JPH05135675A

JPH05135675A - 直流二重コイルのタイミング回路

Info

Publication number: JPH05135675A
Application number: JP4120050A
Authority: JP
Inventors: Rick A Hurley; アランハーレイリツク; Mark E Innes; エドモンドインズマーク
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1991-04-19
Filing date: 1992-04-14
Publication date: 1993-06-01
Also published as: US5168418A; CA2066357A1; MX9201626A; EP0509824A2; AU655633B2; EP0509824A3; AU1388792A; BR9201439A; ZA922388B

Abstract

(57)【要約】【目的】直列接続の始動巻線（６２）及び保持巻線
（６４）からなる二重巻線コイルにより制御され、１ま
たは２対以上の開離可能な主接点（２２）を有する、接
触器、スタータのような電気的装置のための制御回路を
提供する。【構成】直列接続の始動巻線及び保持巻線がアーマチ
ャ（５４）を制御し、電圧印加時始動巻線に所定の電流
が流れるように保持巻線を短絡するＦＥＴ（Ｑ１）を有
し、この保持巻線は開離可能な主接点が閉じるまで短絡
状態にあり、アーマチャの位置を感知するリミットスイ
ッチ（７５）を設け、このリミットスイッチに応答し
て、主接点が閉じて所定時間経過した後ＦＥＴを遮断し
て保持巻線を短絡状態から離脱させることにより、開離
可能な主接点の位置を比較的正確に感知する必要をなく
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電気的装置の制御回路に
関し、さらに詳細には、接触器、スタータ、及び直列接
続の始動巻線及び保持巻線からなる二重巻線コイルによ
り制御され１または２対以上のの開離可能な主接点を有
する装置のような電気的装置のための制御回路であっ
て、開離可能な主接点が閉じるまで保持巻線が短絡状態
にあり、また保持巻線を制御するため開離可能な主接点
の位置を比較的正確に感知する必要がない制御回路に関
する。

【０００２】

【従来の技術】モータ等のような電気的設備を制御する
ための電気的装置が種々知られている。これらの装置に
は、スタータ、コンビネーションスタータ、接触器等が
あり、これらは逆転及び非逆転の用途に用いられる単相
及び多相電気的装置を制御する。かかる装置は電気的設
備と電源との間にある１または２対以上の開離可能な主
接点を有する。開離可能な主接点は電気的設備の通常定
格電流を遮断し且つ過電流状態（たとえば定格電流のほ
ぼ１０倍）を制限するために用いられるのが普通であ
り、短絡時のような過酷な過電流状態の電流を遮断する
ように意図されていない。過電流の保護は回路遮断器、
ヒューズ等の他の装置により行われるのが普通である。
かかる過電流保護手段は特定の用途にしたがって装置に
組み込むか或いは装置の外部に取り付けることができ
る。

【０００３】かかる装置の開離可能な主接点はアーマチ
ャと機械的インターロックの関係にあり、このアーマチ
ャは始動巻線とそれに直列に接続した保持巻線とよりな
る二重巻線コイルより制御される。開離可能な主接点は
常態で、ばね或いは重力により開位置に保持される。二
重巻線コイルは、開離可能な主接点を命令に基づき閉じ
るように、開閉スイッチのような電気的インターロック
の制御下にあるのが普通である。１００ポンドを越える
ことのあるばねの付勢力を克服しなければ開離可能な主
接点を閉じることができないため、普通、保持巻線を短
絡して比較的大きい電流を始動巻線に流すことにより高
アンペア巻数によって比較的大きい力を発生させてこの
開離可能な主接点を閉じる。しかしながら、開離可能な
主接点がいったん閉じられると、その位置を維持するに
必要な力はばね力を最初克服するに必要な力よりも著し
く小さいものである。したがって、保持巻線を短絡状態
から離脱させて始動巻線への電流を減少させる。

【０００４】リミットスイッチ（普通Ｌ６３として呼ば
れることが多い）のような機械的インターロックを用い
てアーマチャ位置を感知し、これにより保持巻線の短絡
及びその状態からの離脱を行うため開離可能な主接点を
閉じる時間を決定することが当該技術分野において知ら
れている。リミットスイッチには、保持巻線に並列に接
続された常閉の接点を設けるのが普通である。リミット
スイッチの接点は比較的大きな始動電流と共に、保持巻
線の短絡状態からの離脱に起因する巻線電流の急激な変
化によって生ずる誘導性の反動を受けるため、リミット
スイッチに比較的高電流に耐える接点を設ける必要があ
るが、これは比較的高価で装置のコストを上昇させる原
因となる。

