サイリスタによる二相サーボモータのオンオフ制御の一方式について: University of the Ryukyus Repository

Title

サイリスタによる二相サーボモータのオンオフ制御の一

_{方式について}

Author(s)

親盛, 克治

Citation

琉球大学理工学部紀要. 工学篇 = Bulletin of Science &

Engineering Division, University of the Ryukyus.

Engineering(3): 185-209

Issue Date

1960-07

URL

http://hdl.handle.net/20.500.12000/23987

185

サ イ リス タによ る二相 サ ー ボモ ー タの

オ ンオフ制 御 の一方 式 につ いて

i

*

親

盛

克

治

On theOneSystem oftheTwoIPhaseServo-Motor On-OffControlby theThyristor

Katsuji,OYAMORI

Aservo-mot('rasanelementofautoTm tiecontr()isystem .･eqult･eS冒(…d t,=iL m L･､,

hutitismoreimporLanH ohaveafastresponsetOLlninl,ulslgnとll･

'llhispaperdiscribestheco一一.binationalcircuitofthyrist()randflip-flopILIT-A ｡=-Ofl controlservomotorbythethyristorthatinserted tothee(,ntrolphdSe･ rill-c thVIl.L<t川 ･

iscontrolcdbyPulsethatorlglnatedfrom thesatur【lblere(1etOr1

0utlineofLhcr,aPerisasfo一low,

1･ ドrom theeqlllVLllentcircuito‖-dlf-wavePush-pullcircuit,the(,L,tim 一一一1eLi(】intz

capilelty(,fcontrolphilSehasbeenealculと1tedandcornparedwiththecxpe.･ln.entS･ 2･ rJXPeriments on full-wave pusl一一pullcircuithLlS been performed く1-1dLl CirLujt

improvert-enthasbeendicussed･

3.(こく川-Parison ofexperiments ofboth h(ュlf-wave and fulトwdVe eirLultS htlS1-e(.n

done,an(IdiscussionwasglVenOntheexperlmerltS.

緒 言 自動制御系の一要素 と して, その操作部 に用 い られ るサーボモー タは,効率の良 い事 ものぞ ま しいがそれ よ りもむ しろ入 力信号 に対 して,出力が如何 に正確 に且つ速 かに追従 す るか とい うことが重要で あ る｡ 信号 を正確且つ速 かに伝 えるには,信号 の変化 に応 じて急激 を加減速 が可能 で か †れば な ら か ､.従 って次 の要求 をみたす必要 がある

｡ 1

)起動 トル クが大 きい

｡2

)回転子慣性 が小 さ い｡3)正逆運転 が可能 で あるO更 に汎用 三相誘導電動機 と異 なる点 は,速度- トル ク特性 が 低速度 において,三相誘 導電動機 が正 の傾 きをもつ の に対 して, 二相 サーボモー タは負の傾 き をもつ ことで ある｡ 二相 サーボモー タにこの特性 をもたせ るため に,汎用 三相誘導電動機 に比べ, その 二次抵抗 値 を大 きくす る｡又制御巻線 開放時 の二相 サーボモー タは,単相電動機 とな り単相運 転 をす ろ ことがあるので, これ を防 ぐため にも二次抵抗値 を大 きくして制動 を きかせ る｡ 本稿 で は,サ イ リス タとフ リップフロ ップ回路 (以下

FF

回路 と記す)を組合 わせ ,可飽和 リ 7ク トルによ り発生す るパ ルスの オ ン･オフによ り,制御相 に直列 に挿入 したサ イリスタの オ ン ･オフを行 い,サ ーボモー タの正 逆転 を行 うもので あ る｡本稿 の概略 は, 1

)芋

波 プ ソシニ プ ル回路 によ りサーボモ ー タを駆動 す る場 合, その等価 回路 によ り進相容量 の最適値 を求 め

､美

験値 との比較 を行 った｡ 2)全波 プ ッシュプル回路 による特性 を実験的 に求 め,且つ回路の改 I受 付 1969年10月31日 ※琉 球 大学理 工学部電 気 工学科

186 _{親盛 :サイリスタによる二相サーボモータのオン･オフ制御の一方式について} 良 に触 れた

｡3

)半波及び全波 プ ッシュプル回路で駆動 した場合の諸特性の実験結果の比較 と 考察 を行 った｡

1.

