JPS608754B2

JPS608754B2 - 速度制御装置における回転計発電機の異常チエツク回路

Info

Publication number: JPS608754B2
Application number: JP54064013A
Authority: JP
Inventors: 敬一宮本; 直彦井上
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1979-05-25
Filing date: 1979-05-25
Publication date: 1985-03-05
Also published as: JPS55156874A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、回転計発電機を用いた直流電動機の速度制
御装置における回転計発電機の異常チェック回路に関す
る。

交通機関、荷役運搬機械、その他において直流機を使用
する場合、一般に直流電動機の速度制御を第１図に示す
ようにして行っている。

すなわち、直流電動機１によって駆動される回転計発電
機（タコ・ジェネレー夕）２の出力電圧をフィードバッ
クして、速度入力回路３からの速度基準信号と加算回路
４で加算（両信号の符号が反対なので実際には減算にな
る）し、その誤差信号によって速度制御装置５を介し、
電機子電圧制御回路６を制御して、直流電動機１の回転
速度を速度基準信号に対応する回転数に制御する方式が
用いられる。そして、電機子電圧制御回路６は、例えば
電源７から供給される交流を整流するサィリス夕・スタ
ックが用いられ、速度制御回路５によってサィリスタの
点弧位相を制御され、直流電動機１の電機子電圧が制御
される。

しかしながら、この方式においてフィードバック系の故
障、すなわち回転計発電機２自身の断線あるいは回転計
発電機２から加算回路４までの配線の断線および回転計
発電機２が直流式の場合そのブラシの故障等によって回
転計発電機２の出力電圧が零と見なされると加算回路４
からは速度入力回路３からの速度基準信号がそのまま偏
差となって出力これ、速度制御回路５は直流電動機１の
回転速度を上昇させようとする。

すなわち直流電動機１の電機子電圧を上げようとするの
で回転速度はますます上昇し、著しく高速となり危険で
ある。この発明は上記の点に鑑みてなされたもので、直
流電動機の電機子電圧と回転速度との関係又は電機子電
圧と電機子電流と回転速度との関係を利用し、電機子電
圧又は電機子電圧と電機子爵流との比が一定値以上であ
ることを検出することにより電動機が回転していること
を検知し、その時に回転計発電機の出力電圧が発生して
いなければ回転計発電機の異常として検知するようにし
た速度制御回路における回転計発電機の異常チェック回
路を提供するものである。

以下、添付図面の第２図以降を参照してこの発明の実施
例を説明する。

第２図はこの発明の実施例を示すブ。

ック図であって、第１図に示した直流電動機の速度制御
回路に回転計発電機の異常チェック回路を付加したもの
であり、第１図と同一部分には同一符号を付しそれらの
説明を省略する。第２図中８は直流電動機１の電機子電
圧Ｖａを検出する第１の検出回路であって、電機子電圧
Ｖａが予め定められた一定電圧値Ｖｃより大きくなった
とき出力信号を発する。９は回転計発電機２の出力電圧
が発生しているか杏かを検出する第２の検出回路、１０
は第１の検出回路８から出力信号があり、かつ第２の検
出回路９によって回転計発電機２の出力電圧が発生して
いないことが検出されたとき、回転計発電機が異常であ
ると判断して信号を発する異常検知回路、１１は異常検
知回路１０が作動したとき、ブザー音等による警報発信
やシステムの運転停止等の処理を行わせる非常処理回路
である。

第３図は第２図の実施例における第１の検出回路８、第
２の検出回路９および異常検出回路１０からなる異常チ
ェック回路の具体例を示す回路図である。

図中ＩＡは直流電動機１の電機子、ｙａはその電機子回
路の直流抵抗、１２は電機子の両端に接続された電圧リ
レーであって、第２図の第１の検出回路８に相当し、電
機子電圧Ｖａが定められた一定電圧値Ｖｃより大（Ｖａ
〉Ｖｃ）となったときにその内部の常開接点１２ａをオ
ンする。１３は回転計発電機２の出力線間に接続された
チャージリレーであって、第２図の第２の検出回路９に
相当し、回転計発電機２が回転されて出力電圧ＶＴｃが
発生すれば作動し、その常閉接点１３ａを＊オフする。

１４はタイマーリレーであって、常開接点１２ａおよび
常閉接点１３ａと共に直流電源１５に直列接続されてお
り、回転計発電機２の異常条件が揃ったとき、すなわち
接点１２ａと接点１３ａとが共にオンのとき作動するも
のであり、第２図の異常検知回路１川こ相当する。

