JPH011212A - 省エネルギ−超小形変圧器 - 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】 〔発明の対象〕 本発明は変圧器に関し、とくに、大容量の電力用変圧器
から小容量の変圧器に適用可能な省エネルギー形の超重
形大容量変圧器に関する。

〔技術分野〕

従来、変圧器は変圧比を大きくとる場合には鉄心に１次
巻線と２次巻線とを別個に設けて１次巻線と２次巻線と
にそれぞれ大電流を通す２巻線構造となっていたために
、使用鉄量ならびにｇＡ＠が大きかった。このため。

鉄損、銅損が増大して効率が悪い上に変圧器が大形大重
量となり、高価であった。使用材料が少なくて高効率の
変圧器として単巻変圧器が提案されているが、この単巻
変圧器は電圧比が大きいときは鉄や銅の量はあまり節約
にならず、その用途は電圧比の小さいものに限られてい
た。

〔発明の目的〕

本発明の目的は大きな電圧比の降圧が可能な超重形軽量
の省エネルギー変圧器を提供することにある。

本発明の他の目的は小さな自己容量で大きな電圧比がと
れ、使用材料が少なく、鉄損、銅損を著しく軽減した、
高効率の省エネルギー変圧器を提供することにある。

本発明の他の目的は低コストで、運搬設置が容易な変圧
器を提供することにある。

〔発明の構成〕

本発明の省エネルギー超小形変圧器は高透磁率の材料か
らなる第１および第２鉄心と、前記第１鉄心に設けられ
、一端が交流電源に接続され、他端が負荷に接続される
直列巻線と、前記直列巻線に一端が接続され、他端が前
記交流電源と負荷との接続点に接続される並列回路とを
備え、前記並列回路が前記第１鉄心に設けられ、かつ、
前記直列巻線に直列接続された第１分路巻線と、前記第
２鉄心に設けられ、前記第１分路巻線に並列接続された
第２分路巻線とを備え、前記第１分路巻線に対する前記
第２分路巻線のインピーダンス比に応じて変圧比を設定
することを特徴とする。

〔実施例〕

本発明による省エネルギー形変圧器の望ましい実施例を
第１，２１４を参照しながら説明する。

第１，２図において、省エネルギー超小形変圧器１０は
交ｄε電源に接続される入力端１２．１４と、負荷１５
に接続される出力端１６．１８と高透磁率の第１、第２
鉄心２０．２１とを備える。変圧器１０はさらに入力端
１２と出力端１６との間に接続された大断面積で小巻数
の直列巻線２２と、一端が直列巻線２２と出力端１６と
の接続点２２ａに接続され、他端が入力端１４と出力端
１８との接続点２７に接続された並列回路２３とを備え
る。＋Ｍ１列口路２３は互いに接続点２５．２９で９に
列接続された小断面積で多巻数の第１、第２分路巻線２
４．２６を備える。第１分路巻Ｂ２４は鉄心２０のセン
ター・レッグ２０ａ上に直列巻線２２と同一方向に巻か
れ、直列巻線２２と第１分路巻線２４によりセンター・
レッグ２０ａに発生した磁束は第１鉄心２ｏの第１、第
２アウター・レッグ２０ｂ、２０ｃを経て還流する。

第２鉄心２１は丁型レッグ２１Ｑを備える。第１鉄心２
ｏと第２鉄心２１とは一体的に結合したものとして図示
されているが、分離したものをボルト等で組み立てても
良い。第２分路巻線２６は丁型レッグ２１Ｑに一定のイ
ンピーダンスを有するように巻かれる。

後述の如く第２分路巻線２６に流れる電流は微小である
ため、Ｉ型レッグ２１に＋の断面積は小さくて良いが磁
気飽和しないような値に設定される。

入力端１２．１４が交流電源に接続され、出方端１６．
１８に負荷１５が接続されると、第１、第２分路巻線２
４．２６からなる並列回路２３に流れる？！１流Ｉｃ、
は工、と１２が逆位相であるから。

Ｉｃ。＝Ｉ　２−■＞　＝Ｉ　ｃ　ｔ　＋　Ｉ　ｃ　ｘ
１１α列回路２３の電流ｒａ、は直列巻線２２と第１分
路巻線２４の総巻数に対する第２分路巻１ＪＡ２４の巻
数比が１に近いほど小さくなる。換言すれば。

