JP3047691U - 三相４線式低圧配電回路における分電変圧器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 不平衡電流が流れても、電圧を平衡に保つこ
とができる三相４線式低圧配電回路における分電変圧器
を提供する。 【解決手段】 Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の該長辺部の一端に
コイル捲数が等しく、且つ捲線方向が異なる第一直列コ
イル及び第二直列コイルを巻き付けて、第一直列コイル
の一端側と第一直列コイルの次の相の第二直列コイルの
一端側とを接続して、直列コイル群を形成し、さらに第
二直列コイルの他端側と同相である出力部の外側線とを
接続し、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の長辺部の他端にコイル捲
数が等しく、且つ捲線方向が異なる第一分路コイル及び
第二分路コイルを巻き付けて、第一分路コイルの一端側
と第一分路コイルの次の相の第二分路コイルの一端側と
を接続して、分路コイル群を形成するとともに、第二直
列コイルの他端側と第二直列コイルの次の相の第一分路
コイルの他端側とを接続し、さらに第二分路コイルの他
端側と中性線とを接続し得る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、送信機等の比較的電力の大きい機器及び電灯等の比較的電力の小さ い機器に併用して用いられる三相４線式低圧配電回路における分電変圧器に関す る。

【０００２】

【従来の技術】

送信機等の比較的電力の大きい機器及び電灯等の比較的電力の小さい機器に併 用して用いられる三相４線式低圧配電回路における分電変圧器は、互いに対向し 、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相から成る３つの長辺部を有する環状の鉄心部材を設け、Ｕ 相、Ｖ相及びＷ相の該長辺部の一端に直列コイルを巻きつけ、また、Ｕ相、Ｖ相 及びＷ相の該長辺部の他端に該直列コイルと捲線方向が等しい分路コイルを形成 するとともに、直列コイルの他端側と同じ相の分路コイルの一端側とを接続して 構成している。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

従来の三相４線式低圧配電回路における分電変圧器では、電灯等の比較的電力 の小さい機器を負荷とした場合３回路使用することができるが、夫々の相の外側 線と中性線との間に接続されている負荷同士の不平衡によって、不平衡電流が流 れ、その結果、外側線と中性線間の夫々の電圧に不平衡が生じ、これにより、あ る相の外側線と中性線間の電圧が極端に降下するという問題点を有する。このた め、需要家には必要な電圧値よりも相当高い電圧を供給する必要があり、需要家 側では負荷において余計な電力を無駄に消費するという傾向が生じるという課題 があった。

【０００４】 また、負荷が平衡であっても、何らかの原因で中性線が切断して中性線に電流 が流れなくなると、外側線と中性線との間の夫々の負荷の端子電圧が、非常な不 平衡を生じ、ときには致命的な損害を与える。また、このことから中性線には配 線用遮断器や、ヒューズ等を入れることができないという問題点があり、上記の 課題を解決することは困難である。

【０００５】 そこで、上記の課題を解決するための手段として、分電変圧器が考案された。 この分電変圧器は、互いに対向し、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の３つの異なった相を有 する３つの長辺部に、捲線方向が同じである直列コイルと分路コイルを巻き付け て直列に接続し、直列コイルの他端側と同じ相である分電側の外側線とを接続し 、さらに分路コイルの端部で三相４線の中性線と接続できるようにした。

【０００６】 しかし、上記分電変圧器はコイルの電流値が不平衡であると、磁気バランスが 悪く、負荷の不平衡は改善されない。これによって無駄に電力を消費してしまい 、かかる問題点が解決したとは言えない。

【０００７】 本考案は、上記の問題点や課題を解決するために、夫々の相の外側線と中性線 との間に配している不平衡な負荷によって生じる不平衡電流が流れても、電圧を 平衡に保つことができる三相４線式低圧配電回路における分電変圧器を提供する ことが目的である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

前記目的を達成するために、Ｒ相、Ｓ相及びＴ相からの電力出力を利用した三 相４線式低圧配電回路において、互いに対向し、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相から成る３ つの長辺部を有する環状の鉄心部材を設け、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の該長辺部の一 端にコイル捲数が等しく、且つ捲線方向が異なる第一直列コイル及び第二直列コ イルを巻きつけて、第一直列コイルの一端側と該第一直列コイルの次の相の第二 直列コイルの一端側とを接続して、直列コイル群を形成し、さらに該第二直列コ イルの他端側と同相である出力部の外側線とを接続し得るように構成し、Ｕ相、 Ｖ相及びＷ相の該長辺部の他端にコイル捲数が等しく、且つ捲線方向が異なる第 一分路コイル及び第二分路コイルを巻きつけて、第一分路コイルの一端側と該第 一分路コイルの次の相の第二分路コイルの一端側とを接続して、分路コイル群を 形成するとともに、該第二直列コイルの他端側と該第二直列コイルの次の相の該 第一分路コイルの他端側とを接続し、さらに該第二分路コイルの他端側と中性線 とを接続し得るように構成していることを特徴とする。

