JPH10164754A - 単相変圧器用突入電流防止装置 - Google Patents
単相変圧器用突入電流防止装置Info
- Publication number
- JPH10164754A JPH10164754A JP8314898A JP31489896A JPH10164754A JP H10164754 A JPH10164754 A JP H10164754A JP 8314898 A JP8314898 A JP 8314898A JP 31489896 A JP31489896 A JP 31489896A JP H10164754 A JPH10164754 A JP H10164754A
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- power
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- Protection Of Transformers (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 変圧器は、電源を遮断後再投入すると、突入
電流が発生する場合があり、その対策が必要であった。 【解決手段】 変圧器２への電源３の投入・遮断を検出
するとともに、電源３が遮断されたときの電源電圧の位
相角度を検出する。また、変圧器２の一次側電源回路上
に電源３の遮断時にオフされるスイッチング素子９を接
続しておく。変圧器２への電源が遮断されたことが検出
されると、電源遮断時の電源電圧の位相角度が記憶さ
れ、次いで、変圧器２へ電源が再投入されたことが検出
されると、記憶手段に記憶されている前回遮断時の電源
電圧位相角度にもとづき突入電流を小さくする電源投入
タイミングが求められ、そのタイミングに達した時点で
スイッチング素子９をオンして電源を再投入する。
電流が発生する場合があり、その対策が必要であった。 【解決手段】 変圧器２への電源３の投入・遮断を検出
するとともに、電源３が遮断されたときの電源電圧の位
相角度を検出する。また、変圧器２の一次側電源回路上
に電源３の遮断時にオフされるスイッチング素子９を接
続しておく。変圧器２への電源が遮断されたことが検出
されると、電源遮断時の電源電圧の位相角度が記憶さ
れ、次いで、変圧器２へ電源が再投入されたことが検出
されると、記憶手段に記憶されている前回遮断時の電源
電圧位相角度にもとづき突入電流を小さくする電源投入
タイミングが求められ、そのタイミングに達した時点で
スイッチング素子９をオンして電源を再投入する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、低圧の単相変圧器
への電源投入時に突入電流の発生を防止する単相変圧器
用突入電流防止装置に関する。
への電源投入時に突入電流の発生を防止する単相変圧器
用突入電流防止装置に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】従来、単相変圧器へ電
源を投入する場合は図４のようにして行われていた。す
なわち、負荷１が接続された変圧器２と商用電源３との
間にスイッチ４を接続しておいて、スイッチ４の操作に
より電源の投入・遮断がなされる。ここで、変圧器２の
励磁電流は、通常、定格電流の２〜５％程度である。と
ころが、電源投入時には、電源電圧の位相によっては定
格電流の数倍から２０倍近く流れることがあり、この電
流を励磁突入電流、または単に突入電流と呼んでいる。
以下、この突入電流が発生するメカニズムについて述べ
てみる。変圧器の磁束は電源電圧に対して９０度の遅れ
位相を持つ。
源を投入する場合は図４のようにして行われていた。す
なわち、負荷１が接続された変圧器２と商用電源３との
間にスイッチ４を接続しておいて、スイッチ４の操作に
より電源の投入・遮断がなされる。ここで、変圧器２の
励磁電流は、通常、定格電流の２〜５％程度である。と
ころが、電源投入時には、電源電圧の位相によっては定
格電流の数倍から２０倍近く流れることがあり、この電
流を励磁突入電流、または単に突入電流と呼んでいる。
以下、この突入電流が発生するメカニズムについて述べ
てみる。変圧器の磁束は電源電圧に対して９０度の遅れ
位相を持つ。
【０００３】図５は電源電圧と磁束の位相の関係を示し
たものであり、図において、磁束の変化が一番大きい
点、すなわち電源電圧が０ボルトで電源を投入すると、
残留磁束の有無およびその方向によって三つの形態があ
り、磁束変化の大きさの順位は図（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）となる。図（ａ）の場合、残留磁束が＋φRであ
るため、最大磁束は２φm＋φRとなる。図（ｂ）の場
合、残留磁束が０であるため、最大磁束は２φmとな
る。図（ｃ）の場合、残留磁束が−φRであるため、最
大磁束は２φm−φRとなる。
