JPS5820559B2 - 誘導電動機の速度制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、誘導電動機を２速度電動機として運転し、負
荷機械の位置ぎめ停止等に好適ならしめた速度制御装置
に関する。

近年機械の精密化、高速化が進展するに伴い位置ぎめ制
御の要求が増大してきた。

この場合、停止精度は被動体の速度の２乗に略比例する
から、一旦被動体を低速運転に切換えてから停止させる
と停止精度を飛躍的に向上させることができる。

このため、従来は低速運転をするために親子モータや多
段減速機、或は５ＣＲ−モータ等の可変速機が使用され
ていたが、これらはいずれも高価であり、これを単に停
止直前のごく短時間の低速運転を行うために使用するこ
とは甚だ不経済である。

そこで最近は直接誘導電動機を簡易に周波数制御をする
、いわゆる間引き通電方式が使用されてきた。

前記間引き通電方式の１つに、三相交流電源と三相誘導
電動機との間に双方向性スイッチング素子を挿入し、該
素子を適宜点弧制御することによって電動機に電源周波
数の１／ （ｎは整数）６ｎ±１ の低周波電圧を印加する方式がある。

しかしこの方式は減速比の６倍の段数を有するリングカ
ウンタを必要とするため、例えば減速比を１３（ｎ＝２
）とすれば７８段ものリングカウンタを必要とし、非実
用的である。

そのため６ｎ±１段のリングカウンタに３進リングカウ
ンタを組合せてリングカウンタの段数を減少させた制御
装置も提案されているが、それでも例えばｎ＝３の場合
は１７段又は１９段のリングカウンタを必要とし、装置
が複雑となる。

さらに前記のいずれの従来例においてもリングカウンタ
の固有の出力をスイッチング素子に与えているため、電
源投入後最初に入力する電源同期信号を識別して６ｎ±
１段のリングカウンタ又はこれと３進リングカウンタと
を所要の初期状態にセットするための初期セット装置を
付加しなければならず、装置が一層複雑化するという欠
点がある。

本発明の目的は、従来の上記欠点を除去した誘導電動機
の速度制御装置を提案するにある。

以下本発明の実施例を図面に従って説明する。

第１図は本発明のブロック回路を示し、Ｒ，Ｓ。

Ｔは三相交流電源、Ｍは三相誘導電動機、ｕ ｔ ｖ
ｔＷは電機子巻線、ＴＩ 、Ｔ２．Ｔ３はトライアック
等の双方向性スイッチング素子（以下サイリスクと称す
る）である。

Ａは電源の正負の線間電圧に対応した６個の同。

期信号ａを出力する同期信号発生装置、Ｂは同期信号ａ
と６進リングカウンタＤの出力ｄとを論理処理して基準
信号すを出力する基準信号発生装置、Ｃは基準信号すを
分周して分周出力により６進リングカウンタＤを作動せ
しめる１／ｎ 分周器、Ｅは６進リングカウンタＤの出
力を論理結合して電源電圧の６ｎ １／２サイクルを
１周期とし、？巾で互に口凸の位相差を有する３個の相
別基準信号ｅを出力する相別基準信号発生装置、Ｆは点
弧位相調整器、Ｇは点弧位相調整器Ｆの出力ｆと出。

力ｅとを論理結合してサイリスタＴ１〜Ｔ３の点弧パル
スｇを与える点弧パルス発生装置である。

本発明においては基準信号発生装置Ｂと１分周器Ｃと６
進リングカウンタＤとが環状に結合していて、６進リン
グカウンタＤの出力に対応した位。

相の同期信号が選択されるので、電源投入時の６進リン
グカウンタＤが如何なる出力状態にあっても、その出力
状態に応じた同期信号を自動的に選択して、その同期信
号即ち電源電圧に対応するスイッチング素子を点弧して
電動機を遅滞なく起動。

させることができるのである。

したがって本発明においては６進リングカウンタの初期
状態を電動機起動の都度セットする必要はない。

第２図は第１図の点弧制御回路の詳細を示す。

同期パルス発生装置Ａは電源の各線間に接続した同一構
成の３個の回路からなる。

電源Ｔ、Ｈに接続した回路について説明すると、ホトカ
プラー１と抵抗２，３とは線間電圧Ｖ（第３図■）と同
期し且つ線間電圧■の反転電圧と同一位相の信号を発生
し、抵抗４，５及びインバータ６．７が構成するシュミ
ット回路は前記信号を波形整形して線間電圧Ｔ−Ｒと１
８０度位相が異る同期信号ａ３を発生し、さらにインバ
ータ８にて信号ａ３を線間電圧Ｔ−Ｒと同相の同期信号
ａ６に変換する。

