JPH02262878A - インダクションモータ起動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、インダクションモータ起動装置に関する。

（従来の技術） 通常、位相制御方式を用いてインダクションモータ（以
下、単にモータとも云う）の回転数を与えられた設定回
転数に一致させるように起動するインダクションモータ
起動装置においては、運転開始時にモータの起動を補償
するための起動補償位相角で駆動し、その後設定回転数
に合わせるべく位相角を補正していくようにしている。

この際、位相角を起動補償位相角から徐々に補正してい
った場合、目標回転数に安定するまでに時間がかかって
しまう。

そこで、従来は、あらかじめ回転数と位相角の関係を示
すテーブルを用意しておき、モータ起動後にこのテーブ
ルから求めた一定の位相角を位相角初期値とし、この位
相角初期値から補正を行う等の方法をとっていた。

（発明が解決しようとする課題） ところで、一定の回転数を得るための位相角は、負荷変
動や電源電圧変動があると変化する。

しかし、従来の方法では回転数と位相角の関係が固定さ
れているため、負荷変動や電源電圧変動に対応すること
ができなかった。

そこで、この発明は、モータの起動後、負荷変動や電源
電圧変動を加味した位相角初期値を決定し、速やかに設
定回転数に安定させることができるインダクションモー
タ起動装置を提供することを目的としている。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記課題を解決するために、第１の発明は、位相制御方
式を用いてインダクションモータの回転数を与えられた
設定回転数に一致させるように起動するインダクション
モータ起動装置において、インダクションモータの回転
開始から設定回転数まで一定位相角で駆動する起動補償
手段と、前記インダクションモータの回転開始から前記
設定回転数に到達するまでの時間を測定する立上がり時
間測定手段と、該立上がり時間測定手段で測定された立
上がり時間から前記設定回転数を維持するのに必要な位
相角を推定する位相角推定手段と、設定回転数到達後、
前記位相角推定手段により推定された位相角を新たに位
相角初期値として設定する位相角設定手段とを有するこ
とを要旨とする。

また、第２の発明は、位相制御方式を用いてインダクシ
ョンモータの回転数を与えられた設定回転数に一致させ
るように起動するインダクションモータ起動装置におい
て、前記与えられた設定回転数を第１の回転数とし該第
１の回転数から一定の関係にある第２の回転数を求める
演算手段と、インダクションモータの回転開始から前記
第２の回転数まで一定位相角で駆動する起動補償手段と
、前記インダクションモータの回転開始から前記第２の
回転数に到達するまでの時間を測定する立上がり時間測
定手段と、該立上がり時間測定手段で測定された立上が
り時間から前記第１の回転数を維持するのに必要な位相
角を推定する位相角推定手段と、前記第２の回転数到達
後、前記位相角推定手段により推定された位相角を新た
に位相角初期値として設定する位相角設定手段とを有す
ることを要旨とする。

（作用） 第１の発明では、インダクションモータの停止時に設定
回転数を与え、まず起動補償位相角でインダクションモ
ータを駆動する。すると回転数が上昇していき、設定回
転数に達したところでそれまでの立上がり時間から推定
した位相角初期値に切替える。このように立上がり時間
を用いて位相角初期値を推定することにより、インダク
ションモータの負荷が大きくなったとき、又は電源電圧
が低くなったときは立上がり時間が長くなるので、位相
角初期値は小さくなりインダクションモタに大きな電力
が印加される。逆にインダクションモータの負荷が小さ
くなったとき、又は電源電圧が高くなったときは立上が
り時間が短くなるので位相角初期値が大きくなりインダ
クションモタに小さな電力が印加される。このように負
荷変動や電源電圧変動を加味した位相角初期値で駆動さ
れるので、インダクションモータは速やかに設定回転数
に安定する。

また、第２の発明では、設定回転数を第１の回転数とし
、この第１の回転数から一定の関係にある第２の回転数
、例えば、設定回転数から一定の回転数を減算した回転
数までの立上がり時間で位相角初期値を推定することに
より、回転数のオーバーシュートが避けられる。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

まず、第２図ないし第６図を用いて、位相角制御の基本
原理、立上がり時間と位相角の関係及び負荷変動と位相
角の関係等を説明する。

第２図は位相角制御の基本原理を説明するための図であ
る。位相角制御では、電源波形をゼロクロスから位相角
Φまでカットし、モータに供給する。従って、位相角Φ
が小さいほど供給される電力が大きくなり、モータは速
く回転する。逆に位相角Φが大きいほど供給される電力
が小さくなり、モータは遅く回転する。

