JPS5936516B2 - 直流出力可逆装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、製鉄所の圧延ラインの補機用直流電動機等
の正逆回転を制御することのできる直流出力可逆装置に
関する。

従来の製鉄所の圧延ラインの補機用直流電動機の、駆動
は、第１図および第２図に示す整流装置および直流出力
可逆装置により行なつている。

すなわち、第１図に示すように、変圧器ＴＲの１次側を
製鉄所内の変電所より引込んだ交流電源に接続し、該交
流電源電圧を変圧器ＴＲにより直流電動機の定格直流電
圧に相当する電圧に降圧し、これを整流器１に供給する
。そして整流器１の直流出ヵには直流出力可逆装置２が
接続され、これにより各補機用電動機Ｍの電機子に電機
子電流が一括して供給されるとともに、前記整流器１の
直流出力に直接界磁抵抗３が接続され、この界磁抵抗３
に界磁電流が一括して供給される。そしてこの直流出力
可逆装置２を示す第２図において、ＲＰ、Ｒ２、Ｒ３は
ライン電動機Ｍの起動時の起動電流を制御する第１、第
２、第３抵抗、Ｒ４は電動機Ｍの制動用抵抗、ＩＣ、Ｐ
Ｃ、３Ｃ、４Ｃは起動制御用の前記第１、第２、第３抵
抗ＲＰ、Ｒ２、Ｒ３の組合せを可変するための第１、第
２，第３，第４電磁接触器、ＦＣ，ＲＣは電機子電流の
極性を切換えるための正，逆回転電磁接触器、ＢＣは制
動用抵抗Ｒ４を開閉するための制動用電磁接触器であり
、以上の電磁接触器は圧延ラインのオペレータの操作に
より指◆器からノツチ指令が発生されたとき、一定のシ
ーケンスにより開閉動作がなされるものである。

この回路において．電動機Ｍが停止状態にあるときは、
制動用接触器ＢＣが閉じており、他の接触器はすべて開
路状態にある。

そして電動機Ｍを正方向に駆動する場合には、制動用接
触器ＢＣが開放され、第１，第２接触器ＩＣ，ＰＣおよ
び正正回転接触器ＦＣが閉路される。したがつて電動機
Ｍの電機子電流（Ｉ）はつぎのようになる。ここでｌは
電動機Ｍの電機子に生ずる逆起電圧、Ｍは整流器１の出
力電圧．ｒは電機子抵抗である。そして電動機Ｍの回転
数が上昇し、逆起電圧（Ｄが第２抵抗Ｒ２の電圧降下Ｒ
２・Ｉにほぼ等しくなつたとき、電３電磁接触器３Ｃが
閉じられ、電機子電流（Ｉ）はつぎのようになる。つぎ
に．回転数がさらに上昇し、逆起電力（自）が第２，第
３抵抗Ｒ２，Ｒ３の電圧降下（Ｒ２＋Ｒ３）Ｉにほぼ等
しくなつたとき、第４電磁接触器４Ｃが閉じられ、電機
子電流（Ｉ）はつぎのようになる。

このようにして電動機Ｍは最終的に定格速度付近まで加
速されるがこの場合の電機子電流Ｉの変化を第３図に示
す。

起動より最終ノツチ速度までの速度制御は通常数秒でな
される。つぎに電動機Ｍを逆転させる場合には、正回転
，第３，第４電磁接触器ＦＣ，３Ｃ，４Ｃを同時に開か
れて電機子電流田を遮断し、制動用電磁接触器ＢＣが投
入されると、電動機Ｍの回転エネルギは制動用抵抗Ｒ４
を通じて放電され、電機子電流（Ｉ）は加速時とは逆方
向に流れるため制動トルクが生じて急速に減速され、回
転数が足格速度の２０〜３０％付近になつたとき．逆回
転電磁接触器ＲＣが投入され、第２および制動用電磁接
触器ＰＣ，ＢＣが開路される。