半波電圧駆動特性

1･1 枚 要 タイ リス タの素子数 を減 らす ことは,回路の事故率の低下, コス トの低減 とい う点で有効で ある｡ こ ゝでサ イリス タとFF回路 を組合 わ した半波 プ ッシュプル回路 を考 え,単相電 源 よ りコ ンデ ンサ分相法 によるサーボモー タの オ ン ･オフ駆動 を行 う｡ コンデ ンサ分相法の場合, 1)励磁相進相, 2)制御相進相 の両方式 いず れで も可能 で あるが,本稿では次の理 由で 2) の方式 を用 いた｡

1

)無負荷時起動制御電圧 が小 さくてすむ｡

2

)サ イ リス タによる半波整流 のため,制御巻線への直流分の流入 を阻止で きる｡直流分 が流 入 した場合 は, a)制石巻線 内の温度上昇の要因 となる｡ b)直流分 と交流分の合成磁 界のた め,回転子 が電 源園波数の微 小振動 をす る｡ をどのため好 ま しくない｡ 1･2 回 路構成

Dl

●

V

c

a

●

Vc

b

D2

Th

yl

Nc

Th

y

2

1

2

R2

●

Rcl

N2

T

RD

C

I

T

h

Rbl

Rb2

l CI C2 T l J J l Rc2

L

一 _

R

l J3 i B

4

R2

A

琉球大学理工学部紀要 (工学篇) サ イ リス タと半波 プ ッシュプル回路 を組合 わ した半波 プ ッシュプル回路 をfig.1･

1

に示 す｡ サ イ リス タは

FF

回路 の オ ンの期 間 に,可飽 和 リア ク トル によ り生ず るパ ルスで点弧 す る｡点弧 回路 として可飽 和 リア ク トル を用 い る と,

FF

回路 と飽 和 リア リク トル駆動電 源

(

Ae)

,

.

が 絶縁 で きるので好都合で ある｡ 1

･

3 サ イ リスタ点弧 回路 1

･

3

･

1 サ イ リス タゲー ト回路の条件 ゲー ト回路 は,サ イ リス タを所望 の時期 に点弧 させ るための,正 のゲー ト電 流 を供給 す るも ので ある｡従 って電 源電圧 の変動等 によって,サ イ リス タゲー ト入 力が過 少 で点弧不能 になっ た り,逆 にゲー トへ の入 力過 大で破 損 した りす ることが か 1よ うにすべ きで ある｡ 2) 1

･

3

･

2サ イ リス タ点弧方式 サ イ リス タの点弧方式 には,1)可飽 和 リア ク トル によ る方法 ,2)単接合 トランジス タに よる方法 ,3)エサキ ダイオー ドによる方法 等 が代 表的 なもの と して あげ られ るが, その他種 々の方式 が ある｡本稿 で は

1

)の方 式 を用 いた｡ これは

FF

回路 との組 合 わせで,

FF

回路 と交 流電 源 が絶縁で きる利 点 がある｡ 1

･

3

･

3可飽和 リア ク トル に よるパル ス 可飽和 リアク トルの飽 和角 αは式 (1･4)3)で与 え られ る｡ Vg-Rio +N)d4 /dt i0-0と して Nld≠/dt-v

f

vgsinwt 磁心飽和 角 をα, 飽 和 磁束 を_′α ￠Sとす ると, A￠-JTvg/NIWJ｡ Sinede

-v

gVg/N.W

〔1-

COSα〕≦2Q s ∴ α-2sin

G7

,fN

I

￠ S/Vg 写真

1

･

1

はVg-5 (Ⅴ)の場 合 の二次電圧 波形 を示 す｡

(1

･

1)

(1･2) (1･3) (1･4)

Photo.1_1Pulsewave-form

1とi8 _{親盛 :サ イリスタによる二相サーボモー タのオン .オフ制御の一一･方式 につ いて}

1･4 二相 サーボモー タ等価 回路1'

