JP2005045133A - Electromagnetic device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、主巻線の励磁電流に影響されることなく、高調波歪みを低減し、リアクタンスを可変できる電磁機器、さらには、電力系統に直列に接続可能な電磁機器に関する。 The present invention relates to an electromagnetic device that can reduce harmonic distortion and vary reactance without being affected by an excitation current of a main winding, and further relates to an electromagnetic device that can be connected in series to a power system.
主巻線の励磁電流に影響されることなく、高調波歪みを低減し、リアクタンスを可変でき、電力系統に直列に接続可能な従来の技術としては、本出願人が先に提案した電磁機器(特許文献1)がある。 As a conventional technique that can reduce harmonic distortion, change reactance, and can be connected in series to the power system without being affected by the excitation current of the main winding, the electromagnetic device previously proposed by the applicant ( There exists patent document 1).
図8は、本出願人が先に提案した電磁機器(特許文献1)の一例を説明するための接続図である。この電磁機器は、田の字状磁心33に第1主巻線31a、第2主巻線31b、制御巻線32a、32b、32c及び32dを巻回し、直列に接続した制御巻線の開放端子側に制御回路34を接続した構成である。
FIG. 8 is a connection diagram for explaining an example of the electromagnetic device (Patent Document 1) previously proposed by the present applicant. In this electromagnetic device, a first main winding 31a, a second main winding 31b, and
主巻線の開放端に交流電源を接続し、制御巻線に直流制御電流Icを流すと、制御巻線32a、32b、32c、32dにおいて、制御巻線の巻数と直流制御電流Icの積で表される起磁力が発生することで、制御磁束φc31及びφc32と主磁束φ31a、φ31a’及びφ31b、φ31b’が同方向となる共通磁路部分の磁束密度が大となって透磁率が変化し、主磁束が制御されリアクタンスが低下する。
上述のごとき田の字状磁心を用いた電磁機器を、電力用電磁機器として製作する一般的な方法としては、図9(A)に示すような、2つのE型磁心41,42と1つのI型磁心43を突き合わせて、図9(B)に示すように構成して製作するが、この場合、構成する磁心は、従来の標準EI型磁心とは異なり、I型磁心43の幅(2t)が標準E型磁心41の幅(t)の2倍程度となるため、低コストの標準EI型磁心を適用することができなかった。
As a general method of manufacturing an electromagnetic device using the above-described magnetic field-shaped magnetic core as a power electromagnetic device, two E-type
本発明は、上述のごとき実情に鑑み、磁気回路の構造及び巻線の巻装構造が簡単で、インダクタンスを可変でき、電力系統に直列に接続可能な電磁機器の製作を、容易に、かつ低コストに提供することを課題とする。 In view of the above circumstances, the present invention has a simple magnetic circuit structure and a winding structure for windings, and can easily and lowly manufacture an electromagnetic device that can vary the inductance and can be connected in series to a power system. The issue is to provide costs.
対称的に四つの閉磁路で田の字状磁路を形成する磁心を有し、主磁束が前記田の字状磁路における十字状磁路の第1の直線磁路を通り、該十字の交点で対向して対称的に四つの閉磁路を還流するように交流主巻線が巻回され、制御磁束が前記十字状磁路の第2の直線磁路を一方向に通って対称的に二つの磁路を還流するように直流制御巻線が巻回され、前記制御磁束の制御により主磁束と制御磁束の共通磁路の磁気抵抗を調整する電磁機器であって、前記田の字状磁路を形成する磁心がその十字状磁路の前記第2の直線磁路の中心で分割され、田の字状磁路が磁気回路的に間隙をもって分割されていることを特徴としたものである。 Symmetrically, it has a magnetic core that forms a U-shaped magnetic path with four closed magnetic paths, and the main magnetic flux passes through the first straight magnetic path of the cross-shaped magnetic path in the U-shaped magnetic path, The AC main winding is wound so as to circulate through the four closed magnetic paths symmetrically facing each other at the intersection, and the control magnetic flux passes through the second linear magnetic path of the cruciform magnetic path in one direction symmetrically. An electromagnetic device in which a DC control winding is wound so as to recirculate two magnetic paths, and the magnetic resistance of the common magnetic path of the main magnetic flux and the control magnetic flux is adjusted by controlling the control magnetic flux. The magnetic core forming the magnetic path is divided at the center of the second linear magnetic path of the cross-shaped magnetic path, and the U-shaped magnetic path is divided with a gap in the magnetic circuit. is there.