【０００５】さらに、公知の装置ではリミットスイッチ
の調整がかなり重要である。詳しく説明すると、始動巻
線は比較的短い時間比較的高い始動電流を導通させるた
めだけのものであるため、この始動巻線には通常、比較
的大きい始動電流を通すことができる中間定格が与えら
れている。したがって、開離可能な主接点が閉位置に来
た後、保持巻線を短絡状態から離脱させて始動巻線を流
れる電流を比較的迅速に減少させることにより過熱を回
避するためにはリミットスイッチを比較的正確に調整す
る必要がある。さらに、リミットスイッチの調整が適正
でないと装置が誤作動を起こすことがある。さらに詳細
には、保持巻線の短絡状態からの離脱が早すぎると、巻
線を流れる電流が顕著な減少を示し（たとえば開離可能
な主接点が閉じる前に）、このためアーマチャがチャッ
タリングを受け、開離可能な主接点が完全に閉じなくな
る。このため、主接点の溶着或いはコイルが燃え尽きて
装置が故障することがある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、開離
可能な主接点の位置を測定するためリミットスイッチの
ような機械的スイッチを比較的正確に調整する必要性を
減少させる、電気的接触器、スタータ等の制御回路を提
供することにある。

【０００７】上記目的に鑑みて、本発明は、アーマチャ
を制御する直列接続の始動巻線及び保持巻線を有する電
気的装置のための制御回路であって、直列接続の始動巻
線と保持巻線とに電圧を印加する手段と、電圧印加時始
動巻線に所定の電流が流れるように保持巻線を短絡する
手段と、アーマチャの位置を感知する手段と、感知手段
に応答して所定時間後短絡手段を非作動にする手段とよ
りなることを特徴とする制御回路を提供する。

【０００８】以下、添付図面を参照して本発明を実施例
につき詳細に説明する。

【０００９】

【実施例】本発明の原理は逆転型及び非逆転型の接触
器、スタータ、コンビネーションスタータ等に等しく利
用可能である。さらに、説明の目的で、ウエスチングハ
ウスのＳＪＡ真空型接触器について説明し図示する。し
かしながら、本発明の原理は空気接触器を含む種々のタ
イプの接触器にも等しく利用可能であることを理解され
たい。

【００１０】本発明は、始動巻線及び保持巻線を有する
二重巻線コイルにより制御され、開離可能な主接点を備
えた、電気的接触器、スタータ等の電気的装置のための
制御回路に関する。かかる装置の例はＷｅｓｔｉｎｇｈ
ｏｕｓｅｂｕｌｌｅｔｉｎｓＩ．Ｌ．１６９９Ｄ
及びＩ．Ｌ．１７２３２及び米国特許第４，４７９，
０４２；４，４８５，３６６；４，５０４，８０８；
４，５４４，８１７及び４，５５９，５１１号明細書に
詳細に記載されている。

【００１１】図１は真空型接触器２０を示す。この真空
型接触器２０は、固定接点２４、可動接点２６を含む一
対または２対以上の開離可能な主接点２２を備えてい
る。固定接点２４は負荷側導体２８に剛性的に固着して
ある。負荷側導体２８は負荷側スタブ３０のような負荷
側端子に電気的に結合され、このためこの負荷側端子を
パネルボード（図示せず）の負荷側バスに着脱自在に接
続することが可能である。

【００１２】可動主接点２６は可動ライン側導体３２に
接続されている。このライン側導体３２は可撓性シャン
ト導体３６を介してライン側スタブ３４のようなライン
側端子に電気接続されている。剛性のライン側導体３８
が可撓性導体３６とライン側スタブ３４との間にある。
ライン側スタブ３４により接触器２０をパネルボードの
ライン側バスに着脱自在に接続することができる。