たものであり、図において、磁束の変化が一番大きい
点、すなわち電源電圧が０ボルトで電源を投入すると、
残留磁束の有無およびその方向によって三つの形態があ
り、磁束変化の大きさの順位は図（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）となる。図（ａ）の場合、残留磁束が＋φRであ
るため、最大磁束は２φm＋φRとなる。図（ｂ）の場
合、残留磁束が０であるため、最大磁束は２φmとな
る。図（ｃ）の場合、残留磁束が−φRであるため、最
大磁束は２φm−φRとなる。
【０００４】図６は、図５の（ａ）の場合における、電
源電圧と負荷電流の変化を示すものであり、磁束が最大
値となる電源電圧の位相が１８０度のゼロクロスとき
に、スイッチ３を開いて電流を遮断し、次に、位相が０
度のゼロクロスときにスイッチ３を閉じて電流を投入し
たものである。このように磁束変化が大きいと、図７の
Ｂ−Ｈ曲線からもわかるように、鉄心の磁気飽和現象の
ため、投入直後に必要とする励磁電流が急激に大きくな
り、突入電流を発生する。この突入電流は、発生後に急
速に減衰して、定常値に戻る。また、電源電圧が最大値
で投入された場合は、磁束変化は定常状態と同じである
ため、突入電流は生じない。実際は、任意のタイミング
で電源が投入されるため、突入電流の大きさもいろいろ
な値となる。そこで突入電流を抑制する方法として、電
源投入時に直列抵抗を挿入しておいて電源を投入した
り、負荷をかけた状態で電源投入していたが、いずれも
突入電流の発生を完全に防ぐことはできなかった。
源電圧と負荷電流の変化を示すものであり、磁束が最大
値となる電源電圧の位相が１８０度のゼロクロスとき
に、スイッチ３を開いて電流を遮断し、次に、位相が０
度のゼロクロスときにスイッチ３を閉じて電流を投入し
たものである。このように磁束変化が大きいと、図７の
Ｂ−Ｈ曲線からもわかるように、鉄心の磁気飽和現象の
ため、投入直後に必要とする励磁電流が急激に大きくな
り、突入電流を発生する。この突入電流は、発生後に急
速に減衰して、定常値に戻る。また、電源電圧が最大値
で投入された場合は、磁束変化は定常状態と同じである
ため、突入電流は生じない。実際は、任意のタイミング
で電源が投入されるため、突入電流の大きさもいろいろ
な値となる。そこで突入電流を抑制する方法として、電
源投入時に直列抵抗を挿入しておいて電源を投入した
り、負荷をかけた状態で電源投入していたが、いずれも
突入電流の発生を完全に防ぐことはできなかった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】そこで上記課題を解決す
るために、本発明は、変圧器の一次側電源回路上に接続
した電源監視回路が電源の投入・遮断を検出するととも
に、変圧器の一次側電源回路上に接続した位相検出回路
が、電源遮断時の電源電圧の位相角度を検出する。ま
た、変圧器の一次側電源回路上に電源の遮断時にオフさ
れるスイッチング素子を接続しておく。それにより、変
圧器への電源が遮断されたことが検出されると、電源遮
断時の電源電圧の位相角度が記憶され、次いで、変圧器
へ電源が再投入されたことが検出されると、記憶手段に
記憶されている前回遮断時の電源電圧位相角度にもとづ
き突入電流を小さくする電源投入タイミングを求め、そ
のタイミングに達した時点で前記スイッチング素子をオ
ンして電源の再投入をする。それにより、電源の再投入
は、常に突入電流を少なくするタイミングで行われる。
るために、本発明は、変圧器の一次側電源回路上に接続
した電源監視回路が電源の投入・遮断を検出するととも
に、変圧器の一次側電源回路上に接続した位相検出回路
が、電源遮断時の電源電圧の位相角度を検出する。ま
た、変圧器の一次側電源回路上に電源の遮断時にオフさ
れるスイッチング素子を接続しておく。それにより、変
圧器への電源が遮断されたことが検出されると、電源遮
断時の電源電圧の位相角度が記憶され、次いで、変圧器
へ電源が再投入されたことが検出されると、記憶手段に
記憶されている前回遮断時の電源電圧位相角度にもとづ
き突入電流を小さくする電源投入タイミングを求め、そ
のタイミングに達した時点で前記スイッチング素子をオ
ンして電源の再投入をする。それにより、電源の再投入
は、常に突入電流を少なくするタイミングで行われる。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、図に沿って本発明の実施形
態を説明する。図１は本発明の実施形態を示すブロック
図であり、図２は図１の要部を示すブロック図である。
図１において、２は負荷１が接続された単相の変圧器で
あり、その一次側に商用電源３が接続されるとともに、
その接続された電源回路に、メインスイッチ４および対
策装置５が接続されている。対策装置５は図２に示され
るように、電源回路６、遮断位相検出回路７、投入制御
回路８、スイッチング素子９により構成されている。
態を説明する。図１は本発明の実施形態を示すブロック
