JP5249704B2 - Electromagnetic operating mechanism drive circuit - Google Patents
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Description
この発明は、例えば真空遮断器の真空バルブ等を開閉操作する電磁操作機構の駆動回路の改良に関する。 The present invention relates to an improvement of a drive circuit of an electromagnetic operation mechanism that opens and closes a vacuum valve of a vacuum circuit breaker, for example.
従来の真空遮断器の真空バルブを開閉操作する電磁操作機構の駆動回路は、例えば断面が角形で棒状の可動鉄心の両端部に配置された閉極用及び開極用のコイルに通電することにより可動鉄心を往復駆動して可動鉄心に連結された真空バルブの開閉接点を開閉操作している。主開閉接点の閉極は、閉極用のコイルを放電スイッチを介して充電されたコンデンサに接続し、放電スイッチを閉じることにより行い、閉極が完了すれば放電スイッチを開路して閉極用のコイルに流れていた電流を遮断する。このときに発生するサージ電圧を抑制するために、閉極用のコイルに並列にダイオードを接続し、投入完了後すなわち主開閉接点の閉路完了後閉極用のコイルに流れていた電流を遮断するときそれまで閉極用のコイルに流れていた電流を閉極用のコイルとダイオードとによるループ回路に流すようにされている(例えば、特許文献1参照)。 The drive circuit of the electromagnetic operation mechanism that opens and closes the vacuum valve of the conventional vacuum circuit breaker is, for example, by energizing the coil for closing and opening disposed at both ends of the rod-shaped movable iron core having a square cross section. The movable iron core is driven back and forth to open and close the open / close contact of the vacuum valve connected to the movable iron core. The main switching contact is closed by connecting a closing coil to a charged capacitor via a discharge switch and closing the discharge switch. When the closing is complete, the discharge switch is opened to close Cut off the current that was flowing in the coil. In order to suppress the surge voltage generated at this time, a diode is connected in parallel to the closing coil to cut off the current flowing in the closing coil after completion of closing, that is, after completion of closing of the main switching contact. In some cases, the current that has been flowing through the closing coil is passed through a loop circuit that includes a closing coil and a diode (see, for example, Patent Document 1).
ところで、可動鉄心に対し、閉極用と開極用との2つのコイルを設け、それぞれのコイルに上記のようなダイオードを並列に接続した場合、一方のコイルへ電流を流した際に、もう一方の電流を流していないコイルに誘導電圧が発生する。このため、その誘導電圧によりコイルとダイオードとのループ回路に電流が流れ、閉極時あるいは開極時すなわちコイルを励磁するときにコンデンサからコイルへのエネルギー供給において電力損失が生じる。 By the way, when two coils for closing and opening are provided for the movable iron core, and the above diodes are connected in parallel to each of the coils, when the current is supplied to one coil, An induced voltage is generated in the coil that is not carrying one current. For this reason, current flows in the loop circuit of the coil and diode due to the induced voltage, and power loss occurs in energy supply from the capacitor to the coil at the time of closing or opening, that is, when exciting the coil.
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、コイルを励磁するときの電力損失を低減できる電磁操作機構の駆動回路を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to obtain a drive circuit for an electromagnetic operation mechanism that can reduce power loss when exciting a coil.
