JP2581687B2 - 整流器用変圧器 - Google Patents
整流器用変圧器Info
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- H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は整流器用変圧器、特に二重星形結線された
整流器用変圧器における、転流時の2相間の負荷電流の
バランスをとるための相間リアクトルおよびこれらの結
線に関するものである。
整流器用変圧器における、転流時の2相間の負荷電流の
バランスをとるための相間リアクトルおよびこれらの結
線に関するものである。
[従来の技術] 第5図は、従来の二重星形結線された整流器用変圧器
を含む整流装置の結線図である。図において、整流器用
変圧器(10)はそれぞれu、v、w相の直流巻線(1a)
(1b)(1c)、およびx、y、z相の直流巻線(1d)
(1e)(1f)からなる、二重星形結線された変圧器2次
巻線を備えている(1次巻線は図示せず)。直流巻線
(1a)(1b)(1c)の中性点端子は(01)で示され、直
流巻線(1d)(1e)(1f)の中性点端子は(02)で示さ
れている。これらの直流巻線(1a)(1b)(1c)の中性
点端子(01)の反対側は、整流器(20)のスイッチング
素子であるサイリスタ(2a)(2b)(2c)のアノード側
にそれぞれ接続されており、また直流巻線(1d)(1e)
(1f)の中性点端子(02)の反対側は、整流器(20)の
サイリスタ(2d)(2e)(2f)のアノード側にそれぞれ
接続されている。また、星形結線された2組の直流巻線
群(1a)〜(1c)および(1d)〜(1f)の並列運転を行
うために、中性点端子(01)、(02)間に挿入されてい
る相間リアクトル(5)(以下IPRとする)は巻線(5
a)からなり、その中性点を(O)で示す。そして負荷
(6)は、IPR(5)の中性点(O)と整流器(20)の
各サイリスタ(2a)〜(2f)のカソード側との間に接続
される。また、第6図は一例としてu相とy相に電流I
u、Iyがそれぞれ流れている状態における、整流器用変
圧器(10)およびIPR(5)の部分の電流分布図を示す
ものであり、第5図と同一の部分は同一符号で示されて
いる。第6図において、各u〜z相の直流巻線(1a)〜
(1f)の変圧器(10)の外部に導かれる中性点側の端子
は、それぞれ(Nu)(Nv)(Nw)(Nx)(Ny)(Nz)で
示されている。
を含む整流装置の結線図である。図において、整流器用
変圧器(10)はそれぞれu、v、w相の直流巻線(1a)
(1b)(1c)、およびx、y、z相の直流巻線(1d)
(1e)(1f)からなる、二重星形結線された変圧器2次
巻線を備えている(1次巻線は図示せず)。直流巻線
(1a)(1b)(1c)の中性点端子は(01)で示され、直
流巻線(1d)(1e)(1f)の中性点端子は(02)で示さ
れている。これらの直流巻線(1a)(1b)(1c)の中性
点端子(01)の反対側は、整流器(20)のスイッチング
素子であるサイリスタ(2a)(2b)(2c)のアノード側
にそれぞれ接続されており、また直流巻線(1d)(1e)
(1f)の中性点端子(02)の反対側は、整流器(20)の
サイリスタ(2d)(2e)(2f)のアノード側にそれぞれ
接続されている。また、星形結線された2組の直流巻線
群(1a)〜(1c)および(1d)〜(1f)の並列運転を行
うために、中性点端子(01)、(02)間に挿入されてい
る相間リアクトル(5)(以下IPRとする)は巻線(5
a)からなり、その中性点を(O)で示す。そして負荷
(6)は、IPR(5)の中性点(O)と整流器(20)の
各サイリスタ(2a)〜(2f)のカソード側との間に接続
される。また、第6図は一例としてu相とy相に電流I
u、Iyがそれぞれ流れている状態における、整流器用変
圧器(10)およびIPR(5)の部分の電流分布図を示す
ものであり、第5図と同一の部分は同一符号で示されて
いる。第6図において、各u〜z相の直流巻線(1a)〜
(1f)の変圧器(10)の外部に導かれる中性点側の端子
は、それぞれ(Nu)(Nv)(Nw)(Nx)(Ny)(Nz)で
示されている。
次に動作について説明する。第5図において、u〜w
相の直流巻線(1a)〜(1c)からなる直流巻線群と、x
〜z相の直流巻線(1d)〜(1f)からなる直流巻線群と
が並列に動作している時、相間リアクトル(5)中の鉄
心磁束(図示せず)は、中性点端子(01)(02)間にu