【０００９】 また、上記鉄心部材が互いに対向する２つの長辺部を有し、大きさが等しい環 状の内鉄形鉄心部材を２つ設けるとともに、該内鉄形鉄心部材の夫々の長辺部を 衝合させ、衝合させた２つの該内鉄形鉄心部材の外周と略等しい内周を有した該 外鉄形鉄心部材を設け、これらを衝合させることによりＵ相、Ｖ相及びＷ相から 成るように構成している。

【００１０】

【考案の実施の形態】

図１に、本考案三相４線式低圧配電回路における分電変圧器の概略的な実施例 を示している。 互いに対向し、Ｕ相１７、Ｖ相１８及びＷ相１９から鉄心部材を設け、Ｕ相１ ７、Ｖ相１８及びＷ相１９の一端にコイル捲数が等しく、且つ捲線方向が異なる 第一直列コイル２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ及び第二直列コイル２２Ａ，２２Ｂ，２ ２Ｃを巻きつける。Ｕ相１７の第一直列コイル２１Ａの一端側とＶ相１８の第二 直列コイル２２Ｂの一端側と、Ｖ相１８の第一直列コイル２１Ｂの一端側とＷ相 １９の第二直列コイル２２Ｃの一端側と、Ｗ相１９の第一直列コイル２１Ｃの一 端側とＵ相１７の第二直列コイル２２Ａの一端側とを夫々接続して、直列コイル 群２０を形成する。Ｕ相１７の第二直列コイル２２Ａの他端側と出力部のＵ相の 外側線３７と、Ｖ相１８の第二直列コイル２２Ｂの他端側と出力部のＶ相の外側 線３８と、Ｗ相１９の第二直列コイル２２Ｃの他端側と出力部のＷ相の外側線３ ９と夫々接続する。

【００１１】 また、Ｕ相１７、Ｖ相１８及びＷ相１９の他端にコイル捲数が等しく、且つ捲 線方向が異なる第一分路コイル２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ及び第二分路コイル２５ Ａ，２５Ｂ，２５Ｃを巻きつける。Ｕ相１７の第一分路コイル２４Ａの一端側と Ｖ相１８の第二分路コイル２５Ｂの一端側と、Ｖ相１８の第一分路コイル２４Ｂ の一端側とＷ相１９の第二分路コイル２５Ｃの一端側と、Ｗ相１９の第一分路コ イル２４Ｃの一端側とＵ相１７の第二分路コイル２５Ａの一端側とを夫々接続し て、分路コイル群２３を形成する。さらに、Ｕ相１７の第二直列コイル２２Ａの 他端側とＶ相１８の第一分路コイル２４Ｂの他端側と、Ｖ相１８の第二直列コイ ル２２Ｂの他端側とＷ相１９の第一分路コイル２４Ｃの他端側と、Ｗ相１９の第 二直列コイル２２Ｃの他端側とＶ相１８の第一分路コイル２４Ａの他端側とを夫 々接続する。さらに、第二分路コイル２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃの他端側と中性線 ２６とを接続して構成している。

【００１２】 図２は、図１図示の分電変圧器の具体的な実施例を示した図である。 互いに対向し、Ｕ相１７及びＶ相１８から成り、互いに対向する２つの長辺部 １２Ａ，１２Ｂを有し、大きさが等しい環状の内鉄形鉄心部材１１と、Ｖ相１８ 及びＷ相１９から成り、互いに対向する２つの長辺部１４Ａ，１４Ｂを有し、大 きさが等しい環状の内鉄形鉄心部材１３を設ける。さらに、互いに対向し、Ｕ相 １７及びＷ相１９から成り、互いに対向する２つの長辺部１６Ａ，１６Ｂを有し 、内鉄形鉄心部材１１，１３の夫々の長辺部１２Ｂ，１４Ａを衝合させ、衝合さ せた２つの内鉄形鉄心部材１１，１３の外周と略等しい内周を有した外鉄形鉄心 部材１５を設け、衝合させた内鉄形鉄心部材１１，１３を外鉄形鉄心部材１５に 嵌め込む。図１の説明のように、コイルを巻き付けて、構成する。

