JPH02155493A - 誘導電動機の速度制御装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は巻線形誘導電動機の二次側に接続された液体抵
抗器の抵抗値を増減して電動機の回転数を制御する誘導
電動機の速度制御装置に関するものである。

（従来の技術） 一般に大容量の巻線形誘導電動機の速度制御装置として
は、二次抵抗可変方式とセルビウス方式がある。

セルビウス方式は電動機の二次側に発生する電力を電源
に回生ずることができるので省エネルギーの点で有利で
あるが、雨水排水ポンプなどに使用される電動機のよう
に常時運転されない設備に対しては、設備コストの面か
ら不利であり、この場合は二次抵抗可変方式による速度
制御が行われることが多く、ここで使用される二次抵抗
器としては大容量で抵抗値が連続して可変な液体抵抗器
が一般的に採用される。

第３図は液体抵抗器を使用した排水流量制御の一般的な
系統図を示したもので、排水流量の現在値Ｐｖは流量検
出器Ｆで検出され、流量調節装置２で目標流量Ｓ■と比
較演算され、その出力が操作量ＭＶとして二次抵抗であ
る液体抵抗器ＬＲＨの抵抗値を増減してポンプ駆動用電
動機１０の速度を制御する。

液体抵抗器による誘導電動機の速度制御装置の従来の一
例を第４図に示す。

第４図において、巻線形誘導電動機１０の二次電流はス
リップリング１３で取り出され、液体抵抗器ＬＲＨの電
極１４に供給される。

電極１４は小形モータ１１にギヤ１２などで連結されて
駆動され、液体抵抗器ＬＲＨのタンク内を昇降する。

電極１４を液体抵抗器内で下降させると、電極間の抵抗
が減少して二次抵抗を減少させ、電極１４を上昇させる
と電極間の抵抗が増大して二次抵抗を増大させ、これに
よって誘導電動機１０の速度が制御される。

第５図は液体抵抗器の電極を昇降させる小形モータの制
御回路の一例を示すもので、液体抵抗器ＬＲＨの小形モ
ータ１１は２種類の役割で運転される。

第１の役割は始動抵抗器としての動作であり。

第５図において接点ａ＞ｘｔ　ｂｚ□を用いて行われる
。

すなわち、主電動機用の運転リレー５２ＸがＯＮして主
電動ｆｉｌＯが始動し、始動完了してリミットスイッチ
３３ＭがＯＮするまで接点ａ工１．ｂ２□を通ってモー
タ１１の正転用コイルＦが連続してＯＮとなり、モータ
１１は正転して電極は一定速度で下降し、二次抵抗は一
定の割合で減少していく。

電極移動速度は主電動機１０の始動電流を一定範囲内に
おさえるために決められた速度であり、電極は常にこの
移動速度で上昇、下降する。

主電動機１０が始動制御されて一定回転数に達すると、
第２の役割である主電動機の回転数制御が行われる。

すなわち、主電動機１０の運転リレー５２ＸがＯＮして
いる状態で回転数が一定速度以上、すなわち始動完了リ
ミットスイッチ３３ＭがＯＮの状態で流量調節装置２の
操作量である増指令または減指令が小形モータ１１の正
転または退転指令用コイルＦＸ、ＲＸを０Ｎ１０ＦＦ　
Ｌ、、　　液体抵抗器ＬＲＨの電極を上昇、下降させ、
これ、によって二次抵抗が増減し、流量調節装置２での
主電動機５の回転数制御が行われる。

（発明が解決しようとする課題） 上記従来の液体抵抗器を使用した誘導電動機の速度制御
装置は、例えば第３図に示すようなポンプの流量一定制
御に用いられた場合に次のような問題がある。

すなわち電極の移動速度が速度制御時にも始動時と同じ
に固定されているので、目標流量を変化させた場合の制
御応答が遅れるという問題があり、また調節装置で調節
ループ制御を作成する場合に、回転数の応答遅れを考慮
するばかりでなく、操作量ＭＶを二次抵抗の増・減指令
の、ＯＮ時間パルス幅に変換するために、二次抵抗器の
増・減している時間幅と回転数の変化量との関係を考慮
しなければならず、調節ループ制御系の作成に手数がか
かるという問題がある。

