JPH0770391B2 - 励磁コイルの制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は制御スイツチが故障しても励磁コイルを励磁で
きるように制御装置を改良した励磁コイルの制御装置に
関する。

〔従来の技術〕

一般に高圧電動機の起動・運転用，動力用変圧器の開閉
用等に使用される配電盤は、電流開閉用の開閉器として
たとえば電磁接触器を使用している。電磁接触器はアー
クシユート内に一対の固定接触子と可動接触子とを配置
し、可動接触子を固定接触子に接続する時に生ずるアー
クを、アークシユート内で消弧している。そして、可動
接触子を回動するには、操作回路内に設けた励磁コイル
を励磁し、その吸引力で可動接触子を固定接触子に接触
し、励磁コイルを消磁すると、可動接触子が固定接触子
より離れて消弧する。

このように、励磁コイルに流す励磁電流を制御する装置
は、次のように構成されていると共に、この種の装置と
して特開昭62−156804号公報を挙げることができる。整
流器の入力側に投入スイツチを設け、整流器の出力側両
端に励磁コイルを直列接続し、直列回路を形成し、整流
器と励磁コイルとの間の直列回路に制御スイツチを接続
している。

制御スイツチは投入スイツチの動作に応じて同動作をす
る。投入スイツチが閉じると、制御スイツチも閉じて、
励磁コイルに直流電流が流れて、励磁コイルを励磁し、
この吸引力で可動接触子を回動して、固定接触子に接触
する。励磁コイルに直流電流が流れなければ、可動接触
子が固定接触子より離れて遮断する。

〔発明が解決しようとする課題〕

そして、制御スイツチは一般に半導体スイツチたとえば
電界効果型トランジスタ、サイリスタ等を使用している
ので、使用中の周囲温度、周囲雰囲気等により劣化を生
じ制御不能になることがある。また、制御スイツチを制
御する制御装置の故障についても同様である。そうする
と、励磁コイルを励磁しているにもかかわらず遮断状態
になり、電力供給が出来ないので、電力供給の信頼性が
落ちる。

本発明の目的は、制御スイツチ及び制御装置が故障し、
励磁コイルが無励磁なるのを防止して、電力を安定して
供給できる励磁コイルの制御装置を提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の励磁コイルの制御装置は、励磁コイルと励磁コ
イルの両端に整流器を接続し、整流器の入力側に投入ス
イッチを接続し、交流電源に接続した投入スイッチを動
作させると、整流器の出力側と励磁コイルとの間に接続
した制御スイッチを動作させて、電磁コイルに直流電流
を流し、励磁コイルを励磁して開閉器を開閉する制御装
置において、制御スイッチ及び励磁コイルと整流器の出
力側の入力電圧により出力電圧を出力するアンド回路
と、アンド回路からの出力電圧をバックアップスイッチ
であるトランジスタのベースに入力し、トランジスタの
コレクタ−とエミッタとに接続されている励磁コイルと
整流器の出力側との間に直流電流を流して、励磁コイル
を励磁することにある。

〔作用〕

この構成によれば、制御スイツチが不動作時にバツクア
ップスイツチが動作をして、励磁コイルに電流を流し、
励磁コイルを励磁し、開閉器の投入状態を保持し、電力
系統の停電を防止し、電力を安定して供給することがで
きる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図により説明する。第１図
は電磁接触器に使用した励磁コイルの制御装置を示す図
である。

投入スイツチ１は交流電源２と整流器３の入力端との間
に接続されている。整流器３の出力端間に励磁コイル４
を直列接続し、直列回路５を構成している。励磁コイル
４は整流器３からの直流電流により励磁されると、その
吸引力で可動接触子4Aを回動して固定接触子4Bに接触
し、投入状態を保持する。投入スイツチ１を開放すれ
ば、励磁コイルは無励磁となり、図示していない遮断ば
ねのエネルギーを釈放し、可動接触子が固定接触子より
離れ遮断状態を保持する。

