JPH06290977A

JPH06290977A - 零相変流器

Info

Publication number: JPH06290977A
Application number: JP5078065A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Shiraki; 康博白木; Mikio Watanabe; 幹男渡辺; Masashi Okabe; 正志岡部; Koki Inoue; 光基井上; Manabu Sogabe; 学曽我部; Toshihiro Akiyama; 俊弘秋山
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1993-04-05
Filing date: 1993-04-05
Publication date: 1994-10-18
Anticipated expiration: 2018-01-08
Also published as: JP3364980B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】零相変流器に用いられる磁気シールドの性能
を向上させ、平衡特性を改善し、誤動作を防ぐ。【構成】環境鉄心の周囲に一次導体が三相の場合は
（１）式、一次導体が単相の場合は（４）式で満たす厚
さの磁気シールドを配置して、正常時三相平衡電流また
は単相平衡電流が作る磁束を十分にしゃへいし、二次巻
線の出力電圧を低下させる構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は零相変流器、特に良好
な平衡特性をうることのできる零相変流器に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】図８は例えば実公昭５７−２１３０３号
公報に示された従来の零相変流器である。図において１
は二次巻線、２は環状鉄心、３は樹脂製ケース、４、
５、６は一次導体、７は環状鉄心を覆う磁気シ−ルドで
ある。

【０００３】一般に零相変流器はパーマロイ等の高透磁
率材料で構成された環状鉄心２に二次巻線１を巻回し、
三相電流が流れる一次導体４、５、６を環状鉄心２の中
空部を貫通するように配置して用いられ、漏電等のない
平衡状態においては二次巻線１に電圧が発生せず、不平
衡状態においてのみ二次巻線１に電圧が発生し、これに
より異常状態の発生を検知するものである。しかし、実
際には平衡状態においても環状鉄心の磁気飽和、鉄心材
質の不均一、一次導体の位置、二次巻線の巻き方等によ
り一次電流による磁束が完全に零とならず、このため二
次側に電圧が発生する。磁気シ−ルド７は平衡時の一次
電流による磁束を遮蔽するため、二次巻線１を巻回した
環状鉄心２を覆ったものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の零相変流器で
は、磁気シ−ルドの性能が十分でないため、一次導体に
大電流が流れた場合、各相の電流が平衡状態であっても
一次導体の電流によって発生する磁束を十分には遮蔽で
きず、二次巻線に電圧が発生し、誤動作するという問題
があった。

【０００５】この発明はかかる問題点を解決するために
なされたもので、零相変流器に用いられる磁気シールド
の性能を向上させ、平衡特性を改善し、誤動作を防ぐこ
とを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明に係る零相変流
器は、環状鉄心の内周や外周あるいは側面を覆う磁気シ
ールド材の厚みを、磁気シ−ルド内の磁束密度が磁気シ
−ルド材の飽和磁化以下になる厚みとした。さらに環状
鉄心の内側に配置する磁気シ−ルドの厚みを一次導体が
三相の場合は（１）式とし、一次導体が単相の場合は
（４）式としたものである。以下（１）式と（４）式の
導出方法について説明する。

【０００７】まず（１）式の導出を行う。図１におい
て、１は二次巻線、２は環状鉄心、４、５、６は三相電
流が流れる一次導体、８は環状鉄心の内周側の磁気シ−
ルド、９は環状鉄心の外周側の磁気シ−ルド、１０は環
状鉄心の側面側の磁気シ−ルドである。環状鉄心の磁束
密度が最も高くなるのは、一次導体４、５、６に流れる
三相電流Ｉu、Ｉv、Ｉw が例えば以下の時である。

【０００８】

【数５】

【０００９】一次導体４を流れる電流Ｉu と一次導体６
を流れる電流Ｉw の作る磁束Φ（Ｗｂ）が図２のように
通り、磁気抵抗はｒ₁ で決まるので、アンペア周回積分
の法則より環状鉄心内に発生する磁界Ｈ₃ （Ａ／ｍ）は
（１０）式で表せる。

【００１０】

【数６】

【００１１】一次導体４を流れる電流Ｉu および一次導
体６を流れる電流Ｉw がｒ₂ の範囲に磁束を作るから、
Ｉu は磁束Φの１／２の磁束Φ₃ を作る。よってＩu の
作る磁束Φ₃ は（１１）式で表せる。 Φ₃ ＝μ₀×Ｈ×0_.5×ｒ₂ ・・・・・（１１）ただし、μ₀：真空の透磁率（４×π×１０^-7(Ｈ／
ｍ)）ｒ₂：環状鉄心の重心を通る直線が環状鉄心と交わる対
交する二点間の一番長い線分の長さ（ｍ）

