JPS5933846B2 - 電気動力計の検出トルク補正方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、電動機または発電機を用いた動力計のトル
ク検出装置に関するものである。

従来の直流電気動力計は、直流電動機または直流発電機
（以下単に直流機と呼ぶ）の固定子を回転子軸の回りに
揺動自在に配置し、固定子と回転子との間に働くトルク
を固定子に連動した秤り装置によって測定するのが一般
的手法である。

これに対し、トルクＴは一般的に で表わされる。

但し、Ａは比例定数、■は電機子電流 Φは界磁磁束 ＴＭは機械損及びウズ電流 損トルクである。

従って、トルクＴは電機子電流■と界磁磁束Φから算出
する事ができる。

ここで、界磁磁束Φおよび電機子電流■は比較的正確に
測定することができるが、実機においては（１）式によ
りトルクの算出を行なったとき、電機子電流■が定格電
流に比較して特に１／１０以下となる領域においては、
比例定数Ａが複雑に変化してしまう。

つまりＡ＝一定とした時の（１）式によるトルク算出結
果と実際のトルク値との間に差が生じてしまう。

第１図はＡ＝一定とした場合のトルク算出結果１と実際
のトルク値２との関係の一例を示すもので、横軸は電機
子電流■、縦軸はトルクＴを示している。

従って、この発明は上述した原因を解明した結果得られ
たものであり、前記（１）式により求めた結果の誤差を
小さくする方法を提供するものである。

電機子電流の定格電流に対する比率が小さな領域に８い
て、実際のトルクが（１）式により求めた値よりも小さ
な値となる原因は主として次のようなものである。

（１）式のトルクは界磁磁束Φと電機子電流■と比例定
数Ａとにより定まる。

電機子電流■の作る磁束によって界磁磁束Φが乱される
現像が電機子反作用であるが、これは補極その他の手段
によって完全に抑えることができるので問題はない。

問題は電流■である。電機子電流■によって作られる磁
束が電流■に比例すれば問題はないが、電機子巻線が巻
回されている回転子材料のヒシテリシス特性による影響
を受けるので磁束は電機子電流には比例しない。

そうすると電機子電流がそのままトルクに有効に働くの
ではなく、その効果の一部が減殺されてしまい、ヒシテ
リシスがない場合に比してトルクが減少する。

即ち、普通の電機子磁気材料は多少の磁化ヒステリシス
特性を有しているが、一定の直流電流が流れている直流
機の電機子は、回転中に電機子巻線中の電流の極性が電
機子の回転に応じて正負に切替わる事は衆知の事である
。

このために、電機子磁束も正負に切替わる事になる。

この様な場合、電機子磁束は電機子電流に比例せずにヒ
ステリシス特性に応じて変化する事は明らかである。

これを更に電機子磁気材料の磁化ヒステリシスおよび普
通磁化特性を示す第２図を用いて詳細に説明する。

第２図において、横軸は電機子電流を示し、縦軸は電機
子磁束密度を示すものであって、線３は電機子磁気材料
の磁化ヒステリシ久特性線を示し、また線４は一般的に
初期磁化曲線あるいは普通磁化曲線と呼ばれるものであ
る。

今、電機子電流が一定子■。

を保つ時電機子磁束は第２図からＢ。となるが電機子が
１／２ｐ回転（ｐは直流機の極数）した時には極性が反
転して第２図における■。

の値は一■。

となり、電機子磁束も−Ｂ。となる。ところで、電機子
電流■が＋■。

から−■ｏへ変化する時間は電機子コイルがブラシによ
って短絡されている時間であり、一般的には非常に短い
ものであるために、トルクとして表われる要素の磁束は
常に電機子電流■に対し第２図における線４によって表
わされる。

したがって、通常の直流機に用いられる磁気材料の普通
磁化曲線は、第２図に線４で示すように電機子電流の少
ない領域において特に強い非直線性を有するのが通例で
ある。

そして、第２図の原点における線４の勾配、即ち川はい
わゆる初期Ｉ 透磁率系数であり、その値は１゜がある程度大きくなっ
た時の値の１／２〜１／１０程度である事が知られてい
る。

