JPH0678409A - 電気車制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 主整流器の短絡故障を確実に検知して保護動
作する。 【構成】 この発明の電気車制御装置は、電流検出器で
主電動機電流を監視し、電圧検出器で主整流器の出力電
圧を監視し、主回路が閉じている状態で主電動機電流が
所定値以下となり、かつ主整流器の出力電圧も所定値以
下となるとき、故障検出回路が主整流器に短絡故障が発
生したものと判定し、主回路を遮断する保護動作を行な
わせるようにする。こうして、起動加速度が小さい場合
にも主整流器の短絡故障の誤検知を起こさず、短絡故障
検出の信頼性を高める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、交流電源を整流して
直流主電動機を駆動する電気車制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば交流発電機を有するディー
ゼル電気車のように、交流電源を主整流器で直流に整流
し、これを直流主電動機に供給して駆動するようにした
電気車制御装置として、図３に示す回路構成のものが知
られている。

【０００３】図３に示す回路は、交流発電機１を有する
ディーゼル電気車の制御装置の従来例であり、交流発電
機１の交流出力が主整流器２（これは、ダイオード２Ａ
〜２Ｆによって構成されている）において整流され、遮
断器３Ａを通して直流主電動機４に供給されるようにな
っている。

【０００４】このような電気車制御装置において電気車
の起動するには、起動スイッチ１５を投入する。これに
よって、遮断器コイル３，６が共に励磁され、その遮断
器リレー接点３Ａ，６Ａが閉じて主回路を構成し、同時
に、交流発電機１のエキサイタ界磁に電流を流して交流
発電機１に発電を開始させる。

【０００５】そして主電動機４の整流および回転数の制
御は、主幹制御器（図示せず）により交流発電機１に機
械的に接続されたディーゼルエンジンの回転数を変える
ことにより交流発電機１の発電電圧を変化させることに
よって行なっている。

【０００６】一方、主整流器２に短絡故障が発生すれ
ば、主発電機１の電流検出器８〜１０と整流器１２とで
交流発電機出力電流を電圧に変換して熱動形リレー１７
に印加し、短絡故障時の交流過電流で熱動形リレー１７
をオンさせ、その接点１７Ａで補助リレー１６をオンさ
せ、その接点１６Ａをオンさせることによって補助リレ
ー１６を自己保持させ、これと共に、接点１６Ｂをオフ
することにより遮断器コイル３，６を消磁させ、各々の
遮断器リレー接点３Ａ，６Ａをオフさせることによって
主発電機１、主電動機４に電流が供給されるのを遮断
し、保護動作するようにしている。

【０００７】次に、この主発電機１の特性曲線について
説明すると、主整流器２によって整流された交流発電機
１の出力特性は一般的に図２に示すようになっており、
主発電機１の起動時には、太線で示すように主幹制御器
（図示せず）のエンジンノッチを進めることによってエ
ンジンの回転数を上げることにより、起動電流Ｂに制御
され、速度の上昇と共に交流発電機１の出力電圧も上昇
する。

【０００８】そこで、主整流器２を構成するダイオード
２Ａ〜２Ｆのいずれかに導通故障が発生し、この結果と
して主整流器２に短絡故障が発生した場合には、その時
の短絡電流として、エンジン回転数が最大ノッチであれ
ば図２における符号Ａの電流が流れる。一方、起動電流
は最大Ｂまで使用するために短絡電流Ａとの差が小さ
く、瞬時検知にすると、エンジンノッチを最大に上げる
ことによってその時の起動電流で短絡電流の誤検知が起
きる可能性があった。

【０００９】そこで従来では、短絡電流を検知して回路
を遮断する保護の目的が、交流発電機１の巻き線の熱的
な保護であるため、短絡電流Ａが一定時間以上継続して
流れた時にのみ動作するように熱動形リレー１７を使用
していたが、このために、熱動形リレー１７の定格を図
２に示す符号Ｃの電流としており、これは起動電流Ｂよ
りも小さく、起動電流Ｂが熱動形リレー１７の定格より
も長い時間流れるような起動加速度が小さくて加速時間
が長い起動運転を行なう場合には、やはり短絡電流の誤
検知を行なう可能性があつた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】以上のように従来の電
気車制御装置では、例えば上り勾配での起動時やダイオ
ード負荷牽引時の起動時のように起動加速度が小さくな
り、その分、起動時間が長くかかり、起動電流Ｂが通電
される時間が長くなる場合には、熱動形リレーが誤動作
を起こす問題点があった。

