JPS609025A - 電気的負荷の残留電圧降下回路装置 - 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】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は電気的負荷とくに長い制御電線を伴う電磁開閉
装置の制御コイルの不完全しゃ断時の残留電圧をこの負
荷に追加負荷を並列に接続することによって降下させる
回路装置に関する。

〔従来技術とその問題点〕

この種の残留電圧は抵抗、静電容量あるいは−ｆンダク
タンスが結合されていることによって発生する。この電
圧はとくに交流励磁の電磁コイルたとえば長い制御電線
を介して操作しなければならない電磁接触器の操作電磁
石において現われる。

この場合には指令発信器によってしゃ断が行なわれた後
に容量性の残留電流が流れるが、電線の静電容量が十分
に大きい場合にはそのために現われる残留電圧が電磁コ
イルの保持電圧よりも高い値になるくらいこの残留電流
が大きくなる可能性があり、その結果として電磁石の正
常な釈放が妨げられる。この現象は指令発信器として電
子式出力段が使用され、その電力用半導体にＲＯ９素が
接続されている場合にも発生することがある。

前記の種類の公知の回路装置（Ｔ、シュマイヘル、低電
圧ハンドブック、ベルリン−ミュンヘン。

１９８２年、１４８頁、１４９頁）ｌこおいては抵抗性
あるいは容量性の追加負荷が電磁コイルに対して並列に
接続され、この電磁コイルの消費電流によって指令発信
器しゃ断時の残留電圧を電磁石の保持電圧値以下に低下
させている。抵抗性の追加負荷が使用される場合には、
接続された状態においてかなりの電力損失が発生する。

容量性の追加負荷が接続される場合には、好ましくない
共振現象の発生ずる可能性がある。さらに十分な効果を
上げるためには、大きな静電容量値が必要であり、その
ためこの方式を実現するには多大の費用と空間とを一要
することになる。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、不完全な負荷しゃ断時の前記の残留電
圧の降下を少ない部材費用で実現させ、しかも使用電圧
が印加されているときに発生する電力損失が極力小さく
なるように前記の種類の回路装置を改良することである
。

〔発明の要点〕

この目的は追加負荷が定電流電源であることによって容
易に達成される。これによって電力損失は公知の追加負
荷の場合とちがって印加電圧の２乗には比例せず、印加
電圧そのものに比例して増加する。この場合さらにそれ
以上の改良を行なうためには、定電流電源の制御が制御
回路に依存するものであって、印加電圧の瞬時値が所定
値を下回った場合に回路への接続が行なわれ、また印加
電圧が所定値を上回った場合に回路からの切離しが行な
われるようになっていると有利である。定電流電源はト
ランジスタおよびツェナダイオードを備えた公知の回路
（ティーチェおよびシエンク。

半導体回路技術、ベルリン−ハイデルベルク−ニューヨ
ーク、１９７４年、１１６頁）に構成することができる
が、この場合さらに制御電力損失を極力小さくするため
には、ダーリントン・トランジスタあるいは電力用電界
効果トランジスタを使用することが有利である。定電流
値を調節するためには、トランジスタのエミッタ回路の
抵抗あるいはソース回路の抵抗が少なくとも部分的に調
節できる場合が有利である。この回路装置を交流電源に
接続して使用する場合には、この回路をブリッジ整流器
を介して接続することが有利である。

さらに不利な条件のもとにおいてもトランジスタの破壊
が起こ、らないようにするには、定電流電源に対して過
電圧制限用の回路要素が前置されている場合が有利であ
る。定電流電源用の制御回路としては、ターリントン・
トランジスタあるいは電力用電界効果トランジスタのそ
れぞれのベース電位あるいはゲート電位を決める公知の
定電流電源のツェナダイオードの両端に、ＮＰＮ形トラ
ンジスタのコレクタ・エミッタ間隙とエミッタ抵抗との
直列回路が接続されている場合が有利であることが判明
した。特定の電圧値における制御回路の目動制御は、Ｎ
ＰＮ形トランジスタのベース端子が別のツェナダイオー
ドおよび直列抵抗を介して定電流電源のダーリントン・
トランジスタあるいは電界効果トランジスタのそれぞれ
コレクタ端子あるいはドレーン端子に接続され、かつ別
の抵抗を介して基準電位に接続されている場合に簡単に
達成される。高い電圧の場合に電流波形に最適の対称性
をもたせるためには、このツェナダイオードの直列抵抗
が２個の部分に分割され、そのうちの一つの抵抗に対し
てコンデンサが並列に接続されている場合が有利である
。過渡的な不安定さを起こさないためには、ＮＰＮ）ラ
ンジスタのベースと基準電圧との間の抵抗にコンデンサ
が並列に接続されている場合が有利である。

