JPS6015439Y2

JPS6015439Y2 - 半導体開閉装置

Info

Publication number: JPS6015439Y2
Application number: JP1977011172U
Authority: JP
Inventors: 秀喜林
Original assignee: 東洋電機製造株式会社; 新日本製鐵株式会社
Priority date: 1977-02-03
Filing date: 1977-02-03
Publication date: 1985-05-15
Also published as: JPS53107110U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は起動抵抗器を有し発電制動および逆転制動を行
う直流電動機の主回路に、サイリスタを用いた半導体開
閉装置の改良に関する。

一般に直流電動機回路には運転のために、主回路および
起動器等の起動回路の開閉に有接点形の直流電磁接触器
を用いて構成されているものが多い。

しかし、この直流電磁接触器は特に、運転頻度の多いも
のについては接触子の荒損等のため、消耗が激しく保守
に多大な労力を必要としている。

第１図は直流電動機回路に直流電磁接触器を用いた従来
の主回路図であり、１は直流主電源で、直流電動機の電
機子２および界磁巻線３に電源を供給する。

４ａ、４ｂは正転用、５ａ、５ｂは逆転用、６は起動抵
抗器７の短絡用、８は制動抵抗器９の投入用で、いずれ
も直流電磁接触器を示す。

第１図において、正転用および逆転用直流電磁接触器４
ａ、４ｂ、５ａ、５ｂは直流電動機の正逆の回転方向を
切換えるものであり、起動抵抗器７は直流電動機の電機
子電流を限流して起動するもので短絡用直流電磁接触器
６とで起動回路を、制動抵抗器９は発電制動時の電機子
電流を限流するもので投入用直流電磁接触器８とで制動
回路を構成している。

本図の動作は衆知の如く、正転（遊点）の指令に応じ正
転用（逆転用）直流電磁接触器４ａｔ４ｂ（５
ａ、５ｂ）を投入し、直流電動機は起動抵抗器７が
挿入された状態で起動する。

直流電動機起動後、短絡用直流電磁接触器６を投入し起
動抵抗器７を短絡して起動完了する。

また発電制動時は正転用（逆転用）直流電磁接触器４ａ
、４ｂ（５ａ、５ｂ）を釈放後膜入用直流電磁接触器
８を投入し制動抵抗器９が挿入される。

これより正転時のブレーキ電流は電機子２゜直流電磁接
触器８．制動抵抗器９および電機子２の経路で流れ、直
流電動機は急速減速する。

このような直流電動機回路に対して、最近は注回路を開
閉するための直流電磁接触器本体をサイリスタを用いた
サイリスクスイッチに代えて保守面の軽減を計ることが
検討されている。

しかし、一般に第１図に示す主回路を開閉するスイッチ
は回転切換用、起動抵抗器短絡用および制動用と数多く
、サイリスタに置き換えた場合はこれらのサイリスタに
対する各々の消弧回路を必要とするため、経済的に高価
となっていた。

本考案は上述したような点に着目しなされたもので、主
回路サイリスタの消弧回路を共通として簡素化すること
により、衆知のサイリスクスイッチの小型軽量、無保守
の特徴を活かし、さらに安価な半導体開閉装置を提供す
るものである。

以下本考案を図面にもとすいて説明する。

第２図は本考案の実施例で半導体開閉装置の構成を示す
回路図で、主回路は第１図に示した回路構成に準じ、同
符号のものは同じ構成部分を示す。

ｌｌａ、ｌｌｂは正転用サイリスタで１２ａ、１２ｂの
逆転用サイリスタとで単相全波整流回路結線とし、この
サイリスタ整流回路の交流端子間に直流電動機の電機子
２が接続されている。

１３は運転用サイリスク、１４は起動抵抗器７を短絡す
るサイリスタ、１５は制動抵抗器９を投入する制動用サ
イリスク、１６はチョッパ用主サイリスタを示す。

以下これらの主回路用サイリスタ１１ａｔ１ｌｂｔ
１２ａ、１２ｂｔ１３ｐＩＣｌ３を単に主
回路サイリスタと称す。

１７は転流用ダイオード、１８はチョッパ用補助サイリ
スタ、１９は転流用リアクトル、２０は転流用コンデン
サ、２１は補充電用直流電源、２２は補充電用抵抗器で
、１７〜２２はチョッパ用主サイリスタ１６とで主回路
サイリスタを一括消弧するためのチョッパ回路を構成し
ている。