【００１２】よって、（１０）式、（１１）式よりΦ₃
は（１２）式で示される。

【００１３】

【数７】

【００１４】ここで一次導体を流れる電流と磁気シ−ル
ド内の磁束密度および三相平衡電圧の関係について述べ
る。例えば図３のように、一次導体に流す電流が大きく
なると磁気シ−ルド内の磁束密度は高くなり磁気飽和領
域に達するが、この様な磁気飽和状態になると磁束が磁
気シ−ルドから環状鉄心に渡るので、三相平衡電圧は大
きくなり平衡特性が悪化する。この平衡特性の悪化を防
止するためには磁気シ−ルド材の磁束密度Ｂ（Ｔ）を飽
和磁化の大きさＭ（Ｔ）以下にする必要がある。したが
って、磁気シ−ルドの厚さをｄ₃ （ｍｍ）とすると、磁
束Φ₃ が磁気シ−ルドで十分に遮蔽され良好な平衡特性
が得られる条件として（１３）式が成り立つ。ｄ₃≧Ф₃×Ｍ^-1×1000 ・・・・・（１３）

【００１５】（１２）、（１３）式より（１）式が成り
立つ。

【００１６】

【数８】

【００１７】以上のように、三相の一次導体が貫通し二
次巻線を巻いた環状鉄心を磁気シールドで内周を覆う三
相零相変流器において、零相変流器を誤動作させない平
衡特性を得るための磁気シールドの厚みｄ₃ は、一次導
体の平衡電流の実効値Ｉ_N 、環状鉄心の偏平率Ｋ、磁気
シールド材の飽和磁化の大きさＭから求めることができ
る。

【００１８】また、環状鉄心の内周側を厚さｄ₃ の磁気
シールドで覆うだけでなく、環状鉄心の外周側や側面側
を厚さｄ₃ の磁気シールドで覆うことにより、三相平衡
電流が作る磁束をより十分に遮蔽できるので平衡特性を
さらに向上させ誤動作を防止できる。特に、環状鉄心近
傍で一次導体が曲がっている零相変流器では、曲がった
部分の一次導体に流れる三相平衡電流の作る磁束が環状
鉄心の外周部や側面側に影響を及ぼすので、環状鉄心の
外周側や側面側に磁気シールドを設けることが有効であ
る。しかし、環状鉄心の外周側や側面側から環状鉄心に
渡る磁束は、環状鉄心の内周側から環状鉄心に渡る磁束
に比べて少ないので、材料コストの低減および三相零相
変流器の小型化のためには、環状鉄心の外周側を覆う磁
気シールドの厚みｄ₃₁（ｍｍ）と環状鉄心の側面側を覆
う磁気シールドの厚みｄ₃₂（ｍｍ）は、環状鉄心の内周
側を覆う磁気シールドの厚みｄ₃ 以下の方がよい。した
がって、ｄ₃₁、ｄ₃₂の条件として（２）、（３）式が得
られる。ｄ₃₁≦ｄ₃ ・・・・・（２）ｄ₃₂≦ｄ₃ ・・・・・（３）

【００１９】次に（４）式の導出を行う。図４におい
て、１は二次巻線、２は環状鉄心、１１、１２は単相電
流が流れる一次導体、８は環状鉄心の内周側の磁気シ−
ルド、９は環状鉄心の外周側の磁気シ−ルド、１０は環
状鉄心の側面側の磁気シ−ルドである。環状鉄心の磁束
密度が最も高くなるのは、一次導体１１、１２に流れる
単相電流Ｉx 、Ｉy が例えば以下の時である。

【００２０】

【数９】

【００２１】一次導体１１の電流Ｉx と一次導体12を流
れる電流Ｉy の作る磁束Φ（Ｗｂ）が図５のように通
り、磁気抵抗はｒ₁ で決まるので、アンペア周回積分の
法則より環状鉄心内に発生する磁界Ｈ₂ （Ａ／ｍ）は
（１６）式で表せる。

