JP2004135477A - 同期電動機の運転制御方法 - Google Patents
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/10—Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working
Abstract
【課題】圧延ラインの圧延機用同期電動機の運転制御方法に関する。
【解決手段】材料の圧延スケジュールに基づき、同期電動機で駆動する圧延ロールへの材料の噛み込み時の必要トルクを算出する工程と、該必要トルクのＶ特性から力率１となる界磁電流値を決定する工程と、を有し、該界磁電流値を基に同期電動機の運転界磁電流値を算出し、前記同期電動機の界磁フォーシングを行なう。
【選択図】 図１
【解決手段】材料の圧延スケジュールに基づき、同期電動機で駆動する圧延ロールへの材料の噛み込み時の必要トルクを算出する工程と、該必要トルクのＶ特性から力率１となる界磁電流値を決定する工程と、を有し、該界磁電流値を基に同期電動機の運転界磁電流値を算出し、前記同期電動機の界磁フォーシングを行なう。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄鋼の熱間圧延機等に適用する同期電動機（以下、単に電動機ともよぶ。）の運転制御方法に関し、特に、噛み込みトルクの大きい粗圧延機や仕上げ圧延機前段の圧延機に好適に適用するものである。
【０００２】
【従来の技術】
熱間圧延ラインでは、圧延対象材（単に、 材料ともよぶ。）を間欠的に圧延処理する。そのため、圧延機は、材料を圧延する負荷運転と、空転状態となる無負荷運転を間欠的に繰り返している。
本圧延機に適用する同期電動機では、速度、トルク制御を実施しており、負荷運転時は高トルクとし、無負荷運転時はメカロス分に相当する低トルクとすることから運転中に大きな負荷トルク変動が発生する。同期電動機のトルクは、内部相差角、電機子電流トルク方向成分、磁束にほぼ比例する。また、磁束は界磁電流にほぼ比例する。
【０００３】
従来は、材料が噛み込む際の負荷増大時に電機子電流が増大し、過電流、脱調といった現象が発生することを回避するため、同期電動機の最大トルクが出せるように、材料の噛み込み前にあらかじめ界磁電流を増加させ、噛み込み時の電機子電流増加分を抑止する制御方法が採用されている（例えば、特許文献１参照）。この制御方式は、界磁フォーシングと呼ばれている。
【０００４】
従来の界磁フォーシングでは、内部相差角の制約を満たす範囲内で充分に余裕のあるトルクを発生させる界磁電流に設定することが必要であった。
従来手法の界磁フォーシングの適用例を、図３と表１に基づいて説明する。図３は同期電動機のＶ特性（電機子電流−界磁電流特性）を示すグラフであり、従来の界磁フォーシングの制御の推移を表１に対応させて示している。
【０００５】
なお、ここでは、電動機の最大トルクが３００ ％であり、実際の噛み込み時トルクが２００ ％である場合を例示する。
【０００６】
【表１】
【０００７】
従来は、内部相差角の制約を満たし、最大トルク時に同期電動機の力率１を満足させるような界磁電流が設定されていた。すなわち、界磁フォーシング時（Ｂ）における界磁電流ＩＫ１をトルク３００ ％のＶ特性で力率１となる値としていた。そして、噛み込み時（Ｃ）の力率０．８ の状態から、力率１となるように界磁電流と電機子電流を再計算し、省エネ運転（Ｄ）に移行する。そして、最終的に力率１での定常トルクのＶ特性から定常運転時（Ｅ）の界磁電流、電機子電流を決定する。
【０００８】
【特許文献１】
特開昭５５−２３７５０号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、材料を圧延する際の実際の必要トルクは、通常、最大トルクの数十％程度であるので、同期電動機の力率は１よりも小さくなり、大きな電力損失を発生させることになる。また、必要以上の界磁電流を通電することから、界磁電流回路においても損失が発生することになる。
【００１０】
本発明は、従来のように必要以上の界磁電流を流すことを不要とし、噛み込み直後の力率も１となる同期電動機の運転制御方法を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、材料の圧延スケジュールに基づき、同期電動機で駆動する圧延ロールへの材料の噛み込み時の必要トルクを算出する工程と、該必要トルクのＶ特性から力率１となる界磁電流値を決定する工程と、を有し、該界磁電流値を基に同期電動機の運転界磁電流値を算出し、前記同期電動機の界磁フォーシングを行なうことを特徴とする同期電動機の運転制御方法によって上記課題を解決した。
【００１２】
また、本発明は、前記運転界磁電流値を前記力率１となる界磁電流値の１００ 〜１２０ ％の範囲の値に設定することを好適とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図２に基づき、本発明の同期電動機の運転制御方法を熱間圧延設備に適用するに際しての運転制御の処理フローを説明する。
まず、上位計算機（図示せず）等からの圧延材料情報を入力として、圧延設定計算部において圧延モデルに基づく設定計算を行ない、噛み込み時の必要トルクを算出する（１１０ ）。