【００１３】接触器２０の系統電圧はたとえば６００−
７２００ボルトのように比較的高圧であるため、この制
御回路には電圧を一般的に１２０ボルトまたは２４０ボ
ルトに降圧するための制御電力変圧器３９（図３）が設
けられている。制御電力変圧器３９には一次ヒューズ４
０が設けられ、その一端は剛性のライン側導体３８にま
た他端は制御電力変圧器３９の一次巻線に接続されてい
る。二次ヒューズ４２を設けてもよく、この一端を制御
電力変圧器３９の二次巻線に、また他端を端子ブロック
４３に接続する。

【００１４】図１に示すように、この真空型接触器の開
離可能な主接点２２の各対は真空ボトル４８内に位置す
る。負荷側導体２８は気密封止のため真空ボトル４８の
境界に封止されている。ライン側導体３２はべローズ５
０を介して真空ボトル４８の内部に運動自在に取り付け
られている。このべローズ５０により、真空ボトル４８
内に空気を流入させることなく可動主接点２６を開位置
及び閉位置に移動させることが可能となる。べローズ５
０は導電性シャフト５２に結合され、このシャフトはシ
ャント３６だけでなくアーマチャ組立体５４に結合され
ている。

【００１５】アーマチャ組立体５４は、シャフト５８を
中心として枢動自在に取り付けられたほぼＬ字形クロス
バー５６を有する。このクロスバー５６は電磁石組立体
６０の制御下にあり、この組立体は電磁石を形成する磁
気透過性コアの周りの始動巻線６２及び保持巻線６４よ
りなる二重巻線コイル６１を有する。電磁石組立体６０
がたとえば押しボタンスイッチのような制御信号に応答
して付勢されると、磁束が発生してクロスバー５０を引
き寄せる力を生ぜしめ、このためこのクロスバーがシャ
フト５８を中心として時計方向に回転する。クロスバー
５６は可動主接点２６に剛性的に固着されているため、
可動主接点２６が閉位置の方へ移動する。電磁石組立体
６０が脱勢されると、キックアウトばね６３によりクロ
スバー５６が開位置の方へ反時計方向に付勢される。

【００１６】クロスバー５６は制御表面６６を有する。
この制御表面６６は操作レバー６８，７０のような操作
レバーを受けるように構成してある。操作レバー６８，
７０はリミットスイッチ７２，７４のようなリミットス
イッチを作動するために用いられる。さらに詳細に説明
すると、操作レバー６８（図１）はリミットスイッチ７
２を作動するため制御表面６６の前側に接続してある。
制御レバー７０はリミットスイッチ７４を作動するため
制御表面６６（図２）の裏側に接続してある。リミット
スイッチ７２をオプションとして設けて、開離可能な主
接点２２の状態を指示するための１または２以上の補助
接点を提供することができる。リミットスイッチ７４
は、以下に説明するように保持巻線６４の制御に一般的
に用いられる常閉接点７５（図３）を有する。しかしな
がら、前述したような従来技術の例では、リミットスイ
ッチ７４の調整はかなり臨界的であった。さらに従来技
術の例におけるリミットスイッチの接点７５としては、
二重コイル巻線６１に接続されているため、比較的高電
流に耐える高価なリミットスイッチをこれまで用いてい
る。本発明の原理によると図３−５に示したような制御
回路の３つの例を提供することによりこの問題を解決で
きる。

【００１７】さらに詳しく説明すると、図３に示す制御
回路はリミットスイッチ７４を用いるが、高電流に耐え
るリミットスイッチを用いるか或いはそれを正確に調整
する必要性がない。図４及び図５に示す制御回路による
とリミットスイッチ７４を設ける必要がまったくない。

【００１８】図３乃至図５及びその関連の説明は三相非
逆転型接触器に関する。しかしながら、本発明の原理を
単相及び他の複数相の接触器と同様に逆転型接触器にも
等しく利用可能であることは当業者にとって明らかであ
ろう。さらに、本発明の原理は接触器だけでなくモータ
のスタータ及びコンビネーションスタータにも利用可能
であることを理解されたい。

【００１９】図３は、モータ７８のような電気的設備を
参照番号８０で概括的に示した電源へ開離可能な主接点
２２を介して接続する接触器２０を示す。制御回路の制
御電力は制御電力変圧器３９により与えられる。

