JPS5951233B2 - 出力一定制御を行う可逆サイリスタレオナ−ド制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は出カー定制御を行う可逆サイリスタレオナード
制御装置に関するものである。

例えばクレーンモーターやウインチモーター等がレオナ
ード制御される場合、特に巻下時（回生領域、すなわち
マイナス負荷時）の作業性を上げるため、パワーコント
ロール（出カー定制御）範囲一杯を有効に使用する要求
が高まつている。

本発明は、この要求を安価に満たすような可逆サイリス
タレオナード制御装置を提供することを目的とするもの
である。以下、図示する実施例により本発明の構成およ
び作用を詳細に説明する。

第１図は、本発明による可逆サイリスタレオナード制御
装置の実施例を示す接続図で、図中、、ＤＭは直流電動
機の電機子、Ｆは同一電動機の界磁巻線、ＳＣＲＦ、Ｓ
ＣＲＨは主回路のサイリスターで、それぞれ正転用およ
び逆転用、ＣＴ、は主回路電流検出用変流器、Ｒは電機
子電圧検出用抵坑器、ＳＣＲは界磁制御用のサイリスタ
ーＣＴ。は界磁電流検出用変流器、５５は速度設定器、
ＦＧ、は通常のランプ函数器、Ａ、〜Ａ’はそれぞれ増
幅器、ＬＥ、は正逆論理切換器、ＴＤＦ、ＴＤＨ、ＴＤ
は、それぞれサイリスターＳＣＲＦ、ＳＣＲＨ、ＳＣＲ
の点弧装置、Ｄは整流器である。又、ＳＶは電機子電圧
リミッター設定器で、電機子電圧がこの設定器以上に上
がつた場合は、界磁電流を増加して逸走を防止するため
に設けられたものである。ＬＥ。は界磁弱め論理回路で
、電動機の界磁電流は基本的には、この回路の出力信号
に従つて制御されるものである。すなわち、電動機が電
機子電圧制御により速度制御される場合（すなわちトル
クーー定制御される場合）は、常に一定の定格界磁電流
指令信号を出力し、電動機が界磁電流制御により速度制
御される場合（すなわち、出力ー定制御される場合）は
、速度設定器ＳＳに設定された設定速度に応じた弱界磁
電流指令（すなわち設定速度に応じて定．まる界磁電流
値まで定格界磁電流値から漸次、界磁電流値を弱めてい
く）を出力する。

又、切替スイツチＳｌ，Ｓ２を、マイナス負荷運転（例
えば荷役装置の下げ運転時など）で、且つ出力ー定制御
運転のときだけＳ１オン、Ｓ２オフの信号を出力するも
ｌのである。ＳＦは界磁強め点設定器で、電機子電流の
上限リミツタ一として、例えば定格電機子電流値に設定
し、電機子電流がこの設定値以上になる場合は、界磁電
流を強めて、電機子電流の増加を押えるために設けられ
たものである。ＦＧ２は、１本発明により挿入する部分
で、ランプ函数器である。このランプ函数器は、界磁電
流指令が減少してゆく場合（弱め界磁指令時）は通常の
時定数（約２〜３秒）で減少し、界磁電流指令が増加し
てゆく場合（強め界磁時）は例えば弱め界磁時の二３０
〜５０倍程度の大きさの時定数（例えば１００秒）で増
加するような特性をもたせたものである。Ｓｌ，Ｓ２は
回生領域のパワーコントロール時、ランプ函数器ＦＧ２
を界磁弱め論理回路ＬＥ２の出力信号により挿入するよ
うに切替えるための切替えスイJ■■る。第２図は、第
１図の可逆サイリスタレオナード制御装置で制御する場
合の速度一負荷トルク特性の１例を示すものである。第
］図の回路構成において第２図の特性で運転する場合の
動作を巻上げ、巻下げの荷役装置が負荷であると考えて
以下説明する。まず、界磁強め点設定器Ｆを１００％（
定格）電機子電流値に、又電機子電圧リミツタ一設定器
ＳＶを１２０％電機子電圧値に設定する。