【００２２】

【数１０】

【００２３】一次導体１１を流れる電流Ｉx および一次
導体１２を流れる電流Ｉy がｒ₂ の範囲に磁束を作るか
ら、Ｉx は磁束Φの１／２の磁束Φ₂ を作る。よってＩ
x の作る磁束Φ₂ は（１７）式で表せる。 Ф₂＝μ₀×Ｈ₂×0_.5×ｒ₂ ・・・・・（１７）ただし、μ₀：真空の透磁率（４×π×10^-7(Ｈ／ｍ)）ｒ₂：環状鉄心の重心を通る直線が環状鉄心と交わる対
交する二点間の一番長い線分の長さ（ｍ）

【００２４】よって、（１６）式、（１７）式よりΦ₂
は（１８）式で示される。

【００２５】

【数１１】

【００２６】したがって、先に示した三相零相変流器の
場合と同様にして、良好な平衡特性を得るためのシール
ド厚みｄ₂(mm)の条件として、次の(19)式が成り立つ。ｄ₂≧Ф×Ｍ^-1×1000 ・・・・・（１９）

【００２７】（１８）式、（１９）式より（４）式が成
り立つ。

【００２８】

【数１２】

【００２９】また、環状鉄心の外周側のシールドの厚さ
ｄ₂₁（ｍｍ）および側面側のシールドの厚さｄ₂₂（ｍ
ｍ）についても、先に示した三相零相変流器の場合と同
様にして次の（５）、（６）式が成り立つ。ｄ₂₁≦ｄ₂ ・・・・・（５）ｄ₂₂≦ｄ₂ ・・・・・（６）

【００３０】電磁鋼板は飽和磁化が大きいので、
（１）、（４）式からわかるように零相変流器を誤動作
させない平衡特性を得るために必要となる磁気シ−ルド
の厚みをより小さくすることができるという長所があ
る。パ−マロイ（Ｆｅ−Ｎｉ系合金）は、電磁鋼板に比
べ飽和磁化は小さいが、初透磁率が大きいので、一次導
体の電流が小さい、すなわち発生磁界が小さい場合には
（１）、（４）式からわかるように零相変流器を誤動作
させない平衡特性を得るために必要となる磁気シ−ルド
の厚みをより小さくすることができるという長所があ
る。

【００３１】

【作用】この発明における三相または単相の一次導体が
貫通し二次巻線を巻いた環状鉄心を磁気シールドで覆う
零相変流器は、磁気シールド内の磁束密度を磁気シール
ド材の飽和磁化の大きさ以下とすることにより、さらに
詳しくは環状鉄心の内周側の磁気シールドの厚みが、一
次導体が三相の場合は（１）式の関係を満たす厚さに
し、一次導体が単相の場合は（４）式の関係を満たす厚
さにすることにより、平衡時に一次導体から発生する磁
束を磁気シ−ルドで十分に遮蔽し、環状鉄心に磁束が渡
らないようになるため、平衡特性を向上させることがで
き、誤動作を防止できる。

【００３２】

【実施例】

実施例１．図１はこの発明における零相変流器の一実施
例で、図１（ａ）は零相変流器の断面図、図１（ｂ）は
環境鉄心が長円形のトラック形の三相零相変流器の断面
図である。図１において、１は二次巻線、２は環状鉄
心、４、５、６は三相電流が流れる一次導体、８は環状
鉄心の内周側の磁気シ−ルド、９は環状鉄心の外周側の
磁気シ−ルド、１０は環状鉄心の側面側の磁気シ−ルド
である。

【００３３】環状鉄心２が長円形のトラック形で偏平率
Ｋが０．６７で、磁気シールド８、９、１０に飽和磁化
の大きさＭが２．０Ｔの電磁鋼板を用い、一次導体４、
５、６にＩ_N ＝２５００Ａの三相平衡電流が流れた場
合、一次導体を流れる電流が作る磁束を磁気シールド
８、９、１０で十分遮蔽し、かつ零相変流器が誤動作し
ない平衡特性にするために必要な環状鉄心２の内周側の
磁気シ−ルド８の厚みｄ_３は、（１）式より１．５ｍｍ
以上となる。

