JPS59163724A - 交流電流の導通・遮断装置 - 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】 この発明は、交流電流の導通・遮断を無火花的に制御す
る装置に関する。

交流電源をスイッチを介して負荷である電気器具に接続
している場合、その負荷に対して瞬時に流入する電流は
、スイッチを開閉するタイミングによって大きく変化す
る。即ち、交流における波の高電位値の瞬間にスイッチ
がオンとなれば、負荷に対して平常電流の１０倍もの電
流が流れることになる。一方、交流の零電位の説７間に
スイッチがオンとなれば、無電流の状態で負荷に接続さ
れる。

しかしながら、そのスイッチオンする瞬間を人為的に選
択することは困難なことである。

そこで、本発明は、どのようなタイミングにスイッチを
作動しても必ず交流の零電位からの立上りの瞬間にスイ
ッチオンとなり、スイッチオフの場合は必ず交流電流の
零電位附近にて遮断する装置を提供するものである。

即ち、本発明は、交流の零電位からの立上りの瞬間に制
御整流素子が導通状態となシ、電路を遮断するときは必
ず交流電圧の立下りから零電位に達したとき不導通状態
となり、電流の過渡的ショックを減少させようとするも
のである。

次に、本発明を図示実施例に従って説明する。

第１図に示すように、制御される交流電流を発生する交
流電源ＡＣの一端は、スイッチＳを介してシリコン制御
整流素子ＳＣＢなどの制御整流素子の陽極Ａに接続され
ると共に、逆相信号を発生させるための変圧器Ｈの一次
巻線Ｐに接続されている。変圧器Ｈの二次巻線Ｑは、ダ
イオードＤからなる半波整流回路、および抵抗Ｒ１コン
デンサＣからなる積分回路を介してシリコン制御整流素
子ＳＣＲのゲートＧに接続されている。なお、符号には
、シリコン制御整流素子ＳＣＲの陰極であり、符号２は
、例えばランプなどの負荷を示している。

このような状態において、変圧器■］の二次側にダイオ
ードＤ１抵抗Ｒ１コンデンサＣのない場合を考えてみる
と、シリコン制御整流素子ＳＣＲの陽極Ａに印加される
電圧と、ゲートＧに印加される電圧とは、第２図（ａ）
　、（ｂ）にそれぞれ示されるように、位相が１８００
ずれており、シリコン制御整流素子８ＣＲは導通状態と
はならない。

ところが、第１図に示すように、ダイオードＤ１抵抗Ｒ
１コンデンサＣが変圧器Ｈの二次側に接続された場合に
は、二次巻線Ｑに現われる電流は、ダイオードＤによっ
て半波整流された後、抵抗Ｒを介してコンデンサＣを充
電する。そのときのコンデンサＣの両端に現われる電圧
は第２図（ｑに示すようになる。同図において、符号Ｊ
、に、Ｌ。

ＭｌＮｌｏ、Ｐは、何れも交流信号の位相位置を示し、
符号ＴＯはシリコン制御整流素子ＳＣＲのゲートトリガ
ー電圧を示す。また、符号ＶＭ、Ｖ１＋、■０は、それ
ぞれ位相位置Ｍ１Ｎ、０において、第１図におけるスイ
ッチＳをオンした時のコンデンサＣ′の電圧変化を示し
ており、他の位相位置Ｊ１に、Ｌ、Ｐにおいてスイッチ
Ｓをオンした場合にはＶＭと同じになる。

ここで、抵抗Ｒ１コンデンサＣの大きさによって積分時
定数を適当に定めると、電圧ＶＭ、ＶＮは、比較的すみ
やかにゲートトリガー電圧ＴＯを越えシリコン制御整流
素子ＳＣＲを導通可能な状態にするので、シリコン制御
整流素子ＳＣＲの陽極Ａに印加される電圧が正側に立上
ると同時にシリコン制御整流素子ＳＣＲは導通し負荷２
に電流が流れる。また、電圧■０は、次の半周期を待っ
てゲートトリガー電圧ＴＧを越え、同じくシリコン制御
整流素子ＳＣＲの陽極Ａに印加される電圧が正側に立上
ると同時にシリコン制御整流素子ＳＣＲは導通する。

