JPH04120380U - ケーブル試験用交流高電圧発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複雑な試験用交流高電圧波形を簡便な装置に
より発生する。 【構成】 交流電源１からの電圧が変圧器２で昇圧さ
れ、保護抵抗器４を介してコンデンサ５に充電された後
に、放電ギャップ６及び抵抗器７を介して容量性試料Ｓ
に印加され、ギャップ６で放電することにより出力電圧
は不連続に変化する複雑な波形となる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、耐電圧性能試験に用いられるケーブル試験用交流高電圧発生装置に 関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来、電力ケーブル等の絶縁体の耐電圧性能を設計するには、そのケーブルが 使用される波形の電圧を変圧器等により通常よりも高くして被験ケーブルに印加 し、破壊試験によって耐電圧性能を把握している。例えば、通常の商用交流送電 用ケーブルの場合には、商用交流電圧によって破壊試験を行っている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

近年では、電力用半導体の発達により、モータ等の高電圧機器への電力供給に 、パルス幅変調などを行ったインバータ出力が用いられる場合が多い。その場合 の電圧波形は、例えば単位インバータの多段接続による階段状の交流波形や、交 流基本波にキャリアの高周波を重畳した波形等であり、従来の滑らかな正弦波形 とは著しく異なるため、耐電圧性能も異なると考えられている。

【０００４】 しかしながら、このような複雑な電圧波形を実際の使用電圧よりもはるかに高 圧の試験電圧において発生させることはなかなか困難であり、そのような電圧波 形の発生装置の製作は非常に高価につく。

【０００５】 本考案の目的は、複雑な電圧波形を簡便かつ安価に発生可能なケーブル試験用 交流高電圧発生装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

上述の目的を達成するための本考案に係るケーブル試験用交流高電圧発生装置 は、交流高電圧発生用の変圧器と、該変圧器の二次側に保護抵抗器を介して接続 した高周波短絡用のコンデンサと、該コンデンサの電荷を被検ケーブルに伝える 一定の放電電圧の放電ギャップ及び直列に接続された抵抗器と、前記被検ケーブ ルと並列に接続した放電用の抵抗器とを有することを特徴とするものである。

【０００７】

【作用】

上述の構成を有するケーブル試験用交流高電圧発生装置は、単純な波形の入力 電圧を変圧器で昇圧し、放電ギャップで放電させることにより不連続に変化する 複雑な出力電圧を発生する。

【０００８】

【実施例】

本考案を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。 図１は試験用交流高電圧発生装置の回路図であり、商用交流電源１に昇圧用の 変圧器２の一次側が接続され、変圧器２の二次側は一端はアース３に接地され、 他端は保護抵抗器４を介してコンデンサ５及び放電ギャップ６の一方の導体球か ら成る電極６ａに接続されている。放電ギャップ６の他方の導体球から成る電極 ６ｂは抵抗器７を介して被検ケーブルの絶縁体である容量性試料Ｓに接続されて いる。また、試料Ｓに並列に放電用の抵抗器８を接続するためにスイッチ９が設 けられており、試料Ｓに印加する電圧波形を変えることができる。

【０００９】 (1) 階段状に変化する交流電圧の発生 インバータ出力電圧では、単位ブリッジ回路の直列多段接続により、電圧が階 段状に変化する交流電圧成分を有する場合がある。図２に示すように、このよう な階段状変化を有する交流電圧波形は、図１のスイッチ９をオフにすること、つ まり抵抗器８を取り外すことによって得られる。

【００１０】 先ず、予め電極６ａ、６ｂの間隔などを固定して、ギャップ６の放電開始電圧 Vsを変圧器２の二次側電圧である交流高電圧V1の波高値よりも低い値に設定して おく。次に、変圧器２によって交流高電圧を印加すると、変圧器２の二次側の電 位に対応してギャップ６の電源側電極６ａの電位が変化し、これに対向する試料 側電極６ｂとの間に電位差が発生する。このギャップ６の電位差がVsに到達する と放電し、抵抗器７を介して試料Ｓの静電容量Csが充電され、試料Ｓの電位はVs だけ上昇する。容量Csの電圧が上昇すると放電ギャップ６の電位差はVs未満にな り、ギャップ６での放電は停止する。

