JPH0611246U - ゼロクロス有接点リレー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ゼロクロス動作を行うリレーにおいて、半導体
素子に代えて電磁リレーを用いることにより発熱を抑制
すると共に、接点での電圧降下を極端に低減させること
で、形状の大型化を防ぐ。 【構成】ゼロクロス動作を行う光点弧型のサイリスタ１
２を電磁リレーの励磁コイル１７と直列に接続し、その
接点１４は抵抗１３を介して出力端子Ｏ₁ ，Ｏ₂間に接
続した。出力端子Ｏ₁ ，Ｏ₂ 間の電圧は、トランス１５
と整流手段１６を介してサイリスタ１２と励磁コイル１
７の直列回路に印加される。 【効果】電磁リレーを用いてゼロクロス動作を実現でき
るので、負荷への突入電流を防止できると共に、発生ノ
イズを低減でき、また、出力電流路として半導体素子を
用いていないので、発熱を防止でき、リレーの大型化を
防止できる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は交流電圧のゼロクロス点の近傍でスイッチング可能なゼロクロス有接 点リレーに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来、小電力の制御信号で大電力の交流電流を開閉するために電磁継電器が広 く用いられている。図３は従来の電磁継電器の交流制御波形を示している。図中 、（ａ）は入力信号であり、（ｂ）は交流電圧、（ｃ）は負荷電流である。入力 信号が立ち上がると、所定の遅延時間Ｔを経て、負荷電流が立ち上がる。この負 荷電流が立ち上がるタイミングは不定であり、交流電圧が高いタイミングで負荷 電流が立ち上がると、電磁ノイズが発生することがある。

【０００３】 そこで、交流電圧が零点を交差するゼロクロス点の近傍で負荷電流が通電を開 始するゼロクロス動作のリレーが提案されている。このようなゼロクロス動作の リレーとしては、トランジスタを組み合わせたものや、サイリスタにゼロクロス 制御回路を付加して半導体リレー化したものが主流であった。その一例を図４に 示した。この回路では、リレー出力端子Ｏ₁ ，Ｏ₂ 間に光点弧サイリスタ１のア ノード・カソードをそれぞれ接続しており、この光点弧サイリスタ１に光学的に 結合された発光ダイオード５がリレー入力端子Ｉ₁ ，Ｉ₂ 間に接続されている。 光点弧サイリスタ１のアノード電位はコンデンサ２を介してトランジスタ３の制 御端子に接続されている。このトランジスタ３は抵抗４と共に光点弧サイリスタ １のゲート・カソード間に並列接続されている。光点弧サイリスタ１のアノード 電位が高いときには、トランジスタ３がオンとなるので、光点弧サイリスタ１の ゲート・カソード間がクランプされる。したがって、発光ダイオード５からの光 信号が照射されても、光点弧サイリスタ１は点弧しない。また、光点弧サイリス タ１のアノード電位が低いときには、トランジスタ３がオフとなるので、光点弧 サイリスタ１に光信号が照射されると、光点弧サイリスタ１は点弧する。なお、 リレー出力端子Ｏ₁ ，Ｏ₂ 間に２個の光点弧サイリスタを逆並列接続し、それぞ れに上記と同様の制御回路を付加することにより、ゼロクロス動作の交流リレー を実現できる。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

上述のような半導体リレー化したゼロクロス動作のリレーでは、定常状態にお いて主電流路となる半導体素子（サイリスタ）のオン電圧降下分によって発熱を 生じるという問題があり、放熱板の設置が必要となり、コストの増大を招くと共 に、形状が大きくなるなどの問題があった。

【０００５】 本考案は上述のような点に鑑みてなされたものであり、ゼロクロス動作を行う リレーにおいて、半導体素子に代えて電磁リレーを用いることにより発熱を抑制 すると共に、接点での電圧降下を極端に低減させることで、形状の大型化を防ぐ ことを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案のゼロクロス有接点リレーにあっては、上記の課題を解決するために、 図１に示すように、リレー入力端子Ｉ₁ ，Ｉ₂ 間に接続される発光素子１１と、 発光素子１１と光学的に結合されたゼロクロス動作を行う光点弧型のサイリスタ １２と、リレー出力端子Ｏ₁ ，Ｏ₂ 間に抵抗１３を介して出力接点１４を接続さ れた電磁リレーと、リレー出力端子Ｏ₁ ，Ｏ₂ 間に１次巻線ｎ₁ を接続されたト ランス１５と、トランス１５の２次巻線ｎ₂ 又はｎ₃ に得られる電圧を整流する 整流手段１６と、電磁リレーの励磁コイル１７に並列接続されたコンデンサ１８ とを備え、整流手段１６の整流出力端子に前記光点弧型のサイリスタ１２を介し て電磁リレーの励磁コイル１７を接続したことを特徴とするものである。

【０００７】

【作用】

図１の回路において、交流電源２１と負荷２２の直列回路をリレー出力端子Ｏ ₁ ，Ｏ₂ 間に接続した場合、トランス１５の１次巻線ｎ₁ に交流電圧が印加され 、整流手段１６の整流出力端子には全波整流された電圧が得られる。この状態で 、リレー入力端子Ｉ₁ ，Ｉ₂ 間に入力信号が印加されると、発光素子１１が光信 号を発生し、光点弧サイリスタ１２がゼロクロス点の近傍で点弧する。光点弧サ イリスタ１２が点弧すると、電磁リレーの励磁コイル１７に電流が流れて、出力 接点１４が閉じる。これにより、抵抗１３と出力接点１４を介して交流電源２１ から負荷２２に交流電流が流れる。

