JPS6319846Y2 - - Google Patents

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JPS6319846Y2
JPS6319846Y2 JP8484380U JP8484380U JPS6319846Y2 JP S6319846 Y2 JPS6319846 Y2 JP S6319846Y2 JP 8484380 U JP8484380 U JP 8484380U JP 8484380 U JP8484380 U JP 8484380U JP S6319846 Y2 JPS6319846 Y2 JP S6319846Y2
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Description

【考案の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本考案は低圧配電線における電圧降下を補償す
るために用いる電圧調整装置に関するものであ
る。
[従来の技術] 低圧儒要家端における電圧を適正値に保つ電圧
調整装置として、第1図Aに示したように電源側
線路l1,l2と負荷側線路l′1,l′2との間に直列巻線
wsと分路巻線wpとからなる単巻変圧器Tを挿入
し、電源側の電圧V1の大小に応じて分路巻線wp
を線路l2,l′2に接続したり線路l2,l′2から切り離
したりして負荷Lに供給される電圧V2を調整す
るようにしたものが知られている。従来のこの種
の電圧調整装置では、第1図Aに示したように、
分路巻線wpの両端にリレーCR1の常開接点CR1a
とリレーCR2の常閉接点CR2bとの直列回路が並
列接続され、分路巻線wpの直列巻線wsと反対側
の端子がリレーCR2の常開接点CR2aとリレー
CR1の常閉接点CR1bとの直列回路を通して線路
l2,l′2に接続されている。そして電源側電圧V1
設定値以下の場合には、第1図Bに示すようにリ
レーCR2を励磁して接点CR2aを閉じ、接点CR2b
を開いて単巻変圧器Tにより昇圧された電圧V2
を負荷Lに供給する。なお第1図BないしEにお
いて、接点の側に付した矢印は各リレーが励磁ま
たは消磁された際に各接点が動く方向を示してい
る。電源側電圧V1が設定値を超えると、第1図
Cに示すようにリレーCR2を消磁すると同時にリ
レーCR1を励磁して、接点CR2a及びCR1bを開
き、接点CR2b及びCR1aを閉じて分路巻線wpを線
路l2,l2′から切離すとともに短絡して単巻線変圧
器Tの昇圧動作を停止させ、電源側電圧V1を負
荷Lにそのまま印加するようにしている。このよ
うに2つのリレーCR1及びCR2の常開及び常閉接
点を組合せて分路巻線wpと線路l2,l2′との間の開
閉と分路巻線wpの短絡とを行なわせるようにす
ると、接点により電源側線路が短絡されるのを防
止することができる。
[考案が解決しようとする問題点] しかしながら一般的にリレーは約10msec前後
の動作時間を必要とするため、リレーを用いて上
記電圧調整動作を行なわせると、単巻変圧器Tの
昇圧動作を停止する際及び単巻変圧器Tの昇圧動
作を開始する際に、瞬間ではあるがリレーCR1
びCR2の各接点CR1a,CR1b,CR2a,CR2bがす
べて開放状態になることがある。そして各接点が
すべて開放状態になつたときに、例えば負荷電流
ILの極性が変化する時点のように磁束の時間的
変化が大きくなると、接点CR1a及び接点CR2bの
直列回路の両端及び接点CR2a及び接点CR1bの直
列回路の両端には、電源電圧の数倍から数十倍程
度のサージ電圧(電源電圧が100Vの場合数百か
ら数千Vの電圧)が発生する問題点がある。
ここでサージ電圧の発生メカニズムについて簡
単に説明する。まず昇圧動作を停止する際に、リ
レーCR2を消磁し、リレーCR1を励磁した時に
は、リレー動作が完了する途中で第1図Dに示す
ように各接点がすべて開放状態になる瞬間が生じ
