JP3100040U

JP3100040U - 交流三相回路用の省電力装置

Info

Publication number: JP3100040U
Application number: JP2003270757U
Authority: JP
Inventors: 川越　晃正
Original assignee: 川越　晃正
Priority date: 2003-08-26
Filing date: 2003-08-26
Publication date: 2004-04-30
Anticipated expiration: 2009-08-26

Abstract

【課題】省電力効果の大なる交流三相回路用の省電力装置を提供する。
【解決手段】自動電圧制御装置４０と分電盤側装置５０とから構成され、自動電圧制御装置４０の省電力効果と分電盤側装置５０の省電力効果との相乗作用により、大きな省電力効果を得ることを特徴とする。
【選択図】図１
　

Description

　本考案は、交流三相３線式又は三相４線式回路用の省電力装置に係わり、特に、商用電力を節電するようにした省電力装置に関する。

　従来より、交流三相回路の消費電力量を削減する方法として、（１）末端負荷機器毎に周波数を変換して消費電力量を制御するインバータ方式、（２）自動力率調整装置により力率を改善する方法、（３）降圧変圧器を用いて電圧を下げる方法、等が用いられていた。

　しかしながら、インバータ方式は、末端の機器毎に個別に対応しなければならないことや、制御素子の寿命が比較的短いことなどから、又、自動力率調整装置も費用の割に電力量の削減効果が小さく、又、電圧を下げる方法は、周辺の電圧が極端に高い一部の電力需要家を除いて、省電力効果が著しく小さいため、何れもコストに見合った効果が得られないという欠点があった。

　このような課題に対応するために、本考案の出願人は、電圧が所定の電圧を超えて上昇したとき、所定の電圧迄電圧を降下せしめ、又、電圧が所定の電圧以下になったとき、所定の電圧まで電圧を上昇せしめるように制御する自動電圧調整装置を提案した（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−７５６６１号公報　次に、この自動電圧調整装置について説明する。

　図５は、上記した自動電圧制御装置の単相３線用の自動電圧制御装置のＲ相の回路部分を示す回路図である。Ｒ相の入力端子１０とＲ相の出力端子２０の間には直列巻線１６−１が挿入されている。この直列巻線１６−１を１次巻線とすると、２次巻線１６−２が鉄心１６−３を共通にして設けられている。２次巻線１６−２には複数（本例では５つ）のタップが設けられている。直列巻線１６−１と、２次巻線１６−２と、鉄心１６−３は直列トランス１６を構成している。中性線の入力端子１２は中性線の出力端子２２に直結されている。入力端子１０と１２は、それぞれ単巻構造（単巻トランス）の分路巻線１４の両端に接続されている。又、分路巻線１４には中間タップが１つ設けられている。

　分路巻線１４の両端子と中間タップは、それぞれスイッチ手段としてのサイリスタ１８−１，１８−２，１８−３を介してリアクトル２４の双方の端子に接続されている。リアクトル２４のタップはサイリスタ２８−１，２８−２，２８−３，２８−４，２８−５を介して直列トランス１６の２次巻線１６−２の各タップ及び一方の端子に接続されている。直列トランス１６の２次巻線１６−２の他方の端子はスイッチ手段としてのサイリスタ２６−１，２６−２を介してそれぞれ入力端子１０と入力端子１２に接続されている。

　制御回路３０は、出力端子２０，２２に接続され、出力端子２０，２２間の電圧を検出して必要とする出力電圧が得られるように各スイッチ、即ち、サイリスタ１８−１〜１８−３，２８−１〜２８−５、２６−１，２６−２のオン／オフ動作を制御する制御信号を生成する。

　図６は、制御回路３０の動作を示すフローチャートである。

　図６に示されるように、制御回路３０は、具体的には、出力端子２０の電圧Ｖ５が、基準電圧Ｖ_ｒｅｆより高いときは、出力端子２０の電圧を降下せしめる節電装置として動作するように制御され（ステップＳ５）、一方、出力端子２０の電圧が基準電圧より低いときは、出力端子２０の電圧を上昇せしめて、所定の電圧になるように制御する電圧補償装置として動作する（ステップＳ７）。

