JPH0370428A - 定電圧電源装置 - 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〕 この発明は定電圧電源装置に関し、特に電線に変流器（
以下ＣＴと称する）を結合して小負荷用の電力を取り出
すようにした定電圧直流電源装置に関するものである。

〔従来の技術〕

電カケープルの洞道内部で各種監視機器、センサ、通信
機器等を使用する場合、これらの機器用に小電力の定電
圧電源が必要となる。この場合、高電圧電カケープルか
らＣＴを介して必要な電力を得る装置として、例えば特
開昭６１−１０６０２５号公報に示されたものがある。

この装置は、電線に飽和型ＣＴを結合し、そのＣＴの２
次巻線に整流回路及び平滑回路を接続したものであり、
電線電流が一定以上に大きくなった場合は、ＣＴの磁性
コアの飽和特性により、２次電圧が一定以上に上昇する
ことを抑制するようにしたものである。

なお、上記装置においてＣＴの２次巻線側ヘツェナーダ
イオード、アレスタ等の非直線性素子が接続されるが、
これはサージ電流の吸収を目的としたものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

飽和型ＣＴを用いた上記の装置は、電線電流が大きくな
ると出力電圧の変動が大きくなると共に、地絡時に大電
流（例えば、５００ＫＶケーブルの例では６３に０が流
れると、２次側電圧が高電圧（後述の実験例２の比較例
では１２．５にＶ）に達し、装置を破壊するに至る問題
がある。

なお、サージ電流の吸収を目的とした非直線性素子は、
持続時間が数ｌＯ〜数１００μｓのサージ電流の吸収に
は有効であるが、上記のごとき大電流が流れた場合には
、過大なエネルギーのため熱的破壊に至り、これを短絡
して定電圧化する効果は期待できない。

そこで、この発明はｔ線電流の広鎌囲にわたり２次電圧
の変動を抑制し、これを定電圧化することができる定電
圧電源装置を提供することを第１の目的とする。

また、この発明の第２の目的は、複数回線で送電する場
合に、１回線が送電停止になっても定電圧電源装置の電
源として利用できるようにすることを目的とする。

〔課題を達成するための手段〕 上記第１の目的を達成するために、この発明の第１の手
段は、電線に変流器（ＣＴ）を結合し、その変流器の２
次巻線に整流回路及び平滑回路を接続してなる定電圧電
源装置において、上記変流器の２次巻線間にゲート端子
を有するスイッチング素子及びこれと並列に過電圧検出
回路を接続し、上記過電圧検出回路の出力側にトリガー
発生回路を設け、そのトリガー発生回路から上記スイッ
チング素子のゲート端子にトリガー信号を与えるように
したものである。

また、上記の第２の目的を達成するために、この発明の
第２の手段は、複数本の電線のそれぞれにＣＴを結合し
、各ＣＴの２次巻線を並列に接続して、その負荷側に上
述の第１手段と同様の回路を接続した構成としたもので
ある。

〔作用〕

上記の第１の手段による定電圧電源装置において、ＣＴ
の２次側電圧が一定レベル以下である場合は、スイッチ
ング素子は非導通状態にあり２次側電圧は直接整流回路
で整流され、更に平滑回路で平滑され、所要の負荷に加
えられる。

ＣＴの２次側電圧が一定レベルを超えると、過電圧検出
回路の出力によりトリガー発生回路からトリガー信号が
発せられ、スイッチング素子のゲート端子に与えられる
。これによりスイッチング素子が導通するので、ＣＴの
２次側が短絡され、ＣＴから負荷への電力の供給が停止
される。

短絡中は、平滑回路のコンデンサの放電電流により負荷
に電力を供給する。

以上の動作を交流の半サイクルごとに繰り返すことによ
り、定電圧化が行われる。

また、上記の第２の手段による定電圧電源装置において
、１回線が送電停止になっても、送電中のｔ線のＣＴの
２次側電圧により、上述の場合と同様の作用が行われる
。

〔第１実施例〕 第１図において、１は電カケープル等の電線、２はＣＴ
、３はＣＴの磁性コア、４は２次巻線である。ＣＴ２の
磁性コア３は電線１の外周に装着される。これにより２
次巻線４に交流出力が得られる。

２次巻線４には、過電圧保護装置５、整流回路６及び、
平滑コンデンサ７が接続され、平滑コンデンサ７０両端
子から負荷８に所要の電圧を加えるようにしている。

過電圧保護装置５は、２次巻線に逆並列に接続された２
個のサイリスタ９．１０、過電圧検出回路１１及び、各
サイリスタ９．１０のゲート端子にトリガーを加えるト
リガー発生回路１２．１３から戒る。過電圧検出回路１
１は、分圧抵抗回路とツェナーダイオード等の定電圧素
子により構成される通常のものである。またトリガー発
生回路１２．１３もＣＲの充放電回路で構成される通常
のものである。１４はサージ電圧吸収用のアレスタであ
る。

ＣＴ２の２次側電圧が一定レベル以下であるときは、各
サイリスタ９．１０はいずれも消弧状態にあり、２次側
電圧はそのま＼整流回路６に加えられ、その出力の直流
電圧により平滑コンデンサ７が充電されると共に、その
電圧が負荷８に加えられる。

２次側電圧が一定レベルを超えると、過電圧保護装置５
の過電圧検出回路１１により検出され、２次側電圧の交
流（商用周波数）の極性に応じていずれか一方のトリガ
ー回路１２．１３に加えられる。