る。また昇圧動作を行なわせるためにリレーCR2
を励磁し、リレーCR1を消磁した時にも、リレー
動作が完了する途中で第1図Eに示すように各接
点がすべて開放状態になるときがある。そこで実
験的に接点CR1a及び接点CR2bを開放状態に固定
しておき、接点CR2a及び接点CR1bを同時に閉状
態から開放状態にしてそのまま開放状態を保持し
たところ、第1図Fに示すように接点CR1a及び
接点CR2bの直列回路の両端電圧Vs1と接点CR2a
及び接点CR1bの直列回路の両端電圧Vs2に、サ
ージ電圧が現れることが確認された。
この実験では、負荷として抵抗負荷を接続して
おり、時刻t1までは接点CR2a及び接点CR1bを閉
状態にして昇圧動作を行つている。そして時刻t1
ですべての接点を開放状態にしている。第1図F
のb及びcを見て判るように、負荷電流ILの極
性が切替わる際のように磁束の時間的変化が大き
くなると、相反する極性のサージ電圧が発生して
いる。このサージ電圧は、直列巻線wsに流れる
負荷電流ILによる励磁アンペアターンにより鉄
心が励磁され、このため分路巻線wpに誘起され
るものと考えられる。
このようにリレーを用いて電圧調整動作を行う
と、各接点に大きなサージ電圧が印加されるた
め、各接点としては耐電圧特性に優れ且つ接点容
量の大きなものを用いる必要があつた。またサー
ジ電圧が発生するため、接点の消耗が激しく、接
点の寿命が短くなつて頻繁な切換に耐えることが
できないという問題があつた。
本考案の目的は、上記のような欠点を解消した
電圧調整装置を提供することにある。
[問題点を解決するための手段] 本考案は、電源と負荷Lとの間に挿入された単
巻変圧器Tと、閉じた際に単巻変圧器Tの分路巻
線wpを短絡するように設けられた第1の開閉装
置と、電源と負荷Lとの間を接続する線路と分路
巻線wpとの間を開閉する第2の開閉装置と、電
源側の電圧が設定値以下の場合に第1の開閉装置
を開いて第2の開閉装置を閉じ電源側の電圧が設
定値を越えている場合には第2の開閉装置を開い
て第1の開閉装置を閉じるように両開閉装置を制
御する制御装置Cとを備えてなる電圧調整装置に
おいて、上記問題点を解決する。
そこで本考案においては、図面に示した実施例
に見られるように、第1の開閉装置及び第2の開
閉装置はそれぞれ第1及び第2の双方向性サイリ
スタTh1及びTh2とから構成され、第1の双方向
性サイリスタTh1にはリレーCRの常閉接点CRb
が並列に接続されている。制御装置Cは、電源の
電圧V1が所定値以上ある場合に制御直流電圧VD
を出力する制御電源回路T2,13,14,15
と制御直流電圧VDでリレーCRを励磁するリレー
励磁回路16と制御直流電圧VDの立上りで単一
のパルス信号を発生して該単一のパルス信号を第
1の双方向性サイリスタTh1の点弧回路9に点弧
信号として供給する単パルス発生回路17と、第
1及び第2の双方向性サイリスタTh1及びTh2
遮断をそれぞれ検出する第1及び第2のサイリス
タ遮断検出回路6及び7と、電源側の電圧を第1
及び第2の設定値と比較し電源側電圧が第1の設
定値Vo1以下の場合及び第2の設定値Vo2以上の
場合にそれぞれ第1及び第2の信号を出力する比
較回路2と、比較回路2から第2の信号が出力さ
れ且つ第2のサイリスタ遮断検出回路7が第2の
双方向性サイリスタTh2の遮断を検出していると
きに第1の双方向性サイリスタTh1に点弧信号を
供給する第1のサイリスタ点弧制御回路3,8,
9,12と、比較回路2から第1の信号が出力さ
れ且つ第1のサイリスタ遮断検出回路6が第1の
双方向性サイリスタTh1の遮断を検出していると
きに第2の双方向性サイリスタTh2に点弧信号を
供給する第2のサイリスタ点弧制御回路4,5,
10,11とから構成される。そして第1及び第
2のサイリスタ点弧制御回路3,8,9,12及
び4,5,10,11は制御直流電圧VDを電源
電圧として動作する。
[実施例] 以下図示の実施例により本考案の電圧調整装置
を詳細に説明する。
