JP3069055B2 - 電源切換回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電源切換回路に係
り、詳細には、常用電源と予備電源を負荷に対して切り
換えて接続する電源切換回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電源切換回路としては、例えば、
図５に示すものがある。この図５に示す電源切換回路１
では、常用電源Ｂ１と予備電源Ｂ２の各出力を負荷３に
対して切り換えて接続する機械式の電源切換リレー２を
利用している。この電源切換リレー２は、常用電源Ｂ１
から出力される電源電圧により励磁される励磁回路２ａ
と、この励磁回路２ａが励磁されている時に閉成する動
作接点Ｒ１，Ｒ２と、励磁回路２ａが励磁されている時
に開放する復旧接点Ｒ３，Ｒ４と、から構成されてい
る。

【０００３】したがって、この図５の電源切換回路１で
は、常用電源Ｂ１から出力される電源電圧により電源切
換リレー２の励磁回路２ａが励磁されている時は、動作
接点Ｒ１，Ｒ２を閉成して常用電源Ｂ１の出力を負荷３
に接続して、常用電源Ｂ１から出力される電源電圧を負
荷３に供給するとともに、復旧接点Ｒ３，Ｒ４を開放し
て予備電源Ｂ２の出力を負荷３から切り離している。

【０００４】また、図５の電源切換回路１では、常用電
源Ｂ１から出力される電源電圧が停電等により停止され
ると、電源切換リレー２内の励磁回路２ａが非励磁状態
となって、動作接点Ｒ１，Ｒ２を開放して常用電源Ｂ１
の出力を負荷３から切り離すとともに、復旧接点Ｒ３，
Ｒ４が閉成して予備電源Ｂ２の出力を負荷３に接続し、
予備電源Ｂ２から出力される電源電圧を負荷３に供給す
る。

【０００５】なお、図中のＳ１〜Ｓ１２は、それぞれ接
続端子を示している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の図５の電源切換回路１が利用される電源と負
荷にあっては、近時負荷容量が増大する傾向にあるとと
もに、負荷である電子回路等を防護するために電源の出
力端に絶縁トランスが増設される場合が多くなってきて
いるため、電源切換回路１による電源切換時の突入電流
が増大し、機械式の電源切換リレー２内の接点が溶着す
るといった問題が発生していた。

【０００７】例えば、図６に突入電流の例を示すよう
に、電源切換時の突入電流の電流値が“５００Ａ”にも
達してしまう場合があり、このような突入電流が流れる
ことにより電源切換リレー２内の接点が溶着してしまう
という問題が発生する。

【０００８】これは、機械式の電源切換リレー２内の接
点が金属接点であるため、金属接点が溶着に至る限界電
流値を突入電流が越えてしまうために発生する。

【０００９】また、上記図５に示した機械式の電源切換
リレー２を利用した電源切換回路１は、実際多く使用さ
れており、電源切換時に突入電流によって接点が溶着し
ないように対策を施すことが要望されている。

【００１０】そこで、上記図６に示したような突入電流
に耐えられる切換素子を利用した電源切換回路として
は、例えば、機械的リレーに比べて許容電流が大きい半
導体リレー（ソリッドステートリレー：ＳＳＲ）を利用
した電源切換回路が考えられる。しかし、この電源切換
回路の場合、半導体リレーの許容電流を越える突入電流
が流れれば、半導体リレーであっても短絡あるいは開放
状態となって、電源切換動作ができなくなる場合がある
ため、この半導体リレーにおける短絡故障あるいは開放
故障が発生した場合に、その短絡故障あるいは開放故障
を検出して対策を施す必要がある。

【００１１】本発明の課題は、電源切換時に突入電流に
よって電源切換リレーの接点が溶着しないように切換素
子として半導体リレーを利用するとともに、その半導体
リレーにおける短絡故障あるいは開放故障を検出する対
策を施した電源切換回路を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
鉄道負荷に対し、常用電源と予備電源を並列に接続し、
切り換えることによりどちらか一の電源から給電するこ
とを可能とする電源切換回路において、常用電源と負荷
との間の電源電圧供給ラインを常用電源の有無に応じて
閉成／開放制御する第１のスイッチング素子と、予備電
源と負荷との間の電源電圧供給ラインを予備電源の有無
に応じて閉成／開放制御する第２のスイッチング素子
と、前記第１のスイッチング素子の短絡故障を検知する
第１の短絡検知回路と、前記第２のスイッチング素子の
短絡故障を検知する第２の短絡検知回路と、前記第１の
スイッチング素子の開放故障を検知する開放検知回路
と、前記常用電源と前記第１のスイッチング素子との間
に接続され、前記第１の短絡検知回路による短絡検知動
作及び前記開放検知回路による開放検知動作に応じて、
当該常用電源と当該第１のスイッチング素子との間の電
源電圧供給ラインを閉成／開放する第１の閉成／開放手
段と、前記予備電源と前記第２のスイッチング素子との
間に接続され、前記第２の短絡検知回路による短絡検知
動作に応じて、当該予備電源と当該第２のスイッチング
素子との間の電源電圧供給ラインを閉成／開放する第２
の閉成／開放手段と、前記常用電源から供給される電源
電圧と前記予備電源から供給される電源電圧との合成電
圧により励磁／非励磁される励磁回路と、この励磁回路
により閉成／開放される接点を有する逆相検知リレーを
備え、この逆相検知リレーの動作により前記常用電源と
接続される配線あるいは前記予備電源と接続される配線
が逆相か否かを検知する逆相検知回路と、を備え、両電
源がともに通電している場合に前記常用電源が故障した
ときは前記予備電源に切り替わることを特徴としてい
る。

