JPS59117490A - ブラシレス同期電動機の励磁装置 - Google Patents

ブラシレス同期電動機の励磁装置

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JPS59117490A
JPS59117490A JP57224130A JP22413082A JPS59117490A JP S59117490 A JPS59117490 A JP S59117490A JP 57224130 A JP57224130 A JP 57224130A JP 22413082 A JP22413082 A JP 22413082A JP S59117490 A JPS59117490 A JP S59117490A
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JP
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voltage
excitation
circuit
thyristor
turned
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JP57224130A
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Kihei Nakajima
中島 喜平
Hitoshi Ito
整 伊藤
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Toshiba Corp
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/022Synchronous motors
    • H02P25/03Synchronous motors with brushless excitation

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor And Converter Starters (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、同期電動様の界磁巻線を放電抵抗で短絡して
誘導機として始動し、一定速度に達した後同期゛融動機
に直流励磁をかけ放電抵抗を切離して同期運転するブラ
シレス同期電動機の励磁装置に係シ、特に放電抵抗の切
離し、保護に関する。
〔発明の技術的背景〕
ブラシレス同期電動機は、交流励磁機および回転整流器
を備え、始動制御部をも回転体上に持つという構造から
ブラシなど頻繁な保守点検を要する部品が無く、従って
運転費用が安価であるという利点がある。このため近年
ブラシレス同期電動機は種々の分野に用いられるように
なっており、今後その用途はますます増大するものと考
えられる。
このようなブラシレヌ同期電動機に用いられる従来の励
磁装置は、例えば、第1図に示すような形で知られてい
る。図において、1は回転子1aおよび回転子Lfk有
する交流励磁機、2は固定電鴫機子2aおよび回転界磁
極(界磁巻趣)2fを有する同期電動機であシ、両回転
子1fと2fは直結されている。この回転子1f、2f
と共に回る混合ブリッジ形の整流回路(回転昭流器)3
は、交流励磁機1の交流出力を整流し、界饅巻線2fK
厘流の界磁電流を供給する。界磁巻線2fには、直列接
続された放電抵抗4および放電抵抗断続用ヌイツチ5が
並列に接続されている。そして放電抵抗4に流れる界磁
誘起電流は、最適位相時に整流口)V63を投入制御す
る適位相投入制御回路6に与えられ、この回路6から出
力される励磁投入信号に基づいて励磁投入信号保持回路
およびゲート回路8を介して前記整流回路3の通′酸が
制御側される。なお、前記放電抵抗4、ヌイツ千5およ
び開側j回路5,6,7.’8は前記整流回路3と同様
に回転子1a、2fと共に回転する。
このように構成される励磁装置の動作を説明する。前述
のようにブラシレヌ同期電動機は始動中励磁を与えず誘
導機として始動するが、この時界磁巻g12fを開放し
ておくと高電圧が誘起し絶縁破壊奮起こす危険があるた
め、始動中は必ず界磁巻線2fの両端を放電抵抗4で短
絡する必要がある。またこれによシ起動トルクも増大さ
せることができる。なお、放電抵抗4を常時接続する方
式もあるが、励磁中も放電抵抗4に通電されるため、損