第2図は本考案の電圧調整装置の全体的な構成
を示したもので、同図においてTは直列巻線ws
と分路巻線wpとを鉄心に巻装してなる単巻変圧
器である。単巻変圧器Tの直列巻線と分路巻線と
の接続点から引出された端子bは電源側の一方の
線路l1に接続され、直列巻線wsの分路巻線と反対
側の端子aは負荷Lにつながる一方の線路l′1に接
続されている。また分路巻線wpの両端には第1
の開閉装置を構成する第1の双方向性サイリスタ
Th1とリレーCRの常閉接点CRbとが並列接続さ
れ、分路巻線wpの直列巻線と反対側の端子cは
第2の開閉装置を構成する第2の双方向性サイリ
スタTh2とヒユーズFとを通して電源側及び負荷
側の他方の線路l2及びl′2に接続されている。電源
側の電圧V1を検出するため線路l1,l2間に検出用
変圧器T1の1次コイルが接続され、この変圧器
T1の2次コイルは制御装置Cに接続されている。
また制御装置を動作させる制御電源回路を構成す
るため、第2の双方向性サイリスタTh2とヒユー
ズFとの接続点と負荷側の一方の線路l′1との間に
制御電源用変圧器T2の1次コイルが接続され、
この変圧器T2の2次コイルは前記制御装置Cに
接続されている。制御装置Cは第1及び第2の双
方向性サイリスタTh1及びTh2のゲートg1及びg2
に接続される出力線を有し、電源側の電圧V1
設定値以下の場合に第1の双方向性サイリスタ
Th1を開いて第2の双方向性サイリスタTh2を閉
じ、電源側電圧V1が設定値を超えている場合に
は第2の双方向性サイリスタTh2を開いて第1の
双方向性サイリスタTh1を閉じるように両サイリ
スタを制御する。またこの制御装置内に設けられ
た制御電源回路は、変圧器T2を通して入力され
る電圧が所定値以上ある場合にのみ制御電源出力
を発生するように構成され、この制御電源出力が
発生しているときにのみリレーCRが励磁されて
接点CRbが開くようになつている。
第3図を参照すると、制御装置Cの一構成例が
ブロツク図で示してある。同図においてT1は第
2図に示した検出用変圧器で、この変圧器T1
出力電圧は整流平滑回路1を通して整流平滑され
た後比較回路2に供給される。比較回路2は整流
平滑回路1から与えられる電源側電圧V1に比例
した信号電圧vsを、可変抵抗器2aで設定された
設定値と比較し、信号電圧vsと設定値との大小関
係に応じて「1」または「0」の信号を出力す
る。本実施例では、比較回路2に昇圧動作電圧
Vo1に相当する第1の設定値と復帰動作電圧Vo2
(>Vo1)に相当する第2の設定値との2つの設
定値が設けられ、比較回路2は、電源側電圧V1
が昇圧動作電圧Vo1以下になつている場合に「0
」の信号を出力し、V1がVo2以上になつたときに
「1」の信号を出力するようになつている。比較
回路2の出力は、第1の3入力AND回路3の第
1の入力端子に供給されるとともに、NOT回路
4を通して第2の3入力AND回路5の第1の入
力端子に供給されている。6及び7はそれぞれ第
1の双方向性サイリスタTh1及び第2の双方向性
サイリスタTh2の両端の電圧を検出してそれぞれ
のサイリスタが遮断しているときに「1」の信号
を出力する第1及び第2のサイリスタ遮断検出回
路で、第1のサイリスタ遮断検出回路6の出力は
第2のAND回路5の第2の入力端子に、また第
2のサイリスタ遮断検出回路7は第1のAND回
路3の第2の入力端子にそれぞれ入力されてい
る。第1のAND回路3の出力はOR回路8に入力
され、OR回路8の出力は第1の双方向性サイリ
スタTh1のゲートg1に点弧信号を供給する点弧回
路9に入力されている。また第2のAND回路5
の出力は第2の双方向性サイリスタTh2のゲート
g2に点弧信号を供給する点弧回路10に入力さ
れ、点弧回路9及び10はそれぞれ入力側に「1
」の信号が与えられたときにサイリスタTh1及び
Th2のゲートg1及びg2に点弧信号を供給する。点
弧回路9及び10の出力はまたNOT回路11及
び12にそれぞれ供給され、NOT回路11及び