【００１３】この請求項１記載の発明の電源切換回路に
よれば、鉄道負荷に対し、常用電源と予備電源を並列に
接続し、切り換えることにより どちらか一の電源から給
電することを可能とする電源切換回路において、常用電
源と負荷との間の電源電圧供給ラインが常用電源の有無
に応じて第１のスイッチング素子により閉成／開放制御
され、予備電源と負荷との間の電源電圧供給ラインが予
備電源の有無に応じて第２のスイッチング素子により閉
成／開放制御され、第１の短絡検知回路により前記第１
のスイッチング素子の短絡故障が検知されると、あるい
は開放検知回路により前記第１のスイッチング素子の開
放故障が検知されると、前記常用電源と前記第１のスイ
ッチング素子との間に接続された第１の閉成／開放手段
により、当該常用電源と当該第１のスイッチング素子と
の間の電源電圧供給ラインが閉成／開放され、第２の短
絡検知回路により前記第２のスイッチング素子の短絡故
障が検知されると、前記予備電源と前記第２のスイッチ
ング素子との間に接続された第２の閉成／開放手段によ
り、当該予備電源と当該第２のスイッチング素子との間
の電源電圧供給ラインが閉成／開放される。また、前記
常用電源から供給される電源電圧と前記予備電源から供
給される電源電圧との合成電圧により励磁／非励磁され
る励磁回路と、この励磁回路により閉成／開放される接
点を有する逆相検知リレーを備える逆相検知リレーを備
えた逆相検知回路により、前記逆相検知リレーの動作に
より前記常用電源と接続される配線あるいは前記予備電
源と接続される配線が逆相か否かが検知される。

【００１４】したがって、従来の機械的リレーよりも許
容電流が大きいスイッチング素子（例えば、半導体リレ
ーとしてサイリスタ等）を利用した電子式の電源切換回
路としたため、電源切換時に発生する突入電流に対する
許容動作範囲を拡大することができる。

【００１５】また、第１のスイッチング素子の短絡を検
知する第１の短絡検知回路と、第１のスイッチング素子
の開放を検知する開放検知回路と、この第１の短絡検知
回路による短絡検知及び開放検知回路による開放検知に
より常用電源から第１のスイッチング素子への電源供給
ラインを閉成／開放させる第１の閉成／開放手段と、を
備えることにより、第１のスイッチング素子の短絡故障
と開放故障を確実に検知して、常用電源と予備電源との
間の切換動作を確実に行うことができる。

【００１６】また、第２のスイッチング素子の短絡を検
知する第２の短絡検知回路と、この第２の短絡検知回路
による短絡検知により予備電源から第２のスイッチング
素子への電源供給ラインを閉成／開放させる第２の閉成
／開放手段と、を備えることにより、第２のスイッチン
グ素子の短絡故障を確実に検知して通知して、作業員が
対処できるようにしている。

【００１７】さらに、前記常用電源から供給される電源
電圧と前記予備電源から供給される電源電圧との合成電
圧により励磁／非励磁される励磁回路と、この励磁回路
により閉成／開放される接点を有する逆相検知リレーを
備える逆相検知リレーを備え、前記逆相検知リレーの動
作により前記常用電源と接続される配線あるいは前記予
備電源と接続される配線が逆相か否かを検知する逆相検
知回路を備えることにより、電源配線の逆相接続を確実
に検知して通知して、作業員が対処できるようにしてい
る。

【００１８】その結果、電源切換回路は、スイッチング
素子の採用により動作の安定性を確保することができる
とともに、スイッチング素子の故障に対処する回路を備
えたことにより信頼性を向上させることができる。ま
た、逆相検知回路を備えたことにより外部の常用電源及
び予備電源と電源切換回路との間の電源配線の逆相検知
機能を電源切換回路に持たせることができ、電源切換回
路の機能向上を図ることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１〜図４は、本発明の電源切換
回路を適用した信号機等に供給される電源を切り換える
電源切換回路の一実施の形態を示す図である。

【００２０】まず、構成を説明する。

【００２１】図１は、本実施の形態の電源切換回路１０
の回路構成を示す図である。この図１において、電源切
換回路１０は、第１のサイリスタ回路１１、第２のサイ
リスタ回路１２、第１の整流回路１３、第２の整流成回
路１４、直流電圧生成回路１５、第１の短絡検知回路１
６、第２の短絡検知回路１７、開放検知回路１８、逆相
検知回路１９、リレーＲ１１，Ｒ１２，Ｒ２、短絡検知
リレーＦＲ１，ＦＲ２、開放検知リレーＲＬ、ノーヒュ
ーズブレーカーＮＦＢ１，ＮＦＢ２及びＬＥＤＬ１〜Ｌ
ＥＤＬ３により構成されている。

【００２２】電源トランスＴ１は、電源スイッチＳ１の
投入後に１号電源（常用電源）から供給される交流電圧
（例えば、ＡＣ６６００Ｖ）を所望の交流電圧（例え
ば、ＡＣ１００Ｖ）に降圧して第１のサイリスタ回路１
１、第１の整流回路１３及び直流電圧生成回路１５に供
給する。第１のサイリスタ回路１１は、サイリスタＳＣ
Ｒ１〜ＳＣＲ４（第１のスイッチング素子）により構成
され、第１の整流回路１３から供給されるゲート電圧に
より各サイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ４をＯＮさせて、電
源トランスＴ１の二次側から供給される交流電圧を負荷
に対して供給する。

【００２３】電源トランスＴ２は、電源スイッチＳ２の
投入後に２号電源（予備電源）から供給される交流電圧
（例えば、ＡＣ６６００Ｖ）を所望の交流電圧（例え
ば、ＡＣ１００Ｖ）に降圧して第２のサイリスタ回路１
２、第２の整流回路１４及び直流電圧生成回路１５に供
給する。第２のサイリスタ回路１２は、サイリスタＳＣ
Ｒ５〜ＳＣＲ８（第２のスイッチング素子）により構成
され、第２の整流回路１４から供給されるゲート電圧に
より各サイリスタＳＣＲ５〜ＳＣＲ８をＯＮして、電源
トランスＴ２の二次側から供給される交流電圧を負荷に
対して供給する。

