JPS602841B2 - 電気車用コンタクタ制御回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電気車用コンタクタ制御回路に関し、特に直流
電源の電圧値を検出して設定電圧と比較判定してこの判
定出力に基づいてコンタクタの投入の可否を決定した電
気車用コンタクタ制御回路に関する。

まず従釆の問題点をバツテリフオークリフト用コンタク
タ、特にポンプモータ起動用コンタクタの場合について
説明する。

バッテリ等の直流電源をエネルギー源とするフオークリ
フト（以下ＦＬと略称する。）では作業度合や時間によ
りバッテリが放電しバッテリの端子電圧が公称値（例え
ば１００Ｖ）の８０％にまで下り、更に負荷電流によっ
ては５０％にまで下ることがある。一方コンタクタはそ
の電源電圧降下をある程度見込んでコンタクタコィル等
の設計を行っているがＦＬが特に激しい作業をしたとき
など、バッテリ電圧が下りコンタクタコイルの温度も上
昇していわゆる最低吸引電圧（例えば６肌）付近でコン
タクタが動作してしまう場合が起る。このような時コン
タクタ接点はコンタクタコイルの励磁電流が小さいので
、ゆっくり投入されたり、いわゆる２段モ−ション（い
ったん接点は軽く接触した後、一旦おいて確実に接触す
る）を起すことがある。このような状態のとき第１図の
コンタクタ接点ＭＳｘがＯＮすると、ポンプモータ等の
負荷駆動用直流モータＤＭの大きな起動電流（例えば２
００Ｍ）が流れ、コンタクタ接点ＭＳｘの接触圧が充分
でないので接点熔着を起してしまう。これを防ぐため従
釆は‘１’コンタクタの最低吸引電圧を更に（例えば４
０Ｖ程度に）下げたり、■モータの起動電流を抑えるた
めに直列抵抗を入れたりしていた。

ところが【１’の場合では通常の電圧（１００Ｖ）では
コンタクタコィル電流が大きくなってしまい過熱するた
め吸引電圧が上ってしまったり、他の周辺機器を加熱し
たり、コイルの寸法が大きくなったりコンタクタが高価
なものになるなどの幣害があった。又｛２）の場合には
第２図に示されるように主回路に起動電流抑制抵抗Ｒを
介挿しているため、起動後電流が下がってからこの抵抗
Ｒをショートするために補助コンタクタ投入スイッチは
Ａの投入により補助コンタクタコィルＭＳＡを励磁して
補助コンタクタ接点ＭＳＡＸを○Ｎしてやるようにして
いる。ところがバッテリ電圧が下り各コイルの温度が上
昇すると場合によっては最初に投入されるコンタクタ接
点ＭＳｘは吸引するが次に投入される補助コンタクタ接
点ＭＳＡｘは吸引できない場合がある。あるいは補助コ
ンタクタ接点ＭＳＡｘが不良になって抵抗Ｒをショート
できないことも起り得る。そのような時には抵抗Ｒには
常にモー夕霞流（例えば３００Ａ）が流れるので抵抗Ｒ
が過熱し火災を起してしまう。それを防ぐためには抵抗
Ｒを充分大きな電流容量のものにする必要があるため、
高価でしかも大きなスペースが必要となり、装置をコン
パクトにしなければならないＦＬにとっては大きな幣害
になってしまう。本発明はこうした従来の問題点に鑑み
てなされたものでも以下実施例を添附された図面と共に
説明する。