整流器３と励磁コイル４との間の直列回路５に設けた制
御装置６は、制御スイツチ7,逆電圧防止スイツチ8,ZnR
（酸化亜鉛素子）９等により構成されている。制御スイ
ツチ７は整流器３の出力端と励磁コイル４との間の直列
回路５に設けられており、投入スイツチ１と同じ動作を
する。逆電圧防止スイツチ８とダイオード10とは、励磁
コイル４と直列回路５間とに並列接続されている。スイ
ツチ7,8には電界効果型トランジスタを使用している
が、他のスイツチたとえばトランジスタを使用してもよ
い。逆電圧防止スイツチ８は、投入スイツチ１を開放し
制御スイツチ７を開路するに当たり、制御スイツチ７が
開路するまでの間、逆電圧防止スイツチ８は閉路してお
り励磁コイル４からの放電電流をダイオード10を経て放
電し、制御スイツチ７が開放した後、逆電圧防止スイツ
チ８も開路し、励磁コイル４からの放電電流はZnR9へ移
行して、電磁接触器が一定の釈放時間で釈放するように
制御している。制御装置６の電子部品が故障し、制御ス
イツチ７が不動作時に生ずる電圧は、バツクアツプ回路
12のアンド回路13に入力される。

バツクアツプ回路12は、制御装置６が故障しても励磁コ
イル４を励磁する回路で、次のように構成されている。
アンド回路13の入力13Aおよび13Bは、整流器３および励
磁コイル４の出力端に接続している。アンド回路13の出
力13Cはnpn型トランジスタ14のベース14Bに接続してい
る。

トランジスタ14はバツクアツプスイツチの役目をし、制
御スイツチ７が不動作時に動作をする。トランジスタ14
のエミツタ14Eは、制御スイツチ７および整流器３の出
力端に接続している。コレクタ14Cと入力13Bとの間に抵
抗15を接続し、入力13Bと抵抗15との間に励磁コイル４
の出力端を接続している。抵抗15と並列にタイマー接点
16Bを接続している。

タイマー16は投入スイツチ１が閉じると、それに応じて
タイマー16が時間のカウントを開始すると同時に、タイ
マー接点16Bはタイマー16のセツト時間だけ閉じてい
る。セツト時間は、励磁コイル４に励磁電流が流れ、可
動接触子4Aの回動を開始する時に大きな回動力を要する
ので、この間だけタイマー接点18Bは閉じている。セツ
ト時間が終了すると、タイマー接点16Bは開放され、励
磁電流は抵抗15を介してコレクタ14Cに流れ、励磁コイ
ル４を励磁する。

そして、バツクアツプ回路12は制御装置６が故障して
も、励磁コイル４を励磁することができると共に、アン
ド回路13の出力13Cを故障検出回路17の保持回路18に入
力して、制御装置６の故障を検出する。

故障検出回路17は、次のように構成されている。保持回
路18はアンド回路13の出力13Cから電流が入力されると
動作をする。復帰スイツチ19の入力端は交流電源２の一
方側に、出力端はダイオード20にそれぞれ接続してい
る。ダイオード20の出力端は保持回路18に接続してい
る。保持回路18の出力端と交流電源２の他方側との間に
警報用励磁コイル21を接続している。警報用励磁コイル
21は電流が流れると励磁され、その吸引力で警報接点21
Aを閉じて、警報を発したり、或いは表示したりして、
作業員に知らせる。警報を解除する時には、作業員が警
報解除スイツチ19を開放する。

また、保持回路18の出力18Dとベース14Bとの間に接続さ
れたダイオード22は、アンド回路13の出力13Cからの電
流が減少した時にベース14Bに電流を供給し、トランジ
スタ14が動作しなくなるのを防止する役目をしている。

次に、制御装置６が正常時と故障時とについてその作用
を説明する。

（１）正常時 投入スイツチ１が閉じると、それに応じ制御スイツチ７
も閉じるので、直流電流が励磁コイル４に流れる。励磁
コイル４が励磁されると、その吸引力で可動接触子4Aが
回動して、固定接触子4Bに接触する。

