JPH09117170A - モーター始動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 過電流が流れたり過大なトルクが発生したり
することのないモーター始動装置を提供する。 【解決手段】 ３相モーター２１を定格運転させるマグ
ネットスイッチ８１〜８３にサイリスタ逆並列接続スイ
ッチＳＣＲ₁〜ＳＣＲ₃をそれぞれ並列接続させ、前記各
サイリスタ逆並列接続スイッチＳＣＲ₁〜ＳＣＲ₃の導通
時間が次第に長くなるようにトリガーする。３相モータ
ー２１に流れる始動電流を次第に大きすることができ、
始動の際に過電流が流れることを防止することができ
る。前記サイリスタ逆並列接続スイッチＳＣＲ₁〜ＳＣ
Ｒ₃の導通時間を次第に長くする際、トリガーするタイ
ミングを徐々に早くし、また、徐々に早くする際に所定
期間一定のタイミングでトリガーし、更にまた、段階的
に早くするようにしてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は３相モーターを始動
する技術にかかり、特に、サイリスタ逆並列接続スイッ
チを用いたモーター始動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来技術によって数十馬力以上の３相モ
ーターを始動する場合には、主としてＹ−Δ(スター-デ
ルタ)始動方式や、コンドルファ始動方式や、単巻変圧
器の原理に基くリアクトル起動方式等の技術が用いられ
ている。これらの従来技術の始動方式は、始動時におけ
る３相モーターと３相交流電源との接続状態を、定格運
転時における接続状態と異ならせ、始動の際に３相モー
ターに印加される電圧が小さくなるようにして始動電流
を小さく抑えようとする点で共通する技術である。

【０００３】しかしながら３相モーターと３相交流電源
との接続状態を異ならせる方法では、接続状態を切り換
えるために、電流が流れている状態で電磁リレーや電磁
マグネットスイッチ等の機械的接点をオン／オフさせる
必要がある。

【０００４】そのようなオン／オフを行う際には機械的
接点間でアーク放電が発生するため、機械的接点の劣化
が早いという問題がある。また、始動時に定格以上の大
電流が流れやすいため、機械的接点の摩耗が非常に早い
という欠点もある。特に、３相モーターと３相交流電源
との接続状態を切り替えるときに、３相モーターに流れ
る電流の大きさも急変し、過電流が流れてしまう場合が
多く、電源系統や３相モーターに悪影響を与えることも
多かった。

【０００５】このような従来技術のうち、Ｙ−Δ始動方
式を例にとって３相モーターの始動動作を具体的に説明
する。図１５(ａ)を参照し、符号９００は従来技術のＹ
−Δ方式のモーター始動装置であり、符号９０４は３相
モーターである。前記３相モーター９０４の特性は３つ
の誘導性負荷９０５₁、９０５₂、９０５₃で表わすもの
とする。

【０００６】前記モーター始動装置９００は、電磁リレ
ーボックス９０６、９０８、９１０を有しており、前記
各誘導性負荷９０５₁〜９０５₃の一端９２１₁〜９２１₃
は、前記電磁リレーボックス９０６内に設けられた３つ
の機械的接点９０７₁〜９０７₃に接続され、前記各機械
的接点９０７₁〜９０７₃を介して３相交流電源のＲ相、
Ｓ相、Ｔ相の各相にそれぞれ接続されている。

【０００７】また、前記各誘導性負荷９０５₁〜９０５₃
の他端９２２₁〜９２２₃は、前記電磁リレーボックス９
１０内に設けられた３つの機械的接点９１１₁〜９１１₃
を介して中性点９２３に接続されている。

【０００８】また、前記各他端９２２₁〜９２２₃は、電
磁リレーボックス９０８内に設けられた３つの機械的接
点９０９₁〜９０９₃に接続されており、前記各機械的接
点９０９₁〜９０９₃を介して前記３相交流電源のＴ相、
Ｒ相、Ｓ相にそれぞれ接続されている。

【０００９】この３相モーター９０４に前記３相交流電
源から電力を供給する際、前記各機械的接点９０９₁〜
９０９₃を開成状態にし、前記各機械的接点９０７₁〜９
０７₃と、前記各機械的接点９１１₁〜９１１₃とを閉成
状態にすると、同図(ｂ)に示すように、前記各誘導性負
荷９０５₁〜９０５₃は前記中性点９２３を中心とするＹ
結線(スター結線)にされて前記３相電源のＲ相、Ｓ相、
Ｔ相に接続される。

【００１０】他方、前記各機械的接点９１１₁〜９１１₃
を開成状態にし、前記機械的接点９０７₁〜９０７₃と前
記各機械的接点９０９₁〜９０９₃とを閉成状態にする
と、同図(ｃ)に示すように、前記各誘導性負荷９０５₁
〜９０５₃はΔ結線(デルタ結線)されて前記３相交流電
源のＲ相、Ｓ相、Ｔ相に接続される。

【００１１】前記各誘導性負荷９０５₁〜９０５₃をＹ結
線させて前記３相モーター９０４を運転する場合、前記
３相交流電源の線間定格電圧をＶ_r、前記各誘導性負荷
９０５₁〜９０５₃の１相分のインピーダンスをＺ(Ω)と
すると、前記３相モーター９０４に流れる電流Ｉ₁(Ａ)
は次式で表せる。 Ｉ₁ ＝ (Ｖ_r／√３)／Ｚ …… (１)

【００１２】他方、前記各誘導性負荷９０５₁〜９０５₃
をΔ結線させて運転する場合には、前記３相モーター９
０４に流れる電流Ｉ₂は、次式で表せる。 Ｉ₂ ＝ (Ｖ_r・√３)／Ｚ …… (２)

【００１３】前記(１)、(２)式より、前記各誘導性負荷
９０５₁〜９０５₃をΔ結線にした場合に流れる電流Ｉ₂
とＹ結線した場合に流れる電流Ｉ₁との比を求めると次
式のようになる。 Ｉ₂／Ｉ₁ ＝ ３ …… (３)

【００１４】前記(３)式により、前記各誘導性負荷９０
５₁〜９０５₃をΔ結線にした場合に流れる電流Ｉ₂の大
きさは、Ｙ結線にしたときに流れる電流Ｉ₁の大きさの
３倍である。従って、前記各誘導性負荷９０５₁〜９０
５₃をΔ結線すると大きなトルクを得ることができるの
で、このΔ結線は３相モーターの定格運転に適している
ことが分かる。

【００１５】しかしながら、Δ結線にした前記各誘導性
負荷９０５₁〜９０５₃に対し、印加電圧がゼロの状態か
ら急に定格電圧を印加した場合には、前記３相モーター
には定格電流の数倍の大きさの始動電流が流れてしま
う。

【００１６】そのような過大な始動電流が流れると、電
源系統に損傷を与えたり、３相モーターに過大なトルク
が発生し、３相モーターに取り付けられている負荷に悪
影響をもたらす等の不都合がある。

【００１７】そこでＹ−Δ起動方式においては、始動時
には前記３相モーター内の誘導性負荷をＹ結線にし、定
格運転時にはΔ結線に切換えるようにしているのであ
る。この場合、始動電流の大きさが定格運転時の１／３
の大きさになり、また、３相モーターが出力するトルク
の大きさは供給電圧の２乗に比例することから、始動の
際のトルクの大きさも１／３倍に軽減できるので、負荷
に与える悪影響を少なくできると言われている。

【００１８】しかしながら実際には、停止状態にある３
相モーターをＹ結線にして定格電圧を印加すると、電流
の立上り方は急峻となる。そのため、３相モーターが発
生する始動時のトルク変化が大きくなり、３相モーター
に取り付けられている負荷に衝撃的な力が加えられるこ
とが多い。