【００１３】 以上のような構成にして、Ｒ相３１、Ｓ相３２及びＴ相３３から電流を流す。 Ｒ相３１から流れた電流はＵ相１７の第一直列コイル２１Ａへ、Ｓ相３２から流 れた電流はＶ相１８の第一直列コイル２１Ｂへ、Ｔ相３３から流れた電流はＷ相 １９の第一直列コイル２１Ｃへ、夫々流れる。さらに、Ｕ相１７の第一直列コイ ル２１ＡからＶ相１８の第二直列コイル２２Ｂへ、Ｖ相１８の第一直列コイル２ １ＢからＷ相１９の第二直列コイル２２Ｃへ、Ｗ相１９の第一直列コイル２１Ｃ からＵ相１７の第二直列コイル２２Ａへ、夫々流れる。本考案分電変圧器は三相 から成っていることから、この場合１２０°移相したことになる。

【００１４】 さらに、Ｕ相１７の第二直列コイル２２Ａからは、Ｕ相の外側線３７とＶ相１ ８の第一分路コイル２４Ｂへ、Ｖ相１８の第二直列コイル２２Ｂからは、Ｖ相の 外側線３８とＷ相１９の第一分路コイル２４Ｃへ、Ｗ相１９の第二直列コイル２ ２Ｃからは、Ｗ相の外側線３９とＵ相１７の第一分路コイル２４Ａへ、夫々流れ る。本考案分電変圧器は三相から成っていることから、この場合１２０°移相し 、合計２４０°移相したことになる。さらに、Ｕ相１７の第一分路コイル２４Ａ からＶ相１８の第二分路コイル２５Ｂへ、Ｖ相１８の第一分路コイル２４Ｂから Ｗ相１９の第二分路コイル２５Ｃへ、Ｗ相１９の第一分路コイル２４ＣからＵ相 １７の第二分路コイル２５Ａへ、夫々流れる。本考案分電変圧器は三相から成っ ていることから、この場合１２０°移相し、合計３６０°移相したことになる。

【００１５】 即ち、第一直列コイル２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃと第二分路コイル２５Ａ，２５ Ｂ，２５Ｃとは同じ相になるとともに、ある相に流れた電流は三相全てに夫々流 れる。また、第一直列コイル２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃと第二直列コイル２２Ａ， ２２Ｂ，２２Ｃとがコイル捲数が等しく、且つ捲線方向が異なるように巻きつけ てあるとともに、第一分路コイル２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃと第二分路コイル２５ Ａ，２５Ｂ，２５Ｃともコイル捲数が等しく、且つ捲線方向が異なるように巻き つけてある。その結果磁束は夫々打ち消し合うことで、電流平衡作用が働く。

【００１６】 図３は、異なった電流値の電流が流れる３つの負荷を配した三相４線式低圧配 電回路に、本考案分電変圧器を組み込んだ図である。 本実施例三相４線式低圧配電回路は入力部３０と出力部３５とから成り、入力 部３０は夫々の内部抵抗がｒである中性線３４、Ｒ相の外側線３１、Ｓ相の外側 線３２及びＴ相の外側線３３の三相４線から構成されており、Ｒ相の外側線３１ は分電変圧器１０のＵ相１７と、Ｓ相の外側線３２は分電変圧器１０のＶ相１８ と、Ｔ相の外側線３３は分電変圧器１０のＷ相１９と、夫々接続する。また、出 力部３５は中性線３６と、Ｕ相の外側線３７，Ｖ相の外側線３８，Ｗ相の外側線 ３９から成り、中性線３６とＵ相の外側線３７との間に負荷Ａを、中性線３６と Ｖ相の外側線３８との間に負荷Ｂを、中性線３６とＷ相の外側線３９との間に負 荷Ｃを、夫々接続するとともに、Ｕ相の外側線３７は分電変圧器１０のＵ相１７ と、Ｖ相の外側線３８は分電変圧器１０のＶ相１８と、Ｗ相の外側線３９は分電 変圧器１０のＷ相１９と、夫々接続し、Ｕ相の分路コイル２３Ａと負荷Ａとが、 Ｖ相の分路コイル２３Ｂと負荷Ｂとが、Ｗ相の分路コイル２３Ｃと負荷Ｃとが夫 々並列になるようにする。