Fig･i-2 Two-phaseservo-motorcircuit

-.f‖サ ー ホ モ - 夕はfig.1･2の よ うに示 され る｡磁狛 r_,1路 の,L ミア ンス を等 しい と仮 定 す

ると

ie/i(:-Nc/Ne=-a

(1I5)

嵩 :Z;霊

但し

zZce≡rr.Ice二,fxx:ce (1.6) lT-'Jll逆相の'l''･徐f二相電 流 に分解 して, Ie-工ef+Ieb ic-icf+i｡b-)

/

a

()｡f｣ ｡b) ief

-X

(ie-jalc) icb

-X

(ie+lalc)

Ee-Ee一+Eeb-1efZf+IebZb

Ec-ja (Eef一Eeb)-ja (iefZf一王eb乏b) Ve-IeZe+IerZf+IebZb

-ie

l

之e+x (乏卜h2b)-lalc i

X (

之f

-

2b)) 寸C-ic之C+ja

i

X

(iel aic)〉乏f

-ja iX (ie+jaic)i乏b 寸e- (えe+乏A)ie-lalcZB

-Jt'C/a

-

2BIe-jaic (乏C/a2 +2A)

琉球大学理工学部紀要 (工学篇)

a)Co

m

ponentofpositive-Phase b)Componentofnegative-phase

SequenCe Sequence

Fig･ト 3 Positiveandnegative-phaseimpedanceofservo-motor

fig.1･3より Z≠ (r/ 1-V+jxっ) Z≠ (r

l

/ 1+V+)･,x2)

Zf

-r/ 卜 V+jx2+Z≠

' ーU

r/ 1+V+ix2+Z≠ 一般 にZ打 ま極 めて大 きいので, 2f-r/ 1--W+,'x2, 2b-r/ 1+V+'･チ2 zAj B-

X

H Zf+Zb)- (

之

f

-

Zb)

〉-

Zb-r3/ 1+ V+jxi

(

1･1

2

)

(1･13) -x (r/ 1-V+Jx2-r/ 1+V-jx2)

-

V/ 1-V2･r2 (1･14) 式 (1･14)よりfig.1･4の等価回路 を得 る｡

a :

1

Fig･ト 4 Two-phaseservo-InOtOrequlValent

190 親盛 :サイリスタによる二相サーボモータのオン･オフ制御の一方式について

1･5

分相用 コンデ ンサの最適容量 コ ンデ ンサの容量 は,回転子 拘束時 に両巻線電圧 に

7

T/

2の位相差 を生ず るよ うに選ぶ｡モ ー タイ ンピー ダンスは,回転子速度 によ り変化す るので,回転時 にはモー タ端子電圧 及び位相 は拘束 時 と異 なる｡制 御巻線 は直列共振 回路 をを してい るので,制御巻線 端 に現 われる電圧 は 印加電圧 よ り高 くなる｡ コ ンデ ンサの最適 容量 を求 め るため に,励磁相電圧Ve-100 (V) (全波) に保 ち,制御相 印加電圧 をパ ラメー タと し容量C可 変 によ る無負荷速度 及 び拘束 トル クを求 め るとfig.1･5 -fig.1･8に示す よ うにC-4 (〟F)で両者共最大値 を示す｡ これは両村 に正弦全波電圧 を印加 した場 合 の最大値 と同 じある｡

1

.

6

NV

e

=

1

0

0

k

k /

:

三

､

(

r

.

p

.

S

)

●/

●

､＼

●

●

v

c

-2

0(

V

)

o

v

c

-

4

0(

V)

×Vと-

6

0(

V)

ve-100 (V) C (〃F) 2 3

4

5

Fig.115 Noloadspeedcharacteristic curve(half-wavevoltage) Note:Ve;Excitingwindingvoltage Vc:Controlwindingvoltage

琉球大学理工学部紀要 (工学者) 100

8

0

60

40

2

0

'

T

g･

s

cm)

Ve

=1

:

0

j YL y- k＼ ×

/

/

｡

/〇

一｡

-

｡＼ .