ここでは謀検知を防止すべ〈直流電動機１の起動時に電
機子ＩＡに電圧Ｖａが印加されてから実際に直流電動機
１が回転するまでの時間を見込んで、所定の時間遅延後
作動するタイマーリレーを用い、その時間遅れ出力をも
って回転計発電機異常と判断するものである。なお、１
６，１６は電機子ＩＡの入力端子、１７，１７は回転計
発電機２の出力端子であって端子１６，１６は第２図の
電機子電圧制御回路６の出力に接続されて電機子電圧Ｖ
ａを供給され、端子１７，１７は第２図の加算回路４を
介して速度制御回路５へ接続され、回転計発電機２の出
力電圧ＶＴＧのフィードバック系を構成している。

次に前述の電圧ｙｃについて第４図〜第６図の特性図に
よって説明する。一般に直流電動機の特性は次の式で表
わせる。Ｎ＝Ｋ．Ｖａ−■ｙａｌａ．．．．，．．．．
，．．，．．ｍＴ＝Ｋ２■ｌａ
……………【２｝■＝Ｋ３１ｆ
””””””…【３｝但し、Ｎ：回転速度
、Ｖａ：電機子電圧、ｙａ：電機子直流抵抗総和（電機
子自身の内部抵抗を含む）、ｌａ：電機子電流、■：界
磁の磁束数、Ｔ：トルク、ｌｆ：界滋電流、Ｋ，、Ｋ２
、Ｋ３：定数そこで、この直流電動機が池励式の場合は
磁束数■が一定であるから、特性は次式で表わせる。

但し、Ａ＝を、Ｂ＝Ｋ総体つて城定数と見なせる。

すなわち、ＶａとＮの関係は第４図に示すようになり、
トルクＴの大きさに伴ってある範囲を動く。

この時走行中に必要となる最大トルク時（Ｔ＝ＭＡＸ）
の‘４ー式の直線がＶａ軸と交わる点をＶｓとすれば、
電機子電圧ｙａがＶｓより大なる時、すなわち第４図の
領域＠の範囲では回転速度Ｎが零であり得ないことがわ
かる。そこで、Ｖｃ＝Ｖｓ＋Ｑとすればよい。Ｑは設計
余裕である。また最大トルクは負荷条件、例えば直流電
動機を用いた車両の場合には路線形状、連行条件等によ
り算出できる。同様にしてこの直流電動機が分巻励磁式
の場合は、■＝ＫＶａ（但しＫ４は定数）と置けるので
、特性は次式で表わせる。

但し、Ｃ＝農、Ｄ＝蓋砦であって朗徒数と見なせる。

すなわち、ＶａとＮの関係は第５図に示すようになるの
で、池励式の場合と同様にＶｓが定まりＶｃ＝Ｖｓ＋Ｑ
なる一定値を決めることができる。

さらに、この直流電動機が直巻励磁式の場合は○＝Ｋ５
１ａ（但しＫ５は定数）と置けるので、特性は次式で表
わせる。但し、Ｅ＝Ｋ，豚Ｆ＝Ｋ・鰭であって紬こ定数
と見なせる。

すなわち、ＶａとＮの関係は第６図に示すようになるの
で、やはりＶｓが定まり、Ｖｃ＝Ｖｓ＋Ｑなる一定値を
決めることができる。

第７図はこの発明の他の実施例を示すブロック図で、第
８図はこの実施例の異常チェック回路の具体例を示す回
路図であり、両図において第２図および第３図と同一部
分には同一符号を付し、その説明を省略する。

第７図の例は直流電動機１の電機子爵流ｌａを検出する
ための直流変流器１８を追加して、第２図における第１
の検出回路８の代りに、電機子電圧Ｖａと電機子電流ｌ
ａとの比を検出するようにした第１の検出回路８′と置
きかえたものであって、その他は第２図の実施例と同様
である。

第１の検出回路８′は直流電動機１の電機子爵圧Ｖａと
電機子電流ｌａとの比Ｖａ／ｌａが一定値より大なる時
（Ｖａ／ｌａ〉Ｋｒ）に出力信号を出す。

異常検知回路１０は第２図の場合と同様に、第１の検出
回路８′から出力信号があり、かつ第２の検出回路９に
よって回転計発電機２の出力電圧ＶＴｃ＝０と検出され
たとき、回転計発電機回路が異常と判断するものである
。第２、第３図の実施例では電機子電圧Ｖａが一定電圧
値Ｖｃに比べＶａミＶｃの範囲、すなわち第４図〜第６
図に示す■の領域では、たとえ回転計発電機出力が異常
に零になってもこれを検知できなし・。

