JPH0480908A - 変圧器 - Google Patents

変圧器

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JPH0480908A
JPH0480908A JP2193854A JP19385490A JPH0480908A JP H0480908 A JPH0480908 A JP H0480908A JP 2193854 A JP2193854 A JP 2193854A JP 19385490 A JP19385490 A JP 19385490A JP H0480908 A JPH0480908 A JP H0480908A
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広 塩田
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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) 本発明はサイクロコンバータの電源用変圧器として用い
るのに好適する変圧器に関する。
(従来の技術) この種の変圧器を用いる循環電流形サイクロコンバータ
は例えば特開昭63−186563号公報に開示されて
いるが、これを第6図によって説明するに、この図にお
いて、1は三相交流電源、2は電源巻線(−次巻線)と
正群巻線2および負群巻線3(いずれも二次巻線)から
なる三相変圧器、6はサイリスタ7を三相ブリッジ接続
してなる正群コンバータ、8はサイリスタ9を三相ブリ
ッジ接続してなる負群コンバータ、10および11は両
コンバータ6.8の双方の正負直流出力端子間に接続さ
れた循環電流制限りアクドル、12は両リアクトル10
.11の中性点間に接続された負荷である。このような
サイクロコンバータにおいて、各コンバータのサイリス
タ7.9のゲートに所定のパターンのゲート信号を与え
ると、正群コンバータ6の出力端子間、負群コンバータ
8の出力端子間および負荷12の端子間には、第7図に
太線で示す波形の電圧e、2、eo、およびeoが得ら
れる。ここでe、はe、、およびe、1の平均値である
。なお、細線は三相交流電源1の出力電圧波形を、点線
は各電圧e、、、eo。およびeoの基本波成分を示す
。このようにしてサイクロコンバータは、サイリスタの
ゲートに与えるゲート信号を制御することにより、電源
周波数をそれよりも低い範囲内で任意の周波数に直接的
に変換する周波数変換回路として利用される。
このようなサイクロコンバータにおいて、第8図に示す
ように負荷電流i。のうち正半波電流i。、は正群コン
バータ6のサイリスタ7から供給され、負半波電流10
ゎは負群コンバータ8のサイリスタ9から供給されるが
、このうち、lapを例にするとコンバータ6としては
t2−t3期間で示すようにサイリスタ7が順方向バイ
アスされている期間は電流も順方向であって順変換機能
を果たしており、またt3−t4期間で示すようにサイ
リスタ7が逆バイアス状態に移った後も引き続き電流が
順方向に流れ続ける期間では逆変換機能を果たしている
。一方のコンバータ6がこのように順変換および逆変換
機能を果たしている期間では他方のコンバータ8は電流
の通過を阻止する待機状態にある。但し、こような待機
状態が半周期毎に形成されるも、実際には第7図に示す
ように電圧に高調波を含んでいるので両コンバータ6.
8間にリアクトル10.11を介して循環電流が流れる
。変圧器2の正群巻線4および負群巻線5には半波電流
しか流れないのに対して電源巻線3には正負群両巻線4
,5のアンペアターンが同一になるように全波電流が流
れるので、正群または負群巻線の電流容量を1とした場
合、電源巻線3の電流容量は略(Tでよい。
(発明が解決しようとする課題) 従来のこのようなサイクロコンバータに電源用変圧器と
して使用される三相変圧器は三相巻線の一相分について
言うと、−脚に一個の正群巻線と一個の負群巻線5とこ
れら両巻線間に介在される一個の電源巻線とを同心配置
に設ける構成にしている。従ってもし負荷が三相ならば
コンバータを6個に増やすと共に三相変圧器を三個にし
なければならない。三相変圧器を三個に増やすことは製
造コストの上昇および設置スペースの増加を招き、更に
それだけ鉄心体積が大幅に増すため無負荷損、特に鉄損
が増加する問題がある。このような無負荷損の増加は誘
導電動機の運転方式を可変速制御方式とすることによっ
てエネルギーの消費量を節減しようとするサイクロコン
バータの採用趣旨に反することになる。
そこで、本発明の目的は、三相負荷にサイクロコンバー
タから三相交流電流を供給するためにそのサイクロコン
バータに接続される電源用変圧器を一個の鉄心で構成で
き、その結果、無負荷損を低減でき、且つ小形軽量化が