第３図はモータが停止した状態から一定位相角で起動し
たときの回転数とその回転数に到達するまでの立上がり
時間の例を示す図、第４図は回転数とその回転数を維持
するのに必要な位相角の例を示す図、第５図は第３図及
び第４図から求めた立上がり時間と位相角の関係を示す
図である。

第５図に示すように、立上がり時間ｔと位相角Φの関係
は、傾きを８１オフセツトをｂとした直線Φ−ａｔ＋ｂ
に近似することができる。同図の例では１３００ｒｐｍ
付近での誤差が大きいが、この例のモータでは１３００
ｒｐｍは最高回転数に近く、一般に最高回転数付近で位
相角の変化に対して回転数の変化がかなり小さいので無
視することができる。このことから、Φ■ａｔ＋ｂとい
う式を持つことで立上がり時間ｔから必要な位相角Φを
推定できることが分る。また、第６図に示すように、負
荷が大きくなったとき、又はｉ４源電圧が低くなったと
きは立上がり時間が長くなるので位相角初期値が小さく
なり、負荷が小さくなったとき、又は電源電圧が高くな
ったときは立上がり時間が短くなるので位相角初期値が
大きくなることがわかる。

この実施例は、上述のような原理に基づき、モータの立
上がり時間から負荷変動や電源電圧変動を加味した位相
角初期値を決定して速やかに設定回転数に安定させるも
のである。

次いで、これを実現するための装置構成及びその作用を
第１図及び第７図を用いて説明する。

第１図中、１は交流電源であり、交流電源１はトライア
ック２を介してインダクションモータ３に接続されてい
る。４は交流電源１からの電源波形のゼロクロスを検出
するためのゼロクロス検出回路であり、そのゼロクロス
検出信号はトリガパルス発生回路５に人力されている。

トリがパルス発生回路５は、入力する位相角データに応
じたトリガパルスを発生してトライアック２を制御し、
電源波形をゼロクロスから所要の位相角までカットして
これをインダクションモータ３に供給するようになって
いる。６は回転数検出器である。

一方、７は起動補償回路であり、そのセット端子Ｓには
運転開始信号入力端子８が接続され、Ｑ出力でスイッチ
９を切替制御するようになっている。スイッチ９は運転
開始時に接点すに切替えられて起動補償位相角データ入
力端子１１をトリガパルス発生回路５に接続させるよう
になっている。

而して起動補償回路７及び起動補償位相角データ入力端
子１１により起動補償手段が構成されている。

１２は回転数データ入力端子、１３は設定回転数を第１
の回転数としたとき、この第１の回転数から一定の関係
にある第２の回転数を演算する演算手段としての減算回
路、１４は減算回路１３か・らの回転数データと回転検
出器６で検出された回転数との一致を検出する一致検出
回路であり、その出力端子は立上がり時間測定手段とし
てのタイマカウンタ１５及び起動補償回路７のリセット
端子Ｒに接続されている。１６は立上がり時間から位相
角初期値を推定する位相角推定手段としての演算回路、
１７は設定回転数データと回転数検出器６で検出された
回転数との誤差を検出する誤差検出回路、１８は位相角
設定手段としての積分回路であり、この積分回路１８に
は演算回路１６及び誤差検出回路１７の各出力が入力さ
れ、その出力端子はスイッチ９のａ接点に接続されてい
る。

次に、上述のように構成されたインダクションモータ起
動装置の作用を第７図を用いて説明する。

モータ３の停止時に設定回転数データ入力端子１２に設
定回転数ＮＳが与えられる。そして運転開始信号入力端
子８に運転開始信号が与えられると起動補償回路７がセ
ットされ、そのＱ出力によりスイッチ９が接点すに接続
されて起動補償位相角データがトリガパルス発生回路５
に与えられる。

これによりモータ３は起動補償位相角Φ０で駆動され、
回転を開始する。回転数検出器６で検出された回転数は
、−散積出回路１４で減算回路１３から出力される回転
数データと比較される。

このとき、減算回路１３から出力する回転数ブタとして
は、設定回転数ＮＳのデータをそのまま用いてもよく、
また、設定回転数ＮＳを第１の回転数とし、この第１の
回転数から一定の関係にある第２の回転数、例えば（設
定回転数−１００ｒｐｍ）のデータとしてもよい。以後
、この減算回路１３から出力される回転数データを設定
された回転数データという。

