KR890002605B1

KR890002605B1 - 리일용 장력 제어 방법 및 장치

Info

Publication number: KR890002605B1
Application number: KR1019850700219A
Authority: KR
Inventors: 도시로 기사끼바루; 쓰구오 고또오; 가즈노리 오오우찌; 히로스께 오오호
Original assignee: 가부시끼가이샤야스까와덴끼세이사꾸쇼; 기꾸찌 고오
Priority date: 1984-01-14
Filing date: 1985-01-14
Publication date: 1989-07-20
Also published as: EP0168502B1; US4720661A; WO1985003061A1; DE3569227D1; KR850700129A; JP2720944B2; JPS60148863A; EP0168502A1; US4947088A; EP0168502A4

Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]

리일용 장력 제어 방법 및 장치

[발명의 상세한 설명]

[기술분야]

본 발명의 압연기 프로세싱라인, 고무 또는 플라스틱 제조 설비등에 있어서의 재료의 권취(take-up)또는 되감기 위한 리일을 구동하는데 사용되는 리일(reel)용 구동 전동기의 장력을 제어하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히 장력 제어범위의 확대에 적합한 리일용 장력 제어방법 및 장치에 관한 것이다.

[배경기술]

기금까지, 압연기 프로세싱라인, 고무 또는 플라스틱 제조 설비등(等)의 리일용 장력 제어장치는 직류 전동기, 전력변환방치, 계자전원 장력제어회로로 구성되었었다.

그리하여, 이 직류 전동기를 사용하는 리일구동 전동기의 장력 제어방법에 대하여 아래에 설명한다. 직류 전동기의 발생 토오크(T_M)와 권취 동작시의 필요 토오크(T_M')는 각각 다음과 같이 나타내어 진다.

T_M=K₁·ø·I_a…[1]

T_M'=K₂·T·D…[2]

여기서, I_a는 전기자 전류, ø는 계자자속, T는 권취장력, D는 코일의 직경, K₁및 k₂는 상수이다.

권취장력T와, 계자자속ø와 코일직경D 및 전기자전류 I_a사이의 관계는, 방정식[1]과[2]에서의 T_M과 T_M'가 동일하다고 가정하면, 다음식으로 나타내어 진다.

한편, 직류 전동기의 역기전압E은, N을 전동기의 회전수, K₃를 상수로서 하여, E=K₃·ø·N…[4]로 나타내어 지고, 또한 권취속도 V와, 코일직경D와 전동기 회전수N의 사이에는 V=π·D·N…[5]가 성립된다.

식[4] 및[5]로 부터

이 성립되며, 여기서 K₄는

으로 나타내어 진다.

식[7]로 부터, 권취속도V와 역기전압E 를 비례시킴에 의해 권취장력T는 전기자 전류Ia에 비례한다는 것을 알 수 있다. 즉, 직류 전동기를 사용하는 리일 구동 전동기에 있어서의 장력 제어는, 권취속도 V를 역기 전압 E에 비례하게 함으로써 전기자 전류 I_a를 제어함에 의해 실행된다.

종래에, 장력제어 범위를 확장하기 위하여, 각종 장치들이 만들어 졌으나, 모든 그것들은 탄뎀(tandem)드라이브를 기본적으로 실행하고, 종래의 기술과 같은 그러한 구동방법의 예가 제2도에 도시된다. 이 탄뎀 드라이브에 있어서, 두개의 전동기(M₁및 M₂)들은 클러치(4)를 통해 연결되고, 전동기(M₁및 M₂)들은 장력제어회로(1)로 부터의 지령에 응하여 전동기 제어회로(2 및 3)들을 통해 제어되고, 그리하여 리일용 장력을 제어한다. 두개의 전동기(M₁및 M₂)들은 고장력 제어의 경우에 사용되고, 한편 클러치(4)를 개방하고 하나의 전동기(M₁)를 저 장력 제어의 경우에 사용하고, 그리하여 감속기(5)를 통해 리일(6)의 장력을 제어한다.

그러한 탄뎀 드라이브로 인해 장력 제어범위의 확대 원리는 이제 두개의 전동기(M₁및 M₂)들이 동일한 정격을 가지고 있고, 그것들이 다른 정격을 가지고 있는 경우에 대해 설명될 것이다.

