U.D.C.占21.335.025:る21.337:る21.314.d3_52:54占.28

交流電気車のSCR式無電弧連続制御の研究ArclessTap Changlngand Notchless Controlby SCR for A.C.Locomotives andCars

坪 井TakasbiTsuboi

内 容 梗 概

SCRを用いて,交流電気串の無電弓瓜タップ切換と,電圧の連続的制御を行なう方式は軽量高性能化の点で

すぐれた方式である｡

本稿では,まず無電弧タップ切換方式の概要を述べ,次にブリッジ形回路の動作解析を行ない,

とタップ電流との関係を明らかにした｡さらに回路構成上ならびに制御上留意すべき点を指摘し,

よる実験結果を示した｡

1.緒 口

交流電気串の電圧制御法として,可飽和リアクトルを軌､た低圧

側無電弧タップ切換方式が提案され(1)～(3),わが国でも実馴ヒされ

ている(4)(5)｡

本方式は無電弧タップ切換という保守上の有利性はもちろんであ

るが,電圧の連続的制御が可能であることが,電圧変動率が小さい

低圧切換方式の特長と相まって,高度の粘着性能が要求される枚閑

専用として好適である(6)｡さらに変圧器の構造簡単,軽量,タップ

切換器の絶縁容易など,低圧側制御本来の特長を備えている｡

ところで,SCRの大電流化,高電圧化への進歩は著しく(7),華両

用として十分実用に供しうるようになってきた｡可飽和リアクトル

の代わ;)にSCRを用いれば,装置が′+＼形軽量化されるとともに,

電圧降下が格段と小さくできる利点がある｡

本文でほ,交流電気車を対象としたSCR式無電弧タップ切換方

式の概要,動作解析,実験結果を述べる｡

2.SCRを用いた無電弧タップ切換の原理

2.1基 本 形

弟l図に基本回路を示すこ∴変圧器の2次側に設けた複数個のタッ

プを,杏偶の2グループごとに負荷側を共通にして,逆並列にLた

2組のSCRに接続する｡SCRの負荷側は共通にして負荷に接続さ

れる｡

たとえば弟1図(a)のごと､て S3,S4が閉じた状態で,S3側SC･R

を常時導通状態,S4側を常時非導過とすれは 負荷にほ第3タップ

の電圧が印加される｡逆iこS3側を非導通,S4側を導通状態とすjL

ば,負荷には第4タップの電圧が印加される｡そして非導通側のタ

ップには負荷電流が流れないので,無電流,無電弧タップ切換がで

きる｡

S3側SCRが先に通流しているとき,任意の位相αでS4側SCR

を点弧すると,負荷電流は電位のよJ)高いS4側に移り,負荷には

弟1図(b)のような波形の第3,第4タップ中間の電圧が加えらカt

る｡制御角αを調整すれば,負荷電圧を第3,第4タップの間で任

意に調整できる｡

以上の説明から明らかのように,動作中どちらか一方のSCRが

導通状態となっているから,タップ位置とほ無関係に,SCRiこ印加

される電圧は順逆ともたかだかタップ間電圧である｡

弟】図の回路でほ交流出力が(整流器を追加すれば商流出力も)得

られるが,一方のSCRが通電中に相手側の逆位相SCRがミスファ

イ7すれば,タップ間短絡を生ずるので,SCRの制御には細心の注

意を要する｡

*日立製作所日立研究所

､ヽL

｢＼U

丸｢

｢＼U

ざ負荷

SCR

(a)回 路

変圧器定数

試作装匿に

0凸

12

11

＼■三一

孝*

17 1800

(b)波形(抵抗負荷)

第1図 SCRによる無電弧タップ切換の原理説明図

SCR4アーム式 SCR2アーム式

S5

イ

りり

■ゾ耶

S31

負荷

(c)

センタータ∵｢形

2

1

■:1′

L､2,(b)

2

.ノ1

■'1r

2'

(d)

