(57)【要約】【課題】ポンプ装置の負荷が重い場合でもトルク不足を起こすことなくポンプ装置を始動することが可能な始動装置を提供する。【解決手段】ポンプ装置を始動するための始動装置１０は、非常用電源３０の出力情報を検出する出力検出器１７と、非常用電源３０から出力された電圧が印加されるスイッチング素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃと、非常用電源３０の出力情報に基づいてスイッチング素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃの点弧角を調整する点弧角制御部１５と、調整された点弧角でスイッチング素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃにトリガー電流を流してスイッチング素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃを導通状態にするトリガー電流生成部１２を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプ装置を始動するための始動装置であって、
非常用電源の出力情報を検出する出力検出器と、
前記非常用電源から出力された電圧が印加されるスイッチング素子と、
前記出力情報に基づいて前記スイッチング素子の点弧角を調整する点弧角制御部と、
前記調整された点弧角で前記スイッチング素子にトリガー電流を流して前記スイッチング素子を導通状態にするトリガー電流生成部を備えたことを特徴とする始動装置。
【請求項２】
前記出力検出器は、前記非常用電源から出力された電圧の周波数を検出する周波数検出器であり、前記出力情報は前記検出された周波数であることを特徴とする請求項１に記載の始動装置。
【請求項３】
前記点弧角制御部は、
前記非常用電源の定格周波数と前記検出された周波数とから周波数変動率を計算し、
前記周波数変動率が周波数しきい値よりも大きい場合は、前記点弧角を予め設定された値よりも大きくする方向に調整することを特徴とする請求項２に記載の始動装置。
【請求項４】
前記トリガー電流はパルス電流であり、
前記点弧角制御部は、
前記パルス電流の立ち上がりパルスエッジを、前記電圧の位相角１８０度から０度の方向に、予め設定された速度で移動させることによって前記点弧角を徐々に小さくし、
前記周波数変動率が前記周波数しきい値よりも大きい場合は、前記予め設定された速度よりも低い速度で前記立ち上がりパルスエッジを移動させるか、または前記立ち上がりパルスエッジを移動させないように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の始動装置。
【請求項５】
前記出力検出器は、前記非常用電源から出力された電圧を検出する電圧検出器であり、前記出力情報は前記検出された電圧であることを特徴とする請求項１に記載の始動装置。
【請求項６】
前記点弧角制御部は、
前記非常用電源の定格電圧と前記検出された電圧とから電圧変動率を計算し、
前記電圧変動率が電圧しきい値よりも大きい場合は、前記点弧角を予め設定された値よりも大きくする方向に調整することを特徴とする請求項５に記載の始動装置。
【請求項７】
前記トリガー電流はパルス電流であり、
前記点弧角制御部は、
前記パルス電流の立ち上がりパルスエッジを、前記電圧の位相角１８０度から０度の方向に、予め設定された速度で移動させることによって前記点弧角を徐々に小さくし、
前記電圧変動率が前記電圧しきい値よりも大きい場合は、前記予め設定された速度よりも低い速度で前記立ち上がりパルスエッジを移動させるか、または前記立ち上がりパルスエッジを移動させないように構成されていることを特徴とする請求項６に記載の始動装置。
【請求項８】
前記出力検出器は、前記非常用電源から出力された電圧および該電圧の周波数を検出する電圧周波数検出器であり、前記出力情報は前記電圧および前記周波数であることを特徴とする請求項１に記載の始動装置。
【請求項９】
前記点弧角制御部は、
前記非常用電源の定格周波数と前記検出された周波数とから周波数変動率を計算し、
前記非常用電源の定格電圧と前記検出された電圧とから電圧変動率を計算し、
前記周波数変動率が周波数しきい値よりも大きい場合、または前記電圧変動率が電圧しきい値よりも大きい場合は、前記点弧角を予め設定された値よりも大きくする方向に調整することを特徴とする請求項８に記載の始動装置。
【請求項１０】
前記トリガー電流はパルス電流であり、
前記点弧角制御部は、
前記パルス電流の立ち上がりパルスエッジを、前記電圧の位相角１８０度から０度の方向に、予め設定された速度で移動させることによって前記点弧角を徐々に小さくし、
前記周波数変動率が周波数しきい値よりも大きい場合、または前記電圧変動率が電圧しきい値よりも大きい場合は、前記予め設定された速度よりも低い速度で前記立ち上がりパルスエッジを移動させるか、または前記立ち上がりパルスエッジを移動させないように構成されていることを特徴とする請求項９に記載の始動装置。
【請求項１１】