第３図は本発明に係る電気車用コンタクタ制御回路の回
路例であって「第軍図及び第２図と同一符号は同一物を
示す。

主コンタクタコイルＭＳはトランジスタＴもで駆動され
、抵抗Ｒ８とッェナ−ダィオード血，により定電圧回路
が構成されている。

又分圧抵抗Ｒ４９Ｒ５、入力抵抗Ｒ６、帰還抵抗Ｒ７、
ダイオードＤ公演算増幅器ＯＰでヒステリシスコンパレ
−夕が構成されている。又抵抗Ｒ，，コンデンサＣ，，
トランジスタＴｒ，ダイオードＤ，で起動電流抑制用抵
抗Ｒの両端電圧の検出と時間遅延を行う回路が機成され
る。なおＤ４９ Ｄ５は夫々主コンタクタコイルＭＳ、
補助コンタクタコイルＭＳＡに並列に接続された保護用
ダイオードである。又Ｄ３， Ｒ９は夫々トランジスタ
Ｔｒ２のベースに接続されたダイオードと抵抗である。
本発明の−実施例は上記のような構成をしているので、
主コンタクタ投入スイッチＬＳがＯＦＦの状態では演算
増幅器ＯＰの反転入力端２の電圧ＶＲは定樋圧ダイオー
ドＺＤ，と分圧抵抗Ｒ４，Ｒ５により一定の電圧値例え
ば７Ｖになっている。

この時抵抗Ｒ２，Ｒ３の分圧点の電圧レベルＶ。は零な
ので、演算増幅器ＯＰの出力として与えられるコンパレ
ータの出力は略零ボルトに相当する論理レベル“Ｌ”で
従ってトランジスタＴｒ２はＯＦＦ状態にある。コンタ
クタコイルＯＮ命令として主コンタクタ投入スィッチ偽
を手動でＯＮするとバッテリ電圧が充分高いと抵抗Ｒ２
とＲ３分圧点の電圧レベルＶ。は例えば１０Ｖになるの
で、演算増幅器ＯＰの出力として与えられるコンパレー
タの出力は反転し〜その出力の論理レベルは“Ｈ”とな
りトランジスタＴｒ２は○Ｎして主コンタクタコィルＭ
Ｓに電流が流れ主コンタクタ接点ＭＳｘは吸引される。
しかし主コンタクタ没入スイッチＬＳがＯＮされた時バ
ッテリー電圧がある値以上であると抵抗Ｒ２とＲ３の分
圧点の電圧レベルＶ。が演算増幅器ＯＰの反転入力側の
電圧レベルＶＲとして与えられている７Ｖより低いので
演算増幅器ＯＰは反転せず主コンタク夕接点ＭＳは○Ｎ
しない。従ってバッテリ電圧が投入許可電圧以下で主コ
ンタク夕接点ＭＳが投入されることは未然に防止される
。なお第３図に示される実施例では主コンタク夕投入ス
イッチＬＳが○ＮしてからバッテＩＪの電圧検出をして
いるが〜点線で示すように常時バッテリ電圧ＶＢを検出
していてもよい。この場合には演算増幅器ＯＰの反転入
力端２側の電圧レベルと非反転入力端３例の電圧レベル
を投入許可電圧を考慮して適当に調整すればよい。この
ように主コンタクタ接点ＭＳｘがＯＮすると抵抗Ｒで制
限された起動電流でポンプモータＤＭは回転し所定の昇
降動作を行う。この時の電流でバッテリ電圧ＶＢが瞬間
的に下ってもコンパレータが第３Ａ図に示されるように
ヒステリシス特性をもつているのでトランジスタＴて２
は○Ｎし続ける。即ちバッテリ電圧ＶＢの出力がＶ８白
ＹＢ，で出力レベルは“Ｈ”となるが、出力電圧が下っ
てきてＶＢェＶ８２になるまで出力レベルは“Ｌ”にな
らない。補助コンタクタ投入スイッチＬＳＡは手動で主
コンタクタ投入スイッチＬＳの投入の後のモータＤＭの
起動電流が減衰した頃にＯＮされ起動電流抑制用抵抗Ｒ
は補助コンタクタ接点ＭＳＡｘの開成によってショート
される。従ってこの補助コンタク夕接点ＭＳＡＸの投入
まで抵抗Ｒの電圧が検出されているが、補助コンタクタ
接点ＭＳＡｘが正常に投入されれば充電時間が短いので
コンデンサＣ，の端子電圧は余り上昇しない。ところが
何らかの原因で補助コンタクタ接点ＭＳＡｘが長時間Ｏ
Ｎされないと、コンデンサＣ，は抵抗Ｒの電圧で充電さ
れて行きやがてトランジスタＴｒ，を通して演算増幅器
ＯＰの反転入力端２の電圧をもち上げてこの値が抵抗Ｒ
２とＲ３の分圧点の電圧レベルＶ。