失が大きく、また熱容量的にも大きな抵抗器を用いなけ
ればならないという欠点がある。そのため、一般にはヌ
イッチ5を用いて励磁中は切離す方式が採用される。そ
してこの方式に用いられるヌイツチ5は、例えば、逆並
列に接続されたダイオード51およびサイリスク52と
、サイリスク52ののゲートに接続されたツェナーダイ
オード53とで構成される。
ここで、電動機2を誘導機として始動させると、界磁巻
線2fに交流のすべり周波数電圧が誘起される。このI
寮整流回路3のサイリスクはオフ状態となっているので
、励磁機lの発生電力は該整流回路3で遮断されている
。そして前記界磁巷11g12fの誘起電力によシ、ダ
イオード51に順方向の電圧が加わっている半サイクル
期間中は、該ダイオード5[が導通して放電抵抗4に通
電され、次に逆方向電圧が加わる半サイクル期間では、
ダイオード51およびサイリスク52がオフ状態となっ
ているので界磁巻線2fに高電圧が誘起さオL1 ツェ
ナーダイオード53のツェナー電圧に達するとサイリス
ク52が点弧して放電抵抗4が通電される。これを繰シ
返すとすべ#)周波数電圧が低下して電動機速度が上昇
していく。そして電動機速度が同期速度近辺まで上昇す
ると、これを適位相投入制御回路6が検出して最適位相
で励磁投入信号全出力する。
即ち、ン願位相投入制御回路6では、放電抵抗4の゛は
圧■1が高い場合(即ち、電動機速度が小さく、すべり
周波数電圧が高い場合)には抵抗R6およびコンデンサ
C6のゲート回路を介してサイリスク5OR6がオン状
態となってコンデンサC61に充電されないが、電動機
2が同期速度近辺まで上昇すると前記霜、圧■、が低下
するので、サイリ2り80R6の導通抵抗が大きくなっ
て前記コンデンサ061に充電される。そしてこのコン
デンサ0.1の充電電圧がトリガダイオードTDのブレ
ークオーバ電圧に達すると、該ダイオードTDの抵抗が
零近くまで低下して発光ダイオードLED6に通電され
該発光ダイオードLED、が発光して励磁投入信号全出
力する。従ってこの適位相投入制御回路6は、放電抵抗
4の上方シ;M子部が(→電位で、かつ電動機速度が同
期速度近辺まで上昇したことを検出して出力信号を出し
、この信号を保持する励磁投入信号保持回路7のホトサ
イリスタPSOR1に与える。すると励磁機tから供給
されダイオードで直流変換された直流が保持回路7の発
光ダイオードLED、→ホトサイリスクPSOR。
へと流れ、該発光ダイオードLED7が発光すると、ゲ
ート回路8のホトサイリスタPSC!R,がオンしてサ
イリスク5eR8がオンする。これにより、前記励磁(
幾1からダイオードを介して供給される直流電流、が、
サイリスク5CRj を介して整流回路3のサイリスタ
5OR3のゲートへ与えられ、該サイリスタ5CR3が
オンし、励磁機1から該整婚、器3を介して直流電流が
界磁巻線2fへ供給されて界磁投入が行われる。この場
合、界磁投入の最適位相は、ダイオード5【が導通して
いル状態であり、ツェナーダイオード53のツェナー電
圧を励磁電圧より大きく選んでおけば、サイリスタ52
がオフしたま−まで放電抵抗4が切Ebトされ、同Jυ
」引込して定電運転に入ることになる。
〔背景技術の問題点〕
しかし、上記励磁装置によれば、励磁中に、スイッチ5
中の構成素子51.52.53が破損したり、ノイズで
誤動作して導通してしまつ7j ”53合、あるいは界
@全最適位置状態で投入しても一回で同期引込みかで@
なかった時や、負荷の急増で−iし、f脱調してしまっ
た時に界磁電圧がツェナーダイオード53のツェナー電
圧を超えてサイリスタ52がオンした場合K(Ii、そ
のまま常時放電抵抗4がつきっばなしになる可能性があ
る。こうした場合、放電抵抗4が過熱し、著しい時には
機器の破損に至る場合も考えられる。これを防ぐために
放電抵抗4の熱的容量を犬きくすれば、形骸も大きくな
り、ブラシレス同期電動機としては不利なものとなる。
〔発明の目的〕
本発明は、上記のような従来の励磁装置の欠点を除去す
るためになされたものであって、スイッチの故障等によ
って励磁中に常時放電抵抗が通電されることがないよう
にした信頼性の高いブラシレス同期電動機の励磁装置を
提供することを目的とする。
〔発明の概要〕
この目的全連成するために、本発明では、整流回路の通
電動作中に、励磁機から該整流回路を介して同期電動機
の界磁巻線へ供給される励磁電流が、放電抵抗断続スイ