線間電圧Ｒ−３，Ｓ−Ｔについても同様にしてそれぞれ
対応する線間電圧に対し、１８０度位相が異る同期信号
ａ１．ａ２、及び同相同期信号ａ４．ａ５を発生する。

第３図はｎ＝２の場合の各部の信号波形を示し、ａ１〜
ａ６は電源の線間電圧の正負に対応した矩形波信号であ
る。

第２図において、基準信号発生装置Ｂは６個のＡＮＤ素
子９〜１４とＯＲ素子１５からなり、ＡＮＤ素子９〜１
４は同期信号ａ１〜ａ６の１信号と後記する６進リング
カウンタＤの１出力とをそれぞれ入力し、その論理積信
号即ち基準信号すをＯＲ素子１５から出力する。

次に基準信号発生装置Ｂと１／ｎ分周器（ｎ−２とする
）Ｃと６進リングカウンタ（以後単にカウンタと称す）
Ｄとの綜合動作を説明する。

いまある時点でカウンタＤの内容がＯで、端子０の出力
がＨレベル、他の端子１〜５がＬレベルであるとすると
、ＡＮＤ素子１３のみが開いて信号ａ３を通過させ、Ｏ
Ｒ素子１５の出力は時刻ｔ１からｔ２ までＨレベル、
ｔ２からｔ３までＬレベルとなる（第３図ｂ）。

この出力信号すは分周器Ｃに入力するが、第１回目の入
力信号であるから分周器Ｃの出力は変化せず、したがっ
てカウンタＤの内容は変らない。

次に時刻ｔ３で信号ａ３が再びＨレベルとなると、該信
号ａ３はＡＮＤ素子１３ 、 ＯＲ素子１５を通って分
周器Ｃに第２回目の信号として入力し、分周期Ｃから信
号が出力してカウンタＤの内容を１にする。

すなわち、端子０がＬレベル、端子１がＨレベルとなる
。

その結果、ＡＮＤ素子１３は閉じ、代ってＡＮＤ素子１
０が開き、時刻ｔ３から１４ までの間は信号ａ４が分
周器Ｃに入力し、時刻ｔ４でＬレベルとなる。

次に時刻ｔ、で信号ａ４はＨレベルとなるが、これは分
周器Ｃの第１回目の入力信号となるから、分周器Ｃの出
力は変化しない。

信号ａ４が時刻ｔ６でＬレベルになり、次に時刻ｔ７で
Ｈレベルになると、分周器Ｃが出力してカウンタＤの内
容を２にする。

すなわち、端子１がＬレベル、端子２がＨレベルとなっ
て、ＡＮＤ素子１０が閉じ、ＡＮＤ素子１１が開く。

そのため時刻ｔ７からは信号ａ２が分周器Ｃに入力する
。

以下順次このような動作が進行して、ＯＲ素子１５から
は、電源電圧の位相角でπと２ 百πのＨレベル期間がπのＬレベル期間ヲオイテ交互に
現われる基準信号すが出力する。

分周器Ｃは前記百πのＨレベルが現われるごとにパ？、
７Ｃを発生し、カウンタＤの端子０〜５からはＴπ１ の巾で丁πづ５位相がずれた信号ｄＯ〜 ｄ５が発生する。

相別基準信号発生装置Ｅは３個のＯＲ素子１６゜１７．
１８を有し、ＯＲ素子１６は信号ｄＯ。

ｄｌ、ｄ３．ｄ４の論理和信号ｅ１を、ＯＲ素子１７は
信号ｄｉ、ｄ２．ｄ４．ｄ５の論理和信号ｅ２を、また
ＯＲ素子１８は信号ｄ２．ｄ３．ｄ５．ｄＯの論理和信
号ｅ３を１−ｆｆＬ出力する。

信号ｅｌ、ｅ２．ｅ３は電１１
４π 。

源電圧の一サイクルを１周期とする一巾のノ・ルスで互
に跡のも相差を有する。

３点弧位相調整装置Ｆはインバーター９、モノマ
ルチバイブレータ２０、可変抵抗２１、抵抗２２、コン
デンサ２３、インバータ２４、ＡＮＤ素子２５からなる
。

モノマルチバイブレーク２０はインバータ１９により反
転された基準信号ｆ１を入力して抵抗２１により定まる
巾のＱ出力ｆ２を生ずる。

またインバータ２４は抵抗２２とコンデンサ２３にて定
まる時定数により信号ｆ２よりαだけ位相が遅れた反転
信号ｆ３を発生し、ＡＮＤ素子２５は信号ｆ２とｆ３の
論理積信号すなわち点弧位相調整信号ｆ４を発生する。