｡

/

0

/

●

/ ■

一 ●

- ●

→

-･

.

ノ ●

二

V｡

=2

｡(

V)

○ "

40 (V) × ′

′ 6

0 (

V) C (

〃F)

2

3 4

5

Fig･1-6 Locktorque(half-wavevoltage)

○

_x

′

_"

′

4

₆

0

₀

V

_V

C (

〃F)

2

3

4

5

Fig･1-7 Noloadspeedcharacteristic curve(full-wavevoltage)

192 親盛 :サ イ リス タによる二相サーボモー タのオ ン ･オフ制御 の一方式 につ いて

Ts

(g.cm) Ve-100 (V) RD-50 ● vc-20 (Ⅴ) :- へ - -

-○

〝 40 (V) /≠

/

〇､ 〇＼ o

●

/ ●

′ ●､ -●

C

(〃F) 3

4

Fig･1-8 Lockto叩 le(full-wavevoltage)

写真 1･ 2- 1･4に示す よ うに, コンデ ンサ容量不適 の場合 は,制御巻線電流 に高調波分

Photo.ト 2 Control'windingcurrent

琉球大学理工学部紀要 (工学篇)

Photo'.1

-

3

Controlwindingcurrent I waveform (C-3F) 拘束時 の南柏 イ ンピー ダ ンス よ り,

C

の最適値 を求 め,実験値 との比較 を行 う｡ 220n j21n j21r) a)Excitingphase 160r) j17g〕 j17｡ 193 o r b)Controlphase Fig･1-9 Excitingandcontrolphaseequivalentcircuit(rotorlocked)

194

Z2e=

親盛 :サ イ リス タによる二相サ-ポモー タのオ ン ･オフ制御の一方式について

j686 (1414+j

2

1

)

1

4

1

4

+

j

(686+ j21

)

Ze-Z'e+Z2e-487+j574

ァe=ta註賢 一-48･4

｡

Z2C j550 (1131+j17) 1131+ラ(550+j17) Zc-Z.C+Z2C-373+j490 pc-7T/219e-41.6

o

tan41.60==0.879 --268+ j553 -213+j473 Xc-490 373 xc-783

∴C

-1/27rfxc-4.06 (JLF) 上記計算結果 よ り,実験値 と計算値 がほ ;-一致す ることが確 かめ られるo l･6 直流分流抵抗RDの年封生に及 ぼす影響 1･6 ･1 無負荷速度 に及ぼす影響 TIT_Yt -j789 160 j17 j17

Fi六･ll10 Equivalentcircuitofcontrolphase

制御相等価 回路 をfig.1･10に示す｡全 図 において,RD挿入のため回転子 の任意速度

V(

V

-N/NsN;

回転子速度

,Ns;

同期速度 ) において,励磁相側 か ら速度電圧

V

l)が誘起 され る. 無負荷時 におけるVPは式 (1･15)4'鞍 与 えられ る｡ Vp-aVe._Q/ 〔 1 r2(rte+x+ ) xIつ ･旦吐XI 一

号

-ii

㌍ 一旦∬ l吐 一

号

-

1i

琉球大学理工学部紀要 (工学者)

+

i

X

･

e

/ r,i v2 -j

i

r

.

e

/r

日

V

リ

(

1･1

5

)

式 (

1･1

5

)

に回路定数 を与 えVvを求 め ると式 (

1･1

6

)

を得 る.

vv-a

Vev/(2.

7

5+0.

0

1

5

V2) +

i (

0.

5

5-0.

5

V2) (

1･1

6

)

VvはCの充放電 を助 ける向 きに働 き,従 ってサ イ リス タオフ時 のVcの負 の半 サ イ クルで は, Vt1によ りCが充電 されNcへの流入電 流 は写真1I4に示 す よ うにVcの1サ イ クルで純正弦 波 に近 い交流 とな りfig.

1･4

の年価 回路 が適用 で きる｡ ､ 引 d. N i.I ./ ●

.

/

.

/

V

e

-

looI(V) + RD-500 (n) ○ 〝 250(∩) x ∼ 100 (fl) △ ′′ 50(fl) vc(V) 20 40 60 Fig

･1-l

l Noloadspeedcharacteristic curve(half-wavevoltage)

RDをパ ラメー タと し,Vc可 変 によ る無負荷速度 をfig.