〜w相とx〜z相の差電圧に平衡するような電圧をそれ
ぞれ発生するように磁束変化する。IPR(5)の両端の
中性点端子(01)(02)間には、u〜w相とx〜z相
(第6図にはu相とy相の場合が示されている)の差電
圧がかかり、IPR(5)の中性点(O)に対して、中性
点端子(01)と中性点(O)間および中性点端子(02)
と中性点(O)間にはu〜w相とx〜z相との差電圧の
半分がそれぞれかかる。従って中性点(O)に対するu
〜w相とx〜z相の電位はそれぞれ等しくなり、2組の
3相整流器を並列運転することが可能となる。
相の直流巻線(1a)〜(1c)からなる直流巻線群と、x
〜z相の直流巻線(1d)〜(1f)からなる直流巻線群と
が並列に動作している時、相間リアクトル(5)中の鉄
心磁束(図示せず)は、中性点端子(01)(02)間にu
〜w相とx〜z相の差電圧に平衡するような電圧をそれ
ぞれ発生するように磁束変化する。IPR(5)の両端の
中性点端子(01)(02)間には、u〜w相とx〜z相
(第6図にはu相とy相の場合が示されている)の差電
圧がかかり、IPR(5)の中性点(O)に対して、中性
点端子(01)と中性点(O)間および中性点端子(02)
と中性点(O)間にはu〜w相とx〜z相との差電圧の
半分がそれぞれかかる。従って中性点(O)に対するu
〜w相とx〜z相の電位はそれぞれ等しくなり、2組の
3相整流器を並列運転することが可能となる。
[発明が解決しようとする問題点] 従来の整流器用変圧器は以上のように構成されていた
ので、相間リアクトル(IPR)を整流装置に接続する場
合には、第6図に示すように各直流巻線ごとに個別に引
き出された中性点を変圧器の外側で一括して接続して共
通にした後、IPRの導体に接続していた。しかしこのよ
うにするには、直流大電流を流す銅バーを変圧器タンク
の外で引き回す必要があるため、整流器との接続が複雑
になり、かつ広いスペースが必要となる。また、IPRを
変圧器タンクに内蔵する方法も考えられるが、この場
合、変圧器タンク内部で個別に立ち上げられた直流巻線
導体の中性点同士を共通にするには、広いスペースが必
要であり、かつ大電流による誘導過熱が生じるため極め
て困難であった。従来の整流器用変圧器には、以上のよ
うな問題点があった。
ので、相間リアクトル(IPR)を整流装置に接続する場
合には、第6図に示すように各直流巻線ごとに個別に引
き出された中性点を変圧器の外側で一括して接続して共
通にした後、IPRの導体に接続していた。しかしこのよ
うにするには、直流大電流を流す銅バーを変圧器タンク
の外で引き回す必要があるため、整流器との接続が複雑
になり、かつ広いスペースが必要となる。また、IPRを
変圧器タンクに内蔵する方法も考えられるが、この場
合、変圧器タンク内部で個別に立ち上げられた直流巻線
導体の中性点同士を共通にするには、広いスペースが必
要であり、かつ大電流による誘導過熱が生じるため極め
て困難であった。従来の整流器用変圧器には、以上のよ
うな問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解決するためになさ
れたもので、IPRを変圧器タンクの外で接続する必要が
なく、整流器と変圧器の結線が容易に行える整流器用変
圧器を得ることを目的とする。
れたもので、IPRを変圧器タンクの外で接続する必要が
なく、整流器と変圧器の結線が容易に行える整流器用変
圧器を得ることを目的とする。
[問題点を解決するための手段] この発明に係る整流器用変圧器は、変圧器2次巻線を
2組の直流巻線群をそれぞれ中性点端子を形成せずに星
形結線状に結線したものとし、IPRは、一方の直流巻線
群の各直流巻線の中性点側と他方の直流巻線群の各直流
巻線の中性点側の間にそれぞれ接続された、共通の中性
点を有する1次巻線、これらの各1次巻線に対して設け
られ、それぞれが互いに並列接続されて閉回路を形成す
るようにされた2次巻線、およびこれらの各1次巻線と
2次巻線とを誘導結合させる鉄心とからなるものとし
て、このIPRの2次巻線に流れる循環電流により、IPRの
1次側を流れる2組の直流巻線群の直線巻線電流のバラ
ンスを図るようにしたものである。
2組の直流巻線群をそれぞれ中性点端子を形成せずに星
形結線状に結線したものとし、IPRは、一方の直流巻線
群の各直流巻線の中性点側と他方の直流巻線群の各直流
巻線の中性点側の間にそれぞれ接続された、共通の中性
点を有する1次巻線、これらの各1次巻線に対して設け
られ、それぞれが互いに並列接続されて閉回路を形成す
るようにされた2次巻線、およびこれらの各1次巻線と
