JPS6244003A - 電気車用電動機のシ−ケンス制御方法およびシ−ケンス制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、鉄道車両の直流電動機の制御方法および制
御装置、特に力行＝１１ｊ＝Ｉｌ−指令オフ時において
直流電動機の主回路をチョッパ制御するためのシーケン
ス制御方法およびジ−タンス制御装置に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

第２図は、従来の直流電動機の電機子巻線に流れる電流
をチョッパ制御する主回路の概略図でおる。第２図にお
いて、（１）は集電装置、（２）ｉｄ第１単位スイッチ
、（３）は第１高速度減流器、（４′）は第１減流抵抗
器、（３）はフィルタリアクトル、（Ａ）ハフイルタコ
ンデンブ、（７）は制動転換器、（ｇ）は第２高速度減
流器、（ｑ）は第２減流抵抗器、（／θ）は第２単位ス
イッチ、（／／）は直流電動機すなわち主電動機の電機
子巻線、（／２）は逆転器、（／３）は界磁巻線、（ハ
０は弱め界磁抵抗、（／３）は弱め界磁スイッチ、（／
６）は主平滑リアクトル、（／７）はフリーホイールダ
イオード、（／Ｉ）はチョッパ、（／？）は予備励磁装
置である。

次に電動機主回路の回路構成を説明する。

集電装置（１）とアースの間に第１単位スイッチ（２）
、第１高速度減流器（３）、フィルタリアクトル０）お
よびフィルタコンデンサ（６）を直列に接続し、第１高
速度減流器（３）と並列に第１減流抵抗器（りを接続す
る。フィルタコンデンサ（６）の両端間に制動転換器（
り）および第２高速度減流器（ｔ）を直列に接続し、こ
の第２ｇＪ速度減流器（ｒ）と並列に第１減流抵抗器（
９）を接続する。制動転換器（７）のＰ側の接点とＢ側
の接点との接続点を電機子巻線（／／）の一端へ第２単
位スイッチ（１０）を介して接続する。電機子巻線（／
／）の他端と主平滑りアクドル（／６）の一端との間に
弱め界磁抵抗（ハ０および弱め界磁スイッチ（／ｑ）を
直列に接続し、この直列接続したものと並列に逆転器（
／２）を接続する。主平滑りアクドル（／６）の他端を
、制動転換器（７）のＰ側の接点へフリー不イールダイ
オード（／７）を介して接続すると＼もに、アースへチ
ョッパ（／ｌ）を介して接続する。また、逆転器（／２
）はＦ側の接点（：／、２ａ）とＲ側の接点（／コｂ）
が直列に接続された部分およびＲ側の接点（／、２Ｃ）
とＦ側の接点（／２ｄ）が直列に接続された部分から成
り、これらの部分の各々と並列に予備励磁装置（／９）
を接続し、１７Ｃ各部分の接点指にλ点間に界磁巻線（
／３）を接続する。

電動機主回路は上述したように構成さ１しており、電気
車の前進力行時には、制動転換器（り）のＰ仰ｊの接点
並びに逆転器（／２）のＦ側の接点（／２へ）および（
／！ｄ）が閉成され、Ｂ側およびＲ側の接点が開放され
ている。

今、力行指令を起動すると、第１単位スイッチ（２）が
投入され、集電装置（１）から第１単位スイッチ（２）
、第１減流抵抗器（弘）、フィルタリアクトル（５）お
よびフィルタリアクトル（６）を通してアースに電流が
流れ、フィルタコンデンサ（６）全充電する。そしてフ
ィルタコンデンサ（４）の充電が完了して第２１１Ｌ位
スイッチ（／θ）が投入されると、第１高速度減流器（
３）が投入されるので第１減流抵抗器０）は短絡される
。この第１減流抵抗器（り）が短絡されたことによシ、
チョッパ（／ｌ）はオン・オフ動作を開始し、主電動機
電流が定常値になるまでオン拳オフ動作を繰シ返す。

今、チョッパ（／ｌ）がオン状態になると、主電動機電
流は、集電装置（１）−第１単位スイッチ（２）−第１
高速度減流器（３）−フィルタリアクトル（り）−制動
転換器（り）のＰ側の接点−第２単位スイッチ（１０）
−電機子巻線（／／）−逆転器（／２）のＦ側の接点（
／２ａ）−界磁巻線（／３）−逆転器（／２）のＦ側の
接点（／λｄ）−主平滑りアクドル（／Ａ）−チョッパ
（／ｌ）−アースへと流れ、もってＷｌｍｉｔを増大す
る。