【００２４】第１の整流回路１３は、トランスと全波整
流器から構成され、電源トランスＴ１から供給される交
流電圧を整流して、第１のサイリスタ回路１１内の各サ
イリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ４に供給するゲート電圧を生
成するとともに、リレーＲ１１，Ｒ１２を励磁する励磁
電圧を生成する。リレーＲ１１は、第１の整流回路１３
から供給される励磁電圧により励磁回路が励磁されると
速動／速放動作して、動作接点Ｒ１１1a〜Ｒ１１3a及び
復旧接点Ｒ１１1bを閉成／開放制御し、第１の整流回路
１３からサイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ４にゲート電圧が
供給される供給ライン、第２の整流回路１４からサイリ
スタＳＣＲ５〜ＳＣＲ８にゲート電圧が供給される供給
ライン、直流電圧生成回路１５からノーヒューズブレー
カーＮＦＢ１，ＮＦＢ２にＤＣ２４Ｖが供給される供給
ラインをそれぞれＯＮ／ＯＦＦ制御する。

【００２５】リレーＲ１２は、第１の整流回路１３から
供給される励磁電圧により励磁回路が励磁されると緩動
／緩放動作して、動作接点Ｒ１２1a〜Ｒ１２2a及び復旧
接点Ｒ１２1bを閉成／開放制御し、第１の整流回路１３
からサイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ４にゲート電圧が供給
される供給ライン、第２の整流回路１４からサイリスタ
ＳＣＲ５〜ＳＣＲ８にゲート電圧が供給される供給ライ
ン、直流電圧生成回路１５からノーヒューズブレーカー
ＮＦＢ１，ＮＦＢ２にＤＣ２４Ｖが供給される供給ライ
ンをそれぞれＯＮ／ＯＦＦ制御する。

【００２６】第２の整流回路１４は、トランスと全波整
流器から構成され、電源トランスＴ２から供給される交
流電圧を整流して、第２のサイリスタ回路１２内の各サ
イリスタＳＣＲ５〜ＳＣＲ８に供給するゲート電圧を生
成するとともに、リレーＲ２を励磁する励磁電圧を生成
する。リレーＲ２は、第２の整流回路１４から供給され
る励磁電圧により励磁回路が励磁されると速動／速放動
作して、動作接点Ｒ２1aを閉成／開放制御し、直流電圧
生成回路１５からノーヒューズブレーカーＮＦＢ１にＤ
Ｃ２４Ｖが供給される供給ラインをＯＮ／ＯＦＦ制御す
る。

【００２７】直流電圧生成回路１５は、並列接続された
全波整流器から構成され、電源トランスＴ１及び電源ト
ランスＴ２からそれぞれ供給される交流電圧を整流して
ＤＣ２４Ｖを生成して、逆相検知回路１９及びノーヒュ
ーズブレーカーＮＦＢ１，ＮＦＢ２に供給する。第１の
短絡検知回路１６は、第１のサイリスタ回路１１内の各
サイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ４の短絡状態を短絡検知用
変流器ＣＴに流れる電流に基づいて検知し、その短絡状
態の検知／非検知に応じて短絡検知リレーＦＲ１を励磁
／非励磁する。短絡検知リレーＦＲ１は、第１の短絡検
知回路１６により励磁／非励磁されると、動作接点ＦＲ
１1aを閉成／開放制御し、直流電圧生成回路１５からノ
ーヒューズブレーカーＮＦＢ１にＤＣ２４Ｖが供給され
る供給ラインをＯＮ／ＯＦＦ制御する。

【００２８】第２の短絡検知回路１７は、第２のサイリ
スタ回路１２内の各サイリスタＳＣＲ５〜ＳＣＲ８の短
絡状態を短絡検知用変圧器ＰＴに発生する電圧に基づい
て検知し、その短絡状態の検知／非検知に応じて短絡検
知リレーＦＲ２を励磁／非励磁する。短絡検知リレーＦ
Ｒ２は、第２の短絡検知回路１７により励磁／非励磁さ
れると、動作接点ＦＲ２1aを閉成／開放制御し、直流電
圧生成回路１５からノーヒューズブレーカーＮＦＢ２に
ＤＣ２４Ｖが供給される供給ラインをＯＮ／ＯＦＦ制御
する。

【００２９】開放検知回路１８は、トランスＴ３と全波
整流器から構成され、第１のサイリスタ回路１１内の各
サイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ４の開放状態を負荷に供給
される電源電圧により検知し、その開放状態の検知／非
検知に応じて開放検知リレーＲＬを励磁／非励磁する。
開放検知リレーＲＬは、開放検知回路１８により励磁／
非励磁されると、復旧接点ＲＬ1bを閉成／開放制御し、
直流電圧生成回路１５からノーヒューズブレーカーＮＦ
Ｂ１にＤＣ２４Ｖが供給される供給ラインをＯＮ／ＯＦ
Ｆ制御する。

【００３０】逆相検知回路１９は、直流電圧生成回路１
５の各全波整流器から供給されるＤＣ２４Ｖに基づいて
１号電源から電源トランスＴ１の一次側に接続される電
源配線、及び２号電源から電源トランスＴ２の一時側に
接続される電源配線が同相か逆相かを検知する回路であ
る。その各電源配線の接続が同相で１号電源と２号電源
から共に交流電圧が供給されている場合は、図２に示
すように、波高値が２倍の交流電圧が直流電圧生成回路
１５に印加され、各電源配線の接続が同相で１号電源と
２号電源のうち一方から交流電圧が供給されている場合
は、その電源１つ分の交流電圧が印加される。また、１
号電源からの電源配線と２号電源からの電源配線が互い
に逆相で１号電源と２号電源から共に交流電圧が供給さ
れている場合は、図２に示すように、各電源から供給
される交流電圧が打ち消し合うように直流電圧生成回路
１５に印加される。したがって、逆相検知回路１９で
は、図２に示す同相の場合は、直流電圧生成回路１５
から供給されるＤＣ２４Ｖにより逆相検知リレーＲＰを
励磁して、その復旧接点ＲＰ1b，ＲＰ2bを開放し、図２
に示す逆相の場合は、直流電圧生成回路１５から供給
されるＤＣ２４Ｖが無くなって逆相検知リレーＲＰを非
励磁して、その復旧接点ＲＰ1b，ＲＰ2bを閉成して逆相
であることを検知し、外部の逆相検知ランプ等を点灯さ
せて、電源配線が逆相で接続されていることを通知す
る。