1･

11に示す｡fig.

1･

11か ら明 らか なよ うに,RDを増せ ばVc負 の半 サ イクルにおける電流 の減少 とな り,回転速度 を減 少せ しめ る｡Roの値 はサ イ リス タの電流容量 によ り制 限 を うけるが,制御相 力率 が100(0/a) に近 くな るよ うな値 がのぞ ま しい｡

Igt) 親盛 :サイリスタによる二相サーボモータのオン･オフ制御の一方式について

1･6 ･2 RDの負荷 トル クに及 ぼす影響

0.4 0.8 1.2

Fig･ll12 Speed-torquecharacteristic curve(half-wavevoltage) た-Vc/Ve-0.4の場 合,RDをパ ラメー タと した速度- トル ク特性 をfig.1･12に示すo 1･6 ･3 RDの拘 束 トル クへの影響 RDをパ ラメー タと し,Vc可 変 によ る拘束 トル クをfig.1･13に示す｡無負荷 回転時及び拘 束時 のRD端 波形 を写真1･5- 1･6に示す.Vc負の半サ イクルにおけるVtlによる電流 が顕 著 に現 われて い る｡

琉球大学理工学部紀要 (工学篇)

Fig.1-13 Locktorque(half-wavevoltage)

Photo.1-'5'Rdteminalvoltage(Nolead)

198 _{親盛 :サ イ リス タによる二相サーボモー タの オン ･オフ制御 の一方式 につ いて}

Photo･1-6Rdtermina'lvoltage(rotorlocked)

2.

全波 電圧駆動 回路

2 ･1 概 要 サ イ リス タ二個 を逆並列 に接続 し,全 波電圧 でサーボモー タを駆動 す る回路 を考案 し,これに よる駆動特性 と半波電圧 での駆動特性 の比較 を行 う｡逆並 列時 のサ イ リス タの点弧方法 として 次の二種 を用 いた｡ 1)サイ リス タ 1, 2と直列 に磁心 を挿入, との二次パルスによ りサ イリ リス タ

1′

,2′を点弧 す る｡ 2)可飽和 リアク トル (SR'J)の二次側 にSR2, SR,を直列 に接 続 し, その二次パルスによ りサ イ リス タ

1

′,

2

′を点弧す る｡

2･2

回路構成 2･2･1 サ イリスタと直列 に磁 心 を挿 入 した点弧方式

Vc

a

Vc

b

亡ヽ

●

N

3

.

D

l

●

N

2

Thy1

SR

●N

D5

24

Th

y

.

l' C

V

Nc

だ ノ

R

Thy

2'

N4′

D

Thy2 N′

SR3

6

●

●

D

3

21

2

ふ♭

FF回路

琉球大学理工学部紀要 (工学篇)

fig･2･1にその回路 を示 す｡同図 にお けるRは制 御相 力率改善 の ため附加 した｡即 ちサ イ リ ス タ 1,2の オ ン ･オフ期 間 は,写鼻 2･1- 2･4に示 す よ うにRの値 によ り異 な り,刺

Photo･2-1 ThyrlStOrCuTentwave･form (Rd-50()

photo･2 2

町

i(siodr_C;irSe.nt(W)aVeform

Photo.2-3 Saturablereactor(SR )pulse

(Rd-50())

200 _{親盛 :サ イ リス タによる二相サーボモー タの オ ン ･オフ制御 の一方式 につ いて}

Photo.2-4 Sattlrablereactor(SIR )pu'lse (Rd-1450())

御 相電圧

Vc

との位相づ れ を生 じ,その結果 サ イ リス タ

1′

,

2

′が点弧不能 となる場合 がある｡ (Rの値 が大 きす ぎると点弧不能 がお きる｡)fig.2･

1

の回路 による無負荷時及拘束時の制御 相全入 力 に対す る各部 損失及 びその百分比 をfig･2･2- 2･3に示す｡実測 の結果無負荷運 WnHul_相川U 0 wc %