前記スイッチング素子から出力された電流を検出する電流検出器をさらに備え、
前記点弧角制御部は、前記周波数変動率が周波数しきい値よりも大きい場合、または前記電圧変動率が電圧しきい値よりも大きい場合、または前記検出された電流が予め設定された上限値よりも大きい場合は、前記予め設定された速度よりも低い速度で前記立ち上がりパルスエッジを移動させるか、または前記立ち上がりパルスエッジを移動させないように構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の始動装置。
【請求項１２】
前記スイッチング素子は、前記ポンプ装置に備えられた電動機のステータコイルのデルタ結線の接続端子間に配置されていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の始動装置。
【請求項１３】
前記スイッチング素子は、サイリスタまたはトライアックまたはトランジスタであることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の始動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建造物の所定箇所に設置されたポンプ装置用の始動装置に関し、特に電動機駆動型のポンプ装置用の始動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
建造物のポンプ設備は、建造物の所定箇所に設置されたポンプ装置を備えており、上述のポンプ装置は、通常、電力会社（商用電源）から電力の供給を受けて運転される。このようなポンプ設備は、一般に、非常用電源を備えており、災害時などに商用電源から電力の供給が途絶えた場合、ポンプ装置は非常用電源から電力の供給を受けて運転される。このようなポンプ装置として、例えば、建造物の防災設備に使用される消火ポンプ装置や、建造物の給水設備に使用される給水ポンプ装置があり、これらのポンプ装置は、電動機を駆動源としている。一般に、上述の商用電源および非常用電源は、三相交流電源であり、非常用電源は、発電機と駆動源（ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン、ガスタービンエンジンなど）とを備える。
【０００３】
ポンプ装置の電動機を始動する時、大きな始動電流が電動機に流れる。例えば、商用電源や非常用電源から出力される電力を直接電動機に加えて始動する、いわゆる直入れ始動方法では、運転電流の８〜１０倍程度の始動電流が流れる。ポンプ装置用の非常用電源の定格出力は、始動電流を考慮して決定する必要がある。その結果、大きな始動電流を必要とするポンプ装置用の非常用電源は、大きい定格出力を有する必要があり、非常用電源のサイズが大きくなる。
【０００４】
一般に、このようなポンプ設備は、ポンプ装置の電動機の始動電流を抑え、かつ非常用電源を小型化する目的で、ポンプ装置の始動時の駆動電圧（以下、始動電圧という）を制御する始動装置を備えている。従来より、このような始動装置には、減電圧始動方式が採用されてきた。減電圧始動方式とは、始動電流を低減する制御によって電動機を始動させる方式のことをいう。減電圧始動方式としては、種々の公知の方法、例えば、スターデルタ始動方式、リアクトル始動方式、コンドルファ始動方式などが広く採用されてきた。さらに近年では、始動装置にスイッチング素子（サイリスタ、トライアック）を使用して始動電圧を制御する減電圧始動方式や、インバータを使用して始動電圧を制御する方式も採用されている。始動装置にスイッチング素子を使用した減電圧始動方式は、スターデルタ始動方式、リアクトル始動方式、コンドルファ始動方式などの減電圧始動方式よりも、始動装置の容積を小さくし、コストを下げることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６３−２８２８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
非常用電源を小型化し、かつ設備費用を抑えるために、一般には、ポンプ装置を始動するために設備上最小限の定格出力を持つ非常用電源が選択される。しかしながら、このような非常用電源でポンプ装置を始動すると、ポンプ装置の負荷が重い場合には、始動トルク不足により非常用電源の駆動源の回転速度が低下し、非常用電源から出力される電力の周波数の変動や電圧の降下が発生する可能性がある。このような状態で、始動電圧を増加しても、始動トルク不足から、ポンプ装置は正常に運転されない可能性がある。
【０００７】
本発明は、上述した従来の問題点を解決するためになされたもので、ポンプ装置の始動電流や、非常用電源の状態に合わせた最適な始動が可能な始動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、ポンプ装置を始動するための始動装置であって、非常用電源の出力情報を検出する出力検出器と、前記非常用電源から出力された電圧が印加されるスイッチング素子と、前記出力情報に基づいて前記スイッチング素子の点弧角を調整する点弧角制御部と、前記調整された点弧角で前記スイッチング素子にトリガー電流を流して前記スイッチング素子を導通状態にするトリガー電流生成部を備えたことを特徴とする始動装置である。