【００１７】 入力部３０の外側線３１，３２間の電圧をＶ₁ 、外側線３２，３３間の電圧を Ｖ₂ 、外側線３１，３３間の電圧をＶ₃ 、また、Ｒ相の外側線３１を流れる電流 値をＩ_R （＞０）、Ｔ相の外側線３２を流れる電流値をＩ_T （＞０）及びＳ相の 外側線３３を流れる電流値をＩ_S （＞０）とするとともに、負荷Ａ間の電圧をＶ _U 、負荷Ｂ間の電圧をＶ_V 、負荷Ｃ間の電圧をＶ_W とし、また、Ｕ相の外側線３ ７を流れる電流値をＩ_U （＞０）、Ｖ相の外側線３８を流れる電流値をＩ_V （＞ ０）、Ｗ相の外側線３９を流れる電流値をＩ_W （＞０）とする。さらに、出力部 ３５の中性線３６を流れる電流値をＩ₀ （＞０）、入力部３０の中性線３４を流 れる電流値をＩ_N （＞０）と夫々定義する。

【００１８】 従来の分電変圧器において、入力部３０の夫々の外側線３１，３２，３３間に 於ける電圧を、Ｖ₁ ＝１９６．４Ｖ，Ｖ₂ ＝１９８．５Ｖ，Ｖ₃ ＝１９５．５Ｖ に、入力部３０の夫々の外側線３１，３２，３３に於ける電流値を、Ｉ_R ＝７９ ．８Ａ，Ｉ_T ＝５０．３Ａ，Ｉ_S ＝５１．４Ａに夫々設定すると、出力部３５の 外側線３７，３８，３９の電流値は、Ｉ_U ＝９９．８Ａ，Ｉ_V ＝４０．１Ａ，Ｉ _W ＝４３．８Ａ、となり、夫々の負荷Ａ，Ｂ，Ｃ間の電圧は、Ｖ_U ＝１００．０ Ｖ，Ｖ_V ＝１０４．５Ｖ，Ｖ_W ＝１０３．６Ｖとなる。さらに、出力部３５の中 性線３６を流れる電流値がＩ₀ ＝４６．６Ａになるのに対し、入力部３０の中性 線３４を流れる電流値はＩ_N ＝９．３Ａとなる。

【００１９】 これに対して本考案分電変圧器において、入力部３０の夫々の外側線３１，３ ２，３３間に於ける電圧を、Ｖ₁ ＝１９８．８Ｖ，Ｖ₂ ＝１９６．５Ｖ，Ｖ₃ ＝ １９６．５Ｖに、入力部３０の夫々の外側線３１，３２，３３に於ける電流値を 、Ｉ_R ＝７７．４Ａ、Ｉ_T ＝５４．０Ａ、Ｉ_S ＝５０．６Ａに夫々設定すると、 出力部３５の外側線３７，３８，３９の電流値は、Ｉ_U ＝１００．９Ａ、Ｉ_V ＝ ４４．０Ａ、Ｉ_W ＝４０．０Ａとなり、夫々の負荷Ａ，Ｂ，Ｃ間の電圧は、Ｖ_U ＝１０２．０Ｖ、Ｖ_V ＝１０３．４Ｖ、Ｖ_W ＝１０３．０Ｖとなる。さらに、出 力部３５の中性線３６を流れる電流値がＩ₀ ＝５５．０Ａになるのに対し、入力 部３０の中性線３４を流れる電流値はＩ_N ＝０．６Ａとなる。

【００２０】 これより、従来の分電変圧器では単相入力電圧の不均衡が１．５％であり、単 相出力電圧の不均衡が４．３％である。これに対して本考案分電変圧器では単相 入力電圧の不均衡が１．２％であり、単相出力電圧の不均衡が１．４％である。 即ち、従来の分電変圧器では出力電圧の不均衡は入力電圧の不均衡の約３倍にあ るのに対し、本考案分電変圧器では出力電圧の不均衡が入力電圧の不均衡と余り 変わらないことがわかる。さらに、従来の分電変圧器においては、中性線を流れ る電流値はＩ₀ ＝４６．６ＡからＩ_N ＝９．３Ａになるのに対して、本考案分電 変圧器においては、中性線を流れる電流値はＩ₀ ＝５５．０ＡからＩ_N ＝０．６ Ａになることから、本考案分電変圧器では電流値Ｉ_N が著しく少ないことが明ら かであり、このことから、本考案分電変圧器によるバランス作用が有効に作動す ることがいえる。