このように、第１図におけるスイッチＳを交流信号のど
の位相位置においてオンしても、交流電圧の正側への立
上りと同時にシリコン制御整流素子ＳＣＲが導通状態と
なるので、交流電圧の零電位からの立上りの瞬間に電源
と負荷とが接続されることになる。

なお、コンデンサＣの放電時定数は、コンデンサＣの容
量とシリコン制御整流素子ＳＣＲのゲートＧにおける内
部抵抗によって定まる。

第３図は、他の実施例を示し、シリコン制御整流素子Ｓ
ＣＲとダイオードＤとをブリッヂ結線とする両波整流回
路を用いた例であって、負荷２には、必ず交流電圧の零
電位からの立上り附近から交流電源の電流が流れるよう
になっている。

第４図は、交流電流をそのまま負荷Ｚへ流す場合の実施
例を示しており、シリコン制御整流素子Ｓ　ＣＲ１から
負荷Ｚを通してダイオードＤ４から帰線へ通電し、次の
半サイクルはシリコン制御整流素子Ｓ　ＣＲ２から負荷
Ｚを通してダイオードＤ３に通電し、交流の全サイクル
を負荷乙に供給するものである。

その波形は、第５図に示す。即ち、波形（１）は、シリ
コン制御整流素子ＳＣＲ＋から負荷Ｚを通９ダイオード
Ｄ４を経て帰路へ流れた電流であり、波形（２）は、シ
リコン制御整流素子５ＣＲ２から負荷２を通りダイオー
ドＤ３を通って流れた電流である。第６図は、双方向導
通サイリスタＳＣＲを利用した場合の実施例であって、
最低電位のトリガーモードを持つようにトリガー電圧を
供給するものセある。

なお、以上の実施例では、半波整流素子としてダイオー
ドを用いだが、半波整流作用を有するものであればダイ
オードに限らないことは勿論である。また、積分回路に
おいても、抵抗とコンデンサの組合せに限らず、種々の
変形が可能である。

さらに、制御整流素子としてもシリコン制御整流素子以
外に、一定レベル以上の制御信号によって特定方向への
導通が制御される素子であれば、自由に選択使用し得る
ことは勿論である。

上記はスイッチ投入の場合であるが、次はスイッチ遮断
の場合である。

交流電流回路を遮断する場合、その遮断した瞬間が交流
のピーク値附近であれば大電流遮断となり、火花放電等
によシ周辺機器に損傷を写えるものである。

第７図は、交流の零電位附近の遮断用回路の説明図であ
る。いまスイッチＳ】は閉じられ、容量ＣとＳＣＲのゲ
ート内部抵抗による時定数を持つ積分回路に、アノード
と逆相の半波整流の逆相電圧が第８図Ｃの波形のように
印加され、ＳＣＲは導通である。電流を遮断するには、
ゲート制御用電圧供給スイッチＳ＋を開くことによって
積分回路の蓄積電圧が第８図Ｃのように減少する。ゲー
ト電圧がトリガー電圧ＴＧ以下になると通電中の半サイ
クルだけでＳＣＲは通電を終了し、次の立上りからは不
導通となる為に、ＳＣＲの電流は第８図Ｅの斜線部の波
形のように零電位附近で電流遮断となる。

第８図Ａの波形は、Ｓ’ＣＲアノードＡの交流電圧、Ｂ
の波形はゲート駆動用逆相電圧、Ｃは積分回路の整流電
圧波形である。

第９図は、電流幹線に制御整流素子８ＣＲ・１とＳＣＲ
，２を逆向きに２個接続し、全波交流を通電するように
した回路である。

スイッチＳ１を閉じ、次にＳを閉じるとゲート用電源ト
ランスＨに電流が供給され、ダイオードＤ１によ、すＣ
１に充電され、５ＣＲＩは導通となる。次の瞬間にダイ
オードＤ２によりコンデンサＣ２が充電され、Ｓ　ＣＲ
２も導通状態となり、第１０図の波形のように全交流が
流れる。

電流遮断のときは、ゲート制御用電源トランスＨのスイ
ッチＳ１を開くと、コンデンサＣ１、Ｃ２の電荷放電に
よってゲートの非トリガー電圧以下となる為にサイリス
タは不導通となる。