ッチを介して放電抵抗に流れた場合には、この電流を検
出して前記整流回路の通電全遮断して前記スイッチをリ
セットするようにしている。
〔発明の実施例〕
以下、添付図面を参照しつつ本発明の詳細な説明する。
第2図はこの実施例に係る励磁装置の回路図であり、前
記纂1図と同一要素は同一符号が付されている。そして
この装置が前記第1図と異なる点は、放電抵抗電圧検出
器9が付加されていることである。
この放電抵抗電圧検出器9は、励磁中の放′岨抵抗4に
流れる電流を検出して整流回路3を辿断するものであり
、次のように構成される。即ち、放電抵抗4に電圧検出
用タップ4T’(f設ける。そしてこのタップ4Tの電
圧■2全検出するための抵抗91およびコンデンサ92
の直列回路と、該コンデンサ920両端に接続されたト
リガダイオード93および抵抗94.95の直列放電回
路と、該抵抗95によってバイアヌされ励磁投入信号保
持回路7中の保持サイリスタPBOR1の電流をバイ/
</Cするヌイツチングトランジヌタ96と、前記コン
デンサ92に並列接続され該コンデンサ92の蓄積電荷
極性を決定するダ・イオード97とで構成される。
次に、この励磁装置の動作を説明する。励磁中において
、スイッチ5のサイリフタ52は通常の運転状転におい
てはオフ状態となっているので、励磁機【から整流回路
3を介して界磁巻線2fへと供給されるiα流電流(励
磁電流)は該サイリスタ52で遮断され、放電抵抗4に
励磁電流が流れない。
ところが、負荷・変動によって界磁電圧がツェナーダイ
オードのツェナー電圧を超える等の理由により、サイリ
スタ52がオン状態となった場合、励磁1氏流が該サイ
リスタ52ヲ通って放電抵抗4に流れる。すると、この
電流がタップ4Tおよび抵抗91全通してコンデンサ9
2側に流れ、該コンデンサ92が充′喧される。タップ
4.で検出される検出電圧■2がある一定値以上あると
、コンデンサ92の電圧は上昇し、トリガダイオード9
3のブレークオーバ電圧に達すると、コンデンサ92の
蓄積電荷がトリガダイオード93→抵抗94.95−’
コンデンサ92というループで放電し、ヌイツチングト
ランジヌタ96がオンとなる。すると、励磁投入信号係
持回、路7の保持サイリスタPSOR,の電流が該ヌイ
ツチングザイリスタ96でパイ戸くヌされ、該保持すイ
リスタPSOR7がオフとなって発光ダイオードL11
nD70発光が止み、ゲート回路8のホトサイリスタP
 80 R8およびサイリスタSOR,がオフとなって
整流回路3へのゲートit位が遮断される。これによシ
整流回路3の通電が阻止され、励磁が停止される。
前記の電圧検出器9は、始動時に放電抵抗4に通電して
いる時も動作する。ところが動作するのは励磁投入適位
相とは逆位相のザイリヌク52に通電している半サイク
ル期間であるので、始動時の励磁投入動作には何ら悪影
響を及ぼすことがない。
従って励磁中に電圧検出器9が動作して整流回路3がオ
フし、もし同期電動機2が脱調しても励磁が停止するの
で、速度が多少低下しても再び誘導電動機として加速し
、適位相動磁投入全行ない、放電抵抗4を切離して同期
運転に入る。ヌイツチ5の構成素子の破損などにより、
それでもなお放電抵抗4が切離されない場合、前記保接
動作を繰9返すので、始動不能という形で外部に素子破
損全仏える。このため、ヌイッチ5の素子破損をも早期
に検知することができる。
上記実施例では、放電抵抗4の徊;圧検出のため検出用
タップ4T’(r設けることにより、検出・電圧値v、
2任慧に選ぶことができ、電圧検出器9の素子容愈に合
わせることで回路の小型化、ひいては励磁装置全体の回
路の小型化が可能となる。また、電圧検出に抵抗91と
コンデンサ92の充電回路、およびトリガダイオード9
3ヲ用いたのは、放電抵抗電圧■2、即ち励磁電圧の広
範囲な変化に対して確実に動作させるためであシ、これ
によりいかなる励磁状態であれ、放電抵抗4に通電する
と、整流回路3をオフさせることができる。
第3図は、本発明の曲の実施例に係る励磁装置の回路図
を示すものである。この装置が前記第2図と異なる点は
放電抵抗電圧検出器19、励磁投入信号保持回路17お
よびゲート回路18の回路構成が!Aなることである。
即ち、励磁電圧の変化幅が小さい場合には、電圧検出器
19は分圧回路R19+ RIllIで検出した検出電
圧で直接励磁投入信号保持回路17を遮断するヌイツチ
ングトランジヌタSTR,7を駆動してもよい。また保