本発明によれば、磁気回路の構造及び巻線の巻装構造が簡単で、タップを設けることなく、負荷電流の有無に拘わらず、高調波電流を抑制し、広範囲にリアクタンスを可変する電磁機器の製作を、容易に、かつ低コストに実現することができ、近年の電力需要の増大や負荷の多様化により、系統電圧の変動等負荷の多様化に対応できるフレキシブルな電力設備の提供がはかられ、電力系統の電圧の安定化に寄与できる。 According to the present invention, an electromagnetic device that has a simple magnetic circuit structure and winding winding structure, suppresses a harmonic current regardless of the presence or absence of a load current, and varies a reactance over a wide range without providing a tap. Can be realized easily and at low cost, and with the recent increase in power demand and diversification of loads, it is possible to provide flexible power equipment that can cope with diversification of loads such as system voltage fluctuations. This contributes to stabilization of the voltage of the power system.
図8に示した田の字状磁路を考察すると、主磁束φ31a、φ31a’とφ31b、φ31b’が対向して互いに左右に分流する十字路を構成する水平磁路の水平軸に対して、電磁鉄心の物理構造及び、磁束の流れを含めた磁気回路が対称的である。さらに、上記水平磁路部の磁束の流れは原理的に水平磁路を構成する鉄心の長手方向と平行になっている。 Considering the U-shaped magnetic path shown in FIG. 8, the main magnetic fluxes Φ31a, Φ31a ′ and Φ31b, Φ31b ′ are opposed to each other, and electromagnetic waves are The physical structure of the iron core and the magnetic circuit including the flow of magnetic flux are symmetrical. Further, the flow of magnetic flux in the horizontal magnetic path portion is in principle parallel to the longitudinal direction of the iron core constituting the horizontal magnetic path.
そこで、この磁気回路の水平磁路の磁束について、田の字状磁路の上部を構成する主巻線31a、制御巻線32a、32bによる磁束φ31a、φ31a’、φc31の上側磁束と、同下部を構成する主巻線31b、制御巻線32c、32dによる磁束φ31b、φ31b’、φc32の下側磁束に着目すると、両者の磁束は鉄心構造及び磁気回路構成が対称的であることから、基本的にその値等は同一であり、両磁束は互いに近接した磁路を通過し、相互に同一の影響、干渉を受けていると考えられる。
Therefore, with respect to the magnetic flux of the horizontal magnetic path of this magnetic circuit, the upper magnetic flux of the main winding 31a and the
上記の考察に基づいて、図1に示すように、田の字状磁路の上記水平磁路を構成する鉄心を水平面で分割した状態を考えると、この分割田の字状磁路は分割面上の水平軸に対して電磁鉄心の物理構造及び、磁束の流れを含めた磁気回路は対称的であり、本来の田の字状磁路と同一である。 Based on the above consideration, as shown in FIG. 1, when considering the state in which the iron core constituting the horizontal magnetic path of the rice field-shaped magnetic path is divided in a horizontal plane, this divided field-shaped magnetic path is divided into planes. The physical structure of the electromagnetic core and the magnetic circuit including the flow of magnetic flux are symmetric with respect to the upper horizontal axis, and are the same as the original rice field-shaped magnetic path.