一方、チョッパ（／ｌ）がオフ状態になると、主電動機
電流は、電機子巻線（／／）−逆転器（／２）のＦ側の
接点（／Ｘａ）−界磁巻線（／３）−逆転器（／２）の
Ｆ側の接点（／、２ｄ）−主平滑ＩＪアクドル（／Ａ）
−フリーホイールダイオード（／７）−制動転換器（７
）のＰ側の接点−第２単位スイッチ（１０）−電機子巻
線（／／）を通って環流し、減衰する。

このように、チョッパ（ｌｔ）はオン拳オフ動作を繰り
返しながら、主電動機電流が定電流になるように制御す
る。

ここで、高速走行を行うため、高速運転用の指令である
ダノツチ指令を起動すると、後述する弱れ九可変抵抗器
によって励磁電流を変化させるが、この時の可変抵抗器
と界磁巻線との抵抗比）が弱め界磁域に達したことを検
出し、弱め界磁スイッチ（／Ｓ）を投入し、主電動機の
界磁率を弱める。

以上の動作を所望の界磁率（すなわち、速度）が得られ
る、まで可変抵抗器を変化させて行う。

次に、このような電気車において、前進ブレーキ（制動
）時には、制動転換器（り）のｐＨａの接点並びに逆転
器（／２）のＦ側の接点（／２ａ）および（／２ｄ）が
開放され、その代りに制動転換器（り）のＢ側の接点並
びに逆転器（八ｎのＲ側の接点（／、２ｂ）および（／
ＪＣ）が閉成される。この場合において、チョッパ（／
ｌ）がオン状態になると、主電動機電流は、電機子巻線
（／／）−逆転機（／２）のＲ側の接点（／コＣ）〜界
磁巻線（／３）−逆転器（／２）のＲ側の接点（／コｂ
）−主平滑りアクドル（／６）−チョッパ（／ｌ）−第
２高速度減流器（ｒ）−制動転換器（７）のＢ側の接点
−第２単位スイッチ（／θ）−電機子巻線（／／）へと
流れ、もって電流量を増大する。なお、第２減流抵抗器
（？）は過電流等の障害時に、第２高速度減流器（ｒ）
が開かれると、過電流を流し、これを抑制するよう機能
する。

一方、チョッパ（１５）がオフ状態になると、主電動機
電流は、電機子巻線（／／）−逆転器（／２）のＲ側の
接点（／２Ｃ）−界磁巻１（／、？）−逆転器（／２）
のＲ（Ｅｌｌ＋の接点（／２ｂ）−主平滑リアクトル（
／ル）−フリーホイールダイオード（／り）−フィルタ
リアクトル（り一第１の高ｉｔ減流器（３）−第１単位
ヌイツチ（２）−集電装置（１）を流れて、結局、架線
に回生される。このように、チョッパ（／Ｓ）はオン・
オフ動作を縁り返しながら、主電動機電流が定電流にな
るように制御する。

この第２図に示した主回路方式においては、力行モー　
ドからブレーキモードへの切換えは逆転器（／２）のＦ
側の接点（／コａ、／コｄ）を開放し、Ｒ側の接点（／
２ｂ、／、２Ｃ）を閉成し、かつ、予備励磁装置（／デ
）によシそれまで（／コミ）　−（／、？　）　−（／
２ｄ）と流れていたＮ流を強制的に、又第２図の中−〇
の向き、つ′！シ（／２Ｃ）　−（／、７　）　−（／
２ｂ）へと流し、ブレーキ時の電流の立ち上りを早くし
、界磁電流の方向を力行指令時と反転させ、このように
することによって電機子巻線（／／）の電圧の極性を反
転させている。

この第２図のような主回路方式の特徴としては、力行モ
ードからブレーキモードへの切シ換えは、上記のように
、界磁電流を反転させることによって電機子巻線電圧の
極性を反転させるので、他の界磁電流の方向を一定にし
て［ｌ＊子巻線に印加される電圧の極性を転換器によシ
反転させる方式に比べその極性反転用の転換器が不要と
なる。つまシ、上記の主回路以前のそれは、を機子（／
／）の後段に更に極性反転用転換器を挿入する必要があ
った。

従来例にあっては、力行指令がオフされると、第１単位
スイッチ（２）→Ｍ２単位スイッチ（１０）→弱め界磁
スイッチ（／Ｓ）の順に各スイッチが解除されるような
シーケンス制卸方法を行なっていた。また、第３図に示
されるような回路を用いるのが、従来のシークンヌ制御
装置であった。

