【発明の詳細な説明】
直巻電動機の速度制御装置
技術分野
本発明は交流電源から供給される直巻電動機の速度制御装置に関し、回転子巻
線の一端は電源端子の１つに接続され、固定子巻線の一端は第１の二方向シリコ
ン制御整流器を介して電源の他端子に接続されている。そして、固定子巻線は第
２の二方向シリコン制御整流器を介して電源の他端子に接続されたタップを備え
ている。このような装置は添付されている請求の範囲に最初に記述されている。
背景技術
上記の種類の装置はドイツ特許公開公報３２００７５３（DE-A-3200753）に記
載されている。この装置において、制御回路は二方向シリコン制御整流器のそれ
ぞれの１つの制御電極に印加されるトリガパルスを発生させるために設けられる
。固定子巻線に設けられたタップにより、固定子巻線全体が低速度の範囲におい
て電動機を動作させるときに用いられ、固定子の対応する低い磁化を有した減少
した巻線は、より高い速度の範囲で電動機を動作させるために利用される。
上記装置は、約１０００ワットを超えるパワーレンジにおいて上記種類の直巻
電動機を駆動するとき、交流の主ネットワークから得た電流において増加した調
波（harmonics）の度合いの問題を避けるのに役に立つことを証明した。
サイリスタ型又はトライアック型のシリコン制御整流器の位相制御の使用は、
順次正弦波の調波を発生する過渡現象に対する原因を
与える。この種の電動機を約１０００ワットを超えるパワーレンジで動作させる
場合、調波の度合いはネットワークに接続された他の装置に作用する干渉を引き
起こす許容し難い高さとなる。この問題に取り組む１つの方法は、誘導的又は容
量的手段を有するフィルタの使用、又はＰＷＭレギュレータの使用である。これ
らの解決の共通の特徴は、例えば、約１５００ワットの最大パワーを持った真空
掃除機の電動機に関し、高価格は望まない方法で製品の全体の価格をもちろん増
加させることを伴う。
発明の概要
本発明の目的は、上記予め決められた受入れ可能な値を取り出す電流において
調波の度合いを増加させることなしに、約１５００ワットにパワーを上げること
を許容する上記種類の直巻電動機のための制御装置を提供することである。この
目的は請求の範囲第１項の特徴を組み入れた制御装置により達成される。
図面の簡単な説明
本発明を、添付された図面を参照して２つの実施形態と共により詳細に記載す
る。
図１は、本発明の第１の実施形態による制御装置の回路図を示したものである
。
図２は、本発明の第２の実施形態による制御装置の回路図を示したものである
。
図３は、図１の装置において、電動機電流及びタップ電圧の波形をそれぞれ示
した図である。
発明の詳細な説明
図１において、直巻電動機１０は、ブラシ１１、１２、及び図式的に１３で示
されている回転子巻線を備えており、その端部は整流子１４を介してそれぞれブ
ラシ１１、１２に接続されていることが示されている。導体１５を介してブラシ
１１は、例えば電圧２３０Ｖで周波数５０Hzの交流電源の一方の端子１６に接続
されている。交流電源の反対側の端子は１７で示されており、導体１８を介して
回路の共通接続点Ｐに接続される。
電動機のブラシ１２は、間にタップＵを備えたコイルＬ１とＬ２により形成さ
れた固定子巻線の一端に接続されている。コイルＬ２の一端は、トライアックの
ような第１の二方向シリコン制御整流器１９を介して接続点Ｐに接続されている
。タップＵはトライアック型の第２のシリコン制御整流器２０を介して接続点Ｐ
に接続されている。機能の変更なしに、電動機は、巻線Ｌ１とＬ２に対応して巻
線の半分がブラシ１１と導体１５の間に設けられた分離された固定子巻線を備え
ることができる。この巻線の半分はタップを有していない。
トライアック１９のための第１のトリガ回路は、キャパシタ２２を介して接続
点Ｐに接続されたポテンショメータＰ１を有している。ポテンショメータＰ１と
キャパシタ２２の間の接続点は、ＤＩＡＣ型のトリガ要素２３を介してトライア
ック１９の制御電極に接続されている。
トライアック２０のための第２のトリガ回路は、キャパシタ２４を介して接続
点Ｐに接続されたポテンショメータＰ２により形成されている。ポテンショメー
タＰ２の他端は導体２５と１５を介して交流電源の端子１６に接続されている。
ポテンショメータＰ２とキャパシタ２４の間の接続点は、ＤＩＡＣ型のトリガ要
素２５を介してトライアック２０の制御電極に接続されている。２つのポテンシ
ョメータＰ１とＰ２は、以下に記載する理由のために機械的に相互に接続されて
いる。相互接続は破線２６で示されている。
図１による装置の機能を、図３を参照して述べる。低パワーレンジ、例えば約