2次巻線とを誘導結合させる鉄心とからなるものとし
て、このIPRの2次巻線に流れる循環電流により、IPRの
1次側を流れる2組の直流巻線群の直線巻線電流のバラ
ンスを図るようにしたものである。
[作用] この発明におけるIPRは、変圧器2次巻線である2組
の直流巻線群の双方の直流巻線に負荷電流を半分ずつ分
担させて流すための2次巻線を有し、この2次巻線を並
列に接続することにより、1次巻線のつくるアンペアタ
ーン(AT)を等しくするように2次巻線に循環電流を流
すものである。
の直流巻線群の双方の直流巻線に負荷電流を半分ずつ分
担させて流すための2次巻線を有し、この2次巻線を並
列に接続することにより、1次巻線のつくるアンペアタ
ーン(AT)を等しくするように2次巻線に循環電流を流
すものである。
[実施例] 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第
1図はこの発明による整流器用変圧器を含む整流装置の
結線図である。整流器用変圧器(10a)は中性点端子を
形成せずに星形結線状に結線された、それぞれu、v、
w相の直流巻線(1a)(1b)(1c)、および、同様に星
形結線状に結線されたx、y、z相の直流巻線(1d)
(1e)(1f)からなる、変圧器2次巻線を備えている
(1次巻線は図示せず)。そしてさらに変圧器(10a)
はIPR(50)を内蔵している。このIPR(50)は、1次巻
線(51a)、(51b)(51c)、およびこれらの各1次巻
線に対して設けられた2次巻線(52a)、(52b)、(52
c)を備えている。1次巻線(51a)(51b)(51c)は、
直流巻線(1a)の中性点側と直流巻線(1d)の中性点側
との間、直流巻線(1b)の中性点側と直流巻線(1e)の
中性点側との間、そして直流巻線(1c)の中性点側と直
流巻線(1f)の中性点側との間にそれぞれ接続されてお
り、それぞれ中性点(O)を有する。これらの中性点
(O)は互いに接続されており、共通の中性点となって
いる。2次巻線(52a)(52b)(52c)は1次巻線(51
a)(51b)(51c)とそれぞれ誘導結合され、かつそれ
ぞれが並列に接続されている。なお、整流器(20)は第
5図に示す従来のものと同じものであり、負荷(6)は
整流器(20)のサイリスタ(2a)〜(2f)のカソード側
とIPR(50)の共通の中性点(O)との間に接続され
る。また、第2図は一例としてu相とy相に電流Iu、Iy
が流れている状態における、IPR(50)を含む整流器用
変圧器(10a)の電流分布図を示すものであり、第1図
と同一の部分は同一符号で示されている。第2図におい
て電流I2は、IPR(50)の2次巻線(52a)(52b)で構
成される閉回路に流れる循環電流を示す。さらに第3図
はIPR(50)の構造図を示しており、IPR(50)の各相の
1次巻線(51a)〜(51c)(特に図示せず)と2次巻線
(52a)〜(52c)は、鉄心(53a)、(53b)、(53c)
にそれぞれ巻回されている。また、各2次巻線(52a)
〜(52c)はそれぞれが互いに並列に接続されている。
1図はこの発明による整流器用変圧器を含む整流装置の
結線図である。整流器用変圧器(10a)は中性点端子を
形成せずに星形結線状に結線された、それぞれu、v、
w相の直流巻線(1a)(1b)(1c)、および、同様に星
形結線状に結線されたx、y、z相の直流巻線(1d)
(1e)(1f)からなる、変圧器2次巻線を備えている
(1次巻線は図示せず)。そしてさらに変圧器(10a)
はIPR(50)を内蔵している。このIPR(50)は、1次巻
線(51a)、(51b)(51c)、およびこれらの各1次巻
線に対して設けられた2次巻線(52a)、(52b)、(52
c)を備えている。1次巻線(51a)(51b)(51c)は、
直流巻線(1a)の中性点側と直流巻線(1d)の中性点側
との間、直流巻線(1b)の中性点側と直流巻線(1e)の
中性点側との間、そして直流巻線(1c)の中性点側と直
流巻線(1f)の中性点側との間にそれぞれ接続されてお
り、それぞれ中性点(O)を有する。これらの中性点
(O)は互いに接続されており、共通の中性点となって
いる。2次巻線(52a)(52b)(52c)は1次巻線(51
a)(51b)(51c)とそれぞれ誘導結合され、かつそれ
ぞれが並列に接続されている。なお、整流器(20)は第
5図に示す従来のものと同じものであり、負荷(6)は
整流器(20)のサイリスタ(2a)〜(2f)のカソード側
とIPR(50)の共通の中性点(O)との間に接続され
