JPH0654568A - ３相誘導電動機の始動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 始動と運転時間を分離し、始動時には安定し
た始動により衝撃電流を防止することで電動機の寿命を
延ばし、運転時には電動機が始動完了後定格速度に運転
する時、定格電流以下の実効負荷電流でバイパスされ運
転されることにより始動効率を向上させる様にした３相
誘導電動機の始動制御装置を提供する。 【構成】 ＳＣＲ（登録商標）制御により、電動機の起
動時に、初期電圧を低い値から徐々に連続的に増加させ
る。起動終了後の運転時にはＳＣＲ制御部はバイパスさ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、３相誘導電動機の始動
制御装置に関するもので、特に、始動と運転時間を分離
し、始動時にはＳＣＲによる無接点始動によってアーク
発生を防止し、電動機負荷による始動電圧の調整により
始動効率を高めると同時に、安定した始動により衝撃電
流を防止し電動機の寿命を延ばすものである。また、運
転時には、電動機が始動完了後定格速度に運転する時、
定格電流以下の実効負荷電流でバイパスされ運転される
ように始動効率を向上させたものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の起動方式では数十馬力以下で主に
用いられるＹ−△起動方式と単巻変圧器の原理に基づい
て数十馬力以上で用いられるリアクター起動方式があ
る。これらの起動方式は、起動時に電動機の各相に印加
される電圧を適当な値まで低くすることによって起動電
流の大きさを減少させる。

【０００３】しかし、このような従来の起動方式は、定
格以上の大きな電流が流れる状態で、接点がオン、オフ
されなければならないため、アークによる接点の磨耗が
かなり激しく、特に接続状態の切換時には電流の大きさ
が急変するため、これによる電源及び電動機に及ぼす悪
影響が解消できなかった。そのため、設備の維持補修費
が加重され電動機の保護に万全を期することの出来ない
という問題点があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような従
来の問題点を解消するために提案されたもので、電動機
の起動時に、初期電圧を低い値から徐々にかつ連続的に
増加させることにより、始動時の消費電力を減らし、運
転時には電子スイッチ動作でマグネットに転換するた
め、始動装置の安定化により電動機の稼働率を向上させ
ることのできる３相誘導電動機の始動制御装置を提供す
ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の３相誘導電動機
の始動制御装置は、３相（Ｒ．Ｓ．Ｔ）電源供給により
３相モーターの位相制御を行うＳＣＲ逆並列接続のＳＣ
Ｒ駆動部を備えた誘導電動機の起動装置において、上記
のＳＣＲ駆動部両端間に３接点マグネット（ＭＴ）を並
列接続し、ＳＣＲ駆動部の動作を制御する始動コントロ
ーラー（１０）は、各相（Ｒ．Ｓ．Ｔ）の電圧位相に同
期された矩形波パルスを出力する電圧検出器（１０１）
と、各相の電圧位相に同期された負電位成分のノコギリ
波を発生するランプ信号発生部（１０２）と、入力電圧
と電流の位相差を検出するための位相検出器（１０３）
と、時間が経過するにつれて負電位積分電圧を発生する
始動回路（１０４）と、位相検出器（１０３）と電圧検
出器（１０１）の出力を比較しその差の値に比例する出
力信号を発生する電源力率制御部（１０５）と、位相検
出器（１０３）の出力と基準電圧を比較し電源力率制御
部（１０５）の出力とランプ信号発生部（１０２）のノ
コギリ波出力を比較し時間経過によるＳＣＲ点孤角度が
相違する出力を発生する比較部（１０６）と、比較部
（１０６）の出力をＳＣＲゲート駆動部（１０８）に伝
送するためのキャリア信号を作り出す発振部（１０７）
と、比較部（１０６）と発振部（１０７）の出力を入力
として受け適切な電圧レベルに落とし、ＳＣＲをトリガ
ーさせるための信号を出力するＳＣＲゲート駆動部（１
０８）と、ＳＣＲ通電時にマグネット（ＭＴ）がバイパ
スされることによる位相検出器（１０３）の出力変化を
感知し直流電圧シーケンスコントローラー（１１）を動
作させ始動コントローラー（１０）内部の電源供給を遮
断するオーバーラップ制御部（１０９）とによって構成
され、上記３接点マグネット（ＭＴ）の動作を制御する
シーケンスコントローラー（１１）はマグネット（Ｍ
Ｔ）にスイッチオンの時、オンされるリレー接点（ＲＬ
−１）と、始動完了後バイパス時オンされるリレー接点
（ＲＬ−２）を直列接続し、始動コントローラー（１
０）と電源供給側（ＡＣ２２０Ｖ）の間には過電流遮断
器（ＣＴ）を連結して構成されたことを特徴とするもの
である。