第2国 内流出力形無電孤タ､ソプ切換回路方式

2.2 直流出力形

舞2図に直流出力のみが得-られる回路の数例を示す｡これらはい

ずれも二つのタップにまたがる同極性のSCRまたはSRを,負荷

側で突き合わせ,主整流器を通じて負荷に両統を供給するようにし

たものである｡

タップ切換法ほ第3図に示すとおりであiつ,SCR4アーム式の場

合ほ,2組のSCRを交互に切換え,上側に位置するSCRのf_､ヒ柏制

御により電圧調整を行なうが,SCR2アーム式は相手側が電圧制御

能力のないSRであるから,各ステップごとに常にSCRがSRよ

り上側に位置するように,いわゆるシヤクトブ虫状のタップ切換を

行なう｡SCR素子数ならびに点弧装置が少ない点で,SCR2アーム

式のほうが経済的な方式といえる｡

-1】

298 昭和40年2月 日 立 評 論 第47巻 第2号

制OD

御

角1800

脚 偶酬 く

///ノ///し//

選択開閉器2 Sl S｡ (逆j‾lこ開閉器1

1｡

㍉｡く(alS(てR47一ムノ〔′)均r㌻

剃00

御

角1800

選手即別封器2 Sl S2 S3 S一

遠州卿那芹1 Sl_S2

S3

(l))SCI12アーームノ℃7)機丁†

第3図 タップ切換順序とSCRの位相制御法

XIZ

Xl

′召EISinβ

Nl

N12

Xol

N｡1

2 SCli2

1 11

SR2

MSR2

M

SCRl

SRl

MSRl

工d

MSR3 MSR.

NいN｡1,N.2:変圧器巻線回数

ⅩいX｡いX}2:変圧器等帆枯れりアクタンス

第4図 動 作 解 析 用 回 路

3.ブリッジ形回路の動作解析

3.1電源変圧器の等価回路

第1図のように隣接する二つの選択スイッチを閉じて,タップ1寸一

間の電圧を負荷に供給している場合の電源変圧器は,第4図に示す

ように1次巻線凡,2次下側巻線∧も1およびタップ巻線凡2より

構成された,一種の3巻線変圧器と見なすことができるから,定数

を各巻線に分離した等価回路で表現できる(8)｡

この場合,各巻線の等価インピーダンスは,その巻線の抵抗およ

び自己漏れインダクタソスと,巻線間の相互インダクタソスを巻数

比で換算した値との和である｡

架線のインピーダンスは,そのまま1次等価インピーダンスに加

算される｡

3.2 動作解析用回路

策4図は動作解析の対象とした回路(ブリッジ形SCR2アーム

式)であり,各部の記号,電圧,電流を図示のようむこ定める｡変圧

器のインピーダンスはリアクタンス分のみとし,抵抗分はこれを無

視する｡また直操電流ムは完全に平滑化されているものとする｡

なおSCR4アーム式も,タップ中間の電圧を負荷に供給してい

るときは,下タップに接続されるSCRほ常時導油状態にしてある

ので,回路動作上は第4図と同様である｡

3.3 転流モード(9)

負の半サイクル後半i･こ端子Oから電動樺Mを適って端丁･2の方向

Ⅹ.

か01io十Nl乙i2〉

√官EISinβ

X12

Ⅹ｡1

0 】0

第5囲 転流時の 等価 回 路

に流れていた電流(オ｡=オ2=一ム)は,交流電圧が正に変わった瞬間

から,-ム→ムへと反転する｡この転流期間においては,電動機

電流はMSR4,MSR3を通じて整流器回路内を循環し,舞5図のよ

うに変圧器2次側端子0-1-2が短絡状態となる｡

この等買琵二三謁妄十告鮒弓一端1漂一=0告卜す郎n〃一方倍音＋告告)‡

一方12一票-=OZD=gl十～3

ここで,

告El=Eol,

(一驚-)2ズ1=ズ01′,

(l)

‥…(2)

