JPH0112559Y2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0112559Y2 JPH0112559Y2 JP1981026138U JP2613881U JPH0112559Y2 JP H0112559 Y2 JPH0112559 Y2 JP H0112559Y2 JP 1981026138 U JP1981026138 U JP 1981026138U JP 2613881 U JP2613881 U JP 2613881U JP H0112559 Y2 JPH0112559 Y2 JP H0112559Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- speed
- synchronous motor
- natural frequency
- torsional natural
- low
- Prior art date
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- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 17
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
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- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
本考案は同期電動機とこれに接続された負荷と
の回転系を安定に運転するための装置に関し、特
に回転変動を嫌う系に用いて好適な運転装置に関
する。
の回転系を安定に運転するための装置に関し、特
に回転変動を嫌う系に用いて好適な運転装置に関
する。
一般に電動機により負荷を駆動する場合、この
回転系は次式(1)に示すねじり固有振動数ωnを持
つ。
回転系は次式(1)に示すねじり固有振動数ωnを持
つ。
ωn＝√ …(1)
但し、Ｋはねじりバネ定数であり、電動機の電
磁力によるバネ定数やベルトなど負荷との結合部
分のバネ定数により決まる。また、Ｊは負荷や電
動機に基づく慣性モーメントである。
磁力によるバネ定数やベルトなど負荷との結合部
分のバネ定数により決まる。また、Ｊは負荷や電
動機に基づく慣性モーメントである。
ところが、普通の回転系即ち電気機械ではねじ
りバネ定数Ｋが低いため、数Hz以下などと特に低
速度で回転する場合には回転数がねじり固有振動
数ωnと一致し、共振によつて大きな回転変動を
生じることがある。
りバネ定数Ｋが低いため、数Hz以下などと特に低
速度で回転する場合には回転数がねじり固有振動
数ωnと一致し、共振によつて大きな回転変動を
生じることがある。
本考案は上述したねじり固有振動との共振を起
すことなく、高い回転精度で回転系を運転できる
同期電動機の運転装置を提供することを目的とす
る。この目的達成のため、本考案では、同期電動
機の界磁電流や主電流を変化させれば電磁力が変
化しこの結果ねじりバネ定数も変化してねじり固
有振動数が変化することに着目し、回転数に応じ
てねじり固有振動数が回転数と一致しないように
電磁力を変化させることとした。
すことなく、高い回転精度で回転系を運転できる
同期電動機の運転装置を提供することを目的とす
る。この目的達成のため、本考案では、同期電動
機の界磁電流や主電流を変化させれば電磁力が変
化しこの結果ねじりバネ定数も変化してねじり固
有振動数が変化することに着目し、回転数に応じ
てねじり固有振動数が回転数と一致しないように
電磁力を変化させることとした。
即ち、本考案による同期電動機の運転装置の構
成は、周波数が可変の電源から主電流が供給され
て負荷を駆動する同期電動機をねじり固有振動数
との共振から外して運転させる装置であつて、界
磁電流用電源と主電流用電源の少なくとも一方が
制御信号により出力振幅の変化する可変振幅電源
であり、この可変振幅電源と、同期電動機の回転