【００１９】前述したＹ−Δ始動方式によって３相モー
ターを起動した場合の電流変化の一例を図１６に示す
(３相交流２００Ｖ、定格電流約４２Ａ、１１ｋＷの排
気ファンに適用した場合)。３相モーターが停止状態に
ある時刻ゼロから、前記Ｙ結線にした場合の３相モータ
ーに流れる電流が定格電流となる時刻Ｐ₁までの電流変
化が非常に大きいことが分かる。

【００２０】このような非常に大きい電流変化のため、
３相モーターの負荷が紙テープ巻取装置やビニールテー
プ巻取装置であった場合や、また、銅線が巻かれたドラ
ムから銅線を引き出して縒る装置等であった場合には、
３相モーターが動き出す際にテープや銅線等に衝撃が加
えられ、破断、伸び、ピッチずれ等を生じてしまい、製
品不良を発生させる大きな原因となっていた。

【００２１】また、３相モーターが旋盤等の精密加工装
置に接続されている場合には、そのような衝撃が加えら
れると被加工物の位置ずれが生じ、加工精度が低下して
しまう問題があった。場合によっては３相モーターを停
止させて位置決めをし直さなければならず、高額な精密
加工装置の稼働率を低下させる原因となっていた。

【００２２】更に、３相モーターの接続状態を前記Ｙ結
線から前記Δ結線に変換する際に、Ｙ結線の接続状態を
解除するためにリレーボックス内の機械的接点を開成状
態にするとアーク放電が発生し、機械的接点の寿命を短
くさせていた。

【００２３】更にまた、３相モーターの接続状態をＹ結
線からΔ結線に変換する際に、一旦その３相モーターが
３相交流電源から切り離されると、３相モーター内に誘
導起電圧が発生し、その誘導起電圧の極性と前記３相交
流電源の電圧の位相との関係によっては大きな突入電流
が流れる場合があることが知られている。前述の図１６
では、時刻Ｐ₂でＹ結線が解除され、時刻Ｐ₃でΔ結線に
よる運転が立ち上がると電流が増大し続け、時刻Ｐ₄で
は過大な電流が流れてしまっている。

【００２４】このような過大な電流が３相交流電源や３
相モーターに流れた場合には、装置寿命が短くなってし
まう。また、始動の際に流れる突入電流の大きさを基準
として設備を設ける必要があるため過剰設備となり、コ
スト高を招いていた。特に、エアーコンプレッサーやウ
ィンチ等に３相モーターを使用している船舶では、定格
運転では不必要な程の大容量の自家発電機を設置しなけ
ればならず、限られた船舶面積を圧迫するという問題が
あり、解決が望まれていた。

【００２５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
の不都合を解決するために創作されたもので、その目的
は、３相モーターの始動電流を小さくし、過電流が流れ
たり、過大なトルクが発生することなく３相モーターを
始動できるモーター始動装置を提供することにある。ま
た、３相モーターの特性に応じた始動を行うことのでき
るモーター始動装置を提供することにある。また、３相
モーターの始動の際に機械的接点やサイリスタ逆並列接
続スイッチが破壊したり劣化したりするとのないモータ
ー始動装置を提供することにある。

【００２６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、３相交流電源の各相にそれ
ぞれ設けられた３つの機械的接点を有し、前記各機械的
接点を閉じると前記３相交流電源に接続され、定格運転
される３相モーターを始動させるモーター始動装置にお
いて、前記各機械的接点と並列接続された３つのサイリ
スタ逆並列接続スイッチと、前記各サイリスタ逆並列接
続スイッチを、前記３相モーターに印加される交流電圧
の半周期毎にトリガーして導通状態にする制御始動コン
トローラーとを有するモーター始動装置であって、前記
制御始動コントローラーは、前記サイリスタ逆並列接続
スイッチをトリガーするタイミングを変化させて前記サ
イリスタ逆並列接続スイッチの導通時間が次第に長くな
るようにし、前記３相モーターに定格電流が流れるよう
になった後、前記３つの機械的接点が閉じられるように
構成されたことを特徴とし、

【００２７】請求項２記載の発明は、請求項１記載のモ
ーター始動装置であって、前記制御始動コントローラー
は、前記サイリスタ逆並列接続スイッチをトリガーする
タイミングを徐々に早くするように構成されたことを特
徴とし、

【００２８】請求項３記載の発明は、請求項２記載のモ
ーター始動装置であって、前記制御始動コントローラー
は、前記サイリスタ逆並列接続スイッチをトリガーする
タイミングを徐々に早くする際、所定期間一定のタイミ
ングでトリガーするように構成されたことを特徴とし、

【００２９】請求項４記載の発明は、請求項１記載のモ
ーター始動装置であって、前記制御始動コントローラー
は、前記サイリスタ逆並列接続スイッチをトリガーする
タイミングを段階的に早くするように構成されたことを
特徴とし、

【００３０】請求項５記載の発明は、請求項１記載のモ
ーター始動装置であって、前記制御始動コントローラー
は、前記サイリスタ逆並列接続スイッチをトリガーする
タイミングを徐々に早くするか、徐々に早くする際に所
定期間一定のタイミングでトリガーするか、段階的に早
くするかを選択できるように構成されたことを特徴と
し、

【００３１】請求項６記載の発明は、請求項１乃至請求
項５のいずれか１項記載のモーター始動装置であって、
前記制御始動コントローラーは、前記３相モーターに印
加される電圧と流れる電流との位相差を検出し、前記位
相差が大きいときに前記サイリスタ逆並列接続スイッチ
をトリガーするタイミングを遅らせるように構成された
ことを特徴とし、

【００３２】請求項７記載の発明は、請求項６記載のモ
ーター始動装置であって、前記制御始動コントローラー
は、前記各サイリスタ逆並列接続スイッチの両端の電圧
を検出して前記位相差を求めるように構成されたことを
特徴とし、

【００３３】請求項８記載の発明は、請求項１乃至請求
項７のいずれか１項記載のモーター始動装置であって、
前記制御始動コントローラーは、前記３相モーターに印
加される電圧と流れる電流とが逆位相となるエネルギー
放出期間を検出し、該エネルギー放出期間内は前記各サ
イリスタ逆並列接続スイッチをトリガーしないように構
成されたことを特徴とし、

【００３４】請求項９記載の発明は、請求項１乃至請求
項８のいずれか１項記載のモーター始動装置であって、
前記制御始動コントローラーは、前記３つの機械的接点
を閉じた後も、所定のオーバーラップ時間だけ前記各サ
イリスタ逆並列接続スイッチをトリガーするように構成
されたことを特徴とする。

【００３５】このような本発明の構成によれば、３相モ
ーターを定格運転させるマグネットスイッチにサイリス
タ逆並列接続スイッチを並列接続させ、前記３相モータ
ーに印加される交流電圧の半周期毎に、前記各サイリス
タ逆並列接続スイッチの導通時間が次第に長くなるよう
にして前記各サイリスタ逆並列接続スイッチをトリガー
するので、３相モーターに流れる始動電流を次第に大き
することができ、始動の際に過電流が流れることを防止
することができる。

【００３６】この場合、前記サイリスタ逆並列接続スイ
ッチをトリガーして３相モーターを始動する際、前記サ
イリスタ逆並列接続スイッチの導通時間が長くなるよう
にするために、前記サイリスタ逆並列接続スイッチをト
リガーするタイミングを徐々に早くしたり、又は、徐々
に早くする際に所定期間だけ一定のタイミングでトリガ
ーするようにしてもよく、更には、トリガーするタイミ
ングが段階的に早くなるようにしてもよい。いずれかを
選択できるようにすれば、始動に係る３相モーターの電
気的特性や３相モーターに接続された負荷の機械的特性
に応じた始動を行うことができるので都合がよい。

