JPH0773199B2

JPH0773199B2 - 負荷制御回路装置

Info

Publication number: JPH0773199B2
Application number: JP60084242A
Authority: JP
Inventors: 信一上田
Original assignee: Yashima Denki Co Ltd
Current assignee: Yashima Denki Co Ltd
Priority date: 1985-04-18
Filing date: 1985-04-18
Publication date: 1995-08-02
Anticipated expiration: 2010-08-02
Also published as: JPS61242110A

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野この発明は、三脚トランスを用い、無接点で負荷を制御
する負荷制御回路装置に関する。

（ロ）従来の技術この出願の発明者は、モータ等の負荷をオン／オフ制御
するのに、三脚トランスを用いた無接点制御回路を開発
し、すでに種々出願している。この無接点制御回路の基
本構成は、交流電源と、この交流電源で駆動される負荷
と、１次コイル、２次コイル及び３次コイルを有し、１
次コイルに交流電源が接続される三脚トランスと、前記
３次コイルに接続され、前記２次コイルの短絡・開放に
応答して負荷をオン／オフするトライアック等の双方向
性三端子サイリスタとからなるものである。この無接点
制御回路では、２次コイルに接続される制御回路のスイ
ッチング素子のオン動作により２次コイルを短絡し、３
次コイルに電圧を誘起させて双方向性三端子サイリスタ
をオンし、負荷をオンさせるものである。

（ハ）発明が解決しようとする問題点上記三脚トランスを用いた無接点制御回路において、操
作入力が入り、２次コイルを短絡して負荷をオンさせる
場合、２次コイルは操作入力が加えられている全期間に
亘り短絡されているため、２次電圧降下により電子制御
電源として使用できなく、また、むだな電力を消耗する
という問題があった。

この発明は、上記に鑑み、操作入力が加えられても、三
脚トランスの２次コイルの短絡期間が可能な限り短く、
相対的に消耗電力の小さな負荷制御回路装置を提供する
ことを目的としている。

（ニ）問題点を解決するための手段この発明の負荷制御回路装置は、３脚鉄心のうちの１脚
をギャップのある開口脚とし、第１の非開口脚には交流
電源に接続される１次コイル（２）が巻回され、第２の
非開口脚には２次コイル（３）が、前記開口脚には３次
コイル（４）が夫々巻回されてなる漏洩型３脚トランス
（１）と、前記１次コイル（２）の両端に接続される、
負荷（６）と双方向三端子サイリスタ（７）の直列回路
と、前記２次コイル（３）に接続され、オン動作で前記
３次コイル（４）に誘起電圧を発生させる制御回路と、
前記３次コイル（４）に接続され、前記３次コイル
（４）の誘起電圧に応答して、前記双方向性三端子サイ
リスタ（７）をトリガするトリガ回路（d₁、d₂）とから
なるものにおいて、前記制御回路は、前記２次コイル
（３）の両端に接続される全波整流回路（９）と、この
全波整流回路（９）の出力側に接続され、オン動作時
に、前記２次コイル（３）を所定の抵抗値で短絡させる
スイッチング回路（R₂、Tr）と、前記全波整流回路
（９）の出力を受け、これを平滑化する平滑回路（10）
と、前記全波整流回路（９）の出力の波形変化に応じた
比較電圧（Vc）を出力する比較電圧発生回路（R₃、R₄）
と、前記平滑回路（10）の直流出力電圧に応じた基準電
圧（Vs）を発生する基準電圧発生回路（R₅、R₆）と、前
記比較電圧（Vc）と基準電圧（Vs）を入力に受けて比較
し、比較電圧（Vc）よりも、基準電圧（Vs）が大きくな
る零交叉点近傍の所定の短時間に出力を出すコンパレー
タ（11）と、操作入力が加えられている場合に、このコ
ンパレータ（11）の出力を前記スイッチング回路（R₂、
Tr）に伝え、前記所定の短時間だけ前記スイッチング回
路（R₂、Tr）をオン動作させるゲート回路（12）とを備
えている。

（ホ）作用この負荷制御回路装置では、交流電流より交流信号が三
脚トランスの１次コイルに印加されると、その信号が２
次コイル側に導出され、全波整流回路で全波整流され、
さらに平滑回路で全波整流出力が平滑される。そしてコ
ンパレータで、全波整流出力に応じた電圧（比較電圧）
と平滑回路の直流出力に応じた電圧（基準電圧）が比較
され、コンパレータは、基準電圧の方が大きくなる零交
叉点近傍の所定の短時間だけ、出力を出す。つまり、零
点交叉点に同期してパルス信号が出力される。