また、水平磁路部の磁束を考察すると、分割された水平磁路部の上側を上側磁束φ1a、φ1a’、φc1が、同下側を下側磁束φ1b、φ1b’、φc2が互いに分割面で形成される間隙7に漏洩する磁束によって影響、干渉を受けて通過しているものと考えられる。
Further, considering the magnetic flux of the horizontal magnetic path portion, the upper side of the divided horizontal magnetic path portion is the upper magnetic flux φ1a, φ1a ′, φc1, and the lower side is the lower magnetic flux φ1b, φ1b ′, φc2 on the divided surface. It is considered that the magnetic flux leaking into the formed
すなわち、上記の間隙7を介した上記上側磁束と下側磁束の影響、干渉とリアクタンスの制御特性との関係が確認できれば、例えば、図1に示すように、従来の汎用されているEI鉄心を用いて簡単に、田の字状磁路の電磁機器を構成できる。
That is, if the relationship between the influence of the upper magnetic flux and the lower magnetic flux through the
図1は、従来汎用されているEI鉄心を用いて本発明による電磁機器を構成した例であり、田の字状磁心は、第1のE型磁心4aと第1のI型磁心5aを、鉄心窓部が2個所形成されるように構成した三脚磁心と、第2のE型磁心4bと第2のI型磁心5bを、鉄心窓部が2個所形成されるように構成した三脚磁心を、磁路が田の字状になるように、間隙7を介して対向させ、第1のE型磁心4aとI型磁心5aの接合面及び第2のE型磁心4bと第2のI型磁心5bの接合面は、磁心を構成する各々の積層鋼板を平行になるように突き合わせて構成する。
FIG. 1 is an example in which an electromagnetic device according to the present invention is configured by using a conventionally used EI iron core. A rice field-shaped magnetic core includes a first E-type
第1のE型磁心4aの中央脚に第1主巻線1aを巻回し、第2のE型磁心4bの中央脚に第2主巻線1bを巻回す。主巻線1a及び1bを、両主巻線から生じる磁束φ1a及びφ1bがI型磁心5a及び5bに向かって同方向になるように直列に接続する。
The first
第1のE型磁心4aの外脚には制御巻線2a及び2bを巻回し、第2のE型磁心4bの外脚には制御巻線2c及び2dを巻回し、主巻線による磁束で制御巻線2a及び2b、2c及び2dに生じる誘起電圧がそれぞれ打ち消されるように全制御巻線を直列に接続し、その開放端子側に制御回路6を接続する。
The
なお、制御巻線は、2a、2b、2c、2dのうち、任意の2巻線を、生じる誘起電圧がそれぞれ打ち消されるように接続した一組と、同様に接続した、残る2巻線一組を直列または並列接続とし、その開放端子側に制御回路6を接続することもできる。 As for the control winding, one set of 2a, 2b, 2c, and 2d is connected so that the induced voltage generated is cancelled, and the other set of 2 windings connected in the same manner. Can be connected in series or in parallel, and the control circuit 6 can be connected to the open terminal side.
また、第1のE型磁心4aと第1のI型磁心5aにより構成した三脚磁心と、第2のE型磁心4bと第2のI型磁心5bにより構成した三脚磁心の構成方法は、E型磁心およびI型磁心の上下関係を反転させても同様の機能を実現できることは明らかであり、要は上側と下側の閉磁路が対称的に形成されることである。
Further, a method for constructing a tripod magnetic core constituted by a first E-type
図1において、主巻線の開放端に交流電源を接続し、図示矢印方向の電流IL1が流れていたとする。なお、電流IL1を正サイクルとした場合、負サイクルでは電流IL2が流れる。電流IL1が流れると、磁路には主巻線1aによる主磁束φ1a及び主磁束φ1a’、並びに主巻線1bによる主磁束φ1b及び主磁束φ1b’がそれぞれ発生する。逆に、電流IL2が流れた場合についてはそれぞれ前記と逆向きの主磁束が発生する。 In FIG. 1, it is assumed that an AC power source is connected to the open end of the main winding and a current IL1 in the direction indicated by the arrow flows. When current IL1 is a positive cycle, current IL2 flows in a negative cycle. When the current IL1 flows, main magnetic flux φ1a and main magnetic flux φ1a ′ generated by the main winding 1a and main magnetic flux φ1b and main magnetic flux φ1b ′ generated by the main winding 1b are generated in the magnetic paths, respectively. On the contrary, when the current IL2 flows, a main magnetic flux in the opposite direction to that described above is generated.
