JPS60109780A - 圧延機駆動用電動機の制御装置 - Google Patents

圧延機駆動用電動機の制御装置

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JPS60109780A
JPS60109780A JP58217252A JP21725283A JPS60109780A JP S60109780 A JPS60109780 A JP S60109780A JP 58217252 A JP58217252 A JP 58217252A JP 21725283 A JP21725283 A JP 21725283A JP S60109780 A JPS60109780 A JP S60109780A
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Makoto Narita
誠 成田
Takahiro Sumihama
住浜 高弘
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Toshiba Corp
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/40Regulating or controlling the amount of current drawn or delivered by the motor for controlling the mechanical load
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B37/00Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/46Roll speed or drive motor control

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は電動機の制御装置、特に可逆式圧延機を駆mす
る電動機の制御装置に関する。
〔発明の技術的背景〕
可逆式圧延機を駆動する直流電動機は、急激な加減速、
正逆運転、圧延材の噛込みによる大きな負荷変動等、非
常に苛酷な運転が要求される。従って可逆式圧延機を駆
動する電Dr機の制御装置は、繰9返し負荷に対して安
定な電流制限値が得られることが要求される。このため
一般に電流制御tマイナールーズにもった速度制御が採
用されている。
第1図は従来の圧延機駆動用電動機の制御装置の系統図
である。圧延ロール1は電@機2によって駆動きれる。
電動機2には回転側発電機3が取付けてあり、これによ
って回転速度が検出される。
電動機2用の界磁4には界磁電流制御装置5から界磁電
流が供給される。電動機2の電機子電流はサイリスタ電
源装置6によって供給され、電流検出器7によって検出
される。サイリスタ電源装置6は電流制御装置8によっ
て制御される。速度制御装置9には、回転計発電機3の
出力および速度基準10が入力され、その偏差に基づい
て電流基準値が出力される。この電流基準値はリミッタ
11ヲ介して電流制御装置8に入力される。電流制御装
置8には、このリミッタ11ヲ介した電流基準値の他に
、電流検出器7の出力も入力され、その偏差に基づいて
サイリスタ電源装置6金制御することになる。また、界
磁電流制御装置5は、電動機2の電圧が定格近くになる
と、界磁磁束金弱める機能、いわゆる自動界磁弱め機能
を有している。リミッタ11は、速度制御装置9の出力
電圧である電流基準値を制限し、電機子電流全許容値以
下に制御するものでおる。
このような従来の制御装置では、電機子電流の実効値が
妃格値を超えるような運転が行なわれると、電動機2の
温度が許容値を超える場合があり、このような場合はサ
ーマルリレー12により電動機2の温度全検出して運転
を停止する方法が採られる。
〔背景技術の問題点〕
前述のように従来の制御装置では、電動機の温度が許容
値を超えたことを検出した場合に、運転全停止して電動
機を保護するという方法を採るため、運転停止による操
業効率の低下による経済的な損失が大きい。従って可逆
式圧延機を駆動する電動機の保護は、運転を停止するこ
となく行なわれることが望ましい。
また、電動機の温度上昇は整流に悪影響を与え、整流子
やブラシの局部的な温度上昇をひき起こす。
ブラシの局部的な温度上昇は、ブラシを局部的に赤熱さ
せ、負抵抗の炭素でできているブラシの局部的に赤熱し
た部分に更に電流が集中するようになり、その局部の温
度上昇に益々拍車をかけることになる。このように整流
不良の原因は悪循環を繰返して拡大し、やがてブラシは
局部的に焼損することになる。従来電動機の温度監視は
、RMS監視等により電動機全体の温度を監視する方法
が行なわれているが、このような方法では局部加熱に対
する温度上昇防止をする事ができない。このため従来の
方法ではRMS (fLk小さく取らざる金得ないが、
