JPH0568187B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電源から完全に絶縁された低電圧の制
御部を有する交流電力の位相制御回路に関するも
のである。

従来、トライアツク等を用いた交流電力の位相
制御回路は、すべて第１図の如く交流電源に直接
接続されていたため、位相を制御操作する際に感
電事故の発生する危険があつた。これを解消する
ため、低電圧操作回路側からリモートコントロー
ルする場合、第２図の如くホトカプラの無接点リ
レーを用いる場合には操作入力に電源（直流又は
交流）が必要となり、オンオフ制御が出来ても位
相制御ができないので位相制御する場合は別途に
位相制御回路が必要となつた。又第８図に示す如
く降圧トランスを使用して２次の低電圧にて位相
制御してもパルス発生回路とトライアツクのゲー
ト回路と絶縁する必要があつた。上記の従来例は
何れも部品点数が多く、無接点方式の低電圧操作
にてリモートコントロールする場合、別途に電源
と絶縁する降圧トランス、パルストランス、ホト
カプラ、リードスイツチ等を用いる必要があり、
又操作電源、操作回路の配線が複雑となり、高価
となる欠点があつた。

本発明はこのような従来回路の欠点に鑑み、交
流電源と完全に絶縁されている位相制御回路及び
オンオフスイツチを漏洩型あるいは複合型の三脚
トランスの２次側に設けると共に２次コイルと電
磁結合している３次コイルの出力信号をトライア
ツク１８の端子T₁とゲートＧ間に供給し、２次
回路の位相制御によつて負荷電力を位相制御する
回路を提供するものである。

本発明の構成をその実施例である第４図回路に
基づいて説明する。先ず本発明に使用される三脚
トランスの構成から述べる。ここで使用される三
脚トランス１には特性は同一でも三脚鉄心の構成
に２種類あり、第５図に示すものは外側脚２，
４、中央脚３を有し、外側脚にギヤツプ５を設け
ている。外側脚２に１次コイル６が捲かれてお
り、中央脚３に２次コイル７が、ギヤツプの有る
外側脚４に３次コイル８が夫々低電圧が誘起する
ように捲かれている。このタイプは、漏洩型の三
脚トランスという。第６図の三脚トランス１は２
つの内鉄型鉄心９，１０が非磁性体１１にて隔離
結合されて三脚鉄心を形成しており、外側脚２に
１次コイル６が捲かれ、幅広の中央脚３に２次コ
イル７、他の外側脚４に３次コイル８が夫々低電
圧が誘起するように捲かれている。このタイプは
複合型の三脚トランスと称する。第５図、第６図
の三脚トランスは三脚鉄心のみが異なるものであ
るが、その作用効果は後述の如く略同様である。

次に本発明回路の実施例第４図は前記三脚トラ
ンス１を使用しており、負荷１２とトライアツク
１３の直列回路が電源１４に接続されていて、１
次コイル６の１端は負荷１２の電源側又は第７図
の如く負荷１２のトライアツク側に接続して、他
端は抵抗１５を介して前記トライアツク１３の端
子T₁に接続し、外側脚４の３次コイル８の１端
は１次コイル６と抵抗１５の結合点に結び、他端
は互に逆極性に並列接続したダイオード１６，１
７を介してトライアツク１３のゲートＧに接続
し、且つ中央脚３の２次コイル７の両端子にはト
ライアツク１８、可変抵抗１９とコンデンサ２０
の直列回路及びスイツチ２１を夫々並列接続する
と共に、可変抵抗１９とコンデンサ２０の結合点
をトリガー素子（例えばSBS）２２を介してトラ
イアツク１８のゲートＧに接続した位相制御回路
Ａを有することを特徴とする三脚トランスを用い
た交流電力の位相制御回路である。尚トライアツ
ク１３にサージアブゾーバとして抵抗２３とコン
デンサ２４の直列回路を並列に接続する。又必要
によつてはトライアツク１８の限流抵抗２５とコ
ンデンサ２０のチヤージ限流抵抗２６が夫々直列
接続されることがある。