∴

-ノ

/ ○

/

｡

､

/

′

㌍

_

●

_r

嘉

耳､各ミま二 三二

や ‥えご

三

/

`

V｡ (V)

●

20 40 60

-Fig･2-2 NoloadcontrolphasiI●nput (full-wavevoltage)

Note;Wco;Controlphasefullinput A;Resistor(Rp)loss(罪)

.B;Thyristorloss(罪)

琉球大学理工学部紀要 (工学 篇) loo 80 Wco(WJ %

○

--

0

-0

-

0

-

0

-● A (%) × B △ C ● Wco(W)

ー

A

･

･

一

一

d

_

_

_

_

4

-

-

一

年

/

:

r

一

大

一

人

-

x

-

x

一

一x 20 40 60 vc(V) Fig･2-3 ControlphaseInputWhen

rotorlocked(fulトwavevoltage)

運転時 において

,R

内絹矢が

8

0

(%),サ イリス タ内損失

1

2

(%),制御相入力は僅 か

8

(%) である｡又拘束時 においては

R

内規失

8

2

(%),サイリスタ内損失

1

2

(%),制御相入力は

6

(%)である｡上述のよ うに

,R

附加のため効率が著 しく低下する｡ 2･2･2 可飽和 リアク トルの直列接続 による点弧方式 /でヽ

.

N

4 T hy 1

.

l

V

e ワca .

V

C )cb

Th

y

2

●

Ni

2L

+

N

c L

lSR

･'N 3

N

Th

yl

' C

T

Thy

2

'

●

N

;

1

2

o

h

FF

回路

SRI

Fig.2-4 Full-wavepush-pullmotordrivecircuit(takeoffA)

｢ 202 親 盛 :サ イ リス タによ る二相 サ ー ボモ ー タの オ ン ･オ フ制 御 の一方 式 につ いて 〔註〕SR.;スーパ ー ス ロ イ (0.5×10×25×35mm) Nl-N2-N｡′-1

0

0

(T) sR2;スーパ ーマ ロイ (0.5×10×25×35mm) N3-1

0

0

(T) N4-150 (T) sR,;スーパ ーマ ロ イ (0.5×10×25×35mm) N｡′-1

0

0

(T) N4′-150 (T)

f

i

g.

2

･

4

にその回路 を示 し,磁 心飽 和負α及 びパ ル ス高 さの実測値 ,計算値 を表

2

･

1

に 示す｡SRlの二次側 にSR2及 びSR3を直列 に接続 し,SR､の二次 パ スル を駆動 源 と して,SR2, sR3を励磁 しその二次 パ ルス によ りサ イ リス タ

1′

,2′を点弧 す る｡サ イ リス タの通電 角 を増 す ため に,点弧 パ ルス巾 は小 さい こ とがの ぞ ま しく且つ 点弧 に必要 な充分 を電流 を供 給す る必 要 が ある｡Vg-5 (Ⅴ)にお けるSRl,SR2, の -次 パ ルス及びサ イ リス タ両 端波形 を写真

2

･

5-2

･

8

に示す｡

Photo.2-5 Saturablereactor(SR )pulse andcontrolvoltage

Photo･2-6 Saturablereactor(SR )pvlse andcontrd voltage

琉球大学理工学部紀要 (工学篇)

Photo.

2

-7Thyristorvoltagewavefor血

Photo･2-8 Thyristorvoltagewaveform (whentakeoffR) 3.

3.

実験結果及び考察

3･1 Vc可変 による無負荷速度 制御相進相及び励磁相進相で半波及び全波電圧 で無負荷駆動 した場合 のVc-N特性 をfig. 3･●1- 3･2に示す｡fig.1･1の回路 によるVc-N特性 はfig.3 ･1 (a),fig.3 ･2 (a) に示す よ うに,Vc-10 (Ⅴ)で定格速度 のほ ゝヾ90(%)に達す る｡ これは回転子 の回転 によ り,速度電圧VtJが制御相 に誘起 され,且つCの充放電 を助 ける位相 にあるためで ある｡又 又制御相進相 の場合,回転子 の回転時 にVcを開放 して もVv による回転 の継続, いわゆる単 相運転 の現象がある｡ 単相運転 を防 ぐために,fig.3･3に示す よ うにRと直列 に トラ ンジス タを挿入すれば単相運転 を防止で きる｡

2

0

3

204 親盛 :サイ リスタによる二相サーボモー タのオン ･オフ制御の一方式 について

1.

