JPH04286A - 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） 本発明は電動機の実速度を設定速度に一致させるための
電流基準を演算する積分要素を含む速度制御回路と、電
流基準に従って電動機の電流を制御する電流制御回路と
を備えた電動機の速度制御装置に関する。

（従来の技術） 直流電動機の速度制御装置は設定速度で直流電動機を運
転するために直４流電動機の速度制御を行う制御装置で
ある。このような制御装置の一例として圧延設備に適用
される従来の速度制御装置を第３図に示す。

第３図の圧延設備においては、第（ｎ−１）スタンド２
および第ｎスタンド３を通ったストリップ材１が巻取機
４に巻取られる。また、電動機制御装置として、ここに
は、第ｎスタンド３を駆動する直流電動機５の速度を制
御するための制御装置が代表的に図示されている。直流
電動機５はすイリスタコンバータ６によって速度制御さ
れる。

速度検出器（ＴＧ）７によって検出された直流電動機５
の実速度Ｎｐか速度制御回路８にフィードバックされる
。速度制御回路８はフィードバックされた実速度Ｎ、を
別途与えられる速度基準ＮＲと比較し、両者間の偏差す
なわち速度偏差（Ｎ。

−ＮＲ）をゼロとするような電流基準■２を出力し、そ
れに従い電流制御回路９を介してサイリスクコンバータ
６を制御する。

このような従来の速度制御装置において、速度制御回路
８は積分要素を含んで構成されるのが一般的であり、た
とえばＰＩ（比例積分）動作型に構成される。速度制御
回路８のゲインは、速度制御ループの速度応答を安定に
し、かつ、圧延ラインの加減速時に他のスタンドとの速
度バランスを維持するために、各スタンドの速度制御ル
ープの速度応答が同一になるように設定されている。

他方、圧延設備においては、スタンドにより直流電動機
の慣性モーメントや、被駆動スタンドの慣性モーメント
、直流電動機の容量等が異なるので、各速度制御ループ
の速度応答を同一にすると、速度制御回路８のゲインは
逆にスタンドにより異なることになる。

電動機の起動に際してランプ関数状に増大する速度基準
ＮＲが速度制御回路８に対して入力されたときの実速度
Ｎ　と電流基準ＩＲの変化の様子を第４図に示す。第４
図の装置において、圧延ラインが停止状態から起動して
加速するのに、速度基準ＮＲがゼロからランプ関数状に
立上がっても速度制御回路８のＰＩ特性のため電流基準
ＩＲは二次関数的に変化し、当初は極めて徐々にしか増
大しない。この傾向は特に速度制御回路８のゲインが小
さい場合に顕著なものとなる。時刻Ｔｌまでは直流電動
機５を起動するのに必要なトルクを発生させるに足る起
動電流値工Ｒ８に達せず、したがって直流電動機５は起
動することができない。

直流電動機５の電流か時刻Ｔ１で起動電流値ＩＲＳに達
すると、直流電動機５はやっと起動を開始し、以後、急
速に加速し時刻Ｔ２で実速度Ｎ、は速度基準ＮＲに達す
る。

（発明が解決しようとする課題） このような速度制御装置においては、第４図に示すよう
に圧延ラインが停止状態（ＮＦ−０）から加速する場合
、直流電動ａ１５には起動遅れがあり、しかも、−旦起
動し始めると速度基準ＮＲに達するまでは速度基準ＮＲ
の変化率を上回る加速率で急速に加速し、速度基準ＮＲ
に達してからは速度基準ＮＲに追従して加速する。

この制御装置においては、巻取機４の加減速に必要なト
ルクを第ｎスタンド３の速度基準ＮＲがら演算し、それ
を巻取機４を駆動するための直流電動機５の電流制御回
路９に電流基準として与え、第ｎスタンド３の出側のス
トリップ材１の張力を設定張力に保つようにしている。

直流電動機５の実速度ＮＦは図示のごとく速度基準ＮＲ
からがなり時間遅れをもって応答するため、時刻Ｔ１ま
ではストリップ材１に設定張力よりも大きな張力がかか
ってしまい、時刻ＴＩから時刻Ｔ２までの間の発生トル
クは速度基準ＮＲに基づいて演算した加速に必要なトル
クよりも非常に小さく、そのためストリップ材１にかか
る張力が設定張力よりも非常に小さくなる。このような
ストリップ材１の張力変動はストリップ材１に破断を生
じさせる原因となる。

