JPS5939840Y2 - 直流電動機速度制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は直流電動機定速度制御装置にか＼す、特に電動
機の負荷変動によって電機子に誘起されろ誘起電圧の帰
還四路を含めたサイリスタ点弧回路に関するものである
。

従来より第１図に示すようなダイオードとサイリスタの
混合ブリッジ回路による全波位相制御電流で直流電動機
を駆動する電圧帰還形定速度制御回路が知らｎているが
、これらは点弧用トリガー素子としてユニジャンクショ
ントランジスタ（以下ＵＪＴ）２７またはＰＮＰとＮＰ
Ｎｉランジスタ１８．１９の組み合せによる等価発振素
子を使用している。

すなわち、交流電源電圧から台形状電圧を得、この台形
状電圧で時定数回路のコンデンサを充電し、この充電電
圧とモーターが電流なしで惰性如転している時の誘起電
圧に６験た電圧とを点弧用トリガー素子で比較して、充
ｔｔ圧が誘起ＨＥに応じた電圧に達した時点で、コンデ
ンサは点弧用トリガ素子を通して放電し、この放電電流
で混合ブリッジ回路のサイリスタに点弧パルスを加え、
その後交流電圧が零点に達する捷でサイリスタの導通状
態を保って直流電動後に電流を供給している。

その後、コンデンサが再充電されて同様の動作をくりか
えす。

従って、誘起電圧に応じた電圧が電動機の回転数低下に
よって減少すると、次電重臣は速く誘起電圧に応じた電
圧に達してサイリスタの導通角を広げ、電動機に多くの
電流を流し、逆に自転数が上ると、誘起電圧に応じた電
圧が上ってサイリスタの導通角をせばめる。

このようにして、電動機の回転数が一定に制御される。

ここで、点弧用トリガー素子はＰＮＰトランジスタ１８
とＮＰＮ）ランジスタ１９とを組み合せた等価サイリス
ク又はＵＪＴ２７を用いているため、導通しＴこ後コン
デンサ２が放電し再度遮断状態に復帰してし１い、コン
デンサ２はこの時点から再充電を開始してし１う。

この再充電された電荷も電源電圧が零点に達することで
再放電されると、電源電圧が零点を越えた時点で、電荷
零点から充電が始まる。

しかし、電源電圧が零でも電動機の誘起電圧でコンデン
サの充ｉｔ荷は維持されるので、電源電圧が零点を越え
た次の周期ではコンデンサは充１．１荷が存在する状態
で充電が開始されてし１５゜従って、この次の周期では
電動機０向転数は誘起ＨＥに応じた制御がなされなくな
る。

このような誤動作を防止するために、抵抗２５゜２６、
ダイード２２，２３．２４、トランジスタ２０が挿入さ
れており、サイリスタの導通期間は点弧パルス発生回路
への給電を止めろとともにコンデンサ２を充分放電する
ようにしている。

このように、従来の電動機速度制御装置では、サイリス
タが所定の位相で点弧され導通したことを検出し、阻止
状態に復帰する１での間点弧回路の発振用コンデンサの
正電極部あるいは回路電源全体を零電位１で落す回路が
必要となる欠点がある。

本考案の目的は、か＼る従来技術による欠点を除去した
有効な直流電動機速度側脚装置を提供することである。

本考案の特徴は、点弧パルス発生回路にスイッチング素
子としてＮゲートサイリスクを使用し、点弧パルスを発
生すると同時に導通状態を保持させ、交流電源電圧の零
点で初めて阻止状態にリセットされろようなパルス発生
機能を備えたことである。

これにより、従来技術におけるようなダイオード、トラ
ンジスタ、抵抗からなる電圧遮断回路を不要とする。

本考案を説明する前に、１ず従来技術による装置の動作
を簡単に説明する。

第１図ａは点弧山路のパルス発生用にＰＮＰ）ランジス
タ１８とＮＰＮトランジスタ１９のトランジスタを用い
たもので、サイリスクと混合ブリンジ整流回路を構成し
ている。