【０００９】
本発明の好ましい態様は、前記出力検出器は、前記非常用電源から出力された電圧の周波数を検出する周波数検出器であり、前記出力情報は前記検出された周波数であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記点弧角制御部は、前記非常用電源の定格周波数と前記検出された周波数とから周波数変動率を計算し、前記周波数変動率が周波数しきい値よりも大きい場合は、前記点弧角を予め設定された値よりも大きくする方向に調整することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記トリガー電流はパルス電流であり、前記点弧角制御部は、前記パルス電流の立ち上がりパルスエッジを、前記電圧の位相角１８０度から０度の方向に、予め設定された速度で移動させることによって前記点弧角を徐々に小さくし、前記周波数変動率が前記周波数しきい値よりも大きい場合は、前記予め設定された速度よりも低い速度で前記立ち上がりパルスエッジを移動させるか、または前記立ち上がりパルスエッジを移動させないように構成されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記出力検出器は、前記非常用電源から出力された電圧を検出する電圧検出器であり、前記出力情報は前記検出された電圧であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記点弧角制御部は、前記非常用電源の定格電圧と前記検出された電圧とから電圧変動率を計算し、前記電圧変動率が電圧しきい値よりも大きい場合は、前記点弧角を予め設定された値よりも大きくする方向に調整することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記トリガー電流はパルス電流であり、前記点弧角制御部は、前記パルス電流の立ち上がりパルスエッジを、前記電圧の位相角１８０度から０度の方向に、予め設定された速度で移動させることによって前記点弧角を徐々に小さくし、前記電圧変動率が前記電圧しきい値よりも大きい場合は、前記予め設定された速度よりも低い速度で前記立ち上がりパルスエッジを移動させるか、または前記立ち上がりパルスエッジを移動させないように構成されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記出力検出器は、前記非常用電源から出力された電圧および該電圧の周波数を検出する電圧周波数検出器であり、前記出力情報は前記電圧および前記周波数であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記点弧角制御部は、前記非常用電源の定格周波数と前記検出された周波数とから周波数変動率を計算し、前記非常用電源の定格電圧と前記検出された電圧とから電圧変動率を計算し、前記周波数変動率が周波数しきい値よりも大きい場合、または前記電圧変動率が電圧しきい値よりも大きい場合は、前記点弧角を予め設定された値よりも大きくする方向に調整することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記トリガー電流はパルス電流であり、前記点弧角制御部は、前記パルス電流の立ち上がりパルスエッジを、前記電圧の位相角１８０度から０度の方向に、予め設定された速度で移動させることによって前記点弧角を徐々に小さくし、前記周波数変動率が周波数しきい値よりも大きい場合、または前記電圧変動率が電圧しきい値よりも大きい場合は、前記予め設定された速度よりも低い速度で前記立ち上がりパルスエッジを移動させるか、または前記立ち上がりパルスエッジを移動させないように構成されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記スイッチング素子から出力された電流を検出する電流検出器をさらに備え、前記点弧角制御部は、前記周波数変動率が周波数しきい値よりも大きい場合、または前記電圧変動率が電圧しきい値よりも大きい場合、または前記検出された電流が予め設定された上限値よりも大きい場合は、前記予め設定された速度よりも低い速度で前記立ち上がりパルスエッジを移動させるか、または前記立ち上がりパルスエッジを移動させないように構成されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記スイッチング素子は、前記ポンプ装置に備えられた電動機のステータコイルのデルタ結線の接続端子間に配置されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記スイッチング素子は、サイリスタまたはトライアックまたはトランジスタであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、非常用電源の出力情報に基づいてスイッチング素子の点弧角を調整することにより、非常用電源の状態に合わせて始動電流を最小に抑えながらポンプ装置を始動することができる。また、ポンプ装置の始動電圧の増加速度を制限することで、ポンプ装置の負荷が重い場合でもトルク不足を起こすことなくポンプ装置を始動することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る始動装置が組み込まれたポンプ設備を示す模式図である。