この場合の電機子電流（Ｉ）は、正回転時とは逆方方に
流れ、その変化はとなり．電動機Ｍは急速に逆転される
。

電動機Ｍが完全に逆転されると、第２電磁接触器Ｐｃが
閉じられ、順次第３，第４電磁接触器３Ｃ，４Ｃが閉路
され．正転時と同じパターンで逆方向に加速される。圧
延ラインの補機用電動機の駆動はこのようにしておこな
われるが、以上の正逆転，プラツキングあるいはインチ
ング等の動作が頻繁に行なわれ、１日数千回に達する。

このような過酷な使用状態においては、これら電磁接触
器の接点は数力月で交換する必要が生じ、また機構部に
ついては数年で交換を必要とする。

またこれらの電磁接触器は直流遮断時のアーク騒音，機
械的動作音が高く、かつ起動電流担廂リ抵抗器の発熱が
大きく．設置場所の環境を著しく悪化させるとともにエ
ネルギロスを生ずる等の欠点があつた。そこで、正，逆
回転用サイリスタおよび制動用サイリスタを用いたもの
も考案されているが、正，逆回転時の制動が十分に行な
われないとともに．正，逆回転用サイリスタに過大電流
が流れる欠点があつた。

この発明は以上のような点に留意し、半永久的な寿命を
有する半導体を使用し．正，逆回転時の制動を確実に行
なえるとともに、制動後、すなわち停止時の逆方向の回
転を容易に行なえるようにし．かつ安価な直流出力可逆
装置を提供するものであり、つぎにこの発明をその１実
施例を示した第４図および第５図とともに詳細に説明す
る。

第４図において、ＴＲは１次側を製鉄所内の変電所より
引込んだ交流電源に接続した変圧器、４は前記変圧器Ｔ
Ｒの２次側に接続され、電動機Ｍの正逆回転を制御する
直流出力可逆装置であり、該装置４を示す第５図におい
て、５，６は交流側端子が共通電源母線に接続され、直
流側端子が相互に反対極性に可逆接続された３相ブリツ
ジ接続の正，逆方向サイリスタスイッチ、Ｔは前記両サ
イリスタスイツチ５，６の遅れ角を段階的に変化させる
遅れ角制御回路、８は遅れ角制御回路Ｔの直流電源、Ｒ
Ｐ′は電磁接触器Ｐｃ′と直列に直流電源８に接続され
たスライド抵抗、Ｒ１′，・・・・・・，Ｒ１はそれぞ
れ第１，・・・・・・，第４電磁接触器１Ｃ，・・・・
・・，４Ｃ′と直列に直流電源８間に接続された第１，
・・・・・・，第４スライド抵抗、Ｄｌ，Ｄ２はそれぞ
れスライド抵抗ＲＰ′のスライド端子と正，逆方向遅れ
角制御パルス発生回路９，１０の入力間に接続された正
，逆ダイオード、Ｄｌｌ，・・・・・・，Ｄｌ４，Ｄ２
ｌ，・・・・・・，Ｄ２４はそれぞれ第１，・・・・・
・，第４スライド抵抗Ｒ１／，・・・・・・，Ｒ４／の
スライド端子と前記両制御パルス発生回路９，１０の入
力間に接続された第１，・・・・・・，第４正，逆ダイ
オード、Ｆ，Ｒはそれぞれ前記両制御パルス発生回路９
，１０の電磁接触器、１１は前記両制御パルス発生回路
９，１０の出力遅れ角をそれぞれ正，逆方向サイリスタ
スイツチ５，６のゲートに供給するインタロツク回路で
ある。また，Ｍは直列コイル１２を介して正，逆方向サ
イリスタスイツチ５，６の直流端子間に接続された直流
電動機、１３，１４は前記直流電動機・Ｍの両端間に制
動用抵抗１５と直列に、かつ相互に並列に接続された正
，逆方向制動用サイリスタ、１６，１７はそれぞれ正，
逆方向制動用サイリスタ１３，１４のゲートパルスを発
生する正，逆方向ゲートパルス発生回路、ＦＢ，ＲＢは
それぞれゲートパルス発生手段を形成する前記ゲートパ
ルス発生回路１６，１７の電磁接触器である。

つぎに前記実施例の回路の動作について説明する。電動
機Ｍが停止状態にある時には、正，逆方向サイリスタス
イツチ５，６および正，逆方向制動用サイリスタ１３，
１４はすべてオフ状態にある。

