JPH05260602A - 電気車用制御装置 - Google Patents

電気車用制御装置

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Publication number
JPH05260602A
JPH05260602A JP5774392A JP5774392A JPH05260602A JP H05260602 A JPH05260602 A JP H05260602A JP 5774392 A JP5774392 A JP 5774392A JP 5774392 A JP5774392 A JP 5774392A JP H05260602 A JPH05260602 A JP H05260602A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
switch
circuit
electric vehicle
voltage
commutation capacitor
Prior art date
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Pending
Application number
JP5774392A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroyuki Akiyama
弘之 秋山
Sankichi Hasegawa
三▲吉▼ 長谷川
Tarou Uchii
太郎 内井
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】予備充電式の直流真空遮断器の検査時の感電事
故を防止する。 【構成】真空インタラプタ11と、これと並列に転流ス
イッチ12,転流リアクトル15,転流コンデンサ13
を直列にした回路と非線形抵抗1を並列にし、転流コン
デンサ13に初期電荷を与える充電装置16を有する電
気車用の真空遮断器回路において、転流コンデンサ13
の電荷を抵抗18を介して放電するスイッチ20を設け
る。 【効果】保守時の危険を回避することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電気車の電源回路の保護
に使用する真空遮断器を用いた場合の、回路に関する。
【0002】
【従来の技術】一般的な電気車の電源回路の一例を図2
に示す。従来から電気車は、架線1,集電装置2,断路
器6さらに、平常時の回路投入遮断用の主回路スイッチ
3と事故時に急速に増大する電流を短時間で遮断するた
め高速度遮断器と称する遮断装置4が制御装置の電源側
に直列に挿入されている。
【0003】断路器は、通常運転時は閉路したままであ
るが、制御装置の保守点検時に、万一架線電圧が生き、
点検中の機器に高圧が加わることの無いよう、手動での
み入れきり出来る機器である。高速度遮断器4には通
常、電流検出器が設けられており、主回路電流が過大に
なると自動的に主接点を開き電流を遮断できる機能を有
している。
【0004】従来の一般的な車載用の高速度遮断器で
は、主回路電流をコイルに流し、この電流により生じる
電磁力によって、プランジャを動作させ、機械的に主接
点を開き(トリップさせる)、その後は気中にアークを
拡散し電流を遮断する機構になっている。
【0005】最近、気中式の高速度遮断器に替えてアー
クレス、超高速度化等のメリットを期し、電流遮断回路
を真空インタラプタを用いた遮断装置(以下真空遮断器
と称す)が開発されている。
【0006】図3によりこの装置の遮断動作を説明す
る。
【0007】真空インタラプタ11と、この真空インタ
ラプタと並列に、転流スイッチ12と転流リアクトル1
5と転流コンデンサ13を直列にした回路と、非線形抵
抗14とが接続されている。また、転流コンデンサに初
期電荷を与える必要があるが、図では充電装置を使用し
たものの例を示している。充電装置16から電流制限用
抵抗器19を介し、常時図示の様にほぼ電源電圧に匹敵
する電圧に充電されている。なお、実際の応用回路で
は、転流リアクトルは配線の浮遊インダクタンス分で代
用することもある。
【0008】この時、外部から遮断指令が与えられると
真空インタラプタバルブ11が開極し、その後、転流ス