また２３はエネルギー吸収用コンデンサ、２４は吸収用
ダイオード、２５は放電用抵抗器で、２３〜２５は電機
子２のエネルギーを吸収するコンデンサ回路を構成して
いる。

次に本実施例の動作を詳細説明する。

（１）初期状態転流用コンデンサ２０は補充電用直流電源２１と補充電
用抵抗器２２により第２図に示す極性の如く充電されて
いる。

（２）起動から運転正転（逆転）起動の場合は主回路サイリスタ１１ａ（
１２ａ）、１１ｂ（１２ｂ）、１６．１３を図示せぬ
点弧回路でゲート信号を与えると、１−１１ａ（１２
ａ） →２−”１ｌｂ（１２ｂ） →１６−１３−
７→１の経路で電機子電流が流れ、直流電動機は起動抵
抗器７が挿入された状態で起動する。

その後直流電動機の回転数の上昇に従って主回路サイリ
スタ１４を点弧させて起動抵抗器７を短絡し運転状態に
入る。

（３）運転停止主回路サイリスク１１ａ（１２ａ）、１１ｂ（
１２ｂ）、１６，１３．１４のゲート信号を取り除き、
チョッパ用補助サイリスク１８に単発のゲート信号を与
え点弧させる。

ここでは第２図に示す如きチョッパ回路は公知の反発パ
ルス形チョッパ回路を構成しており、詳細な説明は省略
するが、チョッパ用補助サイリスタ１８の点弧により転
流用コンデンサ２０の電圧が反転され、チョッパ用主サ
イリスタ１６およびチョッパ用補助サイリスタ１８に逆
バイアスが印加されてこれらを消弧させる。

これより、１−＋１１ａ（１２ａ）−＋２−ａｌ
ｌｂ（１２ｂ〕〕ビＨＨ−１７１ｆｆ”：；’−１の
経路で電機子電流は環流するが、この経路には転流用コ
ンデンサ２０またはエネルギー吸収用コンデンサ２３が
直列に入っているため、やがて電機子電流は零となり、
主回路サイリスタ１ｌａ（１２ａ）、１ｌｂ（１２
ｂ）、１３．１４は自然消弧する。

ここで、転流用コンデンサ２ｏおよびエネルギー吸収用
コンデンサ２３はチョッパ用主サイリスタ１６が消弧直
前の電機子２に蓄えられたエネルギーを吸収して電圧上
昇するので、主回路サイリスタ等の耐圧上許容される値
以下に抑えるように容量を選定する必要がある。

一方、転流用コンデンサ２０はチョッパ用補助サイリス
タ１８や転流用リアクトル１９の容量および反転周期等
より制限されるため、通常電機子エネルギーの大部分を
エネルギー吸収用コンデンサ２３に吸収させる。

（４）発電制動運転中は界磁巻線３に直流主電源１より電源が供給され
ているため、正転（逆転）ならば第２図に示す如き極性
子−（−＋）の起電圧が発生しており、主回路サイリス
タ１２ａ（１１ａ）、１２ｂ（１ｌｂ）、１５
．１６を点弧させると、２→１２ｂ（ｌｌｂ）→１６→
１５→９ →１２ａ（１１ａ）→２の経路で電機子電流が起電圧と同一方向に流れて発電制
動がかかる。

なお、主回路サイリスタ１６が点弧されると、エネルギ
ー吸収用コンデンサの電圧は２３→２５→１６→２３の
経路で放電される。

ここで、図示しないが制動抵抗器９を起動抵抗器７の短
絡と同様な作動方法をもって、制動力の低下を防ぐため
に制動抵抗器９の１部または全てを短絡することも可能
である。

（５）発電制動停止正転（逆転）の場合、主回路サイリスタ１２ａ（１１ａ
）、１２ｂ（１ｌｂ）、１６．１５のゲー
ト信号を取り除き、チョッパ用補助サイリスタ１８に単
発のゲート信号を与えると、上述（３）と同様な動作と
なる。