【００３１】なお、直流電圧生成回路１５と逆相検知回
路１９との間に接続されたスイッチＳＷ１のＯＮ／ＯＦ
Ｆ操作により、逆相検知回路１９による逆相検知機能を
有効にするか無効にするかを任意に選択可能である。

【００３２】ノーヒューズブレーカーＮＦＢ１（第１の
閉成／開放手段）は、直流電圧生成回路１５からＤＣ２
４Ｖが供給されている時は、電源トランスＴ１から第１
のサイリスタ回路１１に電源電圧が供給される電源供給
ラインを閉成し、短絡検知リレーＦＲ１の動作接点ＦＲ
１1aの開放動作によりＤＣ２４Ｖの供給ラインが開放さ
れると、その電源供給ラインを開放して、１号電源から
の負荷への電源電圧の供給を停止させる。

【００３３】ノーヒューズブレーカーＮＦＢ２（第２の
閉成／開放手段）は、直流電圧生成回路１５からＤＣ２
４Ｖが供給されている時は、電源トランスＴ２から第２
のサイリスタ回路１２に電源電圧が供給される電源供給
ラインを閉成し、短絡検知リレーＦＲ２の動作接点ＦＲ
２1aの開放動作によりＤＣ２４Ｖの供給ラインが開放さ
れると、その電源供給ラインを開放して、２号電源から
の負荷への電源電圧の供給を停止させる。

【００３４】ＬＥＤＬ１は、１号電源が通電されている
時に点灯し、ＬＥＤＬ２は、２号電源が通電されている
時に点灯し、ＬＥＤＬ３は、負荷が通電されている時に
点灯する。

【００３５】次に、本実施の形態の動作を説明する。

【００３６】図１の電源切換回路１０における動作につ
いて、図３に示すタイミングチャートを参照して説明す
る。

【００３７】まず、図３（ａ）に示すようにノーヒュー
ズブレーカーＮＦＢ１は事前にＯＮ状態（動作接点ＮＦ
Ｂ１1aは閉成状態、復旧接点ＮＦＢ１1bは開放状態）と
なっており、同図（ｂ）に示す電源スイッチＳ１がＯＮ
（同図（ｂ）参照）されると、１号電源（常用電源）か
らの交流電圧（ＡＣ１００Ｖ）が電源トランスＴ１を介
して第１のサイリスタ回路１１、第１の整流回路１３及
び直流電圧生成回路１５への供給が開始されるととも
に、１号電源から通電中であることを表示するＬＥＤＬ
１が点灯される。この１号電源からの交流電圧の供給に
より、第１の整流回路１３では、その交流電圧が整流さ
れて励磁電圧が生成されてリレーＲ１１，Ｒ１２の励磁
回路が励磁される。

【００３８】この時、リレーＲ１１では、第１の整流回
路１３により励磁回路が励磁されると、その動作接点Ｒ
１１1a〜Ｒ１１3aが速動して閉成（同図（ｃ）参照）さ
れることともに、リレー１２では、第１の整流回路１３
により励磁回路が励磁されると、その動作接点Ｒ１２1
a，Ｒ１２2aが緩動して閉成（同図（ｄ）参照）され
て、第１の整流回路１３で生成されるゲート電圧の第１
のサイリスタ回路１１内の各サイリスタＳＣＲ１〜ＳＣ
Ｒ４への供給が開始されて、サイリスタＳＣＲ１〜ＳＣ
Ｒ４がＯＮ状態となり（同図（ｅ）参照）、負荷への交
流電圧の供給が開始され、負荷が通電中であることを表
示するＬＥＤＬ３が点灯される（同図（ｎ）参照）。

【００３９】また、リレーＲ１１では、第１の整流回路
１３により励磁回路が励磁されると、その復旧接点Ｒ１
１1bが開放されるとともに、リレー１２では、第１の整
流回路１３により励磁回路が励磁されると、その復旧接
点Ｒ１２1bが開放される。この各復旧接点Ｒ１１1b，Ｒ
１２1bの開放により、第２の整流回路１４から第２のサ
イリスタ回路１２へのゲート電圧供給ラインが開放され
る。すなわち、１号電源から供給される交流電圧が第１
のサイリスタ１１により負荷に供給されている間は、２
号電源が通電されても第２のサイリスタ回路１２を動作
させないようにしている。

【００４０】第１のサイリスタ回路１１内の各サイリス
タＳＣＲ１〜ＳＣＲ４がＯＮすることにより、開放検知
回路１８内の開放検知リレーＲＬの励磁回路が励磁され
て、その復旧接点ＲＬ1bが緩動して開放（同図（ｇ）参
照）される。また、第１のサイリスタ回路１１内の各サ
イリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ４がＯＮすることにより、第
１の短絡検知回路１６内の短絡検知用変流器ＣＴには、
サイリスタＳＣＲ１，ＳＣＲ２から負荷に向って流れる
電流Ｉ１と、負荷からサイリスタＳＣＲ３，ＳＣＲ４に
向って流れる電流Ｉ２により相殺されて誘導電流が流れ
ないため、短絡検知リレーＦＲ１の励磁回路は非励磁と
なり、その動作接点ＦＲ１1aは開放（同図（ｆ）参照）
のままである。

