專利名稱：串激電機(jī)的速度控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種串激電機(jī)的速度控制裝置，所述電機(jī)的動力來自交流電源，轉(zhuǎn)子線圈的自由端接到電源的一端，定子線圈的自由端經(jīng)過一個(gè)第一雙向可控硅整流器接到電源的另一端，定子線圈有一個(gè)中間抽頭，經(jīng)過一個(gè)第二雙向可控硅整流器接到電源的另一端。這種裝置在后面的權(quán)利要求1的序言中被定義。
在DE-A-3200753中描述了所表示的該類裝置。在這種裝置中，為了產(chǎn)生觸發(fā)脈沖加到各個(gè)雙向可控硅整流器的控制極上，提供了一個(gè)控制電路。藉助于定子線圈提供的中間抽頭，當(dāng)電機(jī)工作在低速范圍時(shí)可利用全部定子線圈，反之，當(dāng)電機(jī)工作在高速范圍時(shí)可利用減少了的線圈，電機(jī)的磁化強(qiáng)度相應(yīng)地較低。
試驗(yàn)證明，當(dāng)驅(qū)動參照上述的該類串激電機(jī)而功率范圍超過約1000W時(shí)，所述裝置對避免在從交流主電網(wǎng)來的電流中諧波度增加的問題是很有用的。
利用該類型閘流晶體管或三端雙向可控硅的整流器的相位控制可能是依次產(chǎn)生正弦諧波瞬變的原因。如果一個(gè)所參照的該類電機(jī)在超過約1000W的功率范圍內(nèi)工作，那么諧波度將不允許太高，否則，引起的干擾會影響連接在電網(wǎng)中的其他設(shè)備。著手解決這個(gè)問題的一種方法是利用包括電感或電容裝置的濾波器，或者利用PWM(脈沖寬度調(diào)制)調(diào)節(jié)器。這些解決方法的公共特點(diǎn)是電機(jī)(例如，最大功率約1500W)要接在真空清潔器中，但免不了增加成本，增加了產(chǎn)品的總成本，這是不希望的。
本發(fā)明的目的是提供一個(gè)上述的該類串激電機(jī)的控制裝置，允許功率負(fù)荷在上述預(yù)定的可接受值上直至1500W而沒有任何諧波度的增加。達(dá)到這個(gè)目的是藉結(jié)合權(quán)利要求1的特性的控制裝置。
現(xiàn)在，參照如下附圖，結(jié)合兩個(gè)實(shí)施例來詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中


圖1表示按照本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的控制裝置的電路圖；圖2表示按照本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的控制裝置的電路圖；圖3分別表示在按照圖1的裝置中電機(jī)電流的波形圖和中間抽頭電壓的波形圖。圖中表示了三個(gè)分圖a，b和c。
在圖1中，串激電機(jī)10以普通的方式接有電刷11、12和轉(zhuǎn)子線圈 (即圖上的標(biāo)記13)，轉(zhuǎn)子線圈的兩端經(jīng)過一個(gè)換向器14分別連到電刷11、12。電刷11經(jīng)導(dǎo)體15連到交流電源(例如交流電壓是230v，頻率是50Hz)的一端16。交流電源的另一端標(biāo)為17，經(jīng)過導(dǎo)體18連到電路的公共結(jié)點(diǎn)P。
電機(jī)中的電刷12連到定子線圈的一端，定子線圈由線圈L1和L2組成，其之間有一中間抽頭U。線圈L2的自由端經(jīng)過一個(gè)第一雙向可控硅整流器(例如三端雙向可控硅)19連到結(jié)點(diǎn)P。中間抽頭U經(jīng)過一個(gè)第二雙向可控硅整流器(三端雙向可控硅類型)20連到結(jié)點(diǎn)P。沒有任何的功能改變，電機(jī)就能被提供一個(gè)分開的定子線圈，與線圈L1，L2相對應(yīng)的線圈的一半接在電刷11和導(dǎo)體15之間。這半個(gè)線圈沒有中間抽頭。
雙向可控硅19的第一觸發(fā)電路包括一個(gè)電位器P1，經(jīng)電容22連到結(jié)點(diǎn)P。電位器P1和電容22之間的結(jié)點(diǎn)經(jīng)DIAC型觸發(fā)部件23連到可控硅19的控制板。