数を検出する速度検出器と、この速度検出器から
の信号を入力信号とし、前記ねじり固有振動数を
電磁力の変化によつて運転中の回転数から外すよ
うにした関数で前記制御信号を出力する制御装置
とを備え、この制御装置は入力信号から同期電動
機の回転数が予め定めた値より低速であるか高速
であるかを判定する手段と、前記制御信号として
判定結果が低速の場合には高速の場合よりも出力
振幅を大きくさせ、高速の場合には低速の場合よ
りも出力振幅を小さくさせる指令を出力する手段
とを有することを特徴とするものである。
成は、周波数が可変の電源から主電流が供給され
て負荷を駆動する同期電動機をねじり固有振動数
との共振から外して運転させる装置であつて、界
磁電流用電源と主電流用電源の少なくとも一方が
制御信号により出力振幅の変化する可変振幅電源
であり、この可変振幅電源と、同期電動機の回転
数を検出する速度検出器と、この速度検出器から
の信号を入力信号とし、前記ねじり固有振動数を
電磁力の変化によつて運転中の回転数から外すよ
うにした関数で前記制御信号を出力する制御装置
とを備え、この制御装置は入力信号から同期電動
機の回転数が予め定めた値より低速であるか高速
であるかを判定する手段と、前記制御信号として
判定結果が低速の場合には高速の場合よりも出力
振幅を大きくさせ、高速の場合には低速の場合よ
りも出力振幅を小さくさせる指令を出力する手段
とを有することを特徴とするものである。
以下、図面に示す実施例とともに本考案を説明
する。第１図の例は回転数に応じて界磁電流を変
化させて運転するようにした場合の例である。第
２，３図に回転数と回転変動との関係で表わした
系の共振特性曲線Ａ，Ｂを示す。界磁電流を強く
すると電磁力が大きくなるため、ねじりバネ定数
が高くなり、ねじり固有振動数が高くなる。逆に
界磁電流を弱くすればねじり固有振動数が低くな
る。したがつてこの例では、低速運転時には界磁
電流を強くして第２図の如く回転数γaよりも高
い値ωnHへねじり固有振動数をずらし、一方、
回転数が高くなつてきた時は、界磁電流を弱くし
て第３図の如く回転数γbよりも低い値ωnLへね
じり固有振動数をずらす。第１図において、１は
同期電動機（S.M.）、２は負荷、３は主電流用イ
ンバータ（I.N.V.）であり、同期電動機１にはイ
ンバータ３の周波数設定器３ａにより設定された
周波数で主電流が供給される。４は速度検出器で
あり、この例では回転パルスを発生するパルス発
生器（P.G.）を用い、これを負荷の回転軸に設け
てある。５は可変出力のコンバータ（交流−直流
変換器）であり、この例ではサイリスタを用いそ
の点弧角の制御によつて出力電流が変化するもの
としてある。このコンバータ５の出力電流が界磁
コイル１ａに印加される。６は関数発生器であ
り、この例では速度検出器４からの回転パルスを
所定の関数で変換してサイリスタ制御用のゲート
パルスを出力する。この場合、回転パルスから回
転数が予め定めた値（第４図のｒ。参照）より低
速であるか高速であるかを判定し、前述の如く、
低速回転時には回転数よりもねじり固有振動数が
高くなるように界磁電流を強くする一方高速回転
時には回転数よりもねじり固有振動数が低くなる
ように界磁電流を弱くするために関数発生器６が
用いられる。関数としては上述した条件を満たす
ものであれば良く、連続して変化する関数あるい
は階段状に変化する関数いずれでも良い。例え
ば、速度検出器４からの単位時間当りの回転パル
ス数が或る回転数γoに相当する数値以下の時は
サイリスタの点弧角が大きく逆に或る数値以上の
時には点弧角が小さくなるように階段状関数でゲ
ートパルスを発生すれば、これにより第４図の如
く界磁電流ひいてはねじり固有振動数が変化す
る。第１図の運転装置によれば、第２，３図に示
す如く低速運転時及び高速運転時ともにねじり固
有振動数ωnH，ωnLが回転数γa，γbから外れる
ので共振しなくなり、回転変動が減少する。
する。第１図の例は回転数に応じて界磁電流を変
化させて運転するようにした場合の例である。第
