JP3499108B2 - 単相誘導電動機の速度制御回路 - Google Patents

単相誘導電動機の速度制御回路

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JP3499108B2
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昭二 大岩
恭一 篠崎
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、単相誘導電動機の
通電角を可変にして、電源周波数や負荷等が変化しても
設定回転数で運転する単相誘導電動機の速度制御回路に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】図4は従来の単相誘導電動機の速度制御
回路を示す図である。図に示すように、1は交流電源、
2は単相誘導電動機(以下モータと記述)のロータ、3
は電気角で90度位相のずれた二つのモータ巻線、4は
進相用のコンデンサであり、モータの回転速度に比例し
た電圧を出力するタコジェネレータ5と速度指令用の基
準電圧発生器6との電位差を差動アンプ7で増幅し、そ
の出力を抵抗8とコンデンサ16からなる積分回路を介
してトリガ素子EUJT(Equivalent Unijunction Tra
nsister)11のエミッタ端子11cに接続し、交流電
源1をパワーダイオード15で全波整流し、そのピーク
部をツェナーダイオード9でクランプしてEUJT11
のベース端子11bに接続する。
【0003】EUJT11はエミツタ端子11cの電圧
値がベース端子11bの決められた電圧値を越えたとき
トリガパルスをベース端子11aに出力する。
【0004】EUJT11の出力端子であるベース端子
11aはモータの通電角を制御するサイリスタ14のゲ
ート端子に接続される。
【0005】モータ巻線3には交流電源1から、パワー
ダイオード15、サイリスタ14を介して通電角を制御
された電流が供給されることになる。
【0006】上記図4の従来例は、制御回路部17と電
力回路部18が電気的に絶縁されていないため、ライン
ノイズに弱く、電力回路部18のトラブルが制御回路部
17に波及する場合がある等の問題が生じやすい。
【0007】図5は図4の電力回路部18と制御回路部
17を電気的に絶縁した従来例で、EUJT11の出力
端子であるベース端子11aから、トランジスタ22を
介してホト・トライアック・カップラ23の発光側に接
続し、受光側端子をトライアック24のゲート端子に接
続することでトライアック24は通電角制御され、モー
タ巻線3に電流が供給される。
【0008】この図5では、電気絶縁のためにEUJT
11のベース端子11bには交流電源1をトランス27
で絶縁し整流回路28で全波整流した電圧を印加してい
る。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】モータは誘導性負荷で
あるため印加される電圧と流れる電流には位相差を生じ
るが、この位相差はモータの巻線仕様、進相用コンデン
サの容量、モータ負荷の大きさ等で大きく変動する。図
6はやや大形のモータの負荷の有無による電流の位相ず
れを示すもので、110は電源電圧波形、111は無負
荷時の電流波形であり電圧波形に比べてt1だけ位相が
進んでいて、112はある負荷状態での電流波形であ
り、負荷がかかると電流位相がt2となり更に進むこと
がわかる。
【0010】前述の図4の従来例では、モータに流れる
電流をパワーダイオード15を介してEUJT11のベ
ース端子11bにバイアス電圧としているので、電圧と
電流の位相のずれは生じていない。
【0011】しかしながら、図5の絶縁タイプ構成の従
来例では、モータに流れる電流とEUJT11のベース
端子11bのバイアス電圧間の位相に図6に類したずれ
を生じる。
【0012】図7は上記図5の状態でのEUJT11の
ベース端子11bの電圧波形121とエミッタ端子11
cの電圧波形122とベース端子11aに発生するトリ
ガ電圧波形123とモータ電流波形124を示すもの
で、EUJT11の特性から電源周波数の半周期t内で
1発目のトリガパルス125が出たあとでも何発かのト
リガパルスが生じ、特に全波整流電圧(EUJT11の
ベース端子11bの電圧121と同一)の立ち下がりが
零電位に近ずくと頻度が高くなる。
【0013】その多発するトリガパルスにより、電源周
波数の半周期内で2度トリガし、位相のずれているトラ
イアック24では誤点弧を生じ、通電角がある周期で1
00%になる場合が生じ、モータは激しく振動するとい
う問題がある。
【0014】本発明は上述の課題を解決するためになさ
れたもので、トライアックが誤点弧し、モータを振動さ
せることのない安定した単相誘導電動機の速度制御回路
を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明においては、単相誘導電動機の回転速度を検
出するタコジェネレータと、上記タコジェネレータの検