【００４１】以上の各動作が、１号電源を通電後の通常
の動作である。そして、この１号電源通電後の通常動作
の後、スイッチＳＷ１がＯＮされると（同図（ｈ）参
照）、直流電圧生成回路１５で生成されるＤＣ２４Ｖが
逆相検知回路１９に供給され、逆相検知リレーＲＰの励
磁回路が励磁されてその復旧接点ＲＰ1b，ＲＰ2bが開放
されて、逆相検知機能が有効とされる。また、直流電圧
生成回路１５で生成されるＤＣ２４Ｖは、ノーヒューズ
ブレーカーＮＦＢ２にも供給されて、そのノーヒューズ
ブレーカーＮＦＢ２がＯＮ（同図（ｉ）参照）される。

【００４２】次いで、電源スイッチＳ２がＯＮ（同図
（ｊ）参照）されると、２号電源（予備電源）からの交
流電圧（ＡＣ１００Ｖ）が電源トランスＴ２を介して第
２のサイリスタ回路１２、第２の整流回路１４及び直流
電圧生成回路１５への供給が開始されるとともに、２号
電源から通電中であることを表示するＬＥＤＬ２が点灯
される。この２号電源からの交流電圧の供給により、第
２の整流回路１４では、その交流電圧が整流されて励磁
電圧が生成されてリレーＲ２の励磁回路が励磁される。

【００４３】この時、リレーＲ２では、第２の整流回路
１４により励磁回路が励磁されると、その動作接点Ｒ２
1aが速動して閉成（同図（ｋ）参照）される。また、第
２の整流回路１４ではゲート電圧も生成されるが、第２
の整流回路１４から第２のサイリスタ回路１２へのゲー
ト電圧供給ラインがリレーＲ１１，Ｒ１２の復旧接点Ｒ
１１1b，Ｒ１２1bの開放により開放されているため、サ
イリスタＳＣＲ５〜ＳＣＲ８へのゲート電圧の供給は停
止されており、サイリスタＳＣＲ５〜ＳＣＲ８はＯＦＦ
状態（同図（ｌ）参照）である。

【００４４】以上の各動作が、１号電源が通電された後
で２号電源が通電された場合の通常の動作である。

【００４５】次に、上記１号電源と２号電源が共に通電
された状態で１号電源が停電したとすると、電源スイッ
チＳ１がＯＦＦ（同図（ａ）参照）され、第１のサイリ
スタ回路１１、第１の整流回路１３及び直流電圧生成回
路１５への１号電源からの交流電圧の供給が停止され
て、まず、第１のサイリスタ回路１１の動作が停止（Ｏ
ＦＦ）（同図（ｅ）参照）され、負荷が通電中であるこ
とを表示するＬＥＤＬ３が消灯される（同図（ｎ）参
照）。この１号電源からの交流電圧の供給停止により、
リレーＲ１１，Ｒ１２の各励磁回路は非励磁となり、そ
のリレーＲ１１の各動作接点Ｒ１１1a〜Ｒ１１3aは速動
して開放（同図（ｃ）参照）され、その復旧接点Ｒ１１
1bは速動して閉成され、そのリレーＲ１２の各動作接点
Ｒ１２1a，Ｒ１２2aは緩動して開放（同図（ｄ）参照）
され、その復旧接点Ｒ１２1bは緩動して閉成される。

【００４６】そして、リレーＲ１１の復旧接点Ｒ１１1b
及びリレーＲ１２の復旧接点Ｒ１２1bの各閉成により、
第２の整流回路１４から第２のサイリスタ回路１２への
ゲート電圧供給ラインが閉成されて、第２の整流回路１
４から第２のサイリスタ回路１２内の各サイリスタＳＣ
Ｒ５〜ＳＣＲ８へのゲート電圧の供給が開始されて、各
サイリスタＳＣＲ５〜ＳＣＲ８がＯＮ状態（同図（ｌ）
参照）となり、負荷への２号電源からの交流電圧の供給
が開始され、負荷が通電中であることを表示するＬＥＤ
Ｌ３が再点灯される（同図（ｎ）参照）。

【００４７】また、第２のサイリスタ回路１２内の各サ
イリスタＳＣ５〜ＳＣＲ８がＯＮすることにより、負荷
に印加される交流電圧の電位差により第２の短絡検知回
路１７内の短絡検知用変圧器ＰＴに誘導電流が流れ、短
絡検知リレーＦＲ２の励磁回路を励磁し、その動作接点
ＦＲ２1aが速動して閉成（同図（ｍ）参照）される。

【００４８】以上の動作が、１号電源停電時の動作であ
る。

【００４９】次いで、１号電源が復電すると、電源スイ
ッチＳ１が再度ＯＮ（同図（ｂ）参照）され、第１のサ
イリスタ回路１１、第１の整流回路１３及び直流電圧生
成回路１５への１号電源からの交流電圧の供給が再開さ
れ、１号電源から通電中であることを表示するＬＥＤＬ
１が点灯される。この１号電源からの交流電圧の供給に
より、第１の整流回路１３では、その交流電圧が整流さ
れて励磁電圧が生成されてリレーＲ１１，Ｒ１２の励磁
回路が再励磁される。

【００５０】リレーＲ１１の励磁回路が再励磁される
と、その動作接点Ｒ１１1a〜Ｒ１１3aが速動して閉成
（同図（ｃ）参照）されるとともに、その復旧接点Ｒ１
１1bが速動して開放される。また、リレーＲ１２の励磁
回路が再励磁されると、その動作接点Ｒ１２1a，Ｒ１２
2aが緩動して閉成（同図（ｄ）参照）されて、この復旧
接点Ｒ１２1bが緩動して開放される。リレーＲ１１の復
旧接点Ｒ１１1bの開放により、第２の整流回路１４から
第２のサイリスタ回路１２へのゲート電圧供給ラインが
再度開放されて、第２のサイリスタ回路１２の各サイリ
スタＳＣＲ５〜ＳＣＲ８はＯＦＦ（同図（ｌ）参照）さ
れ、負荷への交流電圧の供給が停止され、負 荷が通電中
であることを表示するＬＥＤＬ３が消灯される（同図
（ｎ）参照）。また、第２の短絡検知回路１７内の短絡
検知リレーＦＲ２の励磁回路も非励磁となって、その動
作接点ＦＲ２1aが速動して開放（同図（ｍ）参照）され
る。

