JPH02207505A - 電磁石励磁回路 - Google Patents

電磁石励磁回路

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JPH02207505A
JPH02207505A JP2740789A JP2740789A JPH02207505A JP H02207505 A JPH02207505 A JP H02207505A JP 2740789 A JP2740789 A JP 2740789A JP 2740789 A JP2740789 A JP 2740789A JP H02207505 A JPH02207505 A JP H02207505A
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winding
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electromagnet
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JP2740789A
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Sakanobu Sato
佐藤 栄悦
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電磁石用励磁回路の構成に間する。
〔従来の技術〕 主巻線と副巻線を有する従来の励磁回路としては、特公
昭80−12769に記載のように、保持動作を巻線相
互間の電磁誘導を利用して行なう方法が知られている。
又可動鉄心引き込み動作時の主巻線の過熱を防止する方
法として特公昭62−12769に記載のように可動鉄
心引き込み動作時に副巻線中に半波整流電流を流して電
磁石の可動鉄心吸引に必要なアンペアターンを増加させ
る方法が知られている。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術は保持動作中において主巻線に流れる電流
による発熱の点について配ttがされておらず、保持動
作中の主巻線温度上昇を抑制できないという問題があっ
た。
本発明は、相対的に大きな吸引力を発生する主巻線と、
相対的に小さな吸引力を発生する副巻線を有し、切換ス
イッチにより、電磁石投入動作時と、電磁石保持動作時
にて励磁巻線を切り換えるよう構成された交流入力直流
励磁電磁石回路において、保持動作中に主巻線への誘導
電流の発生を防止し、主巻線の発熱を抑制することを目
的とする。
又、投入動作時においては、主巻線によって、発生する
吸引力を妨げる方向の2次電流が副巻線に流れるのを防
止することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、電磁石励磁回路を電磁石の
可動鉄心を引き込む主巻線と、前記可動鉄心を保持する
副巻線と、前記主巻線に整流した電力を供給する整流回
路と、前記主巻線と直列に接続され前記可動鉄心が吸引
されたとき前記主巻線を含む閉ループの形成を防止する
開閉手段と、前記副巻線に直列に接続された半波整流器
とにより構成したものである。
〔作用〕
保持動作時は開閉手段が開路状態となり、主巻線に誘導
電流が発生するのを防止するので主巻線は発熱がない。
これにより主巻線の温度上昇は抑制される。
投入動作時には、副巻線に直列に接続された半波整流器
が、主巻線によって発生する吸引力を妨げる方向の2次
電流が副巻線に流れるのを防止する。
これにより、電磁石内の磁束の減少、つまり吸引力の減
少が防止される。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を第1図〜第15図により説明す
る。
本発明の第1実施例を第1図〜第4図により説明する。
第1図の回路では、電磁石の可動鉄心1を引き込む為の
相対的に大きなアンペアターンを生ずる主巻線M1が、