12の出力はそれぞれ第2及び第1のAND回路
5及び3の第3の入力端子に供給されている。
第2図に示した制御電源用変圧器T2の出力は
整流平滑回路13に入力され、整流平滑回路13
の出力は比較回路14に入力されている。比較回
路14はツエナーダイオードの如きレベル弁別素
子を備えていて、整流平滑回路13の出力が所定
値以上ある場合にのみ出力を発生する。比較回路
14の出力は安定化電源回路15を通して安定化
され、安定化電源回路15の出力電圧VDがこの
制御装置の各部の電源電圧として用いられてい
る。安定化電源回路15の出力電圧VDはまたリ
レー励磁回路16と単パルス発生回路17とに入
力され、リレー励磁回路16によりリレーCRが
励磁されるようになつている。単パルス発生回路
17は、電圧VDの立上りでリレーCRの動作時間
より十分長い時間幅を有する単一のパルスを発生
するように構成されており、このパルスはOR回
路8に入力されている。
上記実施例においては、変圧器T2と整流平滑
回路13と比較回路14と安定化電源回路15と
により電源側電圧V1が所定値(制御装置の各部
を正常に動作させるのに必要な値)以上ある場合
に制御直流電圧を出力する制御電源回路が構成さ
れ、またAND回路3、OR回路8、点弧回路9及
びNOT回路12により、第1の双方向性サイリ
スタに点弧信号を供給する第1のサイリスタ点弧
制御回路が構成されている。更にNOT回路4、
AND回路5、点弧回路10、及びNOT回路11
により第2の双方向性サイリスタに点弧信号を供
給する第2のサイリスタ点弧制御回路が構成され
ている。
上記第2図及び第3図に示した実施例におい
て、電源側電圧V1が制御装置の各部を正常に動
作させるのに必要な値に達していない場合には、
電圧V3が所定値以下であるため比較回路14が
出力を発生せず、したがつて安定化電源回路は制
御直流電圧VDを発生しない。このような状態は、
電源側電圧V1をスライドトランスにより調整し
た場合や、電源側電圧V1を印加した場合等に過
渡的に生じる虞れがある。このように制御直流電
圧VDが出力されない場合には、制御装置の各部
は動作せず、第1及び第2の双方向性サイリスタ
Th1及びTh2に点弧信号が供給されない。したが
つて第2図においてサイリスタTh1及びTh2は遮
断状態にあるが、このときは、リレーCRが非励
磁状態にあり、接点CRbが閉じているため、単巻
変圧器Tは第4図Aに示すように分路巻線wp
短絡され、且つ分路巻線が線路l2,l′2から切り離
された状態になる。このときV1=V2となり、電
源側電圧が昇圧されることなく負荷に供給され
る。次に過渡的な状態がおさまり、電源側電圧
V1が制御装置を正常に動作させるのに十分な値
になると、制御直流電圧VDが出力される。この
直流電圧VDの立上りで単パルス発生回路17が
パルスを発生すると同時にリレー励磁回路16が
リレーCRを励磁する。単パルス発生回路17か
ら発生したパルスはオア回路8を通して点弧回路
9に供給されるため第1の双方向性サイリスタ
Th1のゲートg1に点弧信号が与えられ、このサイ
リスタTh1が導通する。サイリスタTh1が導通し
た後リレーCRの動作時間が経過すると、接点
CRbが開くが、このとき既にサイリスタTh1が導
通して分路巻線wpを短絡しているので、リレー
接点CRbは電流を遮断することがなく、アークの
発生もない。またサイリスタTh1が導通すると、
第1のサイリスタ遮断検出回路6の出力が「0」
になるためAND回路5は出力を発生せず、点弧
回路10は第2の双方向性サイリスタTh2のゲー
トg2に点弧信号を供給しない。したがつて第2の
双方向性サイリスタTh2は導通することがなく、
第1及び第2の双方向性サイリスタTh1及びTh2
が同時に導通して電源が短絡されるのが防止され
る。リレー接点CRbが開いた後単パルス発生回路
17の出力パルスが無くなると、自動電圧調整動
作に移行し、電源側電圧の大小に応じてサイリス
タTh1及びTh2の導通が制御される。即ち、電源