【００５１】また、リレーＲ１１及びリレーＲ１２の励
磁回路が再励磁されると、その各動作接点Ｒ１１1a、Ｒ
１１2a、及びＲ１２1aが閉成され、第１の整流回路１３
で生成されるゲート電圧の第１のサイリスタ回路１１内
の各サイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ４への供給が再開され
て、サイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ４が再度ＯＮ状態とな
り（同図（ｅ）参照）、負荷への交流電圧の供給が再開
され、負荷が通電中であることを表示するＬＥＤＬ３が
点灯される（同図（ｎ）参照）。

【００５２】以上の動作が、１号電源が復電した場合の
動作である。

【００５３】次いで、第１のサイリスタ回路１１内のサ
イリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ４のいずれかが開放故障する
と、第１のサイリスタ回路１１から負荷に供給される交
流電圧が停止されるため（同図（ｅ）参照）、同時に負
荷が通電中であることを表示するＬＥＤＬ３が消灯され
（同図（ｎ）参照）、開放検知回路１８に印加されてい
た交流電圧も停止されて、その開放検知リレーＲＬの励
磁回路が非励磁状態となり、その開放検知リレーＲＬの
復旧接点ＲＬ1bが緩動して閉成（同図（ｇ）参照）され
る。この開放検知リレーＲＬの復旧接点ＲＬ1bの閉成に
より、ノーヒューズブレーカーＮＦＢ１へ通電されてト
リップ（ＯＦＦ）（同図（ａ）参照）され、１号電源か
ら第１のサイリスタ回路１１への交流電圧の供給が停止
される。

【００５４】そして、ノーヒューズブレーカーＮＦＢ１
の復旧接点ＮＦＢ１1bが閉成されて、第２の整流回路１
４から第２のサイリスタ回路１２へのゲート電圧供給ラ
インが閉成されて、第２の整流回路１４から第２のサイ
リスタ回路１２内の各サイリスタＳＣＲ５〜ＳＣＲ８へ
のゲート電圧の供給が開始されて、各サイリスタＳＣＲ
５〜ＳＣＲ８がＯＮ状態（同図（ｌ）参照）となり、負
荷への２号電源からの交流電圧の供給が開始され、負荷
が通電中であることを表示するＬＥＤＬ３が再点灯され
る（同図（ｎ）参照）。

【００５５】また、第２のサイリスタ回路１２内の各サ
イリスタＳＣ５〜ＳＣＲ８がＯＮすることにより、第２
の短絡検知回路１７内の短絡検知用変圧器ＰＴに２号電
源からの交流電力を受け、電磁誘導作用により、短絡検
知リレーＦＲ２の励磁回路を励磁し、その動作接点ＦＲ
２1aが速動して閉成（同図（ｍ）参照）される。

【００５６】以上の動作が、第１のサイリスタ回路１１
内のサイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ４のいずれかが開放故
障した場合の動作である。

【００５７】次いで、第１のサイリスタ回路１１内のサ
イリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ４のいずれかが短絡故障する
と、第１の短絡検知回路１６内の短絡検知用変流器ＣＴ
には、サイリスタＳＣＲ１，ＳＣＲ２から負荷に向って
流れる電流Ｉ１と、負荷からサイリスタＳＣＲ３，ＳＣ
Ｒ４に向って流れる電流Ｉ２とのバランスが一瞬崩れて
誘導電流が一瞬流れるため、この一瞬間に短絡検知リレ
ーＦＲ１の励磁回路は励磁状態となり、その動作接点Ｆ
Ｒ１1aは一瞬間だけ閉成（同図（ｆ）参照）される。こ
の短絡検知リレーＦＲ１の動作接点ＦＲ１1aの動作によ
りノーヒューズブレーカーＮＦＢ１へ通電されてトリッ
プ（ＯＦＦ）（同図（ａ）参照）され、その動作接点Ｎ
ＦＢ１1aが開放されるとともに、その復旧接点ＮＦＢ１
1bが閉成される。また、この短絡検知リレーＦＲ１の励
磁タイミングと同一タイミングで、開放検知回路１８内
の一瞬間だけ開放検知リレーＲＬが非励磁されて、その
復旧接点ＲＬ1bが一瞬間だけ閉成（同図（ｇ）参照）さ
れる。

【００５８】そして、この時、復旧接点ＮＦＢ１1bが閉
成されることにより、第２の整流回路１４と第２のサイ
リスタ回路１２との間のゲート電圧供給ラインが閉成さ
れるため、第２の整流回路１４から第２のサイリスタ回
路１２内の各サイリスタＳＣＲ５〜ＳＣＲ８へのゲート
電圧の供給が開始されて、各サイリスタＳＣＲ５〜ＳＣ
Ｒ８がＯＮ状態（同図（ｌ）参照）となる。

【００５９】第２のサイリスタ回路１２内の各サイリス
タＳＣ５〜ＳＣＲ８がＯＮすることにより、第２の短絡
検知回路１７内の短絡検知用変圧器ＰＴに２号電源から
の交流電力を受け、電磁誘導作用により、短絡検知リレ
ーＦＲ２の励磁回路を励磁し、その動作接点ＦＲ２1aが
速動して閉成（同図（ｍ）参照）される。このため、負
荷への２号電源からの交流電圧の供給が開始され、負荷
が通電中であることを表示するＬＥＤＬ３が再点灯され
る（同図（ｎ）参照）。

【００６０】以上の動作が、第１のサイリスタ回路１１
内のサイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ４のいずれかが短絡故
障した場合の動作である。

【００６１】次いで、第２のサイリスタ回路１１内のサ
イリスタＳＣＲ５〜ＳＣＲ８のいずれかが開放故障した
場合は、検知せず１号電源側から負荷への電源電圧の供
給を継続する。