このような設定された回転数データと回転数検出器６か
らの回転数とが一致するまでタイマカウンタ１５で時間
が積算され、モータ３の回転開始から設定された回転数
データに到達するまでの立上がり時間が測定される。両
データが一致したら、演算回路１６では、その立上がり
時間から設定回転数ＮＳを維持するのに必要な位相角初
期値の推定が行われ、積分回路１８がその推定された位
相角初期値にセットされる。これと同時に起動補償回路
７がリセットされ、そのＱ出力の反転によりスイッチ９
が接点ａに切替えられて積分回路２の出力がトリガパル
ス発生回路５に入力する。

このようにして、モータ３の回転数が、設定された回転
数データに達したところで、立上がり時間から推定され
た位相角１、即ち負荷変動や電源電圧変動が加味された
位相角初期値に切替えられ、モータ３の回転数は速やか
に設定回転数ＮＳで安定する。以後、誤差検出回路１７
の出力を積分回路１８で積分することで、モータ３の回
転数が設定回転数ＮＳと一致するように位相角を補正し
ていく。

ここで、前述のように、設定された回転数データを第２
の回転数（上述の例では、設定回転数−１０Ｏｒｐｍ）
として位相角の推定を行った場合には回転数のオーバー
シュートを避けることができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
例えば位相角推定線を直線近似ではなく、他の方法でデ
ータを持つことも可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように、第１の発明によれば、回転開始か
ら設定回転数に到達するまでの立上がり時間を測定し、
位相角をこの立上がり時間から推定した位相角初期値に
切替えるようにしたため、負荷変動や電源電圧変動の影
響が低減してインダクションモータの回転数を速やかに
設定回転数に安定させることができる。

また、第２の発明によれば、設定回転数を第１の回転数
とし、この第１の回転数から一定の関係にある第２の回
転数、例えば、設定回転数から一定の回転数を減算した
回転数までの立上がり時間で位相角初期値を推定するよ
うにしたため、上記第１の発明の効果に加えて、さらに
回転数のオーバーシュートが避けられて、インダクショ
ンモタの回転数を一層速やかに設定回転数に安定させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第７図はこの発明に係るインダクションモ
ータ起動装置の実施例を示すもので、第１図は装置構成
を示すブロック図、第２図は位相角制御の原理を説明す
るための図、第３図は一定位相角で駆動したときの回転
数対立上がり時間の関係を示す特性図、第４図は回転数
とその回転数を維持するのに必要な位相角との関係を示
す特性図、第５図は立上がり時間と位相角との関係を示
す特性図、第６図は負荷変動と位相角との関係を示す特
性図、第７図は起動時における回転数と位相角の推移を
説明するための図である。 ３：インダクションモータ、 ７：起動補償手段を構成する起動補償回路、８：運転開
始信号入力端子、 １１：起動補償位相角データ入力端子、１２：設定回転
数データ入力端子、 １３二減算回路（演算手段）、 １５：タイマカウンタ（立上がり時間測定手段）１６：
演算回路（位相角推定手段）、 １８：積分回路（位相角設定手段）。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）位相制御方式を用いてインダクションモータの回
   転数を与えられた設定回転数に一致させるように起動す
   るインダクションモータ起動装置において、 インダクションモータの回転開始から設定回転数まで一
   定位相角で駆動する起動補償手段と、前記インダクショ
   ンモータの回転開始から前記設定回転数に到達するまで
   の時間を測定する立上がり時間測定手段と、該立上がり
   時間測定手段で測定された立上がり時間から前記設定回
   転数を維持するのに必要な位相角を推定する位相角推定
   手段と、設定回転数到達後、前記位相角推定手段により
   推定された位相角を新たに位相角初期値として設定する
   位相角設定手段とを有することを特徴とするインダクシ
   ョンモータ起動装置。
2. （２）位相制御方式を用いてインダクションモータの回
   転数を与えられた設定回転数に一致させるように起動す
   るインダクションモータ起動装置において、 前記与えられた設定回転数を第１の回転数とし該第１の
   回転数から一定の関係にある第２の回転数を求める演算
   手段と、インダクションモータの回転開始から前記第２
   の回転数まで一定位相角で駆動する起動補償手段と、前
   記インダクションモータの回転開始から前記第２の回転
   数に到達するまでの時間を測定する立上がり時間測定手
   段と、該立上がり時間測定手段で測定された立上がり時
   間から前記第１の回転数を維持するのに必要な位相角を
   推定する位相角推定手段と、前記第２の回転数到達後、
   前記位相角推定手段により推定された位相角を新たに位
   相角初期値として設定する位相角設定手段とを有するこ
   とを特徴とするインダクションモータ起動装置。