発生した主磁束は、制御巻線に直流制御電流Icを流さない場合にはそれぞれ四つの閉磁路を通過し、主巻線には巻数と鉄心の磁気抵抗に応じたリアクタンスが発生する。制御巻線を巻回した鉄心部及びI型磁心部は、制御磁束φcと主磁束との共通磁路となる。 The generated main magnetic flux passes through four closed magnetic paths when the DC control current Ic is not passed through the control winding, and reactance corresponding to the number of turns and the magnetic resistance of the iron core is generated in the main winding. The iron core portion and the I-type magnetic core portion around which the control winding is wound serve as a common magnetic path for the control magnetic flux φc and the main magnetic flux.
主巻線に電流IL1、IL2を流した状態で制御巻線に直流制御電流Icを流すと、制御巻線2a、2b、2c、2dにおいて、制御巻線の巻数と直流制御電流Icの積で表される起磁力が発生することで、制御磁束φc1及びφc2と主磁束φ1a、φ1a’及びφ1b、φ1b’が同方向となる共通磁路部分の磁束密度が大となって透磁率が変化し、主磁束が制御されリアクタンスが低下する。
When the DC control current Ic is supplied to the control winding while the currents IL1 and IL2 are supplied to the main winding, the product of the number of turns of the control winding and the DC control current Ic in the
主巻線電流IL1、IL2あるいは直流制御電流Icを増加させることにより共通磁路が磁気飽和状態に近づくと、主巻線1a及び1bより発生する主磁束がI型磁心5a及び5bに向かって同方向になるように主巻線を分割して接続しているため、増加する主磁束φ1a及び主磁束φ1a’と増加する主磁束φ1b及び主磁束φ1b’は、間隙7を介して互いに相殺される。一対の主巻線1a及び1bによる主磁束の増加分が閉磁路を環流しないので、互いの主巻線の起磁力を相殺することになる。
When the common magnetic path approaches a magnetic saturation state by increasing the main winding currents IL1 and IL2 or the DC control current Ic, the main magnetic flux generated from the
また、主巻線電流IL1、IL2が増加しても、共通磁路が一定の磁束密度に保たれるように、増加する主巻線1aによる主磁束と主巻線1bによる主磁束は間隙7を介して相殺されるため、直流制御電流Icを制御することにより主磁束が制御でき、リアクタンスを可変することができる。即ち、主巻線電流に拘わらず、制御巻線に直流制御電流Icを流すことでリアクタンスを可変することができる。
Further, even if the main winding currents IL1 and IL2 increase, the main magnetic flux generated by the
さらに、I型磁心5a及び5bを同一の構成とすることで、主磁束φ1a及びφ1b、主磁束φ1a’及びφ1b’、制御磁束φc1及びφc2によるI型磁心5a及び5b間の磁位はそれぞれ同一となるため、間隙部には電磁力が加わらず、騒音などの増大がなく、フィルムなどにより容易に間隙を作成することができる。
Further, by making the I-type
また、間隙7を施設しても、主磁束φ1a、φ1a’及び制御磁束φc1はI型磁心5a部を介して還流し、主磁束φ1b、φ1b’及び制御磁束φc2はI型磁心5b部を介して還流することから、間隙7を設けることによる各々の磁束に対応した磁気回路の磁気抵抗は増加しないため、リアクタンス制御特性に対する間隙の影響は少ない。
Even if the
図2(A)は、本発明によるリアクタンスの制御特性例を示したもので、縦軸はリアクタンス、横軸は制御電流Icを表している。直流制御電流Icを増加させることにより、間隙を設けても、ほぼ同等のリアクタンスを可変できる。 FIG. 2A shows an example of reactance control characteristics according to the present invention. The vertical axis represents the reactance, and the horizontal axis represents the control current Ic. By increasing the direct current control current Ic, it is possible to vary substantially the same reactance even if a gap is provided.
