JPH0466370B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の対象〕 本発明は電圧調整器に関し、とくに、電力調
整、フリツカー防止あるいはライン電圧調整に適
した磁気制御形電圧調整器に関する。

〔技術分野〕 従来、鉄共振形電圧調整器が提案されている
が、この電圧調整器は定格容量が5KVA以下のも
のに限られていた。しかも、電圧調整器の出力電
圧が入力電圧の周波数の影響を受け易い欠点があ
る。さらに、負荷インピーダンスの変化に対して
出力電圧を精度良く調整することができない。ま
た、半導体装置や磁気増巾器等の可飽和リアクト
ルを用いた静止形電圧調整器により電圧を調整す
る方式が提案されている。これら調整器は応答性
が早いという利点があるが、定格容量の増加に比
例して寸法重量が著しく大きくなり、高価であつ
た。しかも、出力電圧の波形歪みが大きいため
に、バルギーで高価な外部フイルターを必要とし
ていた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は応答性が速くて、出力波形が良
好な小形軽量の磁気制御形電圧調整器を提供する
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負
荷容量がとれ、使用材料が少なく、鉄損、銅損を
著しく軽減した、高効率の電圧調整器を提供する
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
易な電圧調整器を提供することにある。

〔発明の構成〕

本発明の磁気制御形電圧調整器は主磁束ループ
路とこのループ路の一部をバイパスさせるための
エアギヤツプを備えた少なくとも１つの磁気分路
と、この磁気分路により区分された第１および第
２コア部とを備えた鉄心と、前記第１コア部に巻
装され、高圧端子と中圧端子間に接続された第１
直列巻線と、前記第１コア部に巻装され、前記第
１直列巻線と第１中性端子間に直列接続された分
路巻線と、前記第２コア部に巻装され、前記分路
巻線と第２中性端子間に前記第１直列巻線とは逆
極性で差動結合された第２直列巻線と、前記第２
コア部の少くとも一部の磁気飽和状態を変えて、
前記第１直列巻線と前記分路巻線とにより生成さ
れた磁束を前記主磁束ループ路から前記磁気分路
に分路させることにより出力電圧を調整する制御
巻線とを備えたことを特徴とする。

〔実施例〕

本発明による磁気制御形電圧調整器の望ましい
実施例を第１〜５図を参照しながら説明する。

第１図において、磁気制御形電圧調整器１０は
主磁束ループ路を構成する第１コア部１２ａと第
２コア部１２ｂと、主磁束ループ路の１部をバイ
パスさせるための磁気分路１４とと備えた変圧器
鉄心１２を備える。第１巻鉄心１２の第１コア部
１２ａ上に第１直列巻線１６と分路巻線１８が巻
装され、一方、第２コア部１２ｂ上に第２直列巻
線２０が巻装される。第１直列巻線１６は高圧端
子Ｕと中立端子ｕとの間に接続され、分路巻線１
８は第１直列巻線１６に同一極性で直列接続され
る。分路巻線１８の下端部は第１中性点V₁に接
続される。第２直列巻線２０は分路巻線１８の下
端部と第２中性点V₂との間において第１直列巻
線１６とは逆極性で接続される。第２コア部１２
ｂの少くとも一部の磁気飽和状態を変えて、磁気
分路１４の磁束密度を制御するために可飽和鉄心
として作用する第２巻鉄心２２と、制御巻線２４
とが設けられている。

