JPH0447965B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、クレーン等に使用される吊上げ電磁
石（以下、電磁石を称する）の励磁、消磁操作を
制御する電磁石制御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の電磁石制御装置は、第３図に示すとお
り、交流電源１と、交流電源開閉器２と、変圧器
３と、交流を直流に変換するダイオード整流回路
４と、直流電磁接触器５および６と、逆励磁用抵
抗器７と、励磁用抵抗器８と、電磁接触器９と、
放電抵抗器１０と、放電用電磁接触器１１と、吊
上げ電磁石１２とから構成されている。

電磁石１２を励磁する場合には、交流電源開閉
器２を閉路する。これにより、交流電源１の電圧
は変圧器３により所定の電圧に変換され、ダイオ
ード整流回路４にて直流電圧に変換される。この
直流電圧は、直流電磁接触器５を閉路することに
より、電磁石１２に印加され、電磁石１２が励磁
される。

次に電磁石１２を消磁する場合には、まず直流
電磁接触器５を閉路して電磁石１２への励磁電流
を遮断する。この時、放電用電磁接触器１１が閉
路して放電抵抗器１０が接続され、電磁石１２に
貯えられたエネルギーが放電抵抗器１０に放出さ
れる。しかしながら、電磁石１２のインダクタン
スが大きいため、励磁電流を遮断するだけでは、
電流の減衰が遅く電磁石作業のサイクルタイムを
短かくできない。このため、励磁用直流電磁接触
器５を開路後直ちに、消磁用直流電磁接触器６を
閉路することによつて、電磁石１２に逆電圧を強
制的に印加して逆励磁を行ない、電流の減衰を早
めてサイクルタイムを短かくしている。このよう
にして、逆励磁用抵抗器７により適当な電圧にて
逆励磁が行なわれ、電磁石１２が完全に消磁する
と、消磁用直流電磁接触器６が開路し、最初の状
態に復帰する。なお、この場合にも放電抵抗器１
０は短路されており、電磁石１２のエネルギー放
出回路を構成している。

電磁石で吸着する鋼材の寸法や形状等によつて
は、電磁石の励磁の強さを調整する必要がある
が、この場合には電磁接触器９を開路すれば、抵
抗器８が電磁石１２と直列に挿入たれ、抵抗器８
によつて降圧された電圧が電磁石１２に印加され
る。この抵抗器８の抵抗値を変化させることによ
つて、励磁の強さを調整することができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述の従来の電磁石制御装置は、次のような問
題点がある。

(1) 直流電磁接触器５および６は、インダクタン
スの非常に大きな誘導負荷である電磁石の励磁
電流を直接開閉制御するため、通常の直流電磁
接触器（主に直流モータ用）では遮断性能が充
分でない。このため、遮断性能の良い特殊直流
電磁接触器を用いなければならない。しかしな
がら、この特殊直流電磁接触器においても、接
点の損耗が早く寿命が短かいだけでなく、保守
も容易でない。

(2) 直流出力側で直接励磁電流を開閉するため、
直流電磁接触器５および６の開路時に、誘導負
荷である電磁コイルに貯えられたエネルギーの
放出回路として放電抵抗１０および放電用電磁
接触器１１が必要である。

(3) 電磁石１２を消磁するための逆励磁の強さの
調整は、逆励磁用抵抗器７の抵抗値を換えるこ
とにより達成できるが、逆励磁用抵抗器の抵抗
値を変える方法としては、抵抗器を取り換え
る，あるいは抵抗器を複数構成としてそれらの
組合せを変えること等が考えられる。しかしな
がら、いずれも作業が煩雑である。また、電磁
石１２の励磁の強さを調整するための励磁用抵
抗器８は、主回路に挿入するため、大きな容量
のものが必要である。これらの問題点を解決す
るため、例えば特公昭54−30815号公報に示さ
れているように、正逆一対のブリツジサイリス
タ整流回路で構成され、正側整流回路で電磁石
の励磁の強さを調整し、逆側整流回路で逆励磁
の強さを調整する制御装置が提案されている
が、二組のブリツジサイリスタ整流回路が必要
であり、またこれら二つの整流回路間の直流短
絡を保護する保護回路が必要である等の欠点が
ある。