図2(B)は、本発明による電磁機器に電圧を印加した場合の、励磁電流の高調波歪み率特性例を示したもので、縦軸は高調波歪み率、横軸は制御電流Icを表している。
間隙を設けても、高調波歪み率特性の悪化は見られず、むしろ、高調波歪み率が低下する。これは、間隙がない場合においては、共通磁路部が鉄などの非線形な磁気回路のみで構成されていたものが、間隙を設けることにより、共通磁路の一部が線形性の高い空間磁気回路と鉄などの非線形な磁気回路の並列回路になることから、非線形性が改善されるためである。
FIG. 2B shows an example of the harmonic distortion rate characteristic of the excitation current when a voltage is applied to the electromagnetic device according to the present invention. The vertical axis represents the harmonic distortion rate, and the horizontal axis represents the control current Ic. Represents.
Even if the gap is provided, the harmonic distortion rate characteristic is not deteriorated, but rather the harmonic distortion rate is lowered. In the case where there is no gap, the common magnetic path portion is composed only of a non-linear magnetic circuit such as iron, but by providing a gap, a part of the common magnetic path is a highly linear space magnetism. This is because the non-linearity is improved because the circuit becomes a parallel circuit of a non-linear magnetic circuit such as iron.
上述のように、本発明によれば、主巻線1a及び制御巻線2a、2bを巻き回したE型磁心4a及びI型磁心5aで構成される磁心部と、主巻線1b及び制御巻線2c、2dを巻き回したE型磁心4b及びI型磁心5bで構成される磁心部を、それぞれ別個に製作することが可能となり、磁気回路の構造及び巻線の巻装構造が簡単で、主巻線電流の影響を受けずに、リアクタンスを高速且つ連続的に可変できる電磁機器の製作を、容易に、かつ低コストに実現できる。なお、図1において、電磁機器の説明をE型磁心とI型磁心で構成される例で示したが、短冊形鋼板を積層した積鉄心においても同様の機能を有する磁心を構成できる。
As described above, according to the present invention, the magnetic core portion composed of the E-type
図3は、前記間隙7を施した二組の三脚磁心について、該間隙7を拡大させることにより電磁機器を構成した例であり、中央脚に主巻線1aを巻回し、外脚に制御巻線2a及び2bを巻回した第一の三脚磁心3aと、中央脚に主巻線1bを巻回し、外脚に制御巻線2c及び2dを巻回した第二の三脚磁心3bを空間的に対称に配置したものである。
FIG. 3 shows an example in which an electromagnetic device is configured by enlarging the
三脚磁心3a及び3bは、三脚磁心3aの主巻線1aによる主磁束φ1a及びφ1a’の向きと、三脚磁心3bの主巻線1bによる主磁束φ1b及びφ1b’の向きが互いに対称になり、主磁路が磁気飽和状態になった時に発生する主巻線1a及び1bによる漏洩磁束同士が干渉しあうように、両三脚磁心を隣接して配置する。
In the tripod
主巻線1a及び1bを直列に接続し、主巻線1aによる主磁束φ1a及びφ1a’で制御巻線2a、2bに生じる誘起電圧がそれぞれ打ち消されるように、また、主巻線1bによる主磁束φ1b及びφ1b’で制御巻線2c、2dに生じる誘起電圧がそれぞれ打ち消されるように全制御巻線を直列に接続し、その開放端子側に制御回路6を接続したものである。
The
なお、制御巻線は、生じる誘起電圧がそれぞれ打ち消されるように接続した一組と、同様に接続した、残る2巻線一組を、直列または並列接続とし、その開放端子側に制御回路6を接続することもできる。 Note that the control winding is connected in series or in parallel with one set of the connected windings so that the induced voltage generated is cancelled, and the remaining two windings connected in the same manner, and the control circuit 6 is provided on the open terminal side. It can also be connected.