【００３７】また、前記３相モーターの始動の際に、該
３相モーターに印加される電圧と電流との位相差を検出
し、該位相差が大きいときには前記サイリスタ逆並列接
続スイッチをトリガーするタイミングを遅らせるように
すれば、前記３相モーターに過電流が流れることを確実
に防止することが可能となる。

【００３８】その際、電圧の位相と電流の位相の位相差
を、前記各サイリスタ逆並列接続スイッチの両端の電圧
を検出して求めるようにすれば、電流検出用の抵抗素子
を使用する必要がなくなるので、３相モーターの運転効
率を向上させることができ、また、モーター始動装置の
発熱を低減させることが可能となる。

【００３９】また、前記３相モーターに印加される電圧
と流れる電流とが逆位相となるエネルギー放出期間を検
出し、該エネルギー放出期間内は前記各サイリスタ逆並
列接続スイッチがトリガーされないようにすれば、前記
各サイリスタ逆並列接続スイッチを劣化させたり破壊さ
せたりすることがなくなって信頼性が向上する。

【００４０】なお、前記３相モーターに定格電流が流れ
るようになった後で前記３つの機械的接点を閉じるよう
にしているので、前記各機械的接点にアーク放電は生じ
ず、劣化することがない。この場合、前記各機械的接点
を閉じた後も所定のオーバーラップ時間の間だけ前記各
サイリスタ逆並列接続スイッチをトリガーするようにす
れば、アーク放電の発生を確実に防止できる。

【００４１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の一例を図面
を用いて説明する。図１は本発明の一実施の形態を示す
ブロック図である。この図１に示した符号２１は３相モ
ーターであり、その内部を等価回路で示した場合には、
一般的には３つの等価的な誘導性負荷がＹ結線、又はΔ
結線されて構成されている。

【００４２】符号２は、前記３相モーター２１を始動さ
せ、定格運転状態に移行させる本発明の一実施例のモー
ター始動装置である。前記モーター始動装置２は運転マ
グネットスイッチ８を有しており、該運転マグネットス
イッチ８は、通常では開成状態にある３つのマグネット
スイッチ８１〜８３と、通電されて磁力を発生し、前記
各マグネットスイッチ８１〜８３を閉成状態にするマグ
ネットコイルＭＴとを有している。

【００４３】前記各マグネットスイッチ８１〜８３は機
械的接点であり、前記３相モーター２１は、前記マグネ
ットコイルＭＴが通電されて前記マグネットスイッチ８
１〜８３が閉成状態にされると前記３相交流電源のＲ
相、Ｓ相、Ｔ相に接続され、前記３相交流電源から電力
が供給されるように構成されている。

【００４４】前記モーター始動装置２は、３つのサイリ
スタ逆並列接続スイッチＳＣＲ₁〜ＳＣＲ₃を有してお
り、前記各サイリスタ逆並列接続スイッチＳＣＲ₁〜Ｓ
ＣＲ₃の両端は前記３相交流電源のＲ相、Ｓ相、Ｔ相
と、前記３相モーター２１の３つの誘導性負荷に接続さ
れ、前記各サイリスタ逆並列接続スイッチＳＣＲ₁〜Ｓ
ＣＲ₃が、前記各マグネットスイッチ８１〜８３に対し
てそれぞれ並列接続されるように構成されている。

【００４５】また、前記モーター始動装置２は、パワー
変換回路１２と、パワー供給回路１４と、制御始動コン
トローラー３と、オーバーラップ回路５とを有してお
り、前記パワー変換回路１２は前記３相交流電源のＲ相
とＴ相に接続され、ＡＣ２００Ｖの電源電圧が供給され
ている。

【００４６】前記パワー変換回路１２は、前記供給され
たＡＣ２００Ｖの電圧を直流電圧に変換して前記パワー
供給回路１４に供給し、前記パワー供給回路１４は、供
給された直流電圧を±１５Ｖの電圧に変換して前記制御
始動コントローラー３に供給し、該制御始動コントロー
ラー３の内部回路を動作させるように構成されている。

【００４７】前記始動制御コントローラー３は、始動波
形発生器３５と始動制御回路３４とを有しており、ま
た、前記３相交流電源のＲ相とＳ相とＴ相に対応させた
３つのゲーティング信号発生器３７〜３９と３つの位相
差検出回路３１〜３３を有している。

【００４８】前記各ゲーティング信号発生器３７〜３９
は、前記各サイリスタ逆並列接続スイッチＳＣＲ₁〜Ｓ
ＣＲ₃のゲートにそれぞれ接続され、前記各サイリスタ
逆並列接続スイッチＳＣＲ₁〜ＳＣＲ₃をトリガーして導
通状態に置けるように構成されている。

【００４９】前記サイリスタ逆並列接続スイッチＳＣＲ
₁〜ＳＣＲ₃の両端は前記各位相差検出回路３１〜３３に
それぞれ接続され、前記各サイリスタ逆並列接続スイッ
チＳＣＲ₁〜ＳＣＲ₃の入力電圧と出力電圧とが前記各位
相差検出回路３１〜３３に入力されるように構成されて
いる。

【００５０】前記３つの位相差検出回路３１〜３３の構
成や周囲の回路との接続状態は同一であり、また、前記
３相交流電源のＲ相、Ｓ相、Ｔ相とそれぞれ対応して動
作する内容も同一である。また、前記Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相
のゲーティング信号発生器３７〜３９の構成や接続状態
は同一である。そこで、前記３相交流電源のＲ相に対応
した位相差検出回路３１、ゲーティング信号発生器３７
の構成と動作と、Ｒ相に接続されたサイリスタ逆並列接
続スイッチＳＣＲ₁の動作とを説明して前記位相差検出
回路３２、３３、前記ゲーティング信号発生器３８、３
９、前記サイリスタ逆並列接続スイッチＳＣＲ₂、ＳＣ
Ｒ₃の説明は省略する。

【００５１】前記位相差検出回路３１と前記ゲーティン
グ信号発生器３７の内部ブロック図を図２に示す。図２
を参照し、前記位相差検出回路３１は、入力電圧分割器
３１１と、出力電圧分割器３１２と、電流位相検出回路
３１３と、電圧位相検出回路３１４と、電流電圧位相差
検出回路３１５と、同期信号発生器３１６とを備えてい
る。

【００５２】前記入力電圧分割器３１１には、前記サイ
リスタ逆並列接続スイッチＳＣＲ₁の入力電圧(前記３相
交流電源のＲ相の電圧)が入力され、前記出力電圧分割
器３１２には、前記サイリスタ逆並列接続スイッチＳＣ
Ｒ₂の出力電圧(前記３相モーターに印加される電圧)が
入力されるように構成されている。

【００５３】いま、前記始動制御コントローラー３の動
作を理解しやすくするために、前記サイリスタ逆並列接
続スイッチＳＣＲ₂の両端は短絡状態にあるものとし、
前記サイリスタ逆並列接続スイッチＳＣＲ₁だけの動作
を考えるものとする。また、前記３相モーター２１に流
れる電流のうち、前記Ｒ相と前記Ｓ相との間に流れる電
流だけに着目するものとする。

【００５４】前記Ｒ相と前記Ｓ相の間の線間電圧は正弦
波であり、図４のに示したタイミングチャート中の、線
間電圧波形６１のようになるが高電圧である。前記入力
電圧分割器３１１は、前記入力されたＲ相の電圧と前記
Ｓ相位相差検出回路３２に入力されているＳ相の電圧と
から、高電圧であるＲ−Ｓ相間の線間電圧を位相遅れを
生じることなく分圧し、小信号のＲ−Ｓ正弦波信号に変
換して前記電圧位相検出回路３１４に出力する。

【００５５】前記電圧位相検出回路３１４は、入力され
た前記Ｒ−Ｓ正弦波信号を反転させると共に波形成形
し、図５のタイミングチャートに示したＲ−Ｓ相間の電
圧位相を示す矩形波の電圧位相信号６２を作って前記同
期信号発生器３１６に出力する。

