JP4330840B2 - Three-phase reactor device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主巻線のインダクタンスを可変する機能を付加した三相リアクトル装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、可変インダクタンスの機能を有するリアクトルは鉄心内部にギャップを設け、そのギャップの大きさを機械的に変えることでインダクタンスを変化させていた。例えば可変インダクタンス機能を有するリアクトルは図5に示すように、下部鉄心1の上に上部鉄心2を配置し、脚鉄心3a ,3b,3cに各相の交流主巻線4R,4S,4Tを巻回し、上部鉄心2を機械的に上下させることで、下部鉄心1と上部鉄心2の間のギャップ、5a ,5b,5cの大きさを変化させる構造となっている。
【0003】
しかしながら、従来の可動式の鉄心構造では上部磁心2を可動させるため構造が複雑で、重量が重くなり、しかも可動部分があるため故障し易く、電磁振動による騒音が大きい問題がある。更に機械的に動作させるため、応答速度が遅く瞬時にインダクタンスの調整ができないなどの問題がある。
【0004】
また、電力系統の電圧は、電圧を一定に保持するため無効電力の発生と、吸収のバランスを取る無効電力制御装置が設けられている。この無効電力制御装置は図6に示すように力率改善用コンデンサ6と並列に分路リアクトル7を設け、この分路リアクトル7と直列にサイリスタなどの半導体デバイス8を接続し、半導体デバイス8のスイッチングにより分路リアクトル7の電流を制御するようになっている。
【0005】
一般の電力系統では、負荷の増加に伴い遅れ無効電力が増加するので、この無効電力制御装置では、重負荷時には力率改善用コンデンサ6により力率を改善している。一方、軽負荷時には負荷による遅れ無効電力が減少するので、分路リアクトル7により、受電端の電圧上昇を抑えて電力系統の電圧の安定化を図るようになっている。
【0006】
しかしながらサイリスタなどの半導体デバイス8は高速なスイッチングを行うための制御機器が必要な上、過電流、過電圧に対する強度が低い欠点がある。このため図6に示す分路リアクトル7として図5の可動式の鉄心構造を有するリアクトルを使用してインダクタンスを調整することにより、半導体デバイス8を省くことも考えられる。しかしながら可動式の鉄心構造を有するリアクトルを用いると、前述のような問題があるため、無効電力制御装置としては利用されていなかった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題を改善し、機械的動作が不要で装置の小型化が図れると共に、応答性に優れ、過電流、過電圧に対する強度も高く、無効電力制御装置として好適な三相リアクトル装置を提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1記載の三相リアクトル装置は、単相外鉄型磁心の、主巻線を巻回する中央の内脚鉄心が直列になるように3個一体に接続した鉄心構造をなし、3個の中央の内脚鉄心に各相の交流主巻線を巻回すると共に、各相の側脚鉄心からなる外側の枠状鉄心に制御巻線を巻回して、交流主磁束により誘起される電圧が互いに打消し合うように制御巻線を接続し、外側の枠状鉄心に一方向に循環する直流制御磁束を発生させ、前記主磁束と直流制御磁束の共通磁路の磁気抵抗を制御し、主巻線のインダクタンスを可変することを特徴とするものである。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を、図1を参照して詳細に説明する。図1は三相リアクトル装置9を示すもので、装置を構成する鉄心10は、第1相については中央の内脚鉄心11aの左右に側脚鉄心12xa,12yaを配置した単相外鉄型鉄心からなり、第2相、第3相も同様にそれぞれ11b,12xb,12ybと11c,12xc,12ycから構成され、全体として中央の内脚鉄心11a,11b,11cが直列になるように3個一体に接続した格子状構造をなしている。
【0010】
この鉄心10の直列に配置された中央の内脚鉄心11a,11b,11cに、それぞれ各相の交流主巻線4R,4S,4Tが巻回され、枠状鉄心13を構成する側脚鉄心12xa,12ya,12xb,12yb,12xc,12ycに制御巻線14xa,14ya,14xb,14yb,14xc,14ycをそれぞれ巻回し、この制御巻線14xa,14ya,14xb,14yb,14xc,14ycに直流電流を通電するようになっている。