そうすると電動機の能力限界近くでの使用ができないと
いう弊害が生じる。
〔発明の目的〕
そこで本発明は、運転を停止することなく電動機を保獲
し、かつ最大効率の圧延操業を行なわしめる圧延機駆動
用電動機の制御装置を提供することを目的とテる。
〔発明の概要〕
本発明の特徴は、圧延作業に要する時間を作業前に予測
し、その時間内での電動機温度上昇値を予測演算し、そ
の値が電動機温度上昇許容値を越えている場合、実際の
作業においてはこの許容値を越えないよう電動機電流を
制限テるとともに、この電流制限値を用いて圧延スケジ
ュールを変更するような制御を行なうよう圧延機駆動用
電動機の制御装置を構成した点にある。
〔発明の実施例〕
以下本発明を図示する実施例に基づいて詳述する。なお
以下の図において、第1図に示したものと同−要素につ
いては同一符号を付し、その説明を省略する。
第2図は本発明の一実施例全示す系統図である。
温度演算器13は電動機2に流れる電動機電流値20を
入力し、この入力によって電動機現在温度TAcTを演
算し、この値を電動機現在温度信号22として出力する
。電動機現在温度TACTは、電動機電流値のサンプリ
ングごとに更新され、式(1)の演算式でめられる。
TACT(n) ”” TACT”−’) ” K・工
2(1−e−′:)+ TACT(n−1)” e−〒
+1’)JJIB ”””””” (1)ここで、 TAcT(n) : (n回目のサンプリング時におけ
る)電動機現在温度 TACT(”−”) :前回演算時の電動機現在温度I
 :電動機電流値 K :温度変換係数 T :時定数 t14=温度演算サンプリング時間 TAMB ’周囲温度 である。
次に許容電流制限演算器15は、温度演算器13からの
電動機現在温度信号22と、圧延スケジュール演算器1
7からの予測圧延時間信号21と、電動機温度上昇許容
値23とを入力とし、電動機許容電流制限信号24ヲ出
力する。この許容電流制限演算器15で行なわれる演算
について以下に述べる。まず、圧延終了時の電動機温度
TQnは式(2)で表わされる。
Tan ” TACT ’ K1・1K2(1−e−什
)ここで、 TAcT: 電動機現在温度 に1: 温度変換係数 iK: 電動機許容電流制限値 T1: 時定数 tl: 予測圧延時間 である。電動機温度上昇許容値をTgとすれば、圧延終
了時の電動機温度Tcnがこの許容値を越えないための
条件は、式(3)となる。
TR> Tan ・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・ (3)式(2)全
式(3)に代入し、iKについてとくと式(4)が得ら
れる。
許容電流制限演算器15は、式(4)に基づく演算を行
ない、電動機の定格電流制限値が式(4)右辺の値を越
えるか否かを判断する。そして越えている場合は、許容
電流制限値iKが式(4)を満だ丁ように制限子べく、
許容電流制限信号24に9ミツタ11へ出力テる。なお
、温度演算器13の代わりに温度センサを使用し、電動
機の温度的に最も弱い部分の現在温度をとらえ、温度セ
ンサからの出力信号を電動機現在温度信号22とする仁
ともできる。
許容電流制限値IKによって電機子電流が制限されるた
め、電動機トルクも制限されることになる。
圧延スケジュール演算器17は、このようなトルクの制
限に対処するために設けられた要素で、電動機トルク、
電機子電流および電動機回転数との間の関係に基づいて
電動機回転数を変更し、最も経済的な圧延スケジュール
となるよう制御する装置である。分巻直流電動機の場合
、電動機トルク、電機子電流および電動機回転数の関係
は式(5)で表わされる。
一′−・・・・・・・・・・・・・・・・・・(5)T
−に2N ここで、 N2: 係数 T : 電動機トルクCKy・m〕 ■a: 電機子電流CAI N ; 電動機回転数〔rpm〕 (但し Ba5e速度以上) である。
いま分巻直流電動機を駆動電動機として用い、圧延スケ
ジュール演算器17により速度基準を補償する場合の実
施例の動作について第2図を用いて説明する。例えば現
在の圧延スケジュールが電動機回転数N1、電動機トル
クT1および予測圧延時間t1に設定されているとする
。許容電流制限演算器15は、この状態での許容電流制
限値を演算し、この演算値1に1はリミッタ11および
圧延スケジュール演算器17に入力される。リミッタ1
1は、iKlに基づいて速度制御装置9から電流制御装
置8へ与えられる電流基準に上下限リミット値を与える
また圧延スケジュール演算器17は、電機子電流が演算
値tKiによって制限を受けた場合にも、必要な圧延ト
ルク金得ることができるように式(5)金用いて電動機
回転aNを適正値に修正する演算を行なう。これにより
電動機回転数は、初めのスケジュールで設定された値N
1から式(5)金用いて演算された値N2へと変更され
る。続いて圧延スケジュール演算器17は、式(6)に
示T電動機回転数Nと圧延時間tとの関係式音用いて、