第２〜３図において、第１巻鉄心１２は主磁束
ループ路を構成するセンター・レツグ２６とアウ
ター・レツグ２８，３０を備える。センター・レ
ツグ２６は磁気分路１４により分離された第１コ
ア部１２ａと第２コア部１２ｂを備える。センタ
ー・レツグ２６は第１巻鉄心１２の上に配置され
て、固定具３２，３４で互いに固定されて一体化
される。第２，３，５図より明らかなように、磁
気分路１４は多枚数のケイ素鋼板を積層した断面
Ｃ形状の鉄心からなる。磁気分路１４の溝１４ａ
はセンター・レツグ２６と磁気的に結合するよう
に配置してある。磁気分路１４の端部１４ｂ，１
４ｃは一定のエアギヤツプに相当する所要の厚み
の間装物３６，３８を挾んで第１巻鉄心１２のア
ウター・レツグ２８，３０上に配置され、固定具
４０，４２によつてアウター・レツグ２８，３０
に固定されて、各鉄心は一体化される。磁気分路
１４は主磁束ループ路の磁束の一部を高リラクタ
ンスをなすギヤツプ（間装物３６，３８により形
成される）を介してアウター・レツグ２８，３０
に分路させて後述の如く出力電圧を調整するとと
もに、高調波を減衰させ、出力電圧の波形歪みを
少なくするように機能する。第２巻鉄心２２は磁
気分路１４の下側においてセンター・レツグ２６
の上に配置されて磁気的に結合され、固定具４
４，４６によつて各鉄心は一体化される。第１直
列巻線１６および分路巻線１８、第２直列巻線２
０ならびに制御巻線２４はセンター・レツグ２６
上に巻かれて、ほぼ同一平面内に配置される。さ
らに、各巻線の上面と下面は第２巻鉄心２２の上
面と第１巻鉄心１２の下面とにそれぞれ整列する
ように配置される。すなわち、第１直列巻線１６
と分路巻線１８のコイル・ブロツクと第２直列巻
線２０からなるコイル・ブロツクと、制御巻線２
４のコイル・ブロツクはセンター・レツグ２６、
第１、第２巻鉄心１２，２２の厚み内にほぼ配置
される。センター・レツグ２６の第３コア部１２
Ｃは第１巻鉄心１２の外側の下方に延びていて、
２４はセンター・レツグ２６の下端部１２ｃ上に
巻かれている。第２巻鉄心２２の上半部は第１巻
鉄心１２とオーバラツプするようにセンター・レ
ツグ２６上に配置され、第２直列巻線２０のコイ
ル・ブロツクと制御巻線２４のコイル・ブロツク
は第２巻鉄心２２により囲まれている。第２，３
図において第２巻鉄心２２の上部と下部はそれぞ
れ固定具４４，４６によりセンター・レツグ２６
とともに補助磁束ループ路を構成し、制御巻線２
４に直列制御電流が供給されたときに制御巻線２
４の磁束の通路として機能する。すなわち、制御
コイル２４の磁束はセンター・レツグ２６の第２
コア部１２ｂを部分的に磁気飽和させ、もつて第
１直列巻線１６および分路巻線１８の磁束を主磁
束ループ路から磁気分路１４を介してアウター・
レツグ２８，３０にシフトさせる。

第１直列巻線１６と分路巻線１８はセンター・
レツグ２６の第１コア部１２ａ上に巻かれて単巻
変圧器を構成し、第２直列巻線２０が第２コア１
２ｂ上に第１直列巻線１６とは逆極性で巻かれ
て、いわゆる、差動結合される。

上記構成において、中圧端子ｕと第１中性端子
V₁を交流電源に接続して、高圧端子Ｕと第２中
性点端子V₂とを負荷に接続すると、第１、第２
直列巻線１６，２０に大電流が流れ、分路巻線１
８には入力電流と出力電流との差電流が流れる。

磁気制御形電圧調整器１０の自己容量を小さく
して装置の小形化を図るために、第１直列巻線１
６と分路巻線１８との巻数比を大きく選択する。
たとえば、中圧端子ｕと第１中性端子V₁に100
〔Ｖ〕の交流電源を接続して、高圧端子Ｕと第２
中性端子V₂を負荷に接続する目的で電圧調整器
１０を設計するときは入力電圧100Vに対して出
力電圧が１％上昇して101Vとなるように第１直
列巻線１６の巻数n₁と分路巻線１８の巻数n₂を選
択する。つぎに、第２直列巻線２０の巻数n₃は調
整したい出力電圧の変動範囲に応じて定める。す
なわち、出力電圧を101〜90.9〔Ｖ〕の10％の範囲
内で変化させる場合には第２直列巻線２０の巻数
n₃は下記の式で定める。

n₃＝（n₁＋n₂）×E₀−E′₀／E₀ 上記式において、E₀は最大出力電圧101〔Ｖ〕
に相当し、E′₀は最少出力電圧90.9〔Ｖ〕に相当す
る。

第１，２図において、制御巻線２４に直流制御
電流が供給されないときは、第１直列巻線１６と
分路巻線１８および分路巻線１８に差動結合され
た第２直列巻線２０により生じた磁束がセンタ
ー・レツグ２６からアウター・レツグ２８，３０
を通過して、センター・レツグ２６に循還する。
このとき、第１直列巻線１６と分路巻線１８の生
ずる磁束φ₁と第２直列巻線２０の生ずる磁束φ₂
とは逆方向になつているから、相互磁束全体とし
ては、差になつて作用する。したがつて、このと
きの出力電圧は最少のE′₀となる。

つぎに、制御巻線２４をDC電源（図示せず）
に接続して、第２巻鉄心２２を介してセンター・
レツグ２６の第２、第３コア部１２ｂ，１２ｃを
磁気飽和させると、第１直列巻線１６と分路巻線
１８の生ずる磁束φ₁は磁気分路１４にシフトさ
れる。このとき、磁束φ₁は第１コア部１２ａ、
アウター・レツグ２８，３０および磁気分路１４
を介して循還し、端子Ｕ，V₂間の出力電圧は最
大のE₀となる。制御巻線２４に供給されるDC電
流を少なくすると、それに応じて出力電圧は低下
する。このように、センター・レツグ２６の第
２、第３コア部１２ｂ，１２ｃの磁気飽和状態を
可変制御することにより、第１直列巻線１６と分
路巻線１８に対する第２直列巻線の差動結合状態
を変化させて磁気分路１４にシフトされる第１直
列巻線１６および分路巻線１８の磁束を制御し、
端子Ｕ，V₂間の出力電圧を可変制御できる。

