JPS60194773A - 直流電動機の制御装置 - Google Patents

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】 技術分野 本発明は直流電動機の制御装置に関するものである。

従来技術 直流電動機は、例えばクレーン等の荷投機器等に広く利
用されており、その制御については作業能率を高めるよ
う巻き上げ１巻き下げ速度を大きくすると共に、安全な
運転を行うことが必要である。しかし１巻き上げ、巻き
下げ速度を高めるべく大容量の電動機を用いることは不
経済であることから、負荷トルクが大きいときには速度
を小さく、負荷トルクが小さいときには速度を大きくす
る運転方法が採用されている。かかる運転方法として、
例えば電機子電圧の制御と併せて界磁電流制御が行われ
、′電機子電圧が定格電圧に達するまでは強め界磁とし
、その後は弱め界磁と・して速度制御を行うようにして
いる。そして弱め界磁範囲における運転制御において、
コンテナクレーン等のドラムの巻き太り（ロープがドラ
ムに多Ｉ−巻きになる状態）がない機器については、例
えば荷重さ直接荷重検出計にて検出し、その荷重に対応
して電動機の容量の許容範囲内で速度を決定する運転方
法がとられており、弱め界磁範囲において加速運転を効
率よく行うことができる。しかしながら、多層巻きの場
合、ロール径が例えば１：２で変わると電動機軸に加わ
るトルクも略１：２で変わる、ため、検出荷重と実際ト
ルクとの対応関係が崩れるので前記した荷重検出針では
真の荷重を検出することはできない。従って上述のよう
な方法では荷重検出信号を以って電動機速度を決定する
ことができないので、特に弱め界磁制御範囲での運転を
安全でかつ効率よく行うことができない。

発明の目的 本発明はこのような背景のもとになされたものであって
、ドラムの巻き太りの如何に拘わらす安全で且つ効率の
よい運転を行うことのできる直流電動機の制御装置を提
供することを目的とするものである。

発明の概要 本発明は、電機子電流制御系と界磁電流制御系とを有す
るものにおいて、電磁電流制御系を速度設定信号を所定
の時間関数をもって発生する時間関数発生器と、この時
間関数発生器よりの速度設定信号が入力されるＩＪ　ミ
ッタ付増幅器と、このリミッタ付増幅器よりの速度設定
信号が入力され。

所定の速度−界磁電流特性に従った入出力特性をもつ関
数発生器とを含む構成とし、電機子電流を検出すると共
に、その検出信号から直流電動機の加減速分を補正し、
その補正された信号と電流設定信号との偏差分に基づい
てリミッタ付増幅器のリミットレベルを調整して速度設
定信号を変えるようにしたものである。

実施例 μ下図面により本発明の実施例について説明する。

第１図は一例としてワードレオナード装置に適用した場
合の本発明の実施例を示す回路図である′６先ず速度制
御系について説明すると、１はメジャーループの電圧制
御増幅器であり、電圧設定器２より入力抵抗Ｒ，を経た
電圧設定信号とＤｏ−Ｄ。

コンバータ１１及び入力抵抗Ｒ，を経た直流電動機ＤＭ
に係る電機子電圧検出信号とを付き合わせ、その偏差・
信号を演算増幅器ＯＰ１で増幅して電流設定信号を出力
する。１２はマイナールーズの電流制御増幅器であり、
入力抵抗Ｒ８を経た電流設定信号と、−タ１３及び入力
抵抗Ｒ６を経た電機子電流検出信号とを付き合わせ、そ
の偏差信号を演算増幅器ｏｐ。

で増幅して直流発電機の界磁電流設定信号として出力す
る。１４は直流発電機ＤＧの界磁電流を制御する界磁直
流制御増幅器であり１人力抵抗Ｒ６を経た′電流設定信
号と、変流器１５にて検出され％ＡＣ−Ｄｏ変換器１６
及び抵抗Ｒ２を経た直流発電ｔｒｓＤＧに係る界磁電流
検出信号とを付き合わせ、その偏差信号を演算増幅器ｏ
ｐｓで増幅する。１７は位相制御器であり、前記界磁電
流制御増幅器１４よりの出力信号に基づいて、サイリス
タを逆並列接続してなる可逆運転用のサイリスタ整流ｔ
３１８のサイリスタ群を点弧制御し、これにより直流発
電機ｐａの界磁電流を制御する。

次に直流電動機の界磁制御系について説明すると、３は
時間関数発生器であり、速度設定器２よりの速度設定信
号を入力として所定の時間関数をもって速度設定信号を
出力する。４はリミッタ付増幅器であり１時間関数発生
器３より抵抗Ｒａを経た速度設定信号を入力信号とし、
出力する速度指令信号のリミットレベルを、後述するリ
ミットレベル調整手段８よりの信号で任意に可変できる
ように構成されている。

