JPS5836191A - 三相交流電動機用無接触リレ− - 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】 本発明は三相電動機用の無接触リレーに関するものであ
る。

現在、工作機械に使用される電動機の制御には、主とし
て電磁有接点リレーが使用されている。電磁リレーの接
点間には、電動機の始動、停止時に誘導性負荷による逆
起電圧が生じ、このため火花放電が発生したり、電子制
御装置に誤動作をおこす原因となっているが、その誤動
作対策に費す時間は無視できない。

また、火花放電による接点の熔解、溶着、酸化による接
触不良等により、１年から３年位でリレーの交換が必要
となり、その費用、故障発見および交換により準械の運
転中止も無視できない。

現在、単相交流においては、ゼロクロス無接触リレーが
実用されており、また、三相位相制御用機器は、数多く
製造されているが、三相動力用無接触リレーは実用化さ
れていない。

一方、最近において工作機械の制御に、電子制御が数多
く使用されるようになり、有接点リレーより発生するノ
イズにより電子制御装置の誤動作が問題化されている。

これは、Ｎｏ　、　ＯＮＯ等の大型マシンにおいても同
様である。また、電磁リレーだけによる制御の場合にお
いても、接点溶着、熔解、接触不良等によるリレーの交
換等に手間どる問題がある。

これらの悪影響はすべて、急に大電流を流したり、大電
流を遮断したときに発生するものであり、本発明では、
ＯＮ　、　ＯＦＦの指令を受けたとき、直ちにそれを実
行せず、ＯＮの場合は、１２０度づつ位相差を持つＲ相
、Ｓ相、Ｔ相の電圧が、最初に零になった相から順次Ｏ
Ｎにして行き、また、ＯＦＦの場合は、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ
相の電流が、最初に零になった相から順次遮断して行く
よう論理制御するものである。

この為、本発明によると、０Ｎ１ＯＦＦ時共に逆起電圧
の発生は無く、電子制御装置への悪影響も無く、また、
無接触制御のため、寿命も半永久的で高信頼性のものと
なる。

すなわち、本発明の目的は、とくに工作機械の電子制御
において、三相電動機の起動、停止時における振動性サ
ージを無くシ、外部雰囲気、外部磁界の影響を受けず、
また、外部振動や衝撃による誤動作を無くシ、運転調整
時間の短縮と、スパークキラー等の材料費の削減、信頼
性の向上および半永久的寿命による維持費と修理費の低
減を計ることを目的とする。

以下図面により本発明を説明する。

第１図ダは、三相無接触リレー制御用指令入力で、電圧
降下用抵抗ｌを介して、全波整流器−に供給される。余
波整流器−の（＋〕側は、平滑回路３、保護抵抗ｎ−ｉ
およびトライアック点弧用発光ダイオード２？−／を介
して、論理和回路ｘ−ｉのオープンコレクタに接続する
。

他方、全波整流器コの（−）側は、ダイオード〃−／を
介して、論理和回路〃−／のＧＮＤに接続する。

三相交流電源のＲ相ｊ、Ｓ相６、Ｔ相７をそれぞれのト
ライアックＢ−／、Ｂ−λ、２５−３の入力Ｔ−一／、
Ｔ２−２、Ｔノー３に接続し、その出力Ｔ／−／、Ｔ／
−コ、Ｔｌ−３を、それぞれ三相モータｌに接続する。

