JPH01238494A - 単相誘導電動機の制御装置 - Google Patents

単相誘導電動機の制御装置

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JPH01238494A
JPH01238494A JP63065499A JP6549988A JPH01238494A JP H01238494 A JPH01238494 A JP H01238494A JP 63065499 A JP63065499 A JP 63065499A JP 6549988 A JP6549988 A JP 6549988A JP H01238494 A JPH01238494 A JP H01238494A
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JP
Japan
Prior art keywords
speed
induction motor
voltage
phase induction
circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP63065499A
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English (en)
Inventor
Kenichi Shigeizumi
茂泉 健一
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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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】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) この発明は、主巻線と、移相素子が直列接続される補助
巻線とを有する単相誘導電動機の電源回路に双方向性ス
イッチング素子を設け、この双方向性スイッチング素子
の点弧位相を変えて前記単相誘導電動機の速度を制御す
る単相誘導電動機の制御装置に関するものである。
(従来の技術) 第3図はこの種の従来の制御装置の構成を示す回路図で
ある。同図において、単相誘導電動機コは主巻線1aと
、補助巻線1bとを有し、このうち、補助巻線1bには
進相用のコンデンサ2が直列接続され、この直列接続回
路が主巻線1aに並列接続されている。また、この並列
接続回路が双方向性スイッチング素子としてのトライア
ック3を介して交流電源4に接続されている。そして、
トライアック3の点弧位相を制御するために、交流電圧
波形のゼロクロス点を検出する同期信号回路5と、切換
スイッチSWにより抵抗値を3種類に切換える回転数設
定回路6と、−次巻線が補助巻線1bに接続された変圧
器7と、この変圧器の二次巻線電圧を整流、・1色滑し
、これを抵抗で分圧して出力するIi流回路8と、前記
回転数設定回路6の切換えスイッチSWを介して抵抗に
直列接続され、図示しない直流電源によって充電される
コンデンサCを含み、同期信号回路5が交流電圧波形の
ゼロクロス点を検出する毎にコンデンサCを瞬間的にh
k電せしめ、その後、このコンデンサCの充電電圧が整
流回路8の出力を超えるときにトライアック3を点弧さ
せる位相制御回路9とを備えている。
この従来の単相誘導電動機の動作を第4図をも参照して
簡単に説明する。
交流電源4の電圧波形が第4図(a)に示した通りに変
化すると、同期信号回路5はそのゼロクロス点を検出し
、同図(b)に示すようなパルス信号を発生し、その度
毎にコンデンサCの電荷を放電させる。ここで、回転数
設定回路6のスイッチSWを抵抗RH,RMSRLのい
ずれに接続するかにより、その後のコンデンサCの充電
状態が異なる。すなわち、スイッチSWによりコンデン
サCを抵抗RHに接続した場合には第3図(C)の破線
Hに示したようにコンデンサCの電圧は急速に上昇し、
抵抗RMに接続した場合には一点鎖線Mに示したように
やや穏やかに上昇し、さらに、抵抗RLに接続した場合