〔発明の実施例〕

第１図による回路装置の端子１および２は、接続すべき
負荷、この場合は電磁接触器のコイル１９に接続されて
いる。バリスタ３は過電圧を制限するためのものである
。ダイオード４，５．６および７によって形成されるブ
リッジ整流器を通過すると、端子１と２との間に加えら
れている交流電圧は、全波整流された形で端子８と９と
の間に現われ、それによってトランジスタ１０（電力用
電界効果トランジスタあるいはダーリントン・トランジ
スタ）、エミッタ抵抗１１．直列抵抗１２およびツェナ
ダイオード１３により形成される定電流電源に印加され
ている。ＮＰＮ）ランジスタ１４が阻止状態にある場合
には、抵抗１１を通して電流が流れるが、この電流は公
知のように端子８と９との間の電圧の時間的変動にはほ
とんど左右されない。

端子８と９との間の電圧が、トランジスタ１４のベース
・エミッタ間のえん層電圧を加算したツェナダイオード
１５のツェナ電圧より高くなると、このトランジスタ１
４はツェナダイオード１３に対する低抵抗のバイパスが
できるように制御される。高抵抗の直列抵抗１２がある
ために、ツェナダイオード１３にかかる電圧は低下し、
それによって定電流電源はしゃ断される。抵抗１６，１
７および１８はトランジスタ１４の動作点を調節するだ
めのもので、さらに抵抗１８はツェナダイオード１５を
流れる最大電流を制限する。電磁接触器のコイル１９は
指令発信器としての開閉器２２の閉路により長い電線２
０を経て電源電圧２１に接続される。開閉器２２が開路
すると、記号的に点線で表示した電線２０の間の容量２
３があるために、前記の回路のような追加負荷がないと
電磁石の釈放が妨げられるくらい電磁接触器のコイル１
９にかかる電圧が高い値にとどまる場合がある。

図面に示される回路を発展させると、抵抗１８を分割し
て点線で示す抵抗１８．１および１８．２とし、一方の
抵抗１８．２には同様に点線で示すコンデンサ１８．３
を並列に接続することができる。これは得られた電流波
形の対称性を最適のものにするためである。さらに過渡
的な不安定さを避けるために同様に点線で示したコンデ
ンサ２４を抵抗１７に並列に接続することができる。

第２図ないし第９図には、本発明による装置の動作を説
明するために電圧および電流の時間的経過がいくつか示
されている。

第２図は端子１右よび２の間にかかる低い電圧Ｕ１２を
示す。この電圧が整流されると端子８および９の間に第
３図による電圧Ｕ８９が現われる。

この電圧の振幅は点線で記入されたトランジスタ１４の
開閉しきい値よりも低いところにある。したがって電源
は連続的に接続されている。電流Ｉｌｌの波形は第４図
のとおりである。整流器の交流側でみると電流の波形は
第５図の■１のようになる。電流１１の実効値は大きく
、回路の負荷インピーダンスは低い。

第６図ないし第９図は高い電圧Ｕ１２について、低い電
圧の場合に対応する電圧および電流の経過を示す。この
電圧の振幅は点線で記入されたトランジスタ１４の開閉
しきい値よりも高いところにある。第９図は第５図と比
較すると電流■１の振幅はたしかに等しい値であるが、
実効値の方は電流の流通時間がごく短いため著しく減少
してしまっている。したがってこの回路の負荷インピー
ダンスは高い。

この状態において指令発信器２２がしゃ断され、さらに
たとえば指令発信器に対し容量２３が並列に接続されて
いる場合には、電圧Ｕ１２の絶対位相位置および振幅が
変化する。その次に開閉しきい値を下回ったとき定電流
電源がふたたび接続され、直列の容量性のインピーダン
スが高いため残留電圧Ｕ１２を低下させる。それによっ
てこの状態は安定に保たれる。この際定電流が最初の値
にまで到達するか否かは、給与される交流電圧の電圧お
よび周波数ならびに容量性並列分路の値によって左右さ
れる。指令発信器２２をあらためて閉路したあとは、開
閉しきい値に到達するつど定電流電源の接続および切離
しが周期的に繰返され、それによってふたたび初期状態
が作られる。

電流■１の時間的経過の表示においては、制御電流のう
ち高い抵抗値の抵抗１２および１８を通るわずかの部分
電流は無視されている。

本発明による回路によれば指令発信器２２が開路された
場合でも、抵抗性追加負荷を用いた従来のようなやり方
では接続状態での損失が定格電圧において１０００倍以
上も大きい値になると思われるような小さい負荷インピ
ーダンスが得られる。

