省エネルギーを目的として、米国特許第4,052,6
48号および同4,3s7.g4o号において、インダ
クションモータの久方電圧を位相制御により変えて力率
を改善することが提案されている。
Conventionally, U.S. Patent No. 4,052,6
No. 48 and 4,3s7. In No. g4o, it is proposed to improve the power factor by changing the Kugata voltage of the induction motor through phase control.

これら電力制御装置では、サイリスタにょ゛り負荷に供
給される交流電圧を直接位相制御するため、負荷電流が
多くの電磁波ノイズや高調波成分を含み、とくに高調波
電流が電力制御装置の電力用コンデンサとリニア・リア
クトルに流入して、これら素子に異常音、振動の発生お
よび過熱、4a傷等の障害をひき起こしていた。しかも
、位相制御により発生した電磁波ノイズはコンピュータ
等の情報機器やその他の制御装置に多大な障害を与えて
いた。サイリスタは毎サイクルにおいて電圧に同期して
点弧されそいるが、サイリスタの点弧のための同期信号
は5csit圧からとっているので、同期信号は電源電
圧の波形歪みのために変動してしまうことがあった。こ
のため負荷の状態によっては制御が不安定になったり、
場合によっては制御不能となってしまい、省エネルギー
効果が不充分となったり、あるいは電力制御装置自体の
安全性ならびに信頼性において問題があった。これを解
決することを目的として、米国特許第4,602,20
0号には高調波フィルターを設けることが提案されてい
るが、この装置では多数の大容量のコンデンサ、リアク
トル、ならびに抵抗を必要とし、装置全体が大形化する
とともに製造コストが極めて高くついていた。つぎにイ
ンダクシミンモータや誘導コイルの始動時にはモータの
定格電流の6倍以上の大きい始動電流が流れて、しばし
ば電力用半導体素子が破壊するためにその都度負荷装置
が停止して頻繁な保守点検が必要であり、したがって、
これを防ぐためには不必要に大きな定格の電力用半導体
素子と大容量で高コストの制御゛回路とを必要とし、不
経済であるだけでなく、電力損失も大きいという欠点が
あった。
In these power control devices, the phase of the AC voltage supplied to the load is directly controlled using a thyristor, so the load current contains a lot of electromagnetic noise and harmonic components. and flowing into the linear reactor, causing problems such as abnormal noise, vibration, overheating, and 4a scratches in these elements. Furthermore, electromagnetic wave noise generated by phase control has caused great trouble to information equipment such as computers and other control devices. The thyristor tends to fire in synchronization with the voltage in every cycle, but since the synchronization signal for firing the thyristor is taken from 5 csit pressure, the synchronization signal fluctuates due to waveform distortion of the power supply voltage. Something happened. As a result, control may become unstable depending on the load condition, or
In some cases, the power control device becomes uncontrollable, resulting in insufficient energy-saving effects, or there are problems with the safety and reliability of the power control device itself. In order to solve this problem, U.S. Patent No. 4,602,20
It has been proposed to install a harmonic filter in No. 0, but this device requires a large number of large-capacity capacitors, reactors, and resistors, making the entire device large and extremely expensive to manufacture. . Next, when starting an inductor motor or induction coil, a large starting current that is more than 6 times the rated current of the motor flows, which often destroys the power semiconductor elements, causing the load equipment to stop each time and requiring frequent maintenance and inspection. is necessary and therefore
In order to prevent this, a power semiconductor element with an unnecessarily large rating and a large-capacity, high-cost control circuit are required, which is disadvantageous in that it is not only uneconomical but also causes large power loss.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

そこで、本発明の目的は電磁波ノイズや高調波成分の発
生が著しく少なく、シかも、省エネルギー効果の高い誘
導負荷用省電力制御装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a power-saving control device for an inductive load that generates significantly less electromagnetic noise and harmonic components, and has a high energy-saving effect.

本発明の他の目的は過負荷耐量が大きくて負荷装置のス
トールをひき起さず、しかも安定性や信頼性が高く、保
守点検が不要な誘導負荷用省電力制御装置を提供するこ
とを目的とする。
Another object of the present invention is to provide a power-saving control device for an inductive load that has a large overload capacity, does not cause the load device to stall, is highly stable and reliable, and does not require maintenance. shall be.

本発明の他の目的は交流インダクションモータ等の誘導
負荷の急激な負荷変動に高速に応答可能な誘導負荷用省
電力制御装置を提供することを目的とする。
Another object of the present invention is to provide a power-saving control device for an inductive load that can quickly respond to sudden load changes in an inductive load such as an AC induction motor.

本発明の他の目的は著しく小形軽量化さ−れ、従来の数
分の1の低コストの誘導負荷用省電力制御装置を提供す
ることを目的とする。
Another object of the present invention is to provide a power-saving control device for an inductive load that is significantly smaller and lighter and has a cost a fraction of that of conventional devices.

(発明の構成〕 本発明の省電力制御装置はセンタレッグと、このセンタ
レッグからウィンドーを介して一体的に延びているサイ
ドレッグとを有するE形鉄心と工形鉄心とにより主磁束
ループ路を構成する主鉄心と、前記主磁束ループ路の一
部をバイパスさせるために前記E゛形鉄心のウィンドー
の中間部にエアギャップを有するように配置された分路
鉄心と、前記E形鉄心のウィンドーの上部に配置された
分路巻線と、前記ウィンドーの上部に配置され、前記分
路巻線に直列接続された同極性の昇圧巻線と、前記ウィ
ンドーの下部に配置され、前記昇圧巻線に直列接続され
た逆極性の降圧巻線と、前記主鉄心の底部にエアギャッ
プをもって接合されたE形鉄心よりなる制御鉄心と、前
記主鉄心の一部を前記制御鉄心を介して可飽和制御する
ために前記制御鉄心に巻装された制御巻線と、前記主鉄
心と前記制御鉄心とを一体的に結合するための締結具と
を備え、交流電源と誘導負荷との間に接続される電圧調
整単巻変圧器と、前記交流電源と前記誘導負荷との間に
直接または間接的に接続された整流器を備え、前記制御
巻線に直流励磁電流を供給する直流励磁電源と、前記制
御巻線と前記直流励磁電源との間に接続され、前記制御
巻線に供給される前記直流励磁電流を制御する半導体ス
イッチと。
(Structure of the Invention) The power saving control device of the present invention provides a main magnetic flux loop path using an E-shaped core and a shaped core that have a center leg and a side leg that integrally extends from the center leg through a window. a main core, a shunt core arranged to have an air gap in the middle of the window of the E-shaped core in order to bypass a part of the main magnetic flux loop path, and a window of the E-shaped core. a shunt winding located at the top of the window; a boost winding of the same polarity located at the top of the window and connected in series with the shunt winding; and a boost winding located at the bottom of the window and connected in series to the shunt winding a step-down winding of reverse polarity connected in series to the main core, a control core consisting of an E-shaped core joined to the bottom of the main core with an air gap, and a part of the main core being saturably controlled via the control core. a control winding wound around the control iron core in order to do so, and a fastener for integrally coupling the main iron core and the control iron core, and is connected between an AC power source and an inductive load. A DC excitation power supply comprising a voltage regulating autotransformer, a rectifier connected directly or indirectly between the AC power supply and the inductive load, and supplying a DC excitation current to the control winding; a semiconductor switch connected between the line and the DC excitation power source and controlling the DC excitation current supplied to the control winding;

前記誘導負荷の負荷状態に対応した出力信号を発生する
負荷状態検出回路と、前記出力信号に応答して、前記半
導体スイッチの通流率を制御する制御回路とを備えたこ
とを特徴とする。
The present invention is characterized by comprising a load state detection circuit that generates an output signal corresponding to the load state of the inductive load, and a control circuit that controls the conduction rate of the semiconductor switch in response to the output signal.

〔実施例〕〔Example〕

以下1図面を参照して本発明の詳細な説明する。 The present invention will be described in detail below with reference to one drawing.