5

1.0

0.

5

N

(∫.p.S)

+

- 一 ●

一 ●

一

一

一一

一

｣ - ●

a +制御相進 相 ○励 磁相進 相 a/ o- ○ - bO o/

E

i O

o

/

V｡ (V)

2

0

4

0

60

Fig･3-1 Noloadspeedcharacteristic curve(half-wavevoltage)

1.

5

1.0

0.

5

N

(r.p.S)

t

- .

- .

- .

- .

- .

- I

0

-

-

.

-

0

/

/

/

了

二

二

･二 Vc (V)

20

4

0

6

0

Fig･3-2 Noloadspeedcharacteristic curve(fulLwavevoltage)

琉球大学理工学部紀要 (工学芳)

Fig･3-3 Singlephasedrive･preventcircuit 3･2 Vc可変 による拘束 トル ク 1) 二相サーボモー タの同期 ワ ッ トトルクは式 (3 ･2)で与 えられる｡ P-P/ 1_′ - D2･r

,川

2

+

2a=

′

cl

I

J

I

e

l

･cose ･

r

2/1

+V

但 し

Icニーjalc v=N/Ns a-NC/Ne (3 ･2) 回路定数 を用 いた式 (3 ･2)一による計算結果 と実測値 をfig.3 ･4- 3 ･5に示す｡計算値 が小 さいのは,回路定数 が近似計算 によるためや ゝ適正 を欠いたため と思 われる｡ 0 0 4 2 20 40 60

Fig3-4 Locktorqtle(half-waveLVOltage)

206 親盛 :サイリスタによる二相サーボモ-タのオン ･オフ制御の一方式について 250 200 Ts (g･cm) ●制御進相実測値 △ 〝 (Rを除 く) × 〝計算値 ○ 励磁相進相実測値 Vc (V) 20 40 60

Fig･3-5 Locktorque(full-wavevoltage)

3･3 負荷特性 半波及び全波電圧 駆動時の負荷相 生をfig.3 ･6- 3･8に示す｡半波時 トル ク50(g･cm), 20 2.0 WcoN wc(r.p-S) We (W) 10 1.0 A -鍋 - LL- ム

一･

･

A

A

l一

･

一

一

-△

▲

- A x＼ ズ i

iZS

･ N (r･p･S)

へ

＼ ､ △ wco(W) ● wc (W) o we (W) _/ ○ ___一一一一･････O - ○- 〇･一一一■○ -X ＼ ＼_A _/

0

.

-○

f一一■一一一一一･●→ ●､

●

2

0

4

0

6

0

8

0

1

0

0

Fig･316 Loadcharacteristiccurve(half-wavevoltage) Note:N;Rotorspeed(r･p･S･)

Wc;Controlphaseinput(W) We;Excitingphaseinput(W)

琉球大学理工学部紀要 (工学篇) 100 102.0 We N Wco Wc 0 40 80 120 160 200 240 Fig･3-7 Loadcharacteristiccurve

(full-wavevoltage) 10 2.0 1.6 1.2 5 0.8 0.4 40 80 120 160 200 240 Fig･3-8 Loadcharacteristiccurve

(full-wavevoltage,takeoffA)

全波時 トル ク

1

0

0

(g.αl)における効率は夫 々

1

5

(%)

,1

5

.

