JPS5828839B2 - 同期電動機装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は負荷変動の激しいサイクルに供される同期電動
機を高効率に運転することのできる同期電動機装置に関
する。

熱延粗圧延機等に供される同期電動機の負荷は、そのサ
イクルにおいて激しく変動する。

この為、上記サイクルに応じて如何に同期電動機を運転
するかが重要な課題となる。

そこで従来、同期電動機の無負荷時に上記電動機の励磁
電流を一定値だけ強めて進相運転を行うようにしている
。

また励磁電流を自動制御して、力率や無効電力等の値を
与えられた設定値に合わせるように制御するものもある
。

しかしながらこれらの従来手段はいずれも設定値を固定
して、且つ電動機の熱的余裕とは無関係に電気的量だけ
に着目して運転制御するものである。

そして、一般に励磁電流の値は最大負荷時で規定される
為Ｏこ、通常運転時には、その実効励磁電流値を１００
％以下に設定せざるを得なかった。

つまり、電動機の進相運転に余裕があるにもかかわらず
、その特徴を十分に活かした運転がなされていなかった
。

この為、電源効率が悪く、また運転安定度の向上を期待
することができなかった。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、そ
の目的とするところは、同期電動機の進相運転を効率良
く行うことによって、駆動電力のうちの損失電力の軽減
、受電力率の向上をはかり、また受電点の電圧変動を少
くして同期電動機の寿命の向上をはかり得る同期電動機
装置を簡易な構成にて実現し、提供することにある。

以下、図面を参照して本発明装置の一実施例を説明する
。

第１図は実施例装置を示す概略構成図で、図中１は所定
の負荷サイクルに供される同期電動機（ＳＭ）である。

この同期電動機１は３相交流電源（３φ）を入力とし、
且つ励磁装置２によって励磁電流制御されて回転駆動さ
れている。

尚、図中１ａは、同期電動機１の励磁巻線を示している
。

前記励磁装置１は、例えばサイリスク回路に上り構成さ
れるもので、後述する位相制御回路３によって点弧制御
されて作動している。

一方、前記同期電動機１の電機子巻線に流れる電流、つ
まり電機子電流の値は図示しないセンサによって検出さ
れ、実効値計算回路４に入力されている。

この実効値計算回路４は、前記電動機１の負荷サイクル
に基づいて定められたサイクル時間設定値情報を入力し
て、所定サイクル時間毎に前記電機子巻線の電流実効値
（ＲＭＳ）の計算を行っている。

また基準信号作成回路５は、前記電動機１の仕様に基づ
いて定められた基準実効値と、前述したサイクル時間設
定値情報とを入力して、ＲＭＳ目標値に達成するＲＭ８
基準信号の作成を行っている。

このＲＭＳ基準信号及び前記電機子巻線のＲＭＳ値は計
算処理回路６１こ入力されて次のような演算処理に供さ
れている。

即ち、計算処理回路６は、差分演算器（減算器）や積分
器、及びこれらの制御駆動回路等からなるもので、先ず
ＲＭＳ基準信号値と電機子巻線ＲＭＳ値との差を求めて
いる。

しかるのち、上記差の値を積分し、前記所定サイクル時
間における相対的な実効値差を求めている。

この値、即ち、ｆ（（ＲＭＳ基準信号値）−（電機子巻
線ＲＭＳ値））ｄｔは、コンパレータ等からなる判定回
路７（こ入力されている。

この判定回路７は、上記積分値が正、あるいは負である
ことを識別判定するもので、この判定結果に従って励磁
電流制御回路８を制御している。

この励磁電流制御回路８により得られた制御情報はスイ
ッチ回路９を介して、励磁基準電流設定回路１０からの
制御情報とは選択的に前述した位相制御回路３に供給さ
れている。

上記スイッチ回路９は、前記同期電動機１の負荷状態を
検出する負荷状態検出回路１１によって切換制御される
もので、無負荷、若しくは軽負荷時には励磁電流制御回
路８からの制御情報を、そして通常負荷時には励磁基準
電流設定回路１０からの制御情報を選択して位相制御回
路３に供給している。

しかして同期電動機１は、所定の負荷サイクルにおいて
通常負荷時Ｏこは励磁基準電流設定回路１０による制御
を受けて運転され、また無負荷、若しくは軽負荷時には
励磁電流制御回路８の制ｍｌｊを受けて次のような進相
運転がなされる。