可能になると共に製造コストの低減および設置スペース
の削減が可能になる変圧器を提供することにある。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明による変圧器は三脚を有する鉄心と、正群巻線、
負群巻線および電源巻線とからなり、前記鉄心の各脚に
三個の正群巻線、三個の負群巻線および三個の電源巻線
を設けたことを特徴とする。
(作用) この変圧器は三相負荷に三相交流電力を供給するサイク
ロコンバータの電源用変圧器として使用するために、三
個のサイクロコンバータにそれぞれ三相交流電圧を印加
するのに一個のサイクロコンバータ当たり三個の正群及
び負群巻線が割り当てられ、且つ電源巻線は巻線回路イ
ンピーダンスを正、負群間で同一にするため一対の正群
および負群巻線に対して一個割り当てられ、そしてこれ
らの巻線は一個の三脚鉄心によって相互に磁気的に結合
された単独の変圧器としての構造を持つ。
このような構造の変圧器は三相変圧器を三個備えたと同
様の機能を有するにもかかわらず、鉄心が一個で済み、
その結果鉄心継鉄部は三脚鉄心の場合−個当たり二個所
に有するから三個では計6個所必要になるところ、本発
明では二個所のみてよく、それだけ鉄心体積が削減され
る。
(実施例) 以下、本発明の一実施例について第1図〜第4図を参照
しながら説明する。第4図に示すように、この実施例に
おいて変圧器20を構成する三脚形の鉄心21は三個の
脚22〜24とこれら脚22〜24の相互間をその上下
端で磁気的に結合するための二個の継鉄部25とからな
る。第2図にその一脚22についての巻線構造が示され
ているが、この図に示すように一つの脚22の外周には
先ず最内層に三個の正群巻線X pu、 Y pu、 
 Z puを軸方向に並ぶように設け、その外周に同様
に三個の電源巻線Ua、Ub、Ucを配置し、その最外
層に三個の負群巻線X nu、 Y nu、  Z n
uを配置し、以て各三個の巻線が同心配置になるように
する。
これと同一の巻線配置を他の二個の脚23.24に対し
ても行う。この場合の各脚とそれに配置された巻線との
関係を第1図に示す。この第1図において、X pv 
〜Z pv、 X pv −Z pvは夫々脚23゜2
4に設けられた正群巻線、X nv −Z nv、 X
 nw 〜Znvは夫々脚23.24に設けられた負群
巻線、V a 〜V c 、 W a −W cは夫々
脚23.24に設けられた電源巻線である。第3図にこ
の変圧器20を電源とする三相構成のサイクロコンバー
タを示す。この第3図において、26は三相負荷例えば
スター結線された三相の各相x、y、zに対応する固定
子巻線26X、26Y、26Zからなる三相誘導電動機
で、その各相の固定子巻線には一組が一相に対応する三
組のサイクロコンバータ27X、27Y、27Zの各組
から交流電圧が印加されるように結線しである。各組の
サイクロコンバータは第6図に示す正群サイクロコンバ
ータ6および負群サイクロコンバータ8と同一に構成さ
れている。即ち、6X、6Y、6Zは電動機26側の三
和即ちx、y、z相に夫々対応する固定子巻線26X、
26Y、26Zに夫々対応された正群コンバータ、8X
、8Y、8Zは固定子巻線26X、26Y、26Zに夫
々対応された負群コンバータである。このような各コン
バータと変圧器20の巻線との接続関係は次のようにな
る。先ず、同一の脚22に設けられた三個の電源巻線U
a。
Ub、Ucは並列接続して三相交流電源1の三相U、V
、W相のうちのU相に接続し、脚23に設けられた三個
の電源巻線Va、Vb、Vcは並列接続して三相交流電
源1のV相に接続し、脚24に設けられた三個の電源巻
線Wa、Wb、Wcは並列接続して三相交流電源1のW
相に接続すると共に、その三組の並列巻線を全体として
三相結線例えばスター結線する。一方、三個の脚22〜
24に分散して配置されたU、V、W相対応の3個の正
群巻線Xpu=Xpνおよび3個の負群巻線Xnu〜X
nwは夫々三相結線、例えばスター結線して夫々X相に
対応する正群コンバータ6Xおよび負群コンバータ8X
に接続し、同じく三個の脚22〜24に分散して配置さ
れたY相対応の正群巻線Ypu−Ypνおよび負群巻線
Ynu−Ynvは夫々スター結線してY相対応の正群コ
ンバータ6Yおよび負群コンバータ8Yに接続し、さら
に同じく三個の脚22〜24に分散して配置されたZ相
対応の正群巻線Zpu−Zpwおよび負群巻線Znu−
Znvは夫々スター結線してZ相対応の正群コンバータ
6Zおよび負群コンバータ8Zに接続する。
このような接続構成の結果、誘導電動機26の固定子巻
線26X、26Y、26Zにはサイクロコンバータから
三相交流電圧が印加されると共に、その周波数が各コン
バータを構成しているサイリスタ7.9へのゲート信号