本発明回路の作用を説明する。今回路に電源電
圧を印加すると、２次コイル７に設定した低電圧
（例えば24V）が誘起し、可変抵抗１９を通して
コンデンサ２０に充電が行われ、該コンデンサ２
０の端子電圧がトリガー素子２２のブレークオー
バ電圧以上になると、トリガー素子２２が負性抵
抗を示すので、コンデンサ２０に蓄えられていた
電気がトライアツク１８のゲート、端子T₁を通
して放電し、トライアツク１８が点弧する。可変
抵抗１９の変化によりコンデンサ２０に充電され
る電気の電圧がトリガー素子２２のブレークオー
バ電圧に達する時間に遅速を生じ、SBS、ダイア
ツク等のトリガー素子２２が２次電圧の半サイク
ル毎に略対象的なパルスを発振するのでトライア
ツク１８を両方向即ち半サイクル毎に点弧し、パ
ルスの位相角によりトライアツク１８が点弧す
る。従つて２次コイル７は入力電圧に対し可変抵
抗の位置（抵抗値の変化）により一定の位相で繰
返し短絡されることになる。これが位相制御回路
Ａの作用である。

そこで三脚トランス１の作用を説明すると、第
５図及び第６図に示す如く、２次コイル７が開放
されているとすれば、１次コイル６によつて生じ
た１次磁束φ₁は実線のように鉄心内を通り磁気
回路を形成する。第５図に於いては中央脚３を主
体に磁束φ₁′が通り、ギヤツプ５のある外側脚４
には極く僅かの磁束φ₁″しか流れない。従つて中
央脚３の２次コイル７には設定した低電圧（例え
ば24v）が発生し、外側脚４の３次コイル８には
極く僅かの電圧しか発生しない。第６図において
は内鉄型鉄心９内のみに１次磁束φ₁が通り、内
鉄型鉄心１０内には殆んど通らない。従つて中央
脚３の２次コイル７には設定の低電圧（例えば
24v）が発生し、外側脚４の３次コイル８には殆
んど電圧は発生しない。

今２次コイル７をスイツチ２１にて短絡する
と、第５図においては２次電流が流れ点線の如く
１次磁束φ₁′に対し逆方向の２次磁束φ₂が発生し、
１次コイル６側への磁束φ₂′3次コイル８側への磁
束φ₂″とに分流して磁気回路を形成する。従つて
３次コイル８には短絡によつて増加したφ₁″と
φ₂′の合成磁束が鎖交して所定の低電圧を発生す
る。第６図においても２次コイル７に短絡電流が
流れて１次磁束φ₁とは逆方向に２次磁束φ₂が発
生し、磁気抵抗の少ない内鉄型鉄心１０内に磁気
回路を形成して３次コイル８に鎖交して所定の低
電圧を発生する。第５図、第６図の三脚トランス
１はいずれも２次コイル７の短絡により３次コイ
ル８に低電圧を発生する作用がある。しかも第８
図のペクトル図に示す如くその電圧は電源電圧
E₄に対し360度に近い遅れた電圧E₃であり、即ち
電源電圧E₄より若干進んだ電圧と見做されれる
電圧である。三脚トランス１は以上の特性をもつ
ているので２次コイル７の短絡開放又は前記位相
制御回路Ａによつて位相制御された短絡開放にて
３次コイル８に、２次コイル７が短絡されたとき
の短絡電流に相当した電圧として現れる。従つて
前述した位相制御回路Ａの可変抵抗１９によつて
位相制御してやれば３次コイル８にその位相に相
当した電圧が現われ、逆並列のダイオード１６，
１７を介してトライアツク１３のゲートＧに印加
するわけであるが１次コイル６と直列に抵抗１５
が挿入されているため、第８図に示す如くその電
圧降下電圧１₁Rとの合成電圧E₄が印加されるこ
とになり、トライアツク１３はその合成電圧E₄
の位相角によつて点弧する。よつてトライアツク
１３に直列の負荷１２の電力を位相制御すること
ができる。尚抵抗１５を調整することにより電圧
降下１₁Rが変化し、合成電圧E₄の位相を調整す
ることができるのでフル点弧が可能である。