この発明に係る電磁操作機構の駆動回路は、
駆動対象物に連結される可動鉄心並びに可動鉄心を駆動する第1及び第2のコイルを有する電磁操作機構の駆動回路であって、第1及び第2のコイルをそれぞれ直流電源に接続する第1及び第2の開閉スイッチと、第1の並列接続用スイッチと第1の抵抗とが直列に接続された第1の直列回路が第1のコイルに並列に接続された第1の過電圧抑制回路と、第2の並列接続用スイッチと第2の抵抗とが直列に接続された第2の直列回路が第2のコイルに並列に接続された第2の過電圧抑制回路とを備え、
第1の開閉スイッチを閉路して第1のコイルを励磁することにより可動鉄心を第1の位置に駆動し、第2の開閉スイッチを閉路して第2のコイルを励磁することにより可動鉄心を第2の位置に駆動し、
第1の開閉スイッチが閉路されるとき第2の並列接続用スイッチが開路されており、
第1の並列接続用スイッチは、第1の開閉スイッチの閉路後第1の所定時間後に閉路するとともに第1の開閉スイッチの開路後第2の所定時間後に開路し、
第2の開閉スイッチが閉路されるとき第1の並列接続用スイッチが開路されており、
第2の並列接続用スイッチは、第2の開閉スイッチの閉路後第3の所定時間後に閉路するとともに第2の開閉スイッチの開路後第4の所定時間後に開路するものである。
The drive circuit of the electromagnetic operating mechanism according to the present invention is as follows:
A drive circuit for an electromagnetic operating mechanism having a movable iron core coupled to a driving object and first and second coils for driving the movable iron core, wherein the first and second coils are respectively connected to a DC power source. And a first overvoltage suppressing circuit in which a first series circuit in which a first open / close switch, a first parallel connection switch, and a first resistor are connected in series is connected in parallel to the first coil; A second overvoltage suppressing circuit in which a second series circuit in which a second switch for parallel connection and a second resistor are connected in series is connected in parallel to the second coil;
The movable iron core is driven to the first position by closing the first open / close switch and exciting the first coil, and the movable iron core is excited by closing the second open / close switch and exciting the second coil. Drive to the second position,
When the first open / close switch is closed, the second parallel connection switch is open;
The first parallel connection switch is closed after a first predetermined time after the first opening / closing switch is closed and opened after a second predetermined time after the opening of the first opening / closing switch,
When the second open / close switch is closed, the first parallel connection switch is open ;
The second parallel connection switch is closed after a third predetermined time after the second open / close switch is closed and opened after a fourth predetermined time after the second open / close switch is opened.
この発明は、駆動対象物に連結される可動鉄心並びに可動鉄心を駆動する第1及び第2のコイルを有する電磁操作機構の駆動回路であって、第1及び第2のコイルをそれぞれ直流電源に接続する第1及び第2の開閉スイッチと、第1の並列接続用スイッチと第1の抵抗とが直列に接続された第1の直列回路が第1のコイルに並列に接続された第1の過電圧抑制回路と、第2の並列接続用スイッチと第2の抵抗とが直列に接続された第2の直列回路が第2のコイルに並列に接続された第2の過電圧抑制回路とを備え、
第1の開閉スイッチを閉路して第1のコイルを励磁することにより可動鉄心を第1の位置に駆動し、第2の開閉スイッチを閉路して第2のコイルを励磁することにより可動鉄心を第2の位置に駆動し、
第1の開閉スイッチが閉路されるとき第2の並列接続用スイッチが開路されており、
第1の並列接続用スイッチは、第1の開閉スイッチの閉路後第1の所定時間後に閉路するとともに第1の開閉スイッチの開路後第2の所定時間後に開路し、
第2の開閉スイッチが閉路されるとき第1の並列接続用スイッチが開路されており、
第2の並列接続用スイッチは、第2の開閉スイッチの閉路後第3の所定時間後に閉路するとともに第2の開閉スイッチの開路後第4の所定時間後に開路するものであるので、
コイルを励磁するときの電力損失を低減できる。
The present invention is a drive circuit for an electromagnetic operating mechanism having a movable iron core coupled to a driving object and first and second coils for driving the movable iron core, wherein the first and second coils are used as DC power sources, respectively. A first series circuit in which a first and second open / close switch to be connected, a first parallel connection switch, and a first resistor are connected in series is connected in parallel to the first coil. An overvoltage suppression circuit, and a second overvoltage suppression circuit in which a second series circuit in which a second parallel connection switch and a second resistor are connected in series is connected in parallel to the second coil,
The movable iron core is driven to the first position by closing the first open / close switch and exciting the first coil, and the movable iron core is excited by closing the second open / close switch and exciting the second coil. Drive to the second position,
When the first open / close switch is closed, the second parallel connection switch is open;
The first parallel connection switch is closed after a first predetermined time after the first opening / closing switch is closed and opened after a second predetermined time after the opening of the first opening / closing switch,
When the second open / close switch is closed, the first parallel connection switch is open ;
Since the second parallel connection switch is closed after the third predetermined time after the second opening / closing switch is closed and opened after the fourth predetermined time after the opening of the second opening / closing switch ,
Power loss when exciting the coil can be reduced.
実施の形態1.