そして正転指令が加わると、このとき電動機Ｍの逆方向
の印加電圧が定格電圧の１／１０内外の所定電圧以下で
あるため、電磁接触器Ｆが閉じてスイツチ５のターンオ
ン制御が開始され、まず接触器１Ｃがオンする。そして
第１スライド抵抗Ｒ１′に電流が流れ、該抵抗Ｒ１′の
スライド端子の電位が第１正方向ダイオードＤｌｌを介
して正方向遅れ角制御パルス発生回路９に入力され、こ
れが遅れ角αに変換されてインタロツク回路１１を介し
て正方向サイリスタスイツチ５のゲートにカロえられ、
該サイリスタスイJャmチ５の遅れ角がα−８５、内外に
制御される。そしてつぎに接触器２Ｃ′がオンされると
、前記と同様な動作で遅れ角がα＝７０ン内外に制御さ
れ、つづいて接触器３Ｃ′がオンされるとα−６０つ内
外に、最後に接触器４Ｃがオンするとα−４０つ内外に
制御され、定格電圧に近い電圧が電動機Ｍに印加される
。このようにして正方向サイリスタスイツチ５の出力電
圧Ｅｄは交流電圧Ｅ２に対しなる式によりノツチ状に変
化する。

この状態より電動機Ｍを逆転させるには、まず逆転指令
により接触器（Ｆ）を開放してスィツチ５のターンオン
制御を停止し、正方向サイリスタスイツチ５の遅れ角制
御パルスを発生させず、この正方向サイリスタスイツチ
５を交流電源電圧でターンオフさせると同時に、接触器
ＦＢを正方向制動用サイリスタ１３がターンオンするに
十分な時間オンし、電動機Ｍの慣性エネルギを制動用抵
抗１５にて消費させ、制動をカロえる。

そして電動機Ｍの印力Ｄ電圧が定格電圧のほぼ１／１０
内外の所定電圧に低下した時点で接触器（代）が閉じて
スィツチ６のターンオン制御を開始し、さらに接触器Ｐ
Ｃ′が閉じて接触器１Ｃ／が閉じた場合の第１スライド
抵抗Ｒ１′のスライド端子の電圧より低い電圧がスライ
ド抵抗ＲＰ／０スライド端子に得られ、これが逆方向遅
れ角制御パルス発生回路１０で遅れ角に変換され、イン
タロツク回路１１を介して逆方向サィリスタスィツチ６
のゲートに印加され、該スイツチ６が遅れ角α＝９５ー
内外でオンされる。この場合、電動機Ｍの残留電圧と逆
方向サイリスタスイツチ６の出力電圧が相加わり、プラ
ツギング状態になる。一方、正方向制動用サイリスタ１
３は逆方向サイリスタスイツチ６により逆バイアスされ
てターンオフし、制動用抵抗１５は切離される。電動機
Ｍが正転より逆転に完全に切換わると，接触器ＰＣ／よ
り接触器１ＣＩにノツチが切換り、順次接触器２Ｃ／，
３Ｃ′，４Ｃ′がオンされて定格電圧までカロ速される
。

また逆転より正転に移行する場合には、逆方向サイリス
タスイツチ６をスイツチオ７させ、逆方向制動用サイリ
スタ１４により制動を加えることにより正転時と同様に
、逆転より正転に切換えることができる。

