JP2007159206A - ノイズ対策回路及び電力供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電源ラインに重畳されたコモンモードノイズを効果的に除去すること。
【解決手段】本発明では、電源に接続される電力供給部と機器に接続される電力提供部との間を電源ライン及びグランドラインで接続した電力供給装置において、電源ライン及びグランドラインにノイズ対策回路を設け、ノイズ対策回路は、前記電源ラインを磁性体コアに挿通させるとともに、同磁性体コアに前記グランドラインを前記電源ラインとは逆向きに挿通させることにした。また、前記グランドラインの電源側と機器側との間にバリスタを接続することにした。また、前記電源ラインの機器側と前記グランドラインの電源側との間にアレスタを接続することにした。さらに、前記グランドラインを前記電源ラインよりも細い電線で形成するとともに、前記グランドラインを前記磁性体コアに複数回巻回することにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、電源と機器とを接続する電源ライン及びグランドラインに設けるノイズ対策回路、及び電源に接続される電力供給部と機器に接続される電力提供部との間を電源ライン及びグランドラインで接続した電力供給装置に関するものである。

電力を使用する機器では、電力を供給する電線に過大なコモンモードノイズが重畳してしまうと機器の故障や誤動作の原因となるために、電源と機器との間に電力供給装置を介設し、この電力供給装置の内部でノイズ対策を施して、ノイズを除去するようにしている。

そのため、従来の電力供給装置では、電源に接続される電力供給部（分電盤）と機器に接続される電力提供部（配電盤）との間を電源ラインを構成する電線（たとえば、３相交流の場合は、Ｒ線、Ｓ線、Ｔ線）とグランドラインを構成する電線（たとえば、３相交流の場合は、Ｎ線）で接続し、電源ラインを構成する電線を磁性体コア（フェライトリングなど）に挿通して、この磁性体コアの作用で電源ラインに重畳されたコモンモードノイズを除去するようにしていた（たとえば、特許文献１参照。）。

この磁性体コアを用いたノイズ対策においては、電源ラインを磁性体コアに挿通させる回数に応じてノイズ除去の効果が増大することになる。そのため、従来においては、ノイズ除去効果を増大させるために、電源ラインを複数個の磁性体コアに挿通させたり、或いは、１個の磁性体コアに電源ラインを複数回巻回させるようにしていた。
特開２００２−３４３６２０号公報

ところが、電力供給装置では大電流が電源ラインを構成する電線に流れることになるので、電源ラインの電線として直径の大きいものが使用されており、それに応じて大型で高価な磁性体コアを用いる必要がある。

そのため、電源ラインを複数個の磁性体コアに挿通させた場合には、大型で高価な磁性体コアを複数個使用することになり、磁性体コアを収容するスペースが増大し、それに伴って電力供給装置が大型化してしまうおそれがあり、また、磁性体コアの使用個数の増大に伴って電力供給装置のコストも増大してしまうおそれがあった。

また、１個の磁性体コアに電源ラインを複数回巻回させた場合には、直径の大きな電線を磁性体コアに巻回しなければならず、電力供給装置の内部に電線を巻回するためのスペースが必要となり、電力供給装置が大型化してしまうおそれがあった。

そこで、請求項１に係る本発明では、電源と機器とを接続する電源ライン及びグランドラインに設けるノイズ対策回路において、前記電源ラインを磁性体コアに挿通させるとともに、同磁性体コアに前記グランドラインを前記電源ラインとは逆向きに挿通させることにした。

また、請求項２に係る本発明では、前記請求項１に係る本発明において、前記グランドラインの電源側と機器側との間にバリスタを接続することにした。

また、請求項３に係る本発明では、前記請求項１又は請求項２に係る本発明において、前記電源ラインの機器側と前記グランドラインの電源側との間にアレスタを接続することにした。

また、請求項４に係る本発明では、前記請求項１〜請求項３のいずれかに係る本発明において、前記グランドラインを前記電源ラインよりも細い電線で形成するとともに、前記グランドラインを前記磁性体コアに複数回巻回することにした。

また、請求項５に係る本発明では、電源に接続される電力供給部と機器に接続される電力提供部との間を電源ライン及びグランドラインで接続した電力供給装置において、前記電源ラインを磁性体コアに挿通させるとともに、同磁性体コアに前記グランドラインを前記電源ラインとは逆向きに挿通させることにした。

また、請求項６に係る本発明では、前記請求項５に係る本発明において、前記グランドラインの電源側と機器側との間にバリスタを接続することにした。

また、請求項７に係る本発明では、前記請求項５又は請求項６に係る本発明において、前記電源ラインの機器側と前記グランドラインの電源側との間にアレスタを接続することにした。

また、請求項８に係る本発明では、前記請求項５〜請求項７のいずれかに係る本発明において、前記グランドラインを前記電源ラインよりも細い電線で形成するとともに、前記グランドラインを前記磁性体コアに複数回巻回することにした。

そして、本発明では、以下に記載する効果を奏する。

すなわち、本発明では、電源ラインを磁性体コアに挿通させるとともに、同磁性体コアにグランドラインを電源ラインとは逆向きに挿通させているために、磁性体コアによるノイズ除去の効果を増大させることができる。