次に第３図を用いて、ダノツチ指令によって第２図の主
回路を制御するための従来のジ−タンス制御装置を説明
する。力行指令によシ第１単位スイッチ（２）（ｇλ図
〕の電磁コイル（２ａ）が励磁されると、そのカムスイ
ッチ（２ｂ）が投入される。

これによシ、後述する常生電源が第２８位スイッチ（１
０）　（第２図〕の電磁コイル（／θａ）を励磁し、そ
のカムスイッチ（／θｂ）が投入される。更に、ぐノツ
チ指令が起動されかつ主電動機が弱め界磁域に達したこ
とを弱め界磁検出器（２０”）が検出すると、弱め界磁
スイッチ（／ｒ）（第２図〕の電磁コイル（／ｊａ）は
ダイオード（２／）および弱め界磁検出器（２０）を介
して励磁され、これによってそのカムスイッチ（／ｒｂ
　）が投入される。その結果、常住［＋１−（／θｂ）
　−（／より）−ダイオード（，２，２）　−（／ｒａ
）　−（２０）−アースにより弱め界磁スイッチ（／３
）のカムスイッチ（ｚｙｂ）は自己保持される。

なお、本明細舊において、常生電源とは、集電装置（１
）が上げられて架線と接触し、力行指令、弘ノツチ指令
を起動した後で集電装ｆ（１）を介して主回路およびシ
ーケンス制御装置に印加される電圧を示す。ところで逆
に、力行指令がオフになると（２ａ　）　−（／Ｑａ）
−（／ｌａ）の頭で各電磁コイルは消磁され、対応する
スイッチは開放される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の主電動機主回路のシーケンス制御方法は上記のよ
う、に行なわれていたので、力行指令がオフになると（
２）→（１０）→（／Ｓ）の順に各スイッチは開放され
る。従って、第２単位スイッチ（１０）が開放されてか
ら、弱め界磁スイッチ（／ｊ）が開放されるまでの間、
界磁巻線（／Ｊ）にはフリーホイール電流が流れてしま
い、電機子巻線（／／）Ｋ印加される残留電圧は／〜３
ノツチ指令時に弱め界磁スイッチ（／Ｓ）が投入される
ことのないシークンス制御の場合と比べ、減衰するスピ
ードが遅くなるという問題点があった。このように、従
来のシーケンス制御装置においては、ブレーキ回路構成
時、電機子巻線に力行時の残留電圧が残ってしまうため
、ブレーキ時に主電動機電圧の立ち上がシが遅れてしま
うという問題点があった。

この発明は従来例の上記問題点を除去するためになされ
たものであル、電機子巻線へ印加されたままの残留電圧
をできるだけ早く減衰させる電気車用電動機のシーケン
ス制御方法を提供することを目的としている。

又、この発明の別の発明は、第１単位スイッチの附勢が
解かれる時に、電機子巻線に直列に接続された第２単位
スイッチと、界磁巻線に並列に接続された弱め界磁スイ
ッチとを同時に開放するようにし、上記フライホイール
電流が流れる時間を最少限にし、制動（ブレーキ）開始
時に、ブレーキ制御の立ち上がυに支障をきたさない電
気車用電動機の制御装置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明の電気車用電動機のシーケンス制御方法は、力
行指令をオフにする時、第２単位スイッチ（１０）と弱
め界磁スイッチ（／りとを同時に開放するものである。

この発明の別の発明に係る電気車用電動機のジ−タンス
制御装置は、力行指令源とアースの間に接続された、第
１単位スイッチの電磁コイルと、常生電源とアースの間
に直列接続された、前記第１単位ヌイツチのカムスイッ
チおよび第２単位スイッチの電磁コイルと、これら第１
単位スイッチのカムスイッチ、第２単位スイッチの電磁
コイル間の分岐点とアースの間に直列接続された、前記
第２単位スイッチのカムスイッチ、弱め界磁スイッチの
カムスイッチおよび電磁コイル並びに弱め界磁検出器と
を備え、この弱め界磁検出器をグノツチ指令で作動する
よ゛うにしたものである。

〔作用〕

この発明においては、力行指令が解除されて第１単位ヌ
イツチのカムスイッチが開放されることによυ、第２単
位スイッチと弱め界磁スイッチとを同時に開放できる。

この発明の別な発明においても、第１革位ヌイツチの開
放後、第２単位スイッチと弱め界磁スイッチとを同時に
開放でき、従って界磁巻線に残留電圧が印加される時間
を少なくできる。

