JPS6111994Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は車輌のエンジン等の試験に使用される
直流電動機の速度制御装置に関する。

従来、エンジン等の被試験機の特性を測定する
ためには被試験機に回転機（直流機、直流電気動
力計、渦電流式ダイナモメータ）を結合し、この
回転機を自動制御装置により制御して被試験機の
駆動または被試験機の出力の吸収を行なわせる手
段がとれている。この場合被試験機はその出力の
如何にかかわらず、回転数を一定に保持するよう
に制御されている。このような制御のとき、被試
験機の特性と回転機の自動制御特性が一致または
近似していると、自動制御的に安定が得られない
ことがある。そこで従来は回転機の電機子電流
（直流機および直流電気動力計の場合）または界
磁電流（渦電流式ダイナモメータの場合）を検出
し電流の変化に応じて一定速度制御特性に変化
（傾斜）をつけ被試験機の測定に安定点を見いだ
す試みがなされていた。そのため、従来後述のよ
うな速度変動率制御を付加して制御することが行
なわれていた。

周知のようにエンジンのトルク一回転速度特性
を測定する場合には電気動力計のステータトルク
あるいは直流電動機において電機子電流と電機子
電圧との演算によりトルクは求められるが、例え
ば第１図に実線ａあるいはｂで示すようなトルク
一速度特性を有する被試験機、例えばガバナ付ジ
ーゼル・エンジンあるいはガソリン・エンジンの
トルク一速度特性の線分a′あるいはb′上の点ｃで
のトルクToを、被試験機の速度を第１図のNoに
設定して測定しようとしても線分a′あるいはb′上
では被試験機のトルクが不安定のため僅な変動の
ためにも（例えば線分a′の場合）上下に変動して
しまい安定点を得ることができない。そこで上述
した速度変動率制御特性（破線ｄ）を付加するこ
と、即ちｃ点を通る傾斜した破線ｄで表わされる
特性を回転機に与えることにより被試験機のトル
ク一速度特性との平衡安定点をｃ点に求めること
が行なわれるようになつて来た。

このように形成された従来の回路を第２図に示
す。第２図において、被試験機であるエンジン１
に連結された直流電動機（例えば電気動力計）の
回転子２の回転速度を回転計発電機又はパルスビ
ツク等の速度検出器３で検出して速度制御増幅器
４に帰還すると共に、直流電動機の回転子２の電
機子電流を電流検出器５により検出し速度制御増
幅器４に帰還していた。また６は速度設定器でＮ
₁を決めるものであり、６′は第１図の破線ｄの勾
配を変化させる速度変動率設定器であつてこの設
定値は速度制御増幅器４への速度設定器の入力と
共に図示のような極性で加わり速度制御増幅器４
から電流制御増幅器７の命令入力となり、順次、
サイリスタ・レオナードあるいはワードレオナー
ド制御回路８を介して直流電動機の回転子２の速
度を制御していた。かくして直流電動機の回転子
２の電機子電流が第１図（なお、第１図において
横軸より上方側が吸収側であり、その下方側が駆
動側である。）の破線ｄで吸収電流（第１図の上
方側に変動する）として増大すると、回転子２の
速度を増大させ、逆に回転子２の電流が駆動電流
（第１図の下方側に変動する）として増大すると
回転子２の速度を第１図の破線d′に応じて減少さ
せることによりエンジンのトルクと回転子２によ
る吸収トルクとの交点を常に第１図の平衡安定点
ｃとして維持することができる。

なお、前記電流の増減はエンジンの駆動トルク
により速度が変化し、変化した結果として電流の
増減が生じる。従つてトルクのやりとりを零にな
る制御を行つているわけではなく、例えば、
No，Toで安定しているときにはトルクＴを吸収
している。また、この機械系の速度を変えるため
には速度設定器６を変更するか、エンジン出力ト
ルクを増減させるかの２つの方法がある。さらに
前記機械系はエンジンの出力トルクと動力計の吸
収トルクの差トルクにより速度の増減を得る。

第１図に示すようにNoより速度が上昇すると
Ｎ₂の時のエンジン出力トルクと動力計の吸収ト
ルクを比べると吸収トルクの方が大きく、当然系
は減速され、Ｃ点にてバランスするのは明白であ
る。減少した場合は例えばＮ₁においては吸収ト
ルクが零、エンジントルクはＴ₁であるから系は
加速される。加速に従つて吸収トルクは増大さ
れ、エンジン出力トルクは減少するのでＣ点にて
バランスする。

しかしながら、第２図の従来例の装置において
電流検出器５として抵抗を用いた場合には直流電
動機回転子２に流れる電流が駆動電流か吸収電流
かを判別することができるとともに速度制御増幅
器４への帰還入力の極性も判別できる。しかし、
電流検出器として直流又は交流変流器を使用した
場合は電機子電流の極性判別ができないため上記
吸収か駆動電流かの判別ができなくなる。例えば
回転子２の駆動電流が増加した場合には、回転数
を減少させねばならないのを第１図２点鎖線
d″に示すようにそれを増大させてしまう欠点が
ある。これは電流検出器として変流器を使用して
いるためである。

このような従来技術の問題点にかんがみ、本考
案の目的は使用する電流検出器に依存せずに吸収
電流が駆動電流かを判別できると同等の効果を与
え得る直流電動機の速度制御装置の提供にある。

これを実施するための本考案の直流電動機速度
制御装置の特徴は速度変動率制御のための電流検
出器を自際の電機子電流又は界磁電流から行なわ
ずに、速度自動制御系において電流マイナループ
電流指令となる速度制御増幅器の出力電圧を速度
制御増幅器の入力に帰還するようにしたことにあ
る。