切換スイッチS1と直列に接続された状態で、ダイオー
ドDIないしD4からなる、ブリッジ整流回路の直流端
子間に接続されている。
電磁石の可動鉄心lの引き込み動作終了後において可動
鉄心1を保持する為の相対的に小さなアンペアターンを
生ずる副巻線M2が、ダイオードD5と直列に接続され
た状態で前記ブリッジ整流回路の交流端子間に接続され
ている。更にダイオードD6がダイオードD5と逆向き
の状態で、副巻線M2に並列に接続されている。開閉手
段としての切換スイッチS1は電磁石の可動鉄心1が復
帰位置又は可動鉄心引き込み動作中は閉成し、可動鉄心
が所定のストロークだけ動いたとき開放する。
本実施例の構成を第2図により説明する。本実施例は電
磁ダ接触器に本発明を適用した例である。
主巻線Mlと副巻線M2は軸方向に仕切り5aを有する
ボビン5にそれぞれ巻回され、ボビン5と共にE字形の
固定鉄心2の中央脚に嵌装される。
固定鉄心2は下部ケース10内に格納されている。
下部ケース10内の固定鉄心2の側方には、ダイオード
D1〜D、により構成された回路およびスイッチS1が
格納された回路モジュール4が設けられ、スイッチSl
のアクチュエータ部分は回路モジュール4の土間から突
出するよう設けられている。
可動鉄心1は固定鉄心2に対向して設けられ、可動接点
台20に保持されて上部ケース12内に設けられる。可
動接点台20は上方に可動接晶8及び接点ばね22が設
けられる。可動接触子1日に対向して固定接触子16が
設けられ、接続端子14とともに上部ケース12に固定
されている。
可動接点台20は可動鉄心1の接極面1aの近傍にスイ
ッチSlを押圧するための押圧部3を有している。スイ
ッチS1は本実施例ではリミットスイッチが用いられ、
常閉接点が主巻線M1と直列に接続される。そのため、
可動鉄心1と固定鉄心2とが開離した状態ではスイッチ
S1は閉路となり、可動鉄心1が固定鉄心2に吸着され
た可動鉄心1の接極面1aと固定鉄心2の接極面2aと
の距離が所定値以上になるとスイッチS1は開路となる
次に交流を供給した場合の本実施例の回路の動作を説明
する。
装置が電力を供給されると、第3図に示すように主巻線
Mlに全波整流電流■1が供給され、可動鉄心の吸引に
必要なアンペアターンが生じる。
このとき、副巻線M2を流れる電流12は主巻線M1か
らの誘導により抑制される。可動鉄心の引き込み動作が
終了すると、切換スイッチStは間放し、主巻線Mlに
は誘導電流を含め、いかなる電流も流れない。その為引
き込み動作終了後は主巻線M1自身の発熱はなく温度上
昇もない。可動鉄心の保持に要するアンペアターンは副
巻線M2によってのみ与えられる。副巻線M2には、ダ
イオードD5を通して半波整流電流が供給される。
交流電流の位相により電源からの電流供給が行なわれな
いとき、副巻線M2内の電流はダイオードD6を通して
還流する。従って副巻線M2に流れる電流はほぼ直流成
分のみとなり電磁石装置の鉄心に生ずる磁束もほぼ直流
となる。
一般に直流電流で駆動する電磁石装置においては、巻線
に流れる電流の大きさは所定の定格電圧に対しその巻線
抵抗で決まる0巻線抵抗自体は巻線の温度と密接な関係
にあるから、巻線に流れる電流は第4図に示すように巻
線温度に支配されることになる。一方発生するアンペア
ターンは巻線の巻数が同じであれば、電流値に依存する
から、結局、電磁石装置の巻線に電力を供給して得られ
るアンペアターンは巻線の温度上昇値に支配され温度上
昇値が大きい程発生するアンペアターンは小さくなる。
これを第4図で説明する。同図中上巻線A仕様は従来の
仕様による主巻線であり、主巻線B仕様は同じ電圧、同
じ温度で発生するアンペアターンを小さくした主巻線で
ある。温度が上がると、同じ電圧を加えたときのアンペ
アターンは減少するので、動作に必要なアンペアターン
をrAT’、Jとすれば主巻線の温度を02から01に
低くすることにより発生アンペアターンが温度θ、にて