本発明は、このような回転数の応答遅れや操作量の変換
などの問題を考慮してなされたもので、回転数の応答を
改善すると共に操作量の変換を不用とした１合理的な液
体抵抗器による誘導電動機の速度制御装置を提供するこ
とを目的といている。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段と作用） 本発明は、液体抵抗器の位置制御に従来の小形モータの
代りにＡＣサーボモータを使用し、液体抵抗器の位置制
御を高速に行うことによって主電動機の回転数制御の応
答性を改善し、これによって流量制御装置などの調節ル
ープ制御に効果的に適用できるようにした誘導電動機の
速度制御装置であり、ＡＣサーボモータはＦＡ分野で使
用される位置制御用のモータでよく、サーボコントロー
ラと組合せて使用することによってサーボコントローラ
に与えられる目標位置移動量と移動速度に応じてＡＣサ
ーボモータの回転回数と回転速度を自由に制御すること
ができるようにしている。

（実施例） 本発明の一実施例を第１図に示す。

第１図において１回転数制御装置１は流量調節装置２か
ら主電動機１０に対する回転数操作量ＭＶおよび電動機
制御装置５がらの運転信号５２を六方して液体抵抗器Ｌ
　ＲＨ用のサーボモータ３を制御するものであり、あら
かじめプログラムされた制御内容に従って回転数操作量
ＭＶを液体抵抗器の移動量と移動速度に変換する変換コ
ントローラ１ａと、変換コントローラ１ａからの位置移
動量と移動速度とに従ってサーボモータ３を制御するサ
ーボコントローラｌｂが構成されている。

このような構成の回転数制御装置１により、主電動機始
動時には主電動機の始動電流が一定の範囲内におさまる
ような液体抵抗器の移動速度で液体抵抗器の電極を始動
完了位置まで移動させ、次の目標流量制御による回転数
制御時には高速で液体抵抗器のｆ！！極を移動させ、流
量調節装置の回転数操作量ＭＶに対応して速い応答性で
主電動機の回転数を制御する。

第２図は本発明による回転数制御装置の動作を示すフロ
ーチャートである。

ここでサーボコントローラ１ｂは、通常のＦＡ分野で使
用される一般的な１軸用サーボコントローラでよく、移
動量（サーボモータの回転回数）と、移動速度（サーボ
モータの回転速度）をディジタル信号で入力し、入力さ
れた目標量に目標速度でサーボモータを制御し、目標量
の移動が完了したとき、ディジタル信号で移動完了のト
リガを出力し、指定した応答速度で位置制御が可能な装
置である。

第２図において、変換コントローラ１ａはステップ■で
サーボコントローラ１ｂからの移動完了信号を判定し、
移動完了であれば曲回の制御周期での電極の移動が終了
しているの、でステップ■で主電動機の運転信号５２が
ＯＮ　しているか否かを判定する。

５２がＯＦＦの場合には抵抗を上限まで移動させるため
にステップ■で抵抗の上限位置リミットスイッチ信号が
ＯＮ　しているか否かを判定し、ＯＮＬ。

ていない場合には速度２で上限方向に４回転だけ移動さ
せるためにステップ（イ）で移動量に−４をセットする
と共にステップ■で移動速度にＱをセットし、ステップ
０で現在位置に移動量−石を加算する。

ここで４．Ｑは位置制御の応答速度に関係する定数であ
り、悲を大きくすれば応答速度が速くなる。

次にステップ■でこの移動量と移動速度をサーボコント
ローラに出力し電極の位置制御を行う。

ここでサーボモータが移動している途中ではサーボ移動
完了がＯＦＦになっているので、　ステップ（Ｄでサー
ボ移動完了まで待機する。

またステップ■で抵抗が上限リミットまで到達し、上限
リミットスイッチ信号がＯＮすると、ステップ（８）、
■で移動量と移動速度を０とし、ステップ（１０）で現
在位置をＯにする。

以上のステップω〜（１０）を繰り返すことによって主
電動機の５２　ＯＦＦ、すなわち主電動機停止時には電
極を上限位置（抵抗上限）に移動させ、待機状態となる
。

次にこの状態から主電動機の運転５２がＯＮされると、
ステップ■でこれを判別し、ステップ（１１）で現在位
置が始動完了位置（ｍ回転目）以下であるのでステップ
（１２）で移動量に４回転をセットすると共に、ステッ
プ■で移動速度にＱ回転／秒をセットし、ステップ■で
サーボコントローラに出力し、これらのステップ■、■
、　（１１）、　（１２）および０，０．■を繰り返す
ことによって電極が移動する。ここで定数ｍは電極上限
位置から始動完了位置までのサーボモータの回転回数で
ある。

