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2019年4月30日 (火)

無帰還力学 ターンテーブルddモータの3相誘導電動機とヒステリシスシンクロナスモータの考察4

42903相誘導電動機の速度制御はvvvfインバータやベクトル制御で飛躍的に速度制御範囲が広がり、前途揚々たるはずだった...所が磁石付きモータの高効率にやられてしまった。そりゃあそうだ、ロータが永久磁石で電気を使わず回転力を出すのだから、効率は良いに決まっている。結果、産業省のトップランナー制度に目を付けられ風前のともし火となっている。まあ、高効率化や合理化や利便性からすればアンチテーゼの重たいデカい不器用な3相誘導電動機は、あんぷおやじ流儀のjazzオーディオシステムと似たようなもので、大いに同情する訳であります。3相誘導電動機のベクトル制御はアルゴリズムも確立されており、やれば出来るが現在それだけのソフトを組む気力は無い。見城先生が「交流モータをなぜdq変換し更にΓδ変換し直流で制御しなくてはならならないのか?」と言われていたが、高応答のサーボモータではΓδ変換直流制御が必須になるが、それに逆行するターンテーブルのような低応答のサーボシステムでは、3相交流電流制御で回るはず?と踏んでいる。

4291アポロ計画の、いや骨董品のhp、model203aファンクションジェネレータは2相サーボ用の出力しか出ていないので、3相交流を生成するにはw=not(u+v)の演算をしなくてはならない。それが画像のopamp回路となり、久しぶりにopamp回路を組んだらツボの手抜きをしていた為若干しくじっている。ここは絶対精度が要るためPrecision Unity Gain DIFFERENTIAL AMPLIFIER ina105で再度組み直す。ina105であれば0.05%以内の演算精度は出る。

4292粋がって、アポロ計画のhp、model203aファンクションジェネレータは骨董ながら素晴らしいと使っていたが、アンプのゲインアッテネータの設定精度は悪く、更に周波数設定精度も悪い。とんでもなく設定に難儀してしまい、名工ミルトさんに勇ましく譲ったag1200が惜しくなった。そこで急遽テクトロの2ch(3chや4chなど滅多に出ない)ファンクションジェネレータを落札したが、エラく高価になってしまった。

4293先ずはシステムアップで結線をする。システムはhp、model203aファンクションジェネレータ~opamp加算回路~ラムサwp-1100パワーアンプ2台~3相誘導電動機となる。

4294ファンクションジェネレータの周波数を50hzに設定し恐る恐るパワーを上げていくと、お~!回りだした。ラムサのwp-1100では出力電圧はせいぜい36vピークの3相交流しか出せない。規定の回転速度は出ていないが滑らかに回り「そうだ!速度センサーを付けて速度帰還を電流と周波数に掛ければ正確な回転速度制御は出来る」と確信した。今回の無帰還力学のクリチカルさからは別物の、負帰還回転速度制御のとき応用しよう。

4295この時の設定周波数と電圧、4msecレンジの5メモリで20msecは50hz。情けないが骨董hp、model203aファンクションジェネレータでは3相のバランスが全く取れていない。

4296こちらがモータの印加電圧でラムサwp-1100の出力電圧。ラムサのゲインを一生懸命いじってもバランスは取れず、もうあきらめ。


4297そこでいよいよ本題の33rpmで回すための準備に入る。古のtn80cのストロボ盤を3相誘導電動機のロングシャフトセンターに慎重に貼り付ける。


4299苦労してファンクションジェネレータの周波数設定を3hz前後とする。相変わらず3相のバランスは取れない。

42991こちらがラムサの出力3相誘導電動機の駆動電圧となり、1相あたり20vrms程度の電圧となる。3相200vの3相誘導電動機も33回転くらいに落とすと、電圧も1/10が正解で正に理論どおり。

4298見よ!
これが世界初3相誘導電動機の33回転ダイレクト駆動証拠のストロボ画像だ。

42992遂に長年思案していた3相誘導電動機のターンテーブルdd化に第一歩を踏み出した。

42993その時のhp、model203aファンクションジェネレータの周波数設定メモリ。

4299433回転の回転精度は2.98hzで完全同期しているため間違いない。但し細かな同期振動などはストロボでは分からないので、本格開発時にワウフラメータやfftアナライザを持ち出して調べる。もはやhp、model203aやag1200等のファンクションジェネレータでは分解能不足で使用できず、sh2aコアを使って300khzサーボとし3hz周波数分解能は0.001hzまで出そう。更に3相の電流帰還用で16bitのadコンバータを3個、3相モータ出力用で16bitのdaコンバータを3個用意する。また3相モータアンプは出力パワーも必要で古典管シングルアンプでは無理でプッシュプルアンプとなる。3相の電流制御(電圧制御はng)と周波数制御として各相アンバランスはトルクリップルとして出てくるため、限りなく高精度バランスとしよう。我ら昭和のターンテーブル師最後のヤセ我慢が3相誘導電動機のターンテーブルdd化なのだ。

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