【００２０】制御電力変圧器３９は、たとえば７２００
ボルトのような電源８０の電圧を２４０ボルトか１２０
ボルトの交流へ降圧する降圧変圧器であるのが普通であ
る。制御電力変圧器３９の一次巻線は、たとえばＡ及び
Ｂ相のような電源８０の２つの相の間に一次ヒューズ４
０を介して接続するのが普通である。制御電力３９の二
次巻線は通常、二次ヒューズ４２を介して端子ブロック
４３に接続される。

【００２１】オペレータが電気的設備７８を制御できる
ようにするため、参照番号８２で示した押しボタンスイ
ッチ、制御スイッチ等の電気的インターロックを制御回
路に接続する。電気的設備７８はまた圧力スイッチ等の
ようなプロセスインターロックにより制御することも可
能である。電気的インターロック８２は、図３に示すよ
うに制御電力変圧器３９の二次巻線に直列に接続される
ように端子ブロック４３に接続して接触器２０を選択的
に作動可能にする。

【００２２】本発明の１実施例である接触器のための制
御回路は、図３に示すようにダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ
３，Ｄ４よりなるブリッジ型整流器８４を有する。ブリ
ッジ型整流器８４は一対の交流入力端子８６，８８正及
び負の直流出力端子９０，９２を有する。制御電力変圧
器３９の二次巻線からの交流制御電力は、電気的インタ
ーロック８２が作動されると必ず交流入力端子８６，８
８へ給電され、このため開離可能な主接点２２が閉じて
電気的設備７８が始動される。制御電力が電源８０から
取り出されるため、金属酸化物バリスタのようなサージ
保護装置９４を交流入力端子８６と８８との間に接続し
接地して電源８０の過渡的な過電圧を抑制することがで
きる。

【００２３】パワーアップ時（たとえば、交流制御電力
が交流入力端子８６，８８へ給電されると）、直流出力
端子９０，９２からの直流電力が直列接続の始動巻線６
２と保持巻線６４の両端に印加される。ゲート、ドレイ
ン、ソース端子を有する電界効果型トランジスタ（ＦＥ
Ｔ）Ｑ１のようなスイッチングデバイスを用いてパワー
アップと共に保持巻線６４を短絡する。さらに詳細に説
明すると、トランジスタＱ１のドレインとソース端子と
を保持巻線６４の両端に並列に接続する。トランジスタ
Ｑ１のゲート端子は常閉リミットスイッチ接点７５、充
電抵抗Ｒ２、ツェナーダイオードＺ１及び時間遅延回路
により制御される。さらに詳細には、直列接続の充電抵
抗Ｒ２及びリミットスイッチ接点７５は正の直流端子９
０とトランジスタＱ１のゲート端子との間に接続してあ
る。ツェナーダイオードＺ１は負の直流端子８４とトラ
ンジスタＱ１のゲート端子との間に接続してある。並列
接続の抵抗Ｒ１とキャパシタＣ１とよりなる時間遅延回
路は、図３に示すように負の直流端子９２とトランジス
タＱ１のゲート端子との間に接続してある。

【００２４】パワーアップ時、直列接続の抵抗Ｒ２とツ
ェナーダイオードＺ１の両端間の直流電圧によりツェナ
ーダイオードＺ１が導通し、これによりトランジスタＱ
１が導通する。トランジスタＱ１のドレインとソース端
子は保持巻線６４に並列に接続されているため、保持巻
線６４が短絡し、このため始動巻線６２を全始動電流が
流れることができる。同時に、キャパシタＣ１は充電抵
抗Ｒ２を介して充電される。リミットスイッチの接点７
５が開いて開離可能な主接点２２が閉じたことが指示さ
れると、制御電力が制御回路から事実上切り離される。
しかしながら、リミットスイッチ接点７５が開いた後、
並列接続のキャパシタＣ１及び放電抵抗Ｒ１の時定数に
より決まる所定時間の間、キャパシタＣ１にかかる電圧
がトランジスタＱ１のゲート端子に維持される。時定数
が切れると、キャパシタＣ１にかかる電圧が抵抗Ｒ１を
介して放電され、その結果トランジスタＱ１が遮断状態
となって保持巻線６４が短絡状態から離脱する。これに
より始動巻線６２を流れる電流が実質的に減少する。