図であり、図２は図１の要部を示すブロック図である。
図１において、２は負荷１が接続された単相の変圧器で
あり、その一次側に商用電源３が接続されるとともに、
その接続された電源回路に、メインスイッチ４および対
策装置５が接続されている。対策装置５は図２に示され
るように、電源回路６、遮断位相検出回路７、投入制御
回路８、スイッチング素子９により構成されている。
【０００７】スイッチング素子９は、メインスイッチ４
が開操作されて変圧器２への電源が遮断されると同時に
オフされる。また、スイッチング素子９は、メインスイ
ッチ４が閉操作されて電源が再投入されると、投入制御
回路８の指令にもとづき最適な投入位相範囲内のタイミ
ングでオンされる。遮断位相検出回路７は、メインスイ
ッチ４が閉操作されて電源が投入されている間、電源電
圧の波長に比べて充分に短い間隔で、電源電圧をサンプ
リングし、その電圧値をＡ／Ｄ変換して投入制御回路８
へ送る。この実施形態ではサンプリングの周期を０．５
ｍｓとした。
が開操作されて変圧器２への電源が遮断されると同時に
オフされる。また、スイッチング素子９は、メインスイ
ッチ４が閉操作されて電源が再投入されると、投入制御
回路８の指令にもとづき最適な投入位相範囲内のタイミ
ングでオンされる。遮断位相検出回路７は、メインスイ
ッチ４が閉操作されて電源が投入されている間、電源電
圧の波長に比べて充分に短い間隔で、電源電圧をサンプ
リングし、その電圧値をＡ／Ｄ変換して投入制御回路８
へ送る。この実施形態ではサンプリングの周期を０．５
ｍｓとした。
【０００８】ここで、電気設備の保守点検等のため、メ
インスイッチ４が開操作されて、変圧器２へ供給してい
た電源が遮断されると、同時に電源回路６および遮断位
相検出回路７が停止するとともに、スイッチング素子９
がオフ状態となる。このとき、投入制御回路８は、開操
作される以前の少なくとも１サイクル以上の区間の電源
電圧値の変化パターンあるいは最大値・最小値より遮断
時点の位相を算出して記憶する。次に、保守点検等が終
了して、メインスイッチ４が閉操作されて、変圧器２へ
電源が再投入されると、電源回路６および遮断位相検出
回路７は動作状態となる。
インスイッチ４が開操作されて、変圧器２へ供給してい
た電源が遮断されると、同時に電源回路６および遮断位
相検出回路７が停止するとともに、スイッチング素子９
がオフ状態となる。このとき、投入制御回路８は、開操
作される以前の少なくとも１サイクル以上の区間の電源
電圧値の変化パターンあるいは最大値・最小値より遮断
時点の位相を算出して記憶する。次に、保守点検等が終
了して、メインスイッチ４が閉操作されて、変圧器２へ
電源が再投入されると、電源回路６および遮断位相検出
回路７は動作状態となる。
【０００９】この時点では、スイッチング素子９はまだ
オフの状態である。次に、動作を開始した遮断位相検出
回路７からは、サンプリングした電源電圧値がＡ／Ｄ変
換されて投入制御回路８へ送られる。次いで、投入制御
回路８では、記憶されている遮断以前の電圧位相データ
と再投入後に新たに入力された電圧値とから、スイッチ
ング素子９をオンにして変圧器２へ電源を再投入する最
適な位相タイミングを求め、そのタイミングに達する
と、スイッチング素子９をオンにする。
オフの状態である。次に、動作を開始した遮断位相検出
回路７からは、サンプリングした電源電圧値がＡ／Ｄ変
換されて投入制御回路８へ送られる。次いで、投入制御
回路８では、記憶されている遮断以前の電圧位相データ
と再投入後に新たに入力された電圧値とから、スイッチ
ング素子９をオンにして変圧器２へ電源を再投入する最
適な位相タイミングを求め、そのタイミングに達する
と、スイッチング素子９をオンにする。
【００１０】ここで、投入制御回路８が算出する最適な
位相タイミングとは、例えば、遮断された時点の位相
に、投入するときの位相を一致させることであり、位相
の一致により、残留磁束の影響がなくなり突入電流の発
生が防がれる。図３は、この実施形態における制御結果
の一例を示すもであり、電源電圧が０ボルトで残留磁束
が最大のときに遮断された場合、同一位相で電源が投入
されることにより、電源電圧および電流が遮断前と再投
入後が連続する正弦波を形成して、定常状態と同じく突
入電流の発生が防止される。また、換言すると、再投入
時に、遮断以前の磁束密度に対して反対の極性の磁束が
発生するように電圧を印加するので、遮断以前の残留磁
束密度にさらに磁束密度が加算されるように電圧が印加
されることはない。
位相タイミングとは、例えば、遮断された時点の位相
に、投入するときの位相を一致させることであり、位相
の一致により、残留磁束の影響がなくなり突入電流の発
生が防がれる。図３は、この実施形態における制御結果
の一例を示すもであり、電源電圧が０ボルトで残留磁束
が最大のときに遮断された場合、同一位相で電源が投入
されることにより、電源電圧および電流が遮断前と再投
入後が連続する正弦波を形成して、定常状態と同じく突