【００３４】厚さ３．０ｍｍの電磁鋼板を磁気シ−ルド
８として環状鉄心２の内周に配置し、一次導体４、５、
６に三相平衡電流Ｉ_Ｎ＝２５００Ａを流したところ、
三相平衡時の二次巻線１の出力電圧は１０ｍＶ以下であ
り、誤動作が起きない平衡特性が得られた。また、同じ
厚みの電磁鋼板を環状鉄心２の内周と外周に配置した場
合、環状鉄心２の内周と側面部に配置した場合、環状鉄
心２の内周と外周および側面部に配置した場合において
も、一次導体４、５、６に三相平衡電流Ｉ_N ＝２５００
Ａを流したところ、三相平衡時の二次巻線１の出力電圧
は１０ｍＶ以下であり、誤動作が起きない平衡特性が得
られた。

【００３５】実施例２．図１の構成において、環状鉄心
２が長円形のトラック形で偏平率Ｋが０．６７で、磁気
シールド８、９、１０に飽和磁化Ｍの大きさが２．０Ｔ
の電磁鋼板を用い、一次導体４、５、６にＩ_N ＝４５０
０Ａの三相平衡電流が流れた場合、一次導体を流れる電
流が作る磁束を磁気シールド８、９、１０で十分遮蔽
し、かつ零相変流器が誤動作しない平衡特性にするため
に必要な環状鉄心２の内周側の磁気シ−ルド８の厚みｄ
₃ は、（１）式より２．６ｍｍ以上となる。

【００３６】厚さ４．０ｍｍの電磁鋼板を磁気シ−ルド
８として環状鉄心２の内周に配置し、一次導体４、５、
６に三相平衡電流Ｉ_N ＝４５００Ａを流したところ、三
相平衡時の二次巻線１の出力電圧は１０ｍＶ以下であ
り、誤動作が起きない平衡特性が得られた。また、同じ
厚みの電磁鋼板を環状鉄心２の内周と外周に配置した場
合、環状鉄心２の内周と側面部に配置した場合、環状鉄
心２の内周と外周および側面部に配置した場合において
も、一次導体４、５、６に三相平衡電流Ｉ_N ＝４５００
Ａを流したところ、三相平衡時の二次巻線１の出力電圧
は１０ｍＶ以下であり、誤動作が起きない平衡特性が得
られた。

【００３７】実施例２は実施例１と同じ構成で三相平衡
電流Ｉ_N を４５００Ａに増した例であるが、電流の大き
さに応じて磁気シ−ルドの厚みを適切に選定すれば、誤
動作が起きない平衡特性が得られる。

【００３８】実施例３．図１の構成において、環状鉄心
２が長円形のトラック形で偏平率Ｋが０．６７で、磁気
シールド８、９、１０に焼鈍を行った飽和磁化の大きさ
Ｍが２．０Ｔの電磁鋼板を用い、一次導体４、５、６に
Ｉ_N ＝８０００Ａの三相平衡電流が流れた場合、一次導
体を流れる電流が作る磁束を磁気シールド８、９、１０
で十分遮蔽し、かつ零相変流器が誤動作しない平衡特性
にするために必要な環状鉄心２の内周側の磁気シ−ルド
８の厚みｄ₃ は、（１）式より４．６ｍｍ以上となる。

【００３９】厚さ６．０ｍｍの焼鈍を行った電磁鋼板を
磁気シ−ルド８として環状鉄心２の内周に配置し、一次
導体４、５、６に三相平衡電流Ｉ_N ＝８０００Ａを流し
たところ、三相平衡時の二次巻線１の出力電圧は１０ｍ
Ｖ以下であり、誤動作が起きない平衡特性が得られた。
また、同じ厚みの電磁鋼板を環状鉄心２の内周と外周に
配置した場合、環状鉄心２の内周と側面部に配置した場
合、環状鉄心２の内周と外周および側面部に配置した場
合においても、一次導体４、５、６に三相平衡電流Ｉ_N
＝８０００Ａを流したところ、三相平衡時の二次巻線１
の出力電圧は１０ｍＶ以下であり、誤動作が起きない平
衡特性が得られた。

【００４０】実施例３は実施例１と同じ構成で三相平衡
電流Ｉ_N を８０００Ａにさらに増した例であるが、電流
の大きさに応じて磁気シ−ルドの厚みを適切に選定すれ
ば、誤動作が起きない平衡特性が得られる。

【００４１】実施例４．図１の構成において、環状鉄心
２が長円形のトラック形で偏平率Ｋが０．６７で、磁気
シールド８、９、１０に飽和磁化の大きさＭが０．８Ｔ
のパ−マロイを用い、一次導体４、５、６にＩ_N ＝２５
００Ａの三相平衡電流が流れた場合、一次導体を流れる
電流が作る磁束を磁気シールド８、９、１０で十分遮蔽
し、かつ零相変流器が誤動作しない平衡特性にするため
に必要な環状鉄心２の内周側の磁気シ−ルド８の厚みｄ
₃ は、（１）式より３．６ｍｍ以上となる。