又、速度設定器ＳＳを２００％速度に設定する。この状
態で、まず巻上げ時の運転動作を説明する。まず図示し
ないが制御器を巻上げ側に倒すと、正逆論理切替器ＬＥ
ｌにより増幅器Ａ２の出力が正転用点弧装置ＴＤＦ側に
切替えられ、正転用サイリスターＳＣＲＦにて電機子電
圧が印加され、除々にＯから１００％電機子電圧値まで
高められてる。ここで一方、界磁巻線Ｆの電流は、電機
子電圧検出器Ｒによつて帰還される電機子電圧信号が１
００％電機子電圧値ノ未満であるため界磁弱め論理回路
ＬＥ２がこれを検知して、強界磁である１００％（定格
）界磁電流値指令信号を出力し、接点Ｓ２、増幅器Ａ４
、点弧装置ＴＤ、を経て界磁用サイリスタＳＣＲを制御
して、定格界磁電流を流しつづける。

したがつて、第２図に示した１００％巻上げ速度まで、
速度０から電機子ＤＭの速度が上昇する。すなわち、こ
の運転区間（速度０〜１００％）は電機子電圧制御によ
りトルクコンスタントで運転されることとなる。次に、
電機子電圧が１００％（定格）電圧に達すると以後、電
機子電圧は１００％電圧一定に保たれ、さらに一方界磁
弱め論理回路ＬＥ２がこれを検出し、さらに速度設定器
ＳＳの設定置が１００％速度以上の速度設定値（本実施
例の場合２００％に設定している）であることを検出し
て、強界磁である１００％（定格）界磁電流指令から、
徐に界磁を弱める界磁電流指令を出力し、２００％速度
に対応する界磁電流値になるまで、界磁電流を減少させ
る。

したがつて、第２図に示すように負荷トルク５０％以下
の場合には２００％速度まで、電機子ＤＭの速度が上昇
することとなる。すなわち、この運転区間（速度１００
〜２００％）は界磁電流制御により、パワーコンスタン
トで運転されることとなる。しかし、ここで負荷トルク
が５０％を越す場合は、１００〜２００％速度間のある
速度以上で負荷の要求出力が、電動機の定格出力を越す
ため、第２図に示すような範囲で使用する。このため、
電機子電流検出用の変流器ＣＴｌ、界磁強め点設定器Ｓ
Ｆ、増巾器Ａ３、で構成される部分の回路により電機子
電流が１００％（定格）電流を越したら界磁電流を増加
させ、速度上昇を押え、定格電機子電流以下で運転する
ようにしている。すなわち、変流器ＣＴｌよりの電機子
電流帰還信号が界磁強め点設定器ＳＦの設定値である１
００％電流値より大きくなると、その差に比例した界磁
電流信号を増幅器Ａ３から出力し、その出力が界磁弱め
論理回路ＬＥ２の出力に加算されて界磁電流指令となる
。したがつて、電動機の定格出力ー杯の範囲に限定され
て運転されることとなる。ここで、増幅器Ａ３は入力信
号が正の場合（帰還電流〉設定電流の場合）のみ出力を
出すものを使用しているため、電機子電流が定格電流以
下のときは、出力を出さず、ＬＥ２の出力のみで界磁電
流は決定される。電機子電圧検出器Ｒ、電機子電圧リミ
ツター設定器ＳＶ、増幅器Ａ５、で構成される部分の回
路は、特に本発明には関係ない部分であるが第１図に示
したため動作を説明すると、Ｒからの電機子電圧の帰還
信号が電機子電圧リミツター設定器ＳＶの設定値１２０
％電機子電圧以下のときは増幅器Ａ。は全く出力を出さ
ないが、帰還信号が設定値を越えると、その差に比例し
た出力を増幅器Ａ５から出力し、それが界磁弱め論理回
路ＬＥ。の出力に加算され、界磁電流を増加して速度の
逸走を防止することとなる。したがつて、この部分（Ｒ
，ＳＶ，Ａ５の部分）が電機子電圧のリミツタ一として
の機能を果すものである。次に巻下げ時の運転動作を説
明する。