[1]전동기(M₁및 M₂)들의 정격이 같은 경우 : 압연기의 경우, 정확하게 설정되고 제어될 수 있는 전기자 전류(I_a)의 범위는 일반적으로 전류 지령 레벨로 1 : 10내지 1 : 15이다. 전기자 전류(I_a)의 설정 및 제어범위가 1 : 10으로 설정될때, 두개의 전동기(M₁및 M₂)들이 결합된 경우와 전동기 M₁만이 사용된 경우에 있어서의 전기자 전류(I_a)의 설정 및 제어범위는, 전동기(M₁및 M₂)들을 연결했을때 정격 전기자 전류의 합을 100%로 한 경우 다음과 같다.

그러므로, 전기자 전류(I_a)의 설정 및 제어범위는 5(%) : 100(%)= 1: 20이 된다. 그리하여, 한대의 전동기를 사용한 경우에 비해 2배인 전기자 전류(I_a)의 설정 및 제어범위를 얻을 수 있다.

[2] 전동기(M₂)의 정격이 전동기(M₁)보다 더 큰 경우 : 전술한 [1]의 경우와 유사하게, 전기자 전류(I_a)의 설정 및 제어범위는 1 : 10으로 설정되고, 전동기(M₁)의 용량은 전동기(M₂)의 용량의 1/4이 되도록 설정된다. 두개의 전동기(M₁및 M₂)들을 연결한 경우와 전동기 M₁만을 사용한 경우의 전기자 전류(I_a)의 설정 및 제어범위는 전동기(M₁및 M₂)들을 연결했을때 정격 전기자 전류의 합을 100%로 하면 다음과 같다.

그러므로, 전기자 전류(I_a)의 설정 및 제어범위는 2.5(%) : 100(%)=1 : 40이 된다.

그리하여, 한대의 전동기가 사용되었을 때보다 4배 더 큰 전기자 전류(I_a)의 설정 및 제어범위를 얻는 것이 가능하다.

[발명의 개시]

그러나, 그들 종래의 기술은 다음 결점들을 가지고 있다. 즉, 상기[1] 및 [2]의 경우에 있어서, 전동기(M₁)의 출력축은 (전동기 M₁의 정격+전동기 M₂의 정격)에 견디어야 한다. 또한, 두개의 전동기들이 존재할때, 전동기 제어회로들도 두 세트가 필요로 하고, 그리하여 전동기 1대가 사용될 경우와 비교해서 설비가 더 값비싸게 된다. 게다가, 기계적 손실 및 리얼 구동계의 관성에 관해서, 탄뎀 드라이브는 한대의 전동기가 사용된 경우와 비교해서 필연적으로 불리하다.

본 발명의 목적은 상기 문제점들을 해결하고, 광범위 및 고정밀도의 장력제어가 실행될 수 있는 리일용 장력을 제어하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

여태까지, 직류 전동기 1대로 조정가능한 장력 제어범위가 약 1 : 10까지 제한된 것을 전제로 하여, 이 범위를 초과하는 장력 제어범위를 필요로 하는 설비에 대해서는 상술한 바와 같이 2대이상의 직류 전동기를 조합해서 사용가능하거나, 리일과 직류 전동기의 사이의 기어비의 절환으로 대응하여 왔다. 예를들면, 고 장력 범위는 두대의 전동기로 커버되고 저장략 범위는 한대의 전동기를 분리하고 나머지 한대의 전동기를 사용하여 커버될 수 있다.

계자가 약해질때 토오크가 감소되는 것이 직류 전동기의 원리이다. 그러므로, 두대의 전동기를 사용하는 종래의 설비에 있어서도, 비록 두대의 전동기들의 용량의 합과 동일한 용량을 가진 한대의 직류 전동기가 두대의 전동기들 대신에 사용 될지라도, 저 토오크는 이론상 저제벨로 계자를 설정함에 의해 발생될 수 있다. 그러나, 직류 전동기들은 전기자 반작용이라 불리는 곤란한 현상을 가지고 있다. 그러므로, 전동기의 특성은 전기자 전류의 변동에 따라 변화하거나, 정류가 악화된다.

이러한 불편을 회피하기 위하여, 종래의 장력제어에 있어서, 계자 설정범위를 약 1 : 4(즉, 설정범위 100 내지 25%)이하로 사용하여 왔다. 이로 인해, 한대의 직류 전동기가 사용될때, 전기자 전류의 제어범위에 의해 결정된, 약 1 : 10의 장력 제어범위를 초과하는 것이 가능하다. 그러므로, 1 : 10이상의 장력 제어범위를 필요로 하는 리일에 관해서는 여태까지 여러 해동안 다수의 직류 전동기들이 조합되어 리일용 장력 제어 전동기로서 사용되어 왔다.