また始動完了位置までは低速のＱ回転／秒の移動速度で
移動するので、始動電流を一定範囲内に抑制することが
できる。

始動完了位置に達するとステップ（１３）で流を調節装
置からの回転数操作ＩＭＶが読み込まれ、電極の移動量
に変換され、次の移動量としてセットされる。

次でステップ（１４）で電極の移動速度に高速回転イ回
転／秒をセットし、以下ステップ０．■でサーボコント
ローラへ出力されて電極位置が制御される。ここで定数
ｔを始動時の定数℃に対して大きな値を設定することに
より、サーボモータの高速での位置移動が可能となり、
主電動機の回転数制御の応答も速くすることができる。

以下上記のステップ■、■、　（１１）、　（１３）、
　（１４）。

０、■を繰り返すことによって流量調節装置からの主電
動機の回転数操作量ＭＶに高速で追従することが可能と
なる。

またステップ（１３）で、回転数操作量ＭＶは流量調節
装置の調節ループ制御演算によって直接に出力された値
を移動量に変換しているので、従来のシステムのように
一旦パルス幅の時間に変換してからパルス幅を出力する
必要がなく、調節ループ制御の作成が簡単になる。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、液体抵抗器の電極
の移動により誘導電動機の二次抵抗を変化させて電動機
の回転数を制御する誘導電動機の速度制御装置において
、液体抵抗器の電極を移動させる小形モータとその制御
回路にＡＣサーボモータとサーボコントローラと変換コ
ントローラを使用し、電動機の始動時には始動電流を一
定範囲内におさえる始動抵抗器としての回転数制御を行
ってゆっくりした速度で二次抵抗を減少させると共に、
電動機の始動完了後はサーボモータの特性を活かして高
速で目標とする二次抵抗の位置に移動させているので、
流量調節装置などからの回転数操作量に対して高速で追
従可能となり、流量調節装置などの調節ループ制御の応
答性を改善できる。

さらに従来は調節装置からの回転数操作量を小形モータ
の正転または逆転の０Ｎ１０ＦＦ信号でその回転数操作
量分の電極の移動を行っているので、操作量をこの０Ｎ
１０ＦＦ信号の時間幅に換算して電極の移動時間すなわ
ちモータの正転または逆転の時間を制御する必要があり
、調節ループ制御を作成する上でも非常に面倒であった
が、本発明によれば回転数制御装置に与える信号は回転
数の操作量、すなわち調節ループ制御で演算した結果を
そのまま与えることが可能となるので、調節ループ制御
系を作成する上でも非常に簡単になるという利点がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による誘導電動機の速度制御装置の一実
施例を示す系統図、第２図は本発明の機能・動作を示す
フローチャート、第３図は液体抵抗器を使用した排水ポ
ンプの回転数制御による流量調節の一例を示す系統図、
第４図は液体抵抗器による従来の速度制御装置の一例を
示す系統図、第５図は第４図における回転数制御装置の
一例を示す回路図である。 １．４・・・回転数制御装置 １ａ・・変換コントローラ １ｂ・・サーボコントローラ ２・・・流量調節装置 ３・・・サーボモータ ５・・・電動機制御装置 ０・・・主電動機 ｌ・・・小形モータ ２・・・ギヤ ３・・・スリップリング ４・・電極 ４ａ・・・上限リミットスイッチ ４ｂ・・・始動完了位置リミットスイッチＬ　ＲＨ・・
・液体抵抗器 Ｆ・・・流量検出器 Ｐ・・・ポンプ ５２・・・主電動機用コンタクタ （８７３３）代理人弁理士　猪　股　祥　晃（ほか１名
）第 図 第 図 第 図 第 内 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 巻線形誘導電動機の二次側に液体抵抗器を接続し、その
   電極を昇降して抵抗を増減させ、これによって誘導電動
   機の起動と速度制御を行う誘導電動機の速度制御装置に
   おいて、上記液体抵抗器の電極昇降用電動機にサーボモ
   ータを用いると共に、誘導電動機の起動時にはサーボモ
   ータを低速で回転させ、速度制御時には高速で回転させ
   るサーボコントローラを設けたことを特徴とする誘導電
   動機の速度制御装置。