JPH07248832A - 静止形開閉器 - Google Patents

静止形開閉器

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JPH07248832A
JPH07248832A JP6042130A JP4213094A JPH07248832A JP H07248832 A JPH07248832 A JP H07248832A JP 6042130 A JP6042130 A JP 6042130A JP 4213094 A JP4213094 A JP 4213094A JP H07248832 A JPH07248832 A JP H07248832A
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JP
Japan
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circuit
control circuit
power supply
timer
phase control
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JP6042130A
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English (en)
Inventor
Yukio Kishikawa
幸生 岸川
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 静止形開閉器に位相制御機能を備えるように
する。 【構成】 ケース1内にサイリスタ33を設けるととも
に、ケース1内の回路基板に、サイリスタ33をオン,
オフ制御するための制御回路40を構成するとともに、
前記サイリスタ33を制御回路40を介して位相制御す
る位相制御回路41を構成する。位相制御回路41は、
交流電源電圧の零クロス点信号に基づいてタイマ動作を
行なって前記サイリスタ33の点弧角を決定するタイマ
回路と、外部接続用端子20乃至25とを備えている。
そして、カバー16内の回路基板にはソケット43が設
けられ、このソケット43には補助ユニット50が着脱
可能に装着されており、この補助ユニット50内には前
記タイマ回路のタイマ動作時間を調整するための可変抵
抗88乃至90及び前記タイマ回路の直流電源をオン,
オフするスイッチ91が収納されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は負荷を通断電制御するた
めの半導体スイッチング素子を備えた静止形開閉器に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来より、例えば、負荷たる三相誘導電
動機を運転させる場合、半導体スイッチング素子として
サイリスタを備えた静止形開閉器を用いるようにしたも
のが供されており、又、三相誘導電動機に低電圧起動若
しくは低速制御を行なわせるべく三相誘導電動機に対す
る印加電圧を導通角制御により全電圧よりも小にする半
導体スイッチング素子を備えた位相制御ユニットを設け
るようにしたものも供されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の構成では、静止
形開閉器の他に位相制御ユニットを設ける必要があるの
で、夫々を接続する信号線の数が多くなり、それだけ、
ノイズの影響が多くなって誤動作し易くなり、又、信号
線数が多いことから配線工数が増加し、且つ、位相制御
ユニット分の設置スペースも必要になって、総じて、高
価になるという問題があった。
【0004】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、内部に位相制御機能を備えるようにし
て、信号線数が少なくなし得、ノイズによる誤動作を極
力防止し得、配線工数を少なくし得るとともに、設置ス
ペースも少なくて済み、総じて、安価になし得る静止形
開閉器を提供するにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の静止形開閉器
は、開口部を有するケースと、このケースの開口部に装
着され取付口を有するカバーと、前記ケースに設けられ
た電源側端子及び負荷側端子と、これらの電源側端子と