したがって抵抗２１を調整すれば信号ｆ４の位相角αを
変えることができる。

点弧パルス発生装置ＧはＡＮＤ素子２６ 、２７゜２８
と該各素子に接続する抵抗２６１、トランジスタ２６２
、パルストランス２６３よりなる増巾器とからなり、Ａ
ＮＤ素子２６，２７．２８はそれぞれ信号ｅ１とｆ４、
ｅ２とｆ４、ｅ３とｆ４を入力して信号ｇ１．ｇ２．ｇ
３を発生する。

この信号ｇｌ、ｇ２．ｇ３を前記増巾器により増巾して
サイリスクＴＩ 、Ｔ２ 、Ｔ３をそれぞれ点弧すれば
、電動機Ｍにはｈｌ 、ｈ２．ｈ３の間引き電圧が印加
される。

該電圧ｈ１〜ｈ３の基本波は電源周波数のＴ］−の低周
波弄コ交流電圧であって１、電動機Ｍを定格速度のほぼ
百の低速をもって回転させる。

第４図は分周器Ｃの分局率を１とした場合の動作波形図
であり、ｂは基準信号、Ｃは分周器出力、ｄＯ〜ｄ５は
カウンタＤの出力を表わす。

またｅ１〜ｅ３は相別基準信号であって、電源電圧の−
サイクルを１周期とするり巾のパルスで、互３ に２“の位相差を有する。

ｆｌは基準信号すの反転信号であり、ｆ４は点弧位相調
整信号で、基準信号すの立下り時点より可変抵抗２１に
よって定まる位相角αだけ遅れたパルスとなる。

ｇ１〜ｇ３は信号ｅ１〜ｅ３と信号ｆ４との論理積信号
で、その増巾信号によりサイリスタＴ１〜Ｔ３を点弧制
御すると、ｈ１〜ｈ３に示す電圧が電動機Ｍに印加され
、その基本波電圧は電源周波数の百の低周波数の三相交
流電圧で、電動機Ｍを定格速度のほぼ上の低速で回転さ
せる。

第５図は分局器Ｃの分局率を３した場合の動作波形図で
、第３図と同符号のものはそれぞれ対応する同種の波形
を示す。

電動機Ｍに加わる電圧ｈｈ１〜ｈ３は電源周波数の土の
低周波成分を含６□エヤ、工よゆ。

星。５１８１７ る。

本発明は以上の通りであって、電動機を電源周波数の１
／６ｎ−１の低周波電圧をもって低速運転する場合に速
度制御装置としては１／。

分局器のｎを変えるだけで、その他の回路は共通に使用
することができるから融通性に富む利点がある上に、リ
ングカウンタとしては段数の少い６進リングカウンタで
足りるから回路構成が非常に簡単となる効果がある。

さらに、本発明においてはカウンタ内容が常に帰環され
て、カウンタ内容に応じた電源同期信号を選択すること
により基準信号を発生させるから、どの時点で電源を投
入しても、制御装置は直ちに動作状態に入ることが可能
であり、従来例における如き初期セット装置が不要であ
るから、装置全体を著しく簡素化することができる効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック回路図、第２図は
論理回路図、第３図は分局率ｎを２とした場合の回路各
部の動作波形図、第４図、第５図はそれぞれｎを１及び
３とした場合の回路各部の動作波形図である。 ＴＩ 、Ｔ２ 、Ｔ３・・・・・・双方向性スイッチン
グ素・子、Ｍ・・・・・・三相誘導電動機、Ｂ・・・・
・導率信号発生装置、Ｃ・・・・・・１分周器、Ｄ・・
・・・・６進リングカウンタ、Ｅ・・・・・・相別基準
信号発生装置、Ｆ・・・・・・点弧位相調整器、Ｇ・・
・・・・点弧パルス発生装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 双方向性スイッチング素子を介して三相交流電源よ
   り給電される三相誘導電動機の速度ｔｅｌｌ装置におい
   て、１分周器（ｎは整数）の出力により作動する６進リ
   ングカウンタの出力により前記電源の線間電圧の正負に
   対応する複数の同期信号を順次選択して基準信号を発生
   すると共に該基準信号により１分周器を作動させる基準
   信号発生装置と、前記基準信号に対可調整の遅れ位相を
   もつ点弧位相調整信号を発生する点弧位相調整器と、６
   進リングカウンタの出力のうち選択された複数の出力の
   論理和結合により前記電源の６０−１／２すイクルを１
   周期とじ−πの巾で互に＆三の位相差３ を有する３個の相別基準信号を出力する相別基準信号発
   生装置と、該相別基準信号と前記点弧位相調整信号との
   論理積信号を双方向性スイッチング素子の点弧信号とし
   て出力する点弧パルス発生装置とを有することを特徴と
   する誘導電動機の速度制御装置。