JPH02109311A - 変流器 - 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】 〔産業上の利用分野１ 本発明は変流器用鉄心に残る残留磁束を低減することが
でき、しかも−次コイルからの漏洩磁束の影響を少なく
した変流器の誤差を補償することができる誤差補償装置
を備えた変流器に関するものである。

［従来技術１ 第５図Ａ及びＢには、過渡特性を改善するための従来の
変流器の概略構成を示しである。同図において、１はヘ
アピン形の一次コイルであり、２は一次コイル１と鎖交
するように配置された環状の鉄心であり、３は変流器用
二次コイルである。

鉄心２にはギャップ４が設けられており、このギャップ
４は一次コイル１に過大な電流が流れた時に発生する残
留磁束を低減させる。もしギャップ４がないとすると、
過大な故障電流が遠島された後に鉄心２中に大きな残留
磁束が残る。その後再開路時に再度故障電流が引き続き
流れると、大ぎな残留磁束のために鉄心２は短い時間で
飽和してしまう。そこでギャップ４を設けて残留磁束を
減少させることにより、残留磁束による影響を低減して
いる。

また鉄心２は、過渡電流による一次コイルからの漏洩磁
束の増加によっても局部的に部分飽和を起こす。均圧コ
イル５．５”は′ｌＡ洩磁束により部分飽和が生じる部
分に巻装されて部分飽和を阻止する作用を果たす。均圧
コイル５と均圧コイル５−とが巻装された部分を流れる
磁束に漏洩磁束によるアンバランスが発生すると、この
アンバランス分によって均圧コイル５．５′に発生する
起電力に差が生じる。この起電力の差によって電流が流
れるが、均圧コイル５及び５−は流れる電流によって漏
洩磁束を打ち消す方向の磁束を発生するように巻回され
ている。したがって均圧コイルを設置ノることにより、
漏洩磁束の影響を低減させることができる。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の変流器では、前述のようにギャップ４と均圧コイ
ル５及び５′とを設（プることにより、変流器の過渡特
性を改善しているが、ギャップ４を設けると定常時の誤
差特性が悪くなる問題がある。

イのため従来はギャップ４の寸法を長くしたほうが残留
磁束を低減させる効果は大きくできるが、定常時の誤差
特性の悪化を考慮して、ギャップ４の寸法を十分に取る
ことができなかった。

これを以下理論的に説明する。第６図に示した回路構成
の変流器単体の等価回路は第７図に示ず通りである。第
７図において、ｚｂは二次負担インピーダンス、Ｚ２λ
は二次洩れインピーダンス、ＺＯは励磁インピーダンス
、１１は一次電流、１２は二次電流、！０は励１１電流
、ｋ２は巻数比（二次巻数Ｎ２／−次巻数Ｎ＋）である
。また定常時のベクトル図は第８図に示す通りであり、
過渡時のベクトル図は第９図に示すようになる。第８図
及び第９図において、φは鉄心の磁束である。

誤差電流すなわち励磁電流１０を理論的に求めると下記
（１）式が冑られる。

１ｏ１＝に一βｑ−８ｏ／（疫・Ｎ２）・・・（１）上
記式において、ｋはギャップの材質によって決まる定数
、（Ｑはギャップの長さ、ＢＯは鉄心の磁束密度である
。この式から判るように、励磁電流はギャップの良さに
比例する。また定常時及び過渡時の比誤差ε及び位相角
誤差θをｙ９論的に求めると下記の（２）ないしく５）
式に示す通りになる。

（定常時） ε　Ｏ− ｃｏｓ（γ−ψ２）ｘｌｏ。

＋１／に２ 一へ・ＣＯ９（Ｔ　　＜Ｃ’２　）Ｘ１００　　［％］
’・・（２）１１゜ θ〇　− ５ｉｎ（γ φ２）ｘ３４３８ ＋１１／に２ ＝Ａ　−Ｓｆ（γ−ψ２）Ｘ３４３８［分］　　・（３
）但し上記（２）式及び（３）式において、△は下記（
４）式に示す通りである。

ｋ−βＱ−８゜ Ａ＝ （過渡時） （Ｈ／に２）、／２・Ｎ２ ・・・（４） １１０　′ ε■「＝ ｖＫ　・ ＋１／に２ ｃｏｓ（７−ψ２　　）Ｘ１００ ＝　Ｂ　−ｃｏｓ（７’−ψ２）Ｘ１００［％］−（５
）１０　′ ０Ｔｒ−ｓｉｎ（７−ψ２　）ｘ３４３８Ｊ２に−＋　
　１１　　／に２ ＝Ｂ　　−ｓｉｎ（γ′　−９２）ｘ３４３８［分　」
　・・・（６）但し上記（５）式及び（６）式において
、Ｂは下記（７）式に示す通りである。

Ｋｔｄ−ｋ　−ｉｏ　−Ｂ。

Ｂ−・・・（７） （ＩＩ／に２）、／２−１１２ 尚（７）式においてＫｔｄは再開路後の過渡倍数、また
ｋはギャップの材質によって決まる定数である。

上記（４）式及び（１）式から判るように、鉄心にギャ
ップを設けるとギャップ及び均圧コイルによって過渡特
性が改善されたとしても誤差はギャップの長さ（口の彰
胃を大きく受ける。

本発明の目的は、ギヤップイ」き変流器用鉄心に変流器
用二次コイルと均圧コイルとが巻装されてなる変流器に
おいて、誤差補償装置を設けることにより誤差特性を改
善して、上記の問題点を解消した変流器を提供す“るこ
とにある。

（課題を解決するための手段１ 本発明は上記問題点を解決するために、均圧コイルに調
整負担を介して補助変流器の一次コイルを１ａ続し、補
助変流器の二次コイルを変流器用二次コイルに並列接続
してなる誤差補償装置を設ける。