２，３図に回転数と回転変動との関係で表わした
系の共振特性曲線Ａ，Ｂを示す。界磁電流を強く
すると電磁力が大きくなるため、ねじりバネ定数
が高くなり、ねじり固有振動数が高くなる。逆に
界磁電流を弱くすればねじり固有振動数が低くな
る。したがつてこの例では、低速運転時には界磁
電流を強くして第２図の如く回転数γaよりも高
い値ωnHへねじり固有振動数をずらし、一方、
回転数が高くなつてきた時は、界磁電流を弱くし
て第３図の如く回転数γbよりも低い値ωnLへね
じり固有振動数をずらす。第１図において、１は
同期電動機（S.M.）、２は負荷、３は主電流用イ
ンバータ（I.N.V.）であり、同期電動機１にはイ
ンバータ３の周波数設定器３ａにより設定された
周波数で主電流が供給される。４は速度検出器で
あり、この例では回転パルスを発生するパルス発
生器（P.G.）を用い、これを負荷の回転軸に設け
てある。５は可変出力のコンバータ（交流−直流
変換器）であり、この例ではサイリスタを用いそ
の点弧角の制御によつて出力電流が変化するもの
としてある。このコンバータ５の出力電流が界磁
コイル１ａに印加される。６は関数発生器であ
り、この例では速度検出器４からの回転パルスを
所定の関数で変換してサイリスタ制御用のゲート
パルスを出力する。この場合、回転パルスから回
転数が予め定めた値（第４図のｒ。参照）より低
速であるか高速であるかを判定し、前述の如く、
低速回転時には回転数よりもねじり固有振動数が
高くなるように界磁電流を強くする一方高速回転
時には回転数よりもねじり固有振動数が低くなる
ように界磁電流を弱くするために関数発生器６が
用いられる。関数としては上述した条件を満たす
ものであれば良く、連続して変化する関数あるい
は階段状に変化する関数いずれでも良い。例え
ば、速度検出器４からの単位時間当りの回転パル
ス数が或る回転数γoに相当する数値以下の時は
サイリスタの点弧角が大きく逆に或る数値以上の
時には点弧角が小さくなるように階段状関数でゲ
ートパルスを発生すれば、これにより第４図の如
く界磁電流ひいてはねじり固有振動数が変化す
る。第１図の運転装置によれば、第２，３図に示
す如く低速運転時及び高速運転時ともにねじり固
有振動数ωnH，ωnLが回転数γa，γbから外れる
ので共振しなくなり、回転変動が減少する。
ここで付言するに、第１図の例では回転パルス
発生器と、サイリスタによるコンバータと、回転
パルスに基づいてサイリスタのゲートパルスを発
生する関数発生器とを用いた制御構成を採つてい
るが、簡単な制御であつては関数発生器の代りに
比較器を用いることもでき、要は回転数の変化傾
向と逆の傾向で界磁電流が変化するものであれば
どのような制御回路であつても良い。
発生器と、サイリスタによるコンバータと、回転
パルスに基づいてサイリスタのゲートパルスを発
生する関数発生器とを用いた制御構成を採つてい
るが、簡単な制御であつては関数発生器の代りに
比較器を用いることもでき、要は回転数の変化傾
向と逆の傾向で界磁電流が変化するものであれば
どのような制御回路であつても良い。
そこで、コンバータ５、関数発生器６ともに公
知の技術のものを利用して制御回路を構成した２
つの例を、第５図（段階的変化）、第６図（連続
的変化）により説明する。但し、ここでは速度検
出器４はアナログの速度信号Voを出力するもの
としている。
知の技術のものを利用して制御回路を構成した２
つの例を、第５図（段階的変化）、第６図（連続
的変化）により説明する。但し、ここでは速度検
出器４はアナログの速度信号Voを出力するもの
としている。
第５図において、関数発生器６は公知のもので
あり、コンパレータ６ａと、出力がハイ／ロー２
値のアンプ６ｂとからなる。コンパレータ６ａは
入力信号VoをポテンシヨメータVRoで設定した
基準信号Vsと大小比較し、Vo＝Vsを境にアンプ
６ｂに対してレベル切替信号を出力する。このレ
ベル切替信号に従い、アンプ６ｂは、VoVsの
とき出力を一定のローレベルＬにし、Vo＜Vsの
とき一定のハイレベルＨにする。Ｈ＞Ｌである。