入力電圧と出力電圧の差が少ないほど、すなわち、直列
巻線２２の端子電圧が小さいほど、並列回路２３に流れ
る電流は少なくなる。しかも、この電流は第１、第２分
路巻線２４．２６に分流するため、これら巻線の断面積
をさらに小さくすることができて経済的となる。出力端
１６．１８の電圧は第１分路巻線２４と第２分路巻線２
６とのインピーダンス比によって定まる。すなわち、第
２分路巻線２６のインピーダンスを小さくすればするほ
ど並列回路２３の差電流Ｉｃ、は第２分路巻線２６に流
れてｒｃｚ〉ｆｃ。

となる。このとき、第１分路巻線２４の電流Ｉｃ工は小
さくなるため、変圧器１０の出力端１６．１８の端子電
圧は小さくなる。このように、本発明によれば、並列回
路２３によって、差電流Ｘｃ０を第１．第２分路巻線２
４．２６に分流させたため、オートトランス構造で大き
な電圧比がとれる。

前述したように直列巻線の端子電圧を小さくすればする
ほど変圧器を極めて小形軽量化でき、しかも第１．第２
分路巻線を組い銅線で作ることができるので従来の２巻
線変圧器に比べて鉄や銅の資材を大きく節約でき、また
、鉄損、銅損を著しく少なくできる。しかも直列巻線の
端子電圧を小さくすればするほど、直列巻線は少ない巻
数となって巻線畏を短かくでき。

電気抵抗が小さくなって、電力損失も少なくできるため
、省エネルギー効果が著しく高くなる。

第３．４図は本発明による省エネルギー変圧器の他の実
施例を示し、第１．２図と同一部品には同一符号を用い
、類似部品には同一符号にアポストロフィ　（′）を付
けである６ 第３，４図の実施例において、第２分路巻線２６°は並
列接続された第１、第２巻１２６ａ’　、２６ｂ’を備
え、第１、第２巻線２６ａ’　、２６ｂ′はそれぞれ第
２鉄心２１′の第１、第２アウター・レッグ２１ｂ’。

２１０′に設けられている。

変圧器１０’　は第２分路巻線２６′のインピーダンス
を制御するためＣ・制御巻線２８と、制御巻線２８を流
れる電流を制御するレオスタット３０からなる制御回路
とを備えた可変インピーダンス′！装置３２を備える。

制御巻線２８は第２鉄心２１′のセンター・レッグ２１
ａ′に巻かれ、その両端にはレオスタット３０からなる
制御回路が接続されている。

第４図において、第１、第２巻線２６ａ’　＋　２６ｂ
’　と制御巻線２８とは望ましくは第１、第２巻線２６
ａ’　、２６ｂ’の磁束により制御巻線２８にそれぞれ
誘起される電圧が互いに加算されるように巻かれる。し
たがって、第１、第２巻線２６ａ’　、２６ｂ’に電流
が流れたときは第１゜第２アウター・レッグ２１ｂ’　
、２１ｃ’の端部に逆極性の磁束が現われる。これら磁
束はセンター・レッグ２１ａ′を通過して磁気回路を完
成する。このとき、制御巻線２８には電圧が誘起されて
電流が流れて磁束が発生し、この磁束によってセンター
・レッグ２１ａ′を飽和させる。このように、センター
・レッグ２１ａ″が飽和すると、第１、第２巻線の磁束
に対して高いリラクタンスを示し、第１巻線２６８′に
流れる電流により生じた第１アウター・レッグ２１ｂ′
の磁束は第２巻線２６ｂ′の電流により生じた第２アウ
ター・レッグ２１ｃ′の磁束によりキャンセルされる。

したがって、第１．第２巻線２６ａ’　、２６ｂ’の誘
導リアクタンスが著しく減少して、第２分路巻線２６′
のインピーダンスは極めて小さくなる。

このインピーダンスはセンター・レッグ２１ａ′の飽和
度に応じて制御でき、この制御は制御回路を構成するレ
オスタット３０の抵抗の調整により行なわ九る。このよ
うに、センター・レッグ２１ａ１は第１．第２巻線２６
ａ’　、２６ｂ’　により発生した磁束用のゲートとし
て作用し、制御巻線２８はこの磁束をゲート内に完全に
通過させ、一部を通過させ、または完全に閉じるように
してインピーダンスを可変する。