Ｒ相ｊＳＳ相≦７間には電圧降下用抵抗１−／を介して
、互に逆方向に直列に接続した定電圧ダイオード、９−
／、／θ−７を接続する。これらの定電圧ダイオード９
−／、／θ−／のカソード間に、逆接続したンイオード
／／　−／　、　／２−　／のアノード側をそれぞれ接
続し、ダイオード／／　−／　、／２−　／のカソード
側には、平滑用抵抗１３−／を接続し、その他端は、論
理和回路２０−／のｖＯａ入力端子に接続する。平滑抵
抗／に　−／の両端には、平滑コンデンサ／４−　／　
、／７−　／を接続し、これらコンデンサの他端には、
前述の互に逆方向に直列に接続したＩ定電圧ダイオード
？−／、／θ−７のアノード側を接続する。また、この
点を論理和回路〃−／のＧＮＤに接続し、さらにダイオ
ード〃−７を介して前記全波整流器コの（−）側に接続
する。一方、互に逆方向に直列に接続した定電圧ダイオ
ード９−ｔ、ｔｏ−ｉのカソード側には、これとは別に
、ダイオード／Ｊ　−／　、　／４Ｉ−／のアノード側
を接続し、これらダイオードのカソード側は、論理和回
路〃−／の入力端子に、それぞれ接続し、また、抵抗／
ｇ　−／　、／？　−／を介して、それぞれＧＮＤに接
続する０ 次にこの第１図示の本発明の好適実施例の動作を以下に
説明する。

各相間には交流２００　Ｖが常時加えられている。

Ｒ相ｊとＳ相ぶを考えると、これらＲ相ｊ、Ｓ相６間に
も交流コＯＯＶが加わっており、かつ、電圧降下用抵抗
ｒ−ｉを介して互に逆方向に接続された定電圧ダイオー
ドデー７、／θ−／はＲ相！が（十へＳ相６が（−）と
なった場合について考えると、第２図に示す定電圧ダイ
オードの順方向、逆方向特性臼ｍａ−ａ’およびｂ　−
ｂ／から明らかなように、定電圧ダイオード９−／はｔ
源に対し逆方向接続となり、カソード側を（＋）とし、
アノード側を（−）とした間歇的直流定電圧を発生する
。他方の定電圧ダイオード１０−／は順方向接続となり
、その電圧降下は非常に少ないものとなる。

ダイオードｌ／　−／のアノード側は、定電圧ダイード
？−７のカソード側に接続されており、ダイオード／／
　−／のカソード側は平滑抵抗／！　−／を介して論理
和回路ＸＩ−／のｖｏｏ　（＋端子）、ＧＮＤ端子より
、定電圧ダイオードター１．／θ−ｌのアノード側（直
流的に一側）に接続されているので、カソード側を（＋
）、アノード側を（−）とする定電圧ダイｔ−ド９−／
に対して順方向接続となり、ダイオード／Ｉ　−／は、
ＯＮの状態となる。一方、ダイ１−Ｆ／２−／は、前記
定電圧ダイオード？−／に対しても、また、アノード側
を（十］、カソード側を（−）とする定電圧ダイオード
／θ−７に対しても逆方向接続となり、ＯＦＦの状態と
なる。

従って、定電圧ダイオード９−／に生じた間歇的直流定
電圧は、ダイオード／／−／、平滑コンデンサーｌぶ一
／、／７−／、平滑抵抗Ｂ−７を介して、直流定電圧と
して論理和回路〃−／のｖｃｃに加えられる。

次の半サイクル時には、Ｓ相ｔが（＋）、Ｒ相ｊが（→
となる。従って、定電圧ダイオードｌθ−７は、逆方向
接続となり、カソード側を（十］とし、アノード側を←
）とする間歇的直流定電圧を生ずる。

他方、定電圧ダイオードターｌは、順方向接続となり、
非常に少ない電圧降下となる。従って、前記説明とは逆
に、ダイオード／２−１がＯＮとなり、ダイオード／／
　−／はＯＦＦの状態となり、定電圧ダイオード１０−
／に生じた／間歇的直流定電圧は、平滑回路のコンデン
サｌ≦−／、／７−／、抵抗／Ｋ　−／によって平滑化
され、前述したと同様にして論理和回路〃−／にＶＯＯ
入力として加えられる。