さらに、第（ｎ−１）スタンド２と第ｎスタンド３との
間では、それぞれの駆動電動機に対して設けられている
速度制御回路のゲインが異なり、かつ、各駆動電動機を
起動させるのに必要な起動トルクにも多少の差異がある
。このため、一般的には、第（ｎ　−１）スタンド２と
第ｎスタンド３の間には、起動タイミングに多少のずれ
があり、かつ、加速率も異なる。この点からも第（ｎ−
１）スタンド２および第ｎスタンド３相互間でストリッ
プ材１にかかる張力が大きく変動し、ストリップ材１の
破断の原因となる。

本発明は、起動遅れ時間をできるだけ短縮し、より円滑
に起動し得る電動機の速度制御装置を提供することを目
的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明の速度制御装置は、電
動機起動時の電流基準の立上がりをランプ関数として与
える起動電流基準設定手段と、電動機起動運転に際し電
流制御回路に対して、起動電流基準設定手段によって設
定された電流基準を電動機の実際の起動開始に必要な値
に達するときまで与え、その後、速度制御回路によって
設定された電流基準を与えるように切換える切換手段と
を設けたことを特徴とする。

（作　用） 電動機の起動遅れの原因は、速度制御回路が積分要素を
含んで構成されており、しかも速度制御回路のゲインが
低いため速度制御回路から出力される電流基準が電動機
を実際に起動させるのに必要な起動トルクを発生する値
になるまでに時間がかかってしまうことに起因する。そ
こで、電動機の起動時に、電流制御回路に対して実際の
電動機起動までに必要な電流基準を、積分要素を含んで
構成された速度制御回路から与えるのではなく、起動電
流基準設定手段から別途ランプ関数として与え、電動機
の実際の起動開始により本来の速度制御回路からの電流
基準に切換えることにより、電動機の起動遅れを可及的
に無くしつつ円滑な起動を達成することができる。

（実施例） 以下、実施例を示す第１図を参照して本発明をさらに詳
細に説明する。

第１図中、第３図と同一の符号は同一ない七対応する回
路要素または信号を示す。第１図の装置において、速度
制御回路は、実速度Ｎ、および速度基準ＮＲが入力され
、両者の偏差すなわち速度偏差（ＮＲ−ＮＦ）を演算す
るための演算抵抗を有する速度信号入力部１０と、この
速度信号入力部１０から与えられる速度偏差（ＮＲ−Ｎ
、）に基づいてＰ！演算を行う演算増幅部１１とからな
っている。演算増幅部１１は、増幅器１１０と、その帰
還回路にＰＩ演算用として直列に挿入された抵抗１１１
およびコンデンサ１１２とからなっている。この速度制
御回路は、第３図の速度制御回路８となんら変わりが無
い。この速度制御回路に対し本発明に従い、一定大きさ
の起動電流基準■Ｒ１を出力する起動電流基準設定器１
２と、演算増幅部１１への入力を速度信号人力部１０の
出力か起動電流基準設定器１２の出力かに切換える切換
スイッチ１３と、この切換スイッチ１３のオンオフを制
御する起動制御回路１４とが設けられている。起動制御
回路１４は起動指令Ｓを受信することによって“Ｈ°倍
信号出力し、電動機５が実際に起動開始したことを示す
起動検知信号Ｒを受信することによって“Ｌ”信号を出
力する。起動検知信号Ｒとして速度検出器７によって検
出される実速度ＮＦの信号を用いることができる。切換
スイッチ１３は、起動制御回路１４から出力される“Ｈ
°倍信号よって付勢され、“Ｌ°倍信号よって消勢され
る操作コイル１３０、速度信号入力部１０と演算増幅部
１１との間に介在された常閉接点１３１、起動電流基準
設定器１２と演算増幅部１１との間に介在された常開接
点１３２、および本来はＰＩ動作型である演算増幅部１
１をその帰還回路の抵抗１１１を短絡してミラー積分回
路とするための常開接点１３３を持っている。