とおき,初期条件(♂=0で才｡=g2=-ん)を入れて(1)式を解けば

Zo=ノラ‾ズ12月ol

(1-COS〃)一ん

才1=讃浩課業窺(トcos〃)22=

ノラ､ノ‰1月12

端1ズ12＋方01方12′＋ズ｡1′ズ12(1-C()S〃)一ん

(3〕

を得る｡

SCRを常時導油状態に保っているとき,才0,才1,才2のうち,どれが

最初にムまたほ-ムに達するかによって,転流現象を分撰すれ

ば,第る図のように四つの転流モードに分校できる｡これら四つの

モードの境界条件は,(3)式より才0,才1,才2がんまたは-んに達す

る角度β｡(g｡=ん),〝.(才.=ん),〃1′(才.=-ム),〝2(才2=ん)を計貸し,

これらの大小関係より

∂=旦主_些吐端1月1巳

の値に対して次のように求まる｡

モードA: ∂<0.5

モードB: 0.5<∂<1

モードC: 1<∂<2

モードD: 2<∂

…(4■)

卜 ･‥(5)

∂は変圧器2次【F側巻線とタップ巻線との,電圧/リアクタンスの

比であり,∂=1は各巻線のリアクタンスがそれぞれの電圧に比例し

ていることを意味する｡

さて,このようにして′｡,Jl,∫2のうちいずれかがんまたは-ん

ー 2 -

交流電気車のSCR式無電弧連続制御の研究 299

モー:､､.1

id

ー1d

rd

一王d

｢

二;与丁

10

--＼ポー//!

＼β2β0

Ⅰ2

丁打

イ/‡l t

β0 ♂,β2

1J

ld

fJ

一IJ

l■｢Jl

=l

し′i

モードR

うてβ2

β;

♂0

_ユ､L._

モーート1)

β1β0//

//＼

‾‾■‾7‾

′l

///:β2

第6区l転流時の変圧器2次端子電流の変化状態

M

入･1

0十

(ユ)〟<0

0-＋-

(t))0くβ<lト1

((1)t】2くβくα

【リαく〝くl】･～

ようになるL｡

すなわち負半サイクル後半の通流状態(a)から,(b),(c)なる

転流期間(この間直流l中l路の循環電流はMSR4-MSR3例のみを通る

とした｡MSR2-SR2-SRl-MSRl側はMSR4-MSR3側より整流素子

直列数が多いのが普通であるから,実際にもこのようになる)を経

て,(d)では下タップから電力が負荷へ供給される｡β=αで上側

タップのSCRが点孤されると,(e)なる下タップから上タップへ

の転流状態を経て,(f)のように上側タップから電力が供給される

ようになり,止半サイクルを終了する｡

(i)0<〃<〃1(第7図(b))

g｡,J2が-んから0に達するまでの期間で,才0,∫1は

go=′2=一妾≡漂ニニ嵩-(1-COS〃)-ん

端ヱ′=(幣)2方1ノ‰1,方12,E｡1,E12は(2)式

(6)

となる｡端子0一ト2｢削ま短絡状態であるから,噴流電圧および各

整流器の電圧はいずれも0である｡

この期間の終わる角度乙`1は(6)式より次のようになる｡

〝1=COS‾1(1--一票認諾告ん)･……(7)

(ii)叫<β<乏J2(第7図(c))

才｡,オ1が0からんに述するまでの朋月で,端子0-1間が短絡状

態となっている｡｡巾流7筐圧ほ依然として0であり,SCRl,SCR2

にほそれぞれ順および逆ノブ向にタップ間電圧が印加される｡オ○,

J上は

∠0=′1=去‡監｢(cnsム`1-C()S〟)となり,二の娼J間の終了する州立乙`2は

乙`2=COS-1(cos〝1-一号妄計ん)

‥…‥…(8)

(9)

(iii17Jヱ<β<α(弟7図(d))

一卜側巻線が負荷に各力を眺給する1別間で,

～0=′1=ん 1

7′`′=β｡1(=ノす軌1Sin〝)J(.10)