一方、ダイオード／Ｊ−／、／グーｌのアノード側は、
それぞれ定電圧ダイオード９−／、／θ−／のカソード
側に接続され、他方を抵抗／Ｉ　−／　、　／９−　／
を介して定電圧ダイオード９−／Ｓ／θ−７のアノード
側に接続されているので、Ｒ相ｊが（＋）の場合ニハタ
イオ−Ｙ１３−　／はＯＮ、　ｔ４Ｉ−／ハＯＦＦとな
り、Ｓ相≦が（＋）、Ｒ相ｊが（−）の場合には、ダイ
オードｌグーｌがＯＮ、／３−／がＯＦＦの状態となり
、それぞれ論理和回路〃−／のゼロクロス論理検出入力
として加えられる。すなわち、Ｒ相トライアックＢ−／
用のゼロクロス検出用となる。

これと同様にＳ相６と、Ｔ相７とで、Ｓ相６のトライア
ックＢ−コのトリガ用ゼロクロスが検出され、Ｔ相７と
Ｒ相ｊとでＴ相７のトライアックＢ−３のトリガ用ゼロ
クロスが検出される。

第１図および第３図により、各相相互間のゼロクロスト
リガのタイミングを説明する。

第３図において □はＲ相、 一−−−−はＳ相、 一−−−−−はＴ相を示し、 ムは、三相交流の各相電圧曲線図、 Ｂは、主として、Ｒ相からＳ相へ電流が流れる場合の定
電圧ダイオード９−／のカソードを直流（十２とする波
形、 Ｃは、Ｓ相からＲ相へ電流が流れる場合の定電圧ダイオ
ード１０−７のカソードを直流（十ンとする波形、 Ｄは、Ｒ相トライアックＢ−７のトリガパルス、Ｅは、
主として、Ｓ相からＴ相へ電流が流れる場合の定電圧ダ
イオードターλのカソードを直流（＋）とする波形、 Ｆは、Ｔ相からＳ相へ電流が流れる場合の定電圧ダイオ
ード１０−　Ｊのカソードを直流（＋）とする波形） Ｇは、Ｓ相トライアックＢ−λのトリガパルス、■は、
主としてＴ相からＲ相に電流が流れる場合の定電圧ダイ
オードター３のカソードを直流（＋）とする波形、 Ｊは、Ｒ相からＴ相に電流が流れる場合の定電圧ダイオ
ード１０−　Ｊのカソードを直流（＋）とする波形、 ＫはＴ相トライアックＢ−３のトリガパルスである。

さらに、Ｒ相トライアックＢ−／のゼロクロストリガに
ついて詳細に説明する。Ｒ相ｊ１Ｓ相を間に交流電圧が
加えられた場合、これまでの説明のように、定電圧ダイ
オード９−／、１０−／、ダイオ−トン／、−／、／２
−　／　、平滑回路／ｊ−／　、　／４−／、／７−／
によって直流定電圧が作られ、これらは論理和回路に動
作電源として加えられている。

Ｒ相が（＋）の場合は、ダイオードｎ−ｔにより、第側
に加えられる０次の半サイクル時Ｒ相が（−）になった
場合は、ダイオード／ｌ　−／により、第３図Ｃの波形
が論理和回路２１）−１の他方の入力側に加えられる。

従って、第グ図の論理和回路の機能図より明らかなよう
に、Ｂの波形、ａの波形共にＬ（ロー）レベルのとき、
論理和回路〃−／の出力はＬレベルとなり、第３図りの
如き波形が得られ、Ｒ相、Ｓ相、相互間の相対電圧の零
付近が検出され、ゼロクロストリガタイミングパルスと
なる。