第1図において1本発明の望ましい実施例による誘導負
荷用省電力制御装置10は交流型FR12に接続される
入力端14.16と、誘導負荷18に接続される出力端
20,22と、誘導負荷18に供給される出力電圧を負
荷状態に応じて可変調整する電圧調整単巻変圧器24と
、単巻変圧器24の制御巻線26に直流励磁電流を供給
する直流励磁電源28と、制御巻線26と直流励磁電源
28との間に接続され、制御巻線26に供給される直流
励磁電流を可変する半導体スイッチ回路30と、負荷状
態に対応した出力信号を発生する負荷状態検出回路32
と、出力信号に応答して半導体スイッチ回路30の通流
率を制御して出力電圧を負荷状態に応答して調整する制
御回路34とを備える。
In FIG. 1, a power saving control device 10 for an inductive load according to a preferred embodiment of the present invention has an input end 14,16 connected to an AC type FR 12, an output end 20, 22 connected to an inductive load 18, and an inductive load power saving control device 10. A voltage regulating autotransformer 24 that variably adjusts the output voltage supplied to the load 18 according to the load condition, a DC excitation power supply 28 that supplies a DC excitation current to a control winding 26 of the autotransformer 24, and a control A semiconductor switch circuit 30 that is connected between the winding 26 and the DC excitation power supply 28 and that varies the DC excitation current supplied to the control winding 26; and a load state detection circuit 32 that generates an output signal corresponding to the load state.
and a control circuit 34 that controls the conduction rate of the semiconductor switch circuit 30 in response to the output signal and adjusts the output voltage in response to the load state.

第2,3図の実施例において、電圧調整単巻変圧器24
は積層されたE形鉄心36とこのE形鉄心36と互い違
いに積層された工形鉄心38とにより主磁束ループ路を
構成する主鉄心40と、主鉄心40の底部に磁気的に接
合された積層E形鉄心42からなる制御鉄心44とを備
える。主鉄心40のE形鉄心36はセンタレッグ36a
と、このセンタレッグ38aからウィンドー36b、3
6oを介して離れていて、センタレッグ36aと一体の
サイドレッグ36d’、36eを有する。ウィンドー3
6b、36cの中間には主磁束ループ路の一部をバイパ
スさせるための積層丁形分路鉄心46.48が配置され
、それぞれエアギャップを構成する絶縁スペーサ50.
52によってセンタレッグとサイドレッグ間に固定され
ている。E形鉄心36のウィンドー36b、36cには
分路巻線54および昇圧巻線56の第1コイルブロツク
と降圧巻線58からなる第2コイルブロツクとが分路鉄
心46.48によって分離された位置に配置されている
In the embodiment of FIGS. 2 and 3, the voltage regulating autotransformer 24
is magnetically connected to the bottom of the main core 40, which constitutes a main magnetic flux loop path by the laminated E-shaped core 36 and the E-shaped core 36 and the alternately laminated shaped cores 38. A control core 44 made of a laminated E-shaped core 42 is provided. The E-shaped core 36 of the main core 40 has a center leg 36a.
And from this center leg 38a to windows 36b, 3
It has side legs 36d', 36e which are separated from each other via 6o and are integral with the center leg 36a. window 3
A laminated T-shaped shunt core 46, 48 for bypassing a part of the main magnetic flux loop path is arranged between each of 6b and 36c, and an insulating spacer 50, 48 constituting an air gap, respectively.
52 between the center leg and the side legs. In the windows 36b and 36c of the E-type core 36, the shunt winding 54 and the first coil block of the step-up winding 56 and the second coil block consisting of the step-down winding 58 are separated by the shunt core 46, 48. It is located in

E形制御鉄心44のE形鉄心42はセンタレッグ42a
と、ウィンドー42b、42cを介してセンタレッグ4
2aから離れた位置にてセンタレッグ42aと一体のサ
イドレッグ42d、42sを備える。積層E形鉄心42
のサイドレッグ42d、42eは主鉄心40の底部に突
き合わせ接合され、一方、センタレッグ42aと主鉄心
40の底部にはエアギャップ60が形成されている。し
かしなから、E形鉄心42のセンタレッグ42aと主鉄
心40の底部とを突き合わせ接合してサイドレッグ42
d、42eと主鉄心40の底部との間にエアギャップを
形成しても良い、E形鉄心42のウィンドー42b、4
2cには、制御鉄心42を介して主鉄心40の一部を可
飽和制御するための直流制御巻線62の第3コイルブロ
ツクが配置されている。符号64.66はボルトおよび
ナツト等の締結具を介して主鉄心40と制御鉄心44と
を一体的に結合させるアングル材からなる締結金具を示
す。
The E-type control core 44 has a center leg 42a.
and the center leg 4 via the windows 42b and 42c.
Side legs 42d and 42s that are integral with the center leg 42a are provided at positions apart from 2a. Laminated E-type core 42
The side legs 42d and 42e are butt-jointed to the bottom of the main core 40, while an air gap 60 is formed between the center leg 42a and the bottom of the main core 40. However, the center leg 42a of the E-shaped core 42 and the bottom of the main core 40 are butt-jointed and the side legs 42a
windows 42b, 4 of the E-shaped core 42, which may form an air gap between d, 42e and the bottom of the main core 40;
A third coil block of a DC control winding 62 for saturably controlling a part of the main core 40 via the control core 42 is disposed at 2c. Reference numerals 64 and 66 indicate fastening fittings made of angle members that integrally connect the main core 40 and the control core 44 via fasteners such as bolts and nuts.

第4図は第2,3図の変圧器鉄心の分解斜視図を示す、
第4図の最上面の左から右方向にかけて、主鉄心40は
センタレッグ36aおよびサイドレッグ36d、36e
を有するE形鉄心36と、このE形鉄心36のセンタレ
ッグ36aとサイドレッグ36d、36eとに突き合わ
された工形鉄心38とを備える。制御鉄心44は工形鉄
心38に突き合わされたサイドレッグ42d、42eと
、エアギャップ60を備えたセンタレッグ42aを有す
るE形鉄心42を備える。第4図の2M目の主鉄心40
は第1層目の主鉄心40を裏がえしにした構成となって
いる。すなわち、第4図の左から右方向にかけて、主鉄
心40は工形鉄心38とE形鉄心36とを備え、E形鉄
心36の底部に制御鉄心42が突き合わされている。こ
のように。
Figure 4 shows an exploded perspective view of the transformer core in Figures 2 and 3.
From the left to the right of the top surface in FIG.
and a shaped iron core 38 that is butted against the center leg 36a and side legs 36d, 36e of the E-shaped iron core 36. The control core 44 includes an E-shaped core 42 having side legs 42 d and 42 e that are butted against the shaped core 38 and a center leg 42 a with an air gap 60 . 2M main iron core 40 in Figure 4
The main iron core 40 of the first layer is turned upside down. That is, from the left to the right in FIG. 4, the main core 40 includes a shaped core 38 and an E-shaped core 36, and the control core 42 is butted against the bottom of the E-shaped core 36. in this way.

主鉄心40のE形鉄心36と工形鉄心38とは互い違い
に配置されているために磁気結合係数が高くなって主鉄
心40内の主磁束路の損失が少ない。
Since the E-shaped cores 36 and the shaped cores 38 of the main core 40 are arranged alternately, the magnetic coupling coefficient is high and the loss in the main magnetic flux path within the main core 40 is small.

制御鉄心44はE形鉄心42を積層して、積層主鉄心4
0の底部に突き合わせ接合される。
The control core 44 is formed by laminating E-type cores 42 to form a laminated main core 4.
Butt jointed to the bottom of 0.

第5図は第1〜4図の変圧器10の結線図を示し、ドツ
ト(・)は巻線方向を表わす、交流電源(図示せず)に
接続される入力端14.16はそれぞれ分路巻線54の
端部に接続されている6分路巻線54には同極性で極小
巻数(例えば2〜5ターン)の昇圧巻、s!5Bが接続
され、昇圧巻線56の端部には逆極性で分路巻線54に
対する巻数が5〜35%のターン数の降圧巻線58が接
続されている0分路巻線54の端部と降圧巻線58の端
部は出力端20.22に接続されている。直流制御巻線
62は制御鉄心44に巻装される。
FIG. 5 shows a wiring diagram of the transformer 10 of FIGS. 1 to 4, where the dots (.) represent the winding direction. The six-shunt winding 54 connected to the end of the winding 54 has a step-up winding of the same polarity and a very small number of turns (for example, 2 to 5 turns), s! 5B is connected to the end of the 0 shunt winding 54, and to the end of the boost winding 56 is connected a step down winding 58 of opposite polarity and with a turn number of 5 to 35% of that of the shunt winding 54. The end of the step-down winding 58 is connected to the output end 20.22. The DC control winding 62 is wound around the control core 44 .

制御巻線62に制御電流が流れていない時は1分略鉄心
46.48のエアギャップによる高リラクタンスによっ
て分路巻線54および昇圧巻線56で発生した主磁束は
主磁束ループ内で逆極性の降圧巻wA58の逆方向磁束
により打ち消されて、出力端20.22の出力電圧は低
くなる。制御電流を徐々に増加すると主磁束ループ路の
一部が飽和し始め、このとき。
When no control current flows through the control winding 62, the main magnetic flux generated in the shunt winding 54 and the boost winding 56 has opposite polarity within the main magnetic flux loop due to the high reluctance due to the air gap of the iron core 46.48 for about 1 minute. is canceled by the reverse magnetic flux of the step-down winding wA58, and the output voltage at the output terminal 20.22 becomes low. At this time, when the control current is gradually increased, a part of the main flux loop path begins to saturate.