【０００６】

【実施例】以下、本発明について、添付された図面を参
照しつつ、詳しく述べる。

【０００７】図１は、本発明の一実施例による始動制御
装置の連結構成図を示す。本装置は、３相（Ｒ．Ｓ．
Ｔ）電源供給により３相モーター（Ｍ）の位相制御を行
うＳＣＲ逆並列接続のＳＣＲ駆動部（ＳＣＲ１−ＳＣＲ
６）を有する。さらに、ＳＣＲ駆動部に並列接続された
３接点マグネット（ＭＴ）とＳＣＲ駆動部の動作を制御
する始動コントローラー（１０）と、上記マグネット
（ＭＴ）の動作を制御するシーケンスコントローラー
（１１）を有する。

【０００８】上記の始動コントローラー（１０）は図２
に示すように、各相（Ｒ．Ｓ．Ｔ）の電圧位相に同期し
た矩形波パルスを出力する電圧検出器（１０１）と、各
相の電圧位相に同期した負（−）電位成分のノコギリ波
を発生するランプ信号発生部（１０２）と、入力電圧と
電流の位相差を検出するための位相検出器（１０３）
と、時間が経過するにつれて負電位積分電圧を発生する
始動回路（１０４）と、位相検出器（１０３）と電圧検
出器（１０１）の出力を比較し、その差の値に比例する
出力信号を発生する電源力率制御部（１０５）と、位相
検出器（１０３）の出力と基準電圧を比較し、電源力率
制御部（１０５）の出力とランプ信号発生部（１０２）
のノコギリ波出力を比較し時間経過によるＳＣＲ点孤角
度が相違する出力を発生する比較部（１０６）と、比較
部（１０６）の出力をＳＣＲゲート駆動部（１０８）に
伝送するためにキャリア信号を作り出す発振部（１０
７）と、比較部（１０６）と発振部（１０７）の出力を
入力として受け、適切な電圧レベルまで降圧し、ＳＣＲ
をトリガーさせるための信号を出力するＳＣＲゲート駆
動部（１０８）と、ＳＣＲ通電時、マグネット（ＭＴ）
がバイパスされることによる位相検出器（１０３）の出
力変化を感知し、直流電圧シーケンスコントローラー
（１１）を動作させ、始動コントローラー（１０）内部
の電源供給を遮断するオーバーラップ制御部（１０９）
によって構成されている。

【０００９】図２は、Ｒ相始動コントローラーだけを図
示し、Ｓ相、Ｔ相始動コントローラーは同一構成である
ため図示を省略した。

【０００１０】また、上記のシーケンスコントローラー
（１１）は、図３に示したように、スイッチオンの時、
オン（ＯＮ）されるリレー接点（ＲＬ−１）と、始動完
了後バイパス時にオンされるリレー接点（ＲＬ−２）と
をマグネット（ＭＴ）に直列接続し、始動コントローラ
ー（１０）と電源供給側（ＡＣ２２０Ｖ）の間には過電
流遮断器（ＣＴ）を連結し構成したものである。

