JPH0552152B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0552152B2 JPH0552152B2 JP58247369A JP24736983A JPH0552152B2 JP H0552152 B2 JPH0552152 B2 JP H0552152B2 JP 58247369 A JP58247369 A JP 58247369A JP 24736983 A JP24736983 A JP 24736983A JP H0552152 B2 JPH0552152 B2 JP H0552152B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- current
- winding
- armature
- commutator
- multiplier
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- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K23/00—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors
- H02K23/02—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors characterised by arrangement for exciting
- H02K23/24—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors characterised by arrangement for exciting having commutating-pole windings
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P7/00—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
- H02P7/06—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual DC dynamo-electric motor by varying field or armature current
- H02P7/18—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual DC dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power
- H02P7/24—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual DC dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices
- H02P7/28—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual DC dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices
- H02P7/285—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual DC dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Direct Current Motors (AREA)
- Dc Machiner (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は整流子及びブラシを備えた電動機や発
電機の如き直流機の整流補償装置に係り、特に補
極起磁力を調整する補助巻線を有するものに関す
る。
電機の如き直流機の整流補償装置に係り、特に補
極起磁力を調整する補助巻線を有するものに関す
る。
直流機の整流性能は機械の性能及び寿命を左右
するといつても過言ではなく、従来から多くの研
究がなされている。この整流性能の良否は、実機
につき無火花帯を測定することにより判定してい
る。一方、直流機には回転数により無火花帯が移
動する現象があり、この無火花帯の移動量が大き
いと無火花整流で運転することが不可能になる。
するといつても過言ではなく、従来から多くの研
究がなされている。この整流性能の良否は、実機
につき無火花帯を測定することにより判定してい
る。一方、直流機には回転数により無火花帯が移
動する現象があり、この無火花帯の移動量が大き
いと無火花整流で運転することが不可能になる。