【００２５】上述したように、リミットスイッチの接点
７５が開くと、制御電力が制御回路から切り離される。
このため始動巻線６２の両端に並列に接続したフライバ
ックダイオードＤ５が順方向バイアスされ、コイル電流
の循環パスができるため、保持巻線６４が短絡状態を離
脱する時電流が突然減少して起こる始動巻線６２の誘導
性の反動が減少する。

【００２６】上述の回路において、保持巻線６４の短絡
状態からの離脱が主接点２２が閉じた後所定時間の間遅
延されるため、リミットスイッチ７４の調整は重要では
ない。この所定時間は抵抗Ｒ２とキャパシタＣ１との時
定数により左右される。さらに、リミットスイッチの接
点７５は従来技術の装置と同様巻線６２と６４に接続さ
れていないため、リミットスイッチ接点７５は、保持巻
線６４が短絡状態から離脱したとき始動巻線６２への電
流が突然減少することによる誘導性の反動を受けない。
したがって、比較的安価なリミットスイッチ７４を用い
ることができる。

【００２７】図４及び図５に示す制御回路では、リミッ
トスイッチ７４が省略されているため装置のコストがさ
らに減少している。これらの回路では、制御電力変圧器
３９及び電気的インターロック８２が図３に示したと同
様な態様で接続されているため、その説明を繰り返さな
い。さらに、別の実施例の同様な構成要素については図
３に示したと同じ参照番号で表示する。

【００２８】図４を参照すると、本発明の制御回路は交
流入力端子８６，８８及び直流出力端子９０，９２を画
定するダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４よりなるブリ
ッジ型整流器８４を有する。サージ保護装置９４が交流
入力端子８６，８８間に接続され、接地されるため、こ
の回路が電源８０からの電力サージから保護される。

【００２９】制御回路はまた、フライバックダイオード
Ｄ５と一体の始動巻線６２、保持巻線６４及びトランジ
スタＱ１，Ｑ２、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３、ツェナーダイ
オードＺ１，Ｚ２、キャパシタＣ１及びダイオードＤ６
よりなる。直列接続の始動巻線６２及び保持巻線６４が
直流出力端子９０，９２に接続されている。フライバッ
クダイオードＤ５は始動巻線６２の両端に並列に接続し
てある。

【００３０】トランジスタＱ１は保持巻線６４を最初に
短絡するために用いられる。さらに詳細に説明すると、
トランジスタＱ１はゲート、ソース及びドレイン端子を
有する。ドレインとソース端子は保持巻線６４の両端に
並列に接続してある。ゲート端子は直列接続の抵抗Ｒ１
とツェナーダイオードＺ１との接続点に接続してあり、
これらの素子は直流出力端子９０と９２の両端に接続し
てある。ゲート、ドレイン及びソース端子を有する第２
のトランジスタＱ２は、そのドレインとソース端子がト
ランジスタＱ１のゲート端子と負の直流出力端子９２と
の間に接続してある。トランジスタＱ２のゲート端子は
直列接続の抵抗Ｒ２とツェナーダイオードＺ２との接続
点に接続され、これらの素子は正と負の直流端子９０，
９２間に接続してある。抵抗Ｒ３とダイオードＤ６は抵
抗Ｒ２と並列接続である。キャパシタＣ１はツェナーダ
イオードＺ２と並列接続してある。

【００３１】パワーアップ時、直流制御電圧が直列接続
の抵抗Ｒ１及びツェナーダイオードＺ１の両端に印加さ
れるため、ツェナーダイオードＺ１が導通してこれがト
ランジスタＱ１を導通させ、保持巻線６４を短絡する。
これにより、始動巻線６２を全始動電流が流れて開離可
能な主接点２２が閉じる。

【００３２】パワーアップの間、キャパシタＣ１は抵抗
Ｒ２を介して充電される。トランジスタＱ２のスレッシ
ョルド電圧に到達すると、トランジスタＱ２が導通し、
これによりトランジスタＱ１が遮断される。このため、
保持巻線６４が短絡状態から離脱し、始動巻線６２を流
れる電流が減少する。ツェナーダイオードＺ２はキャパ
シタＣ１の両端に並列に接続されてその間の電圧を制限
する。