(4) ダイオード整流回路４の出力電圧は、変圧器
３の二次電圧によつて一義的に決まるので、交
流電源１の電圧変動によつてダイオード整流回
路４の出力電圧が変動する。これにより、電磁
石１２の励磁電流が変動し、安定した励磁の強
さは得られない。

したがつて本発明の目的は、特殊直流電磁接触
器を必ずしも必要としない電磁石制御装置を得る
ことである。

本発明の他の目的は、電磁石コイルに貯えられ
たエネルギーの放出回路を必要としない電磁石制
御装置を得ることである。

本発明の更に他の目的は、励磁の強さや逆励磁
の強さを簡単に調整できる電磁石制御装置を得る
ことである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によれば、ブリツジサイリスタ整流回路
と、この整流回路と電磁石との間に設けられた励
磁用および消磁用電磁接触器と、サイリスタ整流
回路の制御角を制御する点弧制御手段とを有し、
点弧制御手段により、前記電磁石の励磁および消
磁の調整ならびに電磁石エネルギーの電源回生を
制御するようにした電磁石制御装置が得られる。

〔実施例〕

次に、本発明の一実施例を示した図面を参照し
て、本発明をより詳細に説明する。

第１図を参照すると、本発明の一実施例は、交
流電源１と、交流電源開閉器２と、変圧器３と、
ブリツジサイリスタ整流回路１３と、通電容量の
みを有する交流電磁接触器１４および１５と、電
流検出器１６と、零電流検出器１７と、電流指令
回路１８と比較回路１９と、サイリスタ整流回路
１３用点弧回路２０と、電磁石１２と、装置全体
を制御する制御回路（図示せず）とを有してい
る。点弧回路２０からの制御によつて、ブリツジ
サイリスタ整流回路１３の制御角を変えて任意の
電圧が得られるとともに、制御角の選択により、
誘導負荷である電磁石コイルに貯えられたエネル
ギーを電源回生して電磁石電流を速やかに減衰さ
せることができる。

零電流検出器１７は、電流検出器１６の検出信
号を入力して、電流が零であるか否かを判別し、
その出力信号（零電流信号応答リレーR_r）は交
流電磁接触器１４および１５の開閉用インタロツ
ク信号として用いられる。電流指令回路１８は、
励磁指令および消磁指令毎に、電流指令値を出力
する。具体的には、電流指令値は、制御器等のハ
ンドル操作に連動して与えられる。比較回路１９
は、電流指令回路１８の指令値と電流検出器１６
の出力とを比較し、それらの差を誤差信号として
点弧回路２０に出力する。点弧回路２０は、比較
回路１９からの誤差信号に応じて誤差信号が零に
なるように、すなわち電磁石電流が指令値に等し
くなるように、制御角を制御しサイリスタ整流回
路１３に点弧信号を与える。

次に本実施例における電磁石１２に加わる電圧
および電流のタイムチヤートを示す第２図を参照
して、本実施例の動作を説明する。

(1) 電磁石を励磁する場合（励磁動作−第２図期
間Ａ）。

オペレータが励磁指令を制御回路に与える
と、制御回路交流電源開閉器２を閉路する。こ
れにより、交流電源１の電圧は、変圧器３によ
り所定の電圧に変換され、ブリツジサイリスタ
整流回路１３に与えられる。サイリスタ整流回
路１３は、点弧回路２０からの点弧信号に応じ
た制御角で導通し、交流電圧を制御角に応じて
直流電圧に変換する。交流電源開閉器２の閉路
操作と同時に、制御回路は励磁用操作スイツチ
SC₁閉路し、励磁交流電磁接触器１４のコイル
１４′が励磁され、その主接点１４が閉路して
電磁石１２に電流が流れる。また、励磁用交流
電磁接触器１４の補助接点１４ａが閉路して、
電流指令回路１８からの励磁電流指令値が比較
回路２０に与えられる。