【００５６】前記同期信号発生器３１６は、前記電圧位
相信号６２の波形の立上り(ポジティブエッジ)と立ち下
がり(ネガティブエッジ)を検出し、その立上りと立ち下
がりの際に電圧がゼロになり、その間では電圧が負電圧
の方向に直線的に大きくなる鋸波６３を作って前記ゲー
ティング信号発生器３７に出力する。この鋸波６３の周
波数は、前記Ｒ−Ｓ相の線間電圧の電圧変化の周波数の
２倍となる。

【００５７】前記ゲーティング信号発生器３７は、信号
変換回路３７１と、信号供給回路３７２とを有してお
り、前記鋸波６３は、該ゲーティング信号発生器３７内
の前記信号変換回路３７１に入力されるように構成され
ている。

【００５８】他方、前記始動制御回路３４は、電圧(信
号レベル)が前記鋸波６３の最大電圧(ゼロボルト)と最
小電圧(Ｖ₀)の間に位置するようにされた基準電圧信号
６４を出力するように構成されており、前記信号変換回
路３７１には、その基準電圧信号６４も入力されてい
る。なお、前記基準電圧信号６４は、後記するように、
前記始動制御回路３４によって、前記始動波形発生器３
５と前記位相差検出回路３１とが出力する信号で制御さ
れている。

【００５９】前記信号変換回路３７１は、前記鋸波６３
と前記基準電圧信号６４とを比較して、前記基準電圧信
号６４が前記鋸波６３よりも大きい期間だけ正電圧とな
り、他の期間は負電圧となる矩形波のオン信号６５を前
記信号供給回路３７２に出力する。

【００６０】前記信号供給回路３７２は前記オン信号６
５が正電圧の期間だけ、前記サイリスタ逆並列接続スイ
ッチＳＣＲ₁のゲート端子に高周波信号６６₁〜６６_nを
出力する。

【００６１】前記各高周波信号６６₁〜６６_nは一つのパ
ルス６７が一定周期で複数個出力されて構成されてい
る。前記サイリスタ逆並列接続スイッチＳＣＲ₁の両端
に電圧が印加されていれば、そのゲートに一つのパルス
６７を入力するだけで、前記サイリスタ逆並列接続スイ
ッチＳＣＲ₁を導通状態にできるが、前記パルス６７の
複数個で高周波信号６６₁〜６６_nを構成しているのは、
後述するように、他のサイリスタ逆並列接続スイッチと
の関係上、高周波信号６６₁〜６６_nが出力されている期
間のどのタイミングでもサイリスタ逆並列接続スイッチ
ＳＣＲ₁を導通状態にできる必要があるからである。

【００６２】前記鋸波６３の周波数は前記Ｒ−Ｓ相の線
間電圧の周波数の２倍であるから、前記高周波信号６６
₁〜６６_nは前記Ｒ−Ｓ相線間電圧の半周期毎に出力さ
れ、前記Ｒ−Ｓ相の線間電圧がゼロになったときに停止
される。ここでは説明を簡単にするために、前記Ｓ相に
接続されたサイリスタ逆並列接続スイッチＳＣＲ₂の動
作を無視するために、該サイリスタ逆並列接続スイッチ
ＳＣＲ₂は短絡状態にあるものとしているので、前記サ
イリスタ逆並列接続スイッチＳＣＲ₁のゲートに前記高
周波信号６６₁〜６６_nが入力されると、前記３相モータ
ー２１には電流が流れ始めることとなる。

【００６３】また、Ｒ−Ｔ相間に流れる電流は無視し、
前記サイリスタ逆並列接続スイッチＳＣＲ₁にはＲ相と
Ｓ相の間に流れる電流だけが流れるものとすると、該サ
イリスタ逆並列接続スイッチＳＣＲ₁に流れる電流波形
は、前記Ｒ相とＳ相の線間電圧波形６１に重ねて示され
た符号６８で示す電流波形のようになる。

【００６４】この電流波形６８を簡単に説明する。時刻
Ｑ₁では前記Ｒ−Ｓ相間の線間電圧が正電圧であるもの
とし、該時刻Ｑ₁で前記高周波信号６６₁が出力されたと
すると、前記サイリスタ逆並列接続スイッチＳＣＲ₁に
は、前記時刻Ｑ₁で電流が流れ始め、その電流は徐々に
大きくなっていく。

【００６５】時刻Ｑ₂で前記Ｒ−Ｓ相間の線間電圧がゼ
ロになるものとすると、該時刻Ｑ₂でも前記３相モータ
ー２１内に蓄積されたエネルギーが放出されるため、前
記サイリスタ逆並列接続スイッチＳＣＲ₁に流れる電流
はゼロにはならず、前記時刻Ｑ₂よりも後の時刻でゼロ
になる。従って、前記電流波形６８の位相は、前記Ｒ−
Ｓ相間の線間電圧波形６１の位相よりも遅れることとな
る。

【００６６】前記サイリスタ逆並列接続スイッチＳＣＲ
₁に流れる電流がゼロになる時刻をＱ₃とすると、該時刻
Ｑ₃では、前記Ｒ相とＳ相間の線間電圧の極性は前記時
刻Ｑ₁のときとは反転していることになる。

【００６７】前記高周波パルス６６₁の出力は、前記時
刻Ｑ₂で既に停止されている。この場合、前記時刻Ｑ₃で
は次の前記高周波パルス６６₂は未だ出力されていない
ものとすると、前記サイリスタ逆並列接続スイッチＳＣ
Ｒ₁は前記時刻Ｑ₃で消弧する。

【００６８】時刻Ｑ₄で次の高周波パルス６６₂の出力が
開始されるものとすると、前記サイリスタ逆並列接続ス
イッチＳＣＲ₁は、前記時刻Ｑ₃から前記時刻Ｑ₄までの
期間は遮断状態に置かれることとなる。

【００６９】前記サイリスタ逆並列接続スイッチＳＣＲ
₁がこのような動作を繰り返す結果、前記サイリスタ逆
並列接続スイッチＳＣＲ₁が出力する電圧の波形は、符
号６９で示すような出力電圧波形となる。前記サイリス
タ逆並列接続スイッチＳＣＲ₁が遮断状態に置かれてい
る期間をサイリスタ遮断期間とし、前記出力電圧波形６
９中に符号７０で示す。前記出力電圧波形６９は、前記
サイリスタ遮断期間７０の間は、出力電圧がゼロであ
り、前記サイリスタ逆並列接続スイッチＳＣＲ₁での電
圧降下を無視すると、他の期間は入力電圧の正弦波がそ
のまま現れることになる。

【００７０】前記出力電圧分割器３１２には前記出力電
圧波形６９で示される前記サイリスタ逆並列接続スイッ
チＳＣＲ₁の出力電圧が入力されており、該出力電圧分
割器３１２は、その出力電圧を位相遅れを生じることな
く分圧して低い電圧の信号とし、前記電流位相検出回路
３１３に出力する。

【００７１】前記電流位相検出回路３１３には、前記入
力電圧分割器３１１が入力電圧を分圧して作った前記Ｒ
−Ｓ正弦波信号も出力されている。前記電流位相検出回
路３１３は、前記Ｒ−Ｓ正弦波信号によってＲ−Ｓ相間
の線間電圧の極性を検出し、前記出力電圧波形６９によ
って前記サイリスタ遮断期間７０の開始を検出し、図１
１のタイミングチャートに示すように、前記Ｒ−Ｓ相間
の線間電圧が正である期間内に前記サイリスタ遮断期間
７０が開始されると正電圧となり、前記Ｒ−Ｓ相間の線
間電圧が負であるときに前記サイリスタ遮断期間７０が
開始されると負電圧となる矩形波７１を作る。前記電流
位相検出回路３１３は、前記矩形波７１を、前記電流電
圧位相差検出回路３１５に出力する。