（２）故障時 投入スイツチ１を閉じると、タイマー16がセツト時間を
開始すると共に、運転中に制御装置６がオープンモード
の故障状態になれば、制御スイツチ７は開放状態となる
から、アンド回路13の入力ゲート13A,13Bが共にハイ入
力となつて、同13Cに出力が現われ、ベース14Bに入力し
てトランジスタ14をオンすると同時に、保持回路18を保
持する。

トランジスタ14がオンすると、励磁コイル４からの電流
がコレクタ14Cを介してエミツタ14Eに流れるので、励磁
コイル４を励磁することができる。このため、制御装置
６が故障でもバツクアツプ回路12によつて励磁コイル４
を励磁することができ、電磁接触器の投入状態を保持で
きるので、負荷に安定した電力を供給することができ
る。

また、可動接触子4Aは投入開始時に大きな吸引力を要す
るが、本発明ではタイマー16がセツト時間を開始すると
同時に、タイマー接点16Bが閉じている。この結果、励
磁コイル４から電流はタイマー接点16Bを介してコレク
タ14Cに大きな電流を流し、大きな吸引力を得ることが
できるので、可動接触子4Aを固定接触子4Bに高速度で投
入できる。タイマー16のセツト時間が過ぎると同時にタ
イマー接点16Bが開放され、励磁電流が抵抗15を介して
流れる。この時の電流は抵抗15によつて、可動接触子4A
が固定接触子4Bに接触する保持電流だけでよいから、タ
イマー接点16Bを流れる電流より小さく、電力消費を少
なくできる利点がある。

更に、保持回路18が動作をすると、その出力Ｄからの電
流が警報用励磁コイル21に流れ励磁し、この吸引力で警
報接点21Aを閉じ、警報を発し、制御装置６の故障を知
らせる。

また、保持回路18の電源は、交流電源２から直接供給さ
れているので、投入スイツチ１が開路しても保持回路18
の出力18Dを保持継続することができるから、バツクア
ツプスイツチ14もON状態を維持している。この状態で投
入スイツチ１を開路すれば、電源が消失するが、励磁コ
イル４の電気エネルギーによる逆電圧を逆電圧防止スイ
ツチ８で阻止すると共に、逆電流はZNR9（酸化亜鉛素
子）で消費し、両接触子に一定電流を流すことにより、
固定接触子4Bから可動接触子4Aを釈放する釈放スピード
を一定できる利点がある。

次に、再び投入スイツチ１を閉路すれば、タイマー16の
時限期間中に抵抗15が短絡され、過励磁を行う。タイマ
ー16がタイムアツプすれば、その常閉限時接点であるタ
イマー接点16Bが開路し、励磁コイル４の電流は抵抗15
に流れ保持電流となる。即ち制御装置６が故障してもバ
ツクアツプ回路12により運転状態を維持できる他、再投
入，遮断も行うことができるので、この間に制御装置６
の故障個所を修理したり、正常な制御装置と交換するこ
とができる。

次に、本発明の他の実施例を第２図ないし第４図に示し
説明する。

第２図はバツクアツプスイツチとしてサイリスタ23を使
用する。制御装置が故障すると、出力13C又は18Dからの
電流がゲート23Gを点弧し、サイリスタ23に電流が導通
して、励磁コイル４に電流が流れ、励磁コイル４を励磁
することができる。

第３図は出力13C又は18Dよりの電流がバツクアツプコイ
ル24に流れると、バツクアツプコイル24が励磁し、この
吸引力でバツクアツプ接点24Aを閉じて、励磁コイル４
の電流を流す場合である。

またバツクアツプスイツチの励磁電源は、バツクアツプ
スイツチに独自な電源およびスイツチを設け、制御スイ
ツチが不動作時にスイツチを閉じて、電源の電源をバツ
クアツプスイツチに流し、励磁するようにしてもよい。

