JPH03198309A - サイクロコンバータ用変圧器 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、交流電源に接続される一次巻線と、サイクロ
コンバータの正群コンバータ及び負群コンバータにそれ
ぞれ接続される２個の二次巻線とを備えて成るサイクロ
コンバータ用変圧器に関する。

（従来の技術） この種のサイクロコンバータ用変圧器の一例を第４図及
び第５図に示す。第４図はサイクロコンバータの単相分
の概略電気的構成を示す図である。この第４図において
、サイクロコンバータ用の変圧器１は、一次巻線２及び
２個の二次巻線３゜４を有している。一次巻線２は、交
流電源である例えば商用三相交流電源５に接続されてい
る。

方の二次巻線３は、サイクロコンバータ６の正群コンバ
ータ７に接続されていると共に、他方の二次巻線４は、
サイクロコンバータ６の負群コンバータ８に接続されて
いる。正群コンバータ７及び負群コンバータ８は、循環
電流抑制用のりアクドル９及び１０を介して同図に示す
ように逆並列に接続されている。各コンバータ７．８は
、例えばサイリスタを三相ブリッジ制御回路に構成して
なる。そして、上記リアクトル９及び１０の各中点９ａ
及び１０ａをサイクロコンバータ６の出力端子としてい
る。この出力端子から出力される単相交流は、その正側
半波が正群コンバータ７により供給され、負側半波が負
群コンバータ８により供給されるようになっている。

ここで、上記変圧器１の一般的な巻線配置について第５
図に従って詳述する。この第５図に示すように、鉄心１
１の鉄心脚１１ａに前記一方の二次巻線３が巻回され、
この二次巻線３の外周に一次巻線２が巻回され、この一
次巻線２の外周に他方の二次巻１１４が巻回されている
。上記一次巻線２は、商用三相交流電源５の電圧変動に
対応するためのタップ巻線１２及び−法主巻線１３から
構成されている。上記タップ巻線１２は、−法主巻線１
３の外側に設けられて該−法主巻線１３と二次巻線４と
の間に配置されている。

上記構成では、サイクロコンバータ６の出力端子から出
力される単相交流は、その正側半波が正群コンバータ７
により供給され、負側半波が負群コンバータ８により供
給される。このため、上記交流の出力波形を正負対称に
するには、正群インピーダンスと負群インピーダンスと
を等しくする必要がある。この場合、両二次巻線３，４
は、容量、電圧が同じであるから、導体のサイズ及び層
構成等の巻線構成を同一にできる。一方、一次巻線２の
内周面と二次巻線３の外周面との間の距離（以下内側主
ギャップと称す）と、一次巻線２の外周面この場合タッ
プ巻線１２の外周面と二次巻線４の内周面との間の距離
（以下外側主ギャップと称す）とを等しくして、正群イ
ンピーダンス及び負群インピーダンスに影響を与える漏
れ磁束の分布を等しくすると、二次巻線４の巻径寸法が
二次巻線３の巻径寸法よりも大きくなることから、負群
インピーダンスが正群インピーダンスよりも大きくなる
。このため、内側主ギャップを外側主ギャップよりも大
きくして、内側主ギヤツプ側の漏れ磁束を多くし、正群
インピーダンスを大きくすることにより、正群インピー
ダンスと負群インピーダンスの値を等しくするようにし
ている。

（発明が解決しようとする課題） さて、上記従来構成において、一次巻線２のタップ巻線
１２に通電する、通電しないによって、正群インピーダ
ンス及び負群インピーダンスの各位がどのように変化す
るか、その影響を考えてみる。

上記構成では、二次巻線３には正側半波が通電され、二
次巻線４には負側半波が通電され、一次巻線２には全波
が通電される。この場合、正群インピーダンス及び負群
インピーダンスに影響を与える漏れ磁束の分布は、第６
図に示すようになる。

この第６図において、タップ巻線１２全体にａ電する場
合即ち最高タップ時の漏れ磁束分布を実線で示し、タッ
プ巻線１２全体に通電しない場合即ち最低タップ時の漏
れ磁束分布を一点鎖線で示す。

また、正群及び負群インピーダンスについての各漏れ磁
束分布を比較し易くするために、内側主ギャップと外側
主ギャップとを等しく設定している。

この第６図から明らかなように、最高タップがら最低タ
ップへ順次切換えていくに伴うて、正群インピーダンス
についての漏れ磁束が減少するから、正群インピーダン
スは小さくなる。これに対して、負群インピーダンスに
ついての漏れ磁束はタップを順次切換えていくに伴って
増大するから、負群インピーダンスは大きくなる。従っ
て、タップ切換えに伴って、正群インピーダンスと負群
インピーダンスとが大きく異なるようになり、サイクロ
コンバータ６の出力波形の歪みが大きくなるという問題
点があった。