ローレベルＬの値はポテンシヨメータVRLで自
由に設定でき、またハイレベルＨの値もポテンシ
ヨメータVRHで自由に設定できるようになつて
いる。
あり、コンパレータ６ａと、出力がハイ／ロー２
値のアンプ６ｂとからなる。コンパレータ６ａは
入力信号VoをポテンシヨメータVRoで設定した
基準信号Vsと大小比較し、Vo＝Vsを境にアンプ
６ｂに対してレベル切替信号を出力する。このレ
ベル切替信号に従い、アンプ６ｂは、VoVsの
とき出力を一定のローレベルＬにし、Vo＜Vsの
とき一定のハイレベルＨにする。Ｈ＞Ｌである。
ローレベルＬの値はポテンシヨメータVRLで自
由に設定でき、またハイレベルＨの値もポテンシ
ヨメータVRHで自由に設定できるようになつて
いる。
更に、コンバータ５も公知のものであり、偏差
アンプ５ａと、ACR（自動電流調節器）５ｂと、
ゲートパルス発生器５ｃと、サイリスタ５ｄと、
変流器５ｅと、整流器５ｆとからなる。偏差アン
プ５ａは電流指令値と、変流器５ｅ及び整流器５
ｆから得られる電流フイードバツク値との偏差を
とり、ACR５ｂに与える。ACR５ｂはゲートパ
ルス発生器５ｃに信号を与え、偏差がゼロとなる
ようにサイリスタ５ｄを点弧させるゲートパルス
を発生させる。なお、手動設定器７は本考案の本
質とは関係なく、スイツチを切替えて電流指令を
手動で設定できるようになつている。
アンプ５ａと、ACR（自動電流調節器）５ｂと、
ゲートパルス発生器５ｃと、サイリスタ５ｄと、
変流器５ｅと、整流器５ｆとからなる。偏差アン
プ５ａは電流指令値と、変流器５ｅ及び整流器５
ｆから得られる電流フイードバツク値との偏差を
とり、ACR５ｂに与える。ACR５ｂはゲートパ
ルス発生器５ｃに信号を与え、偏差がゼロとなる
ようにサイリスタ５ｄを点弧させるゲートパルス
を発生させる。なお、手動設定器７は本考案の本
質とは関係なく、スイツチを切替えて電流指令を
手動で設定できるようになつている。
そこで、第５図において、速度検出器４の出力
信号Voが回転数ｎに比例して増大するものとし、
これをコンパレータ６ａに与え、ポテンシヨメー
タVRoによりコンパレータ６ａの基準信号Vsを
特定の回転数Ａに相当するレベルに設定する。ま
た、アンプ６ｂの出力を、ポテンシヨメータ
VRH，VRLによりＨ，Ｌの値を適当な電流指令
値（但し、Ｈ＞Ｌ）となるように設定し、コンバ
ータ５に与える。
信号Voが回転数ｎに比例して増大するものとし、
これをコンパレータ６ａに与え、ポテンシヨメー
タVRoによりコンパレータ６ａの基準信号Vsを
特定の回転数Ａに相当するレベルに設定する。ま
た、アンプ６ｂの出力を、ポテンシヨメータ
VRH，VRLによりＨ，Ｌの値を適当な電流指令
値（但し、Ｈ＞Ｌ）となるように設定し、コンバ
ータ５に与える。
これにより、回転数ｎがＡより低速の場合は
（Vo＜Vs）、関数発生器６から大きな一定の電流
指令がコンバータ５に与えられるので、コンバー
タ５の出力振幅が大きくなり、同期電動機１の界
磁電流Ifが大きくなつてねじり固有振動数が高く
なる。逆に、回転数ｎがＡより高速の場合は
（VoVs）、関数発生器６から小さな一定の電流
値指令がコンバータ５に与えられるので、コンバ
ータ５の出力振幅が小さくなり、界磁電流Ifが小
さくなつてねじり固有振動数が低くなる。
（Vo＜Vs）、関数発生器６から大きな一定の電流
指令がコンバータ５に与えられるので、コンバー
タ５の出力振幅が大きくなり、同期電動機１の界
磁電流Ifが大きくなつてねじり固有振動数が高く
なる。逆に、回転数ｎがＡより高速の場合は
（VoVs）、関数発生器６から小さな一定の電流
値指令がコンバータ５に与えられるので、コンバ
ータ５の出力振幅が小さくなり、界磁電流Ifが小
さくなつてねじり固有振動数が低くなる。
第６図に示す関数発生器６も公知のものであ
り、コンパレータ６ａと、出力が一定値から曲線
的に変化する変換アンプ６ｃとからなる。コンパ
レータ６ａ及びコンバータ５は第５図で説明した
通りのものである。変換アンプ６ｃは、コンパレ