である｡

この期間の整流器の電日三分抑こ関してほ,弟8図のようiこSCR

およびSRの並列祇抗を月,MSRの並列抵抗をカ月とすれば(サ

ージ電圧などの高周波電圧の分担には別にR-C分圧回路を設け

る必要があるが,ここでほ基本周波に対する分圧のみを取り扱

う),オフ状態にあるSCRlには順方向にタップ間電圧g12がかか

り,MSR4には■F側タップの電托golが逆方向にかかる〔j

一方SCR2,SR2,MSR2についてほ,丘<β｡1/β12ならば,SCR2

のアノード側の電位が端子1よりも低くなり,SCR2にはタップ

(l二)u.くβ<u2 (r)113<βく汀

第7岡 ∂=1の場合の整流器導遺恨惇(a→b→‥…･→f)

に達すると,2次側全短絡状態が終わF),ついで端子0-1またほ0-

2のみの短絡状態を経て,回路は整流状態に役帰する｡

3.4 ∂=lの場合の解析

∂=1,すなわち変圧器2次‾F側巻線とタップ巻線の等価漏れリア

クタンス端1,方.2が,それぞれの無負荷電圧実効値EDl,且12に比例

している場でナの,iE半サイクルにおける整流君津導通順序は第7図の

几 3 -

SCR2 SCRl

kR

SR2

九･･ISli2 九･lSR.kR

折8L叫 ㍑ヨ<〃<αにおける解流7芹の電圧分択

300 昭和40年2月 日 1エ

間電圧β12以上の逆電圧が印加されるが,わe｡⊥/ビ12ならば,SCRヱ

の逆電圧ほβ12,MSR2の逆電酌まg｡1となりSR2にほ電圧がかか

らない｡

このようにSCRの順または逆方向電瞑をタップ間電忙以下に

押えるにほ,MSRとSCRの分庁抵抗の比丘を

わ(告)maxとすべきである｡

(iv)α<〃く8`3(第7図(e))

‥し11)

タップ間の転流期間であi),才.がんから0,才2が0からんまで

変化する｡この間端子1-2が短絡状態となウ

オ巳=ん-オ1=怒賢(cosn･一COS′ハ=(12)

となr),この期開の終了する角度乙J3は

打3=CnS‾1(cosα一号諾しん)(13)

となる｡

またこの間1次電流がタップ巻線の起磁力分だけ増加し,これ

により1次側漏れリアクタンスによる電圧降下が生ずる｡このた

め端子0-1間の電圧が若干降下し

仰01=二講読-EoISin′ノ‥(14)

となる｡SCR2の逆電圧は(14)式の恥1が々/2(SCR2とSR巳とが

並列)とカ月(SCR2)とで分圧された値であり,(11)式が満足され

ているならばタップ間電圧よi_)小さい｡

(Ⅴ)乙′3<〝<1800(第7図り))