負荷側端子とを接続して主回路を形成する半導体スイッ
チング素子と、この半導体スイッチング素子をオン,オ
フ制御する制御回路と、この制御回路を介して前記半導
体スイッチング素子の導通角を制御するように設けら
れ、前記半導体スイッチング素子に印加される交流電圧
の零クロス点検出信号に基づいてタイマ動作を行なって
前記半導体スイッチング素子の導通角を決定するタイマ
回路及びこのタイマ回路のタイマ動作時間を調整する調
整素子を有する位相制御回路と、前記カバーに設けら
れ、前記位相制御回路のタイマ回路に接続された外部接
続用端子と、前記カバー内に設けられた回路基板と、こ
の回路基板に前記カバーの取付口に対応して設けられ、
接続ピンが前記外部接続用端子に接続されたソケット
と、このソケットに前記カバーの取付口を介して着脱可
能に装着され、前記調整素子を収納する補助ユニットと
を具備する構成に特徴を有する。
【0006】この場合、位相制御回路のタイマ回路の直
流電源を、電源側端子に与えられる交流電源を整流して
得るようにするとよい。又、補助ユニットに、位相制御
回路のタイマ回路の直流電源をオン,オフするスイッチ
を収納することもできる。更に、補助ユニットに、位相
制御回路のタイマ回路の直流電源及びこの直流電源をオ
ン,オフするスイッチを収納してもよい。
【0007】
【作用】本発明の静止形開閉器によれば、負荷を通断電
すべく制御回路によってオン,オフ制御される半導体ス
イッチング素子を、位相制御回路によって制御回路を介
して導通角制御するので、導通角制御のための専用の半
導体スイッチング素子を設ける必要がなくなるのであ
る。
【0008】この場合、位相制御回路におけるタイマ回
路の動作時間を調整する調整素子を、カバー内の回路基
板のソケットに装着される補助ユニット内に収納するの
で、調整素子の設置スペースをカバー内に確保すること
ができるとともに、調整素子はソケットの接続ピンを介
して位相制御回路に接続されているので、調整素子のた
めの信号線は不要になる。
【0009】又、位相制御回路のタイマ回路の直流電源
をオン,オフするスイッチを補助ユニット内に収納した
場合には、スイッチの設置スペースをカバー内に確保す
ることができ、前記調整素子と同様にスイッチのための
信号線は不要になる。
【0010】そして、補助ユニット内に位相制御回路の
タイマ回路の直流電源及びこれをオン,オフさせるスイ
ッチを収納するようにした場合には、電源側端子に与え
られる交流電源から直流電源を得る必要がなくなるの
で、回路構成が簡単になるとともに、位相制御回路のタ
イマ回路に対して電源側端子からのノイズの影響を与え
ることがなく、電気的絶縁をも確保することができる。
【0011】
【実施例】以下、本発明を三相誘導電動機に適用した第
1の実施例につき、図1乃至図9を参照しながら説明す
る。図3乃至図6において、1は前面部の上,下端部に
各3個の段部2,3が形成されたケースであり、内部に
は後述するように種々の回路部品が組込まれるようにな
っている。このケース1の上方側の各段部2には略L字
形をなす例えばR,S及びT相用の3個の電源側端子
4,5及び6がねじ7,8及び9によって取付けられて
おり、その電源側端子4,5及び6上には前方側に突出
する接続導体4a,5a及び6aが取付けられている。
又、ケース1の下方側の各段部3には前記電源側端子
4,5及び6と同様の負荷側端子10,11及び12が
ねじ13,14及び15により取付けられており、これ
らの上にも接続導体4a,5a及び6aと同様の接続導
体(11aのみ図示、図8参照)が取付けられている。
【0012】16は前記ケース1の一部をなすようにそ
のケース1の前面開口部にこれを閉塞すべく装着される
カバーであり、その前面部の右端部には4個の段部17
が形成され、前面部の左端部には3個の段部18が形成
されている。又、このカバー16の4個の段部17及び
3個の段部18には略L字形をなす外部接続用端子19
乃至25がねじ26乃至32により取付けられており、
その後方に突出する部分を接続片部19a乃至25aと
している。
【0013】つぎに、図7及び図8において、33は主
回路を構成する3組の半導体スイッチング素子例えばサ
イリスタで、これらはアルミニウム板から形成された基
板34に取着され、この基板34がケース1にその底板
をなすように取付けられている。そして、各組のサイリ
スタ33の一端部が前記電源側端子4,5及び6に接続