【００７２】前記電流電圧位相差検出回路３１５には、
前記電圧位相検出回路３１４が出力する前記電圧位相信
号６２も入力されており、前記電流電圧位相差検出回路
３１５は、前記矩形波７１が正電圧であり、且つ前記電
圧位相信号６２が正電圧である期間だけハイ状態(正電
圧)となり、他の期間はロー状態(電圧ゼロ)となる矩形
波の位相差信号７２を作る。

【００７３】前記位相差信号７２がハイ状態である期間
は、前記サイリスタ逆並列接続スイッチＳＣＲ₁には、
前記Ｒ−Ｓ相間の線間電圧の極性とは逆向きの電流が流
れている。従って、前記位相差信号７２のハイ状態の幅
は、前記３相モーター２１の力率角を表していることと
なる。

【００７４】前記サイリスタ逆並列接続スイッチＳＣＲ
₂、ＳＣＲ₃についても、Ｓ相の位相差検出回路３２とＴ
相の位相差検出回路３３によって、前記位相差信号７２
と同様に力率角を表す信号が作られている。但し、前記
位相差検出回路３１〜３３で作られる位相差信号はπ／
３づつ位相がずれる。それらの位相差信号は各位相差検
出回路３１〜３３内に設けられた積分回路で積分されて
三角波にされ、各三角波が合成された後、前記始動制御
回路３４に出力されている。該始動制御回路３４は、後
述するように、その三角波が合成された信号の大きさ
で、前記始動波形発生器３５から入力される信号を制御
する。

【００７５】ここで、前記始動波形発生器３５から前記
始動制御回路３４に入力される信号を説明する。前記始
動波形発生器３５の内部ブロックを図３に示す。この図
３を参照し、該始動波形発生器３５は、ランプ信号発生
器３５１と、ステップ信号発生器３５２と、ステップ
ランプ信号発生器３５３と、波形選択回路３５４とを有
しており、前記ランプ信号発生器３５１と、前記ステッ
プ信号発生器３５２と、前記ステップ ランプ信号発生
器３５３は前記波形選択回路３５４に信号を出力するよ
うに構成されている。

【００７６】前記ランプ信号発生器３５１は、図６(ａ)
に示すような、電圧の初期値がゼロで電圧が負電圧方向
に直線的に増加するランプ信号６４１を出力する。前記
ステップ信号発生器３５２は、同図(ｂ)に示すような、
電圧が負電圧方向に階段状に増加するステップ信号６４
２を出力し、また、前記ステップ ランプ信号発生器３
５３は、同図(ｃ)に示すような、電圧が負電圧方向に直
線的に増加し、次いで所定期間一定の電圧値を保ち、ま
た電圧が負電圧方向に直線的に増加することを繰り返す
ステップ ランプ信号６４３を出力する。

【００７７】前記ランプ信号６４１と前記ステップ信号
６４２と前記ステップ ランプ信号６４３とが前記波形
選択回路３５４に出力されると、該波形選択回路３５４
はそれらのうちからいずれか一つの信号を選択して前記
始動制御回路３４に出力する。

【００７８】前記始動制御回路３４に出力された信号の
電圧をｖとすると、該始動制御回路３４は電圧ｖ(０≧
ｖ≧Ｖ₀)の信号を、電圧が Ｖ₀−ｖ の信号に変換して
前記基準電圧信号６４を作り、前記Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相の
ゲーティング信号発生器３７〜３９に出力する。

【００７９】まず、前記波形選択回路３５４が前記ラン
プ信号６４１を選択し、前記始動波形発生器３５が前記
始動制御回路３４に前記ランプ信号６４１を出力した場
合の動作を説明する。

【００８０】図７に示したタイミングチャートを参照
し、この場合に前記始動制御回路３４が出力する基準電
圧信号を符号６４_Rampで示すと、該基準電圧信号を符号
６４_{Ra mp}は、電圧Ｖ₀(負電圧)から正電圧方向に直線的
に増加して行き、例えば時刻Ｑ_{1 1}では電圧Ｖ₁₁(Ｖ₀＜Ｖ
₁₁)になる。前記基準電圧信号６４_Rampは、前記ゲーテ
ィング信号発生器３７の前記信号変換回路３７１に入力
され、また、前記鋸波６３も前記信号変換回路３７１に
入力されている。

【００８１】前記信号変換回路３７１は、前記鋸波６３
と前記基準電圧信号６４_Rampとを比較し、前記基準電圧
信号６４_Rampの電圧(信号レベル)が前記鋸波６３の電圧
(信号レベル)を上回った期間だけ、前記信号供給回路３
７２に矩形波の前記オン信号６５を出力し、該信号供給
回路３７２は前記オン信号６５が正電圧である期間だけ
前記サイリスタ逆並列接続スイッチＳＣＲ₁に高周波信
号６６_Rampを出力する。

【００８２】前記基準電圧信号６４_Rampの信号レベルが
直線的に増加するため、前記高周波信号６６_Rampの幅も
直線的に増加して行くが、該高周波信号６６_Rampの出力
が停止されるタイミングは一定であるから、前記高周波
信号６６_Rampの出力が開始されるタイミングが徐々に早
くなることとなる。

【００８３】ところで、前記３相モーター２１を実際に
動作させる場合、前記３相モーター２１に電流を流すた
めには、前記サイリスタ逆並列接続スイッチＳＣＲ₁〜
ＳＣＲ₃のうちの少なくとも２つが導通状態に置かれる
ことが必要である(３相モーター内に中性線が設けられ
ている場合を除く)。

【００８４】この場合、図１０に示すように、前記Ｒ
相、Ｓ相、Ｔ相の各ゲーティング信号発生器３７〜３９
から同じ幅の高周波信号６６_R、６６_S、６６_Tがπ(rad)
(前記鋸波６３が一つ出力される期間)内に出力されてい
るので、前記各高周波信号６６_R、６６_S、６６_Tの幅が
π／３以上になったときに前記サイリスタ逆並列接続ス
イッチＳＣＲ₁〜ＳＣＲ₃のうちの２つ以上が同時に導通
状態になり、前記３相モーター２１に電流が流れ始め
る。

【００８５】それ以後は、前記高周波信号６６_R、６
６_S、６６_Tが出力されるタイミングが徐々に早くなり、
前記サイリスタ逆並列接続スイッチＳＣＲ₁〜ＳＣＲ₃の
２つ以上が同時に導通状態に置かれる期間が長くなるの
で、前記３相モーター２１に流れる電流は徐々に増加し
て行く。

【００８６】このとき、前記始動制御回路３４には、前
記ランプ信号６４１の他、前記Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相の位相
差検出回路３１〜３３内の積分回路で作られた三角波が
合成された信号が入力されており、その信号の電圧の大
きさ(信号レベル)は、前記位相差信号７２の幅が広いと
きは高く、狭いときは低くなる。前記始動制御回路３４
は、前記ランプ信号６４１から前記基準電圧信号６４を
作る際に、前記三角波を合成した信号の電圧の大きさ
を、前記基準電圧信号６４に次のように反映させる。

【００８７】図１２(ａ)を参照し、幅Ｔ₁、Ｔ₂の位相差
信号７２１、７２２に対し、電圧が直線的に増加する基
準電圧信号６４_Ramp1、基準電圧信号６４_Ramp2が出力さ
れ、 Ｔ₁ ＜ Ｔ₂ ……(１１) であるものとすると、前記始動制御回路３４は入力され
たランプ信号６４１に前記三角波を合成した信号を反転
させて重畳し、前記基準電圧信号６４_Ramp1と前記基準
電圧信号６４_Ramp2の電圧(信号レベル)を、 ６４_Ramp1 ＞ ６４_Ramp2 ……(１２) となるように制御する。

