JPH0779058B2 - 負荷時タップ切換装置 - Google Patents

負荷時タップ切換装置

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JPH0779058B2
JPH0779058B2 JP35462891A JP35462891A JPH0779058B2 JP H0779058 B2 JPH0779058 B2 JP H0779058B2 JP 35462891 A JP35462891 A JP 35462891A JP 35462891 A JP35462891 A JP 35462891A JP H0779058 B2 JPH0779058 B2 JP H0779058B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は変圧器等静止誘導機器の
負荷時タップ切換装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種装置としては、例えば図5
に示すようなものが公知である。同図において、1,2
は変圧器のタップ巻線3に設けられたタップで、タップ
選択器の可動接触子4,5により選択的に切換えられる
ようになっている。101は切換スイッチで、上記可動
接触子4,5にそれぞれ接続された固定接点102,1
03と限流抵抗105を介して接続された可動接点10
4とにより形成されている。106は上記可動接触子
4.5にそれぞれ接続された補助スイッチ107,10
8の共通端子109と外部端子110との間に接続され
た双方向のスイッチング素子で、逆並列に接続されたサ
イリスタにより形成されている。111,112は、上
記可動接触子4,5にてそれぞれ接続された通電用の主
スイッチで、変流器113,114をそれぞれ介して外
部端子110に接続される。そして、上記限流抵抗10
5は抵抗用スイッチ115と変流器116を介して外部
端子110に接続される。117,118はアンド回路
で、アンド回路117は上記変流器113と116が共
に出力を発生している時のみ出力を送出し、アンド回路
118は変流器116,114が共に出力を発生してい
る時のみ出力を送出するようになっている。119はゲ
ート回路で、アンド回路117,118の出力信号をう
けて、スイッチング素子106をゲート点弧させるよう
になっている。
【0003】次にその動作について説明すると、図示状
態では、電流はタップ1−可動接触子4−主スイッチ1
11−外部端子110の回路を通って流れる。そして、
タップ1からタップ2へ切換える時は、先ず、可動接触
子5を投入し、切換スイッチ101の可動接点104を
固定接点102から固定接点103へ切換える。次に、
抵抗用スイッチ115を閉じると、タップ2−可動接触
子5−固定接点103−可動接点104−限流抵抗10
5−抵抗用スイッチ115−外部端子110−主スイッ
チ111−可動接触子4−タップ1を通ってタップ間橋
絡電流が流れる。このため、変流器113,116が共
に出力を送出し、アンド回路117が出力して、スイッ
チング素子106をゲート点弧する。
【0004】次に、主スイッチ111が開路すると、タ
ップ1から主スイッチ111及び外部端子110を通っ
て流れていた電流と上記タップ間橋絡電流は、殆ど無ア
ークで補助スイッチ107及びスイッチング素子106
からなる電路に転流する。この転流によって変流器11
3の出力が停止しアンド回路117の出力が零になるの
で、ゲート回路119からのゲート信号の送出が停止
し、スイッチング素子106に転流した上記電流は、次
の電流零点でしゃ断される。
【0005】この結果、電流はタップ2−可動接触子5
−固定接点103−可動接点104−限流抵抗105−
抵抗用スイッチ115−外部端子110の電路を通って
流れるようになる。次に無電流状態になった補助スイッ
チ107を開路し、その後、補助スイッチ108及び主
スイッチ112を閉路し、最後に、抵抗用スイッチ11
5を開路する。これで1タップの切換動作が完了する。
【0006】
【発明が解決するための課題】しかし乍ら、このように
構成されたものにあっては、主スイッチと抵抗用スイッ
チの両方に電流が流れたことをアンド回路で検出してゲ
ート信号を送出してスイッチング素子をゲート点弧させ
るようになっているので、制御電源が必要となり、この
制御電源をゲートの駆動側で絶縁する場合は、その絶縁