　そして、出願人は、長期間の開発・研究から、上記装置を利用することで、更に、省電力効果を得るに至った。

　本考案の目的は、上記した自動電圧制御装置を利用することで、更に、省電力効果を向上せしめた新規な交流三相回路用の省電力装置を提供することにある。

　本考案は上記した目的を達成するため、基本的には、以下に記載されたような技術構成を採用するものである。

　即ち、本考案に係わる交流三相回路用の省電力装置の第１態様は、
交流三相３線式回路用の省電力装置であって、出力電圧が設定電圧より高い場合には、設定電圧まで自動的に電圧を下げるように制御する電圧降下制御手段と、出力電圧が設定電圧より低い場合には、設定電圧まで自動的に電圧を引き上げるように制御する電圧上昇制御手段とを各相毎にそれぞれ設けた自動電圧調整装置を介して負荷に商用電力を供給する交流三相回路用の省電力装置において、
　前記負荷近傍で、前記３線間にそれぞれ進相コンデンサを接続するようにした装置を設け、この装置は、前記負荷の負荷電流を検出する電流検出器と、前記電流検出器が所定以上の電流を検出したとき、前記進相コンデンサを前記３線間に接続するように制御するコントロール部とで構成したことを特徴とするものであり、

　叉、第２態様は、
交流三相４線式回路用の省電力装置であって、出力電圧が設定電圧より高い場合には、設定電圧まで自動的に電圧を下げるように制御する電圧降下制御手段と、出力電圧が設定電圧より低い場合には、設定電圧まで自動的に電圧を引き上げるように制御する電圧上昇制御手段とを各相毎にそれぞれ設けた自動電圧調整装置を介して負荷に商用電力を供給する交流三相回路用の省電力装置において、
　前記負荷近傍で、中性線を除く３線間にそれぞれ進相コンデンサを接続するようにした装置を設け、この装置は、前記負荷の負荷電流を検出する電流検出器と、前記電流検出器が所定以上の電流を検出したとき、前記進相コンデンサを前記３線間に接続するように制御するコントロール部とで構成したことを特徴とするものであり、

　叉、第３態様は、
前記負荷には分電盤を介して電力が供給され、前記電流検出器は、前記分電盤近傍に設けられたことを特徴とするものであり、
　叉、第４態様は、
前記コンデンサは、３つのコンデンサがΔ結線され、各コンデンサとの各接続点がリアクトルを介してそれぞれ前記３線に接続されていることを特徴とするものである。

　本考案に係わる交流三相回路用の省電力装置は、上述のように構成したので、本装置を設置した場合、省電力のための対策を取っていない場合に比較して、約１０〜１５％の省電力効果が得られた。

　以下に、本発明の実施例について説明する。

　図４は、本考案の自動電圧制御装置４０を示す図であり、４１は、自動電圧制御装置４０のＲ相の回路構成を示し、４２は、自動電圧制御装置４０のＴ相の回路構成を示している。本考案の自動電圧制御装置４０は、各相毎に分離したコアを有し、各相毎に各出力電圧を検出して、出力電圧が設定電圧より高い場合には、設定電圧まで電圧を下げ、出力電圧が設定電圧より低い場合には、設定電圧まで引き上げるように構成されている。

　なお、Ｒ相の動作については、既に説明したが、Ｔ相、Ｓ相の動作もＲ相の動作と同じであるので、詳細な説明は省略する。

　自動電圧制御装置４０の入力電圧は、周辺の電力の需要と供給のバランスによって、又、負荷機器の作動状態により常に変化しているが、各相毎に出力電圧を調整することにより、相間のバランスが取られ、このため、力率が改善し、無効電力を大幅に減少させることが可能になる。

　次に、図１、図２に基づいて、自動電圧制御装置４０に接続される負荷と省電力効果を向上せしめる分電盤側装置５０の接続関係について説明する。

　図において、４３は分電盤であり、分電盤４３には、図４に示した自動電圧制御装置４０のｒ線、ｓ線、ｔ線がそれぞれ分電盤４３のメインブレーカ４４に接続され、更に、負荷４５が分電盤４３を介して接続されている。

　分電盤４３のメインブレーカ４４には線４５が接続され、この線４５を介して分電盤４３と分電盤側装置５０とが接続されている。更に、分電盤４３には、分電盤を流れる負荷電流を検出するための電流検出器５１が取り付けられており、電流検出器５１が検出した信号は、分電盤側装置５０の動作を制御するコントロール部５５に導かれるようになっている。

　図２は、分電盤側装置５０の構成を示す図である。

　分電盤側装置５０は、電磁接触器５２と、５００μＦの力率改善用に設けた複数のコンデンサ５３と、コンデンサ５３の緩衝用として機能すると共に、高調波を低減する為に設けたリアクトル５４と、分電盤側装置５０の動作を制御するコントロール部５５とで構成されている。なお、符号５６は、分電盤側装置５０に設けられたブレーカである。