〔実施例〕

以下、第１図、第２図を参照してこの発明の詳細な説明
する。

第１図はこの発明のシーケンス制御装置を示す回路図で
ある。図において、第１単位スイッチ（２）は電磁コイ
ル（２ａ）とカムスイッチ（２ｂ）とから成シ、第２単
位スイッチ（１０）は電磁コイル（１０ａ）とカムスイ
ッチ（１０ｂ）とから成シ、そして弱め界磁スイッチ（
／Ｓ）は電磁コイル（／ｌａ）とカムスイッチ（／りｂ
）とから成る。（コθ）は弱め界磁検出器であシ、（２
／）および（２２）はダイオードである。

これら構成要素は以下に述べるように接続されている。

第１図において、第１単位ヌイツチ（２）の電磁コイル
（２ａ）は、力行指令を出す運転台（図示しない）とア
ースの間に接続されている。第１単位スイッチ（２）の
カムスイッチ（２ｂ）は常生電源と分岐点Ｘの間に接続
さ几、この分岐点Ｘとアースの間には第２雄位ヌイツチ
（１０）の電磁コイル（１０ａ）が接続されている。こ
の第２単位スイッチ（１０）の電磁コイル（１０ａ）と
並列に、第２単位スイッチ（１０）のカムスイッチ（１
０ｂ）、弱め界磁スイッチ（／りのカムスイッチ（／Ｓ
ｂ）、ダイオード（２２）、弱め界磁スイッチ（／Ｓ）
の電磁コイル（／ｌａ）および弱め界磁検出器（２０）
が直列接続されている。また、ぐノツチ指令を出す運転
台（図示しない）とダイオード（２２）、電磁コイル（
／ｒａ）間の接続点との間にはダイオード（２／）が接
続されている。つまり、従来例では第３図に示したよう
に分岐点Ｙがカムスイッチ（２ｂ）の常生電源側にあっ
たが、この発明では分岐点Ｘがカムスイッチ（２ｂ）の
アース側にある。

上述したように構成されたジ−タンス制御装置において
は、まず、力行指令により第１単位スイッチ（２）の電
磁コイル（２ａ）が励磁されると、そのカムスイッチ（
２ｂ）が投入される。このカムスイッチ（２ｂ）の投入
によシ第２単位スイッチ（１０）の電磁コイル（１０ａ
）が常生電源で励磁されると、そのカムスイッチ（１０
ｂ　）が投入される。この状態において、更にｑノツチ
指令が与えられかつ主電動機が弱め界磁域に達したこと
を弱め界磁検出器（２０）が検出すると、弱め界磁スイ
ッチ（１５）の電磁コイル（１ｓａ）が励磁されてその
カムスイッチ（／！ｂ　）が投入される。従って、常生
電源−（２ｂ）−（１０ｂ）　−（／、ｔＮ　−（２２
）　−（／ｌａ）　−（ｚｌ−アースによりカムスイッ
チ（／りｂ）は自己保持される。

次に、力行指令が解除嘔れると、電磁コイル（２ａ）は
消磁されてしまうので、カムスイッチ（２ｂ）は開放さ
れる。従って、電磁コイル（１０ａ）および（／ｒａ）
は同時に消磁されかつカムスイッチ（／Ｑｂ）および（
／ｌｂ）も同時に開放され、又、主回路においても、第
２単位スイッチ（１０）と弱め界磁スイッチ（／！ｒ）
は同時に開放される。このように第２単位スイッチ（１
０）と弱め界磁スイッチ（／りが同時に開放されるので
、上述のフリーホイール電流は流れない。

このように、この発明ではフリーホイール電流が流れな
いので、制動制御の立ち上がりがスムーズに実行できる
。制御シーケンスをこの発明のようにすれば、ダノツチ
指令の場合も、７〜３ノツチ指令だけの場合と同じ程度
に、力行指令時の電機子巻線に印加されて残留している
電圧を減衰するスピードを速めることができる。

以上のように、この発明により、第１革位スイッチ（２
）の開放後、第２単位スイッチ（１０）と弱め界磁スイ
ッチ（／夕）とを同時に開放するようなシーケンス制御
装置およびそのシーケンス制御装置が簡単に実現できる
。

〔発明の効果〕

この発明は第１単位スイッチの開放後、第２ｊＩＬ位ス
イッチおよび弱め界磁スイッチを同時に開放することに
よって、電機子巻線に残留する印加電圧を速やかに抑制
する効果を有する。