新しい電動機回転数N2に対応する予測圧延時間t2’
iz演算してめ、この値全許容電流制限演算器15にフ
ィートノくツクする。
t= −φf(t) ・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・(6)ここで、 N2:係数 N :電動機回転数(rpm) t :圧延時間 f(t) : 予測圧延長tの予測圧延時間に対する補
正項 である。
以後同様の処理f:繰返すことにより、圧延終了時の電
Wj、を機温度Tcn全電動機温度上昇許容値−以下に
おさえることができ、しかも常に必要な圧延トルクを与
えるだけの電動機回転数Nが選ばれることになる。この
ようにして電動機を損なわずに効率のよい圧延が実現で
きる。
以上の動作を第3図の許容電流制限演算器による演算実
施例を示すグラフ音用いて説明する。第3図上段のグラ
フは許容電流制限値をパラメータにとったときの電動機
回転数Nと電動機トルクTとの関係を示す。ここで、T
NI 、 TN2.・・・TN5は許容電流制限値がそ
れぞれ’Kl r ’に2 、・・・iK5であるとき
の関係金示す。また−は圧延に必要なトルク値を示す。
第3図下段のグラフは電動機回転数Nと許容電流制限値
との関係を示す。いま例えば、現在の圧延スケジュール
が電動機回転数N1゜電動機トルクT1および予測圧延
時間t1に設定されているとする。許容電流制限演算器
15によってこの状態での許容電流制限値iK1 ’に
算出する。このiKlで制限を受けたときのトルク値は
、曲線TNI上の横軸N1に相当する点T1の縦座標値
となる。
トルクを圧延に必要なトルク−にもってゆくため電動機
回転数Nは曲線TNIと直線T=−との交点の横座標値
に相当するN2に更新さ糺る。(式(5)による演算)
続いて予測圧延時間t1も更新され(式(6)による演
算)、この値が許容電流制限演算器15にフィードバッ
クされるため、許容電流制限値もiK2に更新される。
これによシトルクは点T2の縦座標値となるため、再び
圧延に必要なトルクTAにもってゆくため電動機回転数
がN3に更新される。
以下同様の操作が繰返される。
なお実施にあたっては圧延材が圧延機に噛込んだ時点で
許容電流制限値を固定し、電流制限値限界付近で自動圧
延を行なシことを避ける等、圧延操業上の一般的な技術
を反映させたシステムとする必要がある。
次に速度基準と圧下量もあわせて補償する場合の実施例
について、その系統図を第4図に示す。
この実施例は、第2図に示した実施例に加えて、圧下制
御装置18ヲ設け、圧延スケジュール演算器17の出力
である予測圧延時間全入力とし、これに基づいて圧延ロ
ール1へ制御信号を出力し、圧延制御を行なわせる。ま
た圧延スケジュール演算器17の出力である予測圧延時
間を速度基準10として速度制御装置9へ入力する。
このような構成をもつ実施例の動作を第5図の許容電流
制限演算器による演算例を示すグラフを用いて説明する
。なお第5図における記号は第3図と同様である。例え
ば初期設定圧延スケジュールが電動機回転数N1、予測
圧延時間t1、許容電流制限値IKIおよび圧下設定量
△h1とし、圧下設定量△h1に対する圧延必要トルク
がTAであるとする。
この場合、演算によりめた電動機トルクは点T1の縦座
標値となる。従って圧延必要トルク−にもってゆくため
、圧延スケジュール演算器17によって電動機回転数が
N1からN2へ更新される。続いて予測圧延時間t2お
よび許容電流制限値iK2が更新された値として演算に
よりめられる。許容電流制限値がlK2となるため、電
動機トルクは点τ2の縦座標値TBに制限されることに
なる。ここで圧下量へと、その圧下を実現させるための
圧延必要トルクがとの間の関係をみると、式(7)のよ
うになる。
T、 = F(H) −貯Tフ〒 ・曲・曲・曲(7)
F(H) = γ。+γ、H ここで、 TA:圧延必要トルク P :加重 Rニロール半径 ■ =入側板厚 h:圧下量 γ。、γ□二定数 である。そこで圧延スケジュール演算器17により式(
7)の関係を用いて、電動機トルクTBヲ圧延必要トル
クとする圧下量ふ2を演算する。この圧下量、〜2は圧
下制御装置18に入力され、圧延ロール1が制御される
ことになる。
ここでTA>TBの場合には、圧延必要トルクをTAか
らTHに変更したことに対応して圧下量線は減少される
。このため予測圧延長が減少し、予測圧延時間t2が圧
下量減少前の予測圧延時間t1よυ短くなり、その結果
電動機回転数f N2とした壕まで許容電流制限値がI
K2からiK3へと増大する。この状態、即ち電動機回
転数N2、圧下量轟2、予測圧延時間t2および許容電
流制限値IK3の場合、第5図に示すように電動機トル
クは点T2’の縦座標値となり、圧延必要トルクTBよ
ジ大となυ圧延可能状態である。従って本実施例では圧
下量M i 一度変更することにより、予測圧延時間内
での電動機温度T。nが電動機温度上昇許容値TH以下