入電流の発生が防止される。また、換言すると、再投入
時に、遮断以前の磁束密度に対して反対の極性の磁束が
発生するように電圧を印加するので、遮断以前の残留磁
束密度にさらに磁束密度が加算されるように電圧が印加
されることはない。
【００１１】これらの投入制御回路８およびスイッチン
グ素子９の動作は、大がかりな設備や機器を用いること
なく、マイクロコンピュータと比較的簡単な論理回路に
より構成することができる。なお、この実施形態では、
図３に示すように、遮断時と再投入時の電源電圧を完全
に一致させるものとしたため、メインスイッチ４が閉操
作されてから、スイッチング素子９がオンされるまでの
待ち時間が、最大で１サイクル分になることがあった。
しかしながら遮断時の位相によっては完全に一致させな
くてもよい場合があるため、遮断時の位相に応じて、残
留磁束の影響を少なくする最も早い位相タイミングでス
イッチング素子９をオンすることも可能である。
グ素子９の動作は、大がかりな設備や機器を用いること
なく、マイクロコンピュータと比較的簡単な論理回路に
より構成することができる。なお、この実施形態では、
図３に示すように、遮断時と再投入時の電源電圧を完全
に一致させるものとしたため、メインスイッチ４が閉操
作されてから、スイッチング素子９がオンされるまでの
待ち時間が、最大で１サイクル分になることがあった。
しかしながら遮断時の位相によっては完全に一致させな
くてもよい場合があるため、遮断時の位相に応じて、残
留磁束の影響を少なくする最も早い位相タイミングでス
イッチング素子９をオンすることも可能である。
【００１２】これらのことから本発明の実施形態では、
電圧が最適投入位置範囲内でスイッチング素子をオンす
ることができる。また、スイッチング素子がオンされて
変圧器に電源電圧が再投入された瞬間に、演算誤差、あ
るいは開閉に要する機構的な時間遅れを伴う場合もあ
り、また残留磁束の大きさによっては突入電流の発生を
完全に防ぐことができない場合もあるが、それでも実害
が発生しない程度の突入電流に抑えることができる。と
くに、この実施形態を、低圧電源回路に用いると、電源
再投入に伴うブレーカの誤動作およびフューズの溶断を
防止することに有効である。また、高圧電源回路に用い
ると、電源再投入に伴うリレーの誤動作およびトランス
の劣化を防止することに有効である。
電圧が最適投入位置範囲内でスイッチング素子をオンす
ることができる。また、スイッチング素子がオンされて
変圧器に電源電圧が再投入された瞬間に、演算誤差、あ
るいは開閉に要する機構的な時間遅れを伴う場合もあ
り、また残留磁束の大きさによっては突入電流の発生を
完全に防ぐことができない場合もあるが、それでも実害
が発生しない程度の突入電流に抑えることができる。と
くに、この実施形態を、低圧電源回路に用いると、電源
再投入に伴うブレーカの誤動作およびフューズの溶断を
防止することに有効である。また、高圧電源回路に用い
ると、電源再投入に伴うリレーの誤動作およびトランス
の劣化を防止することに有効である。
【００１３】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、変圧
器への電源が遮断されたことが検出されると、電源遮断
時の電源電圧の位相角度が記憶され、次いで、変圧器へ
電源が再投入されたことが検出されると、記憶手段に記
憶されている前回遮断時の電源電圧位相角度にもとづき
突入電流を小さくする電源投入タイミングが求められ、
そのタイミングに達した時点でスイッチング素子がオン
されて電源の再投入がなされる。それにより、電源の再
投入は、常に突入電流を少なくするタイミングで行われ
て、電源再投入時の突入電流の発生を抑えることができ
る。
器への電源が遮断されたことが検出されると、電源遮断
時の電源電圧の位相角度が記憶され、次いで、変圧器へ
電源が再投入されたことが検出されると、記憶手段に記
憶されている前回遮断時の電源電圧位相角度にもとづき
突入電流を小さくする電源投入タイミングが求められ、
そのタイミングに達した時点でスイッチング素子がオン
されて電源の再投入がなされる。それにより、電源の再
投入は、常に突入電流を少なくするタイミングで行われ
て、電源再投入時の突入電流の発生を抑えることができ
る。
【図１】本発明の実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１の要部を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態の動作例を示す説明図であ
る。
る。
【図４】従来例を示すブロック図である。
【図５】従来例における電源電圧と磁束の位相の関係を
示した図である。
示した図である。
【図６】図５の場合における電源電圧と負荷電流の変化
を示した図である。
を示した図である。
【図７】図５の場合におけるＢ−Ｈ曲線を示した図であ
る。
る。