を越すと演算増幅器ＯＰは出力が反転して“Ｌ”となり
トランジスタＴ【２はＯＦＦされＺ主コンタクタコィル
ＭＳの励磁が行われなくなるため主コンタク夕接点ＭＳ
ｘは離落し、抵抗Ｒの過熱を防止すると共に、場合によ
ってはトランジスタＴｒ２のコレクタ例の電圧を使って
異常表示もできる。この表示のための回路例を第４図に
示Ｚす。第４図において皿２はッェナーダィオ−ド、Ｒ
，ｏは入力抵抗Ｔｒ３は表示ランプＬ駆動用トランジス
タである。即ちバッテリの過放電や補助コンタクタコィ
ルＭＳＡもしくはその接点ＭＳＡｘの故障の場合には、
演算増幅器ＯＰの出力はＬで従ってトランジスタＴｒ２
はＯＦＦとなり点Ａには電位が発生し続けるので、この
電位がツェナーダィオ−ド狐２の定格を越えるとトラン
ジスタＴｒ３は導通しランプＬが点灯し、これを表示す
ることができる。第５図は補助コンタクタコィルＭＳＡ
の駆動の他の例で第３図と異なり主コンタクタ投入スイ
ッチＬＳが起動指令となり抵抗Ｒ，．、コンデンサＣ２
に基づく時定数分だけ遅れた時間後投入される。

なおＤ５′は補助コンタクタコィルに並列に接続された
保護ダイオードであり、Ｒ艦はトランジスタＴｒ３の入
力抵抗である。従ってこの場合には補助コンタクタ投入
スイッチはＡは不要である。しかしもしバッテリ電圧が
低すぎて補助コンタクタ接点ＭＳｘが投入されない場合
はトランジスタＴｒ２のコレクタ電圧が上がっているの
でトランジスタＴｒ３によりコンデンサＣ２は放電され
サィリスタＳＣＲ．がＯＮできず従って補助コンタクタ
コィルＭＳＡは励磁されないので補助コンタクタ接点Ｍ
ＳＡｘも○Ｎしない。このトランジスタＴｒ３がないと
補助コンタクタコィルＭＳＡは励磁され補助コンタクタ
接点ＭＳＡｘだけが○Ｎし、その時何かの理由でバッテ
リ電圧Ｖ８が上昇するとコンパレータの出力が反転して
トランジスタＴらが導適するが、サィリスタＳＣＲ，は
点弧されたままなので補助コンタクタコィルＭＳＡの励
磁が続いているため補助コンタクタ接点ＭＳＡＸは開成
されたままで、主コソタクタコイルＭＳが励磁されるこ
とになるので主コンタク夕接点ＭＳｘもＯＮする。この
ため、既にＭＳＡによって抵抗Ｒはこの補助コンタクタ
接点ＭＳＡでショートされているので起動電流が大きく
なってしまう。これを防ぐために前述したトランジスタ
Ｔｒ３が設けられている。本発明の一実施例は上記のよ
うに構成されており、以下に述べる効果を有する。‘１
｝ 主コンタクタ接点ＭＳｘの投入指令が出た時、バッ
テリ電圧が前述のように不安定なコンタクタ投入が起る
ような電圧であれば、主コンタクタ接点ＭＳｘを投入さ
せないようにしているので主コンタクタ接点ＭＳｘの袋
点熔着を防止できる。

従って、容量に大きな余裕をもたせる必要がないので小
型安価となる。｛２１ バッテリ電圧を平均的に検出し
ているのではなく、主コンタクタ接点ＭＳｘをＯＮさせ
る直前の電圧値により投入の可否を判定しているので、
第６図に示されるように平均電圧（例えば６０Ｖ）とし
ては投入させてはならない低い電圧の時に投入指令■■
が与えられても、投入許可電圧（例えば８０Ｖ）に達す
るまで主コンタク夕接点ＭＳｘは投入されないので安心
してコンタクタの投入を行うことができる。

｛３１電圧検出と設定値との比較判定をヒステＩＪシス
コンパレータで行っているので、起動電流に０ よって
バッテリ電圧が下がっても主コンタクタは離落せず安定
である。