ΔATだけ小さな主巻線を使用できることになる。
従来、巻線温度上昇が大きなものでは、定格電圧での動
作を保持する為に、巻線温度上昇がない(cold)状
態での発生アンペアターンな、可動鉄心の吸引に必要な
アンペアターンよりも大きくしておく必要があったが、
本実施例によれば主巻線の温度上昇が抑制されることか
ら、cold状態での発生アンペアターンをそれ程大き
くする必要がなくなる為、巻線導線として細線を使用で
きるようになる。このことは、巻線スペースを一定にし
た場合は電源からの供給VAの低減となり、電磁石装置
駆動用の変圧器設備を小容量にできるという効果がある
。又供給VAを一定にした場合は巻線スペース、つまり
は電磁石装置の小形化を計ることができる効果がある。
具体例を上げると、主巻線に0.26φの導線を165
0ターン巻き、抵抗値を78Ωとしたものと、副巻線に
0.15φの導線を9500ターン巻き、抵抗値を17
70Ωとしたものとを用いた場合、主巻線に電流を流し
た場合の温度上昇値は:30deg、となり、主巻線に
電流を流さない場合の熱の回り込みによる温度上昇は5
deg、となる。このように温度上昇値が25deg、
異なると、同じ電圧なら吸引力で約16%改善され巻線
スペースを一定にした場合には、電源からの供給VAを
約30%低減でき、電源からの供給■Aを一定にした場
合には、主巻線の線径をさらに細くでき、これによりタ
ーン数も減らせるので使用導線重量を約29%低減でき
る。(線径を0゜24φに細くした場合) 本発明の第2実施例を第5図および第6図により説明す
る。
第5図の回路では第1図の回路の副巻線M2にサージ吸
収素子Kを並列に接続したものである。
第1図の回路においては可動鉄心引き込み動作時には、
誘起電圧が副巻線M2に生じるが、ダイオードD5およ
びダイオードD6がある為、主巻線M1通電によって、
電磁石装置鉄心内に生ずる磁束の増加を妨げる方向への
副巻線M2内の誘起電流は阻止される。その為、副巻線
M2に生じた誘起電圧は直接ダイオードD5およびダイ
オードD6に印加される。そこでダイオードD5および
D6の逆電圧定格は上記誘起電圧よりも大きくなるよう
に選定する必要がある。しかし、電源電圧が大きくなる
程、上記誘起電圧も多きくなり、使用するダイオードの
逆電圧定格も大きくしなければならない。ダイオードの
逆電圧定格を大きくする手段としては複数個のダイオー
ドを直列に使用するなどの方法があるが、経済的あるい
は設置スペースの面から困難が伴う。これに対し本実施
例では、副巻線M2に並列に接続したサージ吸収素子K
が第6図に示すように上記誘起電圧を吸収し、ダイオー
ドD5およびダイオードD6に印加される誘起電圧波高
値を抑制することができる。
本実施例によれば、高電圧電源に使用する場合でも、副
巻線M2に発生する誘起電流を阻止する為のダイオード
の逆電圧定格をそれ程大きくする必要はなく、経済性に
優れるという効果が得られる。
本発明の第3実施例を第7図〜第9図により説明する。
第7図の回路では副巻線M2がダイオードD7と直列に
接続された状態でブリッジ整流回路の直流端の一端と電
源端子の一方との間に接続されている。
本実施例の動作を第8図及び第9図を参照して交流を供
給した場合の上記回路の動作を説明する。
第8図の回路にて装置が電力を供給されると、主巻線M
1に全波整流電流が供給される。この時主巻線M1のア
ンペアターンが副巻線M2のものより大きいことから電
磁石装置の鉄心内に生ずる磁束は主巻線M1によるもの
に支配される。この為副巻線M2には主巻線M1通電に
よる鉄心内の磁束の増加を妨げる方向に電圧が誘起され
る。第8図に図示した電流!□l  12の矢印方向で
各々の巻線に電流を流したとき、鉄心内に同じ方向の磁
束を発生する方向になるように巻き方向を設定したとす
ると、主巻線M1に■1方向の電流が流れた場合、副巻
線M2には上記誘起電圧が印加され、電源からの!2方
向の電流の供給は阻止され、ループ11を通しての1.