【０００１１】このように構成された実施例の装置の動
作及び作用効果を図４から図６を参照しながら説明す
る。

【０００１２】まず、図１に示すように、３相誘導電動
機（Ｍ）には３相入力電源端子（Ｒ．Ｓ．Ｔ）とＳＣＲ
（ＳＣＲ１〜ＳＣＲ６）を通して初期電力が供給され
る。

【０００１３】上記のＳＣＲの電力制御は位相制御によ
るもので、このような位相制御は図２に示すランプ信号
発生部（１０２）で各相の電圧位相の出力と位相検出器
（１０３）から検出した電圧と、電流の位相信号（図４
の（オ）参照）を検出しランプ信号発生部（１０２）の
出力（図４の（エ）参照）と加わり、始動回路（１０
４）で積分された信号（図４の（カ）参照）を電源力率
制御部（１０５）に入力すると、電動機始動時の負荷重
によって電源力率制御部（１０５）から比例電圧が出力
（図４の（キ）参照）される。

【０００１４】この時、始動回路（１０４）は負電位出
力をもつ積分回路で構成されており、時間が経過するに
つれて負電位側へ電圧が増加され、始動時間、始動初期
電圧、始動ランプ率等を調整することが出来る。

【０００１５】また、電源力率制御部（１０５）は位相
検出器（１０３）と電圧検出器（１０１）の出力を比較
し、その差に比例する出力信号を作り出し、始動回路
（１０４）を制御する信号を同時に入力させれば時間に
よる位相制御電圧を作り出す。

【０００１６】更に、自動的に電動機の負荷が大きけれ
ば位相制御の点孤角度を大きくし、負荷が小さければ位
相制御点孤角度を小さく調整する。

【０００１７】以後、比較部（１０６）では位相検出器
（１０３）で検出した図４の（オ）のような信号と設定
基準電圧を比較し、電源力率制御部（１０５）から出力
された図４の（キ）の信号と図４の（エ）のようなノコ
ギリ波信号を比較して得た出力で時間経過によるＳＣＲ
点孤角度が他の出力（図４（ク）参照）を発生させる。

【０００１８】一方、発振部（１０７）では比較部（１
０６）の出力をＳＣＲゲート駆動部（１０８）に伝送さ
せるためにキャリア信号を作り出し、ＳＣＲゲート駆動
部（１０８）に加えるとこれを適切な電圧まで落しＳＣ
Ｒゲート駆動部（１０８）の出力側では図４の（ケ）と
同じ信号を発生し、ＳＣＲの各ゲート側に加えるとＳＣ
Ｒが通電されるＳＣＲの出力側では図４の（コ）と同じ
信号を３相モーター（Ｍ）に加え斜線の部分で位相制御
を行うため、電動機の始動を制御するようになる。

【０００１９】上記のようにＳＣＲ通電時、マグネット
（ＭＴ）がバイパス状態となりＳＣＲが導通状態となる
と位相検出器（１０３）の出力が大きく変化するように
なるが、このような変化量をオーバーラップ制御部（１
０９）で感知し、直流電圧シーケンコントローラー（１
１）を動作させ図５の（ウ）に示されるタイミングで各
回路部への電源供給を遮断させ動作を中止させる。

【０００２０】ここで、オン、オフスイッチ制御部（１
３）は交流電圧シーケンス回路（１５）を動作させるＳ
ＣＲと並列接続状態のマグネット（ＭＴ）内のコイル
（Ｌ）と直列接続されるリレー接点（ＲＬ−１）をオ
ン、オフ制御し、直流電圧シーケンスコントローラー
（１１）は始動回路（１０４）の動作完了時、信号を入
力受けタイマー（１４）に電源を供給する役割を果す。

【０００２１】そして、タイマー（１４）はＳＣＲによ
る始動回路（１０４）が完了すれば電動機が充分に定格
速度で回転した後、安定する時出力を発生し、交流電圧
シーケンス回路（１５）はタイマー（１４）の出力を受
けマグネットコイル（Ｌ）と直列接続されたリレー接点
（ＲＬ−２）をオフさせ、マグネット（ＭＴ）の主接点
（ａ）をオンさせることによりＳＣＲは動作を中止し図
５の（イ）のようにマグネット（ＭＴ）のみ動作させる
ようになる。

【０００２２】このように動作される本発明装置の始動
と運転転換時の電流の特性を表せば図６に示すようにオ
ーバーラップ区間であるＳＣＲ動作初点（Ｂ点）とマグ
ネット動作初点（Ａ点）の区間で過度状態のない安定電
流が流れるようになる。