三脚磁心に発生した主磁束は、制御巻線に直流制御電流を流さない場合にはそれぞれの閉磁路を通過し、主巻線には巻数と鉄心の磁気抵抗に応じたリアクタンスが発生する。
制御巻線に直流制御電流Icを流すと、前述と同様に、起磁力が発生することで、制御磁束φc1及びφc2と主磁束φ1a、φ1a’及びφ1b、φ1b’が同方向となる共通磁路部分の磁束密度が大となって透磁率が変化し、主磁束が制御されリアクタンスが低下する。
The main magnetic flux generated in the tripod core passes through the respective closed magnetic paths when no DC control current is passed through the control winding, and reactance according to the number of turns and the magnetic resistance of the iron core is generated in the main winding.
When a DC control current Ic is passed through the control winding, a magnetomotive force is generated as described above, so that the control magnetic fluxes φc1 and φc2 and the main magnetic fluxes φ1a, φ1a ′, φ1b, and φ1b ′ are in the same direction. The magnetic flux density of the portion increases, the permeability changes, the main magnetic flux is controlled, and the reactance decreases.
主巻線電流あるいは直流制御電流を増加させることにより共通磁路が磁気飽和状態に近づくと、増加する主磁束φ1a及びφ1a’と、増加する主磁束φ1b及びφ1b’は、漏洩磁束となって二組の三脚磁心間の空間を介して互いに相殺される。このため、直流制御電流Icを制御することにより主磁束が制御でき、リアクタンスを可変することができる。即ち、主巻線電流に拘わらず、制御巻線に直流制御電流Icを流すことでリアクタンスを可変することができる。 When the common magnetic path approaches a magnetic saturation state by increasing the main winding current or the DC control current, the increasing main magnetic fluxes φ1a and φ1a ′ and the increasing main magnetic fluxes φ1b and φ1b ′ become two leakage fluxes. They cancel each other through the space between the pair of tripod cores. For this reason, the main magnetic flux can be controlled by controlling the DC control current Ic, and the reactance can be varied. That is, regardless of the main winding current, the reactance can be varied by passing the DC control current Ic through the control winding.
二組の三脚磁心を配置する方法として、図3に記載したように、対称軸に対して上下に配置する方法を示したが、漏洩磁束が干渉しあう空間的な配置であれば、両三脚磁心を並行して配置するなど、様々な配置方法が可能である。 As shown in FIG. 3, as a method of arranging two sets of tripod magnetic cores, a method of arranging up and down with respect to the axis of symmetry has been shown. However, if the spatial arrangement is such that leakage flux interferes, both tripods Various arrangement methods such as arranging magnetic cores in parallel are possible.
図4(A)は、両三脚磁心を並置した場合のリアクタンスの制御特性例を示したもので、従来の間隙なしとほぼ同等のリアクタンスを可変できる。
図4(B)は、同様に高調波歪み率特性例を示したもので、若干の高調波歪み率の悪化が見られるものの、ほぼ同等の高調波歪み率となる。
FIG. 4A shows an example of the control characteristic of reactance when both tripod magnetic cores are juxtaposed, and the reactance substantially equivalent to that without a conventional gap can be varied.
FIG. 4B similarly shows an example of the harmonic distortion rate characteristic, and although the harmonic distortion rate is slightly deteriorated, almost the same harmonic distortion rate is obtained.