［作　用］ 誤差特性を改善するために、種々の誤差補償装置が提案
されている。本発明は、漏洩磁束対策のために設けられ
ている均圧コイルを利用して、簡１１１な構成で誤差補
償を行う。均圧コイルに流れる電流は、漏洩磁束が大き
くなって鉄心の部分飽和に近づくほど大きくなる傾向が
ある。また変流器の誤差（比誤差及び位相角誤差）も、
鉄心が部分飽和に近づくほど大きくなる傾向がある。本
発明は、均圧コイルを流れる電流と変流器の誤差との比
例関係に着目して、均圧コイルを流れる電流を）Ｉｊ用
して誤差の補償を行う。そして主として調整用負担によ
り位相角の調整を行い、補助変流器によって比誤差の調
整を行う。

［実施例１ 以下図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する
。

第１図には本発明の一実施例の回路図を示しである。本
実施例において、鉄心２に巻装した均圧コイル５及び５
′には位相角調整用の調整角＋１１１１６、例えばリア
ク］・ル等を介して補助変流器７の一次コイル７ｂが接
続されている。また補助変流器７の二次コイル７ｂは変
流器用二次コイル３に並＆１接続されている。本実施例
においては、調整負担６及び補助変流器７によって誤差
補償装置が構成される。

漏洩磁束によって均圧コイル５及び５′が巻回された鉄
心部分に磁束のアンバランスが生じると、各均圧コイル
には漏洩磁束を打も消す方向の起電力が発生し、起電力
の差によりＴｉ流１３が流れる。

この電流１３は、漏洩磁束が多くなるほど大きくなる。

したがって電流１３は定常時には小さく、過渡時には大
きくなる。ここで電流１３をベタ１〜ル図で表寸と第２
図に示すようになる。第２図にＪ５いて、白３は均圧コ
イル５に発生する電圧と均圧コイル５′に発生する電圧
との差電圧であり、ｋ３は均圧］イル５及び５−の差電
圧と１次端子電圧との比であり、１０′は均圧コイルの
励磁電流である。位相角ψ３は、調整負担６の値を変え
ることにより任意に調整することができる。

また補助変流器７の二次電流１ａをベクトル図で表すと
第３図に示すようになる。第３図において自ａは補助変
流器７の二次電圧、ｌｏａは補助変流器７の励磁電流、
φａは補助変流器７の鉄心磁束、そしてｋａは補助変流
器の二次巻線７ｂの巻数Ｎａ２と一次Ｗｍ７ａの巻数Ｎ
ａ１との比（Ｎ　ａ２／Ｎａ１）である。したがって巻
数比ｋａを適宜に設定することにより、漏洩磁束の大き
さに応じて誤差調整のために適宜の大きさの二次型Ｒ１
ａを得ることができる。

変流器の二次負担インピーダンスＺｂ１．：流れる電流
は、変流器用二次コイル３の二次電流１２と補助変流器
の二次型Ｒ１ａとの合成となる。第４図（ユ合成したベ
クトル図を示している。このベクトル図からも判るよう
に、誤差補償装置によって補償用の二次電流１ａを変流
器用二次コイル３の二次電流に加えることにより、変流
器の誤差特性を大幅に改善することができる。第４図の
ベクトル図から誤差を求めると、変流器の誤差電流は１
ζ記（８）式のように小さくなる。

−！　１　／に２−１２　＋　ｆａ　＝−１ａ／に２　
＋　Ｉａ・・・（８） そして比誤差及び位相角誤差も下記（９）式及び（１０
）式の通り小さくなる。

１−ｔｏ／に２＋ｔａ εｏ　　＝　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
ｃｏｓ　　αｘ１００ｆ　１　／　ｋ２　　　　　　　
　　　、、、（ｇ）−ｌｏ　　／に２　　＋　　Ｉａ ｏｏ　　＝　　　　　　　　　　　　　　　　ｓｉｎ　
　αｘ３４３８１１／に２　　　　　　　　　、、、（
４゜）［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、ギャップ付き鉄心を有
する変流器に誤差補ｒ！ｉ装置を設けて誤差特性を改善
するようにしたので、従来定常時の誤差によって決まっ
ていた鉄心のギャップ長を、必要な過渡特性に対して適
切な長さに設定して残留磁束を確実に低減させることか
できる。特に本発明においては、均圧コイルを誤差補ｔ
ａ　Ｈ向の電源コイルとして利用するので、少ない部品
点数で漏洩磁束の増減に応じて自動的に誤差を補償する
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回路図、第２図は均圧コイ
ルを流れる？ｆｆ流を示すためのベクトル図、第３図は
補助変流器の二次電流を示すためのベクトル図、第４図
は変流器の二次負担を流れる電流を示すための合成ベク
トル図、第５図（△）は従来の変流器の概略平面図、第
５図（Ｂ）は従来の変流器の概略側面図、第６図は変流
器単体の回路図、第７図は変流器単体の等価回路図、第
８図は従来の変流器の定常時の′Ｆｉ流ベクトル図、第
９図は従来の変流器の過渡時の電流ベクトル図である。 １・・・−次コイル、２・・・変流器用鉄心、３・・・
二次コイル、４・・・ギャップ、５．５”・・・均圧コ
イル、６・・・調整負担、７・・・補助変流器。 第 図 １Ａ３ 第 図 １′Ａ２

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ギャップ付き変流器用鉄心に変流器用二次コイルと均圧
   コイルとが巻装されてなる変流器において、前記均圧コ
   イルに調整負担を介して補助変流器の一次コイルが接続
   され、前記補助変流器の二次コイルが前記変流器用二次
   コイルに並列接続されてなる誤差補償装置を備えた変流
   器。