主磁束は分路鉄心46.48内を流れて主磁束に作用す
る逆方向磁束が減少して出力電圧は上昇する。
The main magnetic flux flows through the shunt cores 46 and 48, and the reverse magnetic flux acting on the main magnetic flux decreases, increasing the output voltage.

下記テーブルI、uはそれぞれ負荷率55%、75%に
おける200V。
Tables I and u below show 200V at load factors of 55% and 75%, respectively.

3φ交流、2.2KW定格の誘導モータの入力電圧に対
する負荷電流、力率、消費電力および回転数の関係の″
J測データを示す。
Relationship between input voltage, load current, power factor, power consumption, and rotation speed of a 3φ AC, 2.2KW rated induction motor
J measurement data is shown.

テーブルエ 220     6.70   0.75   xto
s、5oOt49゜210     5.60   0
.80  940.800   1488200   
  5.00    Q、85   850.000 
  1486190     4.60   0,90
   786.600   1437180     
4.25   0.92  703.800   14
60170     4.15   0.94   6
63.170   1481160     4.30
   0.97   667.360   1475 
       ’150           4.6
0       0.97     669.300 
     1470140     4.80   0
.95   638.400   1459130  
   4.80   1    624.000   
1452!20     4.90   0.98  
576.240   1447110     4.1
1Q    0.98  517.440   143
4100     5.20   0.97   50
4.4009o                 o
、oo。
tablee 220 6.70 0.75 xto
s, 5oOt49゜210 5.60 0
.. 80 940.800 1488200
5.00 Q, 85 850.000
1486190 4.60 0,90
786.600 1437180
4.25 0.92 703.800 14
60170 4.15 0.94 6
63.170 1481160 4.30
0.97 667.360 1475
'150 4.6
0 0.97 669.300
1470140 4.80 0
.. 95 638.400 1459130
4.80 1 624.000
1452!20 4.90 0.98
576.240 1447110 4.1
1Q 0.98 517.440 143
4100 5.20 0.97 50
4.4009o o
,oo.

テーブル■。Table ■.

220                0.0002
10     6.9    0.93  1347.
570200     6.8     G、95  
1292.000   1463190     6.
7    0.97  1234.810   145
8180     7.1    1   1278.
000   1453170         フ、3
       0.99   1228.590   
  1444160         フ、7    
   0.98   1207.360     14
35150     8.2    0.97  11
93.100   1425140         
       0.000上記テーブルIより明らかな
ように、定格200Vに対して10%アップの220v
の入力電圧が誘導モータに供給されると負荷電流は5.
0アンペアから6.7アンペアに34%も上昇し、力率
は0.85から0.7゜5と約12%も低下し、消費電
力は850ワツトから1105.6ワツトで約30%も
上昇する。モータの負荷率を変えないで、入力電圧を2
20Vから25%ダウンの165vに降下させると、力
率は0.75から0゜95前後に約26.7%改善され
、消費電力は1105.5ワツトからβ65ワット前後
に約40%も改善される。つぎに、入力電圧が200v
のときに、これを25%降下させて150vにすると、
力率は0.85から0.97に約14%改善され、消費
電力は850ワツトから669.3ワツトに21%改善
される。テーブル■はそ一部の負荷率75%において入
力電圧を200vから′マイナス10%の180vにす
ると力率が1となり。
220 0.0002
10 6.9 0.93 1347.
570200 6.8 G, 95
1292.000 1463190 6.
7 0.97 1234.810 145
8180 7.1 1 1278.
000 1453170 Fu, 3
0.99 1228.590
1444160 Fu, 7
0.98 1207.360 14
35150 8.2 0.97 11
93.100 1425140
0.000 As is clear from Table I above, 220V is 10% higher than the rated 200V.
When an input voltage of 5. is supplied to the induction motor, the load current is 5.
The power factor increased by 34% from 0 ampere to 6.7 ampere, the power factor decreased by approximately 12% from 0.85 to 0.7°5, and the power consumption increased by approximately 30% from 850 watts to 1105.6 watts. do. The input voltage can be increased by 2 without changing the motor load factor.
When lowering the voltage from 20V by 25% to 165V, the power factor improved by about 26.7% from 0.75 to around 0°95, and the power consumption improved by about 40% from 1105.5 watts to around β65 watts. Ru. Next, the input voltage is 200v
If you lower this by 25% to 150v,
The power factor is improved by about 14% from 0.85 to 0.97, and the power consumption is improved by 21% from 850 watts to 669.3 watts. Table 3 shows that when the input voltage is changed from 200v to 180v (minus 10%) at a load factor of 75%, the power factor becomes 1.

消費電力は1292フツトから1278ワツトに約11
%改善された例を示す。
Power consumption increased from 1292 ft to 1278 watts by about 11
% improved example.

以上より明らかなように、非励磁状態における電圧調整
単巻変圧1a24の入力電圧に対する電圧降下率は5〜
35%の範囲で充分であるが、単巻変圧器240寸法1
重量松らびに製造コストの面からは望ましくは非励磁時
の電圧降下率が約15〜25%前後となるように単巻変
圧器の諸パラメータを設計するのが良い、この場合、単
巻変圧器の負荷容量に対して自己容量が数10分の1で
足りるため、変圧器のコアサイズが著しく小形軽量化さ
れて製造コストが大幅に軽減されるメリットがある。
As is clear from the above, the voltage drop rate with respect to the input voltage of the voltage regulating autotransformer 1a24 in the de-energized state is 5~
A range of 35% is sufficient, but for autotransformers 240 dimensions 1
From the viewpoint of weight and manufacturing cost, it is desirable to design various parameters of an autotransformer so that the voltage drop rate when de-energized is approximately 15 to 25%. Since the self-capacity is only several tenths of the load capacity of the transformer, the core size of the transformer can be significantly reduced in size and weight, which has the advantage of significantly reducing manufacturing costs.

第1図にもどって、直流励磁電源28は電圧調整単巻変
圧器24の出力側に接続された変流器80と、交流リア
クトル82とを備える。変流器80は誘導負荷18の負
荷電流に依存した電流成分をとり出すための電流成分回
路として機能する。符号81は可変分流抵抗を示す、交
流リアクトル82は電圧調整単巻変圧器24の出力電圧
に依存した電流成分をとり出すための電圧成分回路とし
て機能する。交流リアクトル82は抵抗と置換しても良
い、また、交流リアクトルまたは抵抗は間接的に変圧器
を介して出力端20.22に接続しても良い0両電流成
分は整流器84の交流入力側でベクトル合成される。整
流器84の直流出力電流は両成分の合成電流を整流した
ものに相当し、電流制限用調整抵抗85を通ってコンデ
ンサ86により平滑され、制御巻線26の直流励磁電流
Iとして用いられる。
Returning to FIG. 1, the DC excitation power supply 28 includes a current transformer 80 connected to the output side of the voltage regulating autotransformer 24 and an AC reactor 82. The current transformer 80 functions as a current component circuit for extracting a current component dependent on the load current of the inductive load 18. Reference numeral 81 indicates a variable shunt resistor, and an AC reactor 82 functions as a voltage component circuit for extracting a current component depending on the output voltage of the voltage regulating autotransformer 24. The AC reactor 82 may be replaced with a resistor, and the AC reactor or resistor may be indirectly connected to the output terminal 20.22 via a transformer. Vector composition is performed. The DC output current of the rectifier 84 corresponds to a rectified composite current of both components, passes through a current limiting adjustment resistor 85, is smoothed by a capacitor 86, and is used as the DC excitation current I of the control winding 26.

整流器84の直流出力電流に含まれるffi流依存成分
と電圧依存成分とにより、負荷の急激な変動時に直流出
力電流の急激な変化によって高速応答でその負荷変動に
追随させることができる。
Due to the ffi current-dependent component and the voltage-dependent component included in the DC output current of the rectifier 84, when the load fluctuates rapidly, the DC output current can follow the load fluctuation with a rapid response.

半導体スイッチ回路30は半導体スイッチ88を備え、
この半導体スイッチ88は整流器84の直流出力端子間
に直流励磁電流■を制御するために接続される。半導体
スイッチ88としてはトランジスタやサイリスタを使用
することができる。
The semiconductor switch circuit 30 includes a semiconductor switch 88,
This semiconductor switch 88 is connected between the DC output terminals of the rectifier 84 in order to control the DC excitation current (2). As the semiconductor switch 88, a transistor or a thyristor can be used.