【００３３】キャパシタＣ１には、抵抗Ｒ３、ダイオー
ドＤ６、低インピーダンスの始動巻線６２、保持巻線６
４を介する比較的迅速な放電パスが提供される。電力が
制御回路に印加されつつある間、ダイオードＤ６がブリ
ッジ型整流器８４の正の直流出力端子９０とトランジス
タＱ２のゲート電圧とにより逆方向にバイアスされる。
ダイオードＤ６は、電力が制御回路へ印加される間キャ
パシタＣ１からの漏洩を最少限に抑えるため低漏洩ダイ
オードであるのが好ましい。しかしながら、電力が一旦
切り離されると、ダイオードＤ６は順方向にバイアスさ
れ、キャパシタＣ１が抵抗Ｒ３、ダイオードＤ６、始動
巻線６２及び保持巻線６４を介して迅速に放電する。始
動巻線６２及び保持巻線６４のインピーダンスは抵抗Ｒ
３の抵抗と比べて比較的小さいため、キャパシタＣ１の
放電時間は直列接続の抵抗Ｒ３及びキャパシタＣ１の時
定数に本質的に等価である。キャパシタＣ１がこのよう
に迅速に放電するため、回路はリミットスイッチ７４
（図２）のような外部のリミットスイッチを模擬するこ
とができる。

【００３４】外部のリミットスイッチ７４の代わりに、
図４の回路はＲ２，Ｃ１の時定数により決まる時間遅延
を用いて主接点２２が閉じる時を模擬する。この時定数
は、たとえば主接点２２の種々の電圧条件における閉路
動作を試験することにより決まる時間に基づく。さらに
詳細には、始動巻線６２の両端にかかる定格電圧（たと
えば直流１２０ボルト）では、主接点２２は電力を印加
した後たとえば３０ミリ秒のような所定時間の後閉じ
る。しかしながら、定格電圧以下、８０ボルトでは、そ
の時間はその値の２乃至３倍で、たとえば６０乃至９０
ミリ秒である。一般的に、始動巻線６２へ印加する電圧
が低ければ低いほど、開離可能な主接点２２が閉路する
に要する時間が長くなる。したがって、すべての予想さ
れる動作条件のもとで回路が正しく作動するようにする
には、始動巻線６２へ最小ピックアップ電圧が印加され
るとき開離可能な主接点２２を閉じるための時間よりも
僅かに長くなるようにＲ２，Ｃ１の時定数を選択する必
要がある。

【００３５】本発明の別の実施例を図５に示す。この実
施例は交流入力端子８６，８８、直流出力端子９０，９
２を画定するダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４よりな
るブリッジ型整流器８４を有する。この回路はまたサー
ジ保護装置９４、ダイオードＤ５，Ｄ６，Ｄ７，Ｄ８，
Ｄ９、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６、キャ
パシタＣ１，Ｃ２、トランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３及び
ツェナーダイオードＺ１，Ｚ２，Ｚ３，Ｚ４を有する。

【００３６】ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４は、交
流入力端子８６，８８及び直流出力端子９０，９２を画
定する全波整流器として接続してある。始動巻線６２は
保持巻線６４と直列接続してある。この直接接続した両
巻線を直流出力端子９０と９２との間に接続する。ダイ
オードＤ５はフライバックダイオードとして始動巻線６
２の両端に接続してある。トランジスタＱ１はそのドレ
インとソース端子が保持巻線６４に並列に接続してあ
る。トランジスタＱ１のゲート端子は抵抗Ｒ２，Ｒ６を
介して正の直流端子９０に接続してある。ツェナーダイ
オードＺ４は抵抗Ｒ２とＲ６の接続点と負の直流出力端
子９２に接続してある。トランジスタＱ２は、そのドレ
インとソース端子が負の直流出力端子９２と抵抗Ｒ２と
Ｒ６の接続点とに接続してある。トランジスタＱ２のゲ
ート端子はキャパシタＣ１を介して負の直流出力端子９
２に接続してある。ツェナーダイオードＺ２はキャパシ
タＣ１に並列に接続してある。ツェナーダイオードＺ
３、抵抗Ｒ１、ダイオードＤ９は直列に接続してある。
これらの直列接続素子はトランジスタＱ２のゲート端子
と正の直流出力端子９０との間に接続してある。