【００１１】この発明はこのような従来の問題点に鑑み
なされたもので、主整流器が正常な状態では、交流電流
が流れていれば主電動機電流も流れており、主整流器が
短絡故障した場合には主電動機電流が小さくなる点に着
目し、主整流器出力電圧が一定値以下となり、かつ主電
動機電流も一定値以下となれば主整流器に短絡故障が発
生したものとみなし、保護動作を確実に行なわせること
ができる電気車制御装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明は、交流電力を
電源とし、この交流電源を整流して直流主電動機に直流
電力を供給する主整流器を備えた電気車制御装置におい
て、主電動機電流を検出する電流検出器と、主整流器の
出力電圧を検出する電圧検出器と、主電動機回路が閉路
している状態で、電流検出器が検出する電流値が所定値
以下となり、かつ電圧検出器が検出する電圧値が所定値
以下となったときに、主整流器に短絡故障が発生したと
判定する故障検出回路とを備えたものである。

【００１３】

【作用】この発明の電気車制御装置では、電流検出器で
主電動機電流を監視し、電圧検出器で主整流器の出力電
圧を監視し、主回路が閉じている状態で主電動機電流が
所定値以下となり、かつ主整流器の出力電圧も所定値以
下となるとき、故障検出回路において主整流器に短絡故
障が発生したものと判定し、主回路を遮断する保護動作
を行なわせるようにする。

【００１４】こうして、起動加速度が小さい場合にも主
整流器の短絡故障検出の誤動作を起こさず、短絡故障検
出の信頼性を高める。

【００１５】

【実施例】以下、この発明の実施例を図に基づいて詳説
する。

【００１６】図１はこの発明の一実施例の回路ブロック
図であり、この実施例の電気車制御装置は、交流発電機
１と、この交流発電機１の三相交流出力を整流するため
に、３組の整流ダイオード２Ａ〜２Ｆで構成される主整
流器２と、この主整流器２の整流出力を遮断器接点３Ａ
を介して供給され、回転駆動される直流主電動機４とを
備えている。

【００１７】また主整流器２の出力側に直列に主整流器
２の直流出力電流が所定の設定値以上になれば励磁さ
れ、そのリレー接点１１Ａをオフ動作させる緩動形の電
流リレーコイル１１が接続され、また主整流器２の出力
側に並列に主整流器２の出力電圧が所定の設定値以上に
なれば励磁され、そのリレー接点１３Ａをオフ動作させ
る緩動形の電圧リレー１３が接続されている。

【００１８】さらに電気車のエンジン回転に連動して、
エンジン回転数が所定の回転数以上になったときに励磁
される回転数検知リレー１４が備えられていて、その励
磁によってリレー接点１４Ａがオンするようになってい
る。

【００１９】また、上記の主回路の制御、短絡故障時の
保護のための保護回路１０が設けられており、この保護
回路１０は、起動スイッチ１５と、リレー接点１６Ｂ
と、遮断器コイル３，６の並列回路とが直列に接続さ
れ、また起動スイッチ１５に対して、これらのリレー接
点１６Ｂ、遮断器コイル３，６と並列になるようにし
て、遮断器リレー接点６Ｂ，３Ｂ、回転数検知リレー接
点１４Ａ、電流リレー接点１１Ａ、電圧リレー接点１３
Ａ、オンディレイタイマ１７および補助リレー１６が直
列に接続された回路が接続され、さらに、これらのリレ
ー接点６Ｂ，３Ｂ，１４Ａ，１１Ａ，１３Ａおよびオン
ディレイタイマ１７の直列回路と並列になるように、補
助リレー接点１６Ａが接続された構成となっている。

【００２０】なお、主発電機１に接続された６Ａは遮断
器コイル６のリレー接点、７は抵抗器である。

【００２１】次に、上記構成の電気車制御装置の動作に
ついて説明する。

【００２２】主整流器２のダイオード２Ａ〜２Ｆのいず
れかが導通故障を起こすと、電流リレー１１の電流が小
さくなり、また主整流器２の出力電圧（平均値）も小さ
くなる点に着目し、電流リレー１１と電圧リレー１３の
動作設定値を図２に示した特性曲線において、Ｅおよび
Ｆのように最大ノッチ（図２では１２ノッチ）で短絡故
障した時の出力電流Ｅ１および出力電圧Ｆ１より少し大
きい値に設定する。またエンジンの回転数検知リレー１
４は、図２の斜線を施したＧに示す領域の外側のノッチ
（図２では１１ノッチ）の回転数でオンするように設定
する。