〔発明の効果〕

本発明によれば追加負荷が定電流電源となっているので
、公知の容量性の追加負荷を使用する場合のような高価
かつ大きな空間を占める静電容量がなくても、この定電
流電源の作用で印加電圧低下時に負荷インピーダンスが
低くなって残留電圧を有効に吸収し、その結果この種の
残留電圧を少ない部材費用で降下させることが可能であ
る。また印加電圧の２乗に比例して電力損失が増力ｎす
る公知の抵抗性の追加負荷の場合に比較して、電流値が
一定であるため電力損失が印加電圧そのものに比例して
増加し、その結果使用電圧印カロ時に発生する電力損失
か極力小さくなるように改良された回路装置が得られる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による回路装置の実施例を示す図、第２
図ないし第９図は負荷の電圧および電流の時間的経過を
示す図で、第２図なｌ／）シ第５図番まそれぞれ低い電
圧の場合における交流側電圧波形。 整流後の電圧波形、定電流電源を流れる電流の波形、お
よびこの電流を交流側から見た場合の波形を示す図、第
６図ないし第９図は高し１電圧の場合についてそれぞれ
前記の第２図な（１し第５図をと示された波形に対応す
る波形を示す図である。 １０・・・定電流電源のトランジスタ、１１・・・定電
流電源のトランジスタの直列抵抗、１２・・・定電流電
源の直列抵抗、１３・・・定電流電源のツエナタ゛イオ
ード、１９・・・電磁開閉装置の制御コイル。 ２０・・・制御電線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）［気的負荷とくに長い制御電線を伴う電磁開閉装置
   の制御コイルの不完全なしゃ断による残留電圧をこの負
   荷に追加負荷を並列に接続することによって降下させる
   回路装置において、この追加負荷が定電流電源であるこ
   とを特徴とする電気的負荷の残留電圧降下回路装置。 ２、特許請求の範囲第１項に記載のものにおいて、印加
   電圧が所定値を下回った場合には回路への接続が行なわ
   れ、印加電圧が所定値を上回った場合には回路からの切
   離しが行なわれるように定電流電源が制御されることを
   特徴とする電気的負荷の残留電圧降下回路装置。 ３）特許請求の範囲第１項または第２項に記載のものに
   おいて、定電流電源がダーリントン・トランジスタを備
   えることを特徴とする電気的負荷の残留電圧降下回路装
   置０ ４）特許請求の範囲第１項または第２項に記載のものに
   おいて、定電流電源が電力用電界効果トランジスタを備
   えることを特徴とする電気的負荷の残留電圧降下回路装
   置。 ５）特許請求の範囲第１項から第４項までのいずれかに
   記載のものに右いて、定電流電源にブリッジ整流器が直
   列に接続されていることを特徴とする電気的負荷の残留
   電圧降下回路装置。 ６）特許請求の範囲第１項から第５項までのいずれかに
   記載のものにおいて、定電流電源に対して過電圧制限用
   の回路要素が前置されていることを特徴とする電気的負
   荷の残留電圧降下回路装置。 ７）特許請求の範囲第２項から第６項までのいずれかに
   記載のものにおいて、ダーリントン・トランジスタある
   いは電力用電界効果トランジスタのそれぞれベース電位
   あるいはゲート電位を決める定電流電源のツェナダイオ
   ードの両端にＮＰＮ形トランジスタのコレクタ・エミッ
   タ間隙トエミツタ抵抗との直列回路が接続されているこ
   とを特徴とする電気的負荷の残留電圧降下回路装置０８
   ）特許請求の範囲第７項に記載のものにおいて、ＮＰＮ
   形トランジスタのベース端子が別のツェナダイオードお
   よび直列抵抗を介して定電流電源のダーリントン・トラ
   ンジスタあるいは電界効果トランジスタのそれぞれコレ
   クク端子あるいはドレーン端子に接続され、かつ別の抵
   抗を介して基準電位に接続されていることを特徴とする
   電気的負荷の残留電圧降下回路装置。 す）特ｕ′ｆ請求の範囲第８項に記載のものにおいて、
   別のツェナダイオードの直列抵抗が２個の部分に分割さ
   れ、そのうちの一つの抵抗にコンデンサが並列に接続さ
   れていることを特徴とする電気的負荷の残留電圧降下回
   路装置。 １０）特許請求の範囲第８項または第９項に記載のもの
   において、ＮＰＮトランジスタのベースと基準電位との
   間の抵抗にコンデンサが並列に接続されることを特徴と
   する電気的負荷の残留電圧降下回路装置。