【００４２】厚さ５．０ｍｍのパ−マロイ（８０％Ｎｉ
−Ｆｅ）を磁気シ−ルド８として環状鉄心２の内周に配
置し、一次導体４、５、６に三相平衡電流Ｉ_N ＝２５０
０Ａを流したところ、三相平衡時の二次巻線１の出力電
圧は１０ｍＶ以下であり、誤動作が起きない平衡特性が
得られた。また、同じ厚みのパ−マロイを環状鉄心２の
内周と外周に配置した場合、環状鉄心２の内周と側面部
に配置した場合、環状鉄心２の内周と外周および側面部
に配置した場合においても、一次導体４、５、６に三相
平衡電流Ｉ_N ＝２５００Ａを流したところ、三相平衡時
の二次巻線１の出力電圧は１０ｍＶ以下であり、誤動作
が起きない平衡特性が得られた。

【００４３】実施例４は実施例１と同じ構成で磁気シ−
ルドをパ−マロイ（８０％Ｎｉ−Ｆｅ）に変えた例であ
るが、磁気シ−ルド材の飽和磁化に応じて磁気シ−ルド
の厚みを適切に選定すれば、誤動作が起きない平衡特性
が得られる。

【００４４】実施例５．図１の構成において、環状鉄心
２が長円形のトラック形で偏平率Ｋが０．２５で、磁気
シールド８、９、１０に飽和磁化の大きさＭが２．０Ｔ
の電磁鋼板を用い、一次導体４、５、６にＩ_N ＝４５０
０Ａの三相平衡電流が流れた場合、一次導体を流れる電
流が作る磁束を磁気シールド８、９、１０で十分遮蔽
し、かつ零相変流器が誤動作しない平衡特性にするため
に必要な環状鉄心２の内周側の磁気シ−ルド８の厚みｄ
₃ は、（１）式より７．０ｍｍ以上となる。

【００４５】厚さ７．０ｍｍの電磁鋼板を磁気シ−ルド
８として環状鉄心２の内周に配置し、一次導体４、５、
６に三相平衡電流Ｉ_N ＝４５００Ａを流したところ、三
相平衡時の二次巻線１の出力電圧は１０ｍＶ以下であ
り、誤動作が起きない平衡特性が得られた。また、同じ
厚みの電磁鋼板を環状鉄心２の内周と外周に配置した場
合、環状鉄心２の内周と側面部に配置した場合、環状鉄
心２の内周と外周および側面部に配置した場合において
も、一次導体４、５、６に三相平衡電流Ｉ_N ＝４５００
Ａを流したところ、三相平衡時の二次巻線１の出力電圧
は１０ｍＶ以下であり、誤動作が起きない平衡特性が得
られた。

【００４６】実施例５は実施例１と同じ構成で、トラッ
ク形環状鉄心２の偏平率Ｋを０．２５に電流を４５００
Ａに変えた例であるが、環状鉄心の偏平率や電流に応じ
て磁気シ−ルドの厚みを適切に選定すれば、誤動作が起
きない平衡特性が得られる。

【００４７】実施例６．図６はこの発明における零相変
流器の一実施例である。図６において、１は二次巻線、
２は環状鉄心、４、５、６は三相電流が流れる一次導
体、８は環状鉄心の内周側の磁気シ−ルド、９は環状鉄
心の外周側の磁気シ−ルド、10は環状鉄心の側面側の磁
気シ−ルドである。

【００４８】環状鉄心２が円形（偏平率Ｋ＝１．０）
で、磁気シールド８、９、１０に飽和磁化の大きさＭが
２．０Ｔの電磁鋼板を用い、一次導体４、５、６にＩ_N
＝８０００Ａの三相平衡電流が流れた場合、一次導体を
流れる電流が作る磁束を磁気シールド８、９、１０で十
分遮蔽し、かつ零相変流器が誤動作しない平衡特性にす
るために必要な環状鉄心２の内周側の磁気シ−ルド８の
厚みｄ₃ は、（１）式より３．１ｍｍ以上となる。