この特性曲線の曲りによる誤差を補正するには、この曲
りの逆特性を有する補正回路を用いればよい事は明白で
ある。

しかし、一般的に磁気材料の普通磁化特性曲線は非常に
複雑な形をなしており電子回路による厳密な補正は困難
をともなう。

ここでは、この特性曲線の曲りによる誤差を補正する一
手法として最も簡単な実施例を上げて説明する。

まず、第２図の線４の特性は、電機子電流が小さい領域
においては、近似的に第３図に示す線５と見なす事が出
来る。

この場合、前述した式（１）は次のごとく書き改める事
が出来る。

Ｔ＝Ａ・（Ｉ−Ｃ）Φ−ＴＭ ・・・・・・・・・・・
・・・・・・・（２）ここにおいてＣは電機子磁気材料
の特性にもとづく定数である。

（２）式によれば、あらかじめ定数Ｃを測定し、電機子
電流の測定値からＣを引算すれば、従来より高い精度で
トルクを算出する事が出来る。

第４図は本発明による電気動力計の検出トルク補正装置
の一実施例を示す回路図である。

交流電源６の出力を交通変換装置７によって直流に変換
し、直流動力計の電動機の電機子８に供給する。

電動機の端子電圧、電機子電流、回転数は、電圧検出器
９、電流検出器１０、回転速度検出回路１１によって検
出される。

電機子の逆起電”“＠−１ｉＢＥ°・”ｓ’）ｔ＊＋１
ａｓＴ”聞１”子巻線インダクタンスによる電圧降下Ｌ
ａ ｄｔを減ずれば求まる。

ｔＩ 第１の演算回路１２は工Ｒａ＋Ｌよｉヲ算出Ｌ、第２の
演算回路１４は逆起電力Ｅａ−ＩＲａ−Ｌ皿を算出する
。

補償回路１３は検出された電ｄｔ 接子電流■から（２）式の定数Ｃを減じてＡ・（Ｉ−Ｃ
）を導出する。

第３の演算回路１５は、第２の演算回路の出力、補償回
路１３の出力および回転数Ｎに基づいて、 を算出する。

第４の演算回路１７は、函数発生回路１６の出力および
第３の演算回路１５の出力に基づいてトルク を算出する。

このように構成された演算回路の組合せによる補正回路
を用いればＴ＝Ａ・（Ｉ−Ｃ）Φ−ＴＭが求められ、電
機子磁気材料の普通磁化特性の曲りによるトルク計算結
果の誤差を容易に補正することができる。

なお、上述した説明においては、直流機についてのみ説
明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、交
流機にも適用出来ることは言うまでもない。

また、本発明による補正を行なうには、第４図に示す回
路に限定されるものではなく、他の回路によって行なっ
ても同様な効果が得られることは言うまでもない。

以上説明したように、本発明による電気動力計の検出ト
ルク補正装置は、電機子磁気材料の普通磁化特性の曲り
と逆の特性を有する電気回路によって補正するものであ
るために正確な測定結果が容易に得られる優れた効果を
有する。

【図面の簡単な説明】 第１図は電機子電流■とトルクＴの関係を示す図、第２
図は電機子磁気材料の磁化ヒステリシスおよび普通磁化
特性を示す図、第３図は補正を近似的に簡略化するため
の説明図、第４図は本発明を適用した補正回路の一実施
例を示す回路図である。 １・・・・・・トルク算出結果、２・・・・・・実際の
トルク値、３・・・・・・電機子磁気材料の磁気ヒステ
リシス特性線、４・・・・・・初期磁化曲線、６・・・
・・・交流電源、１・・・・・・交直変換器、８・・・
・・・直流動力計の電機子、９・・・・・・電圧検出器
、１０・・・・・・電流検出器、１１・・・・・・回転
速度検出器、１２，１４，１５，１７・・・・・・第１
〜第４演算回路、１３・・・・・・補償回路、１６・・
・・・・函数発生回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電動機または発電機の端子電圧および電機子電流か
   ら逆起電力を求める演算回路と、上記電機子電流から定
   数を減算する補償回路と、この補償回路の出力と、上記
   演算回路の出力および上記電動機または発電機の回転数
   からトルクを演算する回路とを備えた電気動力計の検出
   トルク補正装置。