【００１４】
次に、その必要トルクに基づいて所要の界磁電流値を算出し（１２０ ）、同期電動機の界磁電流制御部（１４０ ）への設定を行なう。一方、材料トラッキング用制御部（１３０ ）からのトラッキング情報も界磁電流制御部（１４０ ）に取り込み、界磁電流制御機（１５０ ）を介して、界磁フォーシングの開始タイミングに応じた同期電動機（１６０ ）の界磁電流制御を行なう。これにより、材料噛み込み時の界磁電流を最適に制御することができる。
【００１５】
次に、図１のＶ特性図と表２に基づき、本発明の同期電動機の運転制御方法の詳細についてさらに説明する。本運転制御方法は、上述の界磁電流算出部での算出処理（１２０ ）に適用するものである。ここで、噛み込み時トルクは２００ ％とする。なお、図３におけるＶ特性と表１においてすでに説明した従来の運転制御と同一となる箇所についての再度の説明は省略する。
【００１６】
【表２】
【００１７】
本発明は、上述の圧延設定計算部（１１０ ）において噛み込み時の必要トルクを算出し、その必要トルクから同期電動機の界磁電流値を決定するようにしたことを特徴とするものである。すなわち、噛み込み時の必要トルクに基づき、界磁フォーシング（ｂ）時の界磁電流ＩＫ２を設定するようにしたので、過大な電流を流す必要がなくなる。
【００１８】
材料の噛み込み時には、実際にトルク２００ ％がかかって電機子電流がＩＤ２となり（ｃ）、さらに定常運転時の界磁電流ＩＫＳと電機子電流ＩＤＳへと移行する（ｄ）。なお、界磁フォーシングや材料噛み込み後の電動機制御については、従来と同様である。
ところで、実際の界磁フォーシング時の運転界磁電流値の算出に際しては、操業上の安全をみて、必要トルクを力率１で与える界磁電流値の１００ 〜１２０ ％の範囲の値に設定することを好適とする。このように設定することで、材料噛み込み時の噛み込み不良等を解消することが可能となる。
【００１９】
【実施例】
本発明の同期電動機の運転制御方法を、熱間圧延ラインの粗圧延機に適用し、従来の同期電動機の運転制御方法との比較検討を行なった。
本発明方法では、界磁フォーシング時の必要トルクを算出し、その値に基づく界磁電流値による界磁フォーシングを行なっている。これを本発明例とする。
【００２０】
一方、従来の同期電動機の運転制御方法では、電動機の最大トルクに基づく界磁電流値による界磁フォーシングを実施した。これを従来例とする。
以上の本発明例と従来例のそれぞれに基づく操業を実施し、両者の比較検討を行なった。なお、圧延間隔は１分、フォーシング時間は５ｓｅｃ とした。
その結果、本発明例では、従来例に対して、電力損失が２％低減することを確認した。また、同期電動機の効率は２％向上した。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によって、界磁フォーシング時の適正な界磁電流決定が可能となり、必要以上の界磁電流を流すことが不要となり、電動機の効率を向上させることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の運転方法を説明する同期電動機のＶ特性図である。
【図２】本発明の運転方法を説明する処理フロー図である。
【図３】従来の運転方法を説明する同期電動機のＶ特性図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄鋼の熱間圧延機等に適用する同期電動機（以下、単に電動機ともよぶ。）の運転制御方法に関し、特に、噛み込みトルクの大きい粗圧延機や仕上げ圧延機前段の圧延機に好適に適用するものである。
【０００２】
【従来の技術】
熱間圧延ラインでは、圧延対象材（単に、 材料ともよぶ。）を間欠的に圧延処理する。そのため、圧延機は、材料を圧延する負荷運転と、空転状態となる無負荷運転を間欠的に繰り返している。
本圧延機に適用する同期電動機では、速度、トルク制御を実施しており、負荷運転時は高トルクとし、無負荷運転時はメカロス分に相当する低トルクとすることから運転中に大きな負荷トルク変動が発生する。同期電動機のトルクは、内部相差角、電機子電流トルク方向成分、磁束にほぼ比例する。また、磁束は界磁電流にほぼ比例する。
【０００３】
従来は、材料が噛み込む際の負荷増大時に電機子電流が増大し、過電流、脱調といった現象が発生することを回避するため、同期電動機の最大トルクが出せるように、材料の噛み込み前にあらかじめ界磁電流を増加させ、噛み込み時の電機子電流増加分を抑止する制御方法が採用されている（例えば、特許文献１参照）。この制御方式は、界磁フォーシングと呼ばれている。
【０００４】
従来の界磁フォーシングでは、内部相差角の制約を満たす範囲内で充分に余裕のあるトルクを発生させる界磁電流に設定することが必要であった。
従来手法の界磁フォーシングの適用例を、図３と表１に基づいて説明する。図３は同期電動機のＶ特性（電機子電流−界磁電流特性）を示すグラフであり、従来の界磁フォーシングの制御の推移を表１に対応させて示している。
【０００５】
なお、ここでは、電動機の最大トルクが３００ ％であり、実際の噛み込み時トルクが２００ ％である場合を例示する。
【０００６】