【図２】スイッチング素子の構成を示す図である。
【図３】ポンプ装置の始動前の非常用電源の出力電圧を示す図である。
【図４】ポンプ装置の始動直後にポンプ装置に印加される始動電圧を示す図である。
【図５】図５（ａ）は、図４に示す状態からある程度の時間が経過したときにポンプ装置に印加される始動電圧を示す図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）と同じ時点でのポンプ装置に印加される始動電圧を示す図である。
【図６】ポンプ装置の始動完了直後にポンプ装置に印加される始動電圧を示す図である。
【図７】非常用電源から出力された電圧の周波数変動の様子を示す図である。
【図８】非常用電源から出力された電圧の変動の様子を示す図である。
【図９】始動電流の変動の様子を示す図である。
【図１０】本発明の始動装置の他の実施形態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る始動装置が組み込まれたポンプ設備を示す模式図である。図１に示すように、ポンプ設備は、始動装置１０と、非常用電源３０と、電源切替え器５０と、ポンプ装置７０とを備える。非常用電源３０は、発電機３１と、駆動源３２（ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン、ガスタービンエンジンなど）とを備え、駆動源３２は、図示しないガバナ機構を備える。上述のガバナ機構は、非常用電源３０の負荷に応じて駆動源３２の回転速度を自動で調整する機能を有する。本実施形態では、非常用電源３０は、負荷としてポンプ装置７０を駆動する。ポンプ装置７０は、電動機７１と、ポンプ７２とを備える。ポンプ装置７０の例としては、消火ポンプ装置や、給水ポンプ装置が挙げられる。
【００１３】
非常用電源３０および商用電源４０は、三相交流電源であり、三相電力線により電源切替え器５０の電源側（以下、一次側という）に接続されている。電源切替え器５０の負荷側（以下、二次側という）は、三相電力線により始動装置１０の一次側に接続されている。始動装置１０の二次側は、三相電力線で電動機７１に接続されている。
【００１４】
ポンプ設備は、始動装置１０と並列に接続された三相バイパスライン１４ａ，１４ｂ，１４ｃを備えている。三相バイパスライン１４ａ，１４ｂ，１４ｃの一端は、電源切替え器５０の二次側に接続され、三相バイパスライン１４ａ，１４ｂ，１４ｃの他端はポンプ装置７０の一次側に接続されている。これら三相バイパスライン１４ａ，１４ｂ，１４ｃには、３つのバイパススイッチ１３ａ，１３ｂ，１３ｃが設けられている。バイパススイッチ１３ａ，１３ｂ，１３ｃがオン状態（閉じた状態）にあるとき、電力は三相バイパスライン１４ａ，１４ｂ，１４ｃを通って（すなわち、始動装置１０をバイパスして）ポンプ装置７０に流れる。通常は、バイパススイッチ１３ａ，１３ｂ，１３ｃはオン状態（閉じた状態）にある。
【００１５】
通常の運転状態では、電力は、商用電源４０から三相バイパスライン１４ａ，１４ｂ，１４ｃを経由してポンプ装置７０に供給され、始動装置１０には電力は供給されない。災害時などに商用電源４０からの電力の供給が途絶えた場合、電源切替え器５０によって、電力の供給源は商用電源４０から非常用電源３０に切り替わる。さらに、非常用電源３０が始動されると、バイパススイッチ１３ａ，１３ｂ，１３ｃはオフになる（開く）。始動装置１０は、電源切替え器５０を介して非常用電源３０に接続される。電力は非常用電源３０から始動装置１０を経由して電動機７１に供給され、ポンプ装置７０が始動される。ポンプ装置７０が運転状態になるとバイパススイッチ１３ａ，１３ｂ，１３ｃがオンし（閉じる）、電力は、バイパスライン１４ａ，１４ｂ，１４ｃを経由してポンプ装置７０に供給される。以下、始動装置１０の構成について説明する。
【００１６】
始動装置１０は、スイッチング素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃと、トリガー電流生成部１２と、点弧角制御部１５と、出力検出器１７と、電流検出器１９とを備える。出力検出器１７の一次側は、三相電力線によって電源切替え器５０の二次側に接続されている。スイッチング素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃの一次側は出力検出器１７の二次側の各相にそれぞれ接続されている。スイッチング素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃの二次側は、電流検出器１９に接続されている。電流検出器１９の二次側は、三相電力線によって電動機７１に接続されている。