には二点鎖線りに示したように極めて緩やかに上昇する
。一方、単相誘導電動機1の回転速度は周知のように補
助巻線1bの電圧にほぼ比例する。この電圧は変圧器7
によって降圧された後、整流回路8により整流、平滑さ
れ、フィードバック信号として位相制御回路9に加えら
れる。そこで、位相制御回路9はこのフィードバック信
号と、コンデンサCの電圧とを比較し、コンデンサCの
電圧がフィードバック信号の大きさ以上になると、トラ
イアック3に点弧信号を与える。この場合、回転数設定
回路6のスイッチSWを抵抗RHに接続すると、フィー
ドバック信号レベルが第4図(e)のVllになり、位
相制御回路9が同図(d)の時刻Hにて点弧信号を出力
する状態で安定し、スイッチSWを抵抗RMに接続する
と、フィードバック信号レベルが同図(e)のVMにな
り、位相制御回路9が同図(d)の時刻Mにて点弧信号
を出力する状態で安定し、さらに、スイッチSWを抵抗
RLに接続すると、フィードバック信号レベルが同図(
e)のVLになり、位相制御回路9が同図(d)の時刻
りにて点弧信号を出力する状態で安定する。
かくして、第3図に示した単相誘導電動機の制御装置に
よれば、回転数設定回路6のスイッチSWを切換えるこ
とによって、単相誘導電動機1の速度を高速、中速、低
速の3種類に設定することができる。
(発明が解決しようとする課題) 上述した従来のqt相誘導電動機の制御装置において、
回転数設定回路6で低速設定したときに、Ill相誘導
電動機1の速度を第5図(a)のΔVLの範囲に制御す
るには、点弧時刻を同図(b)のΔθ1.のように比較
的広い範囲で調整すればよく、ΔV +、の速度範囲の
さらに細かい調整も可能である。しかるに、回転数設定
回路6により、高速設定lまたときには、Δ■11の速
度変化に対して、点弧時刻の調整幅は僅力弓θ11シが
なく、実質的には単相誘導電動機の速度をΔvlIのう
ちのある速度に:A整することはできない構成になって
いた。
すなわち、従来の単相誘導電動機の制御装置にあっては
、低速設定時の速度応答特性は良好であるものの、高速
設定時の速度応答特性が低くなってしまうという問題点
があった。
この発明は上記の問題点を解決するためになされたもの
で、高速設定時でも低速設定時と同様な応答特性を持た
せることのできる単相誘導電動機の制[置を得ることを
目的とする。
〔発明の構成〕
(課題を解決するための手段) この発明は、主巻線と、移相素子が直列接続される補助
巻線とを有する単相誘導電動機の電源回路に双方向性ス
イッチング素子を設け、この双方向性スイッチング素子
の点弧位相を変えて前記単相誘導電動機の速度を制御す
るものにおいて、前記補助巻線の電圧を検出する電圧検
出手段と、電源電圧波形のゼロクロス点を検出する同期
信号回路と、前記単相誘導電動機の速度をプリセットす
るプリセット手段と、前記同期信号回路がゼロクロス点
を検出する毎に、時間に比例して大きさが増大する信号
を発生する関数発生手段と、この関数発生手段の出力と
前記プリセット手段の出力との和を速度設定値とし、こ
の速度設定値と前記電圧検出手段の電圧検出値とを比較
する比較手段と、この比較手段により、前記速度設定値
が前記電圧検出値を超えたと判定されたとき、前記双方
向性スイッチング素子を点弧させる点弧制御手段とを備
えたことを特徴とするものである。
(作 用) この発明においては、同期信号回路がゼロクロス点を検
出する毎に、時間に比例して大きさが増大する信号と単
相誘導電動機の速度制御範囲に対応するプリセット値と
の和を速度設定値としているので、高速設定時でも低速
設定時と同様な応答特性を持たせることができる。
(実施例) 第1図はこの発明の一実施例の構成を示すブロック図で
ある。同図において、速度設定データを入力するための
D/A変換器10を備え、このD/A変換器10にはア
ナログ出力信号を一時的に記憶するバッファ11が接続
されている。このバッファ11には充放電用のコンデン
サCの一端が接続されている。そして、このコンデンサ
Cの他端には、直流電源電圧vDDから電力を得て、コ
ンデンサCに一定の電流を供給する定電流源12が接続