され、各組のサイリスタ33の他端部が負荷側端子1
0,11及び12に接続されている(図1参照)。
【0014】35はケース1内に配設された回路基板で
あり、その導体パターンに前記各組のサイリスタ33の
ゲート端子33aが半田付けされている。36は、ケー
ス1内に回路基板35の上方に位置して配設された回路
基板であり、その導体パターンには回路基板36に突設
された接続ピン37が半田付けされている。38はカバ
ー16内に配設された回路基板であり、これには適宜の
導体パターンに接続された受端子38aが設けられてお
り、この受端子38aには回路基板36に突設された接
続ピン39が押入接続されている。
【0015】そして、前記電源側端子4乃至6の接続導
体4a乃至6a,負荷側端子10乃至12の接続導体
(11aのみ図示)及び外部接続用端子19乃至25の
接続片部19a乃至25aは、前記回路基板38に夫々
挿通されて所定の導体パターンに半田付けされている。
これにより、外部接続用導体19乃至25は、回路基板
35,36及び38に後述するように構成される制御回
路40及び位相制御回路41(図1及び図2参照)に導
体パターンを介して接続されるようになる。
【0016】又、図3及び図4に示すように、カバー1
6の中央部のやや上方の部位には、矩形状の取付口42
が形成されており、又、このカバー16内の回路基板3
8上には、取付口42に対応するようにしてソケット4
3が搭載されている。そして、このソケット43には6
本の受端子からなる接続ピン44乃至49が設けられて
おり、これらの接続ピン44乃至49は導体パターンを
介して外部接続用端子19乃至25に夫々接続されてい
る。
【0017】50は補助ユニットであり、これは、図9
に示すように、略矩形状をなし、背部方向に突出する接
続ピン51乃至56を有する。そして、この補助ユニッ
ト50は、その接続ピン51乃至56がソケット43の
接続ピン44乃至49に挿脱されることにより、ソケッ
ト43に取付口42を介して着脱可能に装着されるよう
になっており、その装着時には、接続ピン51乃至56
は接続ピン44乃至49及び回路基板38の導体パター
ンを介して外部接続用端子20乃至25に接続されるよ
うになっている(図1(b)参照)。
【0018】而して、本実施例の静止形開閉器の使用に
際しては、図1に示すように構成される。即ち、200
ボルトの三相交流電源の電源線57,58及び59が電
源側端子4,5及び6に接続される。又、三相交流負荷
たる三相誘導電動機60の負荷線61,62及び63は
負荷側端子10,11及び12に接続される。
【0019】さて、制御回路40及び位相制御回路41
の構成について図2を参照して述べる。先ず、制御回路
40において、各組のサイリスタ33は逆並列接続され
た2個のサイリスタからなり、夫々のゲート端子33a
と電源側端子4,5及び6並びに負荷側端子10,11
及び12との間には点弧回路69が構成されている。更
に、各点弧回路69には抵抗70を介してフォトトライ
アックカプラ71のフォトトライアック71aが接続さ
れている。
【0020】次に、位相制御回路41について述べる。
電源側端子4,5及び6の相互間には、ダイオード72
a乃至72dをブリッジ接続してなる各全波整流回路7
2の交流入力端子が接続され、その各全波整流回路72
の直流出力端子間には、抵抗73,定電圧ダイオード7
4及びフォトカプラ75の発光ダイオード75aの直列
回路が接続されている。そして、以上により零クロス点
検出回路76が構成される。又、この零クロス点検出回
路76の出力側となるフォトカプラ75のフォトトラン
ジスタ75bにおいて、そのコレクタは抵抗77を介し
て外部接続用端子22に接続され、エミッタは外部接続
用端子21に接続されているとともにアースされてい
る。
【0021】タイマ回路78を構成するためのIC79
において、2つの電源端子は外部接続用端子22及びア
ースに接続され、出力端子は抵抗80及びフォトトライ
アックカプラ71の発光ダイオード71bを直列に介し
て外部接続用端子22に接続され、トリガ端子はインバ
ータ回路81を介してフォトカプラ75のフォトトラン
ジスタ75bのコレクタに接続されている。そして、電
源側端子4,5間に接続された全波整流回路72側のI
C79の入力端子は、抵抗82を介して外部接続用端子
23に接続されているとともにコンデンサ83を介して