+方向の電流が誘導電源として流れる。このときの主巻
線Mlに流れるI、方向の電流と副巻線M2に流れる■
2方向の電流の関係をそれぞれ第9図(A)、(B)に
示す。
主巻線M1に流れる電流が増加し、鉄心内の磁束が増加
する領域では副巻線M2にはこの磁束の増加を妨げる負
方向の電流が流れ、主巻線M1に流れる電流が減少し鉄
心内の磁束が減少する領域では、これを補う正方向に副
巻線M2内に電流が流れる。一般には主巻線M1の巻数
に比べ副巻線M2の巻数を多くするから、この副巻線M
2内に誘起される12′方向の2次電流は、主巻線M1
により鉄心内に発生する磁束を減少させる方向に作用す
る。つまり可動鉄心引き込みの為の吸引力の発生を阻害
することになる。これに対し、本実施例では第7図に示
すように、ダイオードD7が副巻線M2と直列に接続さ
れ、しかも上記の副巻線M2内に流れる1、1方向の電
流を阻止する方向に設けられているから、主巻線M1に
より発生する吸引力を減少させる作用を防止することが
できる。可動鉄心引き込み動作が終了すると、切換スイ
ッチS1が開放し主巻線M1には電流が流れず、保持に
要するアンペアターンはダイオードD1→副巻線M2→
ダイオードD7を通して電源から副巻線M2に供給され
る半波整流電流とダイオードD2を通しての還流電流に
よってなされる。
第8図のようにダイオードD7がない場合、副巻線M2
が鉄心円発生磁束を阻害する為、可動鉄心の引き込み動
作に必要な吸引力を確保するには、主巻線M1が発生す
るアンペアターンを可動鉄心引き込みに必要とされるア
ンペアターンよりも大きく設定する必要がある。
本実施例では副巻線に直列に、かつ可動鉄心引き込み動
作時に誘起される2次電流を流さない方向にダイオード
を接続されるので、主巻線M1が発生するアンペアター
ンは可動鉄心引き込みに必要な最小限のアンペアターン
を生ずるように設定すればよく、ダイオードD7がない
場合に比べ発生アンペアターンを小さく設定できる。従
って主巻線Mlを構成する導線として、細線を使用でき
ることになり、第1実施例と同様の効果が得られる。
本発明の第4実施例を第10図により説明する。
本実施例においては副巻線M2がダイオードD7と直列
に接続された状態で、ブリッジ整流回路の直流端子間に
接続されている。各巻線の巻方向はそれぞれ、電流方向
が図示のI2.  I、方向となった時、鉄心内に同一
方向の磁束が生ずるように設定する。装置が電力を供給
されると主巻線M1に全波整流電流が流れ、可動鉄心に
必要なアンペアターンが生じる。このときダイオードD
7が第3実施例におけるダイオードD7と同じ作用をし
、ループ12を流れようとする鉄心内の磁束の増加を妨
げる方向の電流[、lを阻止する。これにより、本実施
例も第3実施例と同様の効果が得られる。
可動鉄心引き込み動作が終了すると、切換スイッチが間
放し、主巻線Mlには電流が流れず、保持に必要なアン
ペアターンはブリッジ整流回路から副巻線M2に供給さ
れる全波整流電流によってのみ行なわれる。
第1図、及び第7図の回路では保持状態における副巻線
M2への電力の供給は交流電源を使用したとき半波のみ
供給される構成となっている為、交流電源用として巻線
仕様を設定したとき、その回路を直流電源で励磁すると
、保持状態における副巻線M2への電力供給が約4倍に
なり副巻線の温度上昇値が大幅に増加し交流・直流電源
の共用化は電磁石装置の大形化につながり非常に困難で
ある。しかし本実施例の回路では、副巻線M2は全波整
流電流の供給を受けるように設定する為、電磁石装置を
交流・直流電源共用とすることが比較的簡単に行なうこ
とができる。
本発明の第5実施例を第11図により説明する。
本実施例では主巻線M1がトランジスタTr2と直列に
接続された状態で、ブリッジ整流回路の直流端に接続さ
れている。スイッチs2は常閉接点であり可動鉄心が所
定のストロークだけ動いたとき開放する。
本実施例において、電磁石装置が電力を供給されるとス
イッチS2が閉じている為、コンデンサCは充電されず
、結果としてトランジスタTr2は導通状態となり、主
巻練塀1には全波整流電流が供給され、可動鉄心の吸引
に必要なアンペアターンが生じる。可動鉄心が所定のス
トロークだけ動きスイッチS2が開放すると、コンデン
サCには、抵抗器R1,R2を通して充電が開始される
コンデンサC9抵抗器R1,R2からなる部分は時間遅
れ要素として作用し、スイッチS2が開放してから所定
の時間経過した後にトランジスタTr2が非導通となり
、主巻線M1への電流供給は停止する。可動鉄心保持状
態では、主巻線M1には電流が流れず、保持に必要なア
ンペアターンは第1実施例と同様、副巻線M2によって
のみ行なわれる。
第1実施例では切換スイッチSlが可動鉄心に連動して
開路するのは可動鉄心が完全に保持状態になってからで