なお、前記実施例におけるノツチ制御，正逆回転指令の
電磁接触器等をも適当な論理回路で構成すれば，回路を
無接点化することができるのは勿論である。

以上のように．この発明の直流出力可逆装置によると、
交流側端子が共通電源母線に接続されるとともに直流側
端子が相互に反対極性に直流電動機に可逆接続された３
相ブリツジ接続の正，逆方向サイリスタスイツチと．正
転指令時に前記逆方向サイリスタスイツチのターンオン
制御を停止するとともに前記電動機の逆方向の印加電圧
が所定電圧に低下した後に前記正方向サイリスタスイツ
チのターンオン制御を開始して該スイツチの遅れ角を段
階的に減少変化させ、逆転指令時に前記正方向サイリス
タスイツチのターンオン制御を停止するとともに前記電
動機の正方向の印加電圧が所定電圧に低下した後に前記
逆方向サイリスタスイツチのターンオン制御を開始して
該スイツチの遅れ角を段階的に減少変化させる遅れ角制
御回路と、前記電動機の両端間または両サイリスタスイ
ツチの直流側端子間に制動用抵抗と直列に相互に逆並列
接続された正，逆方向制動用サイリスタと、前記正転指
令時に前記正方向制動用サイリスタをオンし前記電動機
の慣性エネルギを前記制動用抵抗により消費させて前記
電動機に制動をかけ、前記逆転指令時に前記逆方向制動
用サイリスタをオンし前記電動機の慣性エネルギを前記
制動用抵抗により消費させて前記電動機に匍働をかける
ゲートパルス発生手段とを備え．前記正転指令時に前記
電動機の印加電圧を段階的に正方向の定格電圧に制御し
、前記逆転指令時に前記電動機の印加電圧を段階的に逆
方向の定格電圧に制御するようにしたことにより、サイ
リスタスイツチを用いて電動機の印カロ電圧を段階的に
逆または正方向の定格電圧に制御し、電動機を正転から
逆転または逆転から正転に制御することができ、この場
合、通常王圧延用電動機に採用されている可逆レオナー
ド方式のような順変換器と逆変換器とを交互に動作させ
るものと異なり、制御システムが簡略化されるとともに
．非常に安価な装置を供給することができ．また直流王
回路部分が全く静止化され．従来の可逆装置のように電
磁接触器の交換を必要とすることなく、アーク騒音，機
械的動作音もなく、その上．正，逆回転制動時の制動を
確実に行なうことができるとともに、制動後．すなわち
停止後の逆方向の回転を容易に行なうことができ、かつ
制動抵抗の発熱も少なく．エネルギロスも小さいもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の補機用直流電動機の駆動回路を示す図、
第２図は第１図の直流出力可逆装置の回路図、第３図は
第２図の直流電動機の電機子電流の波形図、第４図はこ
の発明の直流出力可逆装置の１実施例を用いた直流電動
機の駆動回路を示す図、第５図は前記実施例の回路図で
ある。 ５，６・・・・・・正，逆方向サイリスタスイツチ、Ｔ
・・・・・・遅れ角制御回路、Ｍ・・・・・・直流電動
機、１３，１４・・・・・・正，逆方向制動用サイリス
タ、１５・・・・・・制動用抵抗。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 交流側端子が共通電源母線に接続されるとともに直
   流側端子が相互に反対極性に直流電動機に可逆接続され
   た３相ブリッジ接続の正、逆方向サイリスタスイッチと
   、正転指令時に前記逆方向サイリスタスイッチのターン
   オン制御を停止するとともに前記電動機の逆方向の印加
   電圧が所定電圧に低下した後に前記正方向サイリスタス
   イッチのターンオン制御を開始して該スイッチの遅れ角
   を段階的に減少変化させ、逆転指令時に前記正号向サイ
   リスタスイッチのターンオン制御を停止するとともに前
   記電動機の正方向の印加電圧が所定電圧に低下した後に
   前記逆方向サイリスタスイッチのターンオン制御を開始
   して該スイッチの遅れ角を段階的に減少変化させる遅れ
   角制御回路と、前記電動機の両端間または両サイリスタ
   スイッチの直流側端子間に制御用抵抗と直列に相互に逆
   並列接続された正、逆方向制動用サイリスタと、前記正
   転指令時に前記正方向制動用サイリスタをオンし前記電
   動機の慣性エネルギを前記制動用抵抗により消費させて
   前記電動機に制動をかけ、前記逆転指令時に前記逆方向
   制動用サイリスタをオンし前記電動機の慣性エネルギを
   前記制動用抵抗により消費させて前記電動機に制動をか
   けるゲートパルス発生手段とを備え、前記正転指令時に
   前記電動機の印加電圧を段階的に正方向の定格電圧に制
   御し、前記逆転指令時に前記電動機の印加電圧を段階的
   に逆方向の定格電圧に制御するようにしたことを特徴と
   する直流出力可逆装置。