すなわち、２−＋１２ｂ（］、］、ｂ）−Ｔｉ７→１９
→−１５−＋９−＝１２ａ（１１ａ）−＋２２４→２３の経路で電機子電流は環流し、やがて零となる。

この間、電機子２に蓄えられたエネルギーの１部は制動
抵抗器９で消費される。

（６）逆転制動（３）または（５）の停止後直流電動機が回転中であり
、逆転制動をかける場合、主回路サイリスタ１２ａ（
１１ａ）、１２ｂ（１ｌｂ）、１６．１３を点弧
させ、１−”１２ａ（１１ａ）−”２−”１２ｂ（１ｌｂ
）→１６→１３→７→１の経路で電機子電流を起電圧と同一方向に流し逆転制動
をかける。

この状態で停止をかけなければ電動機回転数は低下し、
やがて零となった後逆方向回転の運転状態に入る。

（７）逆転制動停止（６）の動作と同じくして、チョッパ用補助サイリスタ
１８を点弧させ全ての主回路サイリスタを消弧させる。

このようにして、本実施例はただ１つの消弧回路（１６
，１７，１８，１９，２０）で全ての主回路サイリスタ
を消弧させることができる。

上述したように本考案によれば、抵抗起動回路および制
動回路を有する直流電動機制御装置においても、共通の
消弧回路で全ての主回路サイリスタを消弧することがで
き、極めて簡単な回路構成で無接点方式による発電逆転
制動付可逆半導体開閉装置を実現できるため実用上の効
果は大きい。

当然ながら、起動抵抗器および制動抵抗器の短絡段数の
多少にかかわらず、またチョッパ回路は反発パルス形に
限ることなく別なチョッパ回路であっても本考案が適用
され、直流電動機は分巻形にこだわらず直巻形または複
巻形でも良く、本実施態様で示した主回路接続に限定さ
れず適用できることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の直流電磁接触器を用いた直流電動機制動
付可逆主回路図、第２図は本考案の実施例の半導体開閉
装置の構成を説明するための回路図である。１・・・・・・直流主電源、２・・・・・・電機子、３
・・・・・・界磁巻線、４ａｔ４ｂｔ５ａｔ
５ｂｔ６ｔ８”””直流電磁接触器、７・・
・・・・起動抵抗器、９・・・・・・制動抵抗器、ｌｌ
ａ、ｌｌｂ、１２ａ、１２ｂ、１３，１４．１５・・・
・・・主回路サイリスク、１６・・・・・・チョッパ用
主サイリスタ、１７・・・・・・転流用ダイオード、１
８・・・・・・チョッパ用補助サイリスタ、１９・・・
・・・転流用リアクトル、２０・・・・・・転流用コン
デンサ、２１・・・・・・補充電用直流電源、２２・・
・・・・補充電用抵抗器、２３・・・・・・エネルギー
吸収用コンデンサ、２４・・・・・・吸収用ダイオード
、２５・・・・・・放電用抵抗器。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

交流電子間に直流電動機の電機子を接続した４個のサイ
リスタにより構成される単相全波整流回路の負極端子を
直流電源の正極に接続し、該単相全波整流回路の正極端
子を消弧のための転流回路を備えた主サイリスタの陽極
に接続し、該主サイリスタの陰極と前記直流電源の負極
間に起動用サイリスタと起動用抵抗器の直列接続体を接
続するとともに、該起動用抵抗器の電流の一部または全
てを側路するための少なくとも１個のサイリスタを起動
抵抗器の端点と中間点あるいは前記直列接続体と並列に
接続し、前記主サイリスタの陰極と直流電源の正極間に
制動用サイリスクと制動用抵抗器の直列接続体を該直流
電源の正極方向に通電される極性にて接続し、さらに前
記主サイリスタと並列にコンデンサと抵抗器の直列接続
体を接続するとともに、該抵抗器と並列に主サイリスタ
通電方向とその通電方向が同一となる極性にてダイオー
ドを接続したことを特徴とする半導体開閉装置。