【００６２】次いで、第２のサイリスタ回路１２内のサ
イリスタＳＣＲ５〜ＳＣＲ８のいずれかが短絡故障する
と、第２の短絡検知回路１７内の短絡検知用変圧器ＰＴ
には、サイリスタＳＣＲ５，ＳＣＲ６から負荷に向って
流れる電流Ｉ３と、負荷からサイリスタＳＣＲ７，ＳＣ
Ｒ８に向って流れる電流Ｉ４とのバランスが崩れて電位
差が発生するため、この電位差により短絡検知リレーＦ
Ｒ２の励磁回路は励磁状態となり、その動作接点ＦＲ２
1aは閉成（同図（ｍ）参照）される。この短絡検知リレ
ーＦＲ２の動作接点ＦＲ２1aの動作によりノーヒューズ
ブレーカーＮＦＢ２がトリップ（ＯＦＦ）（同図（ｉ）
参照）される。しかし、この時、第２の整流回路１４か
ら第２のサイリスタ回路１２へのゲート電圧の供給は継
続されるため、各サイリスタＳＣＲ５〜ＳＣＲ８がＯＮ
状態（同図（ｌ）参照）となり、負荷が通電中であるこ
とを表示するＬＥＤＬ３の点灯は継続される（同図
（ｎ）参照）。

【００６３】以上の動作が、第２のサイリスタ回路１２
内のサイリスタＳＣＲ５〜ＳＣＲ８のいずれかが短絡故
障した場合の動作である。

【００６４】以上の電源切換回路１０における各動作を
場合分けして一覧表としたものを図４に示す。

【００６５】本実施の形態の電源切換回路１０では、１
号電源（常用電源）と負荷との間の交流電圧供給ライン
を１号電源の有無に応じてＯＮ／ＯＦＦ制御されるサイ
リスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ４を備える第１のサイリスタ回
路１１と、２号電源（予備電源）と負荷との間の交流電
圧供給ラインを２号電源の有無に応じてＯＮ／ＯＦＦ制
御されるサイリスタＳＣＲ５〜ＳＣＲ８を備える第２の
サイリスタ回路１２と、を備えることにより、従来の機
械的リレーよりも許容電流が大きい半導体リレーとして
サイリスタを利用した電子式の電源切換回路としたた
め、電源切換時に発生する突入電流に対する許容動作範
囲を拡大することができる。

【００６６】また、本実施の形態の電源切換回路１０で
は、短絡検知用変流器ＣＴに流れる電流により励磁され
る励磁回路を有する短絡検知リレーＦＲ１を備えて、第
１のサイリスタ回路１１内のサイリスタＳＣＲ１〜ＳＣ
Ｒ４の短絡を検知する第１の短絡検知回路１６と、第１
のサイリスタ回路１１から負荷に印加される交流電圧に
より励磁される励磁回路を有する開放検知リレーＲＬを
備えて、第１のサイリスタ回路１１内のサイリスタＳＣ
Ｒ１〜ＳＣＲ４の開放を検知する開放検知回路１８と、
第１の短絡検知回路１６による短絡検知及び開放検知回
路１８による開放検知により電源トランスＴ１から第１
のサイリスタ回路１１への電源供給ラインをトリップさ
せるノーヒューズブレーカーＮＦＢ１と、を備えること
により、第１のサイリスタ回路１１内のサイリスタＳＣ
Ｒ１〜ＳＣＲ４の短絡故障と開放故障を確実に検知し
て、１号電源と２号電源との間の切換動作を確実に行う
ことができるようにしている。

【００６７】また、本実施の形態の電源切換回路１０で
は、短絡検知用変圧器ＰＴに印加される電圧により励磁
される励磁回路を有する短絡検知リレーＦＲ２を備え
て、第２のサイリスタ回路１２内のサイリスタＳＣＲ５
〜ＳＣＲ８の短絡を検知する第２の短絡検知回路１７
と、第２の短絡検知回路１７による短絡検により電源ト
ランスＴ２から第２のサイリスタ回路１２への電源供給
ラインをトリップさせるノーヒューズブレーカーＮＦＢ
２と、を備えることにより、第２のサイリスタ回路１２
内のサイリスタＳＣＲ５〜ＳＣＲ８の短絡故障を確実に
検知して通知して、作業員が対処できるようにしてい
る。

【００６８】さらに、本実施の形態の電源切換回路１０
では、電源トランスＴ１の一次側に接続される電源配
線、及び２号電源から電源トランスＴ２の一時側に接続
される電源配線が同相場合は、直流電圧生成回路１５か
ら供給されるＤＣ２４Ｖにより逆相検知リレーＲＰを励
磁して、その復旧接点ＲＰ1b，ＲＰ2bを開放し、その電
源の配線が逆相の場合は、直流電圧生成回路１５から供
給されるＤＣ２４Ｖが無くなって逆相検知リレーＲＰを
非励磁して、その復旧接点ＲＰ1b，ＲＰ2bを閉成して逆
相であることを検知し、外部の逆相検知ランプ等を点灯
させて、電源配線が逆相で接続されていることを通知す
る逆相検知回路１９を備えることにより、電源配線の逆
相接続を確実に検知して通知して、作業員が対処できる
ようにしている。

【００６９】したがって、電源切換回路１０は、サイリ
スタの採用により動作の安定性を確保することができる
とともに、サイリスタの故障に対処する回路を備えたこ
とにより信頼性を向上させることができる。また、逆相
検知回路１９を備えたことにより外部の１号電源及び２
号電源と電源切換回路１０との間の電源配線の逆相検知
機能を電源切換回路１０に持たせることができ、電源切
換回路１０の機能向上を図ることができる。

【００７０】また、本実施の形態の電源切換回路１０が
接続される負荷として信号機を設定したが、この信号機
が鉄道に利用されるものの場合は、電源切換用の素子と
して機械式リレーより許容電流量が大きいサイリスタＳ
ＣＲ１〜ＳＣＲ８が利用されるとともに、サイリスタＳ
ＣＲ１〜ＳＣＲ８の短絡故障及び開放故障を検知する検
知回路を設けているため、電源切換時に接点が溶着して
信号器が誤動作することを回避することができ、列車の
運行制御に支障を来すことを回避することができる。