第４図（Ａ）は制御スイツチ７と逆電圧防止スイツチ８
との間の直列回路５に分流器31を設置している。分流器
31は同図（Ｂ）に流れる電流ｉを検出し、電流を検出し
ない時のみパルスカウンタ32でパルスをカウントする。
この場合、同図（Ｂ）のように電流零点時の時間ｔ_１よ
り長い時間カウントした時のみ、制御装置６が故障し、
直列回路５に電流が流れないと判断し、パルスカウンタ
32の出力が判定器33に入力される。判定器33からの出力
がトランジスタ34のベースに入力すると、整流器35から
の電流がトランジスタ34のコレクタに流入れ、トランジ
スタ14がオンし、励磁コイル４を励磁する。そして、故
障している制御スイツチ７を正常な制御スイツチに取換
えれば、トランジスタ34が自動的にオフするので、いち
いち作業員が操作する必要がなく、使い勝手がよい。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明では制御装置が故障をし、制御ス
イツチが不動作になつても、バツクアツプスイツチを設
けることにより、励磁コイルの励磁が保持できるように
なり、開閉器が投入中に遮断することなく、安定して負
荷に電力を供給できるので、電力供給の信頼を向上する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例である電磁接触器の励磁コイル
を制御する制御装置の概略構成図、第２図ないし第４図
（Ａ）は本発明の他の実施例である励磁コイルを制御す
る制御装置の概略構成図、第４図（Ｂ）は第４図（Ａ）
の直流電流の波形図である。 １……投入スイツチ、４……励磁コイル、５……直列回
路、６……制御装置、７……制御スイツチ、12……バツ
クアツプ回路、13……アンド回路、14……トランジスタ
（バツクアツプスイツチ）、18……保持回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久郷 幸雄 茨城県日立市国分町１丁目１番１号 株式 会社日立製作所国分工場内 (56)参考文献 特開 昭49−78881（ＪＰ，Ａ) 実開 昭52−43032（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−67209（ＪＰ，Ｕ)

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】励磁コイルと励磁コイルの両端に整流器を
   接続し、整流器の入力側に投入スイッチを接続し、交流
   電源に接続した投入スイッチを動作させると、整流器の
   出力側と励磁コイルとの間に接続した制御スイッチを動
   作させて、電磁コイルに直流電流を流し、励磁コイルを
   励磁して開閉器を開閉する制御装置において、制御スイ
   ッチ及び励磁コイルと整流器の出力側の入力電圧により
   出力電圧を出力するアンド回路と、アンド回路からの出
   力電圧をトランジスタのベースに入力し、トランジスタ
   のコレクタ−とエミッタとに接続されている励磁コイル
   と整流器の出力側との間に直流電流を流して、励磁コイ
   ルを励磁することを特徴とする励磁コイルの制御装置。
2. 【請求項２】上記交流電源に接続した投入スイッチ側の
   交流電源に接続したタイマーと、タイマーが動作をする
   と動作し、タイマーの設定時間を過ぎると不動作になる
   タイマー接点と、タイマー接点に並列接続した開閉器に
   保持電流を流す抵抗とを励磁コイル及びアンド回路とト
   ランジスタのコレクタ−との間に接続することを特徴と
   する請求項１記載の励磁コイルの制御装置。
3. 【請求項３】上記トランジスタに代えてサイリスタを使
   用し、サイリスタのゲートと入力端子及び出力端子とは
   アンド回路の出力端子とアンド回路の入力端子及び励磁
   コイルと整流器の出力側とに接続することを特徴とする
   請求項１記載の励磁コイルの制御装置。
4. 【請求項４】上記アンド回路からの出力電圧により励磁
   するバックアップコイルと、バックアップコイルが励磁
   すると動作して励磁コイルと整流器の出力側との間に直
   流電流を流して、励磁コイルを励磁するバックアップ接
   点を設けることを特徴とする請求項１記載の励磁コイル
   の制御装置。
5. 【請求項５】上記制御スイッチに出入する電流を検出す
   る分流器を接続し、分流器で電流を検出しない時のみ上
   記トランジスタのベースに出力電圧を入力する判定器を
   設けることを特徴とする請求項１記載の励磁コイルの制
   御装置。
6. 【請求項６】上記整流器の出力側励磁コイルと制御スイ
   ッチ及びと励磁コイルとの間に接続した逆電圧防止スイ
   ッチとこれに並列接続した励磁コイルの逆電流を流すZN
   Rを備えていることを特徴とする請求項１ないし５のい
   ずれか１項記載の励磁コイルの制御装置。