〔発明の効果〕

以」−より明らかなように１本発明による省エネルギー
超小形変圧器はっぎのような効果をもたらす。

本発明の変圧器では使用材料が著しく少なくなり、鉄損
、銅損が少なくなったために、高効率である。すなわち
、鉄心の全長が短くなって磁気抵抗が減少し、全体の所
有資材が減り、損失の発生減が著しく減少するため、高
効率となり、しかも、変圧器の超小形軽量化と低価格化
を図ることができる。たとえば、変圧器の直列巻線の端
子電圧を電ｇ電圧の１００分の１以下に設定するように
１分路巻線と直列巻線との巻数比を選択すると、５０Ｋ
ＶＡの負荷容量を約０．５ＫＶＡ以下の自己容址の変圧
器にもたせることができる。このとき、第１、第２分路
巻線に流れる電流は極めて少ないので、銅断面積も小さ
くてよいし、銅損が少なくなる。また、大断面績で小巻
数の直列巻線を採用したために、巻線畏が短かくなって
、電気抵抗が小さくなり、電力損失が最小となるため、
変圧器の大幅な省エネルギー化が図れる。

第１図は本発明による省エネルギー超小形変圧器の望ま
しい実施例の回路図、第２図は第１図の変圧器の具体的
構造図、第３図は本発明による省エネルギー超小形変圧
器の他の実施例の回路図、第４図は第３図の変圧器の構
造図をそれぞれ示す６ ２０・・・・・・・・第１鉄心 ２１．２１’　　・・・・　・・第２鉄心２２・・・・
・・　・直列巻線 ２３−・・・・・・・、１に列回路 ２４　・・・・・・・第１分路巻線 ２６．２６’　　・・・・・・・・・・第２分路巻線２
８・・・・・・・・・制Ｗ巻線 ３０・・　・・・・制御回路 特許出願人　株式会社ハイテク研究所 纂２凹 奉り図 ７０′

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．高透磁率の材料からなる第１および第２鉄心と、前
   記第１鉄心に設けられ、一端が交流電源に接続され、他
   端が負荷に接続される直列巻線と、前記直列巻線に一端
   が接続され、他端が前記交流電源と負荷との接続点に接
   続される並列回路とを備え、前記並列回路が前記第１鉄
   心に設けられ、かつ、前記直列巻線に直列接続された第
   １分路巻線と、前記第２鉄心に設けられ、前記第１分路
   巻線に並列接続された第２分路巻線とを備え、前記第１
   分路巻線に対する前記第２分路巻線のインピーダンス比
   に応じて変圧比を設定することを特徴とする省エネルギ
   ー超小形変圧器。
2. ２．前記並列回路が前記第２分路巻線のインピーダンス
   を可変するための可変インピーダンス装置を備えている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の省エネル
   ギー超小形変圧器。
3. ３．前記第２鉄心がセンター・レッグと第１および第２
   アウター・レッグとを備え、前記第２分路巻線が前記第
   １および第２アウター・レッグにそれぞれ設けられた第
   １および第２巻線を備えたことを特徴とする特許請求の
   範囲第２項記載の省エネルギー超小形変圧器。
4. ４．前記可変インピーダンス装置が前記センター・レッ
   グに設けられた制御巻線と、前記制御巻線に流れる電流
   を制御する制御回路を備えたことを特徴とする特許請求
   の範囲第３項記載の省エネルギー超小形変圧器。
5. ５．前記第１、第２鉄心が一体的に結合されていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の
   省エネルギー超小形変圧器。
6. ６．前記制御巻線に電圧を加算的に誘起するように前記
   制御巻線と前記第１および第２巻線が巻かれていること
   を特徴とする特許請求の範囲第４項記載の省エネルギー
   超小形変圧器。
7. ７．前記制御回路がレオスタットからなることを特徴と
   する特許請求の範囲第６項記載の省エネルギー超小形変
   圧器。