【００７１】

【発明の効果】請求項１記載の発明の電源切換回路によ
れば、従来の機械的リレーよりも許容電流が大きいスイ
ッチング素子（例えば、半導体リレーとしてサイリスタ
等）を利用した電子式の電源切換回路としたため、電源
切換時に発生する突入電流に対する許容動作範囲を拡大
することができる。

【００７２】また、第１のスイッチング素子の短絡を検
知する第１の短絡検知回路と、第１のスイッチング素子
の開放を検知する開放検知回路と、この第１の短絡検知
回路による短絡検知及び開放検知回路による開放検知に
より常用電源から第１のスイッチング素子への電源供給
ラインを閉成／開放させる第１の閉成／開放手段と、を
備えることにより、第１のスイッチング素子の短絡故障
と開放故障を確実に検知して、常用電源と予備電源との
間の切換動作を確実に行うことができる。

【００７３】また、第２のスイッチング素子の短絡を検
知する第２の短絡検知回路と、この第２の短絡検知回路
による短絡検知により予備電源から第２のスイッチング
素子への電源供給ラインを閉成／開放させる第２の閉成
／開放手段と、を備えることにより、第２のスイッチン
グ素子の短絡故障を確実に検知して通知して、作業員が
対処できるようにしている。

【００７４】さらに、前記常用電源から供給される電源
電圧と前記予備電源から供給される電源電圧との合成電
圧により励磁／非励磁される励磁回路と、この励磁回路
により閉成／開放される接点を有する逆相検知リレーを
備える逆相検知リレーを備え、前記逆相検知リレーの動
作により前記常用電源と接続される配線あるいは前記予
備電源と接続される配線が逆相か否かを検知する逆相検
知回路を備えることにより、電源配線の逆相接続を確実
に検知して通知して、作業員が対処できるようにしてい
る。

【００７５】その結果、電源切換回路は、スイッチング
素子の採用により動作の安定性を確保することができる
とともに、スイッチング素子の故障に対処する回路を備
えたことにより信頼性を向上させることができる。ま
た、逆相検知回路を備えたことにより外部の常用電源及
び予備電源と電源切換回路との間の電源配線の逆相検知
機能を電源切換回路に持たせることができ、電源切換回
路の機能向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電源切換回路を適用した一実施の形態
の電源切換回路１０の回路構成を示す図。

【図２】図１の逆相検知回路１９により検知される同相
電圧波形と逆相電圧波形の関係を示す図。

【図３】図１の電源切換回路１０の動作を説明するため
のタイミングチャート。

【図４】図１の電源切換回路１０の各種動作を一覧表で
示す図。

【図５】従来の電源切換回路の回路構成を示す図。

【図６】図５の電源切換回路において電源が切り換えら
れた時に発生する突入電流の一例を示す図。

【符号の説明】

１０ 電源切換回路 １１ 第１のサイリスタ回路 １２ 第２のサイリスタ回路 １３ 第１の整流回路 １４ 第２の整流回路 １５ 直流電圧生成回路 １６ 第１の短絡検知回路 １７ 第２の短絡検知回路 １８ 開放検知回路 １９ 逆相検知回路 ＣＴ 短絡検知用変流器 Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ ＬＥＤ ＮＦＢ１，ＮＦＢ２ ノーヒューズブレーカー ＰＴ 短絡検知用変圧器 Ｒ１１，Ｒ１２ リレー ＦＲ１，ＦＲ２ 短絡検知リレー ＲＬ 開放検知リレー ＲＰ 逆相検知リレー Ｓ１，Ｓ２ 電源スイッチ ＳＷ１ スイッチ Ｔ１，Ｔ２ 電源トランス Ｔ３ トランス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−168936（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−249059（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−143295（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−80142（ＪＰ，Ｕ) 登録実用新案3041449（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02J 9/00 - 11/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鉄道負荷に対し、常用電源と予備電源を並
   列に接続し、切り換えることによりどちらか一の電源か
   ら給電することを可能とする電源切換回路において、 常用電源と負荷との間の電源電圧供給ラインを常用電源
   の有無に応じて閉成／開放制御する第１のスイッチング
   素子と、 予備電源と負荷との間の電源電圧供給ラインを予備電源
   の有無に応じて閉成／開放制御する第２のスイッチング
   素子と、 前記第１のスイッチング素子の短絡故障を検知する第１
   の短絡検知回路と、 前記第２のスイッチング素子の短絡故障を検知する第２
   の短絡検知回路と、 前記第１のスイッチング素子の開放故障を検知する開放
   検知回路と、 前記常用電源と前記第１のスイッチング素子との間に接
   続され、前記第１の短絡検知回路による短絡検知動作及
   び前記開放検知回路による開放検知動作に応じて、当該
   常用電源と当該第１のスイッチング素子との間の電源電
   圧供給ラインを閉成／開放する第１の閉成／開放手段
   と、 前記予備電源と前記第２のスイッチング素子との間に接
   続され、前記第２の短絡検知回路による短絡検知動作に
   応じて、当該予備電源と当該第２のスイッチング素子と
   の間の電源電圧供給ラインを閉成／開放する第２の閉成
   ／開放手段と、 前記常用電源から供給される電源電圧と前記予備電源か
   ら供給される電源電圧との合成電圧により励磁／非励磁
   される励磁回路と、この励磁回路により閉成／開放され
   る接点を有する逆相検知リレーを備え、この逆相検知リ
   レーの動作により前記常用電源と接続される配線あるい
   は前記予備電源と接続される配線が逆相か否かを検知す
   る逆相検知回路と、を備え、両電源がともに通電している場合に前記常用電
   源が故障したときは前記予備電源に切り替わることを 特
   徴とする電源切換回路。