第1図において、半導体スイッチ88はインバーテツド
ダーリントン回路を形成する第1と第2の制御用トラン
ジスタ88a、88bを備える。
In FIG. 1, semiconductor switch 88 includes first and second control transistors 88a and 88b forming an inverted Darlington circuit.

ここで、インバーテツドダーリントン回路とは、PNP
型トランジスタとNPN型トランジスタを相補的に接続
した回路を云う、すなわち、第1の制御用トランジスタ
88aのペース電流を制御するために第2の制御用トラ
ンジスタ88bがインバーテツドダーリントン接続され
、インバーテツドダーリントン回路を形成している。直
流励磁電流■を供給される制御巻線26には電流吸収回
路90が並列接続されている。f!i流吸収回$90と
してはコンデンサが用いられる。この電流吸収回路9o
は半導体スイッチ88がオフ時に整流器84の直流出力
電流と直流励磁電流との差電流分を吸収する作用をする
。電流吸収回路88と並列に電圧制限素子92が接続さ
れる。この電圧制御素子92は励磁電圧が電圧制限素子
92により制限される電圧に達すると導通し、半導体ス
イッチ88と電流吸収回路90に過電圧が加わらないよ
うにするために設けられる。電圧制限素子92として定
電圧ダイオードを用いた場合の実施例が第1図に示され
ている。第1図において、電流吸収回路90としてのコ
ンデンサと半導体スイッチ88との間に逆流防止用ダイ
オード94が挿入されている。ダイオード94は半導体
スイッチ88のオン時にコンデンサ90からの放i[流
がこの半導体スイッチ88を介して流れるのを阻止する
。これにより半導体スイッチ88として用いられる例え
ば図示の如きトランジスタなどの素子の破壊の危険性を
防止する。
Here, the inverted Darlington circuit is a PNP
In other words, in order to control the pace current of the first control transistor 88a, the second control transistor 88b is connected in an inverted Darlington manner. It forms the Doderlington circuit. A current absorption circuit 90 is connected in parallel to the control winding 26 that is supplied with the DC excitation current (2). f! A capacitor is used as the i-stream absorption circuit $90. This current absorption circuit 9o
acts to absorb the difference current between the DC output current of the rectifier 84 and the DC excitation current when the semiconductor switch 88 is off. A voltage limiting element 92 is connected in parallel with current absorption circuit 88 . This voltage control element 92 becomes conductive when the excitation voltage reaches the voltage limited by the voltage limiting element 92, and is provided to prevent overvoltage from being applied to the semiconductor switch 88 and the current absorption circuit 90. An embodiment in which a constant voltage diode is used as the voltage limiting element 92 is shown in FIG. In FIG. 1, a backflow prevention diode 94 is inserted between a capacitor serving as a current absorption circuit 90 and a semiconductor switch 88. Diode 94 prevents current from capacitor 90 from flowing through semiconductor switch 88 when semiconductor switch 88 is on. This prevents the risk of destruction of elements such as the illustrated transistor used as the semiconductor switch 88.

第6,7図において、負荷状態検出回路32は力率検出
回路からなるものとして示されている。負苛状態検出回
$32において、変圧器PTからの正弦波の電圧信号(
a)は演算増幅器により成る増幅器100に供給され、
同様に変流器CTからの正弦波の電流信号(b)は同様
に演算増幅器より成る増幅器102に供給される。増幅
器100,102は、大きな増幅率を有し1倍号(、)
および(b)をそれぞれ矩形波に変換して信号(Q)お
よび(d)を出力する。ついで、信号(Q)および(d
)はN○R回路104に供給され、信号(c)および(
d)の位相差(θ)と等しいパルス(e)を出力する。
In FIGS. 6 and 7, the load state detection circuit 32 is shown as consisting of a power factor detection circuit. At stress state detection time $32, a sine wave voltage signal (
a) is supplied to an amplifier 100 consisting of an operational amplifier;
Similarly, the sinusoidal current signal (b) from the current transformer CT is supplied to an amplifier 102 which is also an operational amplifier. The amplifiers 100 and 102 have a large amplification factor of 1 times (,)
and (b) are converted into rectangular waves, respectively, and output signals (Q) and (d). Then, the signals (Q) and (d
) is supplied to the N○R circuit 104, and the signals (c) and (
A pulse (e) equal to the phase difference (θ) of d) is output.

このパルス(e)は抵抗とコンデンサからなるローパス
・フィルタ106を介して直流信号(f)に変換される
。この直流信号(f)は制御回路34に供給される。
This pulse (e) is converted into a DC signal (f) via a low-pass filter 106 consisting of a resistor and a capacitor. This DC signal (f) is supplied to the control circuit 34.

第1図において制御回路34はトランジスタ108と、
三角波基準信号を発生する三角波発振器110からなる
基準倍量発生器と、負荷状態検出回路32の出力信号(
f)と二角波発振器110の三角波形出力gとを比較し
て、トランジスタ108のベースにパルス巾の異なる駆
動パルスを出力する差動増幅器112を備える。トラン
ジスタ108のコレクターは抵抗R1,R2を介してト
ランジスタ88aのコレクタ側に接続され、トランジス
タ88bのオン・オフによって半導体スイッチ80の通
流率を制御する。これにより制御巻線26の励磁電流が
調整される。この場合に通流率制御は負荷状態検出回路
の出力信号fが低レベルになるように、すなわち、負荷
電圧と負荷fFt流との位相差をなくすように制御回路
34により制御される。
In FIG. 1, the control circuit 34 includes a transistor 108,
A reference double generator consisting of a triangular wave oscillator 110 that generates a triangular wave reference signal and an output signal of the load state detection circuit 32 (
A differential amplifier 112 is provided which compares f) with the triangular waveform output g of the diagonal wave oscillator 110 and outputs drive pulses with different pulse widths to the base of the transistor 108. The collector of the transistor 108 is connected to the collector side of the transistor 88a via resistors R1 and R2, and the conduction rate of the semiconductor switch 80 is controlled by turning on/off the transistor 88b. This adjusts the excitation current of the control winding 26. In this case, the conduction rate is controlled by the control circuit 34 so that the output signal f of the load state detection circuit becomes a low level, that is, so as to eliminate the phase difference between the load voltage and the load fFt current.

つぎに、第8図に示す各部の電圧電流波形例を参照しな
から動作を説明する。
Next, the operation will be explained with reference to examples of voltage and current waveforms of each part shown in FIG.

整流器84の直流出力電施工はいかなる場合でも制御巻
線26の励磁電流I′の所要値よりも大きくなるように
回路定数が選ばれる。半導体スイッチ88がオンのとき
には整流器84の直流出力電施工はこの半導体スイッチ
88によって分路され、励磁電流I′は減少してゆく、
つぎに、半導体スイッチ88がオフすると、整流器出力
電施工は増加してゆきなから制御巻線26に流入する。
The circuit constants of the DC output of the rectifier 84 are selected such that it is larger than the required value of the excitation current I' of the control winding 26 in any case. When the semiconductor switch 88 is on, the DC output power of the rectifier 84 is shunted by the semiconductor switch 88, and the exciting current I' decreases.
Next, when the semiconductor switch 88 is turned off, the rectifier output power flows into the control winding 26 from an increasing point.

制御巻線26のりアクタンスのために励磁電流I′は徐
々にしか増大できないため、飛電流分I−I’は電流吸
収コンデンサ90に流入する。このようにして、励磁電
施工1は半導体スイッチ88のベース信号によって目標
値に保たれるように瞬時値制御される。
Because the excitation current I' can only be gradually increased due to the actance of the control winding 26, the stray current I-I' flows into the current absorption capacitor 90. In this way, the excitation electric construction 1 is instantaneously controlled by the base signal of the semiconductor switch 88 so as to be maintained at the target value.

増幅器112のマイナス入力端に加えられた負荷電圧と
負荷電流との位相差に比例した出力信号fとプラス入力
端に加えら九た三角波基準信号gとが比較されて、出力
パルスhが生ずる0時間t1のとき、増幅器112は“
1”信号を出力し1時間t8のとき“0″信号を出力す
る。増幅器112から“1″信号が出力されると、トラ
ンジスタ108がオンとなり。
An output signal f proportional to the phase difference between the load voltage and load current applied to the negative input terminal of the amplifier 112 is compared with a triangular wave reference signal g applied to the positive input terminal, and an output pulse h is generated. At time t1, the amplifier 112 is “
A "1" signal is output, and a "0" signal is output at one time t8. When the "1" signal is output from the amplifier 112, the transistor 108 is turned on.