側電圧V1が第1の設定値Vo1以下の場合には、比
較回路2の出力が「0」であるため、AND回路
3のアンドが成立しなくなり、第1の双方向性サ
イリスタTh1への点弧信号が無くなる。このとき
第1の双方向性サイリスタTh1は直ちには遮断せ
ず、負荷電流の零点にて遮断する。比較回路2の
出力が「0」のときNOT回路4を通してAND回
路5に「1」の信号が供給され、また点弧回路9
の出力が「0」になることによりNOT回路11
を通してAND回路5に「1」の信号が供給され
る。このとき第1の双方向性サイリスタTh1が未
だ遮断していないとすると、第1のサイリスタ遮
断検出回路6の出力が「0」であるため、AND
回路5はアンドが成立せず、点弧回路10は点弧
信号を発生しない。したがつて第1及び第2の双
方向性サイリスタTh1及びTh2が同時に導通する
ことはない。次に第1の双方向性サイリスタTh1
が遮断すると、遮断検出回路6の出力が「1」に
なるためAND回路5の出力が「1」になり、点
弧回路10が第2の双方向性サイリスタTh2に点
弧信号を供給する。このときNOT回路12の出
力が「0」になり、第1の双方向性サイリスタ
Th1に点弧信号を供給する回路に禁止をかける。
この状態では、第2の双方向性サイリスタTh2
みが導通し、第4図Bに示す状態になつて負荷L
には電源電圧V1を直列巻線の誘起電圧eだけ昇
圧した電圧V2(=V1+e)が供給される。次に電
源側電圧V1が第2の設定値Vo2以上になると、比
較回路2の出力が「1」になつて、AND回路5
の出力が「0」になるため第2の双方向性サイリ
スタTh2への点弧信号の供給が停止される。この
第2の双方向性サイリスタが遮断すると、AND
回路3のアンドが成立し、点弧回路9が第1の双
方向性サイリスタTh1に点弧信号を供給する。し
たがつて第2の双方向性サイリスタTh2が遮断す
ると直ちに第1の双方向性サイリスタTh1が導通
し、単巻変圧器Tを第4図Aに示す状態にして昇
圧動作を停止させる。以上の動作が反復されて負
荷Lに供給される電圧V2が所定の範囲内に保た
れる。上記電圧調整装置における電圧V2のV1
対する変化を図示すると第5図に示す通りであ
り、ヒステリシスをもつた特性で電圧調整が行な
われる。
過負荷時や負荷側に短絡事故が生じた時には、
サイリスタTh1またはTh2に過電流が流れ破壊す
ることが考えられる。そのため、上記実施例にお
いては、ヒユーズFを挿入しているが、このヒユ
ーズFが溶断した場合には変圧器T2に電圧V3
印加されなくなるため制御直流電圧VDが零にな
り、リレーCRが非励磁状態になつて接点CRbが
閉じる。この場合電圧調整機能はなくなるが、停
電することはなく、第4図Aに示す状態で負荷に
電力を供給することができる。
上記実施例では、安全のため、点弧回路9及び
10の出力をそれぞれNOT回路11及び12を
介してAND回路5及び3に入力することにより、
第1及び第2の双方向性サイリスタTh1及びTh2
の双方に同時に点弧信号が供給されるのを防止し
ているが、これらのNOT回路11及び12を省
略してAND回路3及び5として2入力AND回路
を用いるようにしてもよい。また上記の実施例で
は双方向性サイリスタとしてトライアツクを用い
たが、2個の単方向性サイリスタを逆並列接続し
たものを用いるようにしてもよい。
[考案の効果] 以上のように、本考案によれば、分路巻線の短
絡と分路巻線と線路との間の開閉とをそれぞれ第
1及び第2の双方向性サイリスタにより行なうの
で、頻繁な切換や振動に耐える信頼性の高い電圧
調整装置を得ることができる。しかも第1及び第
2の双方向性サイリスタの遮断を検出する回路を
設けて一方の双方向性サイリスタが導通している
ときには他方の双方向性サイリスタに点弧信号を
供給しないようにしたので、両サイリスタが同時
に導通して電源を短絡するのを防ぐことができ
る。また電源側の電圧が所定値以下の場合には制
御直流電源の出力を零にするようにしたので、制
御装置が誤動作をするのを防ぐことができ、しか
