JPS608752B2 - 直流電動機の有効負荷電流検出装置 - Google Patents

直流電動機の有効負荷電流検出装置

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JPS608752B2
JPS608752B2 JP53039706A JP3970678A JPS608752B2 JP S608752 B2 JPS608752 B2 JP S608752B2 JP 53039706 A JP53039706 A JP 53039706A JP 3970678 A JP3970678 A JP 3970678A JP S608752 B2 JPS608752 B2 JP S608752B2
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JP
Japan
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motor
current
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torque
rolling
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JP53039706A
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JPS54132712A (en
Inventor
邦男 関口
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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  • Control Of Metal Rolling (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、例えば熱間圧延機等で行なわれるフリーテン
ション制御の、精度を向上させた直流電動機の有効負荷
電流検出装置に関する。
周知のように、上記圧延機で圧延される材料の形状寸法
を悪化させる外乱の1つに、スタンド間張力の変動があ
る。
このスタンド間張力変動を無くするため従来は、ルーパ
ーによる制御が行なわれていた。また熱間圧延機の粗圧
延のように、材料の厚さが厚い場合、あるいは材料の形
状が複雑なものに対しては、ルーパーを使用することは
困難である。このため圧延機駆動用直流電動機の発生ト
ルクの変動から、スタンド間張力の変動を検出し、制御
する、いわゆるフリーテンション制御(以下FTOと略
称する)が行なわれている。第1図は2スタンドのタン
デム圧延機に適用したFTCの一例である。圧延機1お
よび2は、それぞれ駆動用電動機3,4で駆動され、電
動機3,4は、それぞれ速度制御装置7,8により目標
の速度が制御されている。両スタンドの速度基準はスタ
ンド相互の速度比を決定する速度比設定器11,12と
、ライン速度を設定する主速度比設定器13によって与
えられ、スタンド1においては基準速度NR,と電動機
3の回転速度を検出する速度検出器5の出力NR2とを
加算器9で比較し、その差が零になるよう速度制御装置
7は電動機3の速度を制御する。同様にスタンド2にお
いては、速度基準NR2と速度検出器6の出力NF2と
を加算器10で比較し、その差が零になるように速度制
御装置8は、電動機4の速度を制御する。
17はFTC装置である。
FHC装置17は、圧延荷重検出器14で検出したスタ
ンドーの圧延荷重P,、電流検出器15にて検出した電
動機3の電機子電流1,、電圧検出器16にて検出した
電動機3の端子電圧V,、および速度検出器5で検出し
た電動機3の速度NF,を用い、速度修正量△N,を加
算器9に出力し、電動機3の速度を操作することにより
スタンド1とスタンド2間の張力を制御するものである
このFTCの原理を以下に説明する。すなわち、鋼板等
の圧延において、圧延荷重Pと圧延トルクの間には{1
}式の関係がある。G 6=a………【1) ここでaはトルクアームと一般に呼ばれ、材料の変形抵
抗の変化にかかわらず一定であるとされている。
又、材料を加熱して圧延するいわゆる熱間圧延において
は、材料に印加される張力の変化に対する圧延荷重の変
化は、圧延トルクの変化に比べ非常に小さいことは周知
の事実である。これらの関係を用いFHCは行なわれて
いる。第1図において、材料17がスタンド1にかみ込
み、スタンド2に到達する迄の無張力状態におけるスタ
ンドーの圧延荷重をPo,、圧延トルクをC℃,とする
。またスタンド2に材料がかみ込んだ後の圧延荷重、圧
延トルクをそれぞれP,,G,とすると、スタンド1と