【００１７】
出力検出器１７は、点弧角制御部１５に電気的に接続されている。出力検出器１７は、非常用電源３０の出力情報を検出し、点弧角制御部１５に非常用電源３０の出力情報を送信する。本実施形態では、出力検出器１７は、非常用電源３０から出力された電圧と、その電圧の周波数を検出する電圧周波数検出器である。したがって、本実施形態では、非常用電源３０の出力情報は、非常用電源３０から出力された電圧と、その電圧の周波数である。一実施形態では、出力検出器１７は、非常用電源３０から出力された電圧を検出する電圧検出器、または非常用電源３０から出力された電圧の周波数を検出する周波数検出器のいずれかであってもよい。
【００１８】
点弧角制御部１５は、トリガー電流生成部１２と電流検出器１９に電気的に接続されている。電流検出器１９は、スイッチング素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃから出力された電流を検出し、電流の検出値を点弧角制御部１５に送信する。
【００１９】
点弧角制御部１５は、非常用電源３０の出力情報（電圧および／または周波数の検出値）または、スイッチング素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃから出力された電流の検出値に基づいて、スイッチング素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃの点弧角を調整する。さらに、点弧角制御部１５は、調整された点弧角を示す信号をトリガー電流生成部１２に送信する。トリガー電流生成部１２は、スイッチング素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃに電気的に接続されている。トリガー電流生成部１２は、点弧角制御部１５から送信された上記信号に示される点弧角で、スイッチング素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃにトリガー電流を流す。
【００２０】
図２は、スイッチング素子１１ａの構成を示す図である。図２に示すように、スイッチング素子１１ａは、サイリスタ１とサイリスタ２とが逆並列に接続されており、各サイリスタ１とサイリスタ２のゲート１ａ，２ａにトリガー電流が印加される。図２に示すスイッチング素子１１ａは、サイリスタ１とサイリスタ２とが逆並列に接続されているが、１つのトライアックを使用してもよい。スイッチング素子１１ａにサイリスタ１，２、またはトライアックを使用した場合、トリガー電流がスイッチング素子１１ａのゲート１ａ，２ａに流れると、スイッチング素子１１ａは導通状態となる。一旦トリガー電流がスイッチング素子１１ａに流れると、その後にトリガー電流が流れなくなっても、スイッチング素子１１ａに印加された電圧の極性が変化するまでスイッチング素子１１ａの導通状態は維持される。スイッチング素子１１ａがサイリスタまたはトライアックから構成される場合は、トリガー電流はゲート電流とも呼ばれる。
【００２１】
サイリスタ１，２の代わりに２つのトランジスタを逆並列に接続する構成としてもよい。スイッチング素子１１ａを２つのトランジスタを逆並列に接続する構成とした場合、トリガー電流がスイッチング素子１１ａに流れる限り、スイッチング素子１１ａは導通状態を維持し、トリガー電流が停止されるとスイッチング素子１１ａは非導通状態になる。スイッチング素子１１ｂおよび１１ｃは、上述のスイッチング素子１１ａと同様の構成を有するので、その重複する説明を省略する。
【００２２】
次に、上述のように構成されたポンプ設備の始動時の動作について説明する。非常用電源３０から電力の供給が開始されると、電圧は、出力検出器１７を経由してスイッチング素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃに印加される。スイッチング素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃが導通状態にあるとき、スイッチング素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃに印加された電圧は電流検出器１９を経由して、電動機７１に印加される。この印加電圧がポンプ装置７０の始動電圧となる。スイッチング素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃが非導通状態にあるとき、電圧は電動機７１に印加されない。
【００２３】