トランジスタ88a、88bがオンとなる。Transistors 88a and 88b are turned on.

ある瞬時での半導体スイッチ88の通流率αはオン時間
をTon、周期をTとすると、 Ton α=  □ と表わすことができ、励磁電施工′の平均値I’ av
は、整流器出力Iの平均値Iavとすると I’  av=aIav なる関係にある。すなわち、平均値としてみると、整流
器出力電流Iのうち励磁にはαIavだけ流れ、半導体
スイッチ88には残りの(1−α)Iavが分流してい
ることが分かる。このように半導体スイッチ88は負荷
状態検出回路32により検出された負荷状態に応答して
オン・オフされて、負荷電圧と負荷電流の位相差が常に
ゼロレベルに近づくように制御回路34により制御され
る。すなわち、負荷電圧と負荷電流との位相差θが大き
いときは、誘導負荷の力率が極めて低く、負荷状態検出
回路32の出力fは高くなる。このとき、第8図より明
らかなように、トランジスタ108の出力jのパルス巾
が大きくなるため、半導体スイッチ88の通流率が大き
くなって励磁電流の分流量が大きくなる。したがって、
制御巻線26に供給される制御電施工′が少なくなって
、単巻変圧器24の中間ヨーク60の磁気飽和度が少な
くなる。このとき、単巻変圧器24の出力電圧が低下す
る。つぎに誘導負荷が増大して、負荷電圧と負荷電流と
の位相差が小さくなると、負荷状態検出回路32の出力
fは低くなる。このとき。
The conduction rate α of the semiconductor switch 88 at a certain instant can be expressed as Ton α= □, where the on time is Ton and the period is T, and the average value I' av of the excited electric construction'
is the average value Iav of the rectifier output I, then I'av=aIav. That is, when viewed as an average value, it can be seen that out of the rectifier output current I, only αIav flows for excitation, and the remaining (1-α)Iav flows to the semiconductor switch 88. In this way, the semiconductor switch 88 is turned on and off in response to the load condition detected by the load condition detection circuit 32, and is controlled by the control circuit 34 so that the phase difference between the load voltage and the load current always approaches zero level. Ru. That is, when the phase difference θ between the load voltage and the load current is large, the power factor of the inductive load is extremely low, and the output f of the load state detection circuit 32 becomes high. At this time, as is clear from FIG. 8, since the pulse width of the output j of the transistor 108 becomes large, the conduction rate of the semiconductor switch 88 becomes large, and the amount of divided excitation current becomes large. therefore,
Since less control power is supplied to the control winding 26, the magnetic saturation of the intermediate yoke 60 of the autotransformer 24 is reduced. At this time, the output voltage of the autotransformer 24 decreases. Next, when the inductive load increases and the phase difference between the load voltage and the load current becomes smaller, the output f of the load state detection circuit 32 becomes lower. At this time.

増幅w1112の出力りのパルス幅が小さくなるため、
半導体スイッチ88の通流率が小さくなって励磁電施工
′が増加して変圧器24の出力電圧が増加する。このよ
うに、制御回路34は負荷状態検出回路32の出力信号
fに応答して、半導体スイッチ88の通流率を制御する
ことにより励磁電流T′を制御し、もって1度圧器24
から誘導負荷18に供給される出力電圧を力率が1に近
くなるように調整する。その結果、誘導負荷18は負荷
状態に応じて常に最適な電力で駆動されて、大幅な省エ
ネルギー効果が得られる。
Since the pulse width of the output of the amplification w1112 becomes smaller,
The conduction rate of the semiconductor switch 88 decreases, the excitation voltage increases, and the output voltage of the transformer 24 increases. In this manner, the control circuit 34 controls the excitation current T' by controlling the conduction rate of the semiconductor switch 88 in response to the output signal f of the load state detection circuit 32, thereby controlling the excitation current T' once.
The output voltage supplied from the inductive load 18 to the inductive load 18 is adjusted so that the power factor is close to unity. As a result, the inductive load 18 is always driven with the optimum power depending on the load state, resulting in a significant energy saving effect.

以上、負荷状態検出回路32は力率検出回路からなるも
のとして説明したが、負荷状態検出回路32は公知のた
とえば米国特許第3,588,710号および同第4,
480,219に開示された位相検出回路もしくは米国
特許第4,117,408号等に開示された負荷信号発
生回路から構成しても良い。
The load state detection circuit 32 has been described above as being composed of a power factor detection circuit, but the load state detection circuit 32 can be constructed using known methods such as those disclosed in U.S. Pat. Nos. 3,588,710 and 4,
480,219 or a load signal generating circuit disclosed in US Pat. No. 4,117,408 or the like.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上より明らかなように1本発明による省電力制御装置
はつぎのような効果をもたらす。
As is clear from the above, the power saving control device according to the present invention brings about the following effects.

(1)負荷電圧が負荷状薄に応じて自動的にしかも連続
的に瞬時制御され。
(1) The load voltage is automatically and continuously instantaneously controlled according to the load condition.

すなわち負荷率の減少に比例して負荷電圧が減少される
ため、誘導負荷が常に高い力率で駆動され、大幅な省エ
ネルギー効果が得られる。
That is, since the load voltage is reduced in proportion to the reduction in the load factor, the inductive load is always driven at a high power factor, resulting in a significant energy saving effect.

(2)負荷電圧の制御が電圧調整単巻変圧器の制御巻線
に流れる励磁電流の制御により行なわれ、電源ラインに
おける交流電圧を直接位相制御することがないため、電
磁波ノイズの発生が少なく、また、負荷電流に含まれる
高調波成分が少ない、したがって、コンピュータ等の情
報機器やその他の制御装置に与える障害が少ない。
(2) Since the load voltage is controlled by controlling the excitation current flowing through the control winding of the voltage regulating autotransformer, and there is no direct phase control of the AC voltage in the power supply line, less electromagnetic noise is generated. In addition, there are few harmonic components contained in the load current, so there is little interference with information equipment such as computers and other control devices.

(3)電磁波ノイズや高調波成分が少ないため、大形で
高価な大容量の高調波フィルタを省略でき、信頼性と安
全性の向上を図れるとともに、大幅な小形軽量化が図れ
る。
(3) Since electromagnetic wave noise and harmonic components are small, a large and expensive high-capacity harmonic filter can be omitted, improving reliability and safety, and making it possible to significantly reduce size and weight.

(4)半導体スイッチは直接に電源ラインの交流電圧を
制御せず、単巻変圧器の制御巻線の低電圧、低電流の励
磁電流を制御するため、半導体スイッチと制御回路の著
しい小容量化と大幅な低コスト化が図れる。また回路設
計も容易となる。
(4) Semiconductor switches do not directly control the AC voltage of the power line, but instead control the low voltage and low excitation current of the control winding of an autotransformer, resulting in a significant reduction in the capacity of the semiconductor switch and control circuit. This enables significant cost reduction. Also, circuit design becomes easier.

(5)単巻変圧器は極めて小容量の自己容量の鉄心の採
用が可能となるため、装置全体が著しく小形軽量化され
るとともに大幅なコストダウンが可能となる。
(5) Since an autotransformer can use an iron core with an extremely small self-capacity, the entire device can be made significantly smaller and lighter, and the cost can be significantly reduced.

(6)低電圧、小容量の半導体スイッチと小さな自己容
量の単巻変圧器の制御巻線と組み合わせて高電圧、大容
量の電圧制御が可能なため、安全で信頼性が高く、シか
も、極めて安価な電子部品で従来不可能であった大容量
の電力の制御が可能となるため、実用上の効果が大きい
(6) High-voltage, large-capacity voltage control is possible by combining a low-voltage, small-capacity semiconductor switch with a control winding of a small self-capacitance autotransformer, making it safe, reliable, and easy to use. This has great practical effects because it is possible to control large amounts of power, which was previously impossible, using extremely inexpensive electronic components.

(7)大きな負荷容量に対して小形で小さな自己容量の
単巻変圧器と小電力の制御回路の採用を可能として、エ
ネルギー損失を最小としたため、大幅な高効率化が図れ
る。
(7) It is possible to use a small autotransformer with a small self-capacity and a low-power control circuit for a large load capacity, minimizing energy loss, resulting in a significant increase in efficiency.