この対策として、従来、第１図〜第３図に示す
整流補償方式が提案されている。
整流補償方式が提案されている。
第１図は従来の直流機の要部展開図である。同
図において、１は環状をなす継鉄、２，３はその
内周側に形成された主極及び補極、４，５は主極
２を構成する主極鉄心及び主極巻線、６，７，８
は補極３を構成する補極鉄心、補極巻線及び補助
巻線、９は回転する電機子、１０はその電機子巻
線である。主極２は電機子巻線１０に主磁束を与
え、補極３は電機子巻線１０内を流れる電流が反
転する時に整流起電力を発生させるための補極磁
束を与えるものである。また、補極鉄心６の先端
部に設けられた補助巻線８は、補極巻線７とは差
動的に巻装されており、第２図に示すように、無
火花帯が回転数の増加に従つて過整流側に移動す
る（補極磁束が過剰である）ので、その起磁力を
調整して負荷軸を無火花帯中心のＯ−Ｐ線上に移
動させる働きをする。
図において、１は環状をなす継鉄、２，３はその
内周側に形成された主極及び補極、４，５は主極
２を構成する主極鉄心及び主極巻線、６，７，８
は補極３を構成する補極鉄心、補極巻線及び補助
巻線、９は回転する電機子、１０はその電機子巻
線である。主極２は電機子巻線１０に主磁束を与
え、補極３は電機子巻線１０内を流れる電流が反
転する時に整流起電力を発生させるための補極磁
束を与えるものである。また、補極鉄心６の先端
部に設けられた補助巻線８は、補極巻線７とは差
動的に巻装されており、第２図に示すように、無
火花帯が回転数の増加に従つて過整流側に移動す
る（補極磁束が過剰である）ので、その起磁力を
調整して負荷軸を無火花帯中心のＯ−Ｐ線上に移
動させる働きをする。
第３図は補助巻線の電流量を回転数と電機子電
流に応じて制御し、無火花帯移動現象を補償する
装置のブロツク回路図であり、第１図に対応する
部分には第１図と同一符号を付してある。その他
の符号は次のとおりである。１１はブラシ、１２
は整流子、１３は電流検出器、１４は回転数検出
器、１５は掛算器、１６はゲート信号発生器、１
７は外部直流電源、１８はサイリスタ、GTOサ
イリスタ、パワートランジスタ等の半導体スイツ
チング素子で構成される電流制御回路である。
流に応じて制御し、無火花帯移動現象を補償する
装置のブロツク回路図であり、第１図に対応する
部分には第１図と同一符号を付してある。その他
の符号は次のとおりである。１１はブラシ、１２
は整流子、１３は電流検出器、１４は回転数検出
器、１５は掛算器、１６はゲート信号発生器、１
７は外部直流電源、１８はサイリスタ、GTOサ
イリスタ、パワートランジスタ等の半導体スイツ
チング素子で構成される電流制御回路である。
即ち、この装置は、補極巻線７に電機子電流IM
を流す一方、外部直流電源１７から補助巻線８に
供給する電流icを次のようにして制御している。
つまり、電流検出器１３と回転数検出器１４の出
力を掛算器１５に入力し、その結果をゲート信号
発生器１６に入力し、これによつて得たゲート信
号により電流制御回路のスイツチング周波数及び
通流率等を制御し、補助巻線８に流れる電流を制
御するのである。これにより、補助巻線８の電流
icが回転数及び電機子電流に応じて変化するの
で、補極起磁力が変化し、負荷軸は第２図に示し
たように、無火花帯中心のＯ−Ｐ線上に移動す
る。この結果、直流機は無火花整流で運転できる
ことになる。
を流す一方、外部直流電源１７から補助巻線８に
供給する電流icを次のようにして制御している。
つまり、電流検出器１３と回転数検出器１４の出
力を掛算器１５に入力し、その結果をゲート信号
発生器１６に入力し、これによつて得たゲート信
号により電流制御回路のスイツチング周波数及び
通流率等を制御し、補助巻線８に流れる電流を制
御するのである。これにより、補助巻線８の電流
icが回転数及び電機子電流に応じて変化するの
で、補極起磁力が変化し、負荷軸は第２図に示し
たように、無火花帯中心のＯ−Ｐ線上に移動す
る。この結果、直流機は無火花整流で運転できる
ことになる。
しかしながら、上記の如き従来の装置では、負
荷変動の小さい直流機に適用する場合はよいが、
負荷が急変する直流機に適用する場合には、整流
不良となり、ブラシから火花が発生するという問
題があつた。
荷変動の小さい直流機に適用する場合はよいが、
負荷が急変する直流機に適用する場合には、整流
不良となり、ブラシから火花が発生するという問
題があつた。
本発明の目的は、定常運転時のみでなく急激な
負荷変動時においても常に良好な整流補償を行な
い得る直流機の整流補償装置を提供することにあ
る。
負荷変動時においても常に良好な整流補償を行な
い得る直流機の整流補償装置を提供することにあ
る。
本発明者らは、上記の如く負荷変動時に良好な