スタンド2間に発生している張力によるトルク△Gt,
は‘2ー式で表わされる。△Gt.=毒三P.−G・‐
・‐・‐‐‐‐‐【2’ここで圧延荷重検出器14で検
出された値であり、圧延トルクは【3’式で計算するこ
とが出釆る。G.=k.VI高専‐R11.‐…‐‐‐
‐‐(3’ここでk,は定数、R,は電機子抵抗である
。上記■式で求められる張力トルク△Gt,を、ある目
標の張力トルクになるようスタンドーの速度を修正する
。この速度修正量は■式で求めることが出来る。△N,
ニg,(△Gt,一Gの,),..,..,..(4}
ここで、g,は定数、Gtoはスタンド1〜スタンド2
間目標張力トルクである。
いま、ある定常圧延状態において、張力の変動が生じ、
{4ー式によって得られたスタンドー速度修正量△N,
が加算器9に与えられると、電動機3の速度が変わる。
この時、電動機3には加減速電流が流れる。この加減速
電流が流れている状態において、■式より求めたトルク
G,を【2ー式に代入して得た△CL‘ま、正しい張力
トルクを表わしてない。又、第1図のように、主速度比
設定器13によりライン速度の変更が自由に行なわれる
タンデム圧延機においては、同様に加減遠電流が含まれ
た1,を用いて求めた△Gt,は正しい張力トルクでは
ない。この問題に対し従来方法として、加減遠トルクG
a,を考慮し、張力トルク△Gt,を(5}式より求め
ている。
△Gt,=幹P・−G・−Ga・・.・肌・【5’Ga
.:器・磐dNFふ・・【6}ここでGびは電動機軸換
算の全慣性能率、又gは重力による加速度である。
しかし直流電動機には加速遅れがあり、加減速開始時、
および加速完了時においては加減遠電流と、(6ー式よ
り求めた加減速トルクの間には位相のズレが生じこの時
点においては【5’式でも正しい張力トルクが得られな
い。
又、速度修正量△N,による加減速電流に対しては、サ
ンプリング制御を採用し、速度修正が完了する迄次の△
Gt,の計算しない方法をとる場合もある。従ってサン
プリングピッチは粗くなり応答性の優れたFTCが行な
われていない場合があった。このようにFTCにおける
最大の問題点は、加減速時の制御に存在する。
ところで電機子電流1は、一般に‘71式で表わされる
。1ニIR十la,........(7)ここでIR
は有効負荷電流、IRは加減速電流でさある。
圧延トルクを計算するのに必要なのは、‘7’式におい
て負荷トルクに対応した有効負荷電流IRである。した
がって本発明の目的は、電機子電流1から加減遠電流l
aを差引き、有効負荷電流IRのみを検出する、直流電
動機の有効負荷電流検出装置を提供することにある。
以下本発明を図面に示す一実施例に基づいて説明する。
すなわち前記【6}式に示すように、加減速トルクを決
定する要素は、慣性能率GD2と、加減遠率dN/dt
である。このことは負荷の大きさに関係無く、無負荷状
態でも負荷状態でも等しいことを意味する。本発明はこ
の事実を利用し、無負荷状態の電動機を模擬し、これに
流れる電機子電流を実際の電動機の電機子電流から差し
引き、有効負荷電流を得るものである。第2図は、本発
明の概要を示す速度制御系のブロック図である。
2川ま速度制御部、21は電流制御部、22は電動機の
電機子回路部、23,25の少はトルク係数および逆起
電力係数、24のJは電動機軸換算の慣性モーメント、
26,27は信号変換部である。
又、NRは速度基準、NFは速度のフィードバック信号
、Vは電動機端子電圧、Vcは電動機の逆起電力、1は
電機子爵流、Rは電機子抵抗、Taは電機子回路の時定
数、Gは電動機発生トルク、GRは負荷トルク、Sはラ
プラス演算子である。ここで前述のように、鰭磯子電電
流1は負荷トルクGRに対応する有効負荷電流IRと、
速度基準NRの変化に併なう加減速電流laが含まれて
いる。又、破線29内は、上記速度制御系の電動機部の
模擬回路で、電動機の電機子回路部の22′、トルク係
数および逆起電力係数の23′,25′、並びに慣性モ
ーメントを模擬した24′より構成されている。
この模擬回路と実際の電動機部と異なるのは、負荷トル
クGRが無いことである。すなわち、この模擬回路は実
際の電動機部の無負荷状態を模擬している。この模擬界
回路に、実際の電動機端子電圧に等しい信号VNを印加
する。従って、模擬回路における電機子電流は実際の電
動機の加減速に対応した加減遠電流しか流れない。この
電流laを、実際の電機子電流1から加算器28にて差
し引けば、その出力は有効負荷電流IRとなる。これに
よりいかなる負荷状態の変化、速度基準の変化に対して
もし常に有効負荷電流が正確に検出出釆る。第3図は本
発明をFTC装置に適用した実施例である。
第1図と同機、材料18がスタンド1およびスタンド2