【００２１】

【考案の効果】

本考案三相４線式低圧配電回路における分電変圧器は、以上の構成より、以下 の効果を有する。 互いに対向し、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相から成る３つの長辺部を有する環状の鉄心 部材を設け、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の長辺部の一端にコイル捲数が等しく、且つ捲 線方向が異なる第一直列コイル及び第二直列コイルを巻きつけて、第一直列コイ ルの一端側と第一直列コイルの次の相の第二直列コイルの一端側とを接続し、さ らに第二直列コイルの他端側と同相である出力部の外側線とを接続し得るように 構成し、また、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の長辺部の他端にコイル捲数が等しく、且つ 捲線方向が異なる第一分路コイル及び第二分路コイルを巻きつけて、第一分路コ イルの一端側と第一分路コイルの次の相の第二分路コイルの一端側とを接続し、 さらに、第二直列コイルの他端側と第二直列コイルの次の相の第一分路コイルの 他端側とを接続し、さらに第二分路コイルの他端側と中性線とを接続し得るよう に構成しているので、夫々の相の外側線と中性線との間に接続されている負荷に 不平衡が生じている場合において、ある相に流れ込んだ電流は三相全てに流れ込 んで、元の相に流れてから中性線へ流れ、その結果不平衡電流が三相に等分され て、電流平衡作用が働くという効果を有する。また、かかる作用により、各相の 電圧が略均一になるという効果を有する。さらに、本考案分電変圧器によって、 中性線の電流値が著しく少なくなることより、バランス作用が有効に作動すると いう効果も有する。その結果本考案分電変圧器によるバランス作用と電圧調整を 行うことにより、電力を節約することができるという効果を有する。

【００２２】 鉄心部材が互いに対向する２つの長辺部を有し、大きさが等しい環状の内鉄形 鉄心部材を２つ設けるとともに、内鉄形鉄心部材の夫々の長辺部を衝合させ、衝 合させた２つの内鉄形鉄心部材の外周と略等しい内周を有した外鉄形鉄心部材を 設け、これらを衝合させることによりＵ相、Ｖ相及びＷ相から成るように構成し ていることにより、磁気バランスが良く、電圧変動率特性がよいという効果を有 する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案三相４線式低圧配電回路における分電変
圧器の概略的な実施例を示した図である。

【図２】本考案三相４線式低圧配電回路における鉄心部
材を有した分電変圧器の具体的な実施例を示した図であ
る。

【図３】本考案分電変圧器を三相４線式低圧配電回路に
組み込んだ回路図である。

【符号の説明】

１１ 内鉄形鉄心部材 １２Ａ，１２Ｂ 長辺部 １３ 内鉄形鉄心部材 １４Ａ，１４Ｂ 長辺部 １５ 外鉄形鉄心部材 １６Ａ，１６Ｂ 長辺部 １７ Ｕ相 １８ Ｖ相 １９ Ｗ相 ２０ 直列コイル群 ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ 第一直列コイル ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ 第二直列コイル ２３ 分路コイル群 ２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ 第一分路コイル ２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ 第二分路コイル ２６ 中性線 ３０ 入力部 ３１ Ｒ相の外側線 ３２ Ｓ相の外側線 ３３ Ｔ相の外側線 ３４ 中性線 ３５ 出力部 ３６ 中性線 ３７ Ｕ相の外側線 ３８ Ｖ相の外側線 ３９ Ｗ相の外側線 Ａ，Ｂ，Ｃ 負荷

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｒ相、Ｓ相及びＴ相からの電力出力を利
   用した三相４線式低圧配電回路において、互いに対向
   し、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相から成る３つの長辺部を有する
   環状の鉄心部材を設け、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の該長辺部
   の一端にコイル捲数が等しく、且つ捲線方向が異なる第
   一直列コイル及び第二直列コイルを巻きつけて、第一直
   列コイルの一端側と該第一直列コイルの次の相の第二直
   列コイルの一端側とを接続して、直列コイル群を形成
   し、さらに該第二直列コイルの他端側と同相である出力
   部の外側線とを接続し得るように構成し、Ｕ相、Ｖ相及
   びＷ相の該長辺部の他端にコイル捲数が等しく、且つ捲
   線方向が異なる第一分路コイル及び第二分路コイルを巻
   きつけて、第一分路コイルの一端側と該第一分路コイル
   の次の相の第二分路コイルの一端側とを接続して、分路
   コイル群を形成するとともに、該第二直列コイルの他端
   側と該第二直列コイルの次の相の該第一分路コイルの他
   端側とを接続し、さらに該第二分路コイルの他端側と中
   性線とを接続し得るように構成していることを特徴とす
   る三相４線式低圧配線回路における分電変圧器。
2. 【請求項２】 上記鉄心部材が互いに対向する２つの長
   辺部を有し、大きさが等しい環状の内鉄形鉄心部材を２
   つ設けるとともに、該内鉄形鉄心部材の夫々の長辺部を
   衝合させ、衝合させた２つの該内鉄形鉄心部材の外周と
   略等しい内周を有した外鉄形鉄心部材を設け、これらを
   衝合させることによりＵ相、Ｖ相及びＷ相から成るよう
   に構成している請求項１記載の三相４線式低圧配電回路
   における分電変圧器。