いま、トリガー回路１２に加えられたとすると、その回
路１２から発生されたトリガーパルスは、一方のサイリ
スタ９のゲート端子に加えられ、そのサイリスタ９を点
弧させる。

サイリスタ９の点弧によりＣＴ２の２次巻線４が短絡さ
れ、負荷８へ過大な電圧が加わることを防止する。２次
巻線４が短絡されている間は平滑コンデンサ７の放電に
より電力を供給する。

２次側電圧の極性が変わると、サイリスタ９が消弧され
、２次巻線４の短絡が解除される。これにより、ＣＴ２
から負荷８及び平滑コンデンサ７への電力の供給が行わ
れる。２次側電圧のレベルが一定以上になると、トリガ
ー発生回路１３及びサイリスク１０が上述の場合と同様
の動作を行う。

以上の動作の繰り返しにより、定電圧化が行われる。

〔実験例１〕 第１図の回路において、ケーブル電流１００Ａでサイリ
スタ９．１０が動作するように設計し、負荷８として７
２０Ωの抵抗を使用し、電線１の商用周波数電流を０〜
１５００Ａまで変化させたときの直流出力電圧を測定し
た。

このとき、ＣＴ２の磁性コア３は、カットコア型であり
、その材質は方向性けい素鋼板、大きさは内径１９０閣
、外径２３０■、幅１００■であった。

実験結果を第２図に示す。この実験結果から、電線１の
電流が設定（！ｌ１００Ａを越えると定電圧化すること
がｎ認できた。なおこの場合の出力は４２Ｗであった。

〔実験例２〕 地絡電流が流れた場合の過電圧保護機能をＷ！認するた
め、何らの過電圧保護対策を施さないＣＴ単体に、負荷
抵抗（７２０Ω）のみを接続した比較例と、第１図の本
願の実施例について比較実験を行なった。ＣＴの仕様は
、いずれも実験例１の場合と同様である。実施例の場合
のサイリスクはケーブル電流１００Ａで動作するように
設定し、具体的には動作設定電圧を１７６Ｖとした。

電線１に商用周波電流６３ＫＡを０．２秒間流した場合
に発生する２次側端子間電圧を測定した。その結果を第
１表に示す。

第１表 この実験結果によると、実施例の場合は電線電流１００
＾で動作するように設定しているサイリスタの出力電圧
は、その６３０倍にあたる６３ＫＡの地絡電流に対して
も設定電圧の高々ｌＯ％しか上昇せず、過電圧に対し十
分保護できることが確認できた。

また、試験後のサイリスタの動作電圧は設定時とほぼ等
しく定電圧性能を維持していることも、あわせて確認し
た。

これに対し、比較例の場合は、装置を破壊する高電圧が
発生しており、磁性コアの飽和特性だけに頼って出力を
定電圧化することはできないことがｉｔ認できた。

′以上述べた実施例は、逆並列に接続したサイリスタを
２個使用しているが、これらのサイリスクの代りに双方
向性サイリスタ（商品名「トライアックＪ）を使用して
もよい、また、これらに代えてパワートランジスタも使
用することができる。

〔第２実施例〕 第３図は複数本の電線１により送電する場合の実施例で
ある。この場合は、各電線１にそれぞれＣＴ２を結合す
ると共に、その２次巻線４を並列に接続し、その負荷側
に第１図の場合と同様の回路を接続する。

この場合、各電線１に流れる電流の大きさ及び位相が一
致していると、負荷側に供給される電力は２倍となる。

また、最大１２０度の位相差がある場合は、ＣＴ２相互
間に循環電流が流れるが、その場合でも前述の１回線の
場合と同じ電力が供給される。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明はサイリスタ等の３端子スイツ
チング素子を用い、過電圧検出回路による一部レベル以
上の電圧の検出によりスイッチング素子を導通させ、Ｃ
Ｔの２次側を短絡するようにしたので、広範囲の電線電
流に対して定電圧特性を発揮する。また地絡時の過大電
流についてもこれを十分抑制する効果があるので、２次
側に接続される機器を保護することができる。

なお、複数本の電線にＣＴを介して接続した場合は、１
回線の送電停止があっても他のｔ線から電力を供給する
ことができ、停電の影響を受けない。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１実施例の回路図、第２は実験結果のグラフ
、第３図は第２実施例の一部を示す回路図である。 １・・・・・・電線、　　　　　　２・・・・・・ＣＴ
。 ３・・・・・・磁性コア、　　　４・・・・・・２次巻
線、５・・・・・・過電圧保護装置、６・・・・・・整
流回路、７・・・・・・平滑コンデンサ、８・・・・・
・負荷、９．１０・・・・・・サイリスク、 １１・・・・・・過電圧検出回路、 １２．１３・・・・・・トリガー発生回路、１４・・・
・・・アレスタ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電線に変流器（ＣＴ）を結合し、その変流器の２
   次巻線に整流回路及び平滑回路を接続してなる定電圧電
   源装置において、上記変流器の２次巻線間にゲート端子
   を有するスイッチング素子及びこれと並列に過電圧検出
   回路を接続し、上記過電圧検出回路の出力側にトリガー
   発生回路を設け、そのトリガー発生回路から上記スイッ
   チング素子のゲート端子にトリガー信号を与えるように
   したことを特徴とする定電圧電源装置。
2. （２）複数本の電線のそれぞれに変流器（ＣＴ）を結合
   し、各変流器の２次巻線を並列に接続してなる請求項１
   に記載の定電圧電源装置。