出電圧と速度指令電圧との偏差を増幅する差動アンプ
と、上記差動アンプの出力を積分する積分回路と、交流
電源をトランスで絶縁し全波整流する整流回路と、上記
整流回路電圧をベース端子に、上記積分回路出力をエミ
ッタ端子に接続したトリガ素子EUJTと、上記EUJ
Tの電源周波数の位相に同期したトリガパルスを発光側
に受けるホト・トライアック・カップラと、上記ホト・
トライアック・カップラの受光側の信号により作動する
トライアックとを有する単相誘導電動機の速度制御回路
に於いて、上記全波整流電圧の立ち上がりの零電圧付近
を検出してセットパルスを発生させるセットパルス発生
回路と、上記電源周波数の半周期内で多発する上記トリ
ガパルスを遅延させてリセットパルスを発生させるリセ
ットパルス発生回路と、上記セットパルスと上記リセッ
トパルスで作動するフリップ・フロップ回路と、上記フ
リップ・フロップ回路の出力信号および上記トリガパル
スにより有効なトリガパルスを発生するAND回路と、
上記有効なトリガパルスを発光側に受けるホト・トライ
アック・カップラとを設ける。
【0016】また、上記トリガパルスの内、有効なトリ
ガパルスのみを通過させる抵抗・コンデンサで構成され
るローパス・フィルタを有する有効トリガパルス選択回
路を設ける。
【0017】
【発明の実施の形態】図1は本発明に係る単相誘導電動
機の速度制御回路の一つの実施の形態を示す図である。
図に示すように、図5の従来の部品構成と異なる点は制
御回路部17Aであり、幾つかの回路部品が追加されて
いる。すなわち、コンパレータ32は零電圧付近の基準
電圧31とEUJT11のベース端子11bにかかるピ
ーククリップされた全波整流電圧とを比較するもので、
EUJT11のベース端子11bの電圧が基準電圧発生
器31の電圧よりも低い場合にローレベルの出力とな
り、この出力を微分回路33を介してコンパレータ32
の立ち上がりエッジでセットパルスを発生し、フリップ
・フロップ回路35のセット端子Sに接続する。上記の
基準電圧発生器31、コンパレータ32、微分回路33
で構成される回路をセットパルス発生回路と称す。
【0018】また、EUJT11のベース端子11aか
ら発生したトリガパルスは、そのパルス幅よりも短い遅
れ時間を持つ遅延回路34を介してリセットパルスを発
生させ、リセット端子Rに接続される。EUJT11、
遅延回路34で構成される回路をリセットパルス発生回
路と称す。
【0019】更に、フリップ・フロップ回路35の出力
は、ANDゲート回路36の一方の入力端子に接続さ
れ、他の入力端子にはEUJT11のベース端子11a
の出力が接続され、ANDゲート回路36より有効なト
リガパルスが出力される。上記有効なトリガパルスはト
ランジスタ22を介してホト・トライアック・カップラ
23の発光側に入る。
【0020】図2は図1の回路の各部の電圧波形を示す
もので、101はEUJT11のベース端子11bの電
圧、102はコンパレータ32の出力電圧、103は微
分回路33の出力電圧、104はトリガパルスであるE
UJT11のベース端子11aの電圧、105は遅延回
路34の出力電圧、106はフリップ・フロップ回路3
5の出力電圧、107はANDゲート回路36の出力電
圧であり、電源周波数の半周期t内で多発するトリガパ
ルスから正規のパルスである1発目のみのトリガパルス
を取り出すことが可能である。
【0021】上述の図1の如き構成においては、電源周
波数の半周期tで多発するトリガパルスはフリップ・フ
ロップ回路35のセットパルスにより、即ちEUJT1
1のベース端子11b電圧の立ち上がりが零電圧付近
で、トリガパルス待ちとなり、1発目のトリガパルスが
入ると微少な時間遅れ後にフリップ・フロップ回路35
はリセットされ、次のセットパルスが入るまでトリガパ
ルスは受付られぬため、2発目以降の多発するトリガパ
ルスは無視され、トライアック24の誤点弧もなく、安
定したモータの回転速度制御が可能となる。
【0022】次に、図3は本発明に係る単相誘導電動機
の速度制御回路の他の実施の形態を示す図である。図に
示すように、図1の制御回路部17Aの代わりに制御回
路部17Bを構成している。図7のトリガ電圧波形12
3のように全波整流電圧121が立ち下がり零に近ずく
に伴いトリガパルスが増加し、この近辺でトライアック
の誤点弧が多いが、そのトリガパルスはパルス幅が狭い
ので、ローパスフィルタを抵抗41とコンデンサ42と
で構成して、図7のトリガパルス123から、パルス幅
の狭いパルスを減衰させて、無効パルスとしてしまうこ
とができる。上記ローパスフィルタを用いた回路を有効
トリガパルス選択回路と称す。上記有効トリガパルス選
択回路を用いることにより、パルス幅の広いパルスのみ
正規の有効なトリガパルスとして取り出すことができ、
無効なトリガパルスの除去が可能となる。
【0023】上述のように、図3の速度制御回路では、
簡単な構成により、ある範囲で無効なトリガパルスの除
去が可能であり、モータ巻線3、負荷トルク等を限定す
ればコストメリットが大きく、経済的で実用的な回転速