【００１１】 試料Ｓの容量Csに充電された電荷は、試料Ｓの抵抗値が極めて大きく、放電用 の抵抗器８がないために減少せず、試料Ｓの電位はギャップ６の放電が再び起こ るまでの期間はVsの値を保っている。このギャップ６の放電停止期間中は、ギャ ップ６の電源側電極６ａの電位は、変圧器２の出力によって放電時の値から上昇 又は下降してゆくので、ギャップ６の電位差は再びVsになり再度放電が発生する 。このとき、容量Csには前回のギャップ６の放電時の電位に、電圧Vsが変化分と して加算される。交流電圧波形の上昇時には電圧Vsだけ加算され、下降時にはVs だけ減算される。このように、ギャップ６での放電によるコンデンサ５の充電と 放電及び停止期間の繰り返しによって、試料Ｓには図２に示すような階段状に変 化する最大振幅V2の交流電圧波形が印加されることになる。

【００１２】 (2) 交流基本波成分への高周波重畳電圧波形の発生 図１の回路において、階段状交流電圧波形の発生の場合には放電用の抵抗器８ を切り離して抵抗値を無限大としたが、図３に示すように商用周波数の交流に高 周波電圧が重畳された波形を発生する場合には、時定数ｔ＝Cs・Ｒを適当な値に 選定した抵抗値Ｒの抵抗器８をスイッチ９により試料Ｓと並列に接続し、ギャッ プ６の放電の停止期間中は静電容量Csに充電された電荷を抵抗器８によって放電 させる。

【００１３】 即ち、(1) と同様に、放電ギャップ６の放電電圧を予め交流高電圧V1の波高値 よりも低い値Vsに設定しておくと、ギャップ６の電位差がVsになる度に放電が起 こり、コンデンサ５がVsだけ充電されるが、充電された電荷はギャップ６の放電 停止期間中に時定数ｔ＝Cs・Ｒで放電されるので、ギャップ６の両電極６ａ、６ ｂ間の電位差は(1) の場合よりも早く電圧Vsに回復する。その結果、商用周波数 交流の１周期中の放電回数は(1) の場合より多く、その回数は時定数ｔによって 決定される。

【００１４】 また、時定数ｔの値を大きく選定すると、試料Ｓの静電容量Csに充電されてい た電荷が抵抗器８によって完全に放電される前に、次のギャップ放電による試料 Ｓへの充電が起こるために、図３に示すような交流基本波電圧V1にギャップ放電 電圧で決定される大きさの高周波電圧が重畳された電圧波形が試料Ｓに印加され る。

【００１５】 このように、放電ギャップ６を介して電荷を供与することにより、商用周波数 交流から、階段状交流電圧や高周波の重畳した交流電圧を得ることができる。こ のとき、保護抵抗器４によってコンデンサ５への突入電流を低減し、コンデンサ ５は変圧器２の２次巻線のインダクタンスとギャップ６の静電容量による共振を 抑制する。また、ギャップ６と試料Ｓの間に接続されている抵抗器７は試料Ｓの 静電容量Csへの突入電流を低減し、ギャップ６での放電時間を延長すると同時に 、ギャップ６での電圧降下による損失を減少する。このため、ギャップ６の電極 ６ａ、６ｂが放電により過熱する虞れが殆どない。

【００１６】 なお、実施例においては試料Ｓの静電容量をCsとしているが、試料Ｓの静電容 量が不足する場合には、試料Ｓと並列に別のコンデンサを接続し、試料Ｓとコン デンサの静電容量の和をCsとしてもよい。

【００１７】

【考案の効果】

以上説明したように本考案に係るケーブル試験用交流高電圧発生装置によれば 、変圧器と放電ギャップを用いることにより、商用周波数交流に複雑な周波数成 分が重畳した階段状交流や、高周波を含んだ交流などの高電圧の試験電圧波形を 簡便かつ安価に発生することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の回路図である。

【図２】入出力波形の図である。

【図３】入出力波形の図である。

【符号の説明】

１ 交流電源 ２ 変圧器 ４、７、８ 抵抗器 ５ コンデンサ ６ 放電ギャップ ９ スイッチ Ｓ 試料

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流高電圧発生用の変圧器と、該変圧器
   の二次側に保護抵抗器を介して接続した高周波短絡用の
   コンデンサと、該コンデンサの電荷を被検ケーブルに伝
   える一定の放電電圧の放電ギャップ及び直列に接続され
   た抵抗器と、前記被検ケーブルと並列に接続した放電用
   の抵抗器とを有することを特徴とするケーブル試験用交
   流高電圧発生装置。