【０００８】

【実施例】

図１は本考案の一実施例の回路図である。以下、その回路構成について説明す る。リレー入力端子Ｉ₁ ，Ｉ₂ 間には、ＬＥＤ（発光ダイオード）のような発光 素子１１が接続されている。この発光素子１１には、ゼロクロス動作を行う光点 弧サイリスタ１２が光学的に結合されている。光点弧サイリスタ１２は、ダイオ ードブリッジのような整流手段１６の直流出力端子と電磁リレーの励磁コイル１ ７と共に、直列閉回路を構成している。励磁コイル１７には適当な容量のコンデ ンサ１８が並列接続されている。整流手段１６の交流入力端子には、トランス切 換接点１９を介してトランス１５の第１又は第２の２次巻線ｎ₂ ，ｎ₃ が接続さ れている。トランス１５の１次巻線ｎ₁ は、リレー出力端子Ｏ₁ ，Ｏ₂ 間に接続 されている。リレー出力端子Ｏ₁ ，Ｏ₂ 間には、抵抗１３と電磁リレーの出力接 点１４の直列回路が接続されている。この回路は、交流リレーとして使用されて おり、交流電源２１と負荷２２の直列回路がリレー出力端子Ｏ₁ ，Ｏ₂ 間に接続 されている。

【０００９】 図２は本実施例の動作を説明するための波形図である。図中、（ａ）は発光素 子１１に入力される入力信号であり、（ｂ）は電源２１の交流電圧である。また 、（ｃ）は光点弧サイリスタ１２のアノード・カソード間に印加されるサイリス タ両端電圧であり、（ｄ）は負荷２２に流れる負荷電流である。図２（ａ）に示 すように、任意のタイミングｔ₁ で入力信号が立ち上がると、図２（ｃ）に示す ようにサイリスタ両端電圧が高いので、光点弧サイリスタ１２は点弧されない。 その後、図２（ｂ）に示すように交流電圧がゼロクロス点の近傍を通過すると、 光点弧サイリスタ１２はゼロクロス点弧動作を行い、導通する。これにより、励 磁コイル１７に電流が流れて、出力接点１４が閉じられるので、図２（ｄ）に示 すように、ゼロクロス点の近傍で電流が流れ始める。なお、出力接点１４が閉じ ると、これに連動してトランス切換接点１９が第１の２次巻線ｎ₂ から第２の２ 次巻線ｎ₃ に切り替わる。これは、出力接点１４が閉じることにより、トランス １５の１次巻線ｎ₁ に印加される電圧が低下するので、その電圧低下分を補償す るためである。また、コンデンサ１８を励磁コイル１７に並列接続することによ り、整流手段１６から出力される脈流電圧を平滑化して、電磁リレーの接点１４ の振動を抑えるものである。

【００１０】 また、オフ時のゼロクロス動作についても、入力信号が遮断された後、負荷側 が次のゼロクロス点を迎えるまで、最大半周期にわたり光点弧サイリスタ１２が 通電し続けるので、励磁コイル１７も同様に出力接点１４を閉じた状態に保持し 続けた後、ゼロクロス点付近にて励磁コイル１７の通電が停止し、それと共に出 力接点１４も開離する。

【００１１】 なお、本発明において使用される電磁リレーは、その動作速度が速いものが良 く、約２ｍｓ程度以下が好ましい。また抵抗１３についてはオン時の発熱ロスを 極力抑えるために小さく設定すべきである。これによりトランス１５の巻数が決 定されるものである。

【００１２】

【考案の効果】

本考案のゼロクロス有接点リレーによれば、電磁リレーを用いてゼロクロス動 作を実現できるので、負荷への突入電流を防止できると共に、発生ノイズを減少 させることができるという効果があり、また、出力電流路として半導体素子を用 いていないので、発熱を防止することができ、リレーの大型化を防止できるとい う効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の回路図である。

【図２】本考案の一実施例の動作波形図である。

【図３】従来例の動作波形図である。

【図４】従来のゼロクロス動作を行う半導体リレーの回
路図である。

【符号の説明】

１１ 発光素子 １２ ゼロクロス動作を行うサイリスタ １３ 抵抗 １４ 電磁リレーの接点 １５ トランス １６ 整流手段 １７ 電磁リレーの励磁コイル １８ コンデンサ １９ トランス切換接点 ２１ 交流電源 ２２ 負荷

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 丹羽 正久 大阪府門真市大字門真1048番地 松下電工 株式会社内 (72)考案者 秋山 茂夫 大阪府門真市大字門真1048番地 松下電工 株式会社内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 リレー入力端子間に接続される発光素
   子と、発光素子と光学的に結合されたゼロクロス動作を
   行う光点弧型のサイリスタと、リレー出力端子間に抵抗
   を介して出力接点を接続された電磁リレーと、リレー出
   力端子間に１次巻線を接続されたトランスと、トランス
   の２次巻線に得られる電圧を整流する整流手段と、電磁
   リレーの励磁コイルに並列接続されたコンデンサとを備
   え、整流手段の整流出力端子に前記光点弧型のサイリス
   タを介して電磁リレーの励磁コイルを接続したことを特
   徴とするゼロクロス有接点リレー。