　図３は、三つのコンデンサ５３が、ｒ線、ｓ線、ｔ線にそれぞれ接続される状態を示す結線図である。

　三つのコンデンサ５３は、Δ結線され、各コンデンサとの各接続点がリアクトル５４、電磁接触器５２、ブレーカ５６を介して、それぞれｒ線、ｓ線、ｔ線に接続される状態を示している。

　このように構成した分電盤側装置５０において、負荷４５の負荷電流が５５Ａを超えたことを検出すると、コントロール部５５は、負荷電流検出から１０分経過後に、コンデンサ５３を負荷電流回路（ｒ線、ｓ線、ｔ線）に接続するように制御し、又、負荷電流が４５Ａ以下になるとコンデンサ５３を負荷電流回路（ｒ線、ｓ線、ｔ線）から切り離すように制御する。

　分電盤側装置５０は、このように構成することで、線路損失、鉄損、銅損等の変圧器損失を減少せしめ、省電力効果を得ている。

　従って、この考案に係わる装置では、自動電圧制御装置４０の省電力効果と分電盤側装置５０の省電力効果との相乗作用により、大きな省電力効果を得ることを可能にしている。

　なお、上記説明では交流三相３線式回路を例にして説明したが、交流三相４線式回路の場合、中性線を除く３線間にコンデンサ５３をそれぞれ接続するように構成すればよい。

　又、上記実施例では、コンデンサ５３の容量を５００μＦとしたが、この容量値は、負荷に応じて設定されることが望ましい。

　又、上記実施例では、負荷４５の負荷電流が５５Ａを超えたことを検出すると、コントロール部５５は、コンデンサ５３を負荷電流回路（ｒ線、ｓ線、ｔ線）に接続するように制御し、又、負荷電流が４５Ａ以下になるとコンデンサ５３を負荷電流回路（ｒ線、ｓ線、ｔ線）から切り離すように構成したが、上記した電流値は、あくまで一例にすぎず、任意の電流値に設定しても良い。

　本考案は、特に、商用電力の省電力装置に好適である。

分電盤と分電盤側装置との接続関係を示す図である。分電盤側装置の構成を示す図である。分電盤側装置の要部の結線図である。自動電圧制御装置の概略構成を示す図である。自動電圧制御装置の回路構成を示す図である。自動電圧制御装置の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

　４０　自動電圧制御装置
　４１　自動電圧制御装置のＲ相回路
　４２　自動電圧制御装置のＴ相回路
　４４　メインブレーカ
　４５　負荷
　５０　分電盤側装置
５１　電流検出器
５２　電磁接触器
５３　コンデンサ
５４　リアクトル
５５　コントロール部

Claims

　交流三相３線式回路用の省電力装置であって、出力電圧が設定電圧より高い場合には、設定電圧まで自動的に電圧を下げるように制御する電圧降下制御手段と、出力電圧が設定電圧より低い場合には、設定電圧まで自動的に電圧を引き上げるように制御する電圧上昇制御手段とを各相毎にそれぞれ設けた自動電圧調整装置を介して負荷に商用電力を供給する交流三相回路用の省電力装置において、
　前記負荷近傍で、前記３線間にそれぞれ進相コンデンサを接続するようにした装置を設け、この装置は、前記負荷の負荷電流を検出する電流検出器と、前記電流検出器が所定以上の電流を検出したとき、前記進相コンデンサを前記３線間に接続するように制御するコントロール部とで構成したことを特徴とする交流三相回路用の省電力装置。
　交流三相４線式回路用の省電力装置であって、出力電圧が設定電圧より高い場合には、設定電圧まで自動的に電圧を下げるように制御する電圧降下制御手段と、出力電圧が設定電圧より低い場合には、設定電圧まで自動的に電圧を引き上げるように制御する電圧上昇制御手段とを各相毎にそれぞれ設けた自動電圧調整装置を介して負荷に商用電力を供給する交流三相回路用の省電力装置において、
　前記負荷近傍で、中性線を除く３線間にそれぞれ進相コンデンサを接続するようにした装置を設け、この装置は、前記負荷の負荷電流を検出する電流検出器と、前記電流検出器が所定以上の電流を検出したとき、前記進相コンデンサを前記３線間に接続するように制御するコントロール部とで構成したことを特徴とする交流三相回路用の省電力装置。
　前記負荷には分電盤を介して電力が供給され、前記電流検出器は、前記分電盤近傍に設けられたことを特徴とする請求項１又は２に記載の交流三相回路用の省電力装置。
　前記コンデンサは、３つのコンデンサがΔ結線され、各コンデンサとの各接続点がリアクトルを介してそれぞれ前記３線に接続されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の交流三相回路用の省電力装置。