JPS6147384B2 - - Google Patents

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JPS6147384B2
JPS6147384B2 JP13042078A JP13042078A JPS6147384B2 JP S6147384 B2 JPS6147384 B2 JP S6147384B2 JP 13042078 A JP13042078 A JP 13042078A JP 13042078 A JP13042078 A JP 13042078A JP S6147384 B2 JPS6147384 B2 JP S6147384B2
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JP
Japan
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motor
current
speed
load
acceleration
Prior art date
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Expired
Application number
JP13042078A
Other languages
English (en)
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JPS5557162A (en
Inventor
Masaharu Noguchi
Kunio Sekiguchi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority to JP13042078A priority Critical patent/JPS5557162A/ja
Priority to US06/085,672 priority patent/US4284937A/en
Priority to DE2942796A priority patent/DE2942796C2/de
Publication of JPS5557162A publication Critical patent/JPS5557162A/ja
Publication of JPS6147384B2 publication Critical patent/JPS6147384B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/34Testing dynamo-electric machines

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は直流電動機で負荷を駆動する装置にお
いて、電動機の電機子電流のうち加減速所要電流
を分離した有効負荷駆動電流(以下負荷電流と呼
ぶ。)を検出する装置に関するものである。
ホツトストリツプミルあるいは形鋼、棒鋼、線
材圧延機等のタンデム圧延機において、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に従来からルーパー制御が多
く用いられている。しかしホツトストリツプミル
の粗圧延機など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は使
用できないので、この場合にはは圧延機駆動用直
流電動機の発生トルクの変動からスタンド間張力
の変動を検出するいわゆるフリーテンシヨン制御
(以下FTCと呼ぶ)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
一例を示す。第1図において、圧延スタンド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
により速度制御されている。
両スタンドの速度基準はスタンド相互の速度比
を設定する速度比設定器11,12とライン速度
を設定する主速度設定器13によつて与えられ、
第1スタンドにおいては基準速度NR1と電動機3
の回転速度を検出する速度検出器5の出力NF1
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が電動機3の速度を制御する。
同様に第2スタンドにおいては速度基準NR2
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が電動機
4の速度を制御する。
17はFTC装置である。FTC装置17は圧延
荷重検出器14で検出した第1スタンドの圧延荷
重P1、電流検出器15にて検出した電動機3の電
機子電流I1、電圧検出器16にて検出した電動機
3の端子電圧V1、および速度検出器5で検出し
た電動機3の速度NF1を用い速度修正量△N1を加
算器9に出力し、電動機3の速度を制御するとに
より第1スタンドと第2スタンド間の張力を制御
する。
次にFTCの原理を説明する。
鋼板等の圧延において圧延荷重Pと圧延トルク
Gとの間には一般に次式の関係がある。
G/P=a ……(1) aはトルクアームと呼ばれ、材料の変形抵抗の変
化にかかわらずほゞ一定である。
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一般
に非常に小さい。
FTCはこれらの関係を利用して行なわれてい
る。すなわち第1図において材料18が第1スタ
ンドにかみ込み、第2スタンドに到達する迄の無
張力状態における第1スタンドの圧延荷重を
P01、圧延トルクをG01とし、第2スタンドに材料
がかみ込んだ後の圧延荷重、圧延トルクをそれぞ
れP1,G1とすると第1スタンドと第2スタンド