【表１】
従来は、内部相差角の制約を満たし、最大トルク時に同期電動機の力率１を満足させるような界磁電流が設定されていた。すなわち、界磁フォーシング時（Ｂ）における界磁電流ＩＫ１をトルク３００ ％のＶ特性で力率１となる値としていた。そして、噛み込み時（Ｃ）の力率０．８ の状態から、力率１となるように界磁電流と電機子電流を再計算し、省エネ運転（Ｄ）に移行する。そして、最終的に力率１での定常トルクのＶ特性から定常運転時（Ｅ）の界磁電流、電機子電流を決定する。
【０００８】
【特許文献１】
特開昭５５−２３７５０号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、材料を圧延する際の実際の必要トルクは、通常、最大トルクの数十％程度であるので、同期電動機の力率は１よりも小さくなり、大きな電力損失を発生させることになる。また、必要以上の界磁電流を通電することから、界磁電流回路においても損失が発生することになる。
【００１０】
本発明は、従来のように必要以上の界磁電流を流すことを不要とし、噛み込み直後の力率も１となる同期電動機の運転制御方法を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、材料の圧延スケジュールに基づき、同期電動機で駆動する圧延ロールへの材料の噛み込み時の必要トルクを算出する工程と、該必要トルクのＶ特性から力率１となる界磁電流値を決定する工程と、を有し、該界磁電流値を基に同期電動機の運転界磁電流値を算出し、前記同期電動機の界磁フォーシングを行なうことを特徴とする同期電動機の運転制御方法によって上記課題を解決した。
【００１２】
また、本発明は、前記運転界磁電流値を前記力率１となる界磁電流値の１００ 〜１２０ ％の範囲の値に設定することを好適とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図２に基づき、本発明の同期電動機の運転制御方法を熱間圧延設備に適用するに際しての運転制御の処理フローを説明する。
まず、上位計算機（図示せず）等からの圧延材料情報を入力として、圧延設定計算部において圧延モデルに基づく設定計算を行ない、噛み込み時の必要トルクを算出する（１１０ ）。
【００１４】
次に、その必要トルクに基づいて所要の界磁電流値を算出し（１２０ ）、同期電動機の界磁電流制御部（１４０ ）への設定を行なう。一方、材料トラッキング用制御部（１３０ ）からのトラッキング情報も界磁電流制御部（１４０ ）に取り込み、界磁電流制御機（１５０ ）を介して、界磁フォーシングの開始タイミングに応じた同期電動機（１６０ ）の界磁電流制御を行なう。これにより、材料噛み込み時の界磁電流を最適に制御することができる。
【００１５】
次に、図１のＶ特性図と表２に基づき、本発明の同期電動機の運転制御方法の詳細についてさらに説明する。本運転制御方法は、上述の界磁電流算出部での算出処理（１２０ ）に適用するものである。ここで、噛み込み時トルクは２００ ％とする。なお、図３におけるＶ特性と表１においてすでに説明した従来の運転制御と同一となる箇所についての再度の説明は省略する。
【００１６】
【表２】
本発明は、上述の圧延設定計算部（１１０ ）において噛み込み時の必要トルクを算出し、その必要トルクから同期電動機の界磁電流値を決定するようにしたことを特徴とするものである。すなわち、噛み込み時の必要トルクに基づき、界磁フォーシング（ｂ）時の界磁電流ＩＫ２を設定するようにしたので、過大な電流を流す必要がなくなる。
【００１８】
材料の噛み込み時には、実際にトルク２００ ％がかかって電機子電流がＩＤ２となり（ｃ）、さらに定常運転時の界磁電流ＩＫＳと電機子電流ＩＤＳへと移行する（ｄ）。なお、界磁フォーシングや材料噛み込み後の電動機制御については、従来と同様である。
ところで、実際の界磁フォーシング時の運転界磁電流値の算出に際しては、操業上の安全をみて、必要トルクを力率１で与える界磁電流値の１００ 〜１２０ ％の範囲の値に設定することを好適とする。このように設定することで、材料噛み込み時の噛み込み不良等を解消することが可能となる。
【００１９】
【実施例】
本発明の同期電動機の運転制御方法を、熱間圧延ラインの粗圧延機に適用し、従来の同期電動機の運転制御方法との比較検討を行なった。
本発明方法では、界磁フォーシング時の必要トルクを算出し、その値に基づく界磁電流値による界磁フォーシングを行なっている。これを本発明例とする。
【００２０】
一方、従来の同期電動機の運転制御方法では、電動機の最大トルクに基づく界磁電流値による界磁フォーシングを実施した。これを従来例とする。
以上の本発明例と従来例のそれぞれに基づく操業を実施し、両者の比較検討を行なった。なお、圧延間隔は１分、フォーシング時間は５ｓｅｃ とした。
その結果、本発明例では、従来例に対して、電力損失が２％低減することを確認した。また、同期電動機の効率は２％向上した。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によって、界磁フォーシング時の適正な界磁電流決定が可能となり、必要以上の界磁電流を流すことが不要となり、電動機の効率を向上させることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の運転方法を説明する同期電動機のＶ特性図である。