すなわち、交流電流の立下り零点で通電は終了し、電流
は遮断されたこととなる。第１０図の波形のＦ点におい
て電流は遮断されることになる。

第１１図は三相モーターに利用したものであって、３つ
の幹線にそれぞれＳＣＲ制御素子を利用したものであり
、幹線電路は閉じたままで制御ゲート用電源の開閉だけ
によって三相モーターの運転、停止を電流の立上り点か
ら行うものである。

以上述べたように、本発明の導通と遮断装置によれば、
数アンペアから致方アンペアの犬゛醒流を交流の立上り
直後にスイッチオンとして負荷に供給することが可能と
なるのである。また電流を遮断するときは制御用ゲート
電源を遮断することによって電流の立下りの零電位附近
で本電流が遮断されることになり火花の発生がない。従
って、本発明による時には、従来使用されていた大容量
の受電装置を必要とせず、装置が簡単となると共に、ス
イッチオンに際して徐々に電圧を上げる必要もなく、操
作も簡単である実益を有し、しかも電流を流す製品に過
大な電流が流れる恐れもないので、その製品の寿命を延
長することができる実益を有する。

このようなことから、本発明の導通と遮断装置は、発電
所、変電所を始めとする大容量の電流を必要とする工場
、コンピューター設備などにおける各種装置、或は各種
競技場、公園、遊園地などにおける大電流を必要とする
大型照明装置、さらには、冷蔵庫、冷暖房装置、空調装
置などのようにスイッチが自動的に作動して電流が常に
断続的に供給される各種電気装置などに使用すれば極め
て効果的である。

【図面の簡単な説明】

図は、本発明の実施例を示し、第１図は基本回路図、第
２図（ａ）は交流波形とスイッチを入れる時間との関係
を示す図、第２図（ｂ）は変圧器の二次巻線に現われる
波形図、第２図（Ｃ）はコンデンサの電圧波形図、第３
図は制御整流素子をブリッヂに組んだ場合の回路図、第
４図は負荷に交流を直接供給する場合の回路図、第５図
は第４図の回路図における場合の出力波形図、第６図は
双方向導通サイリスタを利用した場合の回路図である。 第７図は遮断の説明図、第８図は遮断時の波形を示す。 第９図は交流全波通流用スイッチ回路、第１０図はその
出力波形、第１１図は三相モーターのスイッチ回路に利
用した図である。 図中の符号を説明すれば、次の通シである。 ＡＣは交流電源　　　Ｓはスイッチ ＳＣＲは制御整流素子　　Ｈは変圧器 Ｐは変圧器−次巻線　　Ｑは変圧器二次巻線りはダイオ
ード　　　Ｒは抵　抗 Ｃはコンデンサ　　　２は負　荷 特許出願人 り３ｒｇＩ 寺　４　＠ Δ 才５　図 芽ＩｔＪ！ｇ 手続補正書 昭和５８年８月１８日 特許庁長官若杉和夫殿 １　事件の表示 昭和５８年特許願第３８８０８号 ２　発明の名称 交流電流の零電位附近の導通・遮断装置３、補正をする
者 事件との関係　　　特許出願人 ４、補正の対象 願書及び明細書全文 ５　補正の内容 手続補正書 １　事件の表示 昭和５８年特許願第３８８０８号 ２、発明の名゛椋 交流電流の零電位附近の導通・遮断装置３　補正をする
者 ４、補正の対象 図　　　　　　　面 ５　補正の内容

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電流回路に設けた制御整流素子の陽極電圧と逆相の電圧
   を制御電極へ半波整流回路と積分回路を介して供給し、
   閉回路の一定時間後に、制御電極用電圧がトリガー電圧
   に達し、次の立上り電圧から導通状態となり、制御整流
   素子が導通状態時において前記半波整流回路と積分回路
   への電力供給を遮断することによって、一定時間後に制
   御電圧が非トリガー電位以下となり、制御整流素子の陽
   極電圧の立下りの零点に達しだとき非導通状態となるよ
   うにした交流電流の零電位附近の導通・遮断装置。′