間に発生する張力によるトルク△Gt1は次式で表
わされる。
△Gt1=G01/P01P1−G1 ……(2) ここで圧延荷重は荷重検出器14で検出された
値であり、圧延トルクは次式で計算できる。
ここで K1:定数 R1:電機子抵抗 L1:電機子リアクタンス である。
(2)式で求められる張力トルク△Gt1をある目標
の張力トルクになるよう第1スタンドの速度を修
正する。この速度修正量△N1は次式で求めるこ
とができる。
△N1=g1(Gt01−△Gt1) ……(4) ここで g1:定数 Gt01:第1スタンド、第2スタンド間
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)式によつて得られた第1スタンド速度修正
量△N1が加算器19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には加減速度電流
が流れる。この加減速電流が流れている状態にお
いて(3)式により求めたトルクG1を(2)式に代入し
て得た△Gt1は正しい張力トルクを表わしていな
い。
又第1図の如く主速度設定器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、同様に加減速電流が含まれたI1を用い
て求めた△Gt1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速トルクGa1
を考慮し張力トルク△Gt1を次の(5)式より求めて
いる。
△Gt1=G01/P01P1−G1−Ga1 ……(5) Ga1=g2・GD2・dNF/dt ……(6) ここで GD2:電動機軸換算の全GD2 g2:常数 である。
しかし、直流電動機には加速遅れがあり可減速
開始時および加減速完了時においては加減速電流
と(6)式より求めた加減速トルクの間には位相のず
れが生じ、この時点においては(5)式でも正しい張
力トルクは得られない。
又速度修正量△N1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△Gt1を計算しない方法を一般にとつてい
る。このためサンプリングピツチが粗くなり、
FTCの応答性を充分に高めることができない。
このようにFTCにおける最大の問題は加減速
時の制御にあり、本発明はこの問題解決のために
なされたものである。
さて電機子電流Iは前述のように加減速電流と
負荷電流の和である。すなわち次式が成立する。
I=IR+Ia ……(7) ここで IR:負荷電流 Ia:加減速電流 である。
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電流IRである。従つ
て第1図においてI1の代りにIR1を用いれば正し
いFTCが得られる。
すなわち本発明は電機子電流Iから加減速電流
aを差引いた負荷電流IRを検出する装置を提供
するものである。
(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と加減速率dN/dtである。
本発明はこの事実を利用し無負荷状態の電動機
を模擬しその電機子電流を算出して実際の電動機
の電機子電流から差し引いて負荷電流を求めるも
のである。第2図は本発明の概要を示すブロツク
図である。第2図において20は速度制御部、2
1は電流制御部、22は電動機の電機子回路部で
ある。23,25は界磁束φでありそれぞれトル
ク係数および逆起電力係数として動作するが本質
的に同一のものであり以下まとて逆起電力係数と
呼。また24のJは電動機軸換算の慣性モーメン
ト、26,27は信号変換器である。又NRは速
度基準、NFは速度フイードバツク信号、Vは電
動機端子電圧、VCは電動機の逆起電力、Iは電
機子電流、Rは電動子抵抗、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。
こうすれば VC=K2φN ……(8) G=K3φI ……(9) の関係がある。ここにK2,K3は常に常数であ
る。
ここで前述の如く電機子電流Iは負荷トルクG
Rに対応する負荷電流IRと速度基準NRの変化に
伴なう加減速電流Iaの和である。
さらに第2図において一点鎖線内が本発明の直
流電動機の負荷電流検出装置であり、破線内が上
記速度制御系の電動機部の模擬回路である。模擬
回路は電動機の電機子回路部の22A、トルク系
数および逆起電力係数の23A,25Aおよび慣
性モーメントを模擬した24A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。この模擬回路に実際の電動機端子電圧
に等しい信号Vを印加する。従つて模擬回路にお
ける電機子電流は実際の電動機の加減速に対応し
た加減速電流Iaとなる。この電流Iaを実際の電
機子電流Iから加算器28にて差し引けばその出
力は負荷電流IRとなる。
第3図は逆起電力係数を次の(11)式に基づいて端
子電圧V、電機子電流I、回転速度N、より演算
によつて検出する方式を採用した直流電動機の負
荷電流検出装置である。
ところで、一般に直流電動機では端子電圧Vと
逆起電力Vcとの間には次の関係が成り立つ。
c=V−(RI+LdI/dt) ……(10) ここで R:電機子抵抗 L:電機子リアクタンス (10)式と(8)式より逆起電力係数φは次式で求めら
れる。
ここで Kは定数である。
(11)式の逆起電力係数φには電機子反作用及びヒ
ステリシスの影響が含まれており、従つて精度の
よいφの検出が可能となる。22Aおよび24A
は第2図と同様に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および積分回路
である。40は電機子電流Iより電機子電圧降下