界磁強め点設定器ＳＦ、速度設定器ＳＳ、電機子電圧リ
ミツター設定器ＳＶ、の各設定器は、巻上げ時のま・の
設定値で運転する。まず、制御器（図示しない）を巻下
げ側に倒すと、正逆論理切替器ＬＥ，により増幅器Ａ。

の出力が逆転用点弧装置ＴＤＨ側に切替えられ、逆転用
サイリスタＳＣＲＨにて電機子電圧が印加され、徐々に
０から１００％電機子電圧値まで高められる。こ・で一
方、界磁巻線Ｆの電流は電機子電圧検出器Ｒによつて帰
還される電機子電圧信号が、１００％電機子電圧値未満
であるため、界磁弱め論理回路ＬＥ。がこれを検知して
強界磁である１００％（定格）界磁電流値指令信号を出
力し、接点Ｓ。、増幅器Ａ，、点弧装置ＴＤを経て、界
磁用サイリスタＳＣＲを制御して、定格界磁電流を流し
つづける。したがつて巻上げ時と同じく第２図に示した
１００％巻下げ速度まで速度０から電機子ＤＭの速度が
上昇する。すなわち、この運転区間（速度０〜 １００
％）は巻上げ時と同じく電機子電圧により、トルクコン
スタントで運転されることとなる。次に電機子電圧が１
００％（定格）電圧に達すると、以後、電機子電圧は１
００％電圧一定に保たれる。

一方、界磁弱め論理回路ＬＬが、これを検出し、さらに
速度設定器ＳＳの設定値が１００％以上の速度設定値（
本実施例の場合２００％に設定している）であることを
検出して、切替スイツチＳ，，Ｓ。を切替え、Ｓ，オン
、Ｓ。オフ、としてランプ函数器ＦＧ，を界磁指令回路
に挿入するとともに、強界磁である１００％（定格）界
磁電流指令から徐々に界磁を弱める界磁電流指令を出力
し、２００％速度に対応する界磁電流値になるまで、界
磁電流を減少させる。したがつて第２図に示すように負
荷トルク５０％以下の場合には２００％速度まで電機子
ＤＭの速度が上昇することとなる。すなわち、この運転
区間（速度１００〜２００％）は界磁電流制御によりパ
ワーコンスタントで運転されることとなる。