特に、グランドラインの電源側と機器側との間にバリスタを接続した場合には、グランドラインに過渡電圧が誘導されても、その過渡電圧をバリスタによってバリスタ電圧まで低減させることができる。

また、電源ラインの機器側とグランドラインの電源側との間にアレスタを接続した場合には、電源ラインに過渡電圧が印加（重畳）されても、過渡的な電流をアレスタによってグランドラインに流すことができ、電源ラインに印加された過渡電圧を低減させることができる。

また、グランドラインを電源ラインよりも細い電線で形成するとともに、グランドラインを磁性体コアに複数回巻回することにした場合には、比較的細いグランドラインの電線を磁性体コアに巻回させることになるために、磁性体コアに電線を巻回するためのスペースが小さくすることができ、しかも、複数回巻回することによって磁性体コアによるノイズ除去の効果を増大させることができる。

以下に、本発明に係るノイズ対策回路を適用した電力供給装置の具体的な構成について図面を参照しながら説明する。

図１に示すように、電力供給装置１は、発電機や中継器などの電源２とこの電源２から供給される電力を使用する各種の機器3,4との間に電力供給用電線５や電力提供用電線6,7を介して接続している。なお、以下の説明では、電力供給装置１から機器3,4に３相交流を供給する場合について説明するが、電力供給装置１はこれに限定されるものではなく、単相交流などを供給するものであってもよい。

この電力供給装置１は、電源２に電力供給用電線５を介して電力供給部８（分電盤）を接続するとともに、この電力供給部８の内部で電源２から供給される電流を複数に分岐して複数の電力提供部9,10（配電盤）に供給し、各電力提供部9,10に電力提供用電線6,7を介して機器3,4に接続している。

また、電力供給装置１は、電力供給部８と電力提供部9,10との間を電源ライン11,12とグランドライン13,14とで接続している。ここで、電力供給装置１が３相交流を供給するように構成しているため、電源ライン11,12は、Ｒ相ライン15,16とＳ相ライン17,18とＴ相ライン19,20とで構成されている。

この電力供給装置１では、電源ライン11,12及びグランドライン13,14にノイズ対策回路21を設けている。なお、電力供給部８と電力提供部９とを接続する電源ライン11及びグランドライン13と、電力供給部８と電力提供部10とを接続する電源ライン12及びグランドライン14とは、同様の構造となっているため、一方の電源ライン11及びグランドライン13に設けたノイズ対策回路21について説明する。

電源ライン11及びグランドライン13に設けたノイズ対策回路21を回路図で示すと図２のようになる。

すなわち、ノイズ対策回路21では、電力供給部８と電力提供部９とをＲ相ライン15、Ｓ相ライン17、Ｔ相ライン19からなる電源ライン11とグランドライン13とで接続しており、電源ライン11を構成するＲ相ライン15、Ｓ相ライン17、Ｔ相ライン19を磁性体コア22に挿通させるとともに、同じ磁性体コア22にグランドライン13を電源ライン11（Ｒ相ライン15、Ｓ相ライン17、Ｔ相ライン19）とは逆向きに挿通させ、しかも、グランドライン13を磁性体コア22に２回巻回している。

ここで、磁性体コア22にグランドライン13を電源ライン11とは逆向きに挿通させるとは、具体的には、図３に示すように、電力供給部８（電源２）側から見た場合に、電源ライン11のＲ相ライン15、Ｓ相ライン17、Ｔ相ライン19を形成する各電線23,24,25の電力提供部９（機器３）側の端部をリング状の磁性体コア22の左側面26から右側面27へ向けて挿通させるとともに、グランドライン13を形成する電線28の電力提供部９（機器３）側の端部を電源ライン11を形成する電線23,24,25とは反対に磁性体コア22の右側面27から左側面26へ向けて挿通させることを意味する。なお、電源ライン11に重畳されたノイズの電流の通電方向で見ると、磁性体コア22の内部の電源ライン11とグランドライン13とが同一の通電方向となっている。

このように、電力供給装置１に設けたノイズ対策回路21では、電源ライン11を磁性体コア22に挿通させるとともに、同じ磁性体コア22にグランドライン13を電源ライン11とは逆向きに挿通させているために、電源ライン11に重畳されたノイズの電流が磁性体コア22に対して電源ライン11とグランドライン13とで同一方向で通電されるので、磁性体コア22に生じる磁束が互いに同一方向となって打ち消しあうことがなく、ノイズの電流が磁性体コア22を通過する回数の２乗に比例するインダクタンスが生じてノイズの電流を低減させることができ、これによって、単に電源ライン11を磁性体コア22に挿通させた場合と比較して磁性体コア22によるノイズ除去の効果を増大させることができる。たとえば、磁性体コア22にグランドライン13を１回だけ巻回しても、ノイズの電流が電源ライン11で１回とグランドライン13で１回の合計２回も磁性体コア22を通過することになり、単に磁性体コア22に電源ライン11を挿通させた場合と比較すると、2²倍（４倍）のインダクタンスが生じ、これによりコモンモードノイズに対するインピーダンスも同じく４倍となり、４倍のノイズ除去効果を発揮することができる。