を演算する一次進み回路で、加算器41では端子
電圧Vと一次進み回路40からの信号との差を演
算し割算器42に出力する。割算器42では加算
器41の出力信号を回転速度Nで割算し、逆起電
力係数φを掛算器31,32に出力する。すなわ
ち(11)式にしたがつて逆起電力係数φを求めてい
る。加算器33は端子電圧Vと掛算器32からの
信号との差を一次遅れ回路22Aに送る。一次遅
れ回路22Aの出力信号は加減速電流Iaに相当
する信号であり、掛算器31と加算器28に入力
される。掛算器31では割算器42よりの信号φ
と掛算され積分回路24Aに入力される。積分回
路24Aの出力信号は回転角速度に相当する信号
であり掛算器32にて逆起電力係数φと掛算され
る。加算器28では電機子電流Iと一次遅れ回路
22Aの出力信号Iaとの差が演算されIRとして
出力される。
第4図は第3図に示す本発明をFTC装置に適
用した例を示す。
第1図と同様材料18が第1スタンドおよび第
2スタンドで圧延され第1スタンド駆動用直流電
動機3の速度を操作することにより第1スタンド
と第2スタンド間のスタンド間張力を制御する場
合である第4図で一点鎖線で囲んだのが本発明の
直流電動機の負荷流検出装置である。本装置には
速度検出器5にて検出された電動機3の回転速度
信号NF1、電流検出器15にて検出された電動機
3の電機子流信号I1および電圧検出器16にて検
出された電動機3の端子電圧信号V1が入力さ
れ、負荷電流IR1が演算されFTC装置17へ送
られる。
FTC装置17には信号IR1の他に信号NF1,V1
および荷重検出器14にて検出された圧延荷重信
号P1が入力される。
これらの信号を用いてFTC装置17は第1ス
タンドの速度修正量△N1を演算して出力する。
なお、第4図は第3図に示す負荷電流検出装置
をFTCに適用した場合を示している。
以上説明したように本発明によれば、直流電動
機の実際の電機子電流、電機子電圧および回転速
度の各信号をその負荷の慣性モーメントを考慮し
た直流電動機の等価模擬回路に入力し、その出力
として加減速電流を差引いた有効な負荷駆動用電
機子電流を得る直流電動機の負荷電流検出装置を
得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はFTCの一般的構成を示すブロツク
図、第2図は本発明の基本的構成を示すブロツク
図、第3図は本発明の一実施例を示す回路図、第
4図は第3図に示す本発明をFTCに適用した場
合を示すブロツク図である。 1,2……圧延スタンド、3,4……直流電動
機、5,6……速度検出器、7,8……速度制御
装置、9,10,28……加算部、11,12…
…速度比設定器、13……主速度設定器、14…
…荷重検出器、15……電流検出器、16……電
圧検出器、17……FTC装置、18……圧延
材、20……速度制御部、21……電流制御部、
22……電機子回路部、22A〜25A……模擬
回路、31,32……掛算器、33,41……加
算器、40……電機子電圧降下演算部、42……
割算器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 直流電動機の逆起電力係数を、直流電動機の
    逆起電力と回転速度との比を求めることにより直
    流電動機の無負荷運転の制御特性を模擬する模擬
    回路と、この模擬回路に直流電動機の端子電圧を
    入力して得られる加減速電流と直流電動機の実際
    の電機子電流との差を取出する加算器とを備え、
    この加算器の出力によつて加減速電流を除いた有
    効な負荷トルク用電流を検出することを特徴とす
    る直流電動機の負荷電流検出装置。
JP13042078A 1978-10-25 1978-10-25 Load current detector for direct current motor Granted JPS5557162A (en)

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JP13042078A JPS5557162A (en) 1978-10-25 1978-10-25 Load current detector for direct current motor
US06/085,672 US4284937A (en) 1978-10-25 1979-10-17 Load current detecting apparatus of direct current motors
DE2942796A DE2942796C2 (de) 1978-10-25 1979-10-23 Schaltungsanordnung zum Steuern der Drehzahl eines Gleichstrommotors

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JPS5557162A JPS5557162A (en) 1980-04-26
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Also Published As

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DE2942796A1 (de) 1980-04-30
JPS5557162A (en) 1980-04-26
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US4284937A (en) 1981-08-18

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