図３は、ポンプ装置７０の始動前の非常用電源３０の出力電圧を示す図である。非常用電源３０からの電力の供給が開始されると、非常用電源３０から出力された電圧は、出力検出器１７を経由して、スイッチング素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃに印加される。しかし、図３では、トリガー電流はスイッチング素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃに流れない（トリガー電流ＯＦＦ）ので、スイッチング素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃは非導通状態であり、始動電圧はポンプ装置７０に印加されない。
【００２４】
図４は、ポンプ装置７０の始動直後にポンプ装置７０に印加される始動電圧を示す図である。図４では、トリガー電流生成部１２からスイッチング素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃに、トリガー電流が印加される。本実施形態では、トリガー電流はパルス電流であり、周期的に電流の立ち上がりと立ち下がりを繰り返す。図４に示すように、トリガー電流がスイッチング素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃに流れると（トリガー電流ＯＮ）、スイッチング素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃは導通状態となり、ポンプ装置７０に始動電圧が印加される。非常用電源３０の出力電圧の極性が変化した時点でトリガー電流が流れなくなり（トリガー電流ＯＦＦ）、スイッチング素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃは非導通状態となる。結果として、ポンプ装置７０に始動電圧は印加されなくなる。
【００２５】
図４に示すように、ポンプ装置７０の始動時は、点弧角制御部１５は、トリガー電流の立ち上がりパルスエッジを、非常用電源３０の出力電圧の位相角１８０度から０度の方向に（および３６０度から１８０度の方向に）、予め設定された速度Ｐｖで移動させることによってスイッチング素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃの点弧角を徐々に小さくし、スイッチング素子が導通状態にある時間を徐々に増大させる。
【００２６】
図５（ａ）は、図４に示す状態からある程度の時間が経過したときにポンプ装置７０に印加される始動電圧を示す図である。図５（ａ）に示すように、トリガー電流の立ち上がりパルスエッジは、予め設定された速度Ｐｖで位相角１８０度から０度の方向に移動する。したがって、トリガー電流も必然的に予め設定された点弧角でスイッチング素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃに印加される。その結果、図５（ａ）に示す始動電圧がポンプ装置７０に印加される。しかしながら、負荷であるポンプ装置７０の状態によっては、その始動電圧ではポンプ装置７０の始動に失敗することがある。
【００２７】
そこで、本実施形態では、点弧角制御部１５は、出力検出器１７、および／または電流検出器１９の検出結果に基づいて点弧角を適切な値に変化させる。具体的には、図５（ｂ）に示すように、トリガー電流の立ち上がりパルスエッジを、予め設定された移動速度Ｐｖよりも低い速度Ｐｖ’で移動させる。この速度Ｐｖ’は０でもよい。このように、点弧角制御部１５は、出力検出器１７で検出された非常用電源３０の出力情報、および／または電流検出器１９の検出結果に基づいて、トリガー電流の印加タイミング、すなわちスイッチング素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃの点弧角を制御し、これによってポンプ装置７０に印加される始動電圧を制御する。
【００２８】
図６は、ポンプ装置７０の始動完了直後にポンプ装置７０に印加される始動電圧を示す図である。図６に示すように、スイッチング素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃの点弧角を徐々に小さくした結果、スイッチング素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃの点弧角は最終的に０度になる。スイッチング素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃの点弧角が０度になると、非常用電源３０の出力電圧の全てがポンプ装置７０に印加され、ポンプ装置７０の始動は完了する。ポンプ装置７０の始動が完了すると、バイパススイッチ１３ａ，１３ｂ，１３ｃが閉じられ（ＯＮになり）、電力は、三相バイパスライン１４ａ，１４ｂ，１４ｃを経由してポンプ装置７０に供給される。
【００２９】
次に、トリガー電流の立ち上がりパルスエッジの移動速度の制御方法について説明する。非常用電源３０の定格出力に対して、ポンプ装置７０の負荷が重い場合には、非常用電源３０の駆動源３２の回転速度が低下し、非常用電源３０から出力される電力の周波数の変動や出力電圧の降下が発生することがある。このような状態で、予め設定された増加率で始動電圧を増加させると、始動トルク不足となり、ポンプ装置７０は正常に運転されないことがある。