整流補償が行えない理由を種々の実験、検討によ
り究明したところ、次の如き原因によることを発
見した。
整流補償が行えない理由を種々の実験、検討によ
り究明したところ、次の如き原因によることを発
見した。
すなわち、直流機では負荷が急変すると、それ
に伴つて補極磁束も変化する結果、補極磁路にう
ず電流が生じ、このうず電流の影響で補極磁束が
電機子電流に対して時間的に遅れて不足整流気味
となる。これに上記整流補償装置を付加して、電
機子電流の大きさに比例して補助巻線の電流を増
加させると、さらに補極磁束が減少して不足整流
となり、整流不良となる。
に伴つて補極磁束も変化する結果、補極磁路にう
ず電流が生じ、このうず電流の影響で補極磁束が
電機子電流に対して時間的に遅れて不足整流気味
となる。これに上記整流補償装置を付加して、電
機子電流の大きさに比例して補助巻線の電流を増
加させると、さらに補極磁束が減少して不足整流
となり、整流不良となる。
また、外部直流電源からの電流を半導体スイツ
チング素子のオン・オフにより制御して補助巻線
に供給する場合、補助巻線の電流には直流電流に
脈動電流が重畳する。そして、これにより補助巻
線の電流が脈動すると、直流機の無火花帯が狭く
なるという不具合が生じる。この対策としては、
半導体スイツチング素子のスイツチング周波数を
ある値以上に高く設定して、補助巻線の電流の脈
動によつて補極磁束が脈動しないようにすれば良
いことが本発明者らの実験によつて確認された。
チング素子のオン・オフにより制御して補助巻線
に供給する場合、補助巻線の電流には直流電流に
脈動電流が重畳する。そして、これにより補助巻
線の電流が脈動すると、直流機の無火花帯が狭く
なるという不具合が生じる。この対策としては、
半導体スイツチング素子のスイツチング周波数を
ある値以上に高く設定して、補助巻線の電流の脈
動によつて補極磁束が脈動しないようにすれば良
いことが本発明者らの実験によつて確認された。
一方、半導体スイツチング素子のスイツチング
周波数は補助巻線回路のインダクタンスの値によ
つて影響されるので、補助巻線回路にインダクタ
ンスを増加するリアクトルを挿入すると半導体ス
イツチング素子の周波数を高くすることはむずか
しくなる。
周波数は補助巻線回路のインダクタンスの値によ
つて影響されるので、補助巻線回路にインダクタ
ンスを増加するリアクトルを挿入すると半導体ス
イツチング素子の周波数を高くすることはむずか
しくなる。
本発明は、これらの点に鑑みてなされたもの
で、電機子電流検出手段と掛算器との間に一次遅
れ回路を設け、補助巻線の電流が電機子電流の変
化に対して時間的に遅れて変化するようにしたこ
とを特徴とする。
で、電機子電流検出手段と掛算器との間に一次遅
れ回路を設け、補助巻線の電流が電機子電流の変
化に対して時間的に遅れて変化するようにしたこ
とを特徴とする。
以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細に
説明する。
説明する。
第４図は本発明の一実施例に係る整流補償装置
のブロツク回路図である。同図において、第３図
に対応する部分には第３図と同一符号を付してあ
る。
のブロツク回路図である。同図において、第３図
に対応する部分には第３図と同一符号を付してあ
る。
この実施例が第３図の従来例と異なる点は、電
流検出器１３と掛算器１５との間に一次遅れ回路
１９が新たに設けられていることである。この一
次遅れ回路１９は電流検出器１３からの入力電圧
に対してその出力電圧を時間的に遅らせて掛算器
１５に入力する働きをする。
流検出器１３と掛算器１５との間に一次遅れ回路
１９が新たに設けられていることである。この一
次遅れ回路１９は電流検出器１３からの入力電圧
に対してその出力電圧を時間的に遅らせて掛算器
１５に入力する働きをする。
第５図は、第４図の整流補償装置を備えた直流
機において、回転数Ｎを一定にして電機子電流IM
を時点t1で軽負荷から重負荷に急変させたときの
補助巻線の電流ic、補極巻線による磁束φIP、補助
巻線による磁束φc、これらの磁束φIP，φcの合成
磁束である全補極磁束φ〓IPの変化をそれぞれ示
す。
機において、回転数Ｎを一定にして電機子電流IM
を時点t1で軽負荷から重負荷に急変させたときの
補助巻線の電流ic、補極巻線による磁束φIP、補助
巻線による磁束φc、これらの磁束φIP，φcの合成
磁束である全補極磁束φ〓IPの変化をそれぞれ示
す。
第４図の整流補償装置において、第３図の従来
例と同様に、補極巻線７には電機子電流IMが流れ
る一方、外部直流電源１７から補助巻線８に供給
する電流iCを次のように制御している。すなわ
ち、電流検出機１３の検出出力を一次遅れ回路１
９に入力して、電機子電流IMに対して時間的に遅