但し回転計発電機出力が零になると電機子電圧Ｖａは上
昇するように制御されるので、すぐに電機子電圧Ｖａは
一定値Ｖｃを越え、この時点で異常を検知できるが、第
７図の実施例はこれをもっと早く回転計発電機出力が異
常になったら直ちに、第４図〜第６図の領域■にあって
も検出できるようにしたものである。第８図において、
１９は抵抗Ｒ，，Ｒ２，Ｒ３と共に第７図の第１の検出
回路８′を構成する比較器であって、電機子両端から抵
抗Ｒ，，Ｒ２を介して入力する電機子電圧信号と、直流
変流器１８から抵抗友３を介して入力する電機子電流信
号（電機子電流ｌａに応じて発生する電圧）とを比較し
、その比が一定値Ｋｒ以上のとき出力がハィレベルにな
る。

抵抗侭，，Ｒ２，Ｒ３はこれらの入力の比率を適当に整
えるために配されたものである。２０は比較器１９の出
力信号によってオンされるトランジスタであって、チャ
ージリレー１３の常閉接点１３ａと直列接続されて、直
流電源１５によって駆動されるタイマリレー１４の回路
に介挿され、第７図における異常検知回路１０を構成す
る。いま電機子電圧Ｖａ（ｖｏｌｔ値）と電機子爵流ｌ
ａ（ａ岬ｒｅ値）の関係が鴇＞Ｋｒのとき、比較器１９
の出力がハイレベルになり、トランジスタ２０をオンさ
せるようにするもので、一定値Ｋｒの値は、直流電動機
の特性関係式‘１｝からＫｒ＝ｙａとすれば良い。但し
、ッａは前述のとおり電機子直流抵抗総和をｏｈｍ値で
表わしたものである。Ｋｒ＝ｙａとする理由は、直流電
動機が停止しているときは、誘導による逆起電力が零で
あるから前述の‘１ｉ式物Ｖａ＝ｌａｙａ救抜管＝ｙａ
であって、このときＶａｉＶｓとなる。したがって、袴
＞ｙａのとき‘ま、〈Ｖａ−ｌａｙａ）＞ｏ比って｛１
｝式でＮ＞０となるから、モータは回転していることに
なる。トランジスタ２０、常閉接点１３ａ、タイマリレ
ー１４および直流電源１５の直列回路からなる異常検知
回路は、第３図における異常検知回路の常開接点１２ａ
がトランジスタ２川こ置きかわっただけで全く同じ働き
をするので説明を省略する。

以上述べたように、この発明によれば回転計発電機を用
いたフィードバック制御による直流電動機の速度制御回
路において、回転計発電機回路の断線等による異常に対
する処置が迅速にとれるので、システムの暴走、逸走、
異常急加速等を防ぐことができ安全上の効果甚大である
。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の直流電動機速度制御回路のブロック図、
第２図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第３図
は第２図における異常チェック回路の具体例を示す回路
図、第４図乃至第６図は直流露動機の電機子電圧Ｖａと
回転数Ｎとの関係を示す特性図であって、第４図は他励
式、第５図は分巻励磁式、第６図は直巻励磁式の場合の
特性図、第７図はこの発明の他の実施例を示すブロック
図、第８図は第７図における異常チェック回路の具体例
を示す回路図である。１・…・・直流電動機、２・・…・回転計発電機、８，
８′・・・…第１の検出回路、９…・・・第２の検出回
路、１０・・・・・・異常検知回路、１２・・・・・・
電圧リレー、１３……チヤージリレー、１４……タイマ
リレー、１８・・・・・・直流変流器、１９・・・…比
較器。第１図第２図第３図第４図第５図第６図第７図第８図

Claims

【特許請求の範囲】

１回転計発電機を用いた直流電動機の速度制御装置に
おいて、直流電動機の電機子電圧又は電機子電圧と電機
子電流との比を検出する第１の検出回路と、回転計発電
機の出力電圧を検出する第２の検出回路と、前記第１、
第２の検出回路によって電機子電圧又は電機子電圧と電
機子電流との比が一定値以上であって、回転計発電機の
出力電圧が発生していないことが検出された時に作動す
る異常検知回路とからなることを特徴とする速度制御装
置における回転計発電機の異常チエツク回路。