１０００ワットまではトライアック１９は望みのレベルまで電動機１０の速度を
制御するために用いられる。用いられる位相制御のために、該パワーレベルまで
取り出された対応する電流は受入れ可能な値を超える割合の調波を生じさせない
。
ポテンショメータＰ１、キャパシタ２２及びＤＩＡＣ２３を有したトリガ回路
に関連したトライアック１９は従来の方法で動作し、図３ａに示されているよう
に、トリガ回路はポテンショメータＰ１の設定により決められた望みの時間ｔ１
でトリガ信号を発し、トライアック１９は導通を開始する。そして、トライアッ
クは残りの半分の期間導通を継続する。その後の負の半分の期間における推移は
類似している。
電動機が最大パワーまでのパワーレベルに対応するより高い速度範囲で駆動さ
れるとき、この現象は、電動機のより低い磁化がより高い速度で電動機を動作さ
せることを可能にすることに従って用いられる。電動機の駆動はそれからタップ
Ｕを介してトライアック２０により制御され、コイルＬ２は切り離される。その
ために問題なしに行なうために必要な条件は、トライアック２０が導通を開始す
る前にトライアック１９は十分に導通している、即ち、半分の期間の始めから導
通している。最後までポテンショメータは組になって作動する、即ち、これらは
同じ軸上で、Ｐ２がゼロの位置又は最大の抵抗の位置を離れることを許容される
前に、ポテンショメータＰ１は最小の抵抗の位置をとるように配列される。この
状態は図３ｂに示されている。これはトリガパルスがトライアック２０に発せら
れ、これを導通させるためＰ２が操作された場合、トライアック１
９が半分の期間の最初からポイントｔ２までいかに正しく導通するかを描いてい
る。明らかに、電流は値Ｉ１からより高い値Ｉ２に増加し、半期の最後までより
高い曲線になる。図３ｃにタップ電圧Ｕが示されている。これは導通しているト
ライアック１９にかかる電圧である。この電圧は、トライアック２０が導通を開
始し、それによりトライアック１９をターンオフするｔ２で負になる。これは望
みの機能を得るために重要である。もしトライアック１９が導通を継続すると、
熱の問題がコイルＬ１に生じる。
図２は本発明の別の実施形態を描いたものであり、図１の簡単なトリガ回路が
共通な型の集積された電子制御回路２７に置き換えられている。図１のように、
電動機はトライアック１９、２０により制御され、図１と同じ参照番号が同じ部
分を示すために用いられている。制御回路は導体２８を介してトライアック１９
の制御電極に接続された出力ＴＲ１を持っている。さらに、制御回路は導体２９
を介してトライアック２０の制御電極に接続された出力ＴＲ２を持っている。制
御回路２７の入力ＩＮは、電動機の全速度範囲内の望みの速度を設定するため、
ポテンショメータＰ３により変更できる印加される電圧又は電流を有している。
ポテンショメータＰ３は、望みの速度の自動設定及び制御のため圧力感知装置（
真空ボックス）のような、別の設定手段により置き換えることができる。代わり
に、設定手段は望みの速度に係る情報を含むデイジタル信号を入力ＩＮに加える
ことができる。制御回路２７の端子Ａは接続点Ｐに接続されている。
図２に示された本発明による実施形態の動作は、図１の実施形態のそれの類似
している。しかしながら、トライアック２０が導通を開始することができる前に
トライアック１９が十分に導通していなければならないという同じ条件が適用さ
れる。例えば、設定手段（
Ｐ３）が、第１の出力（ＴＲ１）に係るトリガパルスが第１の二方向シリコン制
御整流器（１９）を十分に導通させている速度より高い速度に設定された場合の
み、トリガパルスが出力ＴＲ２に発っせられるように、この条件を制御回路２７
に入力することができる。制御回路はマイクロコンピュータとすることができ、
制御パラメータは既知の方法でプログラムすることができる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Speed control device of series motor
Technical field
The present invention relates to a speed control device for a series-wound motor supplied from an AC power source,
One end of the wire is connected to one of the power terminals and one end of the stator winding is connected to the first two-way silicon.