されている。また、コンデンサCには、同期信号回路5
の出力パルスによって短時間だけ閉成せしめられるスイ
ッチ13が並列接続されている。一方、単相誘導電動機
1には、補助巻線1bの電圧を検出するためのサーチコ
イル1cが設けられており、これに整流回路14が接続
されると共に、その整流出力を増幅器15で増幅するよ
うになっている。また、定電流源12とコンデンサCと
の相互接合点が非反転入力端子に接続され、増幅器15
の出力端が反転入力端子に接続されたコンパレータ16
が設けられ、その出力端に単安定マルチバイブレータ(
以下OMと言う)17が接続されている。この0M17
の後段には、パルス信号に応動してトライアック3に点
弧信号を与える他、図示省略の手動スイッチによっても
、トライアック3の点弧および消弧の制御ができるトラ
イアック制御回路18が接続されている。
なお、上述した構成要素のうち、D/A変換器10およ
びバッファ11が本発明のプリセット手段に対応し、定
電流源12、スイッチ13およびコンデンサCが本発明
の関数発生手段に対応している。
上記のように構成された本実施例の動作を、第2図をも
参照して以下に説明する。
先ず、同期信号回路5が電源電圧波形のゼロクロス点を
検出してパルス信号を発生すると、スイッチ13がこれ
に応じてオン動作するので、コンデンサCの電荷は交流
電源電圧の半周期ごとに放電される。一方、このコンデ
ンサCに対して定電流源12が一定の電流を供給し続け
るので、コンデンサCの両端電圧は時間の経過に従って
直線的に上昇しては零に戻る鋸歯状の変化を繰返す。
次に、速度設定データとして、低速設定用のディジタル
データ「0」、中速設定用のディジタルデータ「1」、
高速設定用のディジタルデータ「2」のいずれかがD 
/ A変換器10に加えられると、これらのデータがそ
れぞれアナログ信号に変換されて、バッファ11に加え
られる。従って、バッファ11には、低速設定か、中速
設定か、あるいは、高速設定かにより第2図(a)に示
す電圧VSl4、■8−るいは■slIが記憶される。
この結果、定電流源12と、コンデンサCとの相互接合
点の電圧は時間の経過につれて、同図(a)中の二点鎖
線L1−点鎖線Mあるいは破線Hに示したように直線状
に変化し、しかもこの変化が電源電圧の半サイクルごと
に繰返される。
一方、単相誘導電動機1に設けられたサーチコイル1c
は補助コイル1bに対応する電圧、すなわち、単相誘導
電動機1の回転速度に対応する電圧を発生する。ここで
、単相誘導電動機1が停止しておればサーチコイル1c
の電圧は零であるので、整流回路14の出力および増幅
器15の出力はいずれも零であるが、単相誘導電動機1
が回転してその速度が上昇すれば、増幅器15の出力電
圧はこれに応じて増大する。
今、Ill相誘導電動機1が停止している状態でD/A
変換器10に低速設定データ「0」を加えたとすると、
コンパレータ16の非反転入力端子(+)の電圧が直線
りに示したように変化し、増幅器15の出力電圧がこれ
よりも低いとすれば、コンパレータ16はスイッチ13
のオン動作ごとに高レベルの電圧を出力する。0M17
はその度毎にパルス信号を出力し、トライアック制御回
路18がこれに応じてトライアック3を点弧させる。
かかる動作の繰返しにより単相誘導電動機1の速度が増
大し、増幅器15からはこの速度に対応する信号が出力
される。そして、この出力電圧がVLになり、直線り上
の電圧と一致すると、コンパレータ16の出力電圧はこ
の時点で低レベルがら高レベルに切換わり、この時点で
トライアック3が点弧される。もしも、単相誘導電動機
1の速度が低下すれば、次の半サイクル以降で点弧が速
められ、電動機速度が増大すれば次の半サイクル以降で
点弧が遅らせられる。
また、これと同様にして、D/A変換器1oに中速設定
データ「1」が加えられたとすると、増幅器15に出力
電圧がVMになった時刻で点弧が行イっれ1、さらに、
D/A変換器1oに中速設定データ「2」が加えられた
とすると、増幅器15の出力電圧がVIIになった時刻
で点弧が行われる。
このように、定電流源12とコンデンサCとの相互接合
点電圧を第2図(a)の直線り、MまたはHに示すよう