はなく、可動鉄心と固定鉄心が、まだ開離している時点
である。
切換スイッチS1が開放した時点で、可動鉄心の引き込
み動作の継続に必要なアンペアターンの発生は副巻線M
2が行なうことになる。上記の切換スィッチS1開放時
点での可動鉄心と固定鉄心との開離距離が大きいと、可
動鉄心の引き込み動作を継続させる為には、副巻線M2
0発生アンペアターンを保持に必要なアンペアターンに
比べ相当大きくしなければならない。そこで、上記開離
距離はできるだけ小さくする必要があり、切換スイッチ
の開放位置の設定及び調整には高度の技術を必要とする
。又、切換スイッチS1は電磁石装置の駆動をくり返す
たびに主巻線Mlに流れる大電流をくり返し遮断するこ
とになり、接点の消耗が大きい、これに対し本実施例で
は、主巻線M1に流れる大電流の遮断はトランジスタT
r2が行ない有接点スイッチS2はトランジスタTr2
の制御に使用する小さな電流の開閉を行なう為、有接点
スイッチS2の寿命は大幅に向上する。加えて可動鉄心
引き込み動作時において、スイッチS2が開放してから
時間遅れをもって主巻線M1の電流が遮断される為遅れ
時間を適当に設定することにより、副巻&iM2の発生
アンペアターンを必要最小限とすることができ、又可動
鉄心に連動して開閉するスイッチS2の開放位置の設定
及び調整も容易になるという効果がある。
本発明の第6実施例を第12図により説明する。
本実施例は完全に無接点化した例である。
本実施例では、電源電圧印加により、コンデンサC61
1C10への充電が始まり、コンデンサ0.2の端子電
圧がツェナダイオードZD1の電圧に達した時点で、ト
ランジスタTr2により主巻線M1への通電がカットさ
れるよう構成されたものである。なお、R@IT R1
21Rs3は抵抗器、I)itはダイオードである。
本発明の第7実施例を第13図により説明する。
本実施例は第1実施例の変形例で、整流回路をダイオー
ドD?i、D?2およびコンデンサC71、C72によ
り構成された全波倍電圧回路とした例である。
本実施例では、主巻線Mlに電波電圧Eの2倍の電圧が
かかるのでアンペアターンが同じなら電流値を小さくす
ることができ、巻線径を小さくすることができて小形化
に有利である。
以上の実施例では主巻線Mlに全波整流された電力が供
給されたが、これに限ることなく、主巻線M1の吸引力
が弱くてもよい場合には整流回路を半波整流回路として
もよい。
また、主巻線Ml、副巻線M2の固定鉄心1への装着状
態を第14図、第15図に示す。
〔発明の効果〕
本発明によれば、保持動作中の主巻線の発熱を防止でき
、主巻線の温度上昇を抑制できる効果がある。
主巻線の温度上昇を抑制することにより、主巻線の発生
するアンペアターンを小さく設定できることから、主巻
線に使用する導線として細線を使用でき、電源からの供
給VAの低減あるいは電磁石装置の小形化が計れるとい
う効果がある。
また、可動鉄心引き込み動作時に、主巻線により発生す
る鉄心内の磁束の増加を妨げる方向に誘起される副巻線
内の電流を阻止できるので、主巻線が発生するアンペア
ターンの損失がなくなることから、主巻線が発生するア
ンペアターンを必要最小限に小さく設定できる。故に導
線として細線を使用でき、上記と同様の効果を得られる
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例における電磁石励磁回路の
構成を示す回路図、第2図は本実施例における電磁石励
磁回路を用いた電磁接触器の断面図、第3図は本実施例
の投入時の波形を示す波形図、第4図は主巻線温度とア
ンペアターンとの関係を示す特性図、第5図は本発明の
第2実施例における電磁石励磁回路の構成を示す回路図
、第6図は本発明の第2実施例においてサージ抑制の効
果を示す波形図、第7図は本発明の第3実施例における
電磁石励磁回路の構成を示す回路図、第8図は第3実施
例の動作を説明するための参考回路図、第9図(A)、
(B)、はそれぞれ第8図のI工、■2の波形図、第1
0図は本発明の第4実施例における電磁石励磁回路の構
成を示す回路図。 第11図は本発明の第5実施例における電磁石励磁回路
の構成を示す回路図、第12図は本発明の固定鉄心への
装着を示す側面図である。 1:可動鉄心、Ml:主巻線、M2=副巻線、Dz* 
Da+ Ds* D41 Dix+ Dt2+整流回路
、D5゜D7:半波整流回路、Sユニ1閉手段。 第 図 第 凹 第 O 図 羊 図 第 図 (Aン 第 図 第 図

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.電磁石の可動鉄心を引き込む主巻線と、前記可動鉄
    心を保持する副巻線と、前記主巻線に整流した電力を供
    給する整流回路と、前記主巻線と直列に接続され前記可