もこの場合はリレーの常閉接点により分路巻線を
短絡して単巻変圧器を昇圧動作停止時と同じ状態
にして負荷に電力を供給することができる。また
このリレーの常閉接点が開く際には必らず第1の
双方向性サイリスタが先に導通して分路巻線を短
絡するようにしたので、接点容量の小さいリレー
を用いることができ、経済的である。
【図面の簡単な説明】
第1図Aは従来例を示す接続図、第1図B及び
Cは従来の装置における単巻変圧器の異なる状態
を示す回路図、第1図D及びEは従来の装置にお
いてリレー接点が全て開放状態にある瞬間を示す
回路図、第1図Fは従来の装置におけるサージ電
圧が発生する場合を実験した際の各部の動作波形
を示す波形図、第2図は本考案の一実施例の全体
的構成を示す接続図、第3図は第2図の制御装置
の部分の構成例を示すブロツク図、第4図A及び
Bは本考案の装置における単巻変圧器の異なる状
態を示す回路図、第5図は本考案の装置における
負荷側電圧の電源側電圧に対する変化を示す線図
である。 T……単巻変圧器、Th1,Th2……双方向性サ
イリスタ、T1……検出用変圧器、T2……制御電
源用変圧器、C……制御装置、L……負荷、2…
…比較回路、3,5……AND回路、4,11,
12……NOT回路、6,7……サイリスタ遮断
検出回路、8……OR回路、9,10……点弧回
路、14……比較回路、16……リレー励磁回
路。

Claims (1)

  1. 【実用新案登録請求の範囲】 電源と負荷との間に挿入された単巻変圧器と、
    閉じた際に前記単巻変圧器の分路巻線を短絡する
    ように設けられた第1の開閉装置と、前記電源と
    負荷との間を接続する線路と前記分路巻線との間
    を開閉する第2の開閉装置と、電源側の電圧が設
    定値以下の場合に前記第1の開閉装置を開いて前
    記第2の開閉装置を閉じ前記電源側の電圧が設定
    値を越えている場合には前記第2の開閉装置を開
    いて前記第1の開閉装置を閉じるように前記両開
    閉装置を制御する制御装置とを備えてなる電圧調
    整装置において、 前記第1の開閉装置及び第2の開閉装置はそれ
    ぞれ第1及び第2の双方向性サイリスタからなつ
    ていて該第1の双方向性サイリスタにはリレーの
    常閉接点が並列に接続され、 前記制御装置は、前記電源の電圧が所定値以上
    ある場合に制御直流電圧を出力する制御電源回路
    と前記制御直流電圧で前記リレーを励磁するリレ
    ー励磁回路と前記制御直流電圧の立上りで単一の
    パルス信号を発生して該単一のパルス信号を前記
    第1の双方向性サイリスタの点弧回路に点弧信号
    として供給する単パルス発生回路と、 前記第1及び第2の双方向性サイリスタの遮断
    をそれぞれ検出する第1及び第2のサイリスタ遮
    断検出回路と、 前記電源側の電圧を第1及び第2の設定値と比
    較し電源側電圧が第1の設定値以下の場合及び第
    2の設定値以上の場合にそれぞれ第1及び第2の
    信号を出力する比較回路と、 前記比較回路から前記第2の信号が出力され且
    つ前記第2のサイリスタ遮断検出回路が前記第2
    の双方向性サイリスタの遮断を検出しているとき
    に前記第1の双方向性サイリスタに点弧信号を供
    給する第1のサイリスタ点弧制御回路と、 前記比較回路から前記第1の信号が出力され且
    つ前記第1のサイリスタ遮断検出回路が前記第1
    の双方向性サイリスタの遮断を検出しているとき
    に前記第2の双方向性サイリスタに点弧信号を供
    給する第2のサイリスタ点弧制御回路とを備えて
    なり、 前記第1及び第2のサイリスタ点弧制御回路は
    前記制御直流電圧を電源電圧として動作するよう
    に構成されていることを特徴とする電圧調整装
    置。
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