れた出力を得、この出力と回転数検出器１４の検
出出力を掛算器１５に入力し、その結果をゲート
信号発生器１６に入力することにより、以下前述
した従来例と同様の動作で補助巻線８に遅れる電
流icを制御するのである。
例と同様に、補極巻線７には電機子電流IMが流れ
る一方、外部直流電源１７から補助巻線８に供給
する電流iCを次のように制御している。すなわ
ち、電流検出機１３の検出出力を一次遅れ回路１
９に入力して、電機子電流IMに対して時間的に遅
れた出力を得、この出力と回転数検出器１４の検
出出力を掛算器１５に入力し、その結果をゲート
信号発生器１６に入力することにより、以下前述
した従来例と同様の動作で補助巻線８に遅れる電
流icを制御するのである。
これにより、回転数Ｎが一定で電機子電流IMが
急変した場合には、補助巻線８の電流icが電機子
電流IMの変化に対して時間的に遅れるようにな
る。なお、破線で示すic′は一次遅れ回路１９が
ない場合の補助巻線８の電流で、電機子電流IMの
変化に対して時間的に遅れなく直ちに変化してい
る。この結果、補極磁束φIP（補極磁路のうず電流
の影響により電機子電流IMの変化に対して時間的
に遅れている）を減じる補助巻線８による磁束φc
の立ち上がりが、一次遅れ回路１９がない場合の
補助巻線による磁束φc′（破線で示す）に比べて
遅れ、全補極磁束φ〓IPは、一次遅れ回路１９がな
い場合の全補極磁束φ〓IP′（破線で示す）に比べ
て、電機子電流IMの変化に良好に追随するように
なる。すなわち、負荷変動が大きくても良好な整
流補償を行なうことができる。しかも、一次遅れ
回路１９は電流検出器１３の出力回路に挿入さ
れ、補助巻線８の回路には半導体スイチツング素
子１８のスイツチング周波数に悪影響を与えるリ
アクトルを含む一次遅れ回路が挿入されていない
ので、半導体スイツチング素子のスイツチング周
波数を高く設定して、定常運転時、直流機の無火
花帯を狭めることなく良好な整流補償を行なうこ
とができる。
急変した場合には、補助巻線８の電流icが電機子
電流IMの変化に対して時間的に遅れるようにな
る。なお、破線で示すic′は一次遅れ回路１９が
ない場合の補助巻線８の電流で、電機子電流IMの
変化に対して時間的に遅れなく直ちに変化してい
る。この結果、補極磁束φIP（補極磁路のうず電流
の影響により電機子電流IMの変化に対して時間的
に遅れている）を減じる補助巻線８による磁束φc
の立ち上がりが、一次遅れ回路１９がない場合の
補助巻線による磁束φc′（破線で示す）に比べて
遅れ、全補極磁束φ〓IPは、一次遅れ回路１９がな
い場合の全補極磁束φ〓IP′（破線で示す）に比べ
て、電機子電流IMの変化に良好に追随するように
なる。すなわち、負荷変動が大きくても良好な整
流補償を行なうことができる。しかも、一次遅れ
回路１９は電流検出器１３の出力回路に挿入さ
れ、補助巻線８の回路には半導体スイチツング素
子１８のスイツチング周波数に悪影響を与えるリ
アクトルを含む一次遅れ回路が挿入されていない
ので、半導体スイツチング素子のスイツチング周
波数を高く設定して、定常運転時、直流機の無火
花帯を狭めることなく良好な整流補償を行なうこ
とができる。
なお、回転数Ｎの変化に対しては、従来例と同
様に、負荷軸が無火花帯中心になるように補極起
磁力が制御される。
様に、負荷軸が無火花帯中心になるように補極起
磁力が制御される。
前記実施例では一次遅れ回路１９を掛算器１５
の前に設けたが、急激な回転数変化のない直流機
の場合には、一次遅れ回路１９を掛算器１５の後
に設けても良いことは言うまでもない。
の前に設けたが、急激な回転数変化のない直流機
の場合には、一次遅れ回路１９を掛算器１５の後
に設けても良いことは言うまでもない。
以上説明したように、本発明によれば、補助巻
線の電流が、電機子電流の変化に対してそのまま
直ちに変化せず、時間的に遅れて変化するよう
に、一次遅れ回路を設けたので、急激な負荷変動
時においても全補極磁束が電機子電流の変化に良
好に追随して変化するようになり、良好な整流補
償を行なうことができる。しかも、前記一次遅れ
回路は電機子電流検出手段の出力回路側に設け、
補助巻線回路には半導体スイツチング素子のスイ
ツチング周波数に悪影響を与えるリアクトルを含
む一次遅れ回路を設けていないので、半導体スイ
ツチング素子のスイツチング周波数を高く設定し
て、定常運転時、直流機の無火花帯を狭めること
なく良好な整流補償を行なうことができる。
線の電流が、電機子電流の変化に対してそのまま
直ちに変化せず、時間的に遅れて変化するよう
に、一次遅れ回路を設けたので、急激な負荷変動
時においても全補極磁束が電機子電流の変化に良
好に追随して変化するようになり、良好な整流補
償を行なうことができる。しかも、前記一次遅れ