【図２】本発明の運転方法を説明する処理フロー図である。
【図３】従来の運転方法を説明する同期電動機のＶ特性図である。
Claims (2)
- 材料の圧延スケジュールに基づき、同期電動機で駆動する圧延ロールへの材料の噛み込み時の必要トルクを算出する工程と、
該必要トルクのＶ特性から力率１となる界磁電流値を決定する工程と、
を有し、
該界磁電流値を基に同期電動機の運転界磁電流値を算出し、前記同期電動機の界磁フォーシングを行なうことを特徴とする同期電動機の運転制御方法。 - 前記運転界磁電流値を前記力率１となる界磁電流値の１００ 〜１２０ ％の範囲の値に設定することを特徴とする請求項１に記載の同期電動機の運転制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002300058A JP2004135477A (ja) | 2002-10-15 | 2002-10-15 | 同期電動機の運転制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002300058A JP2004135477A (ja) | 2002-10-15 | 2002-10-15 | 同期電動機の運転制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004135477A true JP2004135477A (ja) | 2004-04-30 |
Family
ID=32289017
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002300058A Pending JP2004135477A (ja) | 2002-10-15 | 2002-10-15 | 同期電動機の運転制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004135477A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008056580A1 (fr) * | 2006-11-08 | 2008-05-15 | National University Corporation Tokyo University Of Marine Science And Technology | Système et procédé de commande d'entraînement de machine électrique rotative supraconductrice |
| JP2009183051A (ja) * | 2008-01-30 | 2009-08-13 | Mitsubishi Electric Corp | 同期機の制御装置 |
| CN103341499A (zh) * | 2013-06-14 | 2013-10-09 | 武汉钢铁(集团)公司 | 定宽机内部板坯头部位置跟踪检测的装置 |
-
2002
- 2002-10-15 JP JP2002300058A patent/JP2004135477A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008056580A1 (fr) * | 2006-11-08 | 2008-05-15 | National University Corporation Tokyo University Of Marine Science And Technology | Système et procédé de commande d'entraînement de machine électrique rotative supraconductrice |
| JP2008125155A (ja) * | 2006-11-08 | 2008-05-29 | Technova:Kk | 超電導回転電機駆動制御システム |
| US8076894B2 (en) | 2006-11-08 | 2011-12-13 | National University Corporation Tokyo University Of Marine Science And Technology | Superconductive rotating electric machine drive control system and superconductive rotating electric machine drive control method |
| JP2009183051A (ja) * | 2008-01-30 | 2009-08-13 | Mitsubishi Electric Corp | 同期機の制御装置 |
| CN103341499A (zh) * | 2013-06-14 | 2013-10-09 | 武汉钢铁(集团)公司 | 定宽机内部板坯头部位置跟踪检测的装置 |
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