図1及び図2は、この発明の実施の形態1を示す電磁操作機構の駆動回路を示すものであり、図1は電磁操作機構の駆動回路の構成を示す回路図、図2は動作を説明するためのタイミングチャートである。図1において、電磁操作機構は、可動鉄心と第1及び第2のコイルとしての閉極用及び開極用のコイル5,6を有している。可動鉄心2は、詳細は図示していないが、例えば板状の電磁鋼板が積層されて形成された断面が矩形の棒状のものであり、当該可動鉄心2の両端部に矩形環状の上記コイル5,6が配設されている。そして、コイル5あるいはコイル6に通電することにより可動鉄心2を駆動して図示しない固定鉄心に吸引させることにより、第1の位置と第2の位置との間を往復移動させ、可動鉄心2に連結された操作対象物を駆動する。操作対象物は、例えば真空遮断器の真空バルブの可動導体に固着された可動接点であり、可動導体を往復駆動することにより真空バルブを開閉する。なお、閉極用及び開極用のコイル5,6間には、かなり大きな相互インダクタンスが存在する。
1 and 2 show a drive circuit of an electromagnetic operation mechanism according to
閉極用のコイル5は、ダイオード13及び第1の開閉スイッチとしてのスイッチ14を介して、直流電源としてのコンデンサ11に接続されている。ダイオード13は、スイッチ14をオン状態としたときにコイル5を流れる電流の方向が逆方向になることがないようするためのものである。ダイオード16と抵抗17とスイッチ18とが直列に接続された直列回路19が、閉極用のコイル5と並列に接続されている。なお、ダイオード16がこの発明における第1の一方向導通装置であり、抵抗17が第1の抵抗であり、スイッチ18が第1の並列接続用スイッチであり、直列回路19が第1の直列回路及び第1の過電圧抑制回路である。以上のコンデンサ11、ダイオード13、スイッチ14、及び直列回路19により、閉極側の駆動回路が構成されている。なお、スイッチ14とスイッチ18には電界効果トランジスタ(MOSFET)が用いられている。
The
開極用のコイル6は、ダイオード23及び第2の開閉スイッチとしてのスイッチ24を介して、直流電源としてのコンデンサ21に接続されている。ダイオード23は、スイッチ24をオン状態としたときにコイル6を流れる電流の方向が逆方向になることがないようするためのものである。ダイオード26と抵抗27とスイッチ28とが直列に接続された直列回路29が開極用のコイル6と並列に接続されている。なお、ダイオード26がこの発明における第2の一方向導通装置であり、抵抗27が第2の抵抗であり、スイッチ28が第2の並列接続用スイッチであり、直列回路29が第2の直列回路及び第2の過電圧抑制回路である。以上のコンデンサ21、ダイオード23、スイッチ24、及び直列回路29により、開極側の駆動回路が構成されている。スイッチ24とスイッチ28には電界効果トランジスタ(MOSFET)が用いられている。なお、コンデンサ11,21は、図示していない直流の電源から電力の供給を受け、充電される。
The
次に、このように構成された駆動回路の動作を、図1及び図2によって説明する。閉極側のコンデンサ11から閉極用のコイル5に電流を流し図示しない真空バルブを閉極する場合、図2(a)〜(d)に示すように、閉極側のスイッチ14、スイッチ18、開極側のスイッチ24及びスイッチ28はオフ状態にされている。そして、スイッチ14をオン状態にすると(図2(a))、閉極用のコイル5に電流が流れ励磁される。このとき、スイッチ24及びスイッチ28がオフ状態であるため(図2(d))、開極用のコイル6に誘導電圧が発生しても、流れる経路が存在しないため、コイル6による電力損失は生じない。スイッチ18は、スイッチ14がオン状態になった後すこし遅れて所定時間t1後にオン状態になる(図2(b))。スイッチ18がスイッチ14より所定時間t1遅れてオン状態になるのは、スイッチ18を含む回路の方がスイッチ14を含む回路よりも時定数が大きいためである。
Next, the operation of the drive circuit configured as described above will be described with reference to FIGS. When a current is passed from the
そして、スイッチ18がオン状態になってから所定時間t2後にスイッチ14がオフ状態となる(図2(b))。スイッチ14がオフ状態となるときに発生する開閉サージは、ダイオード13、ダイオード16、抵抗17、スイッチ18、閉極用のコイル5のループ回路により吸収される。ループ回路を流れる電流が減衰して小さくなった時点、すなわちスイッチ14がオフ状態となったときから所定時間t3後にスイッチ18がオフ状態になる(図2(b))。
Then, after a predetermined time t2 after the
同様に、開極側のコンデンサ21から開極用のコイル6に電流を流し図示しない真空バルブを開極する場合、図2(a)〜(d)に示すように、スイッチ14及びスイッチ18はオフ状態にされている。そして、スイッチ24をオン状態とすると(図2(c))、開極用のコイル6に電流が流れ励磁される。このとき、スイッチ14及びスイッチ18がオフ状態であるため(図2(b))、閉極用のコイル5に誘導電圧が発生したとしても、流れる経路が存在しないため、コイル5による電力損失は生じない。スイッチ28は、スイッチ24がオン状態になった後すこし遅れて所定時間t4後にオン状態になる(図2(d))。スイッチ28がスイッチ24より所定時間t4遅れてオン状態になるのは、スイッチ28を含む回路の方がスイッチ24を含む回路よりも時定数が大きいためである。
Similarly, when a current is passed from the opening-
そして、スイッチ28がオン状態になってから所定時間t5後にスイッチ24がオフ状態となる(図2(c))。スイッチ24がオフ状態となるときに発生する開閉サージは、ダイオード23、ダイオード26、抵抗27、スイッチ28、閉極用のコイル6のループ回路により吸収される。ループ回路を流れる電流が減衰して小さくなった時点、すなわちスイッチ24がオフ状態となったときから所定時間t6後にスイッチ28がオフ状態になる(図2(d))。