【０００２３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、３相誘
導電動機において起動時初期電圧を低い値から徐々にか
つ連続的に増加させるように制御することによって設備
の維持補修費が節減できる。さらに、電動機の寿命を延
ばす効果が達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による始動制御装置の連結構
成図である。

【図２】本発明の一実施例における始動コントローラー
の詳細ブロック構成図である。

【図３】本発明の一実施例におけるシーケンスコントロ
ーラーの連結構成図である。

【図４】本発明の一実施例によるコントローラーの動作
説明のための信号波形図である。

【図５】本発明の一実施例における始動と運転時期シー
ケンス動作説明のためのタイミングチャートである。

【図６】本発明の一実施例における始動と運転時間の電
流特性図である。

【符号の説明】

１０ ： 電源オン、オフ及び始動コントローラー １３ ： オン、オフスイッチ制御部 １４ ： タイマー １０１ ： 電圧検出器 １０２ ： ランプ（RAMP）信号発生部 １０３ ： 位相検出器 １０４ ： 始動回路 １０５ ： 電源力率制御部 １０６ ： 比較部 １０７ ： 発振部 １０８ ： ＳＣＲゲート駆動部 １０９ ： オーバーラップ制御部 Ｍ ： ３相モーター ＭＴ ： マグネット ＳＣＲ１〜ＳＣＲ６ ： シリコン制御整流端子（Ｓ
ＣＲ） ＣＴ ： 過電流遮断器 ＲＬ−１ ：電源スイッチオン−オフ時の動作リレー接
点 ＲＬ−２ ：始動完了後バイパス時の動作リレー接点

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３相（Ｒ．Ｓ．Ｔ）電源供給により３相
   モーターの位相制御を行うＳＣＲ逆並列接続のＳＣＲ駆
   動部を備えた誘導電動機の起動装置において、 上記の
   ＳＣＲ駆動部両端間に３接点マグネット（ＭＴ）を並列
   接続し、 ＳＣＲ駆動部の動作を制御する始動コントローラー（１
   ０）は、各相（Ｒ．Ｓ．Ｔ）の電圧位相に同期された矩
   形波パルスを出力する電圧検出器（１０１）と、各相の
   電圧位相に同期された負電位成分のノコギリ波を発生す
   るランプ信号発生部（１０２）と、入力電圧と電流の位
   相差を検出するための位相検出器（１０３）と、時間が
   経過するにつれて負電位積分電圧を発生する始動回路
   （１０４）と、位相検出器（１０３）と電圧検出器（１
   ０１）の出力を比較しその差の値に比例する出力信号を
   発生する電源力率制御部（１０５）と、位相検出器（１
   ０３）の出力と基準電圧を比較し電源力率制御部（１０
   ５）の出力とランプ信号発生部（１０２）のノコギリ波
   出力を比較し時間経過によるＳＣＲ点孤角度が相違する
   出力を発生する比較部（１０６）と、比較部（１０６）
   の出力をＳＣＲゲート駆動部（１０８）に伝送するため
   のキャリア信号を作り出す発振部（１０７）と、比較部
   （１０６）と発振部（１０７）の出力を入力として受け
   適切な電圧レベルに落とし、ＳＣＲをトリガーさせるた
   めの信号を出力するＳＣＲゲート駆動部（１０８）と、
   ＳＣＲ通電時にマグネット（ＭＴ）がバイパスされるこ
   とによる位相検出器（１０３）の出力変化を感知し直流
   電圧シーケンスコントローラー（１１）を動作させ始動
   コントローラー（１０）内部の電源供給を遮断するオー
   バーラップ制御部（１０９）とによって構成され、 上記３接点マグネット（ＭＴ）の動作を制御するシーケ
   ンスコントローラー（１１）はマグネット（ＭＴ）にス
   イッチオンの時、オンされるリレー接点（ＲＬ−１）
   と、始動完了後バイパス時オンされるリレー接点（ＲＬ
   −２）を直列接続し、 始動コントローラー（１０）と電源供給側（ＡＣ２２０
   Ｖ）の間には過電流遮断器（ＣＴ）を連結して構成され
   たことを特徴とする３相誘導電動機の始動制御装置。