S C R
を用いた コンデ ンサ放電に よる 小型回転機 の間欠運転知 野 照 信
Intermittent Motion of a small Motor by the Discbarge of Capacitors, using SCR
Terunobu Chino
1.ま え が き
機器の自動化に伴い,正確な送 り制御や精密な高頻度の間欠運転,正道運転が必要である｡
(1) 筆者は,コンデンサ蓄積エネルギーの放出に よる小型回転機の瞬時制動効果について報告 し た｡前報告では制動効果の良い場合 と悪い場合 とが認められ 停止時間が画一的でな く問題 点があった｡ この原因は切換えスイ ッチの部分が横械的な動作であるために,電源か らの切 換えは電源の‑サイクルの任意の時点であることお よび切 換時間の不画一の影響 と 結 諭 し た｡ 本報告ではこの部分を
SCR
を用い無接点化 し電気的動作にす ることに よ り問題点を解 決 した｡応用例 として周期的な間欠正逆運転を行ない良好な結果が得られたので報告す る｡2.
回路と動作原理図
1
に回転機 と制動回路を示す. この回路の動作は,SCR
l･のゲー トを直流信号 (又は電 源 と同期 したパルス信号)で点弧す ると回転枚は運転状態 とな り,コンデンサC
は抵抗R
整 流器SR
を通 じて図の極性に充電 されている｡SCRl
のゲー ト直流信号をオフにLSCRl
が メ‑ソオフす ると回転掛 ま電源か ら切 り離 され る｡同時にSCR2
のゲー トにはR
g,SR
C,SCR2 ,L
を通 じてゲー ト電流が流れSCR2
はクーソオソする｡SCR2
が クーソオソす るとC
に充電されていた電荷は,主巻線L
を通 じて放電 され回転機は励磁 され る｡ したが って回 転槙は 自身の有す るエネルギーで発電横 とな り発電制動が行なわれる0発電制動は回転数が小さ くなると制動効果は急激に悪 くな り瞬時停止には至 らない｡その ため本回転機では回転数が約半減す ると開いていた起動用 リレーが戻 り校枕的制動が加わ る ようになってお り瞬時停止に至 る.その ときの電気的制動 トル ク
TE
,機械的制動 トル クTMは ,
･E‑n
f
壷顎
ただ し n:回転子の相数P:
棒数〃 :
固定子 と回転子‑相の最大相互イソダクタンスR2 ,x2:
回転子各相の二次抵抗および リアクタンスI d:
コソデソサ放電電流の平均値W:
電気的角速度Ls‑x2 /W
*電気工学科
sclモを用いたコソデソサ放芯による′ト塑回転段の間欠.〜.S転
1 5 3
(ii) 図 2のa
b間でSCR
zの ゲー ト直流信号が オ フにな った場合この場合は, b点 まで
SCRl
はオ ー/状態にあ り,AB
間が短絡 されてい るのでSCR2
の ゲー トにはlFE流が 流れない｡ したが ってSCR2
は点弧 されない.今 ,図1
の抵抗Ro
整流器 SRoの回路が軽い 場合を 考えて み るとb
点でSC
Rlを流れ る電流 は零 とな り,SCRl はオ フ状態 とな るo この ときSCR2
の ゲー トにかか る 花EEは逆方向 とな ってい るので,SCR2は ターソオソ しないでC点で クーソオ ソす る｡ この過渡状態を図5
に示す｡ この状態 の ときは制動効果が悪 い ことが認め られ るO そのため図1
の よ うにRo , SRo
の回路をつ くり,電源電圧がSCR2
のゲー トに対 して逆方 向の)yJ 問にSCRl
の保持花流以上の電流 を流 しておけば (図6に示す) b点で負荷電流 iIは耳 とな るが
SCRl
には 保持電流以上 の電流が流れてい るので,b点ではSCノ2 1
は ターンオ フしな く引 き続 き負荷電流が流れc
J.烹に至鳥 ]
図5 制動時の過渡状態
図 6 電源電圧および SCR⊥
の電流波形
って制動がかか り図 3となる. したが って図 2の
a
brLFjどの時点 で直流 信号が オ フにな って も,
C点で制動が 行なわれ またLを流れ る'li流が軍 の とき (l す なわ ちLに著も117･さ)Lるェネ ル ギーが零 の とき) で,Lに蓄街 され るェネル ギーの彫轡 もな くな り制動効果は画一 的 とな ち. しか し,停止時間は滋大で電源周汲数の逆数 の幅( 6 0 H,の場合約1 6. 7 ms )