【００３７】ダイオードＤ７は抵抗Ｒ４に直列接続さ
れ、これらの直列接続素子が正の直流出力端子９０と負
の直流出力端子９２との間にキャパシタＣ２を介して接
続してある。抵抗Ｒ３がキャパシタＣ２とキャパシタＣ
１との間に接続してある。ダイオードＤ８は抵抗Ｒ３と
並列に接続してある。ベース、コレクタ、エミッタ端子
を有するバイポーラトランジスタＱ３はそのコレクタ端
子が正の直流出力端子９０へ、またエミッタ端子がダイ
オードＤ６を介してキャパシタＣ２へ接続してある。ト
ランジスタＱ３のベース端子は抵抗Ｒ５を介して正の直
流出力端子へ接続してある。このベース端子はツェナー
ダイオードＺ１を介して負の直流出力端子に接続してあ
る。

【００３８】トランジスタＱ３、抵抗Ｒ５、ツェナーダ
イオードＺ１、キャパシタＣ２は直流電源を形成する。
ツェナーダイオードＺ１のブレークダウン電圧は、１５
ボルトの直流電源を構成すべくたとえば直流１５ボルト
に選択してもよい。抵抗Ｒ５は損傷を防止するためツェ
ナーダイオードＺ１への電流を制限するよう選択されて
いる。

【００３９】パワーアップ時、直流出力端子９０，９２
間の電圧が直列接続の抵抗Ｒ５とＺ１に印加される。こ
のため、ツェナーダイオードＺ１が導通し、トランジス
タＱ３が導通してキャパシタＣ２をダイオードＤ６を介
して充電する。同時に、キャパシタＣ１は充電抵抗Ｒ３
を介して電源により充電される。この状態の間、抵抗Ｒ
３と並列のダイオードＤ８は逆方向にバイアスされてい
る。

【００４０】前述したように、開離可能な主接点２２を
閉じるに必要な時間を左右する電源８０からの制御電源
電圧の変動を吸収するため、ツェナーダイオードＺ２，
Ｚ３、抵抗Ｒ１、ダイオードＤ９よりなる電圧に依存す
るタイミング回路が設けられている。このタイミング回
路によると、制御電源電圧の変動に付随して起こる閉路
時間の差を吸収するため、電圧が高ければ迅速に、また
低ければ遅いタイミング与える特性が得られる。さらに
詳細に説明すると、制御電源電圧がツェナーダイオード
Ｚ３のブレークダウン電圧よりも低くて動作電圧が比較
的低く、したがって閉路時間が比較的遅いことが指示さ
れる場合、キャパシタＣ１がキャパシタＣ３と抵抗Ｒ３
を介して延び充電される。しかしながら、直流出力端子
９０、９２間の電圧がツェナーダイオードＺ３のブレー
クダウン電圧よりも大きい場合は、キャパシタＣ１がツ
ェナーダイオードＺ３、抵抗Ｒ１、ダイオードＤ９を介
しても充電される。

【００４１】キャパシタへの電荷の移送はそのキャパシ
タに印加された電圧と関係があるため、キャパシタＣ１
への電荷移送量は直流出力端子９０，９２の制御電源電
圧がツェナーダイオードＺ３のブレークダウン電圧を越
える量だけ変動する。接触器２０は比較的高い電圧での
閉路時間が最も早いため、ツェナーダイオードＺ３のブ
レークダウン電圧とキャパシタＣ１及び抵抗Ｒ１の時定
数は、予想される最大電圧が高温状態にある始動巻線へ
印加され時のと（たとえば始動巻線の抵抗が増加する場
合の）開離可能な主接点２２の予想される閉路時間より
も僅かに大きいように選ぶ必要がある。さらに、Ｒ３，
Ｃ１の時定数を始動巻線６２の最小のピックアップ電圧
のように比較的低い作動電圧状態のもとで開離可能な主
接点２２を閉じるに必要な予想時間よりも僅かに長い値
となるように選ぶ必要がある。

【００４２】キャパシタＣ１がトランジスタＱ２のスレ
ッショルトレベルへ充電されると、トランジスタＱ２が
導通し、このためトランジスタＱ１がオフ状態にスイッ
チされる。かくして、保持巻線６４が短絡状態を離脱
し、始動巻線６２を介する電流が制限される。フライバ
ックダイオードＤ５は始動巻線６２を介する電流が突然
減少する結果、その電流の再循環パスを与える。