(8)惧巻変圧器の巻線の過負荷耐量が極めて大きいた
め、巻線の断線が殆ど起らなく、シかも、制御装置にお
ける分流トランジスタが破損したときでも負荷電流に比
例した直流励磁電流によって単巻変圧器の制御鉄心が磁
気飽和されて誘導負荷には最大の入力電圧が供給され、
誘導負荷のストールが防止される。このようにフェイル
・セーフ機能が作用するので安全性が高い。
(8) Because the overload capacity of the windings of a small-turn transformer is extremely large, wire breakage hardly occurs, and even if the shunt transistor in the control device is damaged, the DC excitation current is proportional to the load current. The control core of the autotransformer is magnetically saturated and the maximum input voltage is supplied to the inductive load.
Inductive load stall is prevented. Since the fail-safe function works in this way, safety is high.

(9)本発明の電力制御装置の電圧調整単巻変圧器では
素材からの利用効率の高いE形鉄心と工形鉄心により主
鉄心を構成するとともに、制御鉄心も同じくE形鉄心に
より構成して、これら主鉄心と制御鉄心とを締結金具に
より一体的に組み立てたために、鉄心全体の小形軽量化
と著しい低コスト化が実現でき、大量生産が可能となる
とともに利用分野が大幅に拡大する。
(9) In the voltage regulating autotransformer of the power control device of the present invention, the main core is composed of an E-shaped core and a worked-shaped core, which are highly efficient in using materials, and the control core is also composed of an E-shaped core. By assembling the main core and control core integrally using fasteners, the entire core can be made smaller, lighter, and significantly lower in cost, making mass production possible and greatly expanding the range of applications.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明による省電力制御装置の望ましい実施例
の結線図、第2図は第1図のff1lE調整単巻調整器
の平面図、第3図は第2図の電圧調整単巻変圧器の側面
図、第4図は第2図の電圧調整単巻変圧器の分解斜視図
、第5図は第2〜4図の電圧調整単巻変圧器の結線図、
第6図は第1図の負荷状態検出回路の1例を示す回路図
、第7図は第6図の回路の波形図、および第8図は第1
図の回路の電圧電流波形図をそれぞれ示す。 24・・・・・・・・・電圧調整単巻変圧器28・・・
・・・・・・直流励磁電源 30・・・・・・・・・半導体スイッチ回路32・・・
・・・・・・負荷状態検出回路34・・・・・・・・・
制御回路 第1図 44   め 箸、、5In 為乙図 βO 摩、7図 O も8凹
Fig. 1 is a wiring diagram of a preferred embodiment of the power saving control device according to the present invention, Fig. 2 is a plan view of the ff1lE regulating auto-transformer of Fig. 1, and Fig. 3 is a voltage regulating auto-transformer of Fig. 2. Figure 4 is an exploded perspective view of the voltage regulating autotransformer shown in Figure 2, Figure 5 is a wiring diagram of the voltage regulating autotransformer shown in Figures 2 to 4,
6 is a circuit diagram showing an example of the load state detection circuit shown in FIG. 1, FIG. 7 is a waveform diagram of the circuit shown in FIG.
The voltage and current waveform diagrams of the circuit shown in the figure are shown respectively. 24... Voltage regulating autotransformer 28...
...DC excitation power supply 30...Semiconductor switch circuit 32...
...Load state detection circuit 34...
Control circuit Figure 1 44 Mebashi,, 5 In Tametsu diagram βO Ma, 7 Figure O Momo 8 concave