イッチ12が投入される。すると真空インタラプタバル
ブ11と、転流スイッチ12と転流リアクトル15と転
流コンデンサ13とにより構成される直列共振回路に、
転流コンデンサに蓄えられた電荷により振動電流が流れ
る。この電流の最大値は主回路電流の最大値より大きく
なるように共振回路の定数を選んでいる。
【0009】真空インタラプタの開極後は、主回路電流
はインタラプタ内の真空ギャップ中をアークとなって流
れつづけるが、このとき、振動電流が主回路電流と逆向
きに流れることにより、真空インタラプタ中の電流がゼ
ロになる瞬間が存在する。
【0010】この瞬間、インタラプタは耐圧を回復しイ
ンタラプタ両端に電圧が発生する。この電圧はその時点
の転流コンデンサに蓄えられている電流とほぼ等しくな
る。そして、主回路電流は転流コンデンサを通して流れ
続ける。転流コンデンサに主回路電流が流れ続けること
によって、転流コンデンサは反対向きに充電され、転流
コンデンサ電圧が逆転し更に押し上げられる。
【0011】この電圧がある程度以上高くなると、非線
形抵抗14が放電を開始する。この電圧は電源電圧より
高く設定されているので、主回路電流は減衰し、やがて
ゼロになる。
【0012】この作用を時間的な経過に沿って示したの
が図4である。
【0013】図中、t1は転流スイッチが投入されたタ
イミングを、t2は真空インタラプタバルブの電圧がゼ
ロになったタイミングを、t3は非線形抵抗が放電を開
始したタイミングを、t4は主電流が完全に減衰したタ
イミングを示す。なお真空スイッチはt1以前に既に開
極している。
【0014】図中VIは真空インタラプタが耐圧を回復
した直後に真空インタラプタ両端に加わる電圧であり、
この時点での転流コンデンサ電圧とほぼ等しい。VNは
非線形抵抗の放電開始電圧、VEは電源電圧である。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】コンデンサは前述した
ように、常に充電されており、架線電圧に匹敵する高圧
が印加されている。この充電は架線電圧とは別の電源、
例えば、バッテリを電源とし行われており、100V程
度の低圧から充電装置を介して1500Vの高圧を発生
している。従来の電気車用の装置では、この種の低圧電
源から高圧を発生する装置はなく、保守点検時に、集電
装置を降ろしたり、断路器を開路する等の処置をすれ
ば、装置がどのように動作しても高電圧は印加されず、
高々100V程度の低圧が印加されるのみで、万一、誤
って装置の帯電部に触れても、軽微な感電で済むのが常
識であった。しかし、本真空遮断器では、万一保守点検
時に誤ってコンデンサ及び充電回路の帯電部に触れる
と、電圧が飛躍的に高くなっているため、感電により死
傷の恐れがある。
【0016】本発明の目的は、感電による死傷を回避す
る遮断装置を提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明はコンデンサの充電電圧が保守点検時に保守
員に危険がないよう、コンデンサに高圧が印加されない
ように回路を構成した。
【0018】
【作用】この構成のため、本発明を用いれば真空遮断器
を使用する電気車用制御装置において、保守点検時に保
守員に対する危険性を低減することができる。
【0019】
【実施例】図1に本発明の実施例を示す。
【0020】図1に示す回路は、転流用のコンデンサ1
3の両端を抵抗器18を介して短絡することができるス
イッチ20を、新たに追加したことが従来と異なる。
【0021】充電回路は図1に示すように電流制限用抵
抗器19を介して転流コンデンサと接続され構成されて
いる。通常時はスイッチ20は開路しておく。コンデン
サに加わる電圧は、必然的に真空遮断器の外部にも印加
される。もし、回路の点検時に保守員が誤ってコンデン
サに接続され高圧が印加された線を触れる可能性があ
る。そこで、点検時はスイッチ20を閉じることによ
り、コンデンサの電圧はコンデンサと、抵抗とスイッチ
からなる閉回路により電荷が放電するようにする。保守
点検時にこのスイッチを切っておけば、真空遮断器以外
の回路のいかなる部位にも高圧は印加されず、保守員に
対する危険は回避される。
【0022】他の実施例を図5に示す。本実施例では、