【００３０】
出力検出器１７は、非常用電源３０から出力された電圧の周波数を検出し、点弧角制御部１５に、上述の周波数の検出値を送信する。点弧角制御部１５は、上述の周波数の検出値に基づいて周波数変動率を計算する。周波数変動率は、非常用電源３０から出力される電圧の周波数の正常値（以下、定格周波数という）と、検出された周波数との差の、定格周波数に対する割合の絶対値である。本実施形態において、定格周波数は、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚである。
【００３１】
図７は、非常用電源３０から出力された電圧の周波数変動の様子を示す図である。定格周波数をＦ０、検出された周波数をＦとすると、点弧角制御部１５は、周波数変動率εＦを、次の式を用いて求めることができる。
εＦ＝ΔＦ／Ｆ＝｜（Ｆ０−Ｆ）／Ｆ｜
【００３２】
点弧角制御部１５は、上述の式から求められた周波数変動率εＦと、予め設定された周波数しきい値とを比較する。点弧角制御部１５は、周波数変動率εＦが上述の周波数しきい値よりも大きい場合は、スイッチング素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃの点弧角を予め設定された値よりも大きくする方向に調整する。すなわち、点弧角制御部１５は、周波数変動率εＦが上述の周波数しきい値よりも大きい場合は、予め設定された速度Ｐｖよりも低い速度Ｐｖ’でトリガー電流の立ち上がりパルスエッジを位相角１８０度から０度の方向に（および３６０度から１８０度の方向に）移動させるか、またはトリガー電流の立ち上がりパルスエッジを移動させないように、トリガー電流の立ち上がりパルスエッジの移動速度を調整する。また、点弧角制御部１５は、周波数変動率εＦが上述の周波数しきい値よりも小さい場合は、予め設定された速度Ｐｖでトリガー電流の立ち上がりパルスエッジを位相角１８０度から０度の方向に（および３６０度から１８０度の方向に）移動させる。
【００３３】
出力検出器１７は、非常用電源３０から出力された電圧を検出し、点弧角制御部１５に、上述の電圧の検出値を送信する。点弧角制御部１５は、上述の電圧の検出値に基づいて電圧変動率を計算する。電圧変動率は、非常用電源３０から出力される電圧の正常値（以下、定格電圧という）と、検出された電圧との差の、定格電圧に対する割合の絶対値である。定格電圧、および出力検出器１７で検出された電圧は、実効値で表される。本実施形態において、定格電圧（実効値）は、２００Ｖまたは４００Ｖである。
【００３４】
図８は、非常用電源３０から出力された電圧の変動の様子を示す図である。定格電圧（実効値）をＶ０、検出された電圧（実効値）をＶとすると、周波数変動率εＶは、次の式を用いて求めることができる。
εＶ＝ΔＶ／Ｖ＝｜（Ｖ０−Ｖ）／Ｖ｜
【００３５】
点弧角制御部１５は、上述の式から求められた電圧変動率εＶと、予め設定された電圧しきい値とを比較する。点弧角制御部１５は、電圧変動率εＶが上述の電圧しきい値よりも大きい場合は、スイッチング素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃの点弧角を予め設定された値よりも大きくする方向に調整する。すなわち、点弧角制御部１５は、電圧変動率εＶが上述の電圧しきい値よりも大きい場合は、予め設定された速度Ｐｖよりも低い速度Ｐｖ’でトリガー電流の立ち上がりパルスエッジを位相角１８０度から０度の方向に（および３６０度から１８０度の方向に）移動させるか、またはトリガー電流の立ち上がりパルスエッジを移動させないように、トリガー電流の立ち上がりパルスエッジの移動速度を調整する。また、点弧角制御部１５は、電圧変動率εＶが上述の電圧しきい値よりも小さい場合は、予め設定された速度Ｐｖでトリガー電流の立ち上がりパルスエッジを位相角１８０度から０度の方向に（および３６０度から１８０度の方向に）移動させる。
【００３６】
電流検出器１９は、スイッチング素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃから出力された電流を検出し、点弧角制御部１５に、上述の電流の検出値を送信する。スイッチング素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃから出力された電流はポンプ装置７０の始動電流と等しい。
【００３７】
図９は、始動電流の変動の様子を示す図である。予め設定された始動電流の上限値をＩｕ、検出された始動電流をＩとすると、点弧角制御部１５は、検出された始動電流Ｉと、予め設定された上限値をＩｕとを比較する。点弧角制御部１５は、始動電流Ｉが上述の始動電流の上限値Ｉｕよりも大きい場合は、スイッチング素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃの点弧角を予め設定された値よりも大きくする方向に調整する。すなわち、点弧角制御部１５は、始動電流Ｉが上述の始動電流の上限値Ｉｕよりも大きい場合は、予め設定された速度Ｐｖよりも低い速度Ｐｖ’でトリガー電流の立ち上がりパルスエッジを位相角１８０度から０度の方向に（および３６０度から１８０度の方向に）移動させるか、またはトリガー電流の立ち上がりパルスエッジを移動させないように、トリガー電流の立ち上がりパルスエッジの移動速度を調整する。また、点弧角制御部１５は、始動電流Ｉが始動電流の上限値Ｉｕよりも小さい場合は、予め設定された速度Ｐｖでトリガー電流の立ち上がりパルスエッジを位相角１８０度から０度の方向に（および３６０度から１８０度の方向に）移動させる。