【００２３】このような条件設定の下で、正常動作する
ときには、保護回路１０を起動スイッチ１５によりオン
すると、リレー接点１６Ｂを通して遮断器コイル３，６
が励磁され、これによって主発電機１の入力側に設けら
れている遮断器リレー接点３Ａ，６Ａがオンとなり、主
発電機１が発電を開始して交流電力を出力し、主整流器
２がこの交流電力を整流して直流主電動機４を駆動す
る。

【００２４】そして、エンジン回転数が低い初期状態で
は、回転数検知リレー１４が励磁されず、従って保護回
路１０のリレー接点１４Ａがオンせず、この結果として
補助リレー１６が励磁されない。したがって、リレー接
点１６Ｂがオフされることはなく、電流リレー１１、電
圧リレー１３が設定値以下の電流、電圧でそれらのリレ
ー接点１１Ａ，１３Ａがオフとなっても保護動作をする
ことがなく、低回転での誤動作を防ぐ。

【００２５】そして回転数が上がってきて回転数検知リ
レー１４が励磁されると、リレー接点１４Ａがオンとな
るが、主整流器２の出力電流、出力電圧も共に設定値以
上に大きくて電流リレー１１、電圧リレー１３が共に励
磁状態になり、保護回路のリレー接点１１Ａ、１３Ａが
オフ状態となり、補助リレー１６が励磁されず、リレー
接点１６Ｂがオフとならない。したがって、この状態で
は、遮断器コイル３，６が励磁状態にあり、遮断器リレ
ー接点３Ａ，６Ａがオフとならず、通常の運転状態が継
続される。

【００２６】ところが、遮断器コイル３，６が励磁さ
れ、保護回路１０における遮断器リレー接点３Ｂ，６Ｂ
がオンしており、エンジン回転数検知リレー１４も励磁
されていてリレー接点１４Ａもオンしていれば、主発電
機１は出力しているとみなすことができ、このときに、
電圧リレー１３および電流リレー１１が一定時間以上共
にオフするとダイオード２Ａ〜２Ｆのいずれかに導通故
障が発生しているものとみなし、オンディレイタイマ１
７を通して補助リレー１６がオンする。

【００２７】そしてこの補助リレー１６がオンすれば、
そのリレー接点１６Ａがオンとなって自己保持すると共
に、リレー接点１６Ｂが逆にオフとなって遮断器コイル
３，６を消磁し、各々の遮断器リレー接点３Ａ，６Ａを
オフして主発電機１への入力を遮断し、主電動機４への
入力も遮断する保護動作を行なう。

【００２８】このようにして、この実施例の電気車制御
装置では起動加速度が小さい場合でも、主整流器の短絡
故障検出器が誤動作することがなく、そのために起動電
流を大きくとることができ、勾配起動性能を向上し、負
荷牽引能力を向上させることができる。

【００２９】なお、この発明は上記実施例に限定される
ことはなく、オンディレイタイマ波遮断器の投入時の電
流の立上り遅れなどによる誤検知防止の目的で設けたも
のであり、誤動作の恐れがない場合には設ける必要がな
い。また種々のリレーの動作設定値も任意に設定するこ
とができ、実施例に限定されることはない。

【００３０】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、電流検
出器で主電動機電流を監視し、電圧検出器で主整流器の
出力電圧を監視し、主回路が閉じている状態で主電動機
電流が所定値以下となり、かつ主整流器の出力電圧も所
定値以下となるとき、故障検出回路が主整流器に短絡故
障が発生したものと判定し、主回路を遮断する保護動作
を行なわせるようにしているため、起動加速度が小さい
場合にも主整流器の短絡故障の誤検知を起こさず、短絡
故障検出の信頼性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の回路ブロック図。

【図２】一般的な電気車の特性曲線図。

【図３】従来例の回路ブロック図。

【符号の説明】

１ 主発電機 ２ 主整流器 ３ 遮断器コイル ４ 主電動機器 ６ 遮断器コイル １０ 保護回路 １１ 電流リレー １３ 電圧リレー １４ 回転数検知リレー １５ 起動スイッチ １６ 補助リレー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電力を電源とし、この交流電源を整
   流して直流主電動機に直流電力を供給する主整流器を備
   えた電気車制御装置において、 前記主電動機電流を検出する電流検出器と、前記主整流
   器の出力電圧を検出する電圧検出器と、前記主電動機回
   路が閉路している状態で、前記電流検出器が検出する電
   流値が所定値以下となり、かつ前記電圧検出器が検出す
   る電圧値が所定値以下となったときに、前記主整流器に
   短絡故障が発生したと判定する故障検出回路とを備えて
   成る電気車制御装置。