での圧延を行なうことができる。
また逆にTA (TBの場合には、その状態のままで圧
延が可能であるため、変更全行なう必要はない。
〔発明の効果〕
以」二のとおり本発明によれば、予測圧延時間内におけ
る予測電動機温度上昇値が電動機温度上昇許容値を越え
ている場合に圧延スケジュールを変更する制御を行なう
ようにしたため、運転全停止することなく電動機全保護
し、しかも最大効率の圧延操業を行なうことのできる制
御を行ないつる。
また圧延スケジュールに応じて圧延速度および圧下量を
制御する要素を加えることにより、上記制御を行なうた
めの圧延スケジュールの変更を最小限にすることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の圧延機駆動用電動機の制御装置の系統図
、第2図は本発明に係る圧延機駆動用電動機の制御装置
の一実施例の系統図、第3図は許容電流制限演算器によ
る演算器による演算実施例を示すグラフ、第4図は本発
明に係る圧延機1屯動用電動機の制御装置の別な一実施
例の系統図、第5図は許容電流制限演算器による演算の
別な実施例を示すグラフである。 1・・・圧延ロール、2・・・電動機、3・・・回転計
発電機、4・・・界磁、5・・・界磁電流制御装置、6
・・・サイリスク電源装置、7・・・電流検出器、8・
・・電流制御装置、9・・・速度制御装置、10・・・
速度基準、11・・・リミッタ、12・・サーマルリレ
ー、13・・・温度演算器、15・・・許容電流制限演
算器、17・・圧延スケジュール演算器、18・・・圧
下制御装置、加・・・電動機電流値、21・・・予測r
IE延時開時間信号2・・・電wJ機現在温度信号、2
3・・・電動機温度上昇許容値、U・・・電動機許容電
流制限信号。 出願人代理人 猪 股 清 ¥1図 第5図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1一対のETE延ロールの一方全駆動するための電動機
    の電機子電流金利1111ITる電流制御装置と、設定
    された速度基準に応じた電流制御信号を出力する速度制
    御装置と、前記電流制御信号を入力しこれに制限を加え
    て前記電流制御装置に出力するリミッタと、をそなえた
    圧延機駆動用電動機の制御装置において、 前記電動機の電流に基づき圧延作業中における前記電動
    機の温度を予測演算する゛温度演算器と、前記予測演算
    によって得られた温度、予測圧延時間、および電動機温
    度上昇許容値を入力とし前記IJ ミックに対して電流
    制限信号全出力する許容電流制限演算器と、前記電流制
    限信号を入力とし前記予測圧延時間を演算によりめ前記
    許容電流制限演算器にフィードバックする圧延スケジュ
    ール演算器と、を設け、 前記許容電流制限演算器の出力する前記電流制限信号は
    、前記予測圧延時間中、前記予測演算によって得られる
    温度が前記電動機温度上昇許容値を越えないように前記
    リミッタに対して制御全行なうものであること全特徴と
    1−る圧延機駆動用電動機の制御装置。 2一対の圧延ロールの一方を駆動するための電動機の電
    機子電流を制御する゛電流制御装置と、設定をれた速度
    基準に応じた電流制御信号全出力する速度制御装置と、
    前記電流制御信号を入力しこれに制限を加えて前記電流
    制御装置に出力するリミッタと、をそなえた圧延機駆動
    用電動機の制御装置において、 前記電動機の電流に基づき圧延作業中に4?ける前記電
    動機の温度を予測演算する温度前W器と、前記予測演算
    によって得られたτXA I!Ii 、予測圧延時間、
    および電動機温度上昇許容値を入力とし前記リミッタに
    対して電流制限信号全出力する許7や電流制限演算器と
    、前記電流制限信号を入力とじ前記予測圧延時間を演算
    によりめ前記許容電流制限演算器にフィードバックする
    圧延スケジュール演算器と、前記予測圧延時間を入力と
    し前記電動機のトルクが前記予測圧延時間に対応したも
    のとなるように前記圧延ロールに対し圧下量制御を行な
    う圧下制御装置と、金設け、 前記許容電波制限演算器の出力する前記電流制限信号は
    、前記予測圧延時間中、前記予測演算によって得られる
    温度が前記電動機温度上昇許容値を越えないように前記
    リミッタに対して制御を行な部、前記圧延スク′ジュー
    ル演算器の出力である前記予測圧延時間を前記速度制御
    装置に入力し速度基準とすることを特徴とする圧延機駆
    動用電動機の制御装置。
JP58217252A 1983-11-18 1983-11-18 圧延機駆動用電動機の制御装置 Granted JPS60109780A (ja)

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