Ｓ相、Ｔ相のトライアック２ｓ−２、Ｂ−、！のゼロク
ロストリガタイミングパルスも、同様の論理回路にて作
られる。

今、三相動力用無接触リレーの制御指令が出された場合
を考える。制御指令は、直流電圧、交流電圧のいずれで
も良いが、本例では交流電圧の場合で説明する。

制御指令は、第７図のびで示す入力に入り、電圧降下抵
抗ｌにより適当な電圧となって余波整流器２に入り全波
整流後、平滑回路３によって直流電圧として保護抵抗２
２−／、２２−２．２２−Ｊを介して、発光ダイオード
ｎ−ノ、ｎ−２，２？−３のアノード側に接続され、カ
ソード側は、それぞれの相の論理和回路ｚ−ｉ、ｘ−コ
、〃−３のオープンコレクタに接続されているが、それ
ぞれの相の論理和回路Ｊ−７％　Ｊ７−２、Ｘ）−Ｊの
オープンコレクタが、第３図のり、Ｇ、に、の出力波形
で、Ｈ（ハイ）レベルの時は、発光ダイオードは発光で
きず、ゲート回路２Ｆ　−／　、　Ｊ−２，２１−３は
作動しない。すなわち、制御指令が出されてもＲ相、Ｓ
相、Ｔ相の各相間電圧が高い場合は、゛トライアックＢ
−／ＳＢ−λ、２５−３の制御を差し控え、Ｒ相、Ｓ相
、Ｔ相の内、最初に各相と次位の相の相互間の相対電圧
が零ボルト付近になった相、例えばＳ相≦で見てＳ−Ｔ
間が最初に零ボルトになった場合は、第３図Ｇの波形が
Ｌレベルとなり、保護抵抗〃−一、発光ダイオードｎ−
λ、論理相同Ｗ６２Ｄ−２のオープンコレクタ、ダイオ
ードＩ−ゲート回路２４Ｉ−２が作動し、トライアック
１５−２がＯＮとなり、Ｓ相は零ボルト付近でＯＮとな
り、さらに位相差７２０度おくれてＴ相が、さらに００
度おくれてＲ相がＯＮとなる。

また、三相交流電動機用無接触リレー停止指令が出た場
合は、各相の内、最初に電流が零になった相からＯＦＦ
となる。例えば、Ｔ相が最初に電流零になったとすれば
、Ｔ相、Ｒ相、Ｓ相の順にＯＦＦとなる。従って、駆動
制御指令が出された場合、すぐにＯＮにせず、Ｒ相、Ｓ
相、Ｔ相の内、最初に零ボルト付近になった相から順次
ＯＮにして行き、停止指令が出た場合は、直ちにＯＦＦ
にせず、最初に電流が零になった相から順次ＯＦＦにし
て行くのでＯＮ、ＯＦＦのいずれの場合にも、誘導負荷
による逆起電圧は発生しない三相交流電動機用無接触リ
レーの提供ができる。

本発明によると、前述の如く火花放電による誘導障碍を
ほとんど皆無というほどに減少できる。

【図面の簡単な説明】

第２図は定電圧ダイオードの特性を示す曲線図、第３図
は本発明回路の論理動作説明用波形図、第９図は本発明
回路の論理動作チャートである。 ？　　−／　、　　デ　　−　、２　、　　デ　　−　
　３　、　　ｌθ　−／　　、　　１０−２　　、　１
０−３・・・定電圧ダイオード、２１−／、２１１−コ
、２１−３・・・ゲート、２丁−／、Ｂ−２，２５−３
・・・トチイアツク。 特許出願人　豊精密工業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　・Ｒ，Ｓ、Ｔ、の各相を有する三相交流電源より各
   相に設けたトライアックを介して三相交流電動機の起動
   停止を制御する無接触リレーにおいて、各相（Ｒ−８，
   Ｓ−Ｔ、　Ｔ−Ｒ）間に逆方向に直列接続した定電圧ダ
   イオードを含む零通過検出用論理回路を設け、各相と次
   順位の相聞に最初に零電位が生じたとき対応する相の論
   理回路よりゼロクロストリガパルスを発生し、運転指令
   に応じて、対応相のトライアックのゲートを作動させ、
   各トライアックを起動または停止せしめて三相交流電動
   機の運転制御を行うことを特徴とする三相交流電動機用
   無接触リレー。 ２　各相の零通過検出用論理回路には逆方向に直列接続
   した定電圧ダイオードの各カソード間に逆方向に直列接
   続した一個のダイオードのアノード側を接続した特許請
   求の範囲第１項記載の無接触リレー。 ３　定電圧ダイオードの一方により生ずる定電圧を論理
   和回路でゼロクロスを検出する特許請求の範囲第２項記
   載の無接触リレー。