上述のように、要は、二組の三脚磁心から生じた各々の漏洩磁束が干渉するように隣接して配置することが重要であり、特に空間的に対称に設置することにより漏洩磁束が効率的に干渉し合い、特性の優れた電磁機器を実現することができる。 As described above, it is important that the leakage fluxes generated from the two sets of tripod cores are adjacent to each other so that the leakage fluxes interfere with each other. Electromagnetic devices with excellent characteristics can be realized.
なお、二組の三脚磁心を対称に配置した場合においても、漏洩磁束の干渉度合いは両磁心間距離により影響を受けるため、磁心間距離を大きくすることにより干渉度合いは低下し、リアクタンスの変化率は低下する。 Even when two sets of tripod magnetic cores are arranged symmetrically, the interference degree of leakage flux is affected by the distance between both magnetic cores, so increasing the distance between the magnetic cores reduces the degree of interference and the rate of change in reactance. Will decline.
図5は、中央脚に主巻線1aを、外脚に制御巻線2a及び2bを巻回した第1のE型カットコア10aと第2のE型カットコア10bを対向させて形成した三脚磁心と、中央脚に主巻線1bを、外脚に制御巻線2c及び2dを巻回した第3のE型カットコア10cと第4のE型カットコア10dを対向させて形成した三脚磁心の、2組の三脚磁心を、間隙7を介して接して磁路が田の字状になるように対向させて構成したものである。
FIG. 5 shows a tripod formed by opposing a first
本構成によれば、高磁束密度鋼板を適用したE型カットコアが使用できることから、コアの設計磁束密度を高くすることができ、機器のコンパクト化が図れるとともに、低コストの電磁機器を実現することができる。 According to this configuration, since an E-shaped cut core to which a high magnetic flux density steel plate is applied can be used, the core design magnetic flux density can be increased, the device can be made compact, and a low-cost electromagnetic device can be realized. be able to.
(適用例)
図6は、本発明の電磁機器の無効電力補償装置への適用例を示した図で、電磁機器11と電力用コンデンサ12を並列接続し、送電線路に並列に挿入し、電磁機器の制御により、系統に生じる遅相から進相の無効電力を連続的に補償するようにしたものである。
(Application example)
FIG. 6 is a diagram showing an application example of the electromagnetic device of the present invention to the reactive power compensator, in which the
(応用例)
図7は、本発明の電磁機器を多機能変圧器へ適用した応用例を説明するための図で、図1で示した本発明の電磁機器において、主巻線を一次巻線8a、8bとし、さらに一次巻線8a、8bを巻回した脚それぞれに、二次巻線9a、9bを巻回して一次巻線と同様に接続して構成した多機能変圧器である。
(Application examples)
FIG. 7 is a diagram for explaining an application example in which the electromagnetic device of the present invention is applied to a multi-function transformer. In the electromagnetic device of the present invention shown in FIG. 1, the main windings are
図7において、一次巻線に交流電源を接続し二次巻線には負荷を接続し、二次巻線に図示矢印方向の二次電流IL2が流れたとする。直流制御電流を流さない場合には、一次巻線8a及び8bには、上記二次電流で発生した磁束を打ち消すように一次電流IL1が流れ、全体として変圧器動作を示す。
In FIG. 7, it is assumed that an AC power source is connected to the primary winding, a load is connected to the secondary winding, and a secondary current IL2 in the direction indicated by the arrow flows in the secondary winding. When no DC control current is passed, the primary current IL1 flows through the
制御巻線に直流制御電流Icを流すと、制御巻線の巻数と直流制御電流Icの積で表される起磁力が発生することで透磁率が変化し、主磁束が制御される。制御電流の増加に伴い、一次巻線8aによる主磁束φ1a及びφ1a’と一時巻線8bによる主磁束φ1b及びφ1b’はそれぞれが互いに逆向きの磁束であるため間隙7を介して相殺され、その結果、一次巻線と鎖交する主磁束が減少する。
When the DC control current Ic is passed through the control winding, the magnetic permeability is changed by the generation of a magnetomotive force represented by the product of the number of turns of the control winding and the DC control current Ic, and the main magnetic flux is controlled. As the control current increases, the main magnetic fluxes φ1a and φ1a ′ by the primary winding 8a and the main magnetic fluxes φ1b and φ1b ′ by the temporary winding 8b cancel each other through the
このため、一次巻線には直流制御電流の制御に伴う主磁束の減少に応じて、一次巻線の端子間電圧を維持するために必要な主磁束を発生させる遅れ無効電流である励磁電流が増加する。
即ち、変圧器としての機能に加えて、直流制御電流を調整することで一次側に流入する無効電流の調整が可能な多機能変圧器を実現することができる。
Therefore, the primary winding has an exciting current that is a delayed reactive current that generates the main magnetic flux necessary to maintain the voltage across the terminals of the primary winding in accordance with the decrease in the main magnetic flux accompanying the control of the DC control current. To increase.