【００４３】制御電力がこの回路に印加される時、ダイ
オードＤ７，Ｄ８は逆方向にバイアスされ、またダイオ
ードＤ９は順方向にバイアスされる。しかしながら、こ
の電力が切り離されると、ダイオードＤ７，Ｄ８は順方
向に、またダイオードＤ９は逆方向にバイアスされる。
このためダイオードＤ８、抵抗Ｒ４、ダイオードＤ７、
比較的低インピーダンスのコイル巻線６２，６４を介す
るキャパシタＣ１の迅速な放電パスが得られる。このよ
うに迅速な放電パスにより制御回路は次の動作のために
リセットできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、閉位置にある電気的接触器の断面図で
ある。

【図２】図２は、図１に示した接触器の反対側の部分断
面図であり、アーマチャの位置を感知するリミットスイ
ッチを示す。

【図３】図３は、電気的制御回路の概略図である。

【図４】図４は、別の電気的制御回路の概略図である。

【図５】図５は、電気的制御回路のさらに別の実施例を
示す概略図である。

【符号の説明】

２０真空型接触器２２開離可能な主接点２４固定接点２６可動接点２８負荷側導体３２ライン側導体３６可撓性シャント導体３９制御電力変圧器４０一次ヒューズ４２二次ヒューズ４８真空ボトル５０べローズ５２導電性シャフト５４アーマチャ組立体５６Ｌ字形クロスバー５８シャフト６０電磁石組立体６２始動巻線６４保持巻線６８，７０操作レバー７２，７４リミットスイッチ７８モータ８０電源８２電気的インターロック８４ブリッジ型整流器９４サージ保護装置

フロントページの続き (72)発明者マークエドモンドインズアメリカ合衆国ノースカロライナ州アツシユビルオーバーンデールドライブ 10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アーマチャを制御する直列接続の始動巻
線及び保持巻線を有する電気的装置のための制御回路で
あって、直列接続の始動巻線と保持巻線とに電圧を印加
する手段と、電圧印加時始動巻線に所定の電流が流れる
ように保持巻線を短絡する手段と、アーマチャの位置を
感知する手段と、感知手段に応答して所定時間後短絡手
段を非作動にする手段とよりなることを特徴とする制御
回路。
【請求項２】感知手段がリミットスイッチを有し、短
絡手段がトランジスタを有することを特徴とする請求項
１に記載の制御回路。
【請求項３】非作動手段がＲＣ時定数を決定する抵抗
ＲとキャパシタＣとを有するタイミング回路を有し、前
記の所定時間がＲＣ時定数に実質的に等価であることを
特徴とする請求項１または２に記載の制御回路。
【請求項４】電圧印加後所定の時間を経過して短絡手
段を非作動にする手段を含み、前記非作動手段が第１の
ＲＣ時定数を決定する抵抗ＲとキャパシタＣとを有し、
前記第１のＲＣ時定数が前記の所定時間に実質的に等価
であることを特徴とする請求項１に記載の制御回路。
【請求項５】始動巻線と保持巻線とを介してキャパシ
タを放電する手段を備えてなることを特徴とする請求項
４に記載の制御回路。
【請求項６】始動巻線と並列にフライバックダイオー
ドが接続されていることを特徴とする請求項５または６
に記載の制御回路。
【請求項７】電圧に依存するタイミング回路を有し、
その回路が始動巻線と保持巻線とに印加した電圧の関数
として第２の抵抗Ｒを介してキャパシタを同時に充電す
る手段を含んでなることを特徴とする請求項５に記載の
制御回路。
【請求項８】電気的装置を制御する接触器であって、
固定接点と可動接点よりなる一対の開離可能な主接点
と、可動主接点に機械的に結合されたアーマチャと、ア
ーマチャを作動する直列接続の始動巻線及び保持巻線よ
りなる電磁石と、直列接続の始動巻線と保持巻線とに電
圧を印加する手段を含む始動巻線と保持巻線を制御する
手段と、電圧が印加されると保持巻線を短絡する手段
と、所定の時間経過後短絡手段を非作動にする手段とよ
りなることを特徴とする接触器。
【請求項９】アーマチャの位置を感知する手段を含
み、前記非作動手段がアーマチャ位置の関数としてまた
始動巻線と保持巻線とに電圧が印加されている所定時間
の間短絡手段を非作動にする手段を含んでなることを特
徴とする請求項８に記載の接触器。