がきわめて困難となって3相分のゲートを駆動するには
寸法、重量共きわめて大形化するという問題を有し、電
源側で絶縁する場合は、高耐圧の絶縁が必要となって大
形化し、かつ制御電源が何らかの原因で喪失すれば動作
不能になるという問題を有している。本発明は、上述し
た点にかんがみてなされたもので、その目的とするとこ
ろは、制御電源を用いることなく、ゲート駆動させるこ
とができるようにしたものを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、主スイッチに流れる電流により、変流器を
介して双方向のスイッチング素子を直接ゲート駆動させ
るよう構成した。
【0008】
【実施例】以下、本発明の実施例を図1乃至図3によっ
て説明する。なお、図中1〜5は従来と同様であるので
説明を省略する。図1において、6は第1の切換スイッ
チで、上記一対の可動接触子4,5にそれぞれ接続され
た固定接点6a,6bと可動接点6cで形成されてい
る。そして、上記可動接点6cは直列に接続した限流抵
抗7と抵抗スイッチ8を介して外部端子9に接続されて
いる。10は第2の切換スイッチで、上記可動接触子
4,5にそれぞれ接続された固定接点10a,10b
と、可動接点10cで形成されている。11は上記第2
の切換スイッチ10の可動接点10cと上記外部端子9
との間に挿入された双方向のスイッチング素子で、サイ
リスタTh1,Th2 を逆並列に接続して形成されてい
る。12,13は上記一対の可動接触子4,5に一端が
一対の変流器14,15を介してそれぞれ接続され、他
端が上記外部端子9に接続した一対の主スイッチであ
る。16は上記変流器14と15の2次側から接続され
て、上記スイッチング素子11に変流器14,15の2
次電流をゲート信号として出力するようにしたゲート回
路である。
【0009】このゲート回路16を図2によってさらに
説明すると、変流器14,15はそれぞれ1組の変流器
14a,14bと15a,15bで形成され、上記変流
器14aと15aの2次出力端を相互に接続すると共
に、変流器14bと15bの2次出力端も相互に接続
し、変流器14aと15aの2次出力端をゲート電流制
限用の抵抗RS1を介してスイッチング素子11のサイリ
スタTh1 のゲート・カソード間に、また変流器14b
と15bの2次出力端をゲート電流制限用の抵抗RS2
介してサイリスタTh2 のゲート・カソード間に接続し
て、交流の例えば正の半波でサイリスタTh1 を、交流
の例えば負の半波でサイリスタTh2 をゲート点弧させ
るようになっている。そして、上記抵抗RS1,RS2は、
サイリスタTh1 ,Th2 のゲート電圧・電流特性にバ
ラツキがあっても、ゲート電流が所定値になるよう制限
するようになっている。また、上記変流器14a,15
a及び14b,15bの共通接続した2次出力端子間に
は、ダイオード等からなる非線形素子を複数個逆並列に
接続して形成した電圧抑制回路DC1,DC2 をそれぞれ
挿入して、変流器14a,14b,15a,15bの2
次電流が所定値を超えようとしたとき分流せしめて、ゲ
ート電流の増加を抑制するようになっている。なお、サ
イリスタTh1 ,Th2 のゲート・カソード間に並列に
挿入したD1,2 は逆電圧阻止用のダイオードであり、
1,2 及びR1,2 は誤動作防止用のコンデンサ及び
抵抗である。
【0010】そして、上記抑制回路DC1,DC2 は、例
えば、図3(A)で示すように、複数のダイオードを直
列に接続したダイオード列を逆並列に接続したり、図3
(B)で示すように、直流出力端を短絡させた単相ブリ
ッジ回路を複数直列に接続したりして構成され、変流器
14,15の1次側に過電流(例えば定格負荷電流の2
0倍)が流れても端子間電圧を低い電圧(例えば数V)
にクランプするよう選定して変流器の磁気飽和を防止
し、このクランプ電圧源によってゲート入力電力が許容
値を超えないように上記抵抗RS1,RS2を選定して、ゲ
ート破壊を防止するようになっている。
【0011】次にその動作を図4と共に説明する。今、
切換スイッチ6は可動接点6cが固定接点6bに切換接
続され、切換スイッチ10は可動接点10cが固定接点
10aに切換接続され、主スイッチ12は閉路、抵抗ス
イッチ8、主スイッチ13は開路されて、電流は1−4
−12−9の回路を通って流れている。この際、変流器
14はその1次側に電流が流れているので、2次電流が