That is, in addition to the function as a transformer, it is possible to realize a multi-function transformer capable of adjusting the reactive current flowing into the primary side by adjusting the DC control current.
なお、多機能変圧器を請求項1の電磁機器に適用して説明したが、本発明で記載した他の電磁機器についても適用可能なことは明らかである。
In addition, although the multifunctional transformer was demonstrated and applied to the electromagnetic device of
1(1a,1b)…主巻線、2(2a,2b,2c,2d)…制御巻線、3(3a,3b)…三脚磁心、4(4a,4b)…E型磁心、5(5a,5b)…I型磁心、6…制御回路、7…間隙、8(8a,8b)…一次巻線、9(9a,9b)…二次巻線、10(10a,10b,10c,10d)…E型カットコア、11…電磁機器、12…電力用コンデンサ、31(31a,31b)…主巻線、32(32a,32b,32c,32d)…制御巻線、33…田の字状磁心、34…制御回路、41,42…E型磁心、43…I型磁心。
1 (1a, 1b) ... main winding, 2 (2a, 2b, 2c, 2d) ... control winding, 3 (3a, 3b) ... tripod magnetic core, 4 (4a, 4b) ... E type magnetic core, 5 (
Claims (5)
主磁束が前記田の字状磁路における十字状磁路の第1の直線磁路を通り、該十字の交点で対向して対称的に四つの閉磁路を還流するように交流主巻線が巻回され、
制御磁束が前記十字状磁路の第2の直線磁路を一方向に通って対称的に二つの磁路を還流するように直流制御巻線が巻回され、
前記制御磁束の制御により主磁束と制御磁束の共通磁路の磁気抵抗を調整する電磁機器であって、
前記田の字状磁路を形成する磁心がその十字状磁路の前記第2の直線磁路の中心で分割され、田の字状磁路が磁気回路的に間隙をもって分割されていることを特徴とする電磁機器。 Symmetrically, it has a magnetic core that forms a U-shaped magnetic path with four closed magnetic paths,
The AC main winding is passed through the first linear magnetic path of the cross-shaped magnetic path in the U-shaped magnetic path, and symmetrically flows back through the four closed magnetic paths facing each other at the intersection of the cross. Wound,
The DC control winding is wound so that the control magnetic flux passes through the second linear magnetic path of the cruciform magnetic path in one direction and returns to the two magnetic paths symmetrically,
An electromagnetic device for adjusting a magnetic resistance of a common magnetic path of a main magnetic flux and a control magnetic flux by controlling the control magnetic flux,
The magnetic core that forms the U-shaped magnetic path is divided at the center of the second linear magnetic path of the cross-shaped magnetic path, and the U-shaped magnetic path is divided with a gap in the magnetic circuit. Characteristic electromagnetic equipment.
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- 2003-07-25 JP JP2003279530A patent/JP2005045133A/en active Pending
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