る。また、第2図は一例としてu相とy相に電流Iu、Iy
が流れている状態における、IPR(50)を含む整流器用
変圧器(10a)の電流分布図を示すものであり、第1図
と同一の部分は同一符号で示されている。第2図におい
て電流I2は、IPR(50)の2次巻線(52a)(52b)で構
成される閉回路に流れる循環電流を示す。さらに第3図
はIPR(50)の構造図を示しており、IPR(50)の各相の
1次巻線(51a)〜(51c)(特に図示せず)と2次巻線
(52a)〜(52c)は、鉄心(53a)、(53b)、(53c)
にそれぞれ巻回されている。また、各2次巻線(52a)
〜(52c)はそれぞれが互いに並列に接続されている。
次に動作について説明する。第1図および第2図に示
すように、例えばu相からy相への転流時、IPR(50)
の1次巻線(51a)(51b)側には全負荷電流を負担した
電流が流れる。一方、IPR(50)のu相とy相の2次巻
線(52a)(52b)側には、1次巻線(51a)(51b)のア
ンペアターン(AT)に相当するだけの電流が循環電流I2
として流れる。ここで、もしu相のIPR(50)の負荷電
流がy相に比べて大きくなった場合、u相のIPR(50)
の2次巻線(52a)側にはそのアンペアターンに見合っ
た分だけ多く電流が流れる。しかし、u相の2次巻線
(52a)はy相の2次巻線(52b)と閉回路を構成するよ
うに直列接続された状態になるので、u相の2次巻線
(52a)での増加した電流はy相の2次巻線(52b)にも
流れ込み、ひいてはy相の1次巻線(51b)に流れる1
次電流、即ち負荷電流の分担を増加させるように働く。
このことは、u相の負荷電流を減少させることにほかな
らず、結果としてu相とy相に2分の1ずつの負荷電流
が流れることとなる。なお第4図に、この発明による整
流器用変圧器の内部の構造図を示しておいた。第4図に
おいて、(10a)は整流器用変圧器、(100)は変圧器タ
ンク、(1)は変圧器1次巻線および2次巻線からなる
コイル、(101)はコイル(1)が巻かれた鉄心、(10
2)は絶縁ワッシャ、(103)は銅バー、(104)は接続
銅帯、(50)はIPR、(105)はエポキシ銅板端子、そし
て一点鎖線で示されている(20a)は整流器外箱であ
る。
すように、例えばu相からy相への転流時、IPR(50)
の1次巻線(51a)(51b)側には全負荷電流を負担した
電流が流れる。一方、IPR(50)のu相とy相の2次巻
線(52a)(52b)側には、1次巻線(51a)(51b)のア
ンペアターン(AT)に相当するだけの電流が循環電流I2
として流れる。ここで、もしu相のIPR(50)の負荷電
流がy相に比べて大きくなった場合、u相のIPR(50)
の2次巻線(52a)側にはそのアンペアターンに見合っ
た分だけ多く電流が流れる。しかし、u相の2次巻線
(52a)はy相の2次巻線(52b)と閉回路を構成するよ
うに直列接続された状態になるので、u相の2次巻線
(52a)での増加した電流はy相の2次巻線(52b)にも
流れ込み、ひいてはy相の1次巻線(51b)に流れる1
次電流、即ち負荷電流の分担を増加させるように働く。
このことは、u相の負荷電流を減少させることにほかな
らず、結果としてu相とy相に2分の1ずつの負荷電流
が流れることとなる。なお第4図に、この発明による整
流器用変圧器の内部の構造図を示しておいた。第4図に
おいて、(10a)は整流器用変圧器、(100)は変圧器タ
ンク、(1)は変圧器1次巻線および2次巻線からなる
コイル、(101)はコイル(1)が巻かれた鉄心、(10
2)は絶縁ワッシャ、(103)は銅バー、(104)は接続
銅帯、(50)はIPR、(105)はエポキシ銅板端子、そし
て一点鎖線で示されている(20a)は整流器外箱であ
る。
なお、第3図に示されているIPRの実施例において
は、IPRの各相に別々に鉄心(53a)〜(53c)を設けた
が、これはこれらの鉄心(53a)〜(53c)を1つにまと
めた共有鉄心としてもよく、これによりIPRがより小形
化できる。また、上記実施例では変圧器タンク内にIPR
を設置したものを示したが、これは例えば従来のよう
に、変圧器タンクの外に設置しても所望の効果を奏す
る。
は、IPRの各相に別々に鉄心(53a)〜(53c)を設けた
が、これはこれらの鉄心(53a)〜(53c)を1つにまと
めた共有鉄心としてもよく、これによりIPRがより小形
化できる。また、上記実施例では変圧器タンク内にIPR
を設置したものを示したが、これは例えば従来のよう
に、変圧器タンクの外に設置しても所望の効果を奏す