他の２組のダイオードと他の２組のダイオードからなる
全波整流回路の出力を定電圧ダイオードＺＤで直圧クラ
ンフした台形波ｔＢＥを電源として構成された点弧パル
ス発生回路と、前記混合ブリッジのサイリスタ・カソー
ド共通端子よりダイオード２４を介し直流電動機に制御
された電流を供給する回路と、この電動機の逆誘起電圧
量により前記パルス発生回路の基準電位、すなわち抵抗
３と５との接続点の電位が変化するように構成された電
圧帰還回路と、さらにサイリスタが点弧した後導通して
いる期間前記パルス発生回路の電源を零電位會で落す回
路から構成されている。

また第１図すはパルス発生用にＵＪＴ２７を用い、サイ
リスタが点弧するとＵＪＴ２７のエミッタ電位に落し、
コンデンサ２の再充電を防止するようにした回路である
。

他の部分は第１図ａと同じである。

最初、電動機に電流が供給されていない場合は誘起ｔａ
Ｅの発生がなく、トランジスタ９への帰還電圧がないた
め、トランジスタ９は抵抗３，５、トランジスタ９のエ
ミッタ・ベース、抵抗１１を通して流れろ電流で駆動さ
れて、抵抗３と５との接続点にほぼ定電圧ダイオードＺ
Ｄでクランプされた台形波電圧を抵抗３と５とで分圧し
た電圧が得られろ。

−力、コンデンサ２が吹型された電圧がほぼ定電圧ダイ
オード２ＤのクランプｔａＥを抵抗３と５で分圧された
電圧に、ダイオード２１の順ＨＥ降下とトランジスタ１
８のエミッタ・ベース間立上り電圧（ＶＢＥ ）をプラ
スした電位１で充電アンプするとトランジスタ１８．１
９は電流正帰還動作で両エミッタ間０インピーダンスが
急激に低下し、コンデンサ２の電荷はパルストランス７
の一次巻線を介して放電する。

この放電々荷は二次巻線からサイリスクのゲート・カソ
ードに供給されるため、アノード・カソード間が順バア
ス状態にあるサイリスクが点弧され導通する。

このようにしてサイリスクが導通するとカソード電位が
ほぼ電源電圧近く壕で上昇するためトランジスタ２０は
抵抗２５．２６によりバイアスされオン状態になり、前
記トランジスタ９のベース・コレクタ間をダイオード２
２を介して短絡すると共に、パルス発生回路全体もダイ
オード２３を介して短絡し、サイリスタが阻止状態に復
帰する１でコンデンサ２への充電動作を停止させる。

次に、電機子１５に流れる電流が減少していき、サイリ
スクが阻止状態に復帰すると前記トランジスタ２０はカ
ットオフ状態になるためパルス発生回路には電源が供給
され、コンデンサ２は再び充電動作に入る。

ところが、電動機はすでに回転しているいで、電機子１
５には交流電源からの電流供給がなくとも回転数にみあ
った誘起電圧のみが発生しているため、トランジスタ９
のベース・コレクタ間にはこの誘起電圧が抵抗１４と１
１とで分圧された電圧が帰還され、バイアスが浅くなる
ため、トランジスタ９のエミッタ電位はこの帰還量にみ
あっただけ持ち上げられろ。

この結果、前記トランジスタ１８．１９が電流帰還動作
をする基準バイアス電圧、すなわち、ダイオード２１の
カソード電圧が高くなり、コンデンサ２の充［圧がその
分だけ高くなった時点でトランジスタ１８．１９が導通
し、サイリスタを点弧する。

従って、サイリスク点弧のパルスの発生する位相が遅れ
、誘起電圧にみあった位相で導通角の制御された電流を
電動機に供給する。

さらに、このような状態で電動機の負荷が重くなり、助
転機が低下しようとすれば、誘起電圧が減少し、ダイオ
ード２１のカソード電圧が低くなって、コンデンサ２の
充電電圧がより低い時点でトランジスタ１８．１９は導
通するようになるので、サイリスタの導通角は広がり、
電動機の回転数は上がる。

同様に回転数が高くなると、サイリスタの導通角は狭す
るので、これらの結果電動機の回転数は所定の速度に向
うよう定速度制御されるものである。

尚、ダイオード２４はサイリスタが阻止状態に復帰した
後、電機子１５の誘起電圧でトランジスタ２０をバイア
スさせないために挿入されたもいであり、ダイオード２
１はトランジスタ１８のエミッタ・ベース間逆方向（第
１図すの場合はＵＪＴのエミッタ・ベース８２間）ブレ
ークダウン防止用である。