充電電流は二つの抵抗器18及び19を介して流れる構
成になっている。抵抗器18は放電用と、充電用の両方
を兼ねている。このように接続すると、スイッチ20を
閉じたとき、充電装置が出力を出していた場合にも、コ
ンデンサの両端の電圧をゼロにすることができる。前述
の実施例では、二つの抵抗器に定数によっては、コンデ
ンサの電圧を完全にゼロには出来ない点がある。しか
し、本実施例によれば、コンデンサの充電電圧を完全に
ゼロにすることができる。
【0023】本実施例によれば、コンデンサの電圧を更
に低下させることが出来、保守員に対する安全性をより
高めることが出来る。
【0024】他の実施例を図6に示す。図5と異なるの
は、転流コンデンサの電圧を検出する電圧検出器21を
別に設け、コンデンサの電圧が規定値以下の状態が一定
時間継続すると、自動的に充電停止指令22を出力する
機能を設けた点である。この実施例では、コンデンサを
スイッチ20により放電させることによりコンデンサ電
圧はゼロになり、一定時間後、充電回路が停止する。通
常時は、一旦コンデンサに充電された後は、殆んど、電
流が流れないため、充電装置は短時間定格で設計され
る。このため、もし充電装置の出力電流が長時間継続す
ると、過負荷となり充電装置の故障につながる恐れがあ
る。充電停止の機能が無い場合、充電回路は動作したま
まになり、抵抗器,スイッチを介して、充電装置の出力
電流は流れっぱなしになる。
【0025】本実施例によれば、短絡状態では充電を停
止することができるため、充電装置に必要以上の容量を
持たせる必要が無いため装置の小型化が可能になる。
【0026】他の実施例を図7に示す。本実施例では、
スイッチ20を断路器6と同一の箱23に収納する。こ
のようにすれば、点検時には断路器は開路するよう義務
付けているため、保守員は必ず事前に断路器を操作す
る。この時、同一の場所にあれば、スイッチ20の操作
を失念するなどの危険性を軽減できる。
【0027】本実施例によれば、危険性をより少なくす
ることができる。
【0028】他の実施例を図8に示す。前述の実施例に
加え、本実施例では、スイッチ20を断路器6の近傍に
配置し、転流コンデンサを短絡するスイッチ20が開路
しているときは断路器6が閉路し、逆に転流コンデンサ
を短絡するスイッチ20が閉路しているときは断路器6
が開路する。通常保守点検時には、断路器の安全のため
必ず切り位置にする。この時、コンデンサの放電用スイ
ッチを同時に閉じるように機械的に連動させておけば、
安全上のインターロックもかかることになる。この実施
例によれば、従来の扱いと変わらない手順を踏むため、
コンデンサの放電を忘れることはありえず、安全上のイ
ンターロックは理想的な方式であると言える。
【0029】他の実施例を図9に示す。本実施例では、
断路器6の負荷側の電圧を検出する電圧検出器21を設
け、この電圧が一定値以上ある場合にのみ、充電指令信
号22を充電装置16に与え、コンデンサの充電を実行
するものである。通常時は断路器は閉じられており、そ
の負荷側は加圧されているためコンデンサは常に充電さ
れている。これにたいし、保守点検時には前述したよう
に必ず断路器を開路するから、この点の電圧は無くなり
その結果充電は停止する。そして、コンデンサの電圧は
徐々に低下し安全上問題の無いレベルにまで低下する。
前述の実施例が直接的な、機械的なインターロックであ
るのに対し、本実施例は間接的、且つシーケンスによる
インターロックを構成している。
【0030】本実施例によれば、前例同様、従来の扱い
と変わらない手順を踏むため、コンデンサの放電を忘れ
ることはありえず、安全上のインターロックとして理想
的である。
【0031】
【発明の効果】本発明によれば、真空遮断器を使用する
電気車用制御装置において、保守点検時に保守員に対す
る危険性を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の回路図。
【図2】一般的な電気車の電源回路図。
【図3】真空バルブを使用した真空遮断器の回路図。
【図4】真空遮断器の動作説明図。
【図5】本発明の他の実施例の回路図。
【図6】本発明の他の実施例の回路図。
【図7】本発明の他の実施例の回路図。
【図8】本発明の他の実施例の回路図。