【００４９】厚さ５．０ｍｍの電磁鋼板を磁気シ−ルド
８として環状鉄心２の内周に配置し、一次導体４、５、
６に三相平衡電流Ｉ_N ＝８０００Ａを流したところ、三
相平衡時の二次巻線１の出力電圧は１０ｍＶ以下であ
り、誤動作が起きない平衡特性が得られた。また、同じ
厚みの電磁鋼板を環状鉄心２の内周と外周に配置した場
合、環状鉄心２の内周と側面部に配置した場合、環状鉄
心２の内周と外周および側面部に配置した場合において
も、一次導体４、５、６に三相平衡電流Ｉ_N ＝８０００
Ａを流したところ、三相平衡時の二次巻線１の出力電圧
は１０ｍＶ以下であり、誤動作が起きない平衡特性が得
られた。

【００５０】実施例６は実施例３と同じ構成で、環状鉄
心２の形状を円形、すなわち偏平率を１．０に変えた例
であるが、環状鉄心の偏平率に応じて磁気シ−ルドの厚
みを適切に選定すれば、誤動作が起きない平衡特性が得
られる。

【００５１】実施例７．図４はこの発明における零相変
流器の一実施例である。図４において、１は二次巻線、
２は環状鉄心、１１、１２は単相電流が流れる一次導
体、８は環状鉄心の内周側の磁気シ−ルド、９は環状鉄
心の外周側の磁気シ−ルド、10は環状鉄心の側面側の磁
気シ−ルドである。

【００５２】環状鉄心２が長円形のトラック形で偏平率
Ｋが０．６７で、磁気シールド１１、１２に飽和磁化の
大きさＭが２．０Ｔの電磁鋼板を用い、一次導体１１、
１２にＩ_N ＝８０００Ａの単相平衡電流が流れた場合、
一次導体を流れる電流が作る磁束を磁気シールド８、
９、１０で十分遮蔽し、かつ、零相変流器が誤動作しな
い平衡特性にするために必要な環状鉄心２の、内周側の
磁気シ−ルド８の厚みｄ₂ は、（４）式より５．４ｍｍ
以上となる。

【００５３】厚さ６．０ｍｍの電磁鋼板を磁気シ−ルド
８として環状鉄心２の内周に配置し、一次導体11、12に
単相平衡電流Ｉ_N ＝８０００Ａを流したところ、単相平
衡時の二次巻線１の出力電圧は10mV以下であり、誤動作
が起きない平衡特性が得られた。また、同じ厚みの電磁
鋼板を環状鉄心２の内周と外周に配置した場合、環状鉄
心２の内周と側面部に配置した場合、環状鉄心２の内周
と外周および側面部に配置した場合においても、一次導
体１１、１２に単相平衡電流Ｉ_N ＝８０００Ａを流した
ところ、単相平衡時の二次巻線１の出力電圧は１０ｍＶ
以下であり、誤動作が起きない平衡特性が得られた。

【００５４】実施例８．図４の構成において、環状鉄心
２が長円形のトラック形で偏平率Ｋが０．２５で、磁気
シールド１１、１２として飽和磁化の大きさＭが２．０
Ｔの電磁鋼板を用い、一次導体１１、１２にＩ_N ＝２５
００Ａの単相平衡電流が流れた場合、一次導体を流れる
電流が作る磁束を磁気シールド８、９、１０で十分遮蔽
し、かつ零相変流器が誤動作しない平衡特性にするため
に必要な環状鉄心２の内周側の磁気シ−ルド８の厚みｄ
₂ は、（４）式より４．５ｍｍ以上となる。

【００５５】厚さ６．０ｍｍの電磁鋼板を磁気シ−ルド
８として環状鉄心２の内周に配置し、一次導体１１、１
２に単相平衡電流Ｉ_N ＝２５００Ａを流したところ、単
相平衡時の二次巻線１の出力電圧は１０ｍＶ以下であ
り、誤動作が起きない平衡特性が得られた。また、同じ
厚みの電磁鋼板を環状鉄心２の内周と外周に配置した場
合、環状鉄心２の内周と側面部に配置した場合、環状鉄
心２の内周と外周および側面部に配置した場合において
も、一次導体１１、１２に単相平衡電流Ｉ_N ＝２５００
Ａを流したところ、単相平衡時の二次巻線１の出力電圧
は１０ｍＶ以下であり、誤動作が起きない平衡特性が得
られた。