度制御が可能となる。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る単相
誘導電動機の速度制御回路においては、電源電圧の半周
期の1発目のトリガパルスを確実に出力することがで
き、トライアックの誤点弧がなくなり、モータは安定に
制御される。
【0025】また、有効トリガパルス選択回路を有する
速度制御回路では、簡単な構成により、ある範囲で無効
なトリガパルスの除去が可能であり、経済的で実用的な
回転速度制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る単相誘導電動機の速度制御回路の
一つの実施の形態を示す図である。
【図2】図1の各部の電圧波形を示す図である。
【図3】本発明に係る単相誘導電動機の速度制御回路の
他の実施の形態を示す図である。
【図4】従来の速度制御回路の構成図である。
【図5】絶縁タイプの従来の速度制御回路の構成図であ
る。
【図6】モータの電圧と電流の位相関係を示す図であ
る。
【図7】図5の各部の電圧波形を示す図である。
【符号の説明】
1 :交流電源 21 :抵抗 2 :ロータ 22 :トランジスタ 3 :モータ巻線 23 :ホト・トライア
ック・カプラ 4 :進相用コンデンサ 24 :トライアック 5 :タコジェネレータ 25 :抵抗 6 :基準電圧発生器 26 :コンデンサ 7 :差動アンプ 27 :トランス 8 :抵抗 28 :整流回路 9 :ツェナーダイオード 31 :基準電圧発生器 10 :抵抗 32 :コンパレータ 11 :EUTJ 33 :微分回路 11a:べース端子 34 :遅延回路 11b:ベース端子 35 :フリップ・フ
ロップ回路 11c:エミッター端子 36 :ANDゲート
回路 12 :抵抗 41 :抵抗 13 :抵抗 42 :コンデンサ 14 :サイリスタ 15 :パワーダイオード 16 :コンデンサ 17 :制御回路部 17A:制御回路部 17B:制御回路部 18 :電力回路部 20 :抵抗
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−47281(JP,A) 特開 平4−222495(JP,A) 特開 平8−251978(JP,A) 特開 昭58−54889(JP,A) 特開 平1−143588(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02P 5/41

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】単相誘導電動機の回転速度を検出するタコ
    ジェネレータと、上記タコジェネレータの検出電圧と速
    度指令電圧との偏差を増幅する差動アンプと、上記差動
    アンプの出力を積分する積分回路と、交流電源をトラン
    スで絶縁し全波整流する整流回路と、上記整流回路電圧
    をベース端子に、上記積分回路出力をエミッタ端子に接
    続したトリガ素子EUJTと、上記EUJTの電源周波
    数の位相に同期したトリガパルスを発光側に受けるホト
    ・トライアック・カップラと、上記ホト・トライアック
    ・カップラの受光側の信号により作動するトライアック
    とを有する単相誘導電動機の速度制御回路に於いて、上
    記全波整流電圧の立ち上がりの零電圧付近を検出してセ
    ットパルスを発生させるセットパルス発生回路と、上記
    電源周波数の半周期内で多発する上記トリガパルスを遅
    延させてリセットパルスを発生させるリセットパルス発
    生回路と、上記セットパルスと上記リセットパルスで作
    動するフリップ・フロップ回路と、上記フリップ・フロ
    ップ回路の出力信号および上記トリガパルスにより有効
    なトリガパルスを発生するAND回路と、上記有効なト
    リガパルスを発光側に受けるホト・トライアック・カッ
    プラとを有することを特徴とする単相誘導電動機の速度
    制御回路。
  2. 【請求項2】単相誘導電動機の回転速度を検出するタコ
    ジェネレータと、上記タコジェネレータの検出電圧と速
    度指令電圧との偏差を増幅する差動アンプと、上記差動
    アンプの出力を積分する積分回路と、交流電源をトラン
    スで絶縁し全波整流する整流回路と、上記整流回路電圧
    をベース端子に、上記積分回路出力をエミッタ端子に接
    続したトリガ素子EUJTと、上記EUJTの電源周波
    数の位相に同期したトリガパルスを発光側に受けるホト
    ・トライアック・カップラと、上記ホト・トライアック
    ・カップラの受光側の信号により作動するトライアック
    とを有する単相誘導電動機の速度制御回路に於いて、上
    記トリガパルスの内、有効なトリガパルスのみを通過さ
    せるローパス・フィルタを有する有効トリガパルス選択
    回路を有することを特徴とする単相誘導電動機の速度制
    御回路。
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