以下、第１図の装置の動作を、第２図を参照しながら説
明する。

時刻”１０で起動指令Ｓが発せられることにより起動制
御回路１４は“Ｈ”信号を出力して切換スイッチ１３を
オンにする。その結果、接点１２１がオフし、スイッチ
１２２．１２３がオンとなる。

この状態では、演算増幅部１１の入力信号は、速度偏差
（ＮＲ−Ｎ、　）ではなく起動電流基準設定器１２から
与えられる起動電流基準ＩＲ工であり、また演算増幅部
１１はミラー積分器として機能する回路状態になってい
る。したがって、演算増幅部１１から出力される電流基
準■、は、第２図に示すようにランプ関数として直線的
に、比較的急峻に増大するものとして得られ、それが直
流電動機５の起動に必要な電流基準ＩＲ８に達すると電
動機５は起動（回転開始）する。時刻Ｔ１□で電動機５
が実際に起動開始すると起動制御回路１２を介して切換
スイッチ１３が復帰され、接点１３２゜１３３がオフ状
態に復帰すると共に、接点１３３かオン状態に復帰する
。これにより起動電流基準設定器１２は接点１３２を介
して速度制御回路から切離され、速度人力部１０、接点
１３１および演算増幅部１１によって本来のＰＩ動作型
速度制御回路が構成される。かくして演算増幅部１１の
入力信号が速度偏差（ＮＲ−Ｎ、）に切換わると共に、
演算増幅部１１が本来のＰＩ動作型のものに復帰し、以
後、演算増幅部１１は切換え直前の出力値たる電流基準
をベースとしＰＩ動作型速度制御回路としての制御特性
に従った動作をすることになる。時刻Ｔ１□で実速度Ｎ
、は速度基準ＮＲに達し、以後、電動機速度は速度基準
ＮＲに追従するように制御される。

以上述べたように電動機の起動に際して電流基準ｌＲを
ランプ状に短時間で増加させることにより、電動機の起
動に必要な電流基準が短時間で電流制御回路９に与えら
れるので、電動機５は速度基準ＮＲに対して大した遅れ
を伴うことなく迅速かつ円滑に起動することができる。

このようにして電動機起動時の時間遅れを可及的に短縮
し、電動機起動時のストリップ材１の破断を防止するこ
とができる。

以上の説明は直流電動機の速度制御装置について行った
が、本発明は交流電動機の速度制御にも適用することが
できる。また、上述の説明は圧延設備に適用した場合に
ついてのものであるが、本発明がそれ以外の用途にも適
用可能であることはもちろんである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、電動機起動時に電流制御回路に対し過
渡的にランプ関数的に漸増する電流基準を与えることに
より、電動機の起動遅れ時間をほとんど無くすことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電動機の制御装置の一実施例を示
すブロック図、第２図は第１図の装置によって制御する
場合の速度信号および電流基準ならびに起動スイッチの
オンオフ状態を示すタイムチャート、第３図は圧延設備
とそれを制御する従来の速度制御装置を示すブロック図
、第４図は第３図の装置によって制御する場合の速度信
号および電流基準を示すタイムチャートである。 ５・・・直流電動機、６・・・サイリスタコンバータ、
７・・・速度検出器、８・・・速度制御回路、８Ａ・・
・速度信号入力部、８Ｂ・・・演算増幅部、９・・・電
流制御回路、１０・・・速度信号入力部、１１・・・演
算増幅部、１１０・・・増幅器、１１１・・・抵抗、１
１２・・・コンデンサ、１２・・・起動電流基準設定器
、１３・・・起動スイッチ、１３０・・・操作コイル、
１３１・・・常閉接点、１３２．１３３・・・常開接点
、１４・・・起動制御回路。 気１　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電動機の実速度を設定速度に一致させるための電流基準
   を演算する積分要素を含む速度制御回路と、前記電流基
   準に従って前記電動機の電流を制御する電流制御回路と
   を備えた電動機の速度制御装置において、電動機起動時
   の電流基準の立上がりをランプ関数として与える起動電
   流基準設定手段と、電動機起動運転に際し前記電流制御
   回路に対して、前記起動電流基準設定手段によって設定
   された電流基準を前記電動機の実際の起動開始に必要な
   値に達するときまで与え、その後、前記速度制御回路に
   よって設定された電流基準を与えるように切換える切換
   手段とを設けたことを特徴とする電動機の速度制御装置
   。