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.(a)センタレッグと、このセンタレッグからウィ
ンドーを介して一体的に延びているサイドレッグとを有
するE形鉄心とI形鉄心とにより主磁束ループ路を構成
する主鉄心と、前記主磁束ループ路の一部をバイパスさ
せるために前記E形鉄心のウィンドーの中間部にエアギ
ャップを有するように配置された分路鉄心と、前記E形
鉄心のウィンドーの上部に配置された分路巻線と、前記
ウィンドーの上部に配置され、前記分路巻線に直列接続
された同極性の昇圧巻線と、前記ウィンドーの下部に配
置され、前記昇圧巻線に直列接続された逆極性の降圧巻
線と、前記主鉄心の底部にエアギャップをもって接合さ
れたE形鉄心よりなる制御鉄心と、前記主鉄心の一部を
前記制御鉄心を介して可飽和制御するために前記制御鉄
心に巻装された制御巻線と、前記主鉄心と前記制御鉄心
とを一体的に結合するための締結具とを備え、交流電源
と誘導負荷との間に接続される電圧調整単巻変圧器と、 (b)前記交流電源と前記誘導負荷との間に直接または
間接的に接続された整流器を備え、前記制御巻線に直流
励磁電流を供給する直流励磁電源と、 (c)前記制御巻線と前記直流励磁電源との間に接続さ
れ、前記制御巻線に供給される前記直流励磁電流を制御
する半導体スイッチと、(d)前記誘導負荷の負荷状態
に対応した出力信号を発生する負荷状態検出回路と、 (e)前記出力信号に応答して、前記半導体スイッチの
通流率を制御する制御回路と、 を備えた誘導負荷用省電力制御装置。
1. (a) A main core that constitutes a main magnetic flux loop path by an E-shaped core and an I-shaped core each having a center leg and a side leg that integrally extends from the center leg through a window, and the main magnetic flux loop. a shunt core arranged to have an air gap in the middle of the window of the E-shaped core to bypass a part of the winding; and a shunt winding arranged above the window of the E-shaped core. , a step-up winding of the same polarity located at the top of the window and connected in series with the shunt winding, and a step-down winding of opposite polarity located at the bottom of the window and connected in series with the step-up winding. a control core made of an E-shaped core joined to the bottom of the main core with an air gap; and a control core that is wound around the control core in order to saturably control a part of the main core via the control core. a voltage regulating autotransformer connected between an AC power source and an inductive load, comprising a control winding and a fastener for integrally coupling the main core and the control core; (b) a DC excitation power supply including a rectifier connected directly or indirectly between the AC power supply and the inductive load and supplying a DC excitation current to the control winding; (c) the control winding and the DC excitation; (d) a semiconductor switch connected between a power source and controlling the DC excitation current supplied to the control winding; and (d) a load state detection circuit that generates an output signal corresponding to the load state of the inductive load. (e) a control circuit for controlling the conduction rate of the semiconductor switch in response to the output signal; and a power saving control device for an inductive load.
2.前記半導体スイッチが前記直流励磁電源の直流出力
端子に接続されて、前記直流励磁電流の一部を前記半導
体スイッチに分流させたことを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載の誘導負荷用省電力制御装置。
2. The inductive load saving device according to claim 1, wherein the semiconductor switch is connected to a DC output terminal of the DC excitation power source, and a part of the DC excitation current is shunted to the semiconductor switch. Power control device.
3.前記半導体スイッチに並列に電流吸収回路が接続さ
れたことを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の誘導
負荷用省電力制御装置。
3. 3. The power saving control device for an inductive load according to claim 2, wherein a current absorption circuit is connected in parallel to the semiconductor switch.
4.前記半導体スイッチに並列に電圧制限素子が接続さ
れたことを特徴とする特許請求の範囲第3項記載の誘導
負荷用省電力制御装置。
4. 4. The power saving control device for an inductive load according to claim 3, wherein a voltage limiting element is connected in parallel to the semiconductor switch.
5.前記負荷状態検出回路が負荷電圧と負荷電流の位相
差を検出する位相差検出回路を備えたことを特徴とする
特許請求の範囲第1項または第2項記載の誘導負荷用省
電力制御装置。
5. 3. The power-saving control device for an inductive load according to claim 1, wherein the load state detection circuit includes a phase difference detection circuit that detects a phase difference between a load voltage and a load current.
6.前記制御回路が前記出力信号に応答したパルス巾の
出力パルスを発生する増幅器と、前記増幅器の出力に応
答して前記半導体スイッチの通流率を制御するトランジ
スタとを備えたことを特徴とする特許請求の範囲第1項
または第2項記載の誘導負荷用省電力制御装置。
6. A patent characterized in that the control circuit includes an amplifier that generates an output pulse with a pulse width in response to the output signal, and a transistor that controls the conduction rate of the semiconductor switch in response to the output of the amplifier. A power saving control device for an inductive load according to claim 1 or 2.
7.前記直流励磁電源が前記誘導負荷の電流に依存した
成分を取り出す変流器と、前記電流成分を整流する整流
器とを備えたことを特徴とする特許請求の範囲第1項ま
たは第2項記載の誘導負荷用省電力制御装置。
7. Claim 1 or 2, wherein the DC excitation power source includes a current transformer that takes out a component that depends on the current of the inductive load, and a rectifier that rectifies the current component. Power saving control device for inductive loads.
8.前記直流励磁電源が前記単巻変圧器の出力側に接続
されて前記出力電圧に依存した成分を取り出す交流リア
クトルをさらに備え、前記電流成分と前記電圧成分とを
前記整流器の入力側でベクトル合成したことを特徴とす
る特許請求の範囲第7項記載の誘導負荷用省電力制御装
置。
8. The DC excitation power source further includes an AC reactor connected to the output side of the autotransformer to take out a component dependent on the output voltage, and the current component and the voltage component are vector-combined on the input side of the rectifier. A power saving control device for an inductive load according to claim 7.
9.(a)センタレッグと、このセンタレッグからウィ
ンドーを介して一体的に延びているサイドレッグとを有
するE形鉄心とI形鉄心とにより主磁束ループ略を構成
する主鉄心と、前記主磁束ループ略の一部をバイパスさ
せるために前記E形鉄心のウィンドーの中間部にエアギ
ャップを有するように配置された分路鉄心と、前記E形
鉄心のウィンドーの上部に配置された分路巻線と、前記
ウインドーの上部に配置され、前記分略巻線に直列接続
された同極性の昇圧巻線と、前記ウィンドーの下部に配
置され、前記昇圧巻線に直列接続された逆極性の降圧巻
線、前記主鉄心の底部にエアギャップをもって接合され
たE形鉄心よりなる制御鉄心と、前記主鉄心の一部を前
記制御鉄心を介して可飽和制御するために前記制御鉄心
に巻装された制御巻線と、前記主鉄心と前記制御鉄心と
を一体的に結合するための締結具とを備え、交流電源と
誘導負荷との間に接続される電圧調整単巻変圧器と、 (b)前記電圧調整単巻変圧器の端子電圧に依存した電
流成分と、前記誘導負荷の負荷電流に依存した電流成分
とをベクトル合成した電流を整流して直流出力電流を前
記制御巻線に供給する整流器を備えた直流励磁電源と、 (c)前記整流器の直流出力端子側に接続されていて前
記直流出力電流の分流を可能にする半導体スイッチと、 (d)前記制御巻線に並列接続されていて前記半導体ス
イッチのオフ時に前記直流出力電流と前記制御巻線に流
れる電流との差電流分を吸収する電流吸収回路と、 (e)前記誘導負荷の負荷状態に比例した出力信号を発
生する負荷状態検出回路と、 (f)前記出力信号に応答して前記出力電圧を可変調整
するよう前記半導体スイッチのオンオフ制御を行なう制
御回路と、を備えた誘導負荷用省電力制御装置。
9. (a) A main core that substantially constitutes a main magnetic flux loop by an E-shaped core and an I-shaped core each having a center leg and a side leg that integrally extends from the center leg through a window; and the main magnetic flux loop. a shunt core arranged to have an air gap in the middle of the window of the E-shaped core in order to bypass a portion of the core; and a shunt winding arranged above the window of the E-shaped core. , a step-up winding of the same polarity arranged at the top of the window and connected in series to the split winding; and a step-down winding of opposite polarity arranged at the bottom of the window and connected in series to the step-up winding. , a control core made of an E-shaped core joined to the bottom of the main core with an air gap; and a control core wrapped around the control core for saturable control of a part of the main core via the control core. (b) a voltage regulating autotransformer connected between an AC power source and an inductive load, comprising a winding and a fastener for integrally coupling the main core and the control core; a rectifier that rectifies a current that is a vector combination of a current component that depends on the terminal voltage of the voltage regulating autotransformer and a current component that depends on the load current of the inductive load, and supplies a DC output current to the control winding. (c) a semiconductor switch connected to the DC output terminal side of the rectifier and capable of dividing the DC output current; (d) a semiconductor switch connected in parallel to the control winding and equipped with the a current absorption circuit that absorbs a difference between the DC output current and the current flowing through the control winding when the semiconductor switch is turned off; and (e) a load state detection circuit that generates an output signal proportional to the load state of the inductive load. (f) a control circuit that performs on/off control of the semiconductor switch so as to variably adjust the output voltage in response to the output signal.
10.(a)交流電源と誘導負荷との間に接続され前記
誘導負荷に供給される出力電圧を調整する直流制御巻線
を備えた電圧調整単巻変圧器と、(b)前記交流電源と
前記誘導負荷との間に接続された整流器を備え、前記制
御巻線に直流出力電流を供給する直流励磁電源と、(c
)前記制御巻線と前記直流励磁電源の直流出力端子間に
接続されていて前記直流出力電流の分流を可能にする分
流用半導体スイッチと、(d)前記制御巻線に並列接続
されていて前記半導体スイッチのオフ時に前記直流出力
電流と前記制御巻線に流れる電流との差電流分を吸収す
る電流吸収回路と、 (e)前記誘導負荷の負荷状態に比例した出力信号を発
生する負荷状態検出回路と、 (f)基準信号を発生する基準信号発生器と、前記出力
信号と前記基準信号とに応答して駆動信号を発生する駆
動信号発生回路とを備えた制御回路と、 を備え、前記分流用半導体スイッチが前記駆動信号によ
りオンオフ制御されることを特徴とする誘導負荷用省電
力制御装置。
10. (a) a voltage regulating autotransformer having a DC control winding connected between an AC power source and an inductive load and adjusting an output voltage supplied to the inductive load; (b) the AC power source and the inductive load; (c
) a shunt semiconductor switch connected between the control winding and the DC output terminal of the DC excitation power source and capable of shunting the DC output current; (d) a shunt semiconductor switch connected in parallel to the control winding and configured to a current absorption circuit that absorbs a difference between the DC output current and the current flowing through the control winding when the semiconductor switch is turned off; and (e) a load state detection circuit that generates an output signal proportional to the load state of the inductive load. (f) a control circuit comprising: a reference signal generator that generates a reference signal; and a drive signal generation circuit that generates a drive signal in response to the output signal and the reference signal; A power saving control device for an inductive load, characterized in that a semiconductor switch for shunting is controlled on and off by the drive signal.