そこで、本発明の目的は、タップ切換えに伴なう正群イ
ンピーダンスと負群インピーダンスとの相違を極力小さ
くし得て、サイクロコンバータの出力波形の歪みを極力
防止することができるサイクロコンバータ用変圧器を提
供するにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明のサイクロコンバータ用変圧器は、法主巻線及び
タップ巻線からなり交流電源に接続される一次巻線を備
えると共に、この一次巻線の内外に設けられサイクロコ
ンバータの正群コンバータ及び負群コンバータにそれぞ
れ接続される２個の二次巻線を備えたものにおいて、前
記一次巻線のタップ巻線を、前記−法主巻線とその内側
に位置する二次巻線との間に配置したところに特徴を有
する。

（作用） 正群インピーダンスと負群インピーダンスを等しくする
ために、もともと内側主ギャップを外側主ギャップより
も大きくしている。このような配置関係にある中で、従
来構成では、一次巻線のタップ巻線を、−法主巻線とそ
の外側に位置する二次巻線との間に即ち外側主ギヤツプ
側に配置している。これに対して、上記手段によれば、
一次巻線のタップ巻線を、−法主巻線とその内側に位置
する二次巻線との間に即ち内側主ギヤツプ側に配置して
いる。従って、もともとギャップの広い側に同じ巻回数
のタップ巻線を配置するのであるから、もともとギャッ
プの狭い側に配置していた従来に比べて、タップ切換え
に伴なう漏れ磁束の変化の割合が小さくなる。従って、
゛インピーダンスの変動も小さくなる。この結果、タッ
プ切換えに伴なう正群インピーダンスと負群インピーダ
ンスとの相違を、従来に比べて小さくできる。

（実施例） 以下、本発明の第１の実施例につき第１図及び第２図を
参照しながら説明する。

まず第１図において、鉄心２１の鉄心脚２１ａには一方
の二次巻線２２が巻回され、この二次巻線２２の外周に
一次巻線２３が巻回され、更にこの一次巻線２３の外周
に他方の二次巻線２４が巻回されている。これにより、
一次巻線２３の内外に２個の二次巻線２２及び２４が設
けられている。

この場合、内側の二次巻線２２が図示しないサイクロコ
ンバータの正群コンバータに接続され、外側の二次巻線
２４がサイクロコンバータの負群コンバータに接続され
ている。上記一次巻線２３は、−法主巻線２５及びタッ
プ巻線２６から構成されており、図示しない商用三相交
流電源に接続されている。そして、タップ巻線２６のタ
ップを切換えて一次巻線２３の巻回数を変えることによ
り、上記商用三相交流電源の電圧変動に対応するように
なっている。

ここで、上記タップ巻線２６は、−法主巻線２５の内側
に設けられて該−法主巻線２５とその内側に位置する二
次巻線２２との間に配置されている。尚、一次巻線２３
の内周面この場合タップ巻線２６の内周面と二次巻線２
２の外周面との間の距離である内側主ギャップｄ１を、
一次巻線２３の外周面この場合−法主巻線２５の外周面
と二次巻線２４の内周面との間の距離である外側主ギャ
ップｄ２よりも大きく設定している。これにより、正群
インピーダンスと負群インピーダンスの値を等しくする
ようにしている。

このような構成の本実施例によれば、一次巻線２３のタ
ップ巻線２６を、−法主巻線２５とその内側に位置する
二次巻線２２との間に即ちもともとギャップの大きい内
側主ギヤツプ側ｌ側に配置したので、ギャップの狭い外
側主ギヤツプ側にタップ巻線１２を配置していた従来構
成（第５図参照）に比べて、タップ巻線の巻回数が同じ
即ちその径方向の厚さ寸法が同じであることを考慮する
と、タップ切換えに伴なう漏れ磁束の変化の割合が小さ
くなる。このため、インピーダンスの変動も小さくなる
。従って、タップ切換えに伴なう正群インピーダンスと
負群インピーダンスとの相違を、従来に比べて小さくす
ることができる。この結果、サイクロコンバータの出力
波形の歪みが大きくなることを極力防止できる。尚、本
実施例において、正群インピーダンス及び負群インピー
ダンスに影響を与える漏れ磁束の分布は、第２図に示す
ようになる。この第２図において、タップ巻線２６全体
に通電する場合即ち最高タップ時の漏れ磁束分布を実線
で示し、タップ巻線２６全体に通電しない場合即ち最低
タップ時の漏れ磁束分布を一点鎖線で示す。