で圧延され、スタンドー駆動用直流電動機3の速度を操
作することに・より、スタンドーとスタンド2間のスタ
ンド間張力を制御する場合である。22′および24′
は、第2図と同様それぞれ電機子回路部、慣性モーメン
トを模擬した一次遅れ回路と積分回路である。
又39,40は鎖算器でその一方の入力信号は関数発生
器38より送られる。電動機3の界滋巻線30に流れる
界滋電流は、電流検出器31により検出され、信号変換
器24を介して関数発生器38に入力される。
関数発生器38は、この界磁電流信号に対応したトルク
係数および逆起電力係数を、掛算器39,4川こ出力す
る電動機3の端子電圧は、電圧検出器16で検出され、
信号変換器36を通して加算器37に入力される。加算
器37は、掛算器40からの信号との差を一次遅れ回路
22′に送る。一次遅れ回路22′の出力信号は、加減
速電薪包alに相当する信号であり、掛算器39と加算
器28に入力される。鶏算器39では、関数発生器38
よりの信号トルク係数と掛算され、積分回路24′に入
力される。積分回路24′の出力信号は回転角速度に相
当する信号であり、掛算器40にて逆起電力係数と鶏算
される。一方、電動機3の電機子電流は、電流検出器1
5で検出され、信号変換器を通して加算器28に送られ
、この信号と一次遅れ回路22′の出力信号との差が加
算器28の出力となる。
これが有効負荷電流IR,に相当した信号でありFTC
装置17に送られる。FTC装置17には、速度検出器
5にて検出された電動機3の回転速度が信号変換器33
を通して入力されるとともに、荷重検出器14にて検出
された圧延荷重が、信号変換器32を通して入力され、
更に信号変換器36の出力が入力される。これらの信号
を用い、FTC装置17は、スタンド1の速度修正量△
N,を演算する。以上の如く本発明を適用することによ
り、いかなる圧延状態においても正しい有効無負荷電流
が連続的に得られ、FTCをサンプリング制御ではなく
連続制御が可能であり、精度の高いFTCが行なえる。
これにより、圧延材の製品形状寸法の精度向上は明らか
である。尚、本発明の説明を圧延機を対象に行なったが
、他のプロセス制御にも適用可能なことは言うまでも無
い。
【図面の簡単な説明】
第1図はフリーテンション制御構成を示すブロック図、
第2図は本発明の概要説明のブロック図、第3図は本発
明の一実施例を示すブロック図である。 1,2・・・・・・圧延機スタンド、3,4・・・・・
・直流電動機、5,6・・・・・・速度検出器、7,8
・・・・・・速度制御装置、9,10・・・・・・加算
器、11,12・・・・・・速度比設定器、13・・・
・・・主速度設定器、14・・・・・・荷重検出器、1
5・・・・・・電流検出器、16・・・・・・電圧検出
器、17・・・・・・FTC装置、18・…・・圧延機
、20・・・・・・速度制御部、21・…・・電流制御
部、22・・・・・・電機子回路部、23,25・・・
・・・トルク係数、逆起電子孫数、24…・・・慣性モ
ーメント部、22′〜25′・・・・・・模擬回路、2
6,27・・・・・・信号変換部、28・・・・・・加
算器、29・…・・電動機模擬回路、30・・・・・・
界磁巻線、31・・・・・・電流検出器、32〜36・
・・・・・信号変換器、37・・・・・・加算器、38
・…・・関数発生器、39,40・・・・・・掛算器。 第1図鎌2図 第3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 直流電動機と、電機子回路の伝達関数、トルク回転
    角度間の伝達関数、及び逆起電力係数とをそれぞれ模擬
    する演算回路により構成した前記直流電動機の模擬回路
    と、前記直流電動機の電機子電流から上記模擬回路の電
    機子電流を差し引き演算し前記直流電動機の有効負荷電
    流を検出する加算器とを具備してなる、直流電動機の有
    効負荷電流検出装置。
JP53039706A 1978-04-06 1978-04-06 直流電動機の有効負荷電流検出装置 Expired JPS608752B2 (ja)

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JPH02146979A (ja) * 1988-04-20 1990-06-06 Sumitomo Metal Ind Ltd 電動機の負荷検出方法・装置
CN110673031B (zh) * 2019-09-11 2022-03-11 上海沪工焊接集团股份有限公司 一种送丝电机过载检测方法和电路

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