본 발명에 있어서, 계자를 저레벨로 설정함에 의해 발생된 상술한 바와 같은 전기자 반작용으로 인한 특성의 변화 및 정류의 악화등과 같은 바람직하지 못한 현상들이 전기자 전류의 설정 및 제어범위를 낮은 영역으로 제한함에 의해 아주 억제될 수 있다는 사실에 유의한 것이다. 계자 자속과 코일 직경사이의 비가 최대치 보다 더 낮게 되도록 계자를 낮은 레벨로 설정하고, 동시에 실제 사용된 동작 전기자 전류의 상한을 낮게 설정하고, 그리하여 한대의 직류 전동기에 의해 여태까지 실현될 수 없었던 저 장력 범위내에서 안정된 장력제어를 실행하는 것이 가능하게 된다.

본 발명에 따른 리일용 장력 제어방법은 리일의 코일 직경에 대한 계자 자속의 비가 일정하게 되도록 최소한 한대의 직류 전동기의 계자시스템이 제어되고, 상기 한대의 직류 전동기의 전기자 전류가 전력변환장치에 의해 제어되는 하나 또는 다수의 직류 전동기들에 의해 구동되고, 일정한 리일 장력을 유지하기 위해 제어되는 리일 구동장치의 리일 장력 제어방법에 있어서, 최대 설정치로 구성하는 그룹과 상기 최대 설정치아래의 적어도 하나의 다른 설정치로 부터 코일직경에 대한 계자자속의 비를 선택하는 단게와, 상기 선택된 코일직경에 대한 계자자속의 비가 상기 최대 설정치보다 작을때 권취속도의 변화율에 해당하는 관성 보상전류와 정격 전류아래의 전기자 전류의 합도다 더 낮은 값으로 제한되는 동작 전기자 전류의 최대치를 제한하는 단계와, 상기 선택된 코일직겨에 대한 계자자속의 비를 유지하기 위해 계자시스템을 제어하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 리일용 장력 제어방법에 관한 것이다.

본 발명에 있어서의 계자시스템 제어는 코일 직경에 비례하는 신호를 계자자속의 목표치로 설정하여 계자시스템을 제어하는 방법과, 권취속도에 비례하는 신호를 역기전압의 목표치로 설정하여 계자시스템을 제어하는 방법의 두 종류의 방법들을 표함하고 있다. 일반적으로는 전자의 방법이 채용된다.

본 발명의 실시하는 리일용 장력제어장치는 권취속도와 전동기 회전속도로 부터 코일 직경을 연산하는 코일직경 연산회로와, 최대 설정치로 구성하는 그룹과 상기 최대 설정치아래의 적어도 하나의 다른 설정치로 부터 코일직경에 대한 계자자속의 비를 선택하는 상수 설정기와, 상기 코일직경 연산회로로 부터 얻은 코일직경으로 부터 그리고 상기 상수 설정기에 의해 선택된 코일 직경에 대한 계자자속의 비로 부터 자속지령을 구한 후, 이 자속지령을 계자전류로 변환하여 계자전류 지령으로서 계자전원장치에 이 계자전류를 출력하는 계자전류 지령 연산회로와, 상기 코일직경 연산회로로 부터 구한 코일직경과 권취속도로 부터 관성보상량 및 기계적 손실 보상량을 구하고 상기 양 보상량들을 가산하여 장력 보상분을 구하는 장력 보상회로와, 장력 설정기로 부터의 소요의 장력과 상기 장력 보상분을 가산하고, 전기자 전류 지령으로서 이 가산치를 출력하는 전기자 전류 지령 연산회로와, 상기 전기자 전류 지령 연산회로에 응하여 상기 선택된 계자자속과 코일직경의 비가 상기 최대 설정치보다 작을때 정격 전류아래의 전기자 전류와 권취속도의 변화율에 해당하는 관성 보상 전류의 합보다 더 낮은 값으로 제한되는 동작 전기자 전류의 최대치를 제한하는 리미터(limiter)로 구성한다.

