JPS6041552B2 - 電動機の速度制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、直流電動機をその界磁制御範囲において速
度制御する装置に関し、特に海中や水中より物を引上げ
る巻上線のように巻き上げるべき荷の位置が海中や水中
であるか、あるいは水面上であるかによって負荷トルク
が大きく変化ししかも運転制御中に負荷トルクが変る場
合の速度制御に好適な装置に関する。

電動機の速度制御においては、電動機が過負荷にならな
いこと、電圧制御範囲、界磁制御範囲に拘らず電動機発
生トルクが負荷トルクよりも大きいこと、又界磁電流を
制御するときに電機子電圧、電流が過大にならないこと
を条件に効率良く運転されることが望まれる。

従来の速度制御方法としては、速度上昇にあたつては、
界滋電流を所定の最大値に保ちながら電機子電圧を次第
に増大させ、電動機回転数が基底速度に達すると予めプ
リセットされた界磁電流値に向って電機子電流が一定値
以上にならないようにしながら界磁を弱めていくこと（
界磁弱め）によって速度を上げる。

逆に、速度下降に際しては、電機子電圧が過電圧になら
ないようにしながら界磁電流を大きくし、界磁が最大値
に達した後は電機子電圧を低下させるような制御を行な
って速度を下げるものがある。この方法の欠点は、界滋
電流の制御回路中に電機子電流、電機子爵圧を抑制する
ための回路が別個に必要となり、回路が複雑になると共
にコストアップにもなる。

また、プリセットされる界磁電流値が一点（最高速度＝
最小トルク）のため、界磁範囲を利用できる場合が非常
に少なくなり、結果的に回転数を上げられず作業能率が
悪くなる。改良された速度制御装置として、電動機の基
底速度における電機子電流に応じて予め定めた電動機に
許容できる速度信号をメモリしておき、電動機の速度指
令値を上記〆モリの内容に制限することにより、負荷に
応じて許容される最大速度で運転し、作業能率を良くす
る装置が提案されている（侍豚昭５２一１４２７１０）
。上述の速度制御装置は、一度運転を始めると停止する
までは負荷トルクが変らないことを利用したものである
ため、水面下にある砂利や沈んだ船を引上げる場合には
、引上げる物体が水中では浮力によって軽いが、水面上
に出ると浮力がなくなり荷重が急に大きくなるように運
転中に負荷トルクが変る機械に対しては適用できなかっ
た。

すなわち、負荷の軽い状態にて負荷トルクを検出してそ
れに見合った回転数にまで加速した後、負荷トルクが増
大してくると電動機が過負荷になる。また逆の場合は運
転効率が悪いものになる。この発明は、上述の欠点を除
去し、必要最小限の一定時間毎に負荷トルクを検出して
その時の負荷トルクに見合った速度制御値にすることに
より、時間と共に負荷トルクが変化する機械でも過負荷
になることなくかつ運転効率の向上が図れる速度制御装
置を提供することを目的とする。

図はこの発明の一実施例を示す。速度指令値Ｍ．はリミ
ッタの付いた増幅器１を経て加減速度調整器２に加えら
れ、その出力と電動機３の速度を検出する速度発電機４
の出力との偏差が速度調節器５に加えられる。速度調節
器５の出力は電機子電流検出器６との出力との偏差がと
られて電機子電流調節器７の入力にされ、その出力は点
弧角調整器８の制御信号にされ、サィリス夕９の点弧角
制御がなされる。上記までの構成は、一般に知られてい
る電流マイナーループ付き速度制御方式である。電動機
３の界磁電流は、界磁電流設定器１０の出力と界磁電流
検出器１１の出力との偏差が界磁調節器１２の入力にさ
れ、その出力が点弧角調整器１３の入力にされ、サィリ
スタ１４の点弧角制御で界磁電流制御がなされる。また
、界磁電流は、界磁電流設定器１０の出力と電機子電圧
検出器１５の出力との偏差に応じて制御されるループも
備え、制御量として界磁電流又は電機子電圧の実測値を
採るかは優先回路１６で自動的に決められる。優先回路
１６は界滋電流検出器１１の出力と電機子電圧の検出器
１５の出力との電圧比較で行ない、電動機の基底速度ま
では界磁電流を制御量とし、基底速度以上では電機子電
圧を制御量とする。次に、界磁電流検出器１１により検
出された鰭流信号は演算器１７により界磁磁束信号に変
換され、この磁束信号は電機子爵流検出器６により検出
された電流信号と共に鶏算器１８に入力にされ、掛算器
１８の出力が負荷トルク信号とされる。