【００５６】実施例８は実施例７と同じ構成で、トラッ
ク型環状鉄心２の偏平率Ｋを０．２５に電流を２５００
Ａに変えた例であるが、偏平率と電流に応じて磁気シ−
ルドの厚みを適切に選定すれば、誤動作が起きない平衡
特性が得られる。

【００５７】実施例９．図７はこの発明における零相変
流器の一実施例である。図７において、１は二次巻線、
２は環状鉄心、１１、１２は単相電流が流れる一次導
体、８は環状鉄心の内周側の磁気シ−ルド、９は環状鉄
心の外周側の磁気シ−ルド、10は環状鉄心の側面側の磁
気シ−ルドである。

【００５８】環状鉄心２が円形（偏平率Ｋ＝１．０）
で、磁気シールド１１、１２に飽和磁化の大きさＭが
０．８Ｔのパ−マロイを用い、一次導体１１、１２にＩ
_N ＝５００Ａの単相平衡電流が流れた場合、一次導体が
作る磁束を磁気シールド８、９、１０で十分遮蔽し、か
つ零相変流器が誤動作しない平衡特性にするために必要
な環状鉄心２の内周側の磁気シ−ルド８の厚みｄ₂ は、
（４）式より０．６ｍｍ以上となる。

【００５９】厚さ２．０ｍｍのパ−マロイ（８０％Ｎｉ
−Ｆｅ）を磁気シ−ルド８として環状鉄心２の内周に配
置し、一次導体１１、１２に単相平衡電流Ｉ_N ＝５００
Ａを流したところ、単相平衡時の二次巻線１の出力電圧
は１０ｍＶ以下であり、誤動作が起きない平衡特性が得
られた。また、同じ厚みのパ−マロイを環状鉄心２の内
周と外周に配置した場合、環状鉄心２の内周と側面部に
配置した場合、環状鉄心２の内周と外周および側面部に
配置した場合においても、一次導体１１、１２に単相平
衡電流Ｉ_N ＝５００Ａを流したところ、単相平衡時の二
次巻線１の出力電圧は１０ｍＶ以下であり、誤動作が起
きない平衡特性が得られた。

【００６０】なお、以上の実施例１〜９では、環状鉄心
２として円形の場合（偏平率Ｋ＝１．０）および長円形
のトラック形の場合（偏平率Ｋ＝０．６７、０．２５）
について説明したが、偏平率Ｋが異なるトラック形環状
鉄心の場合や鉄心形状が円形やトラック形でない環状鉄
心の場合においても、磁気シ−ルドの厚みを適切に選定
すれば誤動作が起きない平衡特性が得られる。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明の零相変流
器においては、三相の一次導体が貫通し二次巻線を巻い
た環状鉄心を磁気シ−ルドで覆う三相零相変流器では、
内周側の磁気シ−ルドの厚さを、磁気シ−ルド内の磁束
密度が磁気シ−ルド材の飽和磁化の大きさ以下になるよ
うな厚さにすることにより、さらに詳しくは環状鉄心の
内周側の磁気シ−ルドの厚みが(１)式の関係を満たす厚
さにすることにより、三相平衡時に一次導体が作る磁束
を磁気シ−ルドで十分に遮蔽し、二次巻線の出力電圧を
低くでき、誤動作を防止できるという効果がある。さら
に、環状鉄心の外周あるいは側面を覆う磁気シ−ルドの
厚みを環状鉄心の内周側の磁気シ−ルドの厚み以下にす
ることにより、零相変流器の小型化やコスト削減ができ
るという効果がある。

【００６２】さらに、本発明の零相変流器においては、
単相の一次導体が貫通し二次巻線を巻いた環状鉄心を磁
気シ−ルドで覆う単相零相変流器では、内周側の磁気シ
−ルドの厚さを、磁気シ−ルド内の磁束密度が磁気シ−
ルド材の飽和磁化の大きさ以下になるような厚さにする
ことにより、さらに詳しくは環状鉄心の内周側の磁気シ
−ルドの厚みが（４）式の関係を満たす厚さにすること
により、単相平衡時に一次導体が作る磁束を磁気シ−ル
ドで十分に遮蔽し、二次巻線の出力電圧を低くでき、誤
動作を防止できるという効果がある。さらに、環状鉄心
の外周あるいは側面を覆う磁気シ−ルドの厚みを環状鉄
心の内周側の磁気シ−ルドの厚み以下にすることによ
り、零相変流器の小型化やコスト削減ができるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の零相変流器の一実施例を示す断面図で
あり、環状鉄心が長円形のトラック形の三相零相変流器
の断面図である。