また、この発明の別な発明は力行指令の解除時に、第１
単位スイッチが開放された後、第２単位スイッチと弱め
界磁スイッチとを同時に解放するように制御装置のシー
ケンスを組みこむことによって、前進ブレーキの立ち上
シを遅らせる原因となっていた電機子巻線に残留する電
圧を減衰するスピードを速めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による主電動機主回路のシ
ーケンス制御装置を示す回路図、第２図は主電動機主回
路の回路図、第３図は従来のシーケンス制御装置を示す
回路図である。 図において、（２）は第１単位スイッチ、（２ａ）と（
２ｂ）は第１単位スイッチの電磁コイルとカムスイッチ
、（り）は制動転換器、（１０）はｔｇＬ単位スイッチ
、（１０ａ）と（＃７ｂ）は第２単位スイッチの１ｍコ
イルとカムスイッチ、（／／）は電機子巻線、（／２）
は逆転器、（／Ｊ）は界磁巻線、（ハ・は弱め界磁抵抗
、（／ｊ）は弱め界磁スイッチ、（／ｚａ　）と（／、
ｔｂ　）は弱め界磁スイッチの電磁コイルとカムスイッ
チ、（２ｊ）は弱め界磁検出器である。 各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 ど１ ２−・第１単イΩスイ・シナ ２ｏ−ｍ−電磁コイル ２ｂ−・−カムスイッチ １０−一第２１（Ωスイー１子 １０ｏ−ｍ−電磁コイル １０ｂ−・−カムスイッチ １５−弱め界磁久６子 １５ａ−・電磁コイル １５ｂ・・・カムスイッチ ２つ”・−弱め界磁）突出器 （６）−・フィルタリアクトル　　　　　ｆ１８）−ラ
ヨシノｖ丁　冒Ｃ浦　ＩＩ　　；’：：（自発）昭和６
０！ト１２　、）’Ｑ＝：、　　ｎ１！１°許庁長官殿 １、事件の表示 昭和６０年特許願第１１１０９７０　号２、　発明の名
称 電気車用電動機のシーケンス制御方法およびシーケンス
制御装置 ３、補市をする者 ・１９件との関係　　特許出願人 住　所　　　　　東京都千代１１１区丸の内二丁！１２
ｉ（ｔ３号４、代理人 住　所　　　　　東京都千代ＩＩＩ区丸の内二丁１１４
　辱１号・丸の内ビルディング４階 （２）図　面 ＆　補正の内容 （１）　　明細書第５頁第５行の「フィルタリアクトル
（６）」を「フィルタコンデンサ（６）」と補正する。 （２）同第５頁第１２〜１ｓ行の「主電動機電流が定常
値になるまでオン・オフ動作を繰り返す」を［このオン
・オフ動作により主電動機電流は定電流に制御される」
と補正する。 （６）同第６頁第１６行の「直列接続」を「並列接続」
と補正する。 （４）同第６頁第１７行の「励磁電流」を「界磁′ＴＩ
Ｌ流」と補正する。 Ｈ（５）　　同第６頁第１８行の「抵抗比」を「′電流
比」と補正する。 （６）図面の第２図を別紙のように補正する。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）界磁電流の方向を反転させることにより、電気車
   用電動機の電圧極性を反転させ、もつて力行モードから
   ブレーキモードへの切換えを行う主回路方式において、
   力行指令をオフにした時、主回路を起動するための第１
   単位スイッチが開放されることにより、前記電動機の電
   機子巻線に直接接続された第２単位スイッチと界磁巻線
   に並列接続された弱め界磁スイッチとを同時に開放する
   ことを特徴とする電気車用電動機のシーケンス制御方法
   。
2. （２）界磁電流の方向を反転させることにより、電気車
   用電動機の電圧極性を反転させ、もつて力行モードから
   ブレーキモードへの切換えを行う方式において、力行指
   令源とアースの間に接続された、第１単位スイッチの電
   磁コイルと、常生電源とアースの間に直列接続された、
   前記第１単位スイッチのカムスイッチおよび第２単位ス
   イッチの電磁コイルと、これら第１単位スイッチのカム
   スイッチ、第２単位スイッチの電磁コイル間の分岐点と
   アースの間に直列接続された、前記第２単位スイッチの
   カムスイッチ、弱め界磁スイッチのカムスイッチおよび
   電磁コイル並びに弱め界磁検出器とを備え、この弱め界
   磁検出器を４ノッチ指令で作動することを特徴とする電
   気車用電動機のシーケンス制御装置。