掛算器１８からの負荷トルク信号は演算器１９により負
荷トルクに見合った最大回転数信号に変換され、この信
号は電動機の加速終了、基底速度到達後にサンプルホー
ルド回路として構成される積分メモリ２０１こメモリさ
れる。積分メモリ２０のメモリ（ホールド）出力はリミ
ッタ回路２１に与えられ、リミッ夕回路２１からはメモ
リ出力とその極性反転出力とを増幅器１のリミッタ値と
して与える。リミッタ回路２１は電動機の基底速度まで
は該基底速度に相当する電圧出力をリミッタ値として増
幅器１に与え、基底速度に達した後は上述の積分メモリ
２０のメモリ出力をリミッタ値として増幅器１に与える
。ロジック演算器２２は速度指令Ｍ．が与えられて速度
発電機４の出力から電動機３が基底速度に達するまでは
リミッタ回路２１の出力を所定のリミッタ値を出力する
べく制御し、電動機が基底速度に達した後は電流検出器
６が検出する負荷電流を一定時間毎に見直し、積分メモ
リ２０のホールドをその都度解除してメモリ内容を更新
させる。斯かる構成により、界磁電流設定器１０を定格
最大値に設定しておき、速度指令を与えると、電動機３
の逆起電圧が定格値より低い場合には界磁電流検出器１
１の出力が選ばれて界磁電流最大で電動機の加速が行な
われる。

この加速において、増幅器１には定格回転速度に相当す
る値にリミッタがかけられ、基底速度まで加速がなされ
る。基底速度に達すると、演算器１７と掛算器１８とに
より負荷電流が界磁電流から算出した負荷トルク信号を
演算器１９にて界磁制御範囲における加速到達可能な速
度値に変換し、この値を積分メモリ２０１こメモリする
。このとき、加速到達可能な速度値はロジック演算器２
２により周期的に更新制御がなされる。この一定時間毎
に更新される速度値で増幅器１にリミッタをかけて速度
指令を制限する。一方、基底速度に達すると、界磁制御
が電機子電圧を一定に保とうとする制御に入り、電動機
速度上昇に伴って界磁を弱める界滋弱め制御がなされる
。この加速において、電動機の速度は負荷トルクから算
出された電動機に許容される過負荷電流にて加速される
。このように、負荷トルクから界磁制御範囲にて加速到
達可能な速度をメモリし、メモリした速度に電動機速度
を制限することによって電動機の過負荷を防ぐにおいて
、掛算器１８と演算器１７とにより負荷電流と界磁磁束
とを鶏算して負荷トルク信号を得るため、界磁制御範囲
においても正しい負荷トルクを検出することができ、電
動機過負荷を確実に防止できる。

また、ロジック演算器２２により一定時間毎に負荷電流
を見直し、それに見合った適正な速度制限値を決定する
ので、時間と共に変化する負荷に対しても過負荷となら
ない運転ができる。以上説明したように、この発明にお
いては、界磁制御範囲にて加速到達可能な速度を演算メ
モリし、電動機速度をメモリした速度に制限するにおい
て、界磁制御範囲にて負荷トルクを正確に検出でき、し
かも時間と共に負荷トルクが変化する機械に対しても電
動機の過負荷を防いでかつ作業能率の最も高い速度制御
が可能になる。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明による電動機の速度制御装置の一実施例を
示すブロック構成図である。 １：増幅器、２：加減速度調整器、３：電動機、４：速
度発電機、５：速度調節器、６：電流検出器、７：電流
調節器、８，１３：点弧角調整器、９，１４：サィリス
タ、１１：界磁電流検出器、１２：界磁調節器、１５：
電圧検出器、１６：優先回路、１７：演算器、１８：掛
算器、１９：演算器、２０：積分メモリ、２１：リミッ
タ回路、２２：ロジック演算器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 速度指令に応じて電動機の回転速度を制御する自動
   速度制御系と、電動機の基底速度までは界磁電流を最大
   定格値に保持し、基底速度以上では界磁弱め制御をする
   自動界磁弱め制御系とを備える電動機の速度制御装置に
   おいて、電動機の負荷電流信号と界磁電流から算出した
   界磁磁束信号とを掛算して負荷トルクを算出し、電動機
   の基底速度までの加速後には一定時間毎に算出した上記
   負荷トルクに応じて予め定めた電動機に許容できる速度
   信号を記憶更新し、上記速度指令値を記憶更新される上
   記速度信号に制限する手段を備えたことを特徴とする電
   動機の速度制御装置。