操作入力が加えられないと、スイッチング回路はオンし
ないが、操作入力が加えられると、交流電源の半サイク
ル毎にスイッチング回路がオン動作して、２次コイルに
所定値以上の電流を流すことになり、これに応じてトリ
ガ回路が動作して双方向性三端子サイリスタをオンして
負荷を駆動する。

（ヘ）実施例以下、実施例により、この発明をさらに詳細に説明す
る。

第１図は、この発明の一実施例を示す井戸ポンプ制御装
置の回路接続図である。同図において、三脚トランス１
は、１次コイル２、２次コイル３及び３次コイル４から
なり、１次コイル２の両端には、交流電源５から100Vの
交流電圧が印加されるようになっている。

負荷としての井戸ポンプのモータ６とトライアック（双
方向性三端子サイリスタ）７が直列に接続され、この直
列回路が交流電源５と１次コイル２に並列に接続されて
いる。また、３次コイル４の一端がトライアック７の端
子T₁に接続されるとともに、３次コイル４の他端が、逆
並列接続のダイオード（トリガ回路）d₁、d₂を介して、
トライアック７のゲート端子Ｇに接続されている。

また、サージアブソーバ８とコンデンサC₁の並列回路
が、過電圧吸収用として１次コイル２に並列接続され、
さらに同様に、過電圧吸収用として抵抗R₁とコンデンサ
C₂の直列回路がトライアック７に並列接続されている。

２次コイル３にはコンデンサC₃が接続されるとともに、
ダイオードd₃、d₄、d₅、d₆から構成されるブリッジ回路
（全波整流回路）９のＡ点、Ｂ点が接続されている。ま
た、ブリッジ回路９のＣ点が安定化平滑回路10に接続さ
れるとともに、Ｄ点が接地GNDに接続されている。さら
に、ブリッジ回路９のＣ点、Ｄ点に抵抗R₂とスイッチン
グ用のトランジスタTrの直列回路が並列に接続されてい
る。

また、ブリッジ回路９のＣ点、Ｄ点には、抵抗R₃、R₄の
直列回路が接続され、抵抗R₃とR₄の接続点より、フリッ
ジ回路９より出力される整流信号レベルに応じた電圧
（比較電圧）Vcが得られるようになっている。なお、抵
抗R₄は、電圧Vcのレベル（及び０ボルト付近での変化
率）を調整し得るように、可変抵抗器が使用されてい
る。

抵抗R₃、R₄の直列回路は、安定化平滑回路10に接続され
ており、この回路10によって平滑化された電圧は、平滑
コンデンサC₄の両端に得られる。この平滑コンデンサC₄
の両端には、抵抗R₅、R₆の直列回路が接続され、抵抗
R₅、R₆の接続点より、零交叉点検出のための基準電圧Vs
が得られる。尚、基準電圧Vsは、平滑コンデンサC₄の両
端電圧を抵抗R₅と抵抗R₆とで分圧した値であり、零ボル
ト付近の所定値に設定されている。この基準電圧Vsは、
コンパレータ11の＋入力端に、また上記電圧Vcが−入力
端に加えられるようになっており、コンパレータ11は、
基準電圧Vsが比較電圧Vcより大なる場合にのみ、ハイ信
号を出力するようになっている。これら抵抗R₃、R₄、
R₅、R₆及びコンパレータ11で零交叉点検出回路とパルス
信号発生回路を構成している。

コンパレータ11の出力端はアンド回路12の一方の入力端
に接続され、圧力スイッチ（操作スイッチ）13よりの信
号が、アンド回路12の他方の入力端に加えられるように
なっている。従って、圧力スイッチ13がオフの状態であ
ればアンド回路12の出力はローレベルである。

このアンド回路12の出力端はトランジスタTrのベースに
接続されており、アンド回路12の出力がロールベルな
ら、トランジスタTrはオフ状態であり、逆に、アンド回
路12の出力がハイレベルならオン状態である。

ところで、この井戸ポンプ制御装置において、三脚トラ
ンス１は漏洩型３脚トランスであるので、漏洩型３脚ト
ランスの作用を第３図の動作原理図を用いて説明する。
もっとも、この漏洩型３脚トランス自体は、すでに公知
のものである。