上側タップから電力が供給される期間であり,直流電圧ほ

､′′す(Eol＋El巳)sinβとなる｡また電圧分担ほSRlにタップ間電

圧が逆方向にかかるほかは(iii)の場合と同様である｡

以上の∂=1の場合の動作を概略述べたが,これより各部波形を

措くと第9図のようである｡直淀電圧平均値l㌔は次のようになる｡

帆′=÷i～三2､′/す恥in棚＋‡〝3 方12

α ズ12十方12′

×ノ諷1Sin仙十～三3､/す胤＋恥si…〝‡=乙∠互E”＋むご旦E12上土些旦一生-一旦冗 ご 2 7ご

×i(ズ01＋端1′.)＋

(方12＋方1巳′)十ヽ′/端1′ズ12′

‥(15)(15)式の第1項,第2項は無負荷電圧であり,第3項ほ転淀リア

クタンス降下である｡

一方タップ電流才1,才ヱは制御角αに対して弟9図に示すような波

形となり,その平均値がαi･こ対してほぼ直線的に増減する｡そして

α=180Cでは下タップが全員荷電流を負担し,α=叫では上タップ

が全員荷電流を負担する｡

第10図は制御角αと整流器無負荷電圧,転流リアクタソス降下,

直流端子電圧,およぴタップ電流の関係を示したものである｡

SCRを制御する移相器の特性としてほ.無電弧タップ切換上0～

180度の移相範囲が必要であり(重なi)角叫は負荷状態によって変

化するから0度まで考慮する必要がある),また0ウ<βくれ1では変圧

器2次側は短絡状態となっており,SCRには順電圧が印加されない

ことから,ゲートパルス幅を最大重なり角以上にしておく必要があ

る｡さらに移相器入力対直流電圧の直線性の良いことも望ましい｡

なお弟9図に示すように,主整流器MSRのアーム電流が,SCR

側(MSRl,MSR乞)と反SCR側(MSR3,MSR4)とで異なっており,

重なり角伽2が60度のときで87対113%のアンバランスが生ずる

評

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第47巻 第2号

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第9図 ∂=1の場合の各部波形

(電圧,電溌記号は第4図に対応)

タ∵丁一間電圧

下側タップ電圧

無負荷電圧

電圧降■F

′∠直流駈

/上タ･∵プ電流

下タップ電流

直流電

流

/｢‾

180- u2u1 00

制御角e

第10図 制御角(-と無色荷電圧,

直流電圧タップ電流との関係

ので,設計上留意する必要がある｡

3.5 ∂キlの場合の波形

√)≒1,すなわち変圧器2次以下側巻線とタップ巻線の等価漏れリ

アクタンスの比端1/ズ12が,電圧比丘01/耳12に等しくない場合に

ほ,さきに考察したように,転流期間中,下側タップの電流Jlが0

とならない｡

負半サイクルから正半サイクルにほいった直後の,弟7図(b)に

相当する整流器通流状態は,弟11図に示すように,∂<1ならば

SR2が連流し,∂>1ならばSRlが下側タップ電流タ1を流す｡以下,

各転流モードごとに異なった導通順序をたどる｡これらについて詳

細に述べることは省略し,一部の波形を示すだけにとどめる｡

弟12図は1<∂<2(モードC)‾における主要部の波形であり,

- 4 -

交 流 電 気 車 の SCR式 無 電 弧 連 続 制 御 の 研 究 301

0｢ 180【 360◆

一一-Il一一+-

180J 3紺'

h･l

(こl■ざく1 (主〕fT>1

第11岡 ∂キ1の場合の転流時の整流器導通状態

α二00としても下側タップに図示のような3角波状の電流が残る｡

この電流の波高値ん7ほ,(3)式を用いてオ0=んとなるとき(〝=

伽,モードCであるから)の/1の値として求まり,次のよう石こなる｡

ん7～=2ム(ト÷)… ‥(16)

他の場合も同様にしてタップ電流波形を求めることができ,こjt

らを整理して示したのが第13図である｡図示のように漏れリアク

タンスが極端にかたよっている場合(∂<0.5,∂>2)にほ,α=げと

したとき下側タップに残る電子充の波高値は直流電流ムに達する｡

SCR2アーム式の回路において,タップ上げ動作のとき,転流期

;……:l

r

l

〃;ljjl1】 ii

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‥:

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l l

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l

l l

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〝 ヽ

〝 ヽ

′

l

間中に下タップのスイッチを開くと,上述の電子充を遮断することに (a)亡=0う

なるので,無電弧タップ切換上,変圧器ほできるだけ

∂=1…

なる理想的条件を満足するようにつくるべきである｡

下側タップにもSCRを用いた4アーム式において

は切換前にあらかじめSCRで下側タップの残留電流

を絞った後,タップ切換が行なえるから問題ほない｡

あるいは,弟14図のように下側タップの回路に補

助的に可飽和リアクトルをそう入し,切換前にリアク

トルを非飽和状態とし,残留電流を抑制してもよい｡:

3.る 下側タップの転流時開極電圧

上側タップのSCRの制御角α=0⊃として,下側タ

ップを開いたとき,転流期間中にスイッチ極間に現わ

れる電圧は,上述の下側タップの残留電流を遮断する

際の開極電圧であり,またSCR4アーム式において

下側タップのSCRで残留電流を抑制した場合,SCR

のAK間に加わる電圧でもあi),さらに可飽和リアク

トルを用いる場合には,リアクトルで吸収させるべき

電圧である｡

この開極電圧加は,弟15図の等価回路より次のよ

うになる｡すなわち等価回路において

｡鴨1＋凡2凡 ､/‾ぎEISin//

一方1-幣芸)