본 발명에 있어서, 1대의 직류 전동기의 코일직경에 대한 계자자속의 비는 최대치로 제한되지 않고 단계적으로 임의의 값으로 선택될 수 있으며 또한 실제로 가해진 동작 전기자 전류의 최대값은 낮은 범위로 제한되어, 1 : 10 내지 1 : 15의 한도를 초과하는 넓은 제어 범위를 유도하게 한다. 게다가, 리일과 직류 전동기사이의 기어비를 절환할 필요가 없다.

[도면의 간단한 설명]

제1도는 본 발명의 1실시예에 따른 리일용 장력 제어장치의 블록도.

제2도는 탄뎀 드라이브(tandem drive)형의 종래의 리일용 장력 제어장치의 블록도.

제3도는 본 발명의 1실시예의 리일용 장력 제어장치를 구성하는 직류 전동기의 정격과 사용 범위를 도시한 그래프도이다.

[발명의 최선실시 형태]

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.

제3도는 1대의 직류 전동기로 구동되는 리일의 장력 제어에 있어서의 전기자 전류 I_a와 정격 최대 권취속도시(時)의 소요 동력(P)또는 권취장력(T)을 나타낸 그래프이다. 이 그래프는, 계자자속(ø)와 코일직경(D)와의 비øD를 직접 2단계로 증감시키거나, 또는 역기전압(E)과 권취속도(V)와의 비 E/V를 2단계로 변화시키어 간접적으로 상기의 비øD를 2단계로 증감시키고, 또한 계자자속(ø)과 코일직경(D)의 비ø/D가 최대치 보다 더 낮은 모우드로의 운전시 실제 가해진 동작 전기자 전류의 최대치를 정격치보다 더 낮은 값으로 제한시킨 경우의 전기자 전류 I_a와 출력 범위사이의 관계를 나타내고 있다. 한편 횡좌표축은 정격 최대 권취속도시의 출력(P)를 나타내기 때문에 출력(P)대신 장력(T)으로 생각될 수 있다. 이 경우에, 직선l₁은 고(高)장력 운전의 범위를 나타내고, l₂는 저(低)장력 운전의 범위를 나타내게 고려될 수 있다.

이하, 구체적으로 설비의 제원에 관해 상술하고자 한다.

먼저, 압연기 프로세싱 라인의 제원을, 라인 속도의 최대치, 즉 정격 최대 권취속도를 V=300(m/min), 코일직경D=500~1300(mm), 권취장력T=300~8000(Kg)으로 설정한다. 그리고 나서, 리일용 직류 전동기의 용량을 구한다.

전동기의 최대 출력 P_max은

이다. 여기서, 분모=102×60은 정수이다.

코일권 직경비 R_D는 R_D=1300(mm)/500(mm)=2.6이다.

식[3]또는 [7]로 부터, 역기전압(E)과 권취속도(V)의 비 E/V 또는 계자자속(ø)과 코일직경(D)와의 비ø/D를 일정하게 유지시키기 위하여 코일권 직경비(R_D)에 상당하는 계자 제어범위를 필요로 하고, 그리하여 전동기의 최고 속도를 1600(rpm)으로 할때 기본 속도는 1600/2.6(rpm)=615(rpm)이 된다. 이로 인해, 리일용 직류 전동기의 고 장력 운전시의 정격은 기계적 손실도 고려하여 400Kw 440V 615rpm/1600rpm으로 설정한다.

다음에, 저 장력 운전시의 리일용 직류 전동기의 정격을 구한다. 직류 전동기의 최소 출력P_min은

이다.

최대 출력 400(Kw)시의 정격 전기자 전류(I_a)및 회전속도 615(rpm)시의 계자전류 I_fmax를 100(%), 그리고 최소 출력 15(Kw)시의 전기자 전류(I_a)가 전기자 전류의 설정 및 제어범위의 하한의 10(%)로 되는 경우에 최소 출력 15(Kw)시의 전동기의 정격 전압을 선정(選定)한다. 최대 출력 400(Kw)및 회전속도 1600(rpm)의 경우의 계자전류(I_fmin)는, 코일권 직경비 R_D=2.6이므로, 100(%)/2.6=38.5(%)이다. 출력은 전압과 전기자 전류(I_a)의 적(積)에 비례하여, 최소 출력15(Kw)시의 전압은

이 된다. 이 경우에 계자전류 I_fmax(615rpm), I_fmin(1600rpm)은 다음과 같은 방식으로 구할 수 있다.