電磁石電流は電流検出器１６で検出され、そ
の検出値は比較回路１９に入力される。比較回
路１９は、検出値と指令値とを比較し、それら
の差を誤差信号として点弧回路２０に出力す
る。点弧回路２０は、この誤差信号に応じて、
誤差信号が零になるように制御角を制御し、サ
イリスタ整流回路１３に点弧信号として与え
る。サイリスタ整流回路１３は、この点弧信号
に応じた直流電圧を出力する。

このようにして、電磁石電流が常に指令値に
等しくなるように制御される。したがつて、指
令値が変動しなければ、交流電源の変動あるい
は電磁石の温度上昇による内部抵抗の変化に影
響されることなく、指令の電流が流れ、安定し
た励磁の強さが得られる。なお、指令値は一般
に安定化電源から与えられるため、交流電源の
変動等に影響されることなく常に安定してい
る。

電流検出器１６の検出値は零電流検出器１７
にも入力される。零電流検出器１７は、検出電
流値が零であるか否かを判別し、零である場合
には、内部に設けられたリレーR_rが動作して
その接点が開路し、零でない場合にはリレー
R_rは動作せずその接点は閉路したままである。
リレーR_rの接点は、励磁用交流電磁接触器１
４のコイル１４′の回路に、励磁用操作スイツ
チCS₁並列に挿入されているので、電磁石電流
が零でない場合には、励磁用操作スイツチCS₁
を開路しても励磁用交流電磁接触器１４のコイ
ル１４′はリレーR_rの接点で保持され、その主
接点１４が開路することがない。すなわち、電
磁石に電流が流れている間は、主接点１４は開
路されることがない。このため、遮断性能の全
く要らない通電容量のみ有する。電磁接触器す
なわち、市販の交流電磁接触器の運用が可能で
ある。

(2) 電磁石を消磁する場合（消磁動作）。

電磁石を消磁する場合には、制御回路からの
制御により麗姿用操作スイツチCS₁開路すると
ともに、制御回路から点弧回路２０に対し回生
指令が与えられる。点弧回路２０は、この回生
指令を受けると直ちに、制御角を回生動作域
（90゜以上、実用的には150゜）にずらす。これに
より、サイリスタ整流回路１３は、誘導負荷で
ある電磁石コイルに貯えられたエネルギーを電
源側に還る電源回生動作を行ない、電磁石電流
を速やかに零まで減衰させる（第２図期間Ｂ）。

電磁石電流が零になると、零電流検出器１７
内のリレーR_rが動作し、その接点が開路して
励磁用交流電磁接触器１４のコイル１４′の保
持を解除し、その主接点１４および補助接点１
４ａが開路する。

制御回路の制御により、その後適当な切替時
限を持つて（第２図期間Ｃ）、消磁用操作スイ
ツチCS₂閉路されると、消磁用交流電磁接触器
１５のコイル１５′が励磁され、その主接点１
５が閉路して電磁石１２に逆励磁電流が流れ
る。同時に、消磁用交流電磁接触器１５の補助
接点１５ａが閉路して、電流指令回路１８の指
令値を消磁指令値に切替える。

電磁石電流が電流検出器１６で検出され、励
磁動作の場合と同様に、電磁石電流が指令値に
等しくなるように制御される。しかし、消磁動
作は電磁石の残留磁気を打消す目的で行なわれ
るため、逆励磁電流が指令値に達し残留磁気が
打消されると、制御回路から点弧回路２０に対
して回生指令が与えられる。これにより、上述
の場合と同様に、電磁石コイルに貯えられたエ
ネルギーを電源側に還す電源回生動作が行なわ
れ、速やかに電磁電流を零まで減衰させる（第
２図期間Ｄ）。

電磁石電流が零になると、零電流検出器１７
の動作により、消磁用交流電磁接触器１５のコ
イル１５′の保持が除去され、制御回路からの
制御により消磁用操作スイツチCS₂回開路され
ると、その主接点１５が開路する。