ゲート回路16を介してスイッチング素子11にゲート
信号が出力され導通状態になるが、主スイッチ12の接
点電圧降下はスイッチング素子11のオン電圧よりきわ
めて小さく設定されているので、スイッチング素子11
は導通可能状態で待機されていることになる(図4
(A))。
【0012】この状態でタップ1からタップ2に切換え
る時は、先ず抵抗スイッチ8を閉路すると、2−5−6
b−6c−7−8−12−4−1を通ってタップ間橋絡
電流が流れる(図4(B))。次いで、主スイッチ12
を開路すると、接点の開極時に生ずるアークによってス
イッチング素子11の端子間にアーク電圧が印加され、
スイッチング素子11は瞬時にオン動作すると共に、上
記主スイッチ12のアークは消失し、電流は1−4−1
0a−10c−11−9の回路に転流し、この転流によ
って変流器14の2次電流が零となってゲート信号が停
止し(図4(C))、電流は交流の零点でしゃ断され、
スイッチング素子11を通って流れていた電流は2−5
−6b−6c−7−8−9の回路を通って流れる(図4
(D))。
【0013】次いで切換スイッチ10の可動接点10c
が固定接点10aから離れ(図4(E))、主スイッチ
13を閉路する。この閉路によって、変流器15の2次
電流がゲート回路16を介してスイッチング素子11の
ゲートに出力される。これにより、上述同様、スイッチ
ング素子11は導通可能状態で待機し、かつ、上記スイ
ッチ13の接点電圧降下は抵抗スイッチ8、限流抵抗7
の電圧降下よりきわめて小さいので、電流は2−5−1
3−9の回路に転流して流れる(図4(F)。上記動作
において切換スイッチ10の可動接点10cは無アーク
で固定接点10aから離れることになる。
【0014】次いで、切換スイッチ10の可動接点10
cを固定接点10bに切換接続し、抵抗スイッチ8を開
路する。これにより主スイッチ13とスイッチング素子
11が並列になるが、スイッチング素子11のオン電圧
は、上述同様、主スイッチ13の接点電圧降下よりきわ
めて大きいので、スイッチング素子11に電流は流れな
い(図4(G)).
【0015】次に、切換スイッチ6の可動接点6cを固
定接点6aに切換接続する。(図4(H))。この際、
上記可動接点6cは無アークで切換接続される。これで
1タップの切換動作が完了する。なお、タップ2からタ
ップ1へ切換える時は上述と逆の動作を行えばよい。
【0016】上記タップ切換動作において、電流が増大
したり、過電流が流れて変流器14,15の2次電流が
増大してもゲート回路16には抑制回路DC1,DC2
設けて分流せしめるようになっているので、ゲート電流
の増加を抑制し、スイッチング素子11をゲート破壊せ
しめることなく的確にゲート点弧せしめることができ
る。
【0017】しかも、変流器14,15の2次電圧は低
電圧(例えば数V)にクランプされるので、変流器の磁
気飽和を防止することができる。また、スイッチング素
子11は主スイッチ12の開極前にゲート駆動されて導
通可能な状態で待機しているので、アノード・カソード
間に上記主スイッチ12の開極によって生ずるアーク電
圧が印加されると瞬時に導通して電流を転流させること
ができ、この転流によって上記アークも瞬時的に消失す
ると共に変流器14の2次電流も零となり、ゲート信号
を停止することができる。即ち、アーク接続時間を微小
にすることができる。換言すれば、ゲート信号の停止
は、主スイッチの開極のタイミングにバラツキが生じて
もこれに追従して自動的に行うことが可能となる。さら
に、スイッチング素子11はゲート駆動されて導通可能
状態で待機しているので、過大なインパルスサージ電圧
が印加されても瞬時に導通してスイッチング素子を過電
圧破壊から保護することが可能となる。
【0018】上記実施例ではスイッチング素子は単方向
のサイリスタを逆並列に接続して形成するよう説明した
が、トライアック等双方向のサイリスタを用いて適用す
ることができることは云うまでもない。この場合は、変
流器、ゲート回路も1個で構成することができ、さらに
構成の簡易化を図ることが可能となる。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、可動接触子に主スイッ
チと変流器を直列に挿入し、この主スイッチと交流器の
直列回路に双方向のスイッチング素子を並列に接続し
て、上記スイッチング素子のゲートに、上記変流器の2