Then, after a predetermined time t5 after the
なお、時間t1〜t6について、一例をあげれば次の通りである。この値は、可動鉄心2が駆動する真空バルブの大きさ等により異なる。
t1:数ms程度(この発明における第1の所定時間)
t2:50ms程度
t3:50ms程度(この発明における第2の所定時間)
t4:数ms程度(この発明における第3の所定時間)
t5:50ms程度
t6:100ms程度(この発明における第4の所定時間)
An example of the times t1 to t6 is as follows. This value varies depending on the size of the vacuum valve driven by the
t1: about several ms (first predetermined time in the present invention)
t2: about 50 ms t3: about 50 ms (second predetermined time in the present invention)
t4: about several ms (third predetermined time in the present invention)
t5: about 50 ms t6: about 100 ms (fourth predetermined time in the present invention)
この実施の形態における電磁操作機構の駆動回路は、以上のように構成されているので、相互インダクタンスを有する2つのコイルを駆動する駆動回路において、一方のコイルを励磁する場合に、励磁しない方のコイルを循環する電流回路がないので、コイルを励磁するときの電力損失を低減できる。 Since the drive circuit of the electromagnetic operating mechanism in this embodiment is configured as described above, in the drive circuit that drives two coils having mutual inductance, when one coil is excited, the one that is not excited Since there is no current circuit circulating through the coil, power loss when exciting the coil can be reduced.
実施の形態2.
図3は、この発明の実施の形態2である電磁操作機構の駆動回路の構成を示す回路図である。この実施の形態は、図1の電磁操作機構の駆動回路において、部品を削減して構成を簡易化したものである。すなわち、図1におけるダイオード13,16,23,26を省いたものである。第1の過電圧抑制回路としての第1の直列回路59は、抵抗17とスイッチ18とが直列に接続されて構成されている。第2の過電圧抑制回路としての第2の直列回路69は、抵抗27とスイッチ28とが直列に接続されて構成されている。このように、ダイオード13,16,23,26を省いた場合でも、スイッチ14とスイッチ18との開閉タイミング及びスイッチ24とスイッチ28との開閉タイミングを適切に制御すれば、電力損失の増加を抑制できる。例えば、スイッチ18がオン状態となるタイミングをスイッチ14がオフ状態になる直前に設定することにより、第1の直列回路59すなわち抵抗17における電力損失を最小限に抑制でき、かつ回路を簡略化できる。スイッチ24とスイッチ28との開閉タイミングについても同様である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing the configuration of the drive circuit of the electromagnetic operating mechanism according to the second embodiment of the present invention. In this embodiment, the configuration of the drive circuit of the electromagnetic operation mechanism shown in FIG. 1 is simplified by reducing the number of components. That is, the
なお、以上の各実施の形態においては、電磁操作機構は真空遮断器の真空バルブの開閉操作に用いる場合について説明したが、これに限られるものではなく、扉の開閉、バルブの開閉その他の操作のためのアクチュエータとして用いられるものであっても、同様の効果を奏する。また、直流電源として充電されたコンデンサを用いるものを示したが、蓄電池や交流を整流して得た直流電源であっても、同様の効果を奏する。 In each of the above embodiments, the electromagnetic operation mechanism has been described for use in opening and closing the vacuum valve of the vacuum circuit breaker. However, the present invention is not limited to this. Even if it is used as an actuator for the above, the same effect is obtained. Moreover, although what used the capacitor | condenser charged as DC power supply was shown, even if it is DC power supply obtained by rectifying a storage battery or alternating current, there exists the same effect.