第３図において１次コイル22を交流電源25に接続して通
電すると、２次コイル23の両端のスイッチSWが開路され
ている場合には、１次コイル22により発生する１次磁束
φ_１は、実線の如くその大部分が磁束φ_１′として中央
脚32に流れて２次コイル23と鎖交し、２次コイル23には
交流電源25の位相と約180゜ずれた電圧が誘起される。
この時、ギャップＧのある開口脚33は、磁気抵抗が高い
ので極めて微量の漏洩磁束φ_１″しか通れず、従って、
３次コイル24と鎖交する磁束も微量であり、３次コイル
24にはごく僅かの電圧しか誘起されない。

これに対して、２次コイル23の両端のスイッチSWが閉路
されている場合には、２次コイル23には短絡電流が流れ
て１次磁束φ_１′とほぼ逆位相の２次磁束φ_２が中央押
し32に発生し、第３図の点線の如く、１次コイル22の巻
回されている第１脚31に磁束φ_２′、開口脚33に磁束φ
_２″として分流する。

第１脚31に２次コイル23の短絡磁束φ_２′が流れると、
電源25に接続された１次コイル22への入力が増加して１
次磁束φ_１は増加し、従って開口脚33に流れる磁束
φ_１″も増加する。このようにして、開口脚33には２次
コイル23の短絡磁束φ_２″と１次磁束φ_１″の合成磁束
が多量に流れて３次コイル24と鎖交するために、３次コ
イル24には交流電源25の波形より360゜弱位相の遅れた
（換言すれば若干位相の進んだ）出力が誘起される。

漏洩型３脚トランスは以上の如き特性を持っているの
で、２次コイル23の両端をスイッチSWによりON/OFF制御
すれば、これに同期して３次コイル24には交流電源25よ
りやや位相の進んだ交流電圧が誘起されることになる。

次に、この漏洩型３脚トランス１を利用した実施例装置
の動作について説明する。

交流電源５より、交流電圧ｅ〔第２図（ｃ）の波形ｅ参
照〕が三脚トランス１の１次コイル２に印加されると、
応じて２次コイル３側にも交流電圧が得られる。この交
流電圧がブリッジ回路９で整流され、さらに安定化平滑
回路10で平滑され、平滑コンデンサC₄の両端電圧が他の
電子回路（図示せず）各部の電源電圧として供給され
る。

ブリッジ回路９のCD間に導出される信号は、全波整流さ
れたものであるから、抵抗R₃、R₄の接続点の比較電圧Vc
も同様の波形となる〔第２図（ａ）のVc参照〕。

一方、安定化平滑回路10の出力が抵抗R₅、R₆で分圧され
た基準電圧Vsと全波整流電圧Vcがコンパレータ11で比較
され、Vs＞Vcの期間だけ、コンパレータ11はハイレベル
信号〔第２図（ｂ）のV₀参照〕を出力する。Vs＞Vcとな
るのは交流信号ｅの零交叉点近傍であり、コンパレータ
11の出力は、零交叉点検出出力を意味とするとともに、
零交叉点に同期したパルス信号に相当する。このコンパ
レータ11の零交叉点に同期したパルス信号は、アンド回
路12に入力されるが、操作入力がない場合、つまり圧力
スイッチ13がオンされていない場合には、アンド回路12
の他方の入力端がローレベルなので、コンパレータ11の
出力パルス信号はトランジスタTrに入力されず、トラン
ジスタTrはオフしたままである。

しかし、圧力スイッチ13がオンされると、アンド回路12
の他方の入力端がハイレベルとなるので、コンパレータ
11の出力パルス信号は、アンド回路12を経て、トランジ
スタTrのベースに入力され、トランジスタTrがオンす
る。すると、２次コイル３の両端は、抵抗R₂によって短
絡されることになり、短絡電流が流れる。尚、この状態
でも基準電圧Vsの値は、平滑コンデンサC₄の作用により
所定値に維持される。

抵抗R₃と抵抗R₄の両端には、抵抗R₂の両端電圧が加わっ
ているので、電源電圧が零ボルトから増加、または減少
するのに従って、整流された比較電圧Vcも増加して所定
の期間Ｔの後、Vc＞Vsの状態に戻る。すると、コンパレ
ータ11、及びアンド回路12の出力はローレベルとなるの
でトランジスタTrはオフ状態に戻る。つまり、この回路
では、Vc＜Vsの条件の成立する期間Ｔの時間のみトラン
ジスタTrがオン状態になって、２次コイル３の両端を抵
抗R₂で短絡する。尚、可変抵抗R₄の値を変化させれば、
比較電圧Vcの零ボルト付近での変化を急峻なものにでき
るので、期間Ｔは適宜な短時間に設定できる。