【0011】
交流主巻線4R,4S,4Tは、中央の内脚鉄心11a,11b,11cからなる共通磁路に対し同一方向の磁束が発生するよう極性を揃える。また制御巻線14xa,14ya,14xb,14yb,14xc,14ycは交流磁束により交流電圧が誘起されるため、第1相を例に説明すると制御巻線14xa,14yaで交流磁束により発生する誘起電圧が互いに打消し合う向きに直列に接続するようにし、第2相の14xb,14yb、第3相の14xc,14ycについても同様に接続する。このとき制御巻線14xa,14ya,14xb,14yb,14xc,14ycは枠状鉄心13において一方向に循環する直流制御磁束を発生させることとなる。
【0012】
上記構成の三相リアクトル装置は、制御電流を流さない状態では、交流主巻線4R,4S,4Tより発生する各相各々の交流磁束(φr,φs,φt)が各相の側脚鉄心12xa,12ya,12xb,12yb,12xc,12ycに流れ、各相部分の鉄心を単独で循環するために、各相毎に独立したインダクタンス装置として動作する。
【0013】
この状態で制御巻線14xa,14ya,14xb,14yb,14xc,14ycに直流電流を流すと直流制御磁束φdcが枠状鉄心13を一方向に循環するように流れる。この結果、枠状磁心13では磁束密度の増加に伴い透磁率が低下するため、交流磁束(φr,φs,φt)は枠状鉄心13に流れにくくなり、中央の内脚鉄心11a,11b,11c上で互いに打消し合うように作用して、交流主巻線4R,4S,4Tのインダクタンスが減少する。
【0014】
上記構成の三相リアクトル装置9の特性を調べた結果、図2に示すように制御電流を増加させていくと、インダクタンスが次第に減少していくことが確認された。この三相リアクトル装置9を図3に示すように無効電力制御装置に組込み、制御電流による遅れ無効電流の変化を測定したところ、図4に示すように制御電流の増加に伴って遅れ無効電流がほぼ線形に増加して、連続的に可変できることが確認された。
【0015】
なお、制御巻線14xa,14ya,14xb,14yb,14xc,14ycの結線については、全ての制御巻線を直列に接続した上で制御用の直流電流回路に接続する方法のほか、「14xa,14ya」,「14xb,14yb」,「14xc,14yc」のように各相毎に組合せ、制御用の直流電流回路に並列に接続する方法や、「14xa,14xb,14xc」,「14ya,14yb,14yc」のように組合せ、制御用の直流電流回路に並列に接続する方法がある。つまり交流磁束により制御巻線に誘起される電圧が打消され、枠状鉄心13に一方向に循環する直流制御磁束を発生できれば制御巻線の構成は問わない。
【0016】
【発明の効果】
以上説明した如く本発明に係る三相リアクトル装置によれば、外側の枠状鉄心に制御巻線を設けて、ここに直流電流を流すことによりインダクタンスを調整することができるので、機械的な可動部分がなく、応答性が速く、連続的に可変することができると共に、装置を小型化できる上、騒音も少なく、信頼性を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態による三相リアクトル装置の正面図である。
【図2】図1の三相リアクトル装置の制御電流とインダクタンスとの関係を示すグラフである。
【図3】図1の三相リアクトル装置を組込んだ無効電力制御装置を示す説明図である。
【図4】三相リアクトル装置を組込んだ無効電力制御装置における制御電流と遅れ無効電流の関係を示すグラフである。
【図5】従来の可動式インダクタンス装置を示す正面図である。
【図6】従来の半導体デバイスを組込んだ無効電力制御装置を示す説明図である。
【符号の説明】
1 下部鉄心
2 上部鉄心
3a ,3b,3c 脚鉄心
4R,4S,4T 交流主巻線
5a ,5b,5c ギャップ
6 力率改善用コンデンサ
7 分路リアクトル
8 半導体デバイス
9 三相リアクトル装置
10 鉄心
11a,11b,11c 内脚鉄心
12xa,12ya,12xb,12yb,12xc,12yc 側脚鉄心
13 枠状鉄心
14xa,14ya,14xb,14yb,14xc,14yc 制御巻線[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a three-phase reactor device to which a function of changing the inductance of a main winding is added .
