JPH01202678A - 電動機のストール検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電動機のストール検出方法に関し、特に圧延
機、ベルトコンベア、クレーンなど負荷変動の大きな装
置に用いられる電動機に好適なものである。

〔従来の技術〕

例えば、電動機を駆動源とする圧延機で固体素材を圧延
する際などに、固体素材の圧延抵抗過大等の理由から、
電動機出力トルクが不足して、電動機の回転速度が著し
く低下したり、場合によっては電動機が停止してしまう
、いわゆる“ストール状態”を招いてしまうことがある
。

このストールを看過して電動機に負荷電流を流し続ける
と、電動機の異常発熱やトリップ等のトラブルが発生す
るから、ストールのような過負荷状態は逸早く検出して
、電動機への電流の供給を停止させる等の対応策をとる
必要がある。

従来のこの種の対応策としては、例えば次のようなもの
が提案されている。

その一つは、電動機の主回路電流を電流検出器により検
出し、この検出値を比較器で所定の基準値と比較する。

比較器は、過電流を検出するための増幅作用と過負荷を
検出するための積分作用とが選択的に切り換え得るとと
もに、比較器の出力を電動機の周囲温度検出値で補正す
るようにしてあり、その比較結果を制御信号に変換して
電動機の制御回路へ送ることにより、電動機の過電流及
び過負荷を検出する検出装置である（第１従来例、実開
昭５４−３０２１８号公報）。

また他のものは、電動機の回転数・電圧・電流の検出値
により、或いは界磁磁束・界磁電流値により、直流電動
機のトルクを演算する演算回路と、その出力信号と所要
の設定トルク信号を比較演算する演算回路とを備え、電
動機トルク演算値を設定トルク値と比較させ、その比較
結果に基づいて機械系の停止や、警報表示を行うもので
ある（第２従来例、実開昭５５−１４８７２号公報）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記第１従来例にあっては、電動機の主
回路電流を検出し、この検出値を所定の基準値と比較す
るものであり、電動機及び電動機で駆動される機械系の
ストールを誤りなく、自動的に判定して防止することは
できないという問題点がある。

又、第２従来例にあっては、直流電動機のトルクを演算
して、このトルク演算値を所定の基準値と比較するもの
であり、電圧検出を伴い構成が複雑になるという問題点
がある。

そこで本発明は、電動機のストール状態を必要かつ十分
な精度をもって、安価で節便に検出できるストールの検
出方法を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成する本発明は、電動機のストール検出
にあたり、当該電動機の速度実積値Ｖと電流実績値■を
検出し、該実績値と予め設定された速度ｖ０と電流値Ｉ
０を比較し、 ■≦■。のときは“１″、■〉■。のときは“０″およ
び Ｉ≧Ｉ０のときは１”、ｌｌｌ０のときは“０゛のビッ
ト信号をそれぞれ出力し、次いでＡＮＤ回路で該ビット
信号の論理積を求め、該論理積“１パの状態が任意に設
定された時間以上続いたときに、ストール状態と判定す
ることを特徴とするものである。

〔作用〕

電動機の速度値と電流値の相関関係を検出して、その結
果からストール状態を確実に検出する。すなわち、電動
機の実績速度値■がある一定値■。

以下で、且つ実績電流値Ｉがある一定値■。以上である
状態が、ある一定時間Ｔ以上続くと、これをストール状
態として検出する。その一定時間Ｔは、タイマにより任
意に設定される。

一定時間Ｔの持続を条件としたのは、電動機の実績電流
値が規定値以上で、実績速度が規定値以下であっても、
そのとき必ずしもストール状態にあるとは限らないから
である。例えば、無負荷で電動機を加速する場合など、
加速立ち上がり時の実績電流値の増加が実績速度値の増
加より先行する。その結果、ストール状態ではないにも
かかわらず、立ち上がり当初の短時間ｔの間は、大きな
実績電流値と小さな実績速度値が検出される。そこで、
立ち上がり時の上記時間ｔより長い一定時間Ｔを遅れ時
間として設定することにより、このような過渡現象を除
外する。

かくして、誤検出することなく、確実にストールを検出
することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図を参照して説明する。

第１図、第２図は、本発明の方法を実施するためのスト
ール検出装置の一実施例を示すものである。

第１図中、ｌは電動機で、例えば、製鉄工場における熱
間圧延ラインの可逆式粗圧延機の幅圧下ロール駆動用の
ものである。電源２と電動機１を結ぶ回路３内に電流検
出器４が設けられると共に、電動機１の出力軸に回転速
度を検出するべく回転速度検出器５が設けられている。