｛４｝ 第４図に示されるようにバツテリ電圧の異常表
示を簡単な回路の追加によって行える。

‘５’補助コンタクタコィルＭＳＡもしくはその援ょ
点ＭＳＡｘが異常な場合などに起動電流抑制用の抵抗Ｒ
へ通電される軍粒が流れすぎると自動的に主コンタクタ
接点ＭＳｘも落してしまうので、抵抗Ｒの電流容量は余
裕をみる必要がないので小さくてすみ安価で寸法も小さ
くてよい。

ｏ‘６１ 起電電流抑制用の抵抗Ｒをショートするため
の補助コンタクタ接点ＭＳＡｘを遅延回路により主コン
タクタ接点ＭＡｘの投入より適当な時間遅らせて自動的
に投入できるのでコンタクタ投入操作が容易となる。‘
７’又第５図に示されるように主コンタク夕接点ＭＳ＾
がＯＮしない時補助コンタクタ接点ＭＳＡｘも○Ｎしな
いようにすることも簡単にできる。

■ 直流モータＤＭは起電電流抑制用抵抗Ｒを通して起
動するので起動電流が小さくなり主コンタクタの接点熔
着の予防ができ通電容量も小さくて済み経済的である。
以上の説明から明らかなように、本発明に係る電気軍用
コンタクタ制御回路は、電気車における負荷駆動用直流
モータ操作用コンタクタ制御回路の直流電源の電圧を検
出し「該検出電圧と設定電圧とを比較判定してこの判定
出力に基づいてコンタクタの投入の可否を決定するよう
にしたので、直流電源の電圧値が低下して不安定なコン
タクタの投入が起るような場合にはコンタクタを投入さ
せないようにできるので、コンタクタの薮締熔着を防止
でき、コンタクタ自体も４・型安価になる。

【図面の簡単な説明】

第１図，第２図は従来の電気車用コンタクタ制御回路の
一例であり、第３図は本発明に係る電気軍用コンタクタ
制御回路の一実施例の回路であり、第３Ａ図は第３図に
示されるコンパレータのヒステリシス特性を示すグラフ
であり、第４図は第３図に示される回路に附加されるバ
ッテリ電圧の異常表示を行う回路であり、第５図は本発
明に使用される補助コンタクタコィルＭＳＡの他の駆動
回路例であり、第６図はバッテリ電圧値の変化を示す波
形図である。 Ｂ・・・直流電源、ＤＭ・・・負荷駆動用直流モータ、
Ｆ…界磁巻線、ＭＳ…主コンタクタコィル、ＭＳｘ…主
コンタクタ接点、ＬＳ…主コンタクタ投入スイッチ、Ｍ
ＳＡ・・・補助コンタクタコィル、ＭＳＡｘ…補助コン
タクタ接点、瓜Ａ・・・補助コンタクタ投入スイッチ、
Ｒ・・・起動電流抑制抵抗、ＯＰ・・・演算増幅器、Ｚ
Ｄ…ッェナーダィオード、Ｔｒ２・・・主コンタクタコ
ィル駆動用トランジスタ。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 直流電源に並列に接続された負荷駆動用直流モータ
   と界磁巻線と起動電流抑制用抵抗との第１の直列回路と
   、前記直流電源に並列に接続された主コンタクタ投入ス
   イツチ及び主コンタクタコイルとの第２の直列回路と、
   前記第１の直列回路に介挿され前記主コンタクタコイル
   の励磁により投入される主コンタクタ接点とを備えたも
   のにおいて、前記直流電源の検出電圧と設定電圧との比
   較判定を行う比較判定手段と、該比較判定手段の判定出
   力に基づいて動作する前記第２の直列回路に介挿された
   スイツチング素子と、前記起動電流抑制用抵抗に夫々並
   列に接続された補助コンタクタ投入スイツチ及びコンデ
   ンサと、前記補助コンタクタ投入スイツチが所定時間以
   上投入されずに前記起動電流抑制用抵抗が短絡されない
   場合前記コンデンサの端子電圧が所定値以上になった時
   に前記設定電圧を上昇させて前記比較判定手段から前記
   スイツチング素子を不作動にさせる出力を発生させる手
   段とを備えてなることを特徴とする電気車用コンタクタ
   制御回路。