以上の動作説明から、わかるように、ダイオード２２．
２３．２４、トランジスタ２０および抵抗２５−２６か
ら構成される回路は、パルス発生素子にトランジスタ１
８と１９およびダイオード２１との等価サイリスタ接続
もしくはＵＪＴ２７を使用しているため、これらの素子
は保持電流が大きくコンデンサ２の電荷が放電した後、
高インピーダンス状態に復帰してし１い半サイクル間に
再充電されろ。

さらに電動機の誘起型ＥＥによってコンデンサ２の放電
開始時期を決める基準電位、すなわち抵抗３と５との接
続点の電位が電源電圧零点に於いても十分降下せず、コ
ンデンサ２の電荷が次の半サイクル開始時に持ち越され
てＬ捷うのを防ぐ目的で設けられているものである。

次に本考案について、回向を参照して説明する。

第２図ａは本考案による帰還回路を含むサイリスタ点弧
パルス発生回路の第１の実施例で、第３図は各部の電圧
・電流波形関係を示したものである。

第２図ａに於いて、Ｌ３．５．６，１１゜１４は抵抗、
２，１２はコンデンサ、８．１０゜１６はダイオード、
９はＰＮＰ トランジスタ、４はＮゲートサイリスタ、
Ｔはパルストランス、１３は定電圧ダイオード、１５．
１７は電動機の電機子と界磁巻線である。

他の部分は第１図の従来回路と同じである。

抵抗１とコンデンサ２との時定数回路の両端は第１図の
定電圧ダイオードＺＤから台形波電圧の供給を受けてい
る。

パルストランスＴの２次巻線は混合ブリッジ回路のサイ
リスクのゲートにダイオードを介して接続されている。

端子２７は混合ブリッジ回路のサイリスタのカソード共
通接続点に接続されている。

本考案の基本機能は、パルス発生用素子に保持電流の非
常に小さいＮゲートサイリスタ４を使用し、一旦アノー
ド・ゲート間が順バイアスされ導通するとパルス発生回
路の台形波状電源電圧が零電位になる普での期間は導通
状態を保持するようにし、時定数回路のコンデンサ２は
次の電源電圧の立上がり点から再充電するようにしたも
のである。

次に、本実施例の動作を第３図を参照して説明する。

定電圧ダイオードＺＤから抵抗１とコンデンサ２との時
定数回路の両端、すなわちパルス発生回路には第３図の
電源電圧が印加され、コンデンサ２には電荷が充電され
てその両端電圧は立ち上る。

最初は電動機は回転していないので、Ｎゲート・サイリ
スタ４のゲート基準電位Ａとなる抵抗３゜５．６の接続
点の電位はほぼ抵抗３と５とで分圧された値となる。

コンデンサ２の電圧がこのゲート基準電位Ａに達すると
、Ｎゲート・サイリスタ４は順バイアスされて導通し、
コンデンサ２の電荷をパルストランス７を介して放電す
る。

パルストランス７からは、第３図に示すトリガパルスが
発生して、混合ブリッジ回路のサイリスタを導通せしめ
、第３図に示すように、電動機に電流を流す。

Ｎゲート・サイリスタの導通により、コンデンサ２の電
圧はＮゲート・サイリスタ４の導通による電圧降下分と
パルストランスＴの電圧降下分との和の電圧となる。

この電圧はＮゲート・サイリスタ４が台形状電圧が零、
すなわち交流電源電圧が零点になる１で導通を維持する
ので極めて低く且つこの期間にＮゲート・サイリスタ４
の遮断による再充電ということもない。

交流電源電圧が零点になった時点で、コンデンサ２の電
荷は完全に放電され、Ｎゲート・サイリスタ４が遮断さ
れてコンデンサ２の再充電が始會る。

また、電動機は回転を始めているので、回転数に応じて
誘起電圧Ｂが生じ、この誘起電圧Ｂによってトランジス
タ９のペース電位が上昇し、その結果抵抗３，５゜６の
接続点のゲート基準電圧Ａが上昇する。