【図9】本発明の他の実施例の回路図。
【符号の説明】
4…真空遮断器、11…真空インタラプタ、12…転流
スイッチ、13…転流コンデンサ、14…非線形抵抗、
15…転流リアクトル、16…充電装置、17…低圧電
源線、18…放電抵抗器、19…電流制限用抵抗器、2
0…放電用スイッチ。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】真空インタラプタと並列に、非線形抵抗、
    及び、予め別に設けられた充電回路により充電された転
    流コンデンサとリアクトルまたは配線による浮遊インダ
    クタンスとスイッチとを直列に接続した回路を接続した
    電気車用制御装置の保護をする真空遮断器を、集電装
    置,断路器,主回路スイッチを含む電源側と負荷側の制
    御装置側を回路上分離する形で配置したものにおいて、 前記転流コンデンサの両端を、抵抗を介して短絡し前記
    転流コンデンサの電荷を放電するスイッチを設けたこと
    を特徴とする電気車制御装置。
  2. 【請求項2】請求項1において、前記転流コンデンサと
    前記充電回路の間に接続された電流制限用の抵抗を二分
    し、その中央と前記転流コンデンサの電荷を放電する前
    記スイッチを接続した電気車制御装置。
  3. 【請求項3】請求項1において、外部からの指令によ
    り、自動的に出力の起動停止が可能な充電装置を有する
    電気車制御装置。
  4. 【請求項4】請求項3において、前記転流コンデンサの
    電圧を検出する電圧検出器を設け、この電圧が規定値以
    下の状態が一定時間継続すると前記充電回路にたいし、
    自動的に充電停止指令を出力する電気車制御装置。
  5. 【請求項5】請求項1において、前記転流コンデンサを
    短絡するスイッチを、前記断路器と同一の場所に収納し
    た電気車制御装置。
  6. 【請求項6】請求項1において、前記転流コンデンサを
    短絡する前記スイッチと前記断路器を、前記転流コンデ
    ンサを短絡する前記スイッチが開路しているときは前記
    断路器が閉路し、逆に前記転流コンデンサを短絡する前
    記スイッチが閉路しているときは前記断路器が開路する
    よう連動して操作する機構を有する電気車用制御装置。
  7. 【請求項7】電気車用制御装置の保護用として、真空イ
    ンタラプタとこれに並列に、非線形抵抗、及び、予め別
    に設けられた充電回路により充電された転流コンデンサ
    とリアクトルまたは配線による浮遊インダクタンスとス
    イッチとを直列に接続した回路を接続した真空遮断器
    を、集電装置,断路器,主回路スイッチを含む電源側と
    負荷側の制御装置側を回路上分離する形で配置したもの
    において、前記断路器に予め定められた以上の電圧が印
    加されているときのみ、前記充電回路が動作し前記転流
    コンデンサが加圧されることを特徴とする電気車制御装
    置。
  8. 【請求項8】電気車用制御装置の保護用として、真空イ
    ンタラプタとこれに並列に、非線形抵抗、及び、予め別
    に設けられた充電回路により充電された転流コンデンサ
    とリアクトルまたは配線による浮遊インダクタンスとス
    イッチとを直列に接続した回路を接続した真空遮断器に
    おいて、前記真空遮断器の外部に接続される電線に、保
    守時には電圧が印加されないことを特徴とする電気車制
    御装置。
JP5774392A 1992-03-16 1992-03-16 電気車用制御装置 Pending JPH05260602A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014193067A (ja) * 2013-03-28 2014-10-06 Hitachi Ltd 鉄道車両
CN109733199A (zh) * 2019-01-17 2019-05-10 中铁第四勘察设计院集团有限公司 一种应用于有轨电车储能装置的高压隔离系统

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