６は前記電流検出器４と回転速度検出器５との検出信号
を入力し、ストール検出信号を□出力するストール判定
部で、その詳細は第２図に示されている。すなわち、回
転速度検出器５から入力された速度検出信号（速度実績
値Ｖ）を予め設定した比較基準速度値Ｖ０と比較し、そ
の比較結果Ａを出力する比較器７と、電流検出器４から
入力された電流検出信号（電流実績値■）を予め設定し
た比較基準電流値■。と比較し、その比較結果Ｂを出力
する比較器８と１、両比較器７，８から出力されたビッ
ト信号Ａ、　Ｂを入力してその論理積Ｘを出力するＡＮ
Ｄ回路９と、デイレイ時間Ｔを任意に設定可能なタイマ
１０と、ＡＮＤ回路９の出力をタイマ１０により設定さ
れるデイレイ時間Ｔだけ遅延させてストール検出信号Ｓ
Ｔとして出力するデイレイ回路１１とにより構成されて
いる。

第１図、第２図に示す装置による電動機１のストール検
出方法を、第３図を参照して説明する。

時間軸上の時間ｔ、で電動機１が起動されると、その速
度実績値Ｖが回転速度検出器５で検出されると共に、そ
の電流実績値■が電流検出器４で検出される。

電動機１の起動当初は無負荷状態であり、速度実績値Ｖ
は第３図（ａ）に記号２０で示すように急勾配で上昇す
る。その上昇途中、時間ｔ、で比較基準速度値■。を越
え、時間ｔ４で一定速度に達して安定する。比較器７は
時間ｔ０から始まり、速度実績値■が入力されると、比
較基準速度値ｖ０と比較し、Ｖ≦Ｖ０のとき（すなわち
時間ｔ０〜時間ｔ、の間）は、″“１”のビット信号Ａ
を出力する。やがてＶ＞Ｖｏになると（すなわち時間ｔ
３を越えると）、ビット信号Ａは“０”に切り替えられ
る（第３図（ｂｌ）。

一方、この間の電流は、第３図（Ｃ１のようにアップ・
ダウンに変化する。すなわち、時間ｔ、から急勾配で上
昇する。その上昇途中、時間ｔ２で比較基準電流値！。

を越え、やがて一定値に達し、間もなく電動機１の速度
■が一定速度になると、今度は急激に減少しはじめて、
時間ｔ４で比較基準電流値Ｉ０を通過して急降下し、殆
ど零に近い値になって安定する。比較器８は、時間ｔ０
から始まり、電流実績値Ｉが入力されると、比較基準電
流値■。と比較し、Ｉ＜１０のとき（すなわち時間ｔ０
〜時間ｔ２の間）は“０″゛のビット信号Ｂを出力し、
！≧■。になると（すなわち時間ｔ２〜時間ｔ４の間）
は“１°“のビット信号Ｂを出力し、再びＩｌｌ、にな
ると（すなわち時間ｔ４を越えると）、“０”のビット
信号Ｂを出力する（第３図（ｄ））− この電動機１の始動直後の無負荷運転時において、ＡＮ
Ｄ回路９から出力される論理積信号Ｘは、第３図（ｅ）
に示す如くになり、比較器７．８からの入力信号Ａ及び
Ｂが共に°“１゛°の場合のみ（すなわち、時間ｔ２〜
ｔ３の間＝１）、°°１”が出力される。換言すると、
この区間ｔは、無負荷でＶ≦■。且つＩ≧１０の条件が
成立する区間である。

やがて、時間ｔ、でロールに圧延材が噛み込まれると、
その抵抗に対抗するべく電動機１の電流実績値Ｉが増大
し始める。

一方、速度実績値■は低下し始める。そして、時間ｔ、
で比較基準速度値■。と等しくなったとき（ｖ＝ｖ０）
、比較器７からの出力信号Ａは“０”から“１”に切り
替わる。その後も電動機の速度実績値■は低下し続け（
Ｖ＜Ｖ、）　、Ｉ、、たがって比較器７からの出力信号
Ａは“１”を維持する。

電流実績値Ｉが増加し続けて、時間ｔ、で比較基準電流
値Ｉ０に達する（Ｉ＝Ｉ。）と、比較器８からの出力信
号Ｂは“０パからｌ′”に切り替わる。

これにより、ＡＮＤ回路９の入力信号Ａ、Ｂがいずれも
“１”となるから、ＡＮＤ回路９の出力信号Ｘは時間ｔ
７で“０”から“１″に切り替わることとなる。以後、
電動機の電流実績値Ｉはある程度増加しくＩｌｌ。）で
から略安定する。