アースされ、電源側端子5,6間に接続された全波整流
回路72側のIC79の入力端子は、抵抗82を介して
外部接続用端子24に接続されているとともにコンデン
サ83を介してアースされ、電源側端子6,4間に接続
された全波整流回路72側のIC79の入力端子は、抵
抗82を介して外部接続用端子25に接続されていると
ともにコンデンサ83を介してアースされている。
【0022】84は位相制御回路41のタイマ回路78
用の直流電源回路であり、これは、タイマ回路78が構
成された回路基板に組込まれていて、ダイオード85a
乃至85fを三相ブリッジ接続してなる全波整流回路8
5を備えている。そして、この全波整流回路85におい
て、その3個の交流入力端子は電源側端子4,5及び6
に接続され、2個の直流出力端子間には平滑用コンデン
サ86が接続されている。尚、全波整流回路85の負側
直流出力端子はアースされている。又、平滑用コンデン
サ86の両端子間には電源用IC87が接続されてお
り、その正側直流出力端子は外部接続用端子20に接続
され、負側直流出力端子はアースされている。
【0023】最後に、補助ユニット50の構成につき、
図1(b)に従って述べる。即ち、補助ユニット50内
には、位相制御回路41のタイマ回路78のタイマ動作
時間を調整するための調整素子たる可変抵抗88乃至9
0(図3及び図9に調整ねじ88a乃至90aを示
す。)が収納されており、これらの可変抵抗88,89
及び90において、各一方の端子は共通に接続ピン53
に接続され、他方の端子は接続ピン54,55及び56
に夫々接続されている。そして、補助ユニット50内に
は、スイッチ91が収納されていて、そのスイッチ91
の一方の端子は接続ピン51に接続され、他方の端子は
接続ピン53に接続されている。尚、補助ユニット50
の接続ピン52は内部アースされている。
【0024】次に、本実施例の作用につき説明するに、
各相に接続されたサイリスタ33の動作は同一であるの
で、ここでは、電源側端子4及び負荷側端子10間に接
続されたサイリスタ33について代表して説明する。
【0025】電源側端子4,5及び6に供給される三相
交流電源電圧は、全波整流回路85によって全波整流さ
れ且つ平滑用コンデンサ86によって平滑されて直流電
源電圧にされて電源用IC87に印加され、これによっ
て、電源用IC87は定電圧の直流電源電圧を外部接続
用端子20とアースとの間に発生する。そこで、スイッ
チ91が操作子91a(図3参照)を介してオンされる
と、電源用IC87からの直流電源がIC79をはじめ
として各素子に供給される。全波整流回路72は電源側
端子4,5の線間電圧(電源電圧)を全波整流するもの
で、その全波整流電圧の零ボルト(零クロス点)付近で
は定電圧ダイオード74は非導通で、フォトカプラ75
の発光ダイオード75aは発光せず、従って、フォトト
ランジスタ75bがオフしてそのコレクタ電位たる零ク
ロス点検出信号はハイレベルとなり、これによって、イ
ンバータ回路18の出力信号がロウレベル(アース)と
なって、コンデンサ83の充電電荷はIC79を介して
放電される。
【0026】その後、全波整流回路72による電圧が零
ボルト付近より立上ると、即ち、電源電圧が零ボルト付
近より正若しくは負方向に移行すると、定電圧ダイオー
ド74が導通して発光ダイオード75aが通電されて発
光するようになり、従って、フォトトランジスタ75b
がオンして零クロス点検出信号はロウレベルとなり、こ
れによって、インバータ回路81の出力信号がハイレベ
ル(オープンコレクタ)となって、タイマ回路78のコ
ンデンサ83が電源用IC87により可変抵抗88及び
抵抗82を介して充電される。
【0027】そして、コンデンサ83の端子電圧が所定
値になると、即ち、電源電圧の零レベル付近から時限T
だけ経過すると、IC79の出力信号はロウレベル(ア
ース)となり、フォトトライアックカプラ71の発光ダ
イオード71bが通電されて発光するようになり、従っ
て、フォトトライアック71aがオンしてサイリスタ3
3にゲート電流が流れ、以て、サイリスタ33がオンす
るようになる。即ち、サイリスタ33は、時限Tに相当
する点弧角をもってオンされるものであり、位相制御さ
れることになる。尚、時限(タイマ動作時間)T即ち点
弧角は可変抵抗88の抵抗値を調整ねじ88aを介して
変化させることにより調整することができる。