る。
[発明の効果] 以上のようにこの発明によれば、IPRの2次巻線によ
る分流作用により、二重星形結線の中性点を一括して接
続する必要がなくなるため、従来の3相結線する場合に
比べ、大電流ブスバーを引き回す必要がなく、小電流バ
ーとの接続でよく、整流器用変圧器および整流器からな
る整流装置全体の回路構成が簡単になり、さらにIPRを
整流器用変圧器に内蔵することで、整流装置全体として
小形化が可能となるという効果が得られる。
る分流作用により、二重星形結線の中性点を一括して接
続する必要がなくなるため、従来の3相結線する場合に
比べ、大電流ブスバーを引き回す必要がなく、小電流バ
ーとの接続でよく、整流器用変圧器および整流器からな
る整流装置全体の回路構成が簡単になり、さらにIPRを
整流器用変圧器に内蔵することで、整流装置全体として
小形化が可能となるという効果が得られる。
第1図はこの発明の一実施例による整流器用変圧器を含
む整流装置の結線図、第2図は第1図の整流器用変圧器
の電流分布図、第3図はこの発明の相間リアクトルの構
造図、第4図はこの発明の一実施例による整流器用変圧
器内部の構造図、第5図は従来の整流器用変圧器を含む
整流装置の結線図、第6図は第5図の整流器用変圧器お
よび相間リアクトルの電流分布図である。 図において、(1a)〜(1f)は直流巻線、(2a)〜(2
f)はサイリスタ、(6)は負荷、(10a)は整流器用変
圧器、(20)は整流器、(20a)は整流器外箱、(50)
はIPR(相間リアクトル)、(51a)〜(51c)は1次巻
線、(52a)〜(52c)は2次巻線、(53a)〜(53c)は
鉄心、(100)は変圧器タンクである。 尚、図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
む整流装置の結線図、第2図は第1図の整流器用変圧器
の電流分布図、第3図はこの発明の相間リアクトルの構
造図、第4図はこの発明の一実施例による整流器用変圧
器内部の構造図、第5図は従来の整流器用変圧器を含む
整流装置の結線図、第6図は第5図の整流器用変圧器お
よび相間リアクトルの電流分布図である。 図において、(1a)〜(1f)は直流巻線、(2a)〜(2
f)はサイリスタ、(6)は負荷、(10a)は整流器用変
圧器、(20)は整流器、(20a)は整流器外箱、(50)
はIPR(相間リアクトル)、(51a)〜(51c)は1次巻
線、(52a)〜(52c)は2次巻線、(53a)〜(53c)は
鉄心、(100)は変圧器タンクである。 尚、図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
Claims (5)
- 【請求項1】整流器に所要の交流電力を供給する整流器
用変圧器であって、変圧器が中性点端子を形成せずに二
重星形結線状に結線された2組の直流巻線群からなる変
圧器2次巻線を有し、また一方の上記直流巻線群の各直
流巻線の中性点側と他方の直流巻線群の各直流巻線の中
性点側との間にそれぞれ挿入された、共通の中性点を有
する1次巻線、これらの各1次巻線に対して設けられ、
それぞれが互いに並列接続され閉回路を形成する2次巻
線、および上記1次巻線と2次巻線をそれぞれ誘導結合
させる鉄心からなる相間リアクトルを備え、上記2組の
直流巻線群の各直流巻線の反対側がそれぞれ整流器の各
スイッチング素子に接続されていることを特徴とする整
流器用変圧器。 - 【請求項2】上記相間リアクトルが変圧器タンクに内蔵
されていることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
の整流器用変圧器。 - 【請求項3】上記相間リアクトルが変圧器タンクの外部
に設置されていることを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載の整流器用変圧器。 - 【請求項4】上記相間リアクトルが、相間リアクトルの
各相か共有する共有鉄心を設けていることを特徴とする
特許請求の範囲第1項ないし第3項のいずれかに記載の
整流器用変圧器。 - 【請求項5】上記相間リアクトルが、相間リアクトルの
各相毎に個別の鉄心を設けていることを特徴とする特許
請求の範囲第1項ないし第3項のいずれかに記載の整流
器用変圧器。
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---|---|---|---|
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