【００８８】従って、前記基準電圧信号６４_Ramp2が入
力されているときに高周波信号が出力されるタイミング
Ｓ₂は、前記基準電圧信号６４_Ramp1が出力されていると
きに高周波信号が出力されるタイミングＳ₁よりも遅く
なる。前記３相モーター２１に印加されている電圧と流
れる電流との位相が互いに逆極性となる期間をエネルギ
ー放出期間と呼ぶものとすると、前記エネルギー放出期
間が長いときは３相モーターの力率角が大きいときであ
り、その場合には、前記始動制御回路３４は、前記サイ
リスタ逆並列接続スイッチＳＣＲ₁がトリガーされるタ
イミングを遅くして、導通時間が短くなるように制御す
る。従って、前記３相モーター２１は、前記エネルギー
放出期間が長いときは、短いときと比べて、小さな電流
で始動されるようになり、位相制御角を確保できる。こ
のように、前記始動制御回路３４がエネルギー放出期間
を検出し、３相モーターの始動特性を変化させるので、
該モーター始動装置２によれば、３相モーターの特性に
応じたソフトスタートを行うことが可能となる。

【００８９】なお、前記位相信号７２は、前記電流電圧
位相差検出回路３１５から前記信号変換３７１に出力さ
れており、該信号変換回路３７１は前記位相差信号７２
がハイ状態であるときは前記信号供給回路３７２に前記
オン信号６５を供給しないように構成されているので、
ノイズが侵入した場合や前記信号供給回路３７２が誤動
作した場合でも、前記エネルギー放出期間内では前記サ
イリスタ逆並列接続スイッチＳＣＲ₁がトリガーされ
ず、該サイリスタ逆並列接続スイッチＳＣＲ₁が破壊し
たり劣化したりすることがない。

【００９０】以上は前記３相電源のＲ相に接続された前
記サイリスタ逆並列接続スイッチＳＣＲ₁の動作を説明
したが、Ｓ相とＴ相にそれぞれ接続された前記サイリス
タ逆並列接続スイッチＳＣＲ₂、ＳＣＲ₃についても同様
である。

【００９１】このように、前記各サイリスタ逆並列接続
スイッチＳＣＲ₁〜ＳＣＲ₃の導通時間が長くなり、前記
３相モーター２１に流れる電流が徐々に大きくなってソ
フトスタートが行われ、そして、前記各サイリスタ逆並
列接続スイッチＳＣＲ₁〜ＳＣＲ₃が遮断状態に置かれる
期間がなくなり、前記３相モーター２１に連続して電流
が流れるようになると前記始動波形発生器３５は前記オ
ーバーラップ回路５に始動完了信号を出力する。

【００９２】前記オーバーラップ回路５の内部ブロック
を図４に示す。この図４を参照し、前記オーバーラップ
回路５は、バイパス回路５１とマグネット転換シーケン
ス回路５２と、検知回路５３とを有しており、前記始動
波形発生器３５が出力した始動完了信号は前記バイパス
回路５１に入力されている。

【００９３】前記始動波形発生器３５が前記始動完了信
号を出力するときは、前記３相モーターに流れる電流が
実負過電流になったときである。前記バイパス回路５１
に前記始動完了信号が入力されると、該バイパス回路５
１内に設けられたタイマーが動作を開始し、一定の遅延
時間(通常、１〜３秒程度に設定しておく)が経過した
後、該バイパス回路５１は前記マグネット転換シーケン
ス回路５２にマグネットスイッチ始動信号を出力する。

【００９４】前記遅延時間は、前記３相モーター２１に
流れる電流が安定するのを確保するために設けられたも
のであり、前記マグネット転換シーケンス回路５２に前
記マグネットスイッチ始動信号が入力されると該マグネ
ット転換シーケンス回路５２は、前記運転マグネットス
イッチ８内のマグネットコイルＭＴに通電し、前記各運
転マグネットスイッチ８１〜８３を閉成状態にする。前
記各運転マグネットスイッチ８１〜８３が閉成状態にさ
れる際、前記各サイリスタ逆並列接続スイッチＳＣＲ₁
〜ＳＣＲ₃は導通状態にあり、両端の電圧は小さいの
で、前記運転マグネットスイッチ８１〜８３にアーク放
電が生じることはない。

【００９５】前記各運転マグネットスイッチ８１〜８３
が閉成状態にされた後も、前記検知回路５３内のタイマ
ーで計測される所定のオーバーラップ時間中は前記各サ
イリスタ逆並列接続スイッチＳＣＲ₁〜ＳＣＲ₃に前記高
周波信号が出力されるように構成されている。従って、
前記オーバーラップ期間中は、前記各運転マグネットス
イッチ８１〜８３と前記各サイリスタ逆並列接続スイッ
チＳＣＲ₁〜ＳＣＲ₃との並列運転が行われる。

【００９６】前記オーバーラップ時間が経過すると前記
モーター始動装置２の始動動作は終了して、前記各サイ
リスタ逆並列接続スイッチＳＣＲ₁〜ＳＣＲ₃への高周波
信号の出力は停止され、前記３相モーター２１は前記各
運転マグネットスイッチ８１〜８３によって前記３相交
流電源の線間電圧が直接印加され、定格運転されるよう
になる。

【００９７】この始動動作における前記３相モーター２
１に流れる電流を図１３に示す。オーバーラップ時間が
開始するまでは始動電流が流れているが、従来技術のＹ
−Δ接続による３相モーターの始動に比べると小さな電
流となっており、過電流も流れていない。また、始動の
際の電流変化も緩やかである。オーバーラップ時間が終
了すると、前記３相モーター２１に流れる電流の大きさ
は一定となり、定格運転状態になっている。

【００９８】次に、前記始動波形選択回路３５４が前記
ステップ信号６４２を選択して前記始動制御回路３４に
出力した場合の始動動作を説明する。前記始動制御回路
３４は、前記ランプ信号６４１が入力されたときと同
様、入力された信号の電圧ｖをＶ₀−ｖ に変換し、前記
信号変換回路３７１に、図８に示す基準電圧信号６４_S
tepを出力する。前記基準電圧信号６４_Stepは電圧の大
きさ(信号レベル)がＶ₂₁〜Ｖ₂₅へ階段状に増加してお
り、この基準電圧信号６４_Stepが前記鋸波６３と比較さ
れて作られる高周波信号６６_Stepの幅は段階的に広くな
る。従って、前記サイリスタ逆並列接続スイッチＳＣＲ
₁に入力される高周波信号６６_Stepのタイミングが段階
的に早まり、前記サイリスタ逆並列接続スイッチＳＣＲ
₁の導通時間は段階的に長くなって、前記３相モーター
２１に印加される平均電圧も段階的に増加する。この場
合も、前記３相モーターに流れる始動電流は徐々に大き
くなるので、３相モーターはソフトスタートされる。

【００９９】なお、前記始動制御回路３４には、前記Ｒ
相、Ｓ相、Ｔ相の位相差検出回路３１〜３３内の積分回
路で積分された三角波が合成された信号が入力されてお
り、図１２(ｂ)に示すように、幅Ｔ₃、Ｔ₄の位相差信号
７２３、７２４に対して、電圧が階段状に増加する基準
電圧信号６４_Step3、６４_Step4が出力され、また、 Ｔ₃ ＜ Ｔ₄ ……(１３) であるとすると、前記始動制御回路３４は入力されたス
テップ信号に前記三角波を合成した信号を反転して重畳
しているので、該始動制御回路３４は、前記基準電圧信
号６４_Step3と前記基準電圧信号６４_Step4の電圧(信号
レベル)を、 ６４_Step3 ＞ ６４_Step4 ……(１２) となるように制御し、前記基準電圧信号６４_Step4が出
力されているときの高周波信号が出力されるタイミング
Ｓ₄を、前記基準電圧信号６４_Step3が出力されるタイミ
ングＳ₃よりも遅くする。従って、前記エネルギー放出
期間が長いときは前記３相モーター２１前記サイリスタ
逆並列接続スイッチＳＣＲ₁の導通時間が短くなる。