-(端1＋ズ12)芸=0』β=告(JすglSinβ

一方l一些完些L芸)

(18)

一方01芸 +が成立するが,(2)式ならびに(6)式で定

義されたE｡1,且12,端1,ズ12,一端2′を用いて,

(18)式よりJβを求めると

(17)

-←-い‾‾‾‾‾‾‾‾‾-t-

一ト111さ:･.1‾‾一一

一●-1)､1>に3一-

一-▲＼▼占一一---

l

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l

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l

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‾＼l

ノ′

e=120'

第12図1<∂<2 の場合の各部波形

､¢.50.5く′トく1 つ､=こ1 1く=イく2 ■

2く5･i

買喜?つ18?ウ

∃弓!1;ll

｡0‾シ.F

O180Jl

弓il

0‥180⊃

ll

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J 10蛋版1肝弓篭順一-1i

F牢‾‾て訂‾｢】＼｢､-1■･】

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■

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l

1

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〉J

粁l1

1- l

葛/川ノ.■】- =l/ l / l≧/･i〆 !iy l

第13岡 ∂の値とタップ電流波形(概略図)

SCRコ

l/

SCRヱ

SR2

｢‾‾▲‾‾SRl

】● ●

l

†l

l

l

● ●事

__________+

d〔･

coIl=､二■t

_可飽和りアクト+

第14図 下側タップ残留電流抑制のため

可飽和リアクトルをそう入した回路

- 5 -

＼ol⊥-＼l=i-･

＼1＼l

t′′2!三1Siぎ1年 ＼-

＼1=

∴‖△e

＼Ⅰコ2

ヽ■

一tウ1

第15図 下側タップを開いた場合の

転流時等価回路

302 【1月和胡年2月 日 立 評 論 第47巻 第2号

12 00 α 180D 3紆SCR

バ11

(a)川 路

l

I

l

l

l

l

l

(b)波 形

第16図 SCRとSRが同一タップに接続された場合

+g= ノ‾宮(凡2月ol一端1月-12)

一‰1＋範2＋ズ01′

sin♂…………(19)