Is connected to the other terminal of the power supply via the power control rectifier. And the stator winding is
With a tap connected to the other terminal of the power supply via two bidirectional silicon controlled rectifiers
ing. Such a device is first described in the appended claims.
Background art
A device of the above kind is described in DE-A-3200753 (DE-A-3200753).
It is listed. In this device, the control circuit is that of a two-way silicon controlled rectifier.
Provided to generate a trigger pulse applied to each one of the control electrodes
. Taps on the stator windings ensure that the entire stator windings remain in the low speed range.
Used to operate the electric motor with a correspondingly lower magnetization of the stator
The windings are used to operate the motor in a higher speed range.
The device is of the type described above in a power range above about 1000 watts.
When driving a motor, an increased regulation in the current obtained from the main AC network
It proved to be helpful in avoiding the problem of the degree of waves (harmonics).
The use of thyristor or triac type silicon controlled rectifier phase control
What causes transient sine wave harmonics?
give. Operate this type of motor in a power range above about 1000 watts
In some cases, the degree of harmonic draws interference that affects other devices connected to the network.
It is an unacceptable height to cause. One way to address this problem is inductively or constrained.
Either the use of filters with quantitative measures or the use of PWM regulators. this
A common feature of these solutions is, for example, a vacuum with a maximum power of about 1500 watts.
For vacuum cleaner motors, higher prices will of course increase the overall price of the product in an unwanted way.
With the addition.
Summary of the Invention
It is an object of the present invention to provide an electric current for extracting the above-mentioned predetermined acceptable value.
Increasing power to about 1500 watts without increasing the degree of harmonics
It is an object of the present invention to provide a control device for a series-wound motor of the type described above, which allows for: this
The object is achieved by a control device incorporating the features of claim 1.
BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
The invention will be described in more detail with two embodiments with reference to the attached drawings, in which:
You.
FIG. 1 shows a circuit diagram of a control device according to a first embodiment of the present invention.
.
FIG. 2 shows a circuit diagram of a control device according to a second embodiment of the present invention.
.
FIG. 3 shows the waveforms of the motor current and the tap voltage in the apparatus of FIG.
FIG.
Detailed description of the invention
In FIG. 1, a series motor 10 is shown as brushes 11, 12 and schematically at 13.
Rotor windings, the ends of which are respectively connected via commutators 14.
It is shown that they are connected to the lashes 11 and 12. Brush through conductor 15
11 is connected to one terminal 16 of an AC power supply having a voltage of 230 V and a frequency of 50 Hz, for example.
Have been. The terminal on the opposite side of the AC power supply is shown at 17 and via conductor 18
It is connected to the common connection point P of the circuit.
The motor brush 12 is formed by coils L1 and L2 with a tap U between them.
Connected to one end of the stator winding. One end of coil L2 is a triac
Connected to node P via such a first two-way silicon controlled rectifier 19
. The tap U is connected to the connection point P via a triac-type second silicon controlled rectifier 20.
It is connected to the. Without changing the function, the motor is wound corresponding to windings L1 and L2.
Half of the wire comprises a separate stator winding provided between the brush 11 and the conductor 15
Can be Half of this winding has no taps.
The first trigger circuit for the triac 19 is connected via the capacitor 22
It has a potentiometer P1 connected to point P. With potentiometer P1
The connection point between the capacitors 22 is connected via a trigger element 23 of the DIAC type.