雙向可控硅20的第二觸發(fā)電路由一個(gè)電位器P2經(jīng)電容24連到結(jié)點(diǎn)P所組成。電位器P2的另一端經(jīng)導(dǎo)體25和導(dǎo)體15連到交流電源的一端16。電位器P2和電容24之間的結(jié)點(diǎn)經(jīng)DIAC型觸發(fā)部件25連到可控硅20的控制板。電位器P1和P2機(jī)械互連(理由下述)?；ミB用虛線26表示。
現(xiàn)在參照圖3描述按照圖1裝置的功能。在較低的功率范圍內(nèi)，例如最高為1000W時(shí)，可控硅19用來控制電機(jī)10的速度至所需的量級。由于采用了相位控制，直至在與所采用的相應(yīng)電流的功率量級上也不會引起速率超過所用值的諧波。
觸發(fā)電路中的可控硅19與電位器P1，電容22和DIAC23構(gòu)成的觸發(fā)電路一起，其功能與常規(guī)方式相同，如圖3a所示，觸發(fā)電路在所需時(shí)間t1-由電位器P1的設(shè)置來確定-發(fā)出觸發(fā)信號，可控硅19開始導(dǎo)通。然后，可控硅在靜上的半周期內(nèi)繼續(xù)導(dǎo)通。在下半個(gè)負(fù)周期內(nèi)，情況一樣。
當(dāng)電機(jī)在較高的、與直至最大功率的功率量級相對應(yīng)的速度范圍內(nèi)被驅(qū)動時(shí)，可利用電機(jī)中較低磁化強(qiáng)度的現(xiàn)象使之能夠令電機(jī)工作在較高的速度上。然后，電機(jī)的驅(qū)動經(jīng)中間抽頭U受可控硅20所控制并且線圈L2不接。發(fā)生這種情況而不致于有問題的先決條件是可控硅20能夠開始導(dǎo)通之前，可控硅19是完全導(dǎo)通的，即從半周開始一直是導(dǎo)通的。為此，兩電位器的端底是同軸聯(lián)接的，即它們可以配置成在同一根軸上，并且在這種方法中，在P2允許留下零位或最大阻抗位之前，電位器P1是最小阻抗位置。這種情況表示在圖3b中，圖中表示了可控硅19怎樣從半周開始導(dǎo)通到點(diǎn)t2的，其中P2的工作是觸發(fā)脈沖被發(fā)出到可控硅20引起滯后導(dǎo)通。正如所表明的那樣，中間抽頭的電流從I1值增加到較高的I2值，并且然后跟隨較高的曲線I′直至半周結(jié)束。在圖3c中，中間抽頭電壓U表示它也是可控硅19兩端的導(dǎo)通電壓。當(dāng)可控硅20開始導(dǎo)通時(shí)，時(shí)間t2上的電壓變負(fù)，從而關(guān)閉可控硅19。這對于獲得所需要的功能是重要的。如果可控硅19還繼續(xù)導(dǎo)通，那么可能在線圈L1中產(chǎn)生發(fā)熱的問題。
圖2表示了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，在該裝置中，通用型集成電子控制電路27代替了圖1中的簡單觸發(fā)電路。正如圖1中的那樣，電機(jī)由可控硅19、20控制，其他的同一部件的參考標(biāo)記數(shù)字與圖1中的一樣。控制電路有一個(gè)輸出TR1經(jīng)導(dǎo)體28連到可控硅19的控制板。此外，控制電路還有一個(gè)輸出TR2經(jīng)導(dǎo)體29連到可控硅20的控制板?？刂齐娐?7的輸入IN有一個(gè)藉助于電位器P3而可改變的電壓或電流，目的是在電機(jī)的整個(gè)速度范圍內(nèi)設(shè)置所需的速度。電位器P3能夠用別的設(shè)定裝置來代替，例如壓敏裝置(真空盒)用來自動設(shè)置和控制所需的速度。另一方面，設(shè)置裝置能在輸入端IN上利用一個(gè)數(shù)字信號來包容所需速度上的信號。在控制電路27上端子A連到結(jié)點(diǎn)P。
按照圖2所示本發(fā)明的實(shí)施例的功能與圖1實(shí)施例的功能相似。不過，條件的使用與以前的相同，即在可控硅20能夠開始導(dǎo)通之前可控硅19必須完全導(dǎo)通。于是，這個(gè)條件能夠加入到控制電路27中，例如，在輸出TR2上發(fā)出觸發(fā)脈沖僅僅是在當(dāng)設(shè)置裝置P3被設(shè)置的速度比在第一輸出(TR1)上觸發(fā)脈沖使第一雙向可控硅整流器(19)完全導(dǎo)通時(shí)的速度還要高的時(shí)候?？刂齐娐房梢允且慌_微型計(jì)算機(jī)，控制參數(shù)可以用已知的方法編程。
權(quán)利要求