〔発明の効果〕

以上より明らかなように、本発明による電圧調
整器はつぎのような効果をもたらす。

本発明の磁気制御形電圧調整器では自己容量の
極めて小さな構造を採用したために、大幅な小形
軽量化と低価格化が図れる。しかも、電圧調整器
の使用材料が著しく少なくなり、鉄損、銅損が少
なくなるために、高効率である。すなわち、鉄心
の全長が短くなつて磁気抵抗が減少し、全体の所
有資料が減り、損失の発生減が著しく減少するた
め、高効率である。さらに、本発明の構造では単
一の制御巻線の採用を可能にして各巻鉄心と各巻
線とを同一平面内に配置したために、電圧調整器
の超薄形化とコンパクト化が達成される。なお、
センター・レツグと各巻鉄心とは固定具により一
体化したため、製造、組立が簡単である。さら
に、主磁束ループ路にエアギヤツプを介して磁気
分路を設けたために、高調波を減衰させて出力電
圧の波形歪みを改善する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による磁気制御形電圧調整器の
望ましい実施例の結線図、第２図は第１図の電圧
調整器の平面図、第３図は第２図の電圧調整器の
右側図、第４図は第２図の電圧調整器の底面図、
第５図は第２図の−Ｖ線の断面図をそれぞれ示
す。 １２……第１巻鉄心、１６……第１直列巻線、
１８……分路巻線、２０……第２直列巻線、２２
……第２巻鉄心、２４……制御巻線、２６……セ
ンター・レツグ、２８，３０……アウター・レツ
グ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 主磁束ループ路とこのループ路の一部をバイ
   パスさせるためのエアギヤツプを備えた少くとも
   １つの磁気分路と、この磁気分路により区分され
   た第１および第２コア部とを備えた鉄心と、前記
   第１コア部に巻装され、高圧端子と中圧端子間に
   接続された第１直列巻線と、前記第１コア部に巻
   装され、前記第１直列巻線と第１中性端子間に直
   列接続された分路巻線と、前記第２コア部に巻装
   され、前記分路巻線と第２中性端子間に前記第１
   直列巻線とは逆極性で逆動結合された第２直列巻
   線と、前記第２コア部の少くとも一部の磁気飽和
   状態を変えて、前記第１直列巻線と前記分路巻線
   とにより生成された磁束を前記主磁束ループ路か
   ら前記磁気分路に分路させることにより出力電圧
   を調整する制御巻線とを備えた磁気制御形電圧調
   整器。 ２ 前記鉄心がセンター・レツグとアウター・レ
   ツグを有する第１巻鉄心と、前記センター・レツ
   グ上に前記第２直列巻線と前記制御巻線を囲むよ
   うに配置された第２巻鉄心とを備え、前記センタ
   ー・レツグが前記第１巻鉄心の外方に延びる第３
   コア部を備え、前記制御巻線が前記第３コア部に
   巻装されたことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の磁気制御形電圧調整器。 ３ 前記第１巻鉄心と前記センター・レツグとを
   固定する第１の固定具と、前記第２巻鉄心と前記
   センター・レツグとを固定する第２の固定具とを
   さらに備えたことを特徴とする特許請求の範囲第
   ２項記載の磁気制御形電圧調整器。 ４ 前記センター・レツグの一方の側に前記第１
   巻鉄心が配置され、前記センター・レツグの他方
   側に前記第２巻鉄心が配置されたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項ないし第３項記載の磁気
   制御形電圧調整器。 ５ 前記第１直列巻線および前記分路巻線と、前
   記第２直列巻線と、前記制御巻線とがほぼ同一平
   面内に配置されたことを特徴とする特許請求の範
   囲第４項記載の磁気制御形電圧調整器。 ６ 前記センター・レツグの前記第２、第３コア
   部と前記第２巻鉄心が補助磁束ループ路を形成
   し、前記補助磁束ループ路が前記制御巻線により
   磁気飽和されることを特徴とする特許請求の範囲
   第２項または第３項記載の磁気制御形電圧調整
   器。 ７ 前記第１直列巻線および分路巻線と、前記第
   ２直列巻線と、前記制御巻線とが前記センター・
   レツグと前記第１および第２巻鉄心との厚み内に
   ほぼ配置されたことを特徴とする特許請求の範囲
   第５項記載の磁気制御形電圧調整器。