がで きるが 実用上 ほ とん ど問題にな らない と思 う｡3.停 止 時 間
前節のTEの式において, か ご形回転子 の二 次 リ7クタ ソス
x2
は小 さいので無視 して考 え ると,次の よ うにな る｡･E‑貿
M #
W 制動時 の運動方程式は,J慧 ‑‑T w
ただ し
,I:
TE動機 勅に換算 した合成tlrl性 モー メソ ト とな るか ら( 2 )
式 に(1 )
式を代入 して堵 ‑ ‑n f 驚 L u
とな る
.( 3 )
式をW‑w D(wo
:制 動前の角速度) の初期条件 で解 くと,W
‑wo
e‑A,
A ‑n 7 4
/AJ
となる｡ 速度が 半減 して機 械的制動が加わ った ときを停止 とみな して停止時間 (i‑)を計算 す ると,
I . ‑A/ " 2
‑蕊 /, ･ 2( s ee) ( 5 )
1 5 4
艮野T̲文f ･ 1
,;A . ft t 汁γ
iJ一校紀要 ･f A l l , ‑ 3
L,;Iとな る.SCRlのTri流 lj'PJ‑オ フか ら側臥が行なわれ るま‑Cのl削 りを
/
Oとす ると,I恒嗣 子',]汁 フか ら停jL‑.までの時HllTは･‑
lo ･ E l ‑f o
+"盈
d2 l " 2(s e c)
とな る｡4
.正 道 転 回 路単相誘軌電動駿は補助巻線の魔性 を変 えることに よ り容易に逆転が出来 る 図
7
に正道転 回路を示すO構成はSCR
を用 い, ゲー トパルスに よって補助巻線Ls
を切 り換 える)f法で, 今起動時 にSCRAl , A2 , Bl , B2
が点弧 された ときを正転 とす ると, SCRAl′, A2 ′ , B
l' , B2 ′
が点弧 された ときはLs
の極性 が反対 とな .),電動機 は逆転 をす るo正逆転制御 ゲー ト′くル ス阿路は,ユ ニジ ャンクシ ョソ トラソジス タ
( UJ T)
に よる し張発 振 を利用 した回路で図8に示すO正逆転 y)換 えは, スイ ッチSのオソオ フに よって行なわれ るo 今S
が オ フの ときは トラソジスタ T‑は オフで, コ./デ'/サClは充花LUJTl
が動作 し トラソスT, 1
にパル スを発生 しSCノ ? A‑ , A2 . Bl , B2
を トリガーす る｡UJT2
は,T2が オ フT3
は オ ンであ るか らC2
は短絡 され てぶ t)動作せずT′ 2
には ‑ルスが 1Ffられない'｡ S
が すソの ときは,Tl, T2
が オ ンT3
は * フとなl )UJT2
が動 作 してT, 2
に パルスを発生 しSCRA
l′ , A2 ′ , B
l' , B
2′を トリガーす るl
図
7
正逆転回路図
8
正道転制御パルス回路5.
実 験 結 果回転機 は,定格山
力 2 0 0W
,回転数1 8 0 0R. P. M
の抵抗分相起動 の単相誘動電動機 を使用 した｡ 図9
は10秒間隔で運 転停止 の間欠運 転,図1
0は1 0
秒 間隔 で正転停止逆 転停止 の繰 返 し 運転 を記録 した ものであ るO この ときの制動用 コソデl/サC
の容品は8 0 0 F L F
で良好な間欠 運転が行なわれ てい る｡;｣
j ,
図
9
間欠逆転1 8 0 0 0 p. p. M
SCR
をJT]いたコソデ./サ放JEEによる小型回転機の間欠逆転1 5 5
1 8 0 0p. p. M
‑ . ここ二言
1
‑ I‑ ‑
‑‑ A ･ ･一一
｢ ‑ ‑ ‑ ･J ･ ･‑h
L
. .
二 十 点図
1 0
間欠正逆逆転I‑1 8 ( Op.
p.
M6.
あ と が きSCR を用 い スイ ッチ部分を無接点化 して,制動がかか る時点を 'TG源 と 同期化す る ことに よ り問題 点を解決 し,停 止時間を画一(棋こす ることが出来た｡応用 例 として間欠正逆運転を 行 ない良好な結果が得 られた｡
最後 に, この研究 をまとめ るにあた り御援助 して下 さった信州大学工学部小木 曽敏 三郎教 授 に感謝 の意を表 します｡
参 考 文 献 小木曽 ･知野 :昭和