T_M=K₁·ø·I_a=K₁'·I_f·I_a[1]

P=K₅·N·T_M[8]

이것에 N=615(rpm)일때의 계자전류(I_f)와 전기자 전류(I_a)의 값을, 각각 P₁=400(Kw), P₂=15(Kw)의 경우에 관해, 대입하면,

∴I_n=37.5(%)

다음에, 이 전압 165(V)경우의 운전에 있어서는 계자전류가 적기 때문에 전기자 반작용을 고려하여 실제 가해진 동작 전기자전류를 제한하는 것이 필요하다. 전기자 전류(I_a)의 계자자속에의 영향의 정도를 440(v)운전시와 동등하게 하기 위하여, 전압 165(V)에서의 운전범위에서의 I_a/I_fmin의 최대치가, 440(V)에서의 운전범위에서의 I_a/I_fmin의 최대치와 동등하게 되도록 이 전압 165(V)에서의 동작(사용)전기자전류(I_a)를 구한다. 동작 전기자 전류(I_a)의 계자시스템의 영향을 440(V)에서의 운전시와 동등 또는 더 낮은 정도로 억제한다. 즉, 165(V)의 전압에서의 전기자 전류(I_a)는

가 된다. 즉, 전기자 전류(I_a)의 범위는 정격 전압 1675(V)에서의 운전시 10(%)내지 33(%)가 된다. 이 경우, 직류 전동기의 출력은

가 된다. 이 출력은 장력으로 환산하며,

이 된다.

상기 방법에 의해 걸정된 전동기의 제원을 제1표에 나타낸다.

[제1표]

바뀌 발하면, 여기에 예시된 1대의 리일용 직류 전동기는 계자자속(ø)와 코일직경(D)의 비ø/D를 직접 또는 간접적 방법으로 2단계로 증감시킨 결과, 1대의 직류 전동기일지라도 다음 2개의 정격을 가진 전동기로서 사용된다 : 즉,

400Kw 440V 615(rpm)/1600(rpm)

50Kw 165V 615(rpm)/1600(rpm)

로 된다.

제3도는 상기와 같이 얻어진 리일용 직류 전동기의 정격 출력과 장력의 사용가능 범위를 나타내고 있고, 여기서 직선l₁은 정격 출력이 400(Kw)인 경우에 고장력 운전시의 사용가능 범위(8000~1000Kg)를 나타내고, 한편 직선l₂는 정격 출력이 50(Kw)인 경우에 저장력 운전시의 사용가능 범위(1000~300Kg)를 나타낸다. 종래의 저장력 제어에 있어서의 사용가능 범위가 단지 직선l₁에 의해서 한정된다는 사실과 비교해 볼때, 본 발명에 따른 1대의 전동기에 의해 더 낮은 출력 범위(즉, 저장력 범위)까지 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.

제1도는 본 발명에 관한 리일용 장력 제어장치의 1실시예를 도시한 블록도이다.

제1도의 리일용 장력 제어장치는, 리일 설비를 직류 전동기에 의해 구동하고 코일직경(D)에 대한 계자자속(ø)의 비가 리일에 의한 권취 또는 되감기 동작에 관해서 일정하게 유지되는 일정한 장력제어에 관한 것이고 장력의 설정범위에 따라 코일직경(D)에 대한 계자자속(ø)의 목표치의 비(α)를 변화 시킴에 의해 두개의 정격을 가진 전동기로서 사용되는 예에 관한 것이다.

본 실시예 의한 리일용 장력 제어장치는, 직류 전동기(7)와, 계자시스템(8)과, 속도검출기(9)와, 전력변환장치(10)와, 계자전원장치(11)와, 코일직경 연산회로(12)와, 전기자 전류 지령 회로(13)와, 장력 설정기(14)와, 계자전류 지령 연산회로(15)와, 코일직경(D)에 대한 계자자속(ø)의 비(α)를 설정하는 상수 설정기(16)[설정기(22 및 23)]와, 상수 설정기(16)를 선택하기 위한 접점(24 및 25)들과, 가산기(30)로 구성한다. 코일직경 연산 회로(12)는 방정식[5]를 기초로 하여 코일직경(D)을 연산한다.