を得る｡∂=1すなわちズ12丘-01=端1月12ならば血=0となり,また

∂キ1の場合は弟13図の残留電流に対応して,転流期間中のみ電源

電圧と同相(∂>1)または逆相(∂<1)の電圧が現われる｡

3.7 S⊂RとSRが同一タップに接続された場合

タップ切換過程において,弟1る図(a)のようにSCRとSRが同

一タップに接続されるが,この場合ほ同図(b)のように,SCRが点

弧されてから後は,SCRとSRの順方向電圧電流特性によって定ま

る割合で,負荷電流が分流する｡α=ODとしてもSR側電流は0と

ならないが,このような状態でSR側スイッチを閃いても,遮断電

圧ほSCRの順方向電圧降下分(1～2V程度)であり,アークほほと

んど生じない｡

ただしSCR通過電流が保持電流に達していない場合には,ゲー

ト電流が流れていない瞬間にSR側スイッチを開くと,SCRが導通

しないから,SCRが過電圧となると同時に,SR側スイッチがア

ークを発生する｡これを防止するには,必ずSCRiこ保持電流以上

流すようにするか(たとえばSRの順電圧降下をSCRのそれより大

とするとか,可飽和リアクトルなどのイソピーダンス要素をSR側

に入れる),ゲート電流を半サイクル以上流しておけばよい｡

3.8 SCR故障時の現象とその保護

SCRにブレークオーバ,ブレークダウンまたi･ま点弧ミスなどの故

障が生じた場合の現象は,第1表に示すとおりである｡

SCRに印加される電圧は通常タップ間電圧以下であるが,弟】表

に示すように,たとえばタップ渡り時SCRが弾独でタップに接続

されている場合に,点孤回路の故障によりゲート信号が消失した

り,あるいは点弧角が0虔からある程度以上はずれても,SCRに変

圧器2次全電EEが印加され,過電圧となる｡

過電圧となれば,ブレークオーバ電圧が最小の素十にかかり,そ

の素子に電流が集中して焼損する｡これを防止するにほ,過電圧を

検出して全素子をいっせいに点弧する過電圧保護装置を設けるか,

第1表 SCR故障 時 の 現 象

凶 路 故 障 の 種 類 故障SCR 健全アーム 備考

2

ア

】ム

式

上下タツ

プ巨l`

全素子点弧ミス

1素子B.0 過電漁 αによる

1素子B.D 過電流 過電圧 タップ間短絡

同

タツ

プ

全素子点弧ミス

1素子B.0 過電圧 αによる

1素子8.D 過電流 αによる

4

7

弓ム

式

上下タ

ツ

70

Fl_

巨:二

巨■‾

下側全素子点弧ミス

上側1素子B.0 過電圧 αによる

上側1素子B.D 過電流

上側全素子点弧ミス 過電流 過電流 上側αによる

下側1素子B.D 過電流 過電流 タップ間短終

SCR

単独 巨l`全素子点弧ミス 過電流

1素子B.D

従属点弧方式を川いればよい｡

また素子のブレークダウソによるタップ間短絡に対しては,高速

度遮断ヒューズを設け,故障素子をすみやかに切り離してやれば,

異常なく運転を続行できる｡

4.試作装置による実験

4.1SCR 本 体

試作した装帯の仕様ほ次のとおりである｡

方 式 2アームSCR制御方式

電 流 2,040A連続

電 圧 96V｡ff50c/s

素 子 500V250AISx12Px2A

4.2 パルス移相器(10)

弟17図は試作したパルス移相器の原理図である｡おもな特長は

(1)移相範囲を拡大するため,電源回路に員半波で充電される

コンデンサをそう入した｡

(2)電源電圧をツェナーダイオードでクl)ップして安定化

した｡

(3)パルスは飽和トランスで形成した｡

(‾4)ゲートトランスiこはリセット巻線を設け,磁束を有効に利

用しているから,大出力(15VxlOAx3.5ms)にもかかわ

＋DC

制御入プJ

呈些 li仁志(一)

電源回路

001U

(椒二

耳暴｢森

10kV

し-√J}

マ グ パ イレ ス

し｢√J}

トラン ゲー｢

アンプ0 トラン乙 ジスタ トランユ

第17i文1パルス移相器原J型餅l

立ち上リ10/ノ

15VXlOA

旦3.5nlS

5 10

制御電流

節18Lズ1移 相 特

タ･ソプ切換器′仙人---------------ヽ

Tl

Tユ

S｡

S3

S2

Sl

Tz

T｡

APPS

DCL.

持

15(mA)

性

375kwMG

DCM ACG 3¢

B.():ブレークオーパ(SCR+･SR) B.D:プレ【クタウン(SCRう･Shnrt)

】 6 -

S‥S｡…･･･:選択スイッチ,Tl-T4:切換スイッチ

節19LXl糾合せ.試験ll_1指名概略結線図

交 流 電 気 車 の SCR式 無 電 弧 連 続 制 御 の 研 究 303

(a) (b) (c) (d) (｡)

SCR2アーム式 SCR4アーム式

制御角 岬' 980 0血 0■何色仲リア=ル什)上慨:0∴ Fロq:180■

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l試験条刑 タ′プ間電圧=100V･夕･ノブ‥箭2一節3タ/プ 良流電流二8帆1

第20図 動作波形オシログラムの一例

らず小形化されている｡

移相特性を弟18図に示す｡電圧変動±20%,狙度-15～55℃に

対して,位相角変動ほ±3厚以下である.｡

4.3 組合せ試験

第19図のような試験回路を構1戎し,組合せ試験を行なった.､〉励作

波形の一例を弟20図に示す--.制御杓rr=0■としたとき(同国(c)),

下側タップに電源電斤三と同擁件の三角波状電流が残っている._,すな

わち転流モードC(1<∂<2)である｡

弟14図のように可飽和りアクトルをそう入すると,第20図(d)