に変化させることにより、所定の範囲の速度変動Δv0
、ΔVM、Δ■Hに対して、それぞれ第2図(b)に示
すように、点弧時刻の調整範囲を同じにすることができ
、この結果、高速設定時でも低速設定時と同様な応答特
性を持たせることができる。
なお、上記実施例では、D/A変換器10およびバッフ
ァ11によってプリセット手段を構成し、定電流源12
、スイッチ13およびコンデンサCによって関数発生手
段を構成したが、定電流源12の代わりにクロックパル
ス発生器を、D/A変換器10、バッファ11、スイッ
チ13およびコンデンサCの代わりにプリセットカウン
タおよびD/A変換器を用い、速度設定データをプリセ
ットカウンタのプリセット値とし、同期信号回路5の信
号をこのプリセットカウンタのクリヤ信号とし、さらに
、このプリセットカウンタの値を、D/A変換器を介し
て、コンパレータ16の非反転入力端子に加えるように
しても、上述したと同様な動作を行わせることができる
。また、これらの機能をマイクロコンピュータに持たせ
ても上述したと同様な動作を行わせることは明らかであ
り、要は、電源電圧波形のゼロクロス点を検出する同期
信号回路と、単相誘導電動機の速度制御範囲に対応する
値をプリセットするプリセット手段と、同期信号回路が
ゼロクロス点を検出する毎に、時間に比例して大きさが
増大する信号を発生する関数発生手段と、この関数発生
手段の出力とプリセット手段の出力との和を速度設定値
とするものがあればよい。
〔発明の効果〕
以上の説明によって明らかなように、この発明によれば
、単相誘導電動機の速度制御範囲に対応するプリセット
値と、同期信号回路がゼロクロス点を検出する毎に、時
間に比例して大きさが増大する信号との和を速度設定値
としているので、高速設定時でも低速設定時と同様な応
答特性を持たせることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例の構成を示すブロック図、
第2図は同実施例の動作を説明するために、時間と電圧
との関係を示した線図、第3図は従来の単相誘導電動機
の制御装置の構成を示すブロック図、第4図および第5
図は同装置の動作を説明するために、時間と電圧との関
係を示した線図である。 1・・・単相誘導電動機、2・・・コンデンサ、3・・
・トライアック、5・・・同期信号回路、11・・・バ
ッファ、12・・・定電流源、13・・・スイッチ、1
4・・・整流回路、15・・・増幅器、16・・・コン
パレータ、17・・・単安定マルチバイブレータ、18
・・・トライアック制御回路。 出願人代理人  佐  藤  −雄 第2図 第4図 第5図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  主巻線と、移相素子が直列接続される補助巻線とを有
    する単相誘導電動機の電源回路に双方向性スイッチング
    素子を設け、この双方向性スイッチング素子の点弧位相
    を変えて前記単相誘導電動機の速度を制御するものにお
    いて、前記補助巻線の電圧を検出する電圧検出手段と、
    電源電圧波形のゼロクロス点を検出する同期信号回路と
    、前記単相誘導電動機の速度をプリセットするプリセッ
    ト手段と、前記同期信号回路がゼロクロス点を検出する
    毎に、時間に比例して大きさが増大する信号を発生する
    関数発生手段と、この関数発生手段の出力と前記プリセ
    ット手段の出力との和を速度設定値とし、この速度設定
    値と前記電圧検出手段の電圧検出値とを比較する比較回
    路と、この比較回路により、前記速度設定値が前記電圧
    検出値を超えたと判定されたとき、前記双方向性スイッ
    チング素子を点弧させる点弧制御手段とを備えたことを
    特徴とする単相誘導電動機の制御装置。
JP63065499A 1988-03-18 1988-03-18 単相誘導電動機の制御装置 Pending JPH01238494A (ja)

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