【０１００】そして、前記３相モーター２１に定格電流
が流れるようになり、前記始動波形発生器３５から前記
バイパス回路５１に始動完了信号が出力された以後の動
作は前記基準電圧信号６４_Rampで始動されたときと同様
である。

【０１０１】最後に、前記始動波形選択回路３５４が前
記ステップ ランプ信号６４３を選択して前記始動制御
回路３４に出力する場合を説明する。この場合は、前記
始動制御回路３４は、図９の符号６４_Step-Rampで示す
基準電圧信号を前記ゲーティング信号発生器３７に出力
する。この基準電圧信号６４_Step-Rampは、一定時間だ
け電圧Ｖ₀であり、電圧Ｖ₃₁まで直線的に増加し、この
電圧Ｖ₃₁を一定時間維持し、また電圧Ｖ₃₂まで直線的に
増加し、この電圧Ｖ₃₂を一定時間維持し、また電圧が直
線的に増加している(Ｖ₀＜Ｖ₃₁＜Ｖ₃₂)。

【０１０２】この基準電圧信号６４_Step-Rampが前記鋸
波６３と比較されて前記高周波信号６６が作られると、
前記基準電圧信号６４_Step-Rampの信号レベルが直線的
に増加している間は前記サイリスタ逆並列接続スイッチ
ＳＣＲ₁がトリガーされるタイミングが徐々に早まり、
信号レベル(電圧)が一定であるときは、前記サイリスタ
逆並列接続スイッチＳＣＲ₁がトリガーされるタイミン
グも一定となり、前記３相モーター２１のソフトスター
トが行われる。

【０１０３】この場合もまた、前記始動制御回路３４は
前記三角波を合成した信号の電圧によって、前記基準電
圧信号６４_Step-Rampの電圧を調整し、前記エネルギー
放出期間が長いときは前記サイリスタ逆並列接続スイッ
チＳＣＲ₁〜ＳＣＲ₃をトリガーするタイミングを遅らせ
るように動作する。

【０１０４】なお、以上説明したランプ信号６４１、ス
テップ信号６４２、ステップ ランプ信号６４３の傾き
の大きさや、信号レベル一定電圧を出力する期間の長さ
等の始動特性は自由に設定することが可能である。ま
た、始動時間を自由に設定することもできる。通常は、
始動時間は１秒から６０秒の間で設定することが多い。

【０１０５】このように前記３相モーター２１のソフト
スタートが行われ、前記３相モーター２１に定格電流が
流れるようになると前記始動波形発生器３５から前記バ
イパス回路５１に始動完了信号が出力され、所定時間の
経過の後、オーバーラップ動作に移行する。

【０１０６】なお、前記サイリスタ逆並列接続スイッチ
ＳＣＲ₁が破壊してその両端が短絡した場合には、前記
信号変換回路３７１の出力する前記オン信号６５は矩形
波ではなく、略一定の電圧を出力するように構成されて
いる。前記オン信号６５は前記オーバーラップ回路５内
の前記検知回路５３にも出力されており、前記検知回路
５３が矩形波ではない信号を検出すると、前記パワー供
給回路１４にエラー信号を出力する。

【０１０７】前記パワー供給回路１４は前記エラー信号
を検出すると、前記制御始動コントローラー３に供給し
ていた±１５Ｖの電圧出力を停止させ、前記制御始動コ
ントローラー３の動作を終了させ、前記３相モーター２
１の動作を停止させる。これら一連の動作によって前記
３相モーターに過電流が流れて破壊することがないよう
にされている。

【０１０８】前記検知回路５３には、Ｓ相、Ｔ相の前記
ゲーティング信号発生器３８、３９内に設けられた信号
変換回路が出力するオン信号も入力されており、前記サ
イリスタ逆並列接続スイッチＳＣＲ₂、ＳＣＲ₃が短絡状
態になったときは、そのオン信号が矩形波ではなく略一
定電圧になるので、前記検出回路５３は前記サイリスタ
逆並列接続スイッチＳＣＲ₂、ＳＣＲ₃の短絡状態も検出
できるように構成されている。従って、前記検出回路５
３は、前記サイリスタ逆並列接続スイッチＳＣＲ₁〜Ｓ
ＣＲ₃の一つでもショート状態になった場合には、前記
制御始動コントローラー３の動作を停止させ、前記３相
モーター２１を保護する。

【０１０９】また、このモーター始動装置２には、前記
位相差検出回路３１〜３３が短絡したり、部品が破壊し
た場合や、前記各サイリスタ逆並列接続スイッチＳＣＲ
₁〜ＳＣＲ₃の動作温度が異常に高くなった場合に、前記
パワー供給回路１４にエラー信号を出力する保護回路２
７が設けられており、前記パワー供給回路１４は、その
エラー信号を検出すると、前記始動制御装置３に供給さ
れる前記±１５Ｖの電圧出力を停止して前記３相モータ
ー２１を保護するように構成されている。

【０１１０】更に、前記各サイリスタ逆並列接続スイッ
チＳＣＲ₁〜ＳＣＲ₃の入力側に流れる電流の大きさは、
過電流検出回路１３によって前記３相交流電源のＲ相、
Ｓ相、相のそれぞれに設けられた電流検出コイル１３１
〜１３２を介して検出されており、前記３相モーター２
１が始動する際に設定値以上の過電流が流れた場合に
は、前記過電流検出回路１３は前記パワー供給回路１４
にエラー信号を出力し、前記±１５Ｖの電圧出力を停止
させ、前記制御始動コントローラー３の動作を終了さ
せ、前記３相モーターを保護するように構成されてい
る。

【０１１１】また、前記過電流検出回路１３は、前記３
相モーター２１の定格運転時に流れる電流も検出し、定
格運転の際に過電流が流れた場合には、前記オーバーラ
ップ回路５内のマグネット転換シーケンス回路５２にエ
ラー信号を出力して前記マグネットコイルＭＴに供給し
ていた電流を停止させ、前記各マグネットスイッチ８１
〜８３を開成状態にして、前記３相モーター２１の運転
を終了させ、前記３相モーター２１が破壊しないように
保護している。なお、前記過電流検出回路１３は、前記
各サイリスタ逆並列接続スイッチＳＣＲ₁〜ＳＣＲ₃のう
ちのいずれか２相に流れる電流の大きさを検出するよう
にしてもよい。

【０１１２】以上説明した動作の全体を模式的なタイミ
ングチャートである図１４に示す。この図１４を参照
し、前記オーバーラップ回路５と、前記運転マグネット
スイッチ８と、前記サイリスタ逆並列接続スイッチＳＣ
Ｒ₁〜ＳＣＲ₃が動作しているときを、それぞれ符号７
５、７６、７８で示した波形をハイレベルにして示す
と、動作の概略は次のようになる。

【０１１３】 基準電圧信号７３の信号レベルは始動
完了時刻Ｑ₇₁まで段階的に増加する(ステップ信号の場
合)。 前記始動完了時刻Ｑ₇₁までは、サイリスタ逆並列接
続スイッチＳＣＲ₁〜ＳＣＲ₃の導通時間は段階的に長く
なる(出力側の電圧を符号７４の波形で示す)。 従って、前記３相モーター２１に印加される平均電
圧７９も前記始動完了時刻Ｑ₇₁まで段階的に大きくな
る。 前記始動完了時刻Ｑ₇₁になるとオーバーラップ回路
５が動作を開始する(符号７５で示す。この場合、遅れ
時間は省略した) 前記オーバーラップ回路５の動作によって前記運転
マグネットスイッチ８が動作を開始する(符号７６で示
す)。 前記オーバーラップ回路５が動作している間は、前
記運転マグネットスイッチ８と前記サイリスタ逆並列接
続スイッチＳＣＲ₁〜ＳＣＲ₃との並列運転が行われる。 時刻Ｑ₁₂になり、前記オーバーラップ回路５の動作
が終了すると前記サイリスタ逆並列接続スイッチＳＣＲ
₁〜ＳＣＲ₃の動作も終了する(符号７８で示す)。 以後は前記３相モーター２１に印加される平均電圧
７９は一定値となる。