しかし、こ・で負荷トルクが５０％を越す場合は１００
〜２００％速度間のある速度以上で負荷の要求出力が電
動機の定格出力を越すため、第２図に示すような範囲で
使用する。このため、電機子電流検出用の変流器ＣＴ，
、界磁強め点設定器ＳＦ、増巾器Ａ。、で構成される部
分の回路により電機子電流が１００％（定格）電流を越
えたら界磁電流を増加させ、速度上昇を押え、定格電機
子電流以下で運転するようにしている。すなわち、変流
器ＣＴはりの電機子電流帰還信号が界磁強め点設定器Ｓ
Ｆの設定値である１００％電流値より大きくなると、そ
の差に比例した界磁電流信号を増幅器Ａ。から出力し、
その出力が界磁弱め論理回路ＬＥ。の出力に加算されて
界磁電流指令となる。したがつて、電動機の定格出力ー
杯の範囲に限定されて運転されることとなる。第３図は
巻下げ時の動作説明用のタイムチヤートである。第３図
のＳ点で電動機を起動し、前述のように電圧制御されて
Ｓ点からＡ点に移り、速度が１００％まで上昇する。こ
の間の動作は、巻上げ時と全＜同じである。そしてＡ点
に達した時点で、界磁弱め論理回路ＬＥ。からの切替信
号によりスイツチＳ１オン、Ｓ。オフとなつてランプ函
数ＦＧ。を挿入するとともに、ＬＥ。からの界磁電流指
令が速度設定器ＳＳの値に応じて減じられる。こ・でＡ
点以降、すなわち、巻下げ時の界磁制御時のみランプ函
数を挿入する理由はまず。巻下げ時は電動機トルクが荷
重の落下方向と逆であるため、多少急激に界磁を減じて
も危険性は少ないが、巻下げ時の界磁制御時は、荷重の
落下方向に速度上昇して行き、しかも、電圧制御時のよ
うに電動機のコンスタントトルクが保証されないため、
ランプ函数により徐々に界磁を減じた方が安全であるた
めと、次に述べる第３図Ｂ点の不具合を防止するためで
ある。すなわち、第３図Ａ点から電機子電圧１００％一
定で、界磁電流を１００％から徐々に減じて行くと、第
３図イに示すように電機子電流が徐々に増加し、Ｂ点で
１００％（定格）電機子電流に達する。そして、第３図
イに点線で示したように１００％電機子電流以上（′−
．電機子電流が増加しようとすると、増巾器Ａ３より出
力を出し、したがつて界磁電流が第３図ハＢ点に点線で
示すように界磁電流が増加し、これ以上の速度上昇を制
限する。しかし、こ・で電機子電流が逸走するという不
具合が生ずる。何故ならば、巻下し時は電動機が荷重に
より駆動される状態、すなわち発電機として働く状態と
なり、電機子電流も発電機としての出力方向と一致する
。したがつて、電機子電流が過渡的に１００％を越して
、界磁電流が強められると、発電機としての起電力が過
渡的に上昇する。この結果、電機子電流がさらに増加し
、電機子電流が増加すると、界磁電流がさらに増加し、
遂には電機子電流が逸走するに到る。この不具合は、巻
上げ時は、電動機が電動機として働くため発生せず、又
、巻下げ時でも電圧制御時（第３図Ｓ点〜Ａ点間）、界
磁制御時（第３図Ａ点〜Ｂ点間）では、界磁が強められ
ないため生じない、したがつて、この不具合を解消する
ため、ランプ函数器ＦＧ２を挿入するとともに、界磁が
強められるときの時定数を弱め時の通常の時定数（例え
ば２〜３秒）の２０〜５０倍程度の大きさの時定数（例
々ば１００秒）として、このような過渡的不具合を解消
したものである。従来の装置においては、このような不
具合の防止手段として電機子電流の大きさをアナログメ
モリー又はデイジタルメモリ一で記憶させた後、電流帰
還回路を一時遮断し、そのメモリーの値を電流設定とし
て界磁電流制御して、その界磁電流に相当する速度に達
した後、再び電流帰還回路を閉回路としてメモリーした
後遮断し、そのメモリー値を設定値として同様な制御を
何回もサンプリング的に行うことによつて制御するもの
で゛あつたが、本発明により、メモリー回路、サンプリ
ング回路が不要となり、安価になるとともに連続的な自
動制御が可能になるという優れた効果が本発明により得
られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による可逆サイリスタレオナード制御装
置の実施例を示す接続図、第２図は第１図の装置で制御
する場合の速度一負荷トルタ特性図、第３図は動作説明
用のタイムチヤートで、イは電機子電流、口は電機子電
圧、ハは界磁電流を示すものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ マイナス負荷が作用する運転領域で出力一定制御を
   行う可逆サイリスタレオナード制御装置において、電動
   機の電機子（ＤＭ）電流の帰還信号と界磁強め点設定器
   （ＳＦ）の設定信号を突き合わせ、上記帰還信号−上記
   設定信号の差信号が正のときのみ出力する増幅器（Ａ＿
   ３）を通した後、その出力信号を、出力一定制御を行わ
   ないときは一定の定格界磁電流指令信号、出力一定制御
   を行うときは設定速度に応じた弱界磁電流指令信号を出
   力する界磁弱め論理回路（ＬＥ＿２の出力信号と再び突
   き合わせ、上記増幅器（Ａ＿３）の出力信号＋上記界磁
   弱め論理回路（ＬＥ＿２）の出力信号の加算信号を電動
   機の界磁（Ｆ）電流指令とするとともに、マイナス負荷
   で出力一定制御時のみ、上記界磁（Ｆ）電流指令を、該
   界磁電流指令が減少時は、通常の時定数をもち又、増加
   時は減少時の３０〜５０倍程度の大きな時定数をもつて
   出力するようにしたランンプ函数器（ＦＧ＿２）を通し
   て界磁（Ｆ）電流指令するようにした可逆サイリスタレ
   オナード制御装置。