【0028】以上は、電源側端子4及び負荷側端子10
間に接続されたサイリスタ33の導通角制御について述
べたものであるが、電源側端子5及び負荷側端子11間
に接続されたサイリスタ33並びに電源側端子6及び負
荷側端子12間に接続されたサイリスタ33の導通角制
御も同様に行なわれるものであり、この場合の点弧角
は、可変抵抗89並びに90の抵抗値を変化させること
により行なうことができる。
【0029】このように、本実施例においては、ケース
1内の回路基板35,36及び38に、サイリスタ33
をオン,オフさせるための制御回路40の他に位相制御
回路41を構成し、この位相制御回路41により制御回
路40のフォトトライアックカプラ71を介してサイリ
スタ33の導通角制御(位相制御)を行なうようにし
た。従って、従来の位相制御専用の半導体スイッチング
素子を備えた位相制御ユニットを別個に設けるものとは
異なり、信号線数を少なくし得、ノイズによる誤動作を
極力防止し得、配線工数を少なくなし得るとともに、設
置スペースも少なくて済み、総じて、安価になし得るも
のである。
【0030】又、カバー16内の回路基板38にそのカ
バー16に形成された取付口42と対応してソケット4
3を設け、内部に位相制御回路41のタイマ回路78の
タイマ動作時間を調整するための可変抵抗88乃至90
及びタイマ回路78の直流電源をオン,オフするための
スイッチ91を収納した補助ユニットを、前記取付口4
2を介してソケット43に着脱可能に装着することによ
り、可変抵抗88乃至90及びスイッチ91を補助ユニ
ット50の接続ピン51乃至56,ソケット43の接続
ピン44乃至49及び外部接続用端子20乃至25を介
してタイマ回路78に接続するようにした。従って、可
変抵抗88乃至90及びスイッチ91の設置スペースを
カバー16内に確保することができ、これらのための信
号線も不要である。
【0031】図10は本発明の第2の実施例を示すもの
で、図1(b)と同一部分には同一符号を付して説明を
省略し、以下、異なる部分について説明する。即ち、こ
の第2の実施例では、図2に示すような直流電源回路8
4は設けられておらず、代りに、補助ユニット50内に
直流電源として直流電池92が収納され、その直流電池
92の負端子がスイッチ91を介して接続ピン52に接
続され、正端子が接続ピン53に接続されるように構成
されている。
【0032】従って、この第2の実施例によれば、図2
に示すような直流電源回路84は不要であり、これによ
って、回路構成が簡単になるとともに、位相制御回路4
1のタイマ回路78に対して電源側端子4,5及び6
(いずれも図2参照)に加えられる三相交流電源のノイ
ズの影響を与えることがなくて、信頼性に優れたものと
なり、又、電源側端子4,5及び6との電気的絶縁をも
充分に確保することができる。
【0033】尚、上記各実施例では、可変抵抗88乃至
90を別個に変化させて三相分のサイリスタ33の点弧
角(導通角)を決定するようにしたが、これは、IC7
9,抵抗82及びコンデンサ83等の特性ばらつきを吸
収するためであるので、これらの特性が三相分夫々略同
一のものを選定することができれば、可変抵抗88乃至
90を同時に変化する構成としてもよい。
【0034】又、上記各実施例では、タイマ回路78の
調整素子として可変抵抗88乃至90を用いるようにし
たが、代わりに、可変コンデンサ,可変リアクトルを用
いるようにしてもよい。
【0035】その他、本発明は上記実施例にのみ限定さ
れるものではなく、例えば、負荷としては三相誘導電動
機に限らず交流負荷すべてに適用し得る等、要旨を逸脱
しない範囲内で適宜変形して実施し得ることは勿論であ
る。
【0036】
【発明の効果】本発明は以上説明した通りであるので、
次のような優れた効果を奏するものである。請求項1記
載の静止形開閉器によれば、半導体スイッチング素子を
オン,オフ制御する制御回路の他にその半導体スイッチ
ング素子の導通角制御を行なう位相制御回路を設け、こ
の位相制御回路のタイマ動作時間を調整する調整素子を
補助ユニットに収納して、この補助ユニットをカバー内
の回路基板に設けられたソケットに着脱可能に装着する
ようにしたので、外部に対する信号線数を少なくなし
得、ノイズによる誤動作を極力防止し獲、配線工数を少
なくなし得るとともに、設置スペースも少なくて済み、
総じて、安価になし獲、しかも、位相制御回路のタイマ