Connected to the control electrode of the lock 19.
The second trigger circuit for the triac 20 is connected via the capacitor 24
It is formed by a potentiometer P2 connected to point P. Potentiometer
The other end of the terminal P2 is connected to terminals 16 of an AC power supply via conductors 25 and 15.
The connection point between potentiometer P2 and capacitor 24 requires a DIAC-type trigger.
It is connected to the control electrode of the triac 20 via the element 25. Two potencies
The meters P1 and P2 are mechanically interconnected for the reasons described below.
I have. The interconnect is indicated by dashed line 26.
The function of the device according to FIG. 1 will be described with reference to FIG. Low power range, eg about
Up to 1000 watts, the triac 19 reduces the speed of the motor 10 to the desired level.
Used to control. Up to the power level for the phase control used
The corresponding current drawn does not produce a proportion of harmonics that exceed the acceptable value
.
Trigger circuit having potentiometer P1, capacitor 22, and DIAC23
The triac 19 associated with operates in a conventional manner, as shown in FIG.
At the same time, the trigger circuit operates at the desired time t1 determined by the setting of the potentiometer P1.
And a trigger signal is issued, and the triac 19 starts conducting. And try it
The clock remains conductive for the other half of the period. The transition in the subsequent negative half period is
Similar.
The motor is driven at a higher speed range corresponding to the power level up to the maximum power
When this happens, the lower magnetization of the motor causes the motor to operate at a higher speed.
Used according to what is possible. Motor drive then tap
Controlled by the triac 20 via U, the coil L2 is disconnected. That
The condition necessary to perform without problems is that the triac 20 starts conducting.
Before starting, the triac 19 is fully conducting, i.e. from the beginning of the half period.
Through. To the end the potentiometers work in pairs, i.e. they are
On the same axis, P2 is allowed to leave the zero or maximum resistance position
Previously, potentiometer P1 is arranged to take the position of the least resistance. this
The situation is shown in FIG. 3b. This is because the trigger pulse is emitted to the triac 20
When P2 is operated to make it conductive, triac 1
9 illustrates how it conducts correctly from the beginning of the half period to point t2.
You. Obviously, the current increases from the value I1 to a higher value I2,
It becomes a high curve. FIG. 3c shows the tap voltage U. This is a conducting
This is the voltage applied to the Liac 19. This voltage causes the triac 20 to become conductive.
At the time t2 when the triac 19 is turned off. This is hope
It is important to get only the function. If triac 19 continues conduction,
A heat problem occurs in coil L1.
FIG. 2 depicts another embodiment of the present invention, wherein the simple trigger circuit of FIG.
It has been replaced by a common type of integrated electronic control circuit 27. As shown in FIG.
The motors are controlled by triacs 19, 20 and have the same reference numbers as in FIG.
Used to indicate minutes. The control circuit is connected to the triac 19 via the conductor 28.
Has an output TR1 connected to the control electrode. In addition, the control circuit is
Has an output TR2 connected to the control electrode of the triac 20 via System
The input IN of the control circuit 27 sets the desired speed within the full speed range of the motor,
It has an applied voltage or current that can be changed by potentiometer P3.
Potentiometer P3 is a pressure sensing device (for automatic setting and control of the desired speed).
It can be replaced by another setting means, such as a vacuum box. Instead
The setting means applies a digital signal containing information on the desired speed to the input IN
be able to. The terminal A of the control circuit 27 is connected to the connection point P.
The operation of the embodiment according to the invention shown in FIG. 2 is similar to that of the embodiment of FIG.
doing. However, before the triac 20 can begin conducting,
The same condition applies that the triac 19 must be fully conducting.
It is. For example, setting means (
P3) is when the trigger pulse related to the first output (TR1) is the first two-way silicon control.
When the speed is set higher than the speed at which the control rectifier (19) is sufficiently conducted.
This condition is controlled by the control circuit 27 so that a trigger pulse is issued to the output TR2.
Can be entered. The control circuit can be a microcomputer,
The control parameters can be programmed in a known manner.