以上の動作が励磁→消磁の一サイクル動作であ
る。上の説明からも明らかなとおり、誘導負荷で
ある電磁石コイルに貯えられたエネルギーを電源
回生し、更に電磁石電流が零のときのみ励磁用、
消磁用交流電磁接触器を開閉するようにしたこと
により、電磁石に貯えられたエネルギーの放出回
路が不要である。また、電磁石の励磁の強さおよ
び消磁のための逆励磁の強さの調整は、電流指令
回路１８の指令値を調整することにより、任意に
しかも容易に達成できることは明らかである。

更に、電磁石電流の電源回生動作での減衰時間
（第２図期間Ｂ）は、電磁石のインダクタンスの
大きさと変圧器３の二次電圧に依存するため、イ
ンダクタンスの大きさに応じた適当な変圧器の二
次電圧を選定すれば、作業に適した最適な消磁時
間に設定できる。また、変圧器の二次電圧を高く
すれば、励磁電流の立上り時間を早めるいわゆる
即応励磁ができ、作業能率を高めることができ
る。

なお、電磁石の用途によつては、励磁の強さあ
るいは消磁のための逆励磁の強さを調整する必要
がない場合あるいは、安定した励磁の強さにこと
さら制御する必要がない場合もあるが、これらの
場合には、電流指令回路１８における指令値を固
定とすればよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、電磁石の励磁、消磁用電磁接
触器として、市販の交流電磁接触器も使用でき、
制御装置が安価になる。更に、通電中に接触器が
開閉することがないため、電磁接触器における接
点の磨耗がなく、従つて、寿命が長く且つメンテ
ナンスも容易な制御装置が得られる。また、電磁
石コイルに貯えられたエネルギーの放出回路とし
て放電抵抗及び放電抵抗接続用電磁接触器が不要
であるため、回路構成が簡単で而も経済的な制御
装置を得ることができる。更に、交流電源の電圧
変動、電磁石の温度上昇にする内部抵抗の変化に
影響されることなく、安定の励磁の強さが達成で
きる。本発明に係る制御装置は電磁石の励磁の強
さ、消磁のための逆励磁の強さが調整可能であ
り、最適消磁あるいは速応励磁等に容易に対応で
きるという利点を備えている。したがつて、本発
明では汎用性の高い制御装置を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロツク図、第２
図は第１図に示した実施例において電磁石に加わ
る電圧および電流のタイムチヤート、第３図は従
来の電磁石制御装置のブロツク図である。 図において、１……交流電源、２……交流電源
開閉器、３……変圧器、４……ダイオード整流回
路、５，６……直流電磁接触器、７，８……抵抗
器、９……電磁接触器、１０……抵抗器、１１…
…電磁接触器、１２……電磁石、１３……サイリ
スタ整流回路、１４，１５……交流電磁接触器、
１６……電流検出器、１７……零電流検出器、１
８……電流指令回路、１９……比較回路、２０…
…点弧回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 交流を直流に変換するブリツジサイリスタ整
   流回路と、前記整流回路と電磁石との間に設けら
   れた励磁用および消磁用電磁接触器と、前記サイ
   リスタ整流回路の制御角を制御する点弧制御手段
   とを有し、前記点弧制御手段により、前記電磁石
   の励磁および消磁の調整ならびに電磁石エネルギ
   ーの電源回生を制御するようにしたことを特徴と
   する電磁石制御装置。 ２ 前記電磁石を流れる電流が零になつたとき、
   前記励磁と消磁とを切り替えることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の電磁石制御装置。 ３ 前記点弧制御手段が、前記電磁石を流れる電
   流を検出する電流検出器と、検出電流と指令電流
   とを比較する比較回路とを有し、前記比較回路の
   出力によつて前記サイリスタ整流回路の制御角を
   制御することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の電磁石制御装置。 ４ 前記電磁接触器が、交流電磁接触器であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電磁
   石制御装置。