持回路17もユニジャンクショントランジヌタU、TT
、、金剛いた発振器で構成し、この発振器の出力信号を
バルヌトランヌF T 、、に介して出力し、ゲート回
路18のサイリフタ5OR18iオフ状態にして整流回
路3のゲート電流を遮断するようにしてもよい。
なお、上記実施例では、放電抵抗電圧検出器9゜19で
放電抵抗40電圧■2を検出して整流回路3を遮断する
ようにしているが、放電抵抗4に流れる電流を直接検出
して整流回路3を遮断するようにしても、同様の作用、
効果を有する。また、上記実施例の励磁装置では、負荷
変動にともなう界磁電流の制御t、負荷に応じて励磁機
1の界磁巻勝【fに与える界磁電流ff:変化させて電
機子巻線[aの誘起電圧ケ変化させ、これにより界磁巻
線2fKJえる界磁電流全調整するようにしているが、
整流回路3中のサイリスタの点弧角全直接制御して該整
流回路3の直流出力電圧を変化孕せて界磁■流の制御を
行うようにすることもできる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、ブラシレス同期
電動機の励磁中に、放電抵抗が切離されず通電しておれ
ば、励磁電流を供給する整流回路をオフするような構成
にしたため、励磁中に誤まって常時放電抵抗に通電し、
損失が増加したり、過熱によシ機器が破損したシするこ
とがなくなり、放電抵抗の熱的容量も小さくできるとい
う効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のブラシレス同期電動機の励磁装置を示す
回路図、第2図は本発明の実施例に係る励gi装置の回
路図、第3図は池の実施例に係る励磁装置の回路図であ
る。 t・・・交流励磁機、2・・・同期電動機、La、2a
・・・電機子、Lf、2f・・・界磁巻線、3・・・整
流回路、4・・・放゛電抵抗、5・・・ヌイツチ、6・
・・適位相投入制御回路、7.17・・・励磁投入信号
保持回路1.8 、18・・・ゲート回路、’9.19
・・・放電抵抗電圧検出器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【、交流励磁機の出力を直流に変換して同期電動機の界
    磁巻線に界磁電流を供給する整流回路と、同期電動機の
    始動時にはスイッチにより前記界磁巻線に並列に接続さ
    れかつ同期電動機の励磁時には該スイッチにより前記界
    磁巻線から切離される放電抵抗と、始動時に前記界磁巻
    線にかり起される起電力に基づいて前記整流回路の通電
    全制御する制御回路と全、前記同期電動機の回転子と共
    に回転するように設けたブラシレス同期電動機の励磁装
    置において、 前記整流回路の通電動作中に該整流回路から供給される
    励磁電流が前記スイッチを介し1前記放電抵抗に流れた
    場合、この電流を検出して前記制御回路を介して前記整
    流回路の通′亀を遮断して前記スイッチをリセットする
    回路全役けたこと全特徴とするブラシレス同期電動機J
    機の励磁装置。
JP57224130A 1982-12-21 1982-12-21 ブラシレス同期電動機の励磁装置 Granted JPS59117490A (ja)

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JPH0258874B2 JPH0258874B2 (ja) 1990-12-10

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015502727A (ja) * 2011-10-24 2015-01-22 アーベーベー・テヒノロギー・アーゲー 同期式モータを制御するためのシステムおよび方法
US10075112B2 (en) 2016-02-25 2018-09-11 Hitachi, Ltd. Field winding type synchronous machine

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JP2015502727A (ja) * 2011-10-24 2015-01-22 アーベーベー・テヒノロギー・アーゲー 同期式モータを制御するためのシステムおよび方法
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