以下、第３図に関して本考案の１実施例を説明
する。この実施例の特徴は前述のように電流検出
器５から得られる出力を速度制御増幅器４の入力
としては使用しないことである。その代りに、速
度検出器３から得た出力と速度設定器６の設定値
を図示のような極性で速度制御増幅器４の入力に
加えその出力を速度変動率設定器９（第１図の破
線ｄ−d′の勾配即ち直流電動機DMの速度−トル
ク特性を設定する。）遅れ回路１０（この例では
抵抗１０ａ，１０ｂとコンデンサ１０ｃをＴ形に
接続したがこれに限定されない）を介して図示の
ような極性で速度制御増幅器４の入力に帰還した
ことである。この遅れ回路による遅れは、速度制
御増幅器４から命令が発せられた後、電流制御増
幅器７、サイリスタレオナード、あるいはワード
レオナード制御回路８を介して直流電動機回転子
２に端子電圧が加わり、かくして電流検出器５か
ら検出出力が得られるまでの遅れ時間に等しいよ
うに選定される。

次に第３図の実施例の動作について述べる。

速度制御増幅器４の出力と入力間に速度変動率
設定器９と遅れ回路１０を設けたので、次のよう
に直流電動機は動作される。電機子電流が第１図
の破線ｄ上で吸収電流として増大すると、回転子
２の速度が増速される。逆にそれの電流が駆動電
流として増大すると、回転子２の速度は第１図の
破線d′に応じて減少される。これにより、エンジ
ン１のトルクと回転子２による吸収トルクとの交
点は常に第１図の平衡安定点ｃとして維持され
る。

ここで、回転速度が第１図に示すＮ₀より速度
が増大してＮ₂になつたときのエンジン出力トル
クと動力計の吸収トルクを比べると吸収トルクの
方が大きく、系は減速され、第１図のｃ点にてバ
ランスされる。

また、速度が減少して例えばＮ₁になつたとき
には吸収トルクは零であり、エンジントルクはＴ
₁であるから系は加速され、エンジン出力トルク
は減少しＣ点にてバランスする。

上記の動作の場合、吸収電流か駆動電流かを電
流検出器で行わないで電流マイナーループの電流
指令となる速度増幅器の出力電圧を速度増幅器を
介してそれの入力に帰還させることにより吸収、
駆動の検出ができる。

上記の速度制御装置においては、速度制御増幅
器４の出力は直流電動機DMの電機子電流の制御
系の命令値となつている。従つて、制御装置に故
障が生じない限り速度制御増幅器４の出力と電流
検出器５の出力とは等しくなる。このため、速度
制御増幅器４の出力を速度変動率設定器９を介し
て速度制御増幅器４の入力側に帰還すれば第３図
の回路は第２図の回路に定常的に等しくなる。た
だし、この制御系は一次遅れ系であり、速度制御
増幅器４出力に対応した電流検出器５の出力が得
られるまでには10ms程度の遅れ時間がある。こ
のため、第３図の回路では遅れ回路１０を設けて
10ms程度の遅れ時間を得るようにしており、こ
れによつて第３図の回路は第２図の回路に定常的
に全く等しいものとなる。ただし、電流検出器５
の過渡的な変化や外乱（電源変動や負荷変動な
ど）による変化までは全く等価というわけにはい
かないが、いずれにしろ制御系の10ms程度の遅
れ時間内の問題であり、実用上は何等支障はな
い。尚、制御系の遅れ時間は10ms程度であるた
め遅れ回路１０は必ずしも設ける必要がない。な
お、速度制御増幅器４の詳細は図示省略したが、
一般に上記増幅器は電流指令値増幅器と極性反転
増幅器から構成され、動力計の吸収か駆動かによ
つて前記反転増幅器を使用するか、しないかによ
り極性を切替える手段がなされている。一般にこ
のような方式を逆列接続方式と称している。

以上のように本考案においては、制御系に故障
がない限り速度制御増幅器の出力と電流検出器の
出力とは等しいということに着目し、従来電流検
出器の出力を速度変動率設定器を介して速度制御
増幅器の入力側へ帰還する回路を設けていたもの
を、速度制御増幅器の出力を速度変動率設定器を
介して速度制御増幅器の入力側に帰還させるよう
にしており、これによりエンジン等の被試験機に
連結された直流電動機の速度制御を安定して行う
ことができることはもちろん、電流検出器にはど
のようなものでも用いることができるとともに制
御系が簡単になり、安価で実用的な速度制御装置
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はエンジンのトルク一回転速度特性と速
度変動率設定曲線のグラフ、第２図は従来例の速
度制御装置のブロツク線図、第３図は本考案の速
度制御装置の１実施例のブロツク線図である。 １……エンジン、２……直流電動機回転子、３
……速度検出器、４……速度制御増幅器、５……
電流検出器、６……速度設定器、６′……速度変
動率設定器、７……電流制御増幅器、８……サイ
リスタレオナードあるいはワード制御回路、９…
…変動率設定器、１０……遅れ回路、１０ａ，１
０ｂ……抵抗、１０ｃ……コンデンサ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. エンジン等の被試験機に直流電動機と連結し、
   該直流電動機の速度設定信号と速度検出信号との
   偏差を速度制御増幅器に加え、該速度制御増幅器
   の出力と前記直流電動機の電機子電流検出信号と
   の偏差を前記直流電動機の制御部に加えて前記直
   流電動機の速度制御を行うようにした直流電動機
   の速度制御装置において、前記速度制御増幅器の
   出力を前記直流電動機の速度−トルク特性を設定
   する速度変動率設定器を介して前記速度制御増幅
   器の入力側に加えたことを特徴とする直流電動機
   の速度制御装置。