回路に調整素子を設けても、その調整素子の設置スペー
スをカバー内に確保することができる。
【0037】この場合、位相制御回路のタイマ回路の直
流電源をケースの電源側端子に与えられる交流電源から
得るようにすれば、直流電源回路を位相制御回路を構成
する回路基板に一体的に組込むことができる(請求項
2)。
【0038】請求項3記載の静止形開閉器によれば、補
助ユニットに、位相制御回路におけるタイマ回路の直流
電源をオン,オフするスイッチを収納するようにしたの
で、スイッチの設置スペースをカバー内に確保すること
ができる。
【0039】請求項4記載の静止形開閉器によれば、補
助ユニット内に、位相制御回路におけるタイマ回路の直
流電源及びこれをオン,オフするスイッチを収納するよ
うにしたので、直流電源及びスイッチの設置スペースを
カバー内に確保することができ、回路構成が簡単になる
とともに、電源側端子からのノイズの影響を受けること
もなく、電気的絶縁も確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示し、(a)は全体の
電気的構成図及び(b)は補助ユニットの電気的構成図
【図2】制御回路及び位置制御回路の具体的な電気的構
成図
【図3】正面図
【図4】補助ユニットを取外した状態の正面図
【図5】上面図
【図6】側面図
【図7】図4中A−A線に沿う断面図
【図8】図4中B−B線に沿う断面図
【図9】補助ユニットを示し、(a)は正面図、(b)
は下面図及び(c)は側面図
【図10】本発明の第2の実施例を示す図1(b)相当
【符号の説明】
図面中、1はケース、4乃至6は電源側端子、10乃至
12は負荷側端子、16はカバー、20乃至25は外部
接続用端子、38は回路基板、40は制御回路、41は
位相制御回路、42は取付口、43はソケット、44乃
至49は接続ピン、50は補助ユニット、51乃至56
は接続ピン、60は三相誘導電動機(負荷)、76は零
クロス点検出回路、78はタイマ回路、84は直流電源
回路、88乃至90は可変抵抗、91はスイッチ、92
は直流電池(直流電源)を示す。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 開口部を有するケースと、 このケースの開口部に装着され取付口を有するカバー
    と、 前記ケースに設けられた電源側端子及び負荷側端子と、 これらの電源側端子と負荷側端子とを接続して主回路を
    形成する半導体スイッチング素子と、 この半導体スイッチング素子をオン,オフ制御する制御
    回路と、 この制御回路を介して前記半導体スイッチング素子の導
    通角を制御するように設けられ、前記半導体スイッチン
    グ素子に印加される交流電圧の零クロス点検出信号に基
    づいてタイマ動作を行なって前記半導体スイッチング素
    子の導通角を決定するタイマ回路及びこのタイマ回路の
    タイマ動作時間を調整する調整素子を有する位相制御回
    路と、 前記カバーに設けられ、前記位相制御回路のタイマ回路
    に接続された外部接続用端子と、 前記カバー内に設けられた回路基板と、 この回路基板に前記カバーの取付口に対応して設けら
    れ、接続ピンが前記外部接続用端子に接続されたソケッ
    トと、 このソケットに前記カバーの取付口を介して着脱可能に
    装着され、前記調整素子を収納する補助ユニットとを具
    備してなる静止形開閉器。
  2. 【請求項2】 位相制御回路のタイマ回路の直流電源
    は、電源側端子に与えられる交流電源を整流して得るよ
    うにしたことを特徴とする請求項1記載の静止形開閉
    器。
  3. 【請求項3】 補助ユニットには、位相制御回路のタイ
    マ回路の直流電源をオン,オフするスイッチが収納され
    ていることを特徴とする請求項2記載の静止形開閉器。
  4. 【請求項4】 補助ユニットには、位相制御回路のタイ
    マ回路の直流電源及びこの直流電源をオン,オフするス
    イッチが収納されていることを特徴とする請求項1記載
    の静止形開閉器。
JP6042130A 1994-03-14 1994-03-14 静止形開閉器 Pending JPH07248832A (ja)

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