すなわち、時間ｔ、以降はＶ≦■。且つＩ≧１０の条件
が成立する区間である。しかし先に述べた時間ｔ！〜１
．＝１の区間で見られるように、この条件は、他の区間
でも過渡的な現象として成立する可能性がある。

そこで、この過渡的な現象の継続時間ｔを除外するため
、タイマ１０で誤判断防止の余裕時間ＴをＴｉｔの関係
で設定し、デイレイ回路１１に与える。よって、ＡＮＤ
回路９から出力された論理積“１”の信号は、デイレイ
回路１１を経て余裕時間Ｔだけ遅延される。

こうして、その時間Ｔの間、ＡＮＤ回路９の出力信号Ｘ
が“１“の状態を続けた後に、初めて圧延材の抵抗が過
大で電動機１に過負荷が加わるストール状態と判断され
る。その結果、第３図（ｆ）に示すように、時間ｔ８に
おいて、デイレイ回路１１からストール検出信号ＳＴと
して“１”が出力される。

かくして、無負荷加減速時の誤判断によるストール誤検
出は、完全に防止することができる。

なお、上記の比較基準速度値ＶＯ＋比較基準電流値■。

、誤判断防止の余裕時間Ｔは、設備の特性に応じた値を
、任意に設定できる。

ちなみに、可逆式粗圧延機の幅圧下ロール駆動電動機に
対して、比較基準速度値Ｖ。＝ＩＯ［ｒｐｌ〕、比較基
準電流値■。＝（電動機」の定格電流値）ｘ２．０（Ａ
）、デイレイ時間Ｔ＝５　（ｓｅｃ）にそれぞれ設定し
て、電動機１のストールを誤りなく検出することができ
た。

また、上記実施例では、圧延機の幅圧下ロール駆動電動
機に適用した場合を述べたが、これに限らず、圧延機の
水平圧下ロール駆動電動機、ベルトコンベア駆動電動機
、クレーン用電動機その他、負荷変動を有する電動機の
全てに適用可能なものである。

また更に、ストール判定部は電子回路で構成されるもの
とは限らず、マイクロコンピュータを適用するようにし
てもよい。

〔発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、電動機の速度実
績値が基準値より低く、且つ電流実績値が基準値より高
い状態が、任意に設定された時間以上続いたときにスト
ール状態と判定するものとした。そのため、ストール状
態を簡単な方法で、確実に、安価に、必要かつ十分な精
度で検出することができるという効果が得られる。

また、このストール検出信号を利用して、警報や電動機
負荷電流停止などの処置を自動的に施すことも可能であ
り、設備保護の面で非常に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用する装置の一実施例の全体ブロッ
ク図、第２図は第１図の要部を拡大して示すブロック図
、第３図（ａ）〜ｉｆ）は上記装置における各信号のタ
イムチャートで、同図（ａ）は電動機速度実績値、同図
（ｂ）はその速度実績値と基準値との比較結果の出力信
号、同図（Ｃ）は電動機電流実績値、同図（（１１はそ
の電流実績値と基準値との比較結果の出力信号、同図（
ｉｌｌ）はＡＮＤ回路の出力信号、同図（ｆ）はストー
ル検出信号を、それぞれ示すものである。 図中、ｌは電動機、４は電流検出器、５は回転速度検出
器、６はストール判定部、７，８は比較器、９はＡＮＤ
回路、１０はタイマ、１１はデイレイ回路、ＳＴはスト
ール検出信号である。 特許出願人　　川崎製鉄株式会社 代理人　弁理士　森　　　哲　也 代理人　弁理士　内　藤　嘉　昭 代理人　弁理士　清　水　　　正 第１図 ：）１ 第２図 ＼

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 電動機のストール検出にあたり、当該電動機の速度実績
   値Ｖと電流実績値Ｉを検出し、該実績値と予め設定され
   た速度Ｖ＿０と電流値Ｉ＿０を比較し、Ｖ≦Ｖ＿０のと
   きは“１”、Ｖ＞Ｖ＿０のときは“０”および Ｉ≧Ｉ＿０のときは“１”、Ｉ＜Ｉ＿０のときは“０”
   のビット信号をそれぞれ出力し、次いでＡＮＤ回路で該
   ビット信号の論理積を求め、該論理積“１”の状態が任
   意に設定された時間以上続いたときに、ストール状態と
   判定することを特徴とする電動機のストール検出方法。