1.一種串激電機(jī)(10)的速度控制裝置，電機(jī)動力來自交流電源(16，17)，轉(zhuǎn)子線圈(13)的自由端接在電源的一端(16)上，定子線圈(L1，L2)的自由端經(jīng)第一雙向可控硅整流器(19)接在電源的另一端(17)，定子線圈(L1，L2)有一個(gè)中間抽頭(U)，經(jīng)第二雙向可控硅整流器(20)連接到電源的另一端(17)，其特征在于設(shè)有用來產(chǎn)生第一觸發(fā)脈沖并將其加到第一可控硅整流器(19)的裝置(P1，22，23；P2，24，25)，還產(chǎn)生第二觸發(fā)脈沖并將其加到第二可控硅整流器(20)；所采用的觸發(fā)脈沖產(chǎn)生裝置(P1，22，23，P2，24，25)僅在第一可控硅整流器(19)完全導(dǎo)通時(shí)才提供第二觸發(fā)脈沖。
2.按照權(quán)利要求1的裝置，其特征在于觸發(fā)脈沖產(chǎn)生裝置(P1，22，23；P2，24，25)包括帶有一個(gè)為第一可控硅整流器(19)的第一電位器P1的一個(gè)第一觸發(fā)電路和帶有一個(gè)為第二可控硅整流器(20)的第二電位器P2的一個(gè)第二觸發(fā)電路，第一電位器(P1)的交流電壓從定子線圈(L1，L2)的中間抽頭(U)加進(jìn)來，第二電位器(P2)的交流電壓從交流電源的第一端(16)加進(jìn)來，兩個(gè)電位器(P1，P2)機(jī)械互連(26)，或者，否則的話，互相受控，即第二電位器(P2)的阻抗朝向這樣的值改變此值使電機(jī)的速度增加，且僅當(dāng)?shù)谝浑娢黄?P1)處于使第一雙向可控硅整流器(19)完全導(dǎo)通時(shí)的位置時(shí)起作用。
3.按照權(quán)利要求2的裝置，其特征在于第一和第二觸發(fā)電路每一個(gè)都有一個(gè)串聯(lián)電路，該串聯(lián)電路包括各個(gè)電位器(P1，P2)和一個(gè)電容(22，24)，后者的另一端接到交流電源的第二端(17)，電位器(P1；P2)和電容(22；24)之間的結(jié)點(diǎn)經(jīng)DIAC(23；25)接到各自的可控硅整流器(19，20)的控制板。
4.按照權(quán)利要求1的裝置，其特征在于觸發(fā)脈沖產(chǎn)生裝置包括一個(gè)集成控制電路(27)，該集成控制電路(27)包括一個(gè)設(shè)置部件(P3)，通過給輸入端(IN)提供一個(gè)合適的電壓、電流、數(shù)字信號或類似的信號在整個(gè)速度范圍內(nèi)設(shè)置電機(jī)的速度；所述的控制電路有一個(gè)第一輸出端(TR1)用于發(fā)出觸發(fā)脈沖給第一雙向可控硅整流器(19)，還有一個(gè)第二輸出端(TR2)用于發(fā)出觸發(fā)脈沖給第二雙向可控硅整流器(20)，僅當(dāng)設(shè)置部件(P3)被設(shè)置來在第一輸出端(TR1)上提供的觸發(fā)脈沖使第一雙向可控硅整流器(19)完全導(dǎo)通的時(shí)候，在第二輸出端(TR2)上才發(fā)出觸發(fā)脈沖。
5.按照權(quán)利要求4的裝置，其特征在于設(shè)置部件(P3)是一個(gè)電位器，用來給控制電路(27)的輸入端(IN)提供一個(gè)與所需速度相對應(yīng)的電流或電壓。
全文摘要
在一個(gè)由交流電源(16、17)供電的串激電機(jī)(10)速度控制裝置中，轉(zhuǎn)子線圈(13)的自由端接到電源的一端(16)，定子線圈(L1，L2)的自由端經(jīng)過一個(gè)第一雙向可控硅整流器(19)接到電源的另一端(17)，定子線圈(L1，L2)有一個(gè)中間抽頭(U)經(jīng)過一個(gè)第二雙向可控硅整流器(20)接到電源的另一端(17)。本發(fā)明中提供了裝置(P1，22，23；P2，24，25)，用于產(chǎn)生并提供第一觸發(fā)脈沖給第一雙向可控硅整流器(19)，產(chǎn)生并提供第二觸發(fā)脈沖給第二雙向可控硅整流器(20)。觸發(fā)脈沖產(chǎn)生裝置(P1，22，23；P2，24，25)僅在第一雙向可控硅整流器(19)完全導(dǎo)通的時(shí)候才提供第二觸發(fā)脈沖。
文檔編號H02P25/10GK1169214SQ9619158
公開日1997年12月31日 申請日期1996年1月19日 優(yōu)先權(quán)日1995年1月24日
發(fā)明者馬格努斯·卡爾·威爾海姆·林德馬克 申請人:電氣聯(lián)合股份有限公司