即ち、前記した差の積分値が負、若しくは零の場合、励
磁電流制御回路８は、位相制御回路３によるサイリスク
点弧点制御によって電機子電流の値が、その負荷状態に
おいて最低となるように励磁電流の値を定める。

この励磁電流の値は、電際子電流との間に例えば第２図
に示すような関係を有している。

第２図において、Ａは力率を示し、Ｂは２００％負荷、
Ｃは１００負荷、そしてＤは無負荷時の各状態を示して
いる。

またここでは■によって進相針、ｅによって遅相外を示
している。

このような関係に従って負荷状態に応じた励磁電流を定
める。

一方、前記差の積分値が正の値を示す場合、励磁電流制
御回路８は、同期電動機の励磁巻線の定格最大限度なる
作動電流供給状態において、前記差分が常に零となるよ
うに位相制御を行う。

しかして、同期電動機は進相運転されることになる。

このような一連の同期電動機１の運転制御によれば、先
ず通常負荷時には、励磁電流を一定（強め）にすること
によって上記電動機１の安定度の向上をはかることがで
きる。

従って同期電動機１の有する特性を最大限に利用して、
例えば効果的な圧延処理に供することができる。

また、無負荷時や軽負荷時には進相運転を行えるので受
電点の力率の向上をはかることができ、その結果無効電
力を少くして使用電力量の軽減をはかり得る。

そして電力料金の還元をも期待できる。

しかも損失電力を軽減して、無駄な電力使用を低く抑え
ることができる。

また進相電力を消費することにより電源ラインに電圧変
動が生じても、その悪影響を十分小さく抑えることがで
きる。

しかして、進相運転を非常に高効率に行うことができ、
ひいては電気機器の寿命の向上をも期待できる。

更（こは簡易な制御（こて進相運転を行い得、その構成
も簡易である。

以上説明したように本発明装置（こよれば、一定のサイ
クル（略一定のサイクル）で操業される機器を駆動する
同期電動機Ｉこ対して、通常負荷時には一般的な同期電
動機として、また無負荷や軽負荷時には進相電力供給源
として作用させることによって同期電動機が有する能力
を最大限に活かして作動させることができる。

従って上述した損失電力の軽減や、受電力率の向上をは
かることができる等の種々格別な絶大なる効果・利点を
十二分に発揮させることができる。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではない。

例えば上記説明では同期電動機１から、その負荷状態を
検出したが、熱延粗圧延機等では被圧延材の有無を検出
して負荷状態を認識するようにしてもよい。

また熱延粗圧延機ばかりでなく、間運転される集塵機等
にも適用できることは勿論のことである。

要するに本発明は、負荷の種類に応じて電機子巻線、ま
たは励磁巻線の実効値に基づいて励磁電流を制御し、負
荷時には電動機として、無負荷若しくは軽負荷時Ｑこは
進相電力供給源として作用させるもので、その要旨を逸
脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略構成図、第２図は
励磁電流と電機子電流との関係を示す図である。 １・・・・・・同期電動機、２・・・・・・励磁装置、
３・・・・・・位相制御回路、４・・・・・・実効値計
算回路、５・・・・・・基準信号作成回路、６・・・・
・・計算処理回路、７・・・・・・判定回路、８・・・
・・・励磁電流制御回路、９・・・・・・スイッチ回路
、１０・・・・・・励磁基準電流設定回路、１１・・・
・・・負荷状態検出回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 所定の負荷サイクルに供される同期電動機と、上記
   負荷サイクルに基づく時間毎に前記同期電動機の電機子
   電流実効値もしくは励磁電流実効値を求める手段と、前
   記同期電動機の仕様に基づいて定められた基準実効値と
   上記手段で求められた電流実効値との差の積分値を得る
   演算回路と、前記同期電動機の負荷状態を検出する手段
   と、この手段により同期電動機が無負荷もしくは軽負荷
   であることが検出されたとき前記演算回路で得た積分値
   が負もしくは零であれば同期電動機の電機子電流が最低
   となるように励磁電流を制御しかつ積分値が正であれば
   励磁巻線の定格により定められる限界値にて前記（基準
   実効値−電流実効値）が零になるように励磁電流を制御
   する励磁制御回路とを具備したことを特徴とする同期電
   動機装置。