ータ６ａからのレベル切替信号に従い、Vo＜Vs
のとき出力を一定にハイレベルＨにするが、Vo
Vsのときは回転数ｎの増加（Voの増加）に伴
ないローレベルＬに向けて曲線的に出力を漸減さ
せる。
り、コンパレータ６ａと、出力が一定値から曲線
的に変化する変換アンプ６ｃとからなる。コンパ
レータ６ａ及びコンバータ５は第５図で説明した
通りのものである。変換アンプ６ｃは、コンパレ
ータ６ａからのレベル切替信号に従い、Vo＜Vs
のとき出力を一定にハイレベルＨにするが、Vo
Vsのときは回転数ｎの増加（Voの増加）に伴
ないローレベルＬに向けて曲線的に出力を漸減さ
せる。
そこで、第６図においても、速度検出器４の出
力信号Voが回転数ｎに比例して増大するものと
し、これをコンパレータ６ａに与え、ポテンシヨ
メータVRoによりコンパレータ６ａの基準信号
Vsを特定の回転数Ａに相当するレベルに設定す
る。また、アンプ６ｃの出力を、ポテンシヨメー
タVRH，VRLによりＨ，Ｌの値を適当な電流指
令値（但し、Ｈ＞Ｌ）となるよに設定し、コンバ
ータ５に与える。
力信号Voが回転数ｎに比例して増大するものと
し、これをコンパレータ６ａに与え、ポテンシヨ
メータVRoによりコンパレータ６ａの基準信号
Vsを特定の回転数Ａに相当するレベルに設定す
る。また、アンプ６ｃの出力を、ポテンシヨメー
タVRH，VRLによりＨ，Ｌの値を適当な電流指
令値（但し、Ｈ＞Ｌ）となるよに設定し、コンバ
ータ５に与える。
これにより、回転数ｎがＡより低速の場合は
（Vo＜Vs）、関数発生器６から大きな一定の電流
指令がコンバータ５に与えられるので、コンバー
タ５の出力振幅が大きくなり、同期電動機１の界
磁電流Ifが大きくなつてねじり固有振動数が高く
なる。逆に、回転数ｎがＡより高速の場合は
（VoVs）、関数発生器６からは回転数ｎの増加
に反して小さくなるように電流値指令がコンバー
タ５に与えられるので、高速回転になるにつれ
て、コンバータ５の出力振幅が小さくなり、界磁
電流Ifも小さくなつてねじり固有振動数が次第に
低くなる。
（Vo＜Vs）、関数発生器６から大きな一定の電流
指令がコンバータ５に与えられるので、コンバー
タ５の出力振幅が大きくなり、同期電動機１の界
磁電流Ifが大きくなつてねじり固有振動数が高く
なる。逆に、回転数ｎがＡより高速の場合は
（VoVs）、関数発生器６からは回転数ｎの増加
に反して小さくなるように電流値指令がコンバー
タ５に与えられるので、高速回転になるにつれ
て、コンバータ５の出力振幅が小さくなり、界磁
電流Ifも小さくなつてねじり固有振動数が次第に
低くなる。
なお、第５図、第６図ではアナログ処理の制御
であるが、マイコン等によるデジタル処理の制御
もある。更に、界磁電流を変化させるだけでな
く、電磁力は主電流や電圧によつても変化するの
で、これらを制御するようにしても良い。例えば
第１図を参照すると、インバータ３に使用されて
いる直流電源をコンバータ５の如き可変電源とし
て関数発生器６の出力信号により電源電圧を変化
させたり、インバータ３をサイリスタ式にして出
力電流のパルス幅が可変となるものとしこのパル
ス幅を関数発生器６の出力信号で変化させたり、
あるいはインバータ３と同期電動機１との間に電
圧調整器を設けてこの電圧調整器を関数発生器６
の出力信号で制御することによつて印加電圧を変
化させたりすれば良い。
であるが、マイコン等によるデジタル処理の制御
もある。更に、界磁電流を変化させるだけでな
く、電磁力は主電流や電圧によつても変化するの
で、これらを制御するようにしても良い。例えば
第１図を参照すると、インバータ３に使用されて
いる直流電源をコンバータ５の如き可変電源とし
て関数発生器６の出力信号により電源電圧を変化
させたり、インバータ３をサイリスタ式にして出
力電流のパルス幅が可変となるものとしこのパル
ス幅を関数発生器６の出力信号で変化させたり、
あるいはインバータ３と同期電動機１との間に電
圧調整器を設けてこの電圧調整器を関数発生器６
の出力信号で制御することによつて印加電圧を変