【００３８】
点弧角制御部１５は、トリガー電流生成部１２に、上述のように調整されたスイッチング素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃの点弧角を示す信号を送信する。トリガー電流生成部１２は、点弧角制御部１５から送信された信号に基づいて、トリガー電流を生成し、スイッチング素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃにトリガー電流を印加する。
【００３９】
このように、出力検出器１７で検出された周波数、出力検出器１７で検出された電圧、および電流検出器１で検出された電流のうちの少なくとも１つに基づいて、トリガー電流の立ち上がりパルスエッジの適切な移動速度を設定することにより、非常用電源３０の状態に合わせて、始動電流を最小に抑えながらポンプ装置７０を始動することができる。また、上述のように、非常用電源３０は、駆動源３２にガバナ機構を備えるため、非常用電源３０から出力される電力の周波数の変動や出力電圧の降下が発生した場合でも、ポンプ装置７０の始動電圧の増加速度を制限することで、上述の周波数や出力電圧は自動的に正常値に復帰する。非常用電源３０から出力される電力の周波数や出力電圧が正常値に復帰した後、ポンプ装置７０の始動電圧の増加速度を再び上げることで、ポンプ装置７０の負荷が重い場合でもトルク不足を起こすことなくポンプ装置７０を始動することが可能である。
【００４０】
図１０は、本発明の始動装置の他の実施形態を示す模式図である。特に説明しない本実施形態の構成は、図１乃至図９を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。図１０に示すように、本実施形態では、スイッチング素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、電動機７１のステータコイル（図示せず）のデルタ結線の接続端子間に接続されている。スイッチング素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃを上述のように配置することで、スイッチング素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃに流れる電流を抑えることが可能である。具体的には、本実施形態では、図１に示す位置にスイッチング素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃを配置したときと比較して、スイッチング素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃに流れる電流を１／√３倍に抑えることが可能である。スイッチング素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃに流れる電流を抑えることによって、スイッチング素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃを小型化し、コストを下げることができる。
【００４１】
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。
【符号の説明】
【００４２】
１      サイリスタ
１ａ      ゲート
２      サイリスタ
２ａ      ゲート
１０      始動装置
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ    スイッチング素子
１２      トリガー電流生成部
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ    バイパススイッチ
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ    三相バイパスライン
１５      点弧角制御部
１７      出力検出器
１９      電流検出器
３０      非常用電源
３１      発電機
３２      駆動源
４０      商用電源
５０      電源切替え器
７０      ポンプ装置
７１      電動機
７２      ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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