【図２】本発明の零相変流器において、三相零相変流器
に用いる磁気シ−ルドの厚みｄ₃ （(１)式）を導くため
の説明図である。

【図３】零相変流器において、三相平衡時に一次導体を
流れる電流と磁気シ−ルド内の磁束密度および三相平衡
電圧の関係を示した図である。

【図４】本発明の零相変流器の一実施例を示す断面図で
あり、環状鉄心が長円形のトラック形の単相零相変流器
の断面図である。

【図５】本発明の零相変流器において、単相零相変流器
に用いる磁気シ−ルドの厚みｄ₂ （(４)式）を導くため
の説明図である。

【図６】本発明の零相変流器の一実施例を示す断面図で
あり、環状鉄心が円形の三相零相変流器の断面図であ
る。

【図７】本発明の零相変流器の一実施例を示す断面図で
あり、環状鉄心が円形の単相零相変流器の断面図であ
る。

【図８】従来の三相零相変流器を示す断面図である。

【符号の説明】

１二次巻線２環状鉄心３樹脂製ケース４三相電流が流れる一次導体５三相電流が流れる一次導体６三相電流が流れる一次導体７磁気シ−ルド８環状鉄心の内周側の磁気シ−ルド９環状鉄心の外周側の磁気シ−ルド１０環状鉄心の側面側の磁気シ−ルド１１単相電流が流れる一次導体１２単相電流が流れる一次導体

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】三相あるいは単相の一次導体が貫通し二
次巻線を巻いた環状鉄心を磁気シ−ルドで覆う零相変流
器において、磁気シ−ルド内の磁束密度が磁気シ−ルド
材の飽和磁化の大きさ以下であることを特徴とする零相
変流器。
【請求項２】三相の一次導体が貫通し二次巻線を巻い
た環状鉄心の内周を磁気シ−ルドで覆う三相零相変流器
において、磁気シ−ルドの厚みｄ₃ （ｍｍ）が、（１）
式であることを特徴とする三相零相変流器。【数１】
【請求項３】磁気シールドの厚みｄ₃ （ｍｍ）が３ｍ
ｍであることを特徴とする請求項３記載の三相零相変流
器。
【請求項４】三相の一次導体が貫通し二次巻線を巻い
た環状鉄心の外周と側面の少なくとも一方と内周を磁気
シ−ルドで覆う三相零相変流器において、磁気シ−ルド
の厚みｄ₃ （ｍｍ）が（１）式であることを特徴とする
三相零相変流器。
【請求項５】三相の一次導体が貫通し二次巻線を巻い
た環状鉄心の外周と側面の少なくとも一方と内周を磁気
シ−ルドで覆う三相零相変流器において、内周側の磁気
シ−ルドの厚みｄ₃ （ｍｍ）が（１）式を満たし、かつ
外周側の磁気シ−ルドの厚みｄ₃₁（ｍｍ）が（２）式を
満たし、さらに側面側の磁気シ−ルドの厚みｄ₃₂（ｍ
ｍ）が（３）式を満たすことを特徴とする三相零相変流
器。【数２】
【請求項６】単相の一次導体が貫通し二次巻線を巻い
た環状鉄心の内周を磁気シ−ルドで覆う単相零相変流器
において、磁気シ−ルドの厚みｄ₂ （ｍｍ）が、（４）
式であることを特徴とする単相零相変流器。【数３】
【請求項７】単相の一次導体が貫通し二次巻線を巻い
た環状鉄心の外周と側面の少なくとも一方と内周を磁気
シ−ルドで覆う単相零相変流器において、磁気シ−ルド
の厚みｄ₂ （ｍｍ）が（４）式であることを特徴とする
単相零相変流器。
【請求項８】単相の一次導体が貫通し二次巻線を巻い
た環状鉄心の外周と側面の少なくとも一方と内周を磁気
シ−ルドで覆う単相零相変流器において、内周側の磁気
シ−ルドの厚みｄ₂ （ｍｍ）が（４）式を満たし、かつ
外周側の磁気シ−ルドの厚みｄ₂₁（ｍｍ）が（５）式を
満たし、さらに側面側の磁気シ−ルドの厚みｄ₂₂（ｍ
ｍ）が（６）式を満たすことを特徴とする単相零相変流
器。【数４】