化させたりすれば良い。
以上詳細に説明したように、本考案の運転装置
によればねじり固有振動数に一致することなく高
い回転精度で同期電動機及びその負荷を運転する
ことができる。
によればねじり固有振動数に一致することなく高
い回転精度で同期電動機及びその負荷を運転する
ことができる。
第１図は本考案の一実施例を示すブロツク構成
図、第２，３図は本考案を説明するための共振特
性図であり、第２図は低速運転時の図、第３図は
高速運転時の図、第４図は界磁電流変化の簡単な
例を示すグラフ、第５図及び第６図はそれぞれ関
数発生器の具体的構成例を示す回路図である。 図面中、１は同期電動機、１ａはその界磁コイ
ル、２は負荷、３はインバータ、３ａはその周波
数設定器、４は速度検出器、５は可変出力のコン
バータ、６は関数発生器、６ａはコンパレータ、
６ｂはアンプ、６ｃは変換アンプである。
図、第２，３図は本考案を説明するための共振特
性図であり、第２図は低速運転時の図、第３図は
高速運転時の図、第４図は界磁電流変化の簡単な
例を示すグラフ、第５図及び第６図はそれぞれ関
数発生器の具体的構成例を示す回路図である。 図面中、１は同期電動機、１ａはその界磁コイ
ル、２は負荷、３はインバータ、３ａはその周波
数設定器、４は速度検出器、５は可変出力のコン
バータ、６は関数発生器、６ａはコンパレータ、
６ｂはアンプ、６ｃは変換アンプである。
Claims (1)
- 周波数が可変の電源から主電流が供給されて負
荷を駆動する同期電動機をねじり固有振動数との
共振から外して運転させる装置であつて、界磁電
流用電源と主電流用電源の少なくとも一方が制御
信号により出力振幅の変化する可変振幅電源であ
り、この可変振幅電源と、同期電動機の回転数を
検出する速度検出器と、この速度検出器からの信
号を入力信号とし、前記ねじり固有振動数を電磁
力の変化によつて運転中の回転数から外すように
した関数で前記制御信号を出力する制御装置とを
備え、この制御装置は入力信号から同期電動機の
回転数が予め定めた値より低速であるか高速であ
るかを判定する手段と、前記制御信号として判定
結果が低速の場合には高速の場合よりも出力振幅
を大きくさせ、高速の場合には低速の場合よりも
出力振幅を小さくさせる指令を出力する手段とを
有することを特徴とする同期電動機の運転装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1981026138U JPH0112559Y2 (ja) | 1981-02-27 | 1981-02-27 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1981026138U JPH0112559Y2 (ja) | 1981-02-27 | 1981-02-27 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57141697U JPS57141697U (ja) | 1982-09-04 |
| JPH0112559Y2 true JPH0112559Y2 (ja) | 1989-04-12 |
Family
ID=29823844
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1981026138U Expired JPH0112559Y2 (ja) | 1981-02-27 | 1981-02-27 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0112559Y2 (ja) |
-
1981
- 1981-02-27 JP JP1981026138U patent/JPH0112559Y2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57141697U (ja) | 1982-09-04 |
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