전기자 전류 지령회로(13)는 장력 보상회로(17)와, 전기자 전류 지령 연산회로(19)와, 선택된 코일직경(D)에 대한 계자자속(ø)의 비가 그것의 최대 설정치아래의 값인 경우에 전기자 전류 지령의 최대치를 정격 전류 아래의 전기자 전류와 권취속도의 변화율에 해당하는 관성 보상전류의 합보다 더 낮게 되도록 억제하기 위한 리미터(18)와, 리미터(18)용 상수 설정기(26 및 27)들과, 접점(28 및 29)들로 구성한다.

장력 보상회로(17)는 기계적 손실 보상회로(17A)와 관성 보상회로(17B)로 구성한다.

이들 두개의 보상회로(17A)와 (17B)들의 출력들이 가산된 신호(T_c)는 소요 장력(즉, 설정 장력)(T_s)을 발생시키는데 필요한 보상신호이다. 가산기(30)에 의한 신호(T_c및 T_S)들의 가산신호(T_R)는 전기자 전류 지령 연산회로(19)에 입력된다. 가산신호(T_R)가 상수 설정기(16)의 출력 신호α로 분할된 신호가 출력되고, 이 신호I_a는 리미터(18)를 통해 전력변환장치(10)에 전기자전류의 지령치로서 공급된다. 전기자 전류 지령(I_a)을 수신하는 전력변환장치(10)의 일부는 전류제어 루우프(도시안됨)가 설치되어 있다. 이로 인해, 직류 전동기(7)에 가해진 전압은 예를 들어 다이리스터의 전호각을 제어함에 의해 조정되고, 그리하여 직류 전동기(7)의 전기자 전류는 지령치가 되도록 제어된다. 계자전류 지령 연산회로(15)는 자속연산회로(20)와 계자전류 지령 연산회로(21)로 구성한다. 자속 연산회로(20)에 입력된 코일직경 신호D는 상수 설정기(16)의 출력신호α에 의해 승산되어 자속지령신호ø_s가 출력된다. 이 자속지령신호ø_s는 계자전류 지령 연산회로(21)에 의해 계자전류(I_f)로 변환되고, 계자전원장치(11)에 계자전류의 지령치로서 입력된다. 계자전원장치(11)는 전류 제어루우프(도시안됨)가 설치되어, 예를 들어 다이리스터의 점호각을 제어함에 의해 계자시스템(8)에 가해진 전압을 조정하고, 그 결과 계자전류(I_f)는 지령치가 되도록 제어된다.

종래의 기술에 의하면 코일직경(D)이 최대치D_max가 될 때 계자자속(ø)이 최대 계자자속(øD_max)이 되도록 계자전류(I_a)가 결정된다. 그 후, 코일직경(D)에 대한 계자자속(ø)의 비ø/D가 고정되고 설정장력에 관계없이 øD_max/D_max의 값으로 유지된다.

본 발명에 따른 실시예에 있어서는 비ø/D=α를 α=100(%)와 α=37.5(%)의 크고 작은 두 값으로 절환한다. 이 실시예는 이하에 상술된다.

상수 설정기(16)에 있어서 운전모우드 선택스위치(도시안됨)에 의해 고 장력 모우드가 선택될때, 접점(24)와 접점(28)들은 닫혀진다. 반대로, 저 장력 모우드가 선택될때, 접점(25)와 접점(29)들이 닫혀 진다.

코일직경(D)이 최대일때, 고 장력 모우드용 상수 설정기922)는 계자자속(ø)을 100%(즉, 계자전류는 100%임)로 설정된다(제1표). 한편, 코일직경(D)이 최대일때, 저 장력 모우드용 상수 설정기(23)는 계자자속을 37.5%(즉, 계자전류는 37.5% 임)로 설정된다(제1표).

리미터(18)용 상수 설정기(26 또는 27)들중의 하나가 접점(28 이나 29)의 동작에 응하여 선택되고, 전기자 전류 I_a의 상한치가 그것에 의해 변화된다. 예를 들면, 상수 설정기(26)는 종래의 기술에서와 같이 라인속도의 비율에 해당하는 관성 보상전류와 정격 전기자 전류의 합으로 사전 설정되고, 한편, 상수 설정기(27)는 제1표에서의 165V 동작의 경우의 33%전기자 전류와 라인속도의 비율에 해당하는 관성 보상 전류의 합으로 사전 설정된다.