11.前記電圧調整単巻変圧器がセンタレッグと、この
センタレッグからウィンドーを介して一体的に延びてい
るサイドレッグとを有するE形鉄心とI形鉄心とにより
主磁束ループ路を構成する主鉄心と、前記主磁束ループ
路の一部をバイパスさせるために前記E形鉄心のウィン
ドーの中間部にエアギャップを有するように配置された
分路鉄心と、前記E形鉄心のウインドーの上部に配置さ
れた分路巻線と、前記ウィンドーの上部に配置され、前
記分路巻線に直列接続された同極性の昇圧巻線と、前記
ウィンドーの下部に配置され、前記昇圧巻線に直列接続
された逆極性の降圧巻線と、前記主鉄心の底部にエアギ
ャップをもって接合されたE形鉄心よりなる制御鉄心と
、前記主鉄心の一部を前記制御鉄心を介して可飽和制御
するために前記制御鉄心に巻装された制御巻線と、前記
主鉄心と前記制御鉄心とを一体的に結合するための締結
具とを備えたことを特徴とする特許請求の範囲第10項
記載の誘導負荷用省電力制御装置。
11. The voltage regulating autotransformer has a main core that constitutes a main magnetic flux loop path by an E-shaped core and an I-shaped core, each having a center leg and a side leg integrally extending from the center leg through a window. , a shunt core disposed with an air gap in the middle of the window of the E-shaped core to bypass a part of the main magnetic flux loop path, and a shunt core disposed above the window of the E-shaped core. a shunt winding, a boost winding of the same polarity located at the top of the window and connected in series with the shunt winding; and a reverse winding located at the bottom of the window and connected in series with the boost winding. a control core consisting of a polar step-down winding, an E-shaped core joined to the bottom of the main core with an air gap, and a control core for saturably controlling a part of the main core via the control core; The inductive load saving device according to claim 10, further comprising a control winding wound around the main core and a fastener for integrally connecting the main core and the control core. Power control device.
12.前記半導体スイッチに並列に電圧制限素子が接続
されたことを特徴とする特許請求の範囲第10項記載の
誘導負荷用省電力制御装置。
12. 11. The power saving control device for an inductive load according to claim 10, wherein a voltage limiting element is connected in parallel to the semiconductor switch.
13.前記負荷状態検出回路が負荷電圧と負荷電流の位
相差を検出する位相差検出回路を備えたことを特徴とす
る特許請求の範囲第10項または第11項記載の誘導負
荷用省電力制御装置。
13. 12. The power saving control device for an inductive load according to claim 10, wherein the load state detection circuit includes a phase difference detection circuit that detects a phase difference between a load voltage and a load current.
14.前記駆動信号発生回路が前記出力信号に応答した
パルス巾の出力パルスを発生する増幅器と、前記増幅器
の出力に応答して前記半導体スイッチの通流率を制御す
るトランジスタとを備えたことを特徴とする特許請求の
範囲第10項または第11項記載の誘導負荷用省電力制
御装置。
14. The drive signal generation circuit includes an amplifier that generates an output pulse with a pulse width responsive to the output signal, and a transistor that controls the conduction rate of the semiconductor switch in response to the output of the amplifier. A power saving control device for an inductive load according to claim 10 or 11.
15.(a)交流電源と誘導負荷との間に接続され前記
誘導負荷に供給される出力電圧を調整する直流制御巻線
を備えた電圧調整単巻変圧器と、(b)前記電圧調整単
巻変圧器の端子電圧に依存した電流成分と、前記誘導負
荷の負荷電流に依存した電流成分とをベクトル合成した
電流を整流して直流出力電流を前記制御巻線に供給する
整流器を備えた直流励磁電源と、 (c)前記整流器の直流出力端子側に接続されていて前
記直流出力電流の分流を可能にする半導体スイッチと、 (d)前記制御巻線に並列接続されていて前記半導体ス
イッチのオフ時に前記直流出力電流と前記制御巻線に流
れる電流との差電流分を吸収する電流吸収回路と、 (e)前記誘導負荷の負荷状態に比例した出力信号を発
生する負荷状態検出回路と、 (f)基準信号を発生する基準信号発生器と、前記出力
信号と前記基準信号との差に応答した駆動信号を発生す
る駆動信号発生回路とからなる制御回路と、 を備え、前記分流用半導体スイッチが前記駆動信号に応
答してオンオフして前記直流出力電流の分流を前記出力
信号が一定のレベルに近づくように制御することを特徴
とする誘導負荷用省電力制御装置。
15. (a) a voltage regulating autotransformer comprising a DC control winding connected between an AC power source and an inductive load and regulating an output voltage supplied to the inductive load; and (b) the voltage regulating autotransformer. a DC excitation power supply equipped with a rectifier that rectifies a current that is a vector combination of a current component that depends on the terminal voltage of the device and a current component that depends on the load current of the inductive load, and supplies a DC output current to the control winding. (c) a semiconductor switch connected to the DC output terminal side of the rectifier and capable of dividing the DC output current; and (d) a semiconductor switch connected in parallel to the control winding when the semiconductor switch is turned off. (f) a current absorption circuit that absorbs a difference current between the DC output current and the current flowing through the control winding; (e) a load state detection circuit that generates an output signal proportional to the load state of the inductive load; ) a control circuit comprising a reference signal generator that generates a reference signal and a drive signal generation circuit that generates a drive signal responsive to a difference between the output signal and the reference signal; A power saving control device for an inductive load, characterized in that the power saving control device for an inductive load is turned on and off in response to the drive signal to control the branching of the DC output current so that the output signal approaches a certain level.
16.前記電圧調整単巻変圧器がセンタレッグと、この
センタレッグからウィンドーを介して一体的に延びてい
るサイドレッグとを有するE形鉄心とI形鉄心とにより
主磁束ループ路を構成する主鉄心と、前記主磁束ループ
路の一部をバイパスさせるために前記E形鉄心のウィン
ドーの中間部にエアギャップを有するように配置された
分路鉄心と、前記E形鉄心のウィンドーの上部に配置さ
れた分路巻線と、前記ウィンドーの上部に配置され、前
記分路巻線に直列接続された同極性の昇圧巻線と、前記
ウィンドーの下部に配置され、前記昇圧巻線に直列接続
された逆極性の降圧巻線と、前記主鉄心の底部にエアギ
ャップをもって接合されたE形鉄心よりなる制御鉄心と
、前記主鉄心の一部を前記制御鉄心を介して可飽和制御
するために前記制御鉄心に巻装された制御巻線と、前記
主鉄心と前記制御鉄心とを一体的に結合するための締結
具とを備えたことを特徴とする特許請求の範囲第15項
記載の誘導負荷用省電力制御装置。
16. The voltage regulating autotransformer has a main core that constitutes a main magnetic flux loop path by an E-shaped core and an I-shaped core, each having a center leg and a side leg integrally extending from the center leg through a window. , a shunt core disposed with an air gap in the middle of the window of the E-shaped core to bypass a part of the main magnetic flux loop path, and a shunt core disposed above the window of the E-shaped core. a shunt winding, a boost winding of the same polarity located at the top of the window and connected in series with the shunt winding; and a reverse winding located at the bottom of the window and connected in series with the boost winding. a control core consisting of a polar step-down winding, an E-shaped core joined to the bottom of the main core with an air gap, and a control core for saturably controlling a part of the main core via the control core; The inductive load saving device according to claim 15, further comprising a control winding wound around the main core and a fastener for integrally connecting the main core and the control core. Power control device.
17.(a)交流電源と誘導負荷との間に接続され前記
誘導負荷に供給される出力電圧を調整する直流制御巻線
を備えた電圧調整単巻変圧器と、(b)前記交流電源と
前記誘導負荷との間に直接または間接的に接続された整
流器により直流出力電流を前記制御巻線に供給する直流
励磁電源と、(c)前記整流器の直流出力端子側に接続
されていて前記直流出力電流の分流を可能にする半導体
スイッチと、 (d)前記制御巻線に並列接続されていて前記半導体ス
イッチのオフ時に前記直流出力電流と前記制御巻線に流
れる電流との差電流分を吸収する電流吸収回路と、 (e)前記誘導負荷の力率に比例した出力電圧信号を発
生する負荷状態検出回路と、 (f)前記出力電圧信号に応答し、前記力率の低下に比
例して前記直流出力電流の分流量を増加させるよう前記
半導体スイッチのオンオフ制御を行なう制御回路と、 を備えた誘導負荷用省電力制御装置。
17. (a) a voltage regulating autotransformer having a DC control winding connected between an AC power source and an inductive load and adjusting an output voltage supplied to the inductive load; (b) the AC power source and the inductive load; (c) a DC excitation power source that supplies a DC output current to the control winding through a rectifier connected directly or indirectly to a load; and (c) a DC excitation power source that is connected to the DC output terminal side of the rectifier and supplies the DC output current (d) a current that is connected in parallel to the control winding and absorbs the difference between the DC output current and the current flowing through the control winding when the semiconductor switch is off; (e) a load condition detection circuit that generates an output voltage signal proportional to the power factor of the inductive load; (f) responsive to the output voltage signal, the DC current A power saving control device for an inductive load, comprising: a control circuit that performs on/off control of the semiconductor switch to increase the amount of divided output current.
18.前記電圧調整単巻変圧器がセンタレッグと、この
センタレッグからウィンドーを介して一体的に延びてい
るサイドレッグとを有するE形鉄心とI形鉄心とにより
主磁束ループ路を構成する主鉄心と、前記主磁束ループ
路の一部をバイパスさせるために前記E形鉄心のウィン
ドーの中間部にエアギャップを有するように配置された
分路鉄心と、前記E形鉄心のウインドーの上部に配置さ
れた分路巻線と、前記ウィンドーの上部に配置され,前
記分路巻線に直列接続された同極性の昇圧巻線と、前記
ウィンドーの下部に配置され、前記昇圧巻線に直列接続
された逆極性の降圧巻線と、前記主鉄心の底部にエアギ
ャップをもって接合されたE形鉄心よりなる制御鉄心と
、前記主鉄心の一部を前記制御鉄心を介して可飽和制御
するために前記制御鉄心に巻装された制御巻線と、前記
主鉄心と前記制御鉄心とを一体的に結合するための締結
具とを備えたことを特徴とする特許請求の範囲第17項
記載の誘導負荷用省電力制御装置。
18. The voltage regulating autotransformer has a main core that constitutes a main magnetic flux loop path by an E-shaped core and an I-shaped core, each having a center leg and a side leg integrally extending from the center leg through a window. , a shunt core disposed with an air gap in the middle of the window of the E-shaped core to bypass a part of the main magnetic flux loop path, and a shunt core disposed above the window of the E-shaped core. a shunt winding; a boost winding of the same polarity located at the top of the window and connected in series with the shunt winding; and an opposite polarity boost winding located at the bottom of the window and connected in series with the boost winding. a control core consisting of a polar step-down winding, an E-shaped core joined to the bottom of the main core with an air gap, and a control core for saturably controlling a part of the main core via the control core; The inductive load saving device according to claim 17, further comprising a control winding wound around the main iron core and a fastener for integrally connecting the main iron core and the control iron core. Power control device.
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