[0002]
[Prior art]
Generally, lapis lazuli Akutoru which have a function of a variable inductance is provided a gap inside the core, it was changing the inductance mechanically altering the size of the gap. For example, in a reactor having a variable inductance function, as shown in FIG. 5 , an
[0003]
However, in the conventional movable iron core structure, the upper
[0004]
In addition, a reactive power control device that balances the generation and absorption of reactive power is provided to keep the voltage of the power system constant. As shown in FIG. 6 , the reactive power control apparatus includes a shunt reactor 7 in parallel with the power factor improving capacitor 6, and a semiconductor device 8 such as a thyristor is connected in series with the shunt reactor 7. The current of the shunt reactor 7 is controlled by switching.
[0005]
In a general power system, delayed reactive power increases with an increase in load. Therefore, in this reactive power control device, the power factor is improved by the power factor improving capacitor 6 at heavy load. On the other hand, since the delayed reactive power due to the load decreases at light loads, the shunt reactor 7 suppresses the voltage increase at the power receiving end and stabilizes the voltage of the power system.
[0006]
However, the semiconductor device 8 such as a thyristor requires a control device for performing high-speed switching, and has a drawback of low strength against overcurrent and overvoltage. By adjusting the order using a reactor having a core structure of movable FIG as a shunt reactor 7 shown in FIG. 6 inductance is also conceivable to omit the semiconductor device 8. However, when a reactor having a movable iron core structure is used, it has not been used as a reactive power control device because of the problems described above.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention improves the above-mentioned problems, provides a three-phase reactor device that is suitable as a reactive power control device because it can reduce the size of the device without requiring mechanical operation, has excellent responsiveness, and has high strength against overcurrent and overvoltage. To do.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The three-phase reactor device according to
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. FIG. 1 shows a three-
[0010]
The AC
[0011]
The AC
[0012]
In the three-phase reactor device configured as described above, in a state where no control current is passed, the AC magnetic flux (φr, φs, φt) generated from each AC main winding 4R, 4S, 4T is the side leg core 12xa of each phase. , 12ya, 12xb, 12yb, 12xc, and 12yc, and circulates the iron core of each phase portion independently, it operates as an independent inductance device for each phase.
[0013]
In this state, when a direct current is passed through the control windings 14xa, 14ya, 14xb, 14yb, 14xc, and 14yc, the direct current control magnetic flux φdc flows so as to circulate in the frame-
[0014]
As a result of examining the characteristics of the three-
[0015]
As for the connection of the control windings 14xa, 14ya, 14xb, 14yb, 14xc, 14yc, all the control windings are connected in series and then connected to a control DC current circuit, as well as “14xa, 14ya”. ”,“ 14xb, 14yb ”,“ 14xc, 14yc ”for each phase and connected in parallel to the control DC current circuit,“ 14xa, 14xb, 14xc ”,“ 14ya, 14yb, 14yc ” And a method of connecting in parallel to a direct current circuit for control. That is, the configuration of the control winding is not limited as long as the voltage induced in the control winding by the AC magnetic flux is canceled and the DC control magnetic flux circulating in one direction can be generated in the frame-
[0016]
【The invention's effect】
As described above, according to the three-phase reactor device according to the present invention, the control winding is provided on the outer frame-shaped iron core, and the inductance can be adjusted by flowing a direct current therethrough. There is no part, the responsiveness is fast, it can be continuously varied, the apparatus can be miniaturized, the noise is small, and the reliability can be greatly improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a three-phase reactor device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing the relationship between control current and inductance of the three-phase reactor device of FIG. 1;
FIG. 3 is an explanatory view showing a reactive power control device incorporating the three-phase reactor device of FIG. 1;
FIG. 4 is a graph showing a relationship between a control current and a delayed reactive current in a reactive power control device incorporating a three-phase reactor device .
FIG. 5 is a front view showing a conventional movable inductance device.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a reactive power control apparatus incorporating a conventional semiconductor device .
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
1 2xa, 12ya, 12xb, 12yb, 12xc, 12yc
1 4xa, 14ya, 14xb, 14yb, 14xc, 14yc Control winding
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