2 可動鉄心、5 開極用のコイル、6 閉極用のコイル、
11,21 コンデンサ、14,24 スイッチ、16,26 ダイオード、
17,27 抵抗、18,28 スイッチ、19,29,59,69 直列回路。
2 movable iron core, 5 coil for opening, 6 coil for closing,
11, 21 capacitors, 14, 24 switches, 16, 26 diodes,
17, 27 resistors, 18, 28 switches, 19, 29, 59, 69 series circuit.
Claims (3)
上記第1の開閉スイッチを閉路して上記第1のコイルを励磁することにより上記可動鉄心を第1の位置に駆動し、上記第2の開閉スイッチを閉路して上記第2のコイルを励磁することにより上記可動鉄心を第2の位置に駆動し、
上記第1の開閉スイッチが閉路されるとき上記第2の並列接続用スイッチが開路されており、
上記第1の並列接続用スイッチは、上記第1の開閉スイッチの閉路後第1の所定時間後に閉路するとともに上記第1の開閉スイッチの開路後第2の所定時間後に開路し、
上記第2の開閉スイッチが閉路されるとき上記第1の並列接続用スイッチが開路されており、
上記第2の並列接続用スイッチは、上記第2の開閉スイッチの閉路後第3の所定時間後に閉路するとともに上記第2の開閉スイッチの開路後第4の所定時間後に開路するものである
電磁操作機構の駆動回路。 A drive circuit for an electromagnetic operating mechanism having a movable iron core coupled to a drive object and first and second coils for driving the movable iron core, wherein the first and second coils are connected to a DC power source, respectively. A first overvoltage in which a first series circuit in which a first and second open / close switch, a first parallel connection switch, and a first resistor are connected in series is connected in parallel to the first coil. A second overvoltage suppression circuit in which a suppression circuit, a second series circuit in which a second parallel connection switch and a second resistor are connected in series are connected in parallel to the second coil;
The first open / close switch is closed to excite the first coil to drive the movable iron core to the first position, and the second open / close switch is closed to excite the second coil. To drive the movable iron core to the second position,
When the first open / close switch is closed, the second parallel connection switch is open;
The first parallel connection switch is closed after a first predetermined time after the first open / close switch is closed and opened after a second predetermined time after the first open / close switch is opened,
When the second open / close switch is closed, the first parallel connection switch is open ;
The second parallel connection switch is closed after a third predetermined time after the second open / close switch is closed, and is opened after a fourth predetermined time after the second open / close switch is opened. /> Drive circuit for electromagnetic operation mechanism.
上記第2の直列回路は、第2の一方向導通装置を有し、上記第2の一方向導通装置と上記第2の並列接続用スイッチと上記第2の抵抗とが直列に接続されたものであって、上記第2の一方向導通装置の極性が上記直流電源の極性と逆極性になるようにして上記第2のコイルに並列に接続されたものであることを特徴とする請求項1に記載の電磁操作機構の駆動回路。 The first series circuit includes a first one-way conduction device, and the first one-way conduction device, the first parallel connection switch, and the first resistor are connected in series. And the first one-way conduction device is connected in parallel to the first coil such that the polarity of the first one-way conduction device is opposite to the polarity of the DC power supply,
The second series circuit includes a second one-way conduction device, and the second one-way conduction device, the second parallel connection switch, and the second resistor are connected in series. The second one-way conduction device is connected in parallel to the second coil such that the polarity of the second one-way conduction device is opposite to the polarity of the DC power supply. The drive circuit of the electromagnetic operation mechanism described in 1.
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