제3도는 이 관계를 도시하고 있는 것으로서, 횡좌표축은 전기자 전류I_a(%)를 나타내고, 종좌표축은 권취속도V(=라인속도)가 일정할때(본 실시예에서는 V=300m/min)할때 전동기(7)에 요구되는 출력 P(Kw)를 나타낸는 동시에 장력 T(Kg)을 나타낸다. 제1표에서의 수치 데이터는 그래프로 도시되었다. 직선l₁은 고 장력 모우드시의 직선이고, 상수 설정기(22)가 선택될 때의 전기자 전류(I_a)와 장력(T)또는 출력(P)와의 관계를 나타낸다.

직선l₂는 저 장력 모우드시의 직선이고, 상수 설정기(23)가 선택된 때의 전기자 전류(I_a)와 장력(T)또는 출력(P)와의 관계를 나타낸다.

고 장력 모우드l₁과 저 장력 모우드l₂의 어느 하나의 설정 장력 레벨에 대해 동일한 장력을 발생시키기 위하여 소요 장력을 발생시키는데 필요한 전기자 전류(I_a)의 비I_a/T는 비ø/D가 α배로 증가하기 때문에 1/α배로 역으로 설정되어야 한다 : 이것은 상수 설정기(16)의 출력 신호가 전기자 전류지령 연산회로(19)에 입력되기 때문이다.

일반적으로, 전기자 전류가 정확하게 설정되고 제어된 경우는 전류 지령레벨로 1 : 10 내지 1 : 15이다. 제3도는 이러한 제한으로 인한 전기자 전류(I_a)의 최소치가 10(%)로 설정될 때의 직선l₁과 l₂사이의 관계를 도시하고 있다.

제3도는 종래 기술에 의한 장력 설정범위(1 : 10)를 나타낸는 직선 l₁을 직선l₂로 절환함에 의해 1 : 27(=1 : 8000/300)의 장력 설정범위가 얻어질 수 있다는 것을 나타낸다.

한편, 제1도의 실시예에서는, 코일직경(D)에 비례하는 신호를 계자자속(ø)의 목표치로 설정함에 의해 계자시스템 제어가 실행되는 방법이 언급되었다. 그러나, 권취속도에 비레하는 신호를 역기전압의 목표치로 설정함에 의해 계자시스템 제어가 실행되는 다른 방법도 있다. 이 후자의 방법은 리일 설비를 직류 전동기에 의해 구동하고, 리일에 의한 권취 또는 되감기 동작동안 역기전압의 목표치로 설정하고 검출된 역기전압을 이 목표치와 비교하여 그들사이의 차가 영(零)이 되도록 계자전류를 제어하는 장력제어에 관한 것이다. 이 방법에 있어서, 장력 설정 범위에 따라 역기전압과 권취속도의 비를 절환하여 1대의 직류 전동기를 다(多)정격의 전동기로서 사용한다. 전자의 방법에 있어서는, 제1도의 상수 설정기(16)가 코일직경(D)에 대한 계자자속(ø)의 비를 설정하고, 한편, 후자의 방법에 있어서는 상수 설정기가 권취속도에 대한 역기전압의 비를 설정한다. 상술한 점을 제외하고는 두 방법들사이에 본질적인 차이가 없다. 그러므로, 실시예로서의 도시는 생략되었다.