この時、実際には電動機に流れろ電流は交流電源電圧に
対しθだげ遅れた位相となるため、混合ブリッジ回路の
サイリスタが阻止状態に復帰し、電機子１５からの誘起
電圧Ｂが抵抗１４と１１との帰還回路を介し、Ｎゲート
・サイリスタ４のゲート基準電位Ａとなる抵抗３と５と
６との接続点の電位を上昇せしめる時点では、すでにコ
ンデンサ２はある電圧！で充電されている。

コンデンサ２の電圧が、誘起電圧にみあったゲート基準
電圧Ａｔで充電アンプした後、Ｎゲートサイリスタは再
び点弧パルスを発生する。

このようにして、定常回転時に於いては、コンデンサ２
が電機子１５の誘起電圧にみあった電圧に充電された時
に混合ブリッジ回路のサイリスタを導通せしめて電動機
に制御された位相角の電流を流すので、電動機の回転数
を一定に制御できる。

本考案によれば、Ｎゲート・サイリス・り４は一旦導通
すると交流電源電圧が零点になるまで導通を維持し、コ
ンデンサ２の充ＫＮＥＥを低くおさえるので、従来回路
のようなダイオード２２．２３゜２４、トランジスタ２
０および抵抗２５．２６からなる重圧遮断回路は省略す
ることができろ。

また、従来の回路では必要であったトランジスタ（（又
はＵＪＴ）のエミッタ・ベース間ブレークダウン防止用
のダイオードも、Ｎゲートサイリスタを使用した場合は
ゲート・アノード間逆方向阻止電圧が大きいため（アノ
ード・カソード間順阻止電圧と同じ）禍できる。

本考案の第２の実施例を示す第２図すはパルストランス
７をコンデンサ２に直列に挿入したもので、制御動作は
第２図ａと全く同じである。

上述のとおり、本考案はＮゲートサイリスタをパルス発
生用素子に使用し、その導通保持機能を利用することに
よって、従来回路構成からコンデンサ再充電防止回路等
を禍し、かつ従来と全く変らない電動機の定速度制御を
提供するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図ａおよび第１図すはそれぞれ従来技術におけろ直
流電動機速度制御装置の回路図である。 第２図ａおよび第２図すはそれぞれ本考案の第１の実施
例および第２の実施例を示す回路図である。 第３図は第２図ａに示される回路図の各部における電圧
、電流波形を示したグラフである。 尚、図において、１．３，５．６．Ｈ，１４゜２５．２
６は抵抗、２，１２はコンデンサ、４はＮゲートサイリ
スタ、Ｔはパルストランス、８゜１０．１６．２１．２
２．２３．２４はダイオード、９．１Ｂ、１９．２０は
トランジスタ、１３は定電圧ダイオード、１５は電機子
、１７は界磁巻線、２７はサイリスタのカソードに接続
する矢印、ＡはＮゲートサイリスタのゲートにかかる基
準電圧、Ｂは誘起電圧である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. サイリスクを介して交流電源電圧を整流して直流電動機
   に電流を供給する混合ブリッジ回路と、前記直流電動機
   に並列接続された第１および第２の抵抗１４．１１の抵
   抗分圧回路の分圧点の電圧にみあった位相角で前記サイ
   リスタに点弧信号を供給する点弧パルス発生回路と、前
   記交流電源電圧の零点で基準電圧となる台形波電圧を前
   記点弧パルス発生回路に供電する給電回路とを有する直
   流電動機速度制御装置において、前記点弧パルス発生回
   路は抵抗１とコンデンサ２とが直列接続された時定数回
   路とＮゲートサイリスタ４とＰＮＰトランジスタ９とを
   含み、前記Ｎゲートサイリスタ４のアノードが前記時定
   数回路の前記抵抗１と前記コンデンサ２との接続点へ接
   続されカノードが前記直流電動機の一端へ接続され、前
   記ＰＮＰトランジスタ９０ベースが前記抵抗分圧回路の
   前記第１および第２の抵抗１４．１１の接続点に接続さ
   れ、エミッタが前記Ｎゲートサイリスタ４のゲートへ接
   続されており、前記点弧パルス発生回路は、前記Ｎゲー
   トサイリスクが導通状態となると同時に前記サイリスタ
   に点弧信号を供給し、前記Ｎゲートサイリスタは導通状
   態となった後交流電源電圧の零点で前記点弧パルス発生
   回路が初期状態に回復する１で導通状態を維持すること
   を特徴とする直流電動機速度制御装置。