の制御によって可変される。
三相負荷に三相交流電圧を印加するためのサイクロコン
バータに使用されるこの実施例の変圧器20は、三相負
荷の場合従来は第5図に示すように三台の変圧器即ち独
立した三個の鉄心28を必要とするのに対して一個の鉄
心21でよい。そこで第4図と第5図とによって図示の
寸法(尚、この場合鉄心の厚さを便宜上1とする)を用
いて鉄心の体積について従来とこの実施例とを比較する
従来の鉄心の体積(三台合わせた体積)■は次式で表さ
れる。
V ”= 3 (W (2A +h ) −2W h1
■6 W A + 3 W h −6w hこれに対し
てこの実施例の鉄心21の体積V′は次式で表される。
V −−W (2A+3h)−2wh = 2 W A + 3 W h −6w hこのVと
V″との差から明らかなように4WAだけ体積がこの実
施例の鉄心21の方が小さいことがわかる。即ち、鉄心
の継鉄部は三脚鉄心の場合−個当たり二個所有するから
三個では計6個所有することになるところ、本発明では
二個所のみでよく、それだけ鉄心体積が削減される。鉄
心の材質および磁束密度を同一とすれば、鉄心中の無負
荷損は鉄心の体積に比例することから、本実施例では従
来に比べ4WA相当分の無負荷損が減少する。またこの
無負荷損は鉄心の継鉄部の図中斜線の部分で多く発生す
るため、継鉄部の数が従来に比べ減少している本実施例
ではその分さらに無負荷損が減少する。また鉄心体積の
減少に伴いその分材料費を削減でき、しかも鉄心の組立
工数が約1/3に減少するので製造コストを大幅に削減
でき、また鉄心の設置スペースも約1/3に減少する。
尚、上記実施例の巻線配置は、電源巻線を正群巻締およ
び負群巻線間に脚の半径方向において介在させる同心配
置としているが、本発明はこれに限定されず、電源巻線
を正群巻線および負群巻線間に脚の軸方向において介在
させる同軸配置にしてもよい。また上記実施例では、各
巻線と各コンバータとの接続関係は同一の脚に設けられ
たすべての巻線が電源側三相のいずれか一相のみに対応
するようにしているが、三個の脚が相互に磁気的に結合
しているので、斯る接続関係にとられれる必要はない。
[発明の効果コ 本発明は以上のべたように、三相負荷にサイクロコンバ
ータから三相交流電流を供給するためにそのサイクロコ
ンバータに接続される電源用変圧器として使用される場
合に適し、且つこれを一個の鉄心で構成でき、その結果
、無負荷損を低減でき、且つ小形軽量化が可能になると
共に製造コストの低減および設置スペースの削減が可能
になる変圧器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第4図は本発明の一実施例に関し、その第1図
は変圧器の巻線の相互の全体的な対応関係を示す図、第
2図は変圧器の一脚についての巻線の配置状態を示す概
略的縦断面図、第3図はサイクロコンバータの結線図、
第4図は鉄心の正面図、第5図は従来の鉄心の正面図、
第6図は単相負荷の場合のサイクロコンバータの結線図
、第7図は第6図の各部の電圧波形図、第8図は電圧お
よび電流波形と共に示すタイムチャートである。 図中、21は鉄心、22〜24は脚、26は誘導電動機
、6X〜6Zは正群コンバータ、8X〜8Zは負群コン
バータ、Xpυ〜Zpvは正群巻線、Xnu−Znνは
負群巻線、U a −W cは電源巻線である。 代理人 弁理士  則 近  憲 佑 Xnu−Znw:MtJ8m 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.三脚を有する鉄心と、正群巻線、負群巻線、および
    電源巻線とからなり、前記鉄心の各脚に三個の前記正群
    巻線、三個の前記負群巻線および三個の前記電源巻線を
    設けたことを特徴とする変圧器。
JP2193854A 1990-07-24 1990-07-24 変圧器 Expired - Lifetime JP2895586B2 (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5331303A (en) * 1992-04-21 1994-07-19 Kabushiki Kaisha Toshiba Power transformer for cycloconverters

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5331303A (en) * 1992-04-21 1994-07-19 Kabushiki Kaisha Toshiba Power transformer for cycloconverters

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