Claims

리일의 코일 직경에 대한 계자 자속의 비가 일정하게 되도록 최소한 한대의 직류 전동기의 계자시스템이 제어되고, 상기 한대의 직류 전동기의 전기자 전류가 전력변환 장치에 의해 제어되는 하나 또는 다수의 직류 전동기들에 의해 구동되고, 일정한 리일 장력을 유지하기 위해 제어되는 리일 구동장치의 리일 장력 제어방법에 있어서, 최대설정치로 구성하는 그룹과 상기 최대 설정치아래의 적어도 하나의 다른 설정치로 부터 코일직경에 대한 계자자속의 비를 선택하는 단계와, 상기 선택된 코일직경에 대한 계자자속의 비가 상기 최대 설정치보다 작을때 권취속도의 변화율에 해당하는 관성 보상전류와 정격 전류아래의 전기자 전류의 합보다 더 낮은 값으로 제한되는 동작 전기자 전류의 최대치를 제한하는 단계와, 상기 선택된 코일직경에 대한 계자자속의 비를 유지하기 위해 계자시스템을 제어하는 단계로 구성함을 특징으로 하는 리일용 장력 제어방법.
제1항에 있어서, 코일직경에 비례하는 신호가 계자자속의 목표치로 설정되어, 계자시스템을 제어하는 것을 특징으로 하는 리일용 장력 제어방법.
제1항에 있어서, 권취속도에 비례하는 신호가 역기전압의 목표치로 설정되어, 계자시스템을 제어하는 것을 특징으로 하는 리일용 장력 제어방법.
제1항에 있어서, 소요 장력과 상기 소요 장력을 일정하게 유지시키는데 요하는 보상분만큼 큰 장력의 합에 대한 전기자 전류 지령신호의 환산비율이 상기 선택된 코일직경에 대한 계자자속의 비에 반비례하도록 변화됨을 특징으로 하는 리일용 장력 제어방법.
제4항에 있어서, 코일직경에 비례하는 신호가 계자자속의 목표치로 설정되어, 계자시스템을 제어하는 것을 특징으로 하는 리일용 장력 제어방법.
제4항에 있어서, 권취속도에 비례하는 신호가 역기전압의 목표치로 설정되어, 계자시스템을 제어하는 것을 특징으로 하는 리일용 장력 제어방법.
리일의 코일 직경에 대한 계자 자속의 비가 일정하게 되도록 최소한 한대의 직류 전동기(7)의 계자시스템(8)이 제어되고, 상기 한대의 직류 전동기의 전기자 전류가 전력변환장치(10)에 의해 제어되는 하나 또는 다수의 직류 전동기들에 의해 구동되고, 일정한 리일 장력을 유지하기 위해 제어되는 리일 구동장치의 리일 장력 제어장치에 있어서, 전동기(7)의 회전속도와 권취속도로 부터 코일 직경을 연산하는 코일직경 연산회로(12)와, 최대 설정치로 구성하는 그룹과 상기 최대 설정치아래의 적어도 하나의 다른 설정치로 부터 코일직경에 대한 계자자속의 비를 선택하는 상수 설정기(16)와, 상기 코일직경 연산회로(12)로 부터 얻은 코일 직경으로 부터 그리고 상기 상수 설정기(16)에 의해 선택된 코일 직경에 대한 계자자속의 비로 부터 자속지령을 구한 후, 상기 자속지령을 계자전류로 변환하여 계자전류 지령으로서 계자전원장치(11)에 상기 계자전류를 출력하는 계자전류 지령 연산회로(15)와, 상기 코일직경 연산회로(12)로 부터 구한 코일직경과 권취속도로 부터 관성보상량 및 기계적 손실 보상량을 구하고 상기 양 보상량들을 가산하여 장력 보상분을 구하는 장력 보상회로(17)와, 장력 설정기(14)로 부터의 소요의 장력과 상기 장력 보상분을 가산하고, 전기자 전류지령으로서 상기 가산치를 출력하는 전기자 전류 지령 연산회로(19)와, 상기 전기자 전류 지령 연산회로(19)에 응하여 상기 선택된 계자자속에 대한 코일직경의 비가 상기 최대 설정치보다 작을때 정격 전류아래의 전기자 전류와 권취속도에 변화율에 해당하는 관성 보상 전류의 합보다 더 낮은 값으로 제한되는 동작 전기자 전류의 최대치를 제한하는 리미터(18)로 구성함을 특징으로 하는 리일용 장력 제어장치.
제7항에 있어서, 코일직경에 비례하는 신호가 계자자속의 목표치로 설정되어, 게자시스템(8)을 제어하는 것을 특징으로 하는 리일용 장력 제어장치.
제7항에 있어서, 권취속도에 비례하는 신호가 역기전압의 목표치로 설정되어, 계자시스템(8)을 제어하는 것을 특징으로 하는 리일용 장력 제어장치.
제7항에 있어서, 전기자 전류 지령 연산회로(19)가 상기 가산치의 결과에 대한 전기자 전류 지령의 환산 비율을 상기 선택된 코일직경에 대한 계자자속의 비에 반비례하도록 하여, 전기자 전류 지령을 출력함을 특징으로 하는 리일용 장력 제어장치.
제10항에 있어서, 코일직경에 비례하는 신호가 계자자속의 목표치로 설정되어, 계자시스템(8)을 제어하는 것을 특징으로 하는 리일용 장력 제어장치.
제10항에 있어서, 권취속도에 비레하는 신호가 역기전압의 목표치로 설정되어, 계자시스템(8)을제어하는 것을 특징으로 하는 리일용 장력 제어장치.