ところで、従来構成（第５図参照）では、もともとギャ
ップの狭い外側主ギヤツプ側にタップ巻線１２を配置し
ていたので、タップ巻線１２の外周面と外側の二次巻線
の内周面との間が狭く、この間にタップの口出し線を通
すことができないため、タップの口出し部をタップ巻線
１２の上下両端側にそれぞれ設けなければならなかった
。このため、タップの口出し部にリード線を接続する作
業をタップ巻線１２の上下両端で行なわなければならず
、作業性が悪いという欠点があった。これに対して、上
記実施例では、タップ巻線２６を、−法主巻線２５とそ
の内側に位置する二次巻線２２との間に配置し、更に、
タップ巻線２６の内周面と内側の二次巻線の外周面との
間のギャップを大きく設定しているので、この間にタッ
プの口出し線を通すことができる。従って、タップの口
出し部をタップ巻線の例えば上端側にだけ設けることが
でき、タップの口出し部にリード線を接続する作業性を
向上できる。

尚、上記実施例においては、内側主ギャップを従来（第
５図参照）と同じにしているが、この場合、タップ巻線
２６に通電しないときには、タップ巻線２６の径方向厚
さ寸法の分だけ内側主ギャップが従来に比べて広がり、
漏れ磁束が多くなってインピーダンスが大きくなること
になる。従って、これに着目し、上記実施例に代えて、
タップ巻線に通電しないとき即ち一次主巻線の内周面と
内側の二次巻線の外周面との間のギャップを従来（第５
図参照）の内側主ギャップと同じに設定するようにして
も良い。この場合には、内側主ギャップ（タップ巻線の
内周面と内側の二次巻線の外周面との間のギャップ）を
従来に比べて小さくできるから、一次巻線及びその外側
の二次巻線の各巻径を小さくでき、全体構成の小形化及
び軽量化を図り得、また、使用導体量を減少できると共
に、損失を低減できる。

第３図は本発明の第２の実施例を示すもので、第１の実
施例と異なるところを説明する。この第３図に示すよう
に、二次巻線２２に代わる二次巻線２７は、上下に配設
された２個の部分二次巻線２７ａ、２７ｂからなる。ま
た、一次巻線２３に代わる一次巻線２８は、−法主巻線
２９及びタップ巻線３０から構成されている。上記−法
主巻線２９は、上下に配設された２個の部分−法主巻線
２９ａ、２９ｂからなる。また、タップ巻線３０は、同
じく上下に配設された２個の部分タップ巻線３０ａ、３
０ｂからなる。更に、二次巻線２４に代わる二次巻線３
１は、上下に配設された２個の部分二次巻線３１ａ、３
１ｂからなる。これによって、第１の実施例に示すサイ
クロコンバータ用変圧器を上下に２個設けた構成と同等
になっている。

従って、この第２の実施例においても第１の実施例と同
じ作用効果を得ることができるが、特に、第１の実施例
に示すサイクロコンバータ用変圧器を２個使用する場合
には、上記第２の実施例による１個の変圧器で対応する
ことができる。

［発明の効果］ 本発明は以上の説明から明らかなように、次巻線のタッ
プ巻線を、−法主巻線とその内側に位置する二次巻線と
の間に配置する構成としたので、タップ切換えに伴なう
正群インピーダンスと負群インピーダンスとの相違を極
力小さくし得て、サイクロコンバータの出力波形の歪み
を極力防止することができるという優れた効果を奏する
。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の第１の実施例を示すもので
、第１図は部分縦断面図、第２図は漏れ磁束の分布を示
す図である。また、第３図は本発明の第２の実施例を示
す第１図相当図である。 そして、第４図ないし第６図は従来構成を示すもので、
第４図は電気的構成図、第５図及び第６図はそれぞれ第
１図相当図及び第２図相当図である。 図面中、２２．２７は二次巻線、２３．２８は一次巻線
、２４．３１は二次巻線、２５．２９は一次主巻線、２
６．３０はタップ巻線を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．一次主巻線及びタップ巻線からなり交流電源に接続
   される一次巻線と、この一次巻線の内外に設けられサイ
   クロコンバータの正群コンバータ及び負群コンバータに
   それぞれ接続される２個の二次巻線とを備えたものにお
   いて、前記一次巻線のタップ巻線を、前記一次主巻線と
   その内側に位置する二次巻線との間に配置したことを特
   徴とするサイクロコンバータ用変圧器。