次電流を送出してゲート駆動を直接行うようになってい
るので、格別の制御電源を用いることなくゲート駆動さ
せることができ、高電圧充電部分で動作させるものにあ
っても高絶縁を施すことなく小形、軽量化を図った構成
とすることができる。
【0020】また、主スイッチの開極前からスイッチン
グ素子はゲート駆動されて導通可能な状態で待機してい
るので、主スイッチが開極すれば瞬時にオン動作して電
流に転流させることができ、主スイッチの電流がすべて
スイッチング素子に転流するまでゲート駆動は待機さ
れ、主スイッチの電流が零になればゲート電流も自動的
に零となるので、主スイッチの接点開極にたとえバラツ
キが生じても、ゲート信号停止のタイミングは上記バラ
ツキに自動的追従させることができ、タイミング調整の
ための格別の電子制御回路も不要となって、これらによ
るサージ電圧破壊が生ずるおそれをなくすることができ
る。しかも、スイッチング素子に転流した電流は交流零
点でしゃ断されるため、サージ電圧、ノイズを発生する
ことなくしゃ断させることができ、スイッチング素子
は、最大半サイクルの通電でよいため、放熱のための冷
却フィンも不要となり、電流容量の小さい汎用性の高い
安価な素子を適用することができる。
【0021】更に、主スイッチのアーク接続時間は、開
極によって、瞬時にスイッチング素子がオン動作して、
主スイッチの電流が転流するので、瞬時的となってアー
クエネルギーもきわめて小さくなり、接点の損耗を従来
に比して一段と低減させることができ、接点寿命を著し
く増大させることができる。
【0022】更にまた、変流器の2次出力端に接続され
るゲート回路には複数の非線形素子と逆並列に接続した
電圧抑制回路を設けて、変流器の1次側に過大電流が流
れても、2次電圧を低い電圧にクランプするようになっ
ているので、変流器鉄心の磁気飽和を防止することがで
き、鉄心の小形化を図ることができる。しかも、ゲート
電流が所定値を超えようとすると抑制回路に分流させる
ようになっているので、過大なゲート電流によるスイッ
チング素子の破壊を防止することができ、広範囲な電流
に対しても、的確に応動させることができる等、信頼性
を一段と向上させた装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示すブロック図
【図2】図1のゲート回路を具体化して示すブロック図
【図3】図2の抑制回路の実施例を示す回路図
【図4】図1のタップ切換動作説明図
【図5】従来例を示すブロック図
【符号の説明】
1,2 タップ 3 タップ巻線 4,5 可動接触子 6 第1の切換スイッチ 7 限流抵抗 8 抵抗スイッチ 9 外部端子 10 第2の切換スイッチ 11 スイッチング素子 12,13 主スイッチ 14,15 変流器 16 ゲート回路 DC1,DC2 電圧抑制回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のタップを選択する一対の可動接触
    子と外部出力端子との間に、一対の変流器を介して接続
    された一対の主スイッチと、上記一対の可動接触子に固
    定接点がそれぞれ接続され、可動接点が直列に接続した
    限流抵抗と抵抗スイッチを介して上記外部出力端子に接
    続された第1の切換スイッチと、上記一対の可動接触子
    に固定接点がそれぞれ接続され、可動接点が双方向のス
    イッチング素子を介して上記外部出力端子に接続された
    第2の切換スイッチと、上記一対の変流器の2次側から
    接続されて、上記スイッチング素子に変流器の2次電流
    をゲート信号として送出するようにしたゲート回路とを
    具備したことを特徴とする負荷時タップ切換装置。
  2. 【請求項2】 上記ゲート回路は、入力端に複数の非線
    形素子を並列に接続し、かつ出力端に抵抗を直列に接続
    したことを特徴とする請求項1記載の負荷時タップ切換
    装置。
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5136847B2 (ja) 2008-05-12 2013-02-06 株式会社Ihi サーボプレス設備とその制御方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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