又可変抵抗１９が最大のときを考えると充電時
間が非常に長くなり、半サイクル中にトリガー素
子２２のブレークオーバ電圧にならないし、次の
半サイクルでは逆電圧となりトリガー素子２２は
動作しない状態となつて２次コイル７を短絡しな
いので、３次コイル８は殆んど無電圧となるが、
電源電圧より略90度近く遅れた１次コイル６の励
磁電圧₀は抵抗１５中を流れていてその電圧降
下電圧₀Rが現れるが予めトライアツク１３が
点弧しない状態に１次捲回数及び抵抗値を設定し
てあるので点弧しないし、又逆並列のダイオード
１６，１７の順方向、電圧降下（電流に関係なく
約0.7v位）もありトライアツク１３の誤動作の発
生を防ぎ安全性を高めている。又抵抗２６はコン
デンサ２０の急激な充電により３次コイル８に電
圧が発生しトライアツク１３の誤動作を防止する
作用がある。

尚前記位相制御回路Ａの発振は一般的には２次
電圧の半サイクルに可変抵抗の抵抗値により０〜
10数回のパルスを発生するものであるがこの回路
の場合トライアツク１８が半サイクルの最初のパ
ルスで点弧し、２次コイル７を短絡するため最初
のパルスのみとなる。その最初のパルスによつ
て、２次電流に相似の３次パルスが３次コイル８
に発生し、トライアツク１３を位相制御して負荷
の電力を制御することができる。又第７図の回路
にしてもトライアツク１３が短絡されるが略同様
の作用となる。

本発明を民生機器である電気掃除機に応用する
と手元スイツチをスイツチ２１としてオンオフ操
作ができ（又は第９図の如く配線すると２線です
む）、可変抵抗１９を手元に取付けてフアンモー
ターの回転数を制御できるので用途に応じて回転
数を変化できる利点がある。

本発明は前述した如く漏洩型、あるいは複合型
の三脚トランスを用いてその特性を利用している
ので感電の恐れは全くなく、別途電源も必要な
く、位相制御によつて電力の調節ができる特徴が
ある。又三脚トランスは各コイル共電流が少なく
てすみ、小型安価に出来、本発明回路は電気部品
も極めて少ないので小型、安価に製品化出来るの
で特に民生機器、例えば電気掃除機には最適で、
オンオフは勿論吸引力の調節も出来る等、その特
徴効果は極めて顕著である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図及び第３図は従来例の回路図、
第４図は本発明の実施例回路図、第５図は漏洩型
三脚トランスの構成図、第６図は複合型三脚トラ
ンスの構成図、第７図は第４図の円形内の配線替
えの実施例回路図、第８図は本発明のペクトル
図、第９図は操作回路の別回路図である。 図中、１…三脚トランス、６…１次コイル、７
…２次コイル、８…３次コイル、１３，１８…ト
ライアツク、１５…抵抗、１６，１７…ダイオー
ド、１９…可変抵抗、２０…コンデンサ、２１…
スイツチ、２２…トリガ素子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 外側脚に商用電源を与えるための１次コイル
   ６が、中央脚に２次コイル７が、他の外側脚に３
   次コイル８が巻回された漏洩型あるいは複合型の
   三脚トランス１と、 一端が商用電源１４に接続される負荷１２と、 一方の端子T₂が前記負荷１２の他端に接続さ
   れ、他方の端子T₁が商用電源１４に接続される
   第１のトライアツク１３と この第１のトライアツク１３の商用電源接続端
   と前記１次コイル６及び３次コイル８の一端間に
   接続される抵抗１５と、 前記２次コイル７に接続される第２のトライア
   ツク１８と、 この第２のトライアツク１８に並列接続される
   可変抵抗１９とコンデンサ２０の直列回路と、こ
   の直列回路に並列接続されるスイツチ２１と、 前記可変抵抗とコンデンサの結合点と前記トラ
   イアツク１８のゲート電極間に接続されるトリガ
   素子２２と、 前記３次コイル８の他端と、前記トライアツク
   １３のゲート電極間に接続される逆極性並列接続
   の一対のダイオードとからなる三脚トランスを用
   いた交流電力の位相印字回路。 ２ 三脚トランスの１次コイルは、その１端を負
   荷１２とトライアツク１３の結合点に接続したこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の三脚
   トランスを用いた交流電力の位相制御回路。