回路は電機子電流検出手段の出力回路側に設け、
補助巻線回路には半導体スイツチング素子のスイ
ツチング周波数に悪影響を与えるリアクトルを含
む一次遅れ回路を設けていないので、半導体スイ
ツチング素子のスイツチング周波数を高く設定し
て、定常運転時、直流機の無火花帯を狭めること
なく良好な整流補償を行なうことができる。
第１図は従来の直流機の要部展開図、第２図は
回転数に対する無火花帯の移動現象を示す特性
図、第３図は従来の整流補償装置のブロツク回路
図、第４図は本発明の一実施例に係る整流補償装
置のブロツク回路図、第５図は同整流補償装置の
動作説明図、である。 １……継鉄、２……主極、３……補極、４……
主極鉄心、５……主極巻線、６……補極鉄心、７
……補極巻線、８……補助巻線、９……電機子、
１１……ブラシ、１２……整流子、１３……電流
検出器、１４……回転数検出器、１５……掛算
器、１６……ゲート信号発生回路、１７……直流
電源、１８……電流制御回路、１９……一次遅れ
回路。
回転数に対する無火花帯の移動現象を示す特性
図、第３図は従来の整流補償装置のブロツク回路
図、第４図は本発明の一実施例に係る整流補償装
置のブロツク回路図、第５図は同整流補償装置の
動作説明図、である。 １……継鉄、２……主極、３……補極、４……
主極鉄心、５……主極巻線、６……補極鉄心、７
……補極巻線、８……補助巻線、９……電機子、
１１……ブラシ、１２……整流子、１３……電流
検出器、１４……回転数検出器、１５……掛算
器、１６……ゲート信号発生回路、１７……直流
電源、１８……電流制御回路、１９……一次遅れ
回路。
Claims (1)
- １ 電機子及び整流子を有する回転子と、界磁鉄
心及び界磁巻線からなる主極、補極鉄心、補極巻
線及びこの補極巻線とは差動的に巻装された補助
巻線からなる補極、並びにブラシを有する固定子
と、前記補助巻線に電流を供給する外部直流電源
と、半導体スイツチング素子からなる電流制御回
路と、電機子電流検出手段と、回転速度検出手段
と、これらの検出値を乗算する掛算器と、この掛
算器の出力に応じてゲート信号を発生するゲート
信号発生回路とを備え、前記電機子への電力の授
受を前記ブラシ及び整流子を介して行なうと共に
前記ゲート信号により前記電流制御回路のスイツ
チング周波数及び通流率を制御して前記補助巻線
に流れる電流を制御するものにおいて、前記電機
子電流検出手段と前記掛算器との間に一次遅れ回
路を設けたことを特徴とする直流機の整流補償装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58247369A JPS60144152A (ja) | 1983-12-29 | 1983-12-29 | 直流機の整流補償装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58247369A JPS60144152A (ja) | 1983-12-29 | 1983-12-29 | 直流機の整流補償装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60144152A JPS60144152A (ja) | 1985-07-30 |
| JPH0552152B2 true JPH0552152B2 (ja) | 1993-08-04 |
Family
ID=17162397
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58247369A Granted JPS60144152A (ja) | 1983-12-29 | 1983-12-29 | 直流機の整流補償装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60144152A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2533485B2 (ja) * | 1986-03-17 | 1996-09-11 | 株式会社日立製作所 | 直流機の整流補償装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS507243A (ja) * | 1973-05-23 | 1975-01-24 |
-
1983
- 1983-12-29 JP JP58247369A patent/JPS60144152A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60144152A (ja) | 1985-07-30 |
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