のように下側タップの残留電流は,リアクトルの励磁電流で抑制で

きる｡また下側タップもSCRにすれば,(e)のようになる｡

このほか,並列SCRの電流分机試験,連続運転,誘導試験,タッ

プりJ換器との連動試験,事故想定試験など各試験を行なった統一火,

Vol.47

(1)

(2)

(3)

45678910

日 立 評

目

･自然汚損ガイシの塩分付着読と人二1二汚損試験との閑適

･多周 波信 ≠j･ノブ式に よ る 産業用遠隔制御

･研究用 原 了一炉(JRR-4)の 計測制御装『た

･京都大学原子炉研究所納目立パワーてニブレーク

･イ ソド国鉄納250V24,000kW交流電気機関ヰニ

･東海道新幹線軌追試験申第2-シテ機測定失言托

･電 市 用 ド ア へ の 接 着 剤 の 応 用

･水･二flモ.-トル の 絶 縁 特 性

･ク ロ ス バ 交 換 機 検 査 の 機 槻 化

･H-581,H-197および H-582磁気 テ 山 プ 装荷

･水 銀 ラ ン プ の 放 電 開 始 機 構

･90 度 偏 光 カ ラ ー ブ ラ ウ ソ 管に つ い て

充子=好 一l -√′ 二言､l 諭 社

取次枯 株ノtよ杜 オーム社.Ⅰ‡ノノて

SCR,制御装置および保護装置は所期のとおりまったく正

常に動作することが確かめられた.｡

5.結 口

SCRを用いた交流電気申の無電弧タップり+換方式の概

要を述べ,ブリッジ形回路の動作解析を行ない,回路構成

上ならびに制御_ヒ留意すべき点を検討した｡

本文では詳述しなかったが,SCRの並列運転,スイッチ

ングパワー,過電圧過電流保護,ゲート制御法などについ

ては,それぞれ徹底的に検討を行なっており,過醗な条件

下で使用される申両用として,十分使用に耐えうる技術的

見通しが得られている｡

SCRの大電流化,高耐圧化の傾向はますますノユであり,

直並列技術の進現 大量生産によるコストダウンと相まっ

て,タップ切換なしの全位相制御方式など,全面的にSCR

を電気中主回路を取り入れる目も近いものと思われる｡

終わりに,ご指噂いただいている日本国有鉄道をほじ

め,日立製作所日立工場,水戸二｢場,日‾i二仁研プE所の各位に

厚くお礼申しあげる｡

参 薯 文 献

H･Hackstein:Electr.Bahnen,Heft2(31.Jahvg.1960)S.25

坪井= 昭36電気学会東京支部大会No.306(昭36-11)

T.B.Burnett,G.W.Graham:Proc.Ⅰ.E.Eリ109A,P.379

(Oct.1962)

北岡,白庄司,鶴田:三菱電枚技報38,746(昭39-5)

武井,川上,佐々木:日立評論4る,1804(昭39-11)

坪井:昭3S電気学会連合大会No.1066(昭38-4)

毛利,浅野,曽根田:日立評論4る,525(昭39-3う

電気学会編:大学講座,変圧器

坪井:昭39電気学会東京支部大会No.295

石塚,坪井:昭39電気学会東京支部大会No.297

論 No.3

次

･圧延枚用介成樹脂軸受"ハイロ

ード”の特性

･S 形 ア ー ス 棒 の 諸 特 性

･導 波 管 布 設 の モ デ ル ニ尖 験

■PC仙(パルス符号変調)特集

･P C M 通 信言 方

･分 配 伝 送 形 P C M 通 信 方

･ミ リ 波 に よ る P C M 信号 の 無 線 伝

･PCM用ダイ オードト ラ ン ジ ス タ に つ い

･P C M 通 信 装 置 の 部

･P C M 通 信 装 置 の 構

･試 作192通 信【自】路 P CM 通 信 装

カミ京椰千代田lメニJLの内1TH4再地

振 帝 口 座 束京 71824 不

束京都‾千代｢†11主神山錦町3丁目1番地

拡 燕 口 座 東京 20018 港

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