そのため、上記構成の電力供給装置１では、ノイズ対策回路21によって、コモンモードノイズを低減させることができ、電力供給装置１の内部や電力供給装置１に接続した外部の機器３の故障や誤動作を未然に防止することができる。

また、ノイズ対策回路21では、図２に示すように、磁性体コア22に対してグランドライン13の電力供給部８（電源２）側の端部と電力提供部９（機器３）側の端部との間にバリスタ29を接続している。

これにより、電源ライン11に重畳されたノイズによる過渡電圧（サージ）がグランドライン13側に誘導されても、その過渡電圧をバリスタ29によってバリスタ電圧まで低減（カット）させることができ、過渡電圧の印加に起因する電力供給装置１の内部や電力供給装置１に接続した外部の機器３の故障や誤動作を未然に防止することができる。

また、ノイズ対策回路21では、図２に示すように、磁性体コア22に対して電源ライン11（Ｒ相ライン15、Ｓ相ライン17、Ｔ相ライン19）の電力提供部９（機器３）側の中途部とグランドライン13の電力供給部８（電源２）側の端子との間にアレスタ30（避雷器）を接続している。

これにより、電源ライン11にノイズによる過渡電圧が印加（重畳）されても、その過渡電圧による過渡的な電流をアレスタ30によってグランドライン13に流す（逃がす）ことができ、電源ライン11に印加された過渡電圧を低減させることができ、これによっても過渡電圧の印加に起因する電力供給装置１の内部や電力供給装置１に接続した外部の機器３の故障や誤動作を未然に防止することができる。

上記ノイズ対策回路21は、具体的な構造としては図３に示した構造となっている。ここでは、100Aを超えるような大電流を通電する電力供給装置１に上記ノイズ対策回路21を適用しており、規格上許される範囲で電源ライン11のＲ相ライン15、Ｓ相ライン17、Ｔ相ライン19を形成する各電線23,24,25よりもグランドライン13を形成する電線28の直径が細くなるようにしている。そして、電源ライン11の電線23,24,25と比較して比較的細いグランドライン13の電線28を磁性体コア22に２回巻回している。なお、磁性体コア22としては、アモルファス磁性体からなる環状のものを用いている。

このように、グランドライン13を電源ライン11よりも細い電線28で形成するとともに、グランドライン13を形成する電線28を磁性体コア22に複数回巻回した場合には、比較的細いグランドライン13の電線28を磁性体コア22に巻回させることになるために、磁性体コア22に電線28を巻回するために必要となる磁性体コア22の周囲のスペースを小さくさせることができ、しかも、複数回巻回することによって磁性体コア22によるノイズ除去の効果を増大させることができる。

なお、上記電力供給装置１では、電源ライン11,12及びグランドライン13,14を電線23,24,25,28で形成するようにしているが、これに限られず、銅製の棒状体などの導電性部材で形成することもできる。

本発明に係る電力供給装置を示すブロック図。 本発明に係るノイズ対策回路を示す回路図。 ノイズ対策回路の具体的な構造を示す斜視図。

符号の説明

１ 電力供給装置
２ 電源
3,4 機器
５ 電力供給用電線
6,7 電力提供用電線
８ 電力供給部
9,10 電力提供部
11,12 電源ライン
13,14 グランドライン
15,16 Ｒ相ライン
17,18 Ｓ相ライン
19,20 Ｔ相ライン
21 ノイズ対策回路
22 磁性体コア
23,24,25 電線
26 左側面
27 右側面
28 電線
29 バリスタ
30 アレスタ

Claims (8)

1. 電源と機器とを接続する電源ライン及びグランドラインに設けるノイズ対策回路において、
   前記電源ラインを磁性体コアに挿通させるとともに、同磁性体コアに前記グランドラインを前記電源ラインとは逆向きに挿通させたことを特徴とするノイズ対策回路。
2. 前記グランドラインの電源側と機器側との間にバリスタを接続したことを特徴とする請求項１に記載のノイズ対策回路。
3. 前記電源ラインの機器側と前記グランドラインの電源側との間にアレスタを接続したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のノイズ対策回路。
4. 前記グランドラインを前記電源ラインよりも細い電線で形成するとともに、前記グランドラインを前記磁性体コアに複数回巻回したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のノイズ対策回路。
5. 電源に接続される電力供給部と機器に接続される電力提供部との間を電源ライン及びグランドラインで接続した電力供給装置において、
   前記電源ラインを磁性体コアに挿通させるとともに、同磁性体コアに前記グランドラインを前記電源ラインとは逆向きに挿通させたことを特徴とする電力供給装置。
6. 前記グランドラインの電源側と機器側との間にバリスタを接続したことを特徴とする請求項５に記載の電力供給装置。
7. 前記電源ラインの機器側と前記グランドラインの電源側との間にアレスタを接続したことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の電力供給装置。
8. 前記グランドラインを前記電源ラインよりも細い電線で形成するとともに、前記グランドラインを前記磁性体コアに複数回巻回したことを特徴とする請求項５〜請求項７のいずれかに記載の電力供給装置。