以上、説明した期間Ｔの間、２次コイル３に短絡電流が
流れることにより３次コイル４に誘起電圧が得られ〔第
２図（ｃ）のV_T参照〕、この電圧が逆並列のダイオード
d₁、d₂を介して、トライアック７のゲートＧに加えられ
る。この電圧はトライアック７のトリガゲート電圧より
も大きく、トライアック７が点弧（トリガ）され、モー
タ６がオンされ、運転を開始する。前記の通り、トライ
アック７が点弧された後トランジスタTrはオフ状態に戻
り、３次コイル４の誘起電圧は小となるが、通常、トラ
イアックのターンオフ時間は10μSec以下程度の極く短
時間であるので問題がなく、一旦点弧されたトライアッ
ク７は交流信号の半サイクル間はオン状態を維持する。
そして、半サイクル後には前記と同様の動作によりトラ
イアック７が再点弧されるのでモータ６の運転は引き続
き継続される。

つまり、この回路によれば、圧力スイッチ13がオンされ
ている状態では、電源交流信号の零交叉点でオンされト
ライアックのオン状態を維持する。

なお。上記実施例において、零交叉点検出及びパルス信
号の発生に、抵抗及びコンパレータからなる回路を使用
したが、この発明は、この回路に限定されるものではな
く、他の零交叉点検出回路やパルス信号発生回路を用い
てもよい。

また、上記実施例では、負荷として井戸ポンプのモータ
を、操作入力として圧力スイッチを示したが、この発明
は、これらに限定されるものではなく、種々の負荷を種
々の制御入力に応じて制御する無接点制御回路として広
く適用できるものである。

（ト）発明の効果この発明によれば、交流信号の零交叉点に同期して発生
される半サイクルに１個のパルス信号により２次コイル
を短絡し、負荷を制御するものであるから、２次コイル
側での短絡電流による消費電力が小となる上に、２次コ
イルに導出される交流電圧を整流し、安定化して電子回
路の電源として使用するのに、短絡期間が短いので、短
絡による降下分がほとんどなく、比較的高電圧の直流電
源を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を示す井戸ポンプ制御装
置の回路接続図、第２図は、同装置の動作を説明するた
めの回路各部の波形図、第３図は、漏洩型３脚トランス
の動作原理を説明する図面である。 1:三脚トランス、3:1次コイル、 3:2次コイル、4:3次コイル、 5:交流電源、6:ポンプモータ、 7:トライアック、9:ブリッジ回路、 10:安定化平滑回路、11:コンパレータ、 Tr:トランジスタ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】３脚鉄心のうちの１脚をギャップのある開
口脚とし、第１の非開口脚には交流電源に接続される１
次コイル（２）が巻回され、第２の非開口脚には２次コ
イル（３）が、前記開口脚には３次コイル（４）が夫々
巻回されてなる漏洩型３脚トランス（１）と、前記１次
コイル（２）の両端に接続される、負荷（６）と双方向
三端子サイリスタ（７）の直列回路と、前記２次コイル
（３）に接続され、オン動作で前記３次コイル（４）に
誘起電圧を発生させる制御回路と、前記３次コイル
（４）に接続され、前記３次コイル（４）の誘起電圧に
応答して、前記双方向性三端子サイリスタ（７）をトリ
ガするトリガ回路（d₁、d₂）とからなる負荷制御回路装
置において、前記制御回路は、前記２次コイル（３）の両端に接続される全波整流回路
（９）と、この全波整流回路（９）の出力側に接続され、オン動作
時に、前記２次コイル（３）を所定の抵抗値で短絡させ
るスイッチング回路（R₂、Tr）と、前記全波整流回路（９）の出力を受け、これを平滑化す
る平滑回路（10）と、前記全波整流回路（９）の出力の波形変化に応じた比較
電圧（Vc）を出力する比較電圧発生回路（R₃、R₄）と、前記平滑回路（10）の直流出力電圧に応じた基準電圧
（Vs）を発生する基準電圧発生回路（R₅、R₆）と、前記比較電圧（Vc）と基準電圧（Vs）を入力に受けて比
較し、比較電圧（Vc）よりも、基準電圧（Vs）が大きく
なる零交叉点近傍の所定の短時間に出力を出すコンパレ
ータ（11）と、操作入力が加えられている場合に、このコンパレータ
（11）の出力を前記スイッチング回路（R₂、Tr）に伝
え、前記所定の短時間だけ前記スイッチング回路（R₂、
Tr）をオン動作させるゲート回路（12）と、を備えたこ
とを特徴とする負荷制御回路装置。