１ 負荷 ２ 変圧器 ３ 商用電源 ４ メインスイッチ ５ 対策装置 ６ 電源回路 ７ 遮断位相検出回路 ８ 投入制御回路 ９ スイッチング素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０２Ｈ 7/04 Ｈ０２Ｈ 7/04 Ａ
Claims (1)
- 【請求項１】 変圧器の一次側電源回路上に接続されて
電源の投入・遮断を検出する電源監視回路と、 変圧器の一次側電源回路上に接続されて電源が遮断され
たときの電源電圧の位相角度を検出する位相検出回路
と、 変圧器の一次側電源回路上に接続されて電源の遮断時に
オフされるスイッチング素子と、 変圧器への電源が遮断されたことが検出されると、電源
遮断時の電源電圧の位相角度を記憶しておく記憶手段
と、 変圧器へ電源が再投入されたことが検出されると、記憶
手段に記憶されている前回遮断時の電源電圧位相角度に
もとづき突入電流を小さくする電源投入タイミングを求
め、そのタイミングに達した時点で前記スイッチング素
子をオンする投入タイミング制御手段と、 を備えたことを特徴とする単相変圧器用突入電流防止装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8314898A JPH10164754A (ja) | 1996-11-26 | 1996-11-26 | 単相変圧器用突入電流防止装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8314898A JPH10164754A (ja) | 1996-11-26 | 1996-11-26 | 単相変圧器用突入電流防止装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10164754A true JPH10164754A (ja) | 1998-06-19 |
Family
ID=18058971
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8314898A Pending JPH10164754A (ja) | 1996-11-26 | 1996-11-26 | 単相変圧器用突入電流防止装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10164754A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007336712A (ja) * | 2006-06-15 | 2007-12-27 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | 励磁突入電流制御機能内蔵ディジタル保護リレー装置 |
| JP2009176263A (ja) * | 2007-12-26 | 2009-08-06 | Nippon Makisen Kogyo Kk | 電源装置及び電源装置におけるタイミング制御回路 |
| US9906074B2 (en) | 2011-09-13 | 2018-02-27 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation | Power supply system |
| WO2019093100A1 (ja) * | 2017-11-10 | 2019-05-16 | 株式会社興電舎 | 励磁突入電流抑制装置 |
-
1996
- 1996-11-26 JP JP8314898A patent/JPH10164754A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007336712A (ja) * | 2006-06-15 | 2007-12-27 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | 励磁突入電流制御機能内蔵ディジタル保護リレー装置 |
| JP2009176263A (ja) * | 2007-12-26 | 2009-08-06 | Nippon Makisen Kogyo Kk | 電源装置及び電源装置におけるタイミング制御回路 |
| US9906074B2 (en) | 2011-09-13 | 2018-02-27 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation | Power supply system |
| WO2019093100A1 (ja) * | 2017-11-10 | 2019-05-16 | 株式会社興電舎 | 励磁突入電流抑制装置 |
| JP2019091546A (ja) * | 2017-11-10 | 2019-06-13 | 株式会社興電舎 | 励磁突入電流抑制装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020903 |