５は関数発生器であり、第２図に示すような速度−界磁
電流特性に従った入出力特性を有し、速度入力に対応す
る界磁電流設定信号を出力する。この例では関数発生器
５の入力信号（速度設定イ百号）がｖ１以下のときは、
界磁電流出力は強め界磁とする工、の大きさとされ、入
力信号が■、を越えると界磁電流出力は弱め界磁になる
よう工、から減少していく。５１は界磁電流制御増幅器
であり、関数発生器５より抵抗Ｒ９を経た界磁電流設定
信号と、変流器５２にて検出され、ＡＯ−Ｄｏ変換器５
３及び抵抗ＲＩＧを経た界磁電流検出信号とを付き合わ
せ、その偏差イ目号を演算増幅Ｎ　［１１３４で増幅す
る。５４は位相制御器であり、界磁電流制御増幅器５１
よりの出力信号に基づいて、サイリスタ整流器５５のサ
イリスタ群を点弧制御し、これにより直流電動機ＤＭの
界磁電流を制御する。

６は例えばパルスピックアップ等の速度検出器、６１は
周波数−電圧変換器、６２は微分回路であり、これらは
直流電動機ＤＭの加速信号を得るための加速度検出回路
を構成する。７は、前記Ｄｏ−Ｄ。

コンバータを経た電機子電流検出信号と前記加速度検出
回路よりの加速度信号とを加算して所要の負荷トルクを
取出すための加算器であり、演算増幅ｉ　ｏｐ、及び抵
抗Ｒ１１〜Ｒ４により構成される。８は前記リミッタ付
増幅器４のリミットレベルを調整するリミットレベル調
整手段であり、この実施例では演算増幅器ＯＰ＠１人力
抵抗ＲＩＪ、Ｒ＋４　ｓ帰還コンデンサ０及び帰還抵抗
″！ｆＬ１．より成るＰ工増幅器で構成される。リミッ
トレベル調整手段８においては、加算器７より抵抗Ｒ１
ｍ１を介して導かれた出力信号と電流設定器７１より抵
抗Ｒ１４を介して導かれた電流設定信号とを付き合わせ
、その偏差信号を増幅してリミットレベル調整信号を得
、この―整信号によりリミッタ付増幅器４のリミットレ
ベルを調整する。

次に第１図に示す本実施例の動作について説明する。電
圧設定器２により電圧設定を行うと、メジャーループの
電圧制御増幅Ｎ１にて電圧設定信号と電機子電流検出信
号との偏差分を増幅して電流設定信号を得、マイナール
ープの電流制御増幅器１２にて前記電流設定信号と電機
子電流検出信号との偏差分を増幅して出力する。この出
力信号は。

界磁電流制御増幅器１４で発電機ＤＧの界磁電流検出信
号と比較され、その偏差分を増幅した信号が出力される
。位相制御部１７では界磁電流制御増幅器１４の出力信
号に基づいてサイリスタ整流器１８のサイリスタ群の位
相を点弧制御し、これにより直流発電機ＤＧの界磁電流
を調整して電動機ｐＭの電機子電圧を自動的にコントロ
ールする。一方電圧設定器２よりの電圧設定信号は時間
関数発生器３より所定の時間関数をもって速度指令とし
て出力され、リミッタ付増幅器４を介して関数発生器５
に入力される。関数発生器５において、第２図に示すよ
うに速度設定信号がｖＩよりも小さいときは強め界磁に
する工、の大きさの界磁電流設定信号が出力され、この
界磁電流設定信号と界磁電流検出信号とに基づいてサイ
リスタ整流器５５を介して直流電動４４′ＤＭの界磁電
流が制御され、ｗ１磯子電圧が定格電圧に達するまで強
め界磁とされる。また関数発生器５において、上記の速
度設定信号が■はりも大きいときは弱め界磁とするよう
速度設定信号の増加に対応して所要の界磁電流設定信号
が出力され、所定の弱め界磁制御が行なわれる。

リミッタ付増ｍ器４において、その出力信号がリミット
レベル調整手段８で決定されるリミットレベルに達する
までは速度設定信号を増幅した信号がそのまま出力され
るが、リミットレベルに達すると出力信号はそのレベル
に制限された大きさとなる。そして加算器７において、
加速度検出回路にて検出された直流電動機ＤＭに係る加
速度信号と電機子電流検出信号とが加算され、その加算
された信号と電流設定信号との偏差信号に基づきリミッ
トレベル調整手段８を介して前記リミットレベルが調整
され、以って弱め界磁範囲における電動機速度が自動的
に決定されることになる。