8

(%)で あ り

,

R

を附加 した場 合 は全波時 において

5

.4 (%) と極 めて低 い｡

3･4

オン ･オフ時間測定 励磁相電圧 を定格値 100 (V) に保 ち,制御電圧 をパ ラメー タとして,ペ ン書 きオシロによる オン ･オフ時 間測定結果 を表

3･

1に示す｡ 207

208 親盛 :サイリスタによる二相サーボモータのオン･オフ制御の一方式について

t(

ms

)

V

c

(

V)

30

50

7

0

制御相進相半波電圧

4

2

8

25

0

1

8

8

･′

全波電圧

1

8

8

1

5

0

1

3

0

励磁相進相半波電圧

1

5

0

1

3

0

1

1

0

Table3_

i

0 n

-

O

f

f

time(measurevalue)

制御相進相 半波電庄 駆動 の場 合,Vcの低 い 状 態で は その極性 が変 って も,Vvによる電流 が暫時流 れ続 けオ ン ･オフ時 間 を長 くす る原 因 となる｡単相運転防止回路 を附 さない場合 は, vc-20 (V)以下でVcの極性 変化後 もVv による電流 が大 きいため逆転 に至 らか ゝO 励磁相進相 に した場 合 は,Vvによる電流 は一種 の制動 力 と して作用 し, オ ン ･オフ時 間 を 短 くし,従 って速応 性 の点です ぐれて いるo二相 サーボモ ー タの機械 的時定数 は, その速度-トル ク特性 を線 形化 して考 えた場 合 ,式 (3 ･3)1) で与 えられ るo ト

音

･

忘

･

普 -

1･08×10T 4

一

驚

- (S)

(

3･3)

J;回転子慣性能 率 (g.cm) Nn;定格電圧 印加時 の無負荷速度 (r.p.m) Ts; 〝 起動 トル ク (g.cm) 式 (3 ･3) による計算結果 と実測 結果 を表3 ･Zに示 す｡

実 測

値

計 算

値

t

(

m

s)

V

c

(

Ⅴ) 30

50

70

30

5

0

7

0

制御相進相 半波電圧

76.

4 47.

6

4

0

71

.1 5

3.

9 3

6.

0

〝

全 波電圧

7

6.

4 3

2.

0

24 43.1 2

6.

0 1

8.

7

励磁相進相半波電圧

44.

0 3

2.

8

3

0 23.

6 1

8.

4 1

5

.

2

琉球大学理工学部紀要 (工学篇) 209 結 言 半波及び全波プ ッシュプル回路 による二相 サーボモー タの動作特性 の実験結果次の結論 を得 る｡ 1) 制御相進相半波電圧 で駆動す る場合 は,直流分流抵抗附加の必要 か ら制 御相電圧 の低 い 部分で

Vv

の影響 が顕著 に現 われ, その無負荷速度 は

Vc≒3

0(

V)

では ゝ∼定格速度 に達 す る｡ 又

Vc

が低 い場合

,Vc

の極性変化後 も逆転 に至 らず単相運転 をす るので,単相運転 防 止 回路 を附カロす る必要 がある｡ 2) 全波電圧 駆動回路 において,サ イ リス タと直列 に磁心 を挿入 した点弧方式では,力率改 善用抵抗 が必要で あ り, それによる効率の低下 が大 きいo しか し効率 をあま り問題視 しか ナれ ばサイリスタの動作 は安定 しているので 全波駆動 回路 としては良好 と思 われる｡ 3) オン ･オフ制御系 に用 いる際 は,制御相進相半波電圧 駆動 は

Vc

の低 い部分で

V

v の 影 響 を うけ, オ ン ･オフ時 間を長 くす るC従 って

Vc

を高 くして用 いることがのぞま しいO 励磁相進相の場合 は オ ン ･オフ時 間が短 く速応性 の点では制御相進相方式 に比べてす ぐれて いる｡ 最後 に本研究は,著者 が東北大学で研修 した際 に行 った もので ある｡本研究 を行 うに当 り, 始終御指導下 さいま した東北大学工学部電子工学科菊地正教技,並 びに同研究室の諸氏 に厚 く お礼申 し上 げます｡ 文 献 1)山村 昌 制 御用電 気機器 P,58 P,66 P･72 2)東芝編 シ リコ ン制 御 整流器便 覧 P.35 3)宮入庄太 エネルギー変換工学入門 P.338 4)須藤 二全 電 字詰 9月号 (昭33) 5)須藤 計測 自動制 御 学会 論文集 第3巻 第2号 (昭42年6月)P･45