【０１１４】このような動作によって、前記３相モータ
ー２１に過電流が流れることが防止され、前記３相モー
ター２１のソフトスタートが行われる。

【０１１５】

【発明の効果】３相モーターを始動する際の始動電流を
小さくでき、過大なトルクが発生することがないので、
３相モーターの負荷に衝撃が加えられることがない。ま
た、始動電流が小さいので電源設備の容量を小さくでき
る。３相モーターの特性に応じた始動動作を行えるの
で、多くの種類の３相モーターに適用することが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のモーター始動装置の一例を示すブロ
ック図

【図２】 図１のブロック図の一部である制御始動コン
トローラー内の部分的な内部ブロック図

【図３】 図１のブロック図の一部である始動波形発生
器の内部ブロック図

【図４】 図１のブロック図の一部であるオーバーラッ
プ回路の内部ブロック図

【図５】 図１のブロック図で示したモーター始動装置
の動作を説明するためのタイミングチャート

【図６】 (ａ)：ランプ信号発生器の出力電圧の一例 (ｂ)：ステップ信号発生器の出力電圧の一例 (ｃ)：ステップ ランプ信号発生器の出力電圧の一例

【図７】 ランプ信号により作られた基準電圧信号と鋸
波とが比較されて高周波信号が出力される状態を説明す
るための図

【図８】 ステップ信号により作られた基準電圧信号と
鋸波とが比較されて高周波信号が出力される状態を説明
するための図

【図９】 ステップ ランプ信号により作られた基準電
圧信号と鋸波とが比較されて高周波信号が出力される状
態を説明するための図

【図１０】 サイリスタ逆並列接続スイッチＳＣＲ₁〜
ＳＣＲ₃のゲートに出力される高周波信号相互の時間関
係を説明するためのタイミングチャート

【図１１】 位相差信号の作り方を説明するためのタイ
ミングチャート

【図１２】 (ａ)、(ｂ)：位相差信号の幅と基準電圧信
号のレベルとの関係を説明するための図

【図１３】 本発明のモーター始動装置によって３相モ
ーターを始動したときに流れる電流変化を示す図

【図１４】 本発明のモーター始動装置の動作の一例の
概略を説明するためのタイミングチャート

【図１５】 (ａ)：従来技術のＹ−Δ始動装置と３相モ
ーターとの接続状態を説明するための回路図 (ｂ)：３相モーター内の誘導性負荷をＹ結線した状態を
説明するための回路図 (ｃ)：３相モーター内の誘導性負荷をΔ結線した状態を
説明するための回路図

【図１６】 従来技術のＹ−Δ始動装置によって３相モ
ーターを始動したときに流れる電流変化を示す図

【符号の説明】

２……モーター始動装置 ３……制御始動コントローラー ３１〜３３……位相差検出回路 ３１１……入力電圧分割器 ３１２……出力電圧分割器 ３１３……電流位相検出回路 ３１４……電圧位相検出回路 ３１５……電流電圧位相差検出回路 ３１６……同期信号発生器 ３４……始動制御回路 ３５……始動波形発生器 ３５１……ランプ信号発生器 ３５２……ステップ信号発生器 ３５３……ステップ ランプ信号発生器 ３５４……波形選択回路 ３７〜３９……ゲーティング信号発生器 ３７１……信号変換回路 ３７２……信号供給回路 ５……オーバーラップ回路 ５１……バイパス回路５１ ５２……マグネット転換シーケンス回路 ５３……検知回路 ８……運転マグネットスイッチ ８１〜８３……マグネットスイッチ ＭＴ……マグネットコイル １２……パワー変換回路 １３……過電流検出回路 １３１〜１３３……電流検出コイル １４……パワー供給回路 ２１……３相モーター ２７……保護回路 ＳＣＲ₁〜ＳＣＲ₃……サイリスタ逆並列接続スイッチ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３相交流電源の各相にそれぞれ設けられ
   た３つの機械的接点を有し、前記各機械的接点を閉じる
   と前記３相交流電源に接続され、定格運転される３相モ
   ーターを始動させるモーター始動装置において、 前記各機械的接点と並列接続された３つのサイリスタ逆
   並列接続スイッチと、 前記各サイリスタ逆並列接続スイッチを、前記３相モー
   ターに印加される交流電圧の半周期毎にトリガーして導
   通状態にする制御始動コントローラーとを有するモータ
   ー始動装置であって、 前記制御始動コントローラーは、前記サイリスタ逆並列
   接続スイッチをトリガーするタイミングを変化させて前
   記サイリスタ逆並列接続スイッチの導通時間が次第に長
   くなるようにし、 前記３相モーターに定格電流が流れるようになった後、
   前記３つの機械的接点が閉じられるように構成されたこ
   とを特徴とするモーター始動装置。
2. 【請求項２】 前記制御始動コントローラーは、前記サ
   イリスタ逆並列接続スイッチをトリガーするタイミング
   を徐々に早くするように構成されたことを特徴とする請
   求項１記載のモーター始動装置。
3. 【請求項３】 前記制御始動コントローラーは、前記サ
   イリスタ逆並列接続スイッチをトリガーするタイミング
   を徐々に早くする際、所定期間一定のタイミングでトリ
   ガーするように構成されたことを特徴とする請求項２記
   載のモーター始動装置。
4. 【請求項４】 前記制御始動コントローラーは、前記サ
   イリスタ逆並列接続スイッチをトリガーするタイミング
   を段階的に早くするように構成されたことを特徴とする
   請求項１記載のモーター始動装置。
5. 【請求項５】 前記制御始動コントローラーは、前記サ
   イリスタ逆並列接続スイッチをトリガーするタイミング
   を徐々に早くするか、徐々に早くする際に所定期間一定
   のタイミングでトリガーするか、段階的に早くするかを
   選択できるように構成されたことを特徴とする請求項１
   記載のモーター始動装置。
6. 【請求項６】 前記制御始動コントローラーは、前記３
   相モーターに印加される電圧と流れる電流との位相差を
   検出し、前記位相差が大きいときに前記サイリスタ逆並
   列接続スイッチをトリガーするタイミングを遅らせるよ
   うに構成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項５
   のいずれか１項記載のモーター始動装置。
7. 【請求項７】 前記制御始動コントローラーは、前記各
   サイリスタ逆並列接続スイッチの両端の電圧を検出して
   前記位相差を求めるように構成されたことを特徴とする
   請求項６記載のモーター始動装置。
8. 【請求項８】 前記制御始動コントローラーは、前記３
   相モーターに印加される電圧と流れる電流とが逆位相と
   なるエネルギー放出期間を検出し、該エネルギー放出期
   間内は前記各サイリスタ逆並列接続スイッチをトリガー
   しないように構成されたことを特徴とする請求項１乃至
   請求項７のいずれか１項記載のモーター始動装置。
9. 【請求項９】 前記制御始動コントローラーは、前記３
   つの機械的接点を閉じた後も、所定のオーバーラップ時
   間だけ前記各サイリスタ逆並列接続スイッチをトリガー
   するように構成されたことを特徴とする請求項１乃至請
   求項８のいずれか１項記載のモーター始動装置。