次に本発明が特徴とする定トルク負荷電動機に対する定
出力制御を具体的に説明する。電動機の加−減速制御時
に於て、加速度検出回路６２より導ひかれる加速度検出
回路と電機子電流検出信号とを加Ｊｉ６７に人力して、
負荷トルクに応じた負荷電流を取出し、この負荷電流検
出信号と電流設定器７１よりの電流設定信号とを付き合
せ、その偏差分をリミットレベル調整手段８で増幅した
信号を以っテリミッタ付き増幅器４のリミットレベル。

即ち電動機の加−減速度を自動的に決定する。このよう
にして決定された電動機速度基準が界磁特性の関数発生
器５に入力されると、関数発生器５では入力信号に対応
した界磁電流設定信号を増幅２に６１に出力し、界磁電
流設定信号面りに界磁制御系を介して電動機界磁電流を
自動的にコントロールする。従って、電動機が基準速度
に達した時点で電動機速度が決定されると、弱め界磁制
御域では、例えば、負荷トルクが太きければ界磁電流を
上げ方向に調節して加速度が小さくなるよう゛電動機速
度を落し、これとは反対に負荷トルクが小さければ、界
磁電流を下げ方向に調整して加速度が大きくなるよう電
動機速度を急激に上昇させ、このようにして所定の定出
力制御が行なわれることになる。このように、電動機の
加速過程で負荷電流を演算して電動機速度を決定するよ
うにしているので１例えばロールが多層巻となって電動
機軸トルクが変化した場合でも精度よく負荷トルクに応
じた負荷電流を取出すことができ、定トルク負荷電動機
に対する安定した一定出力制御を行なうことができる。

発明の効果 以上のように本発明によれば、電機子電流を検出すると
共に、その検出信号から直流電動機の加減速分を補正し
、その補正され几負荷電流検出信号と電流設定信号との
偏差分に基づいて界磁電流制御系のリミッタ付増幅器の
リミットレベルを詞整して電動機速度を決定するように
しているため、弱め界磁範囲において加速運転を効率よ
く行うことができ、特にドラムの巻き太りがある装置に
ついては、ロール径に応じて界磁″電流が自動的に請整
される所定の定出力制御を行なうので、弱め界磁範囲の
運転を安全でかつ効率よく行うことができる。更に荷重
検出方式では荷重をンーケンシャルに決定する回路が必
要であるが１本発明では常時電機子電流を監視している
ため、シーケン７ヤルな回路は不快である。また荷重検
出方式では検出時間が短い時間に限られるため検出した
荷重が実際の荷重と異る可能性があるが、本発明によれ
ば常時電機子電流を監視し、負荷トルクに応じた負荷電
流を演算して電動機速度を決定するので、高精度で実際
の荷重を取出すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す回路図、第２図は関数発
生器の速成−界磁電流特性の一例を示す特性図である。 １・・・電圧制御増幅器、２・・・速度設定器、１２・
・・電流制御増幅器、１４・・・直流発電機の界磁電流
制御増幅器、１８・・・サイリスタ整流器、ＤＭ・・・
直流電動機、ＤＧ・・・直流発電機％３・・・時間関数
発生器、４・・・リミッタ付増幅器、５・・・関数発生
器、５１・・・直流電動機の界磁電流制御増幅器、６・
・・速度検出器、６２・・・微分回路、７・・・加Ｓ器
、８・・・ＩＪ　ｉットレベル調整手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電機子電圧制御系と界磁電流制御系とを有し、電機子電
   圧が定格電圧に達するまでは強め界磁とし、電機子電圧
   が定格電圧に達してからは弱め界磁とするものにおいて
   、界磁電流制御系を、速度設定信号を入力として所定の
   時間関数をもって速度設定信号を出力する時間関数発生
   器と、この時間関数発生器よりの速度設定信号が入力さ
   れ、所定のリミットレベルを有して電動機速度を決定す
   るリミッタ付増幅器と、このりξツタ付増幅器よりの速
   度設定信号を入力とし、所定の速度−界磁電流特性に従
   って界磁電流設定信号を得る関数発生器とを含む構成と
   し、直流電動機の加速度を検負荷トルクに応じた負荷電
   流を算出する加算器と、この加算器よりの出力信号とプ
   リセットされた電流設定信号との偏差分に基づいて前記
   ＩＪ　ミツ１付増幅器のリミットレベルを調整するリミ
   ットレベル調整手段とを設けたことを特徴とする直流電
   動機の制御装置。