    動鉄心が吸引されたとき前記主巻線を含む閉ループの形
    成を防止する開閉手段と、前記副巻線に直列に接続され
    た半波整流器とを備えて成る電磁石励磁回路。
  2. 2.電磁石の可動鉄心を引き込む主巻線と、前記可動鉄
    心を保持する副巻線と、前記主巻線に全波整流した電力
    を供給する全波整流回路と、前記主巻線が吸引されたと
    きに開路するスイッチとを備え、前記主巻線は前記スイ
    ッチと直列に接続された状態で前記全波整流回路の直流
    出力端子間に接続されるとともに、前記副巻線は前記全
    波整流回路の交流入力端子間に接続されることを特徴と
    する電磁石励磁回路。
  3. 3.前記副巻線はダイオードが直列に接続された状態で
    前記全波整流回路の交流入力端子間に接続されることを
    特徴とする請求項2記載の電磁石励磁回路。
  4. 4.前記副巻線と並列接続されたフライホイールダイオ
    ードを備え、該フライホイールダイオードは前記副巻線
    と直列接続されたダイオードとは逆方向となるよう接続
    されたことを特徴とする請求項3記載の電磁石励磁回路
  5. 5.前記副巻線と並列接続されたサージ吸収素子を備え
    たことを特徴とする請求項4記載の電磁石励磁回路。
  6. 6.電磁石の可動鉄心を引き込む主巻線と、前記可動鉄
    心を保持する副巻線と、前記主巻線に全波整流した電力
    を供給する整流ブリッジ回路と、前記主巻線が吸引され
    たときに開路するスイッチとを備え、前記主巻線は前記
    スイッチと直列に接続された状態で前記整流ブリッジ回
    路の直流出力端子間に接続され、前記副巻線は半波整流
    用ダイオードが直列に接続された状態で、前記整流ブリ
    ッジ回路の交流入力端子の1つと、直流出力端子の1つ
    との間に前記副巻線を含む閉ループが形成されるよう接
    続されることを特徴とする電磁石励磁回路。
  7. 7.電磁石の可動鉄心を引き込む主巻線と、前記可動鉄
    心を保持する副巻線と、前記主巻線に全波整流した電力
    を供給する全波整流回路と、前記主巻線が吸引されたと
    きに開路するスイッチとを備え、前記主巻線は前記スイ
    ッチと直列に接続された状態で前記全波整流回路の直流
    出力端子間に接続され、前記副巻線は半波整流用ダイオ
    ードが直列に接続された状態で前記全波整流回路の直流
    出力端子間に前記半波整流用ダイオードが順方向となる
    よう接続されたことを特徴とする電磁石励磁回路。
  8. 8.前記スイッチは半導体素子であることを特徴とする
    請求項2記載の電磁石励磁回路。
JP2740789A 1989-02-08 1989-02-08 電磁石励磁回路 Pending JPH02207505A (ja)

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JP2740789A JPH02207505A (ja) 1989-02-08 1989-02-08 電磁石励磁回路

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JP2740789A JPH02207505A (ja) 1989-02-08 1989-02-08 電磁石励磁回路

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JPH02207505A true JPH02207505A (ja) 1990-08-17

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JP2740789A Pending JPH02207505A (ja) 1989-02-08 1989-02-08 電磁石励磁回路

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JP (1) JPH02207505A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007059729A (ja) * 2005-08-26 2007-03-08 Terasaki Electric Co Ltd 電磁石制御装置

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JP2007059729A (ja) * 2005-08-26 2007-03-08 Terasaki Electric Co Ltd 電磁石制御装置

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