JP6370104B2 - Wire impedance matching device and system - Google Patents
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Description
本発明は、多条敷設の電線の各電線のインピーダンスを整合させる電線インピーダンス整合装置及びシステムに関する。 The present invention relates to a wire impedance matching device and system for matching the impedance of each wire of a multi-laying wire.
低圧大容量の電路では、一般にバスダクトなどが使用される。また、バスダクトに代えて施工性や省コストの面から低圧ケーブル(電線)を多条敷設する場合がある(例えば、特許文献1参照)。この場合、多条の各電線に均等に電流が分布したとして許容電流を算出するが、実際は電路の配置や接触抵抗の違いから負荷電流が各条の電線に均等に分布せず、特定の条の電線に負荷電流が集中して流れ過熱状態になる場合がある。これは、多条敷設された各電線の接続の接触抵抗や他の条からの相互インダクタンスの影響により、インピーダンスのバラツキが生じるためと考えられる。 Generally, a bus duct or the like is used in a low-voltage and large-capacity electric circuit. Moreover, it may replace with a bus duct and may lay many low voltage | pressure cables (electric wire) from the surface of workability | operativity or cost-saving (for example, refer patent document 1). In this case, the allowable current is calculated on the assumption that the current is distributed evenly over the multiple wires, but in reality, the load current is not evenly distributed over the wires of each line due to the difference in the layout of the electric circuit and the contact resistance. In some cases, the load current concentrates on the wires and flows into an overheated state. This is presumably because impedance variation occurs due to the influence of the contact resistance of each wire laid in multiple lines and the mutual inductance from other lines.
各条の電線に流れる負荷電流にアンバランスが生じると、特定の電線の電流が大きくなりその電線が焼損することがある。そこで、各条の電線の負荷電流にアンバランスが生じても、各電線が焼損が発生しないように電流容量の大きい電線を採用している。 If an imbalance occurs in the load current flowing through the wires of each line, the current of the specific wire may increase and the wire may burn out. Therefore, even if an imbalance occurs in the load currents of the electric wires of the respective strips, electric wires having a large current capacity are employed so that the electric wires do not burn out.
しかし、電流容量の大きい電線を採用するとコスト高になり、電線も太くなることから付設工事も難しくなる。また、負荷の増設などで負荷電流が増加した場合、多条敷設の電線に対して不足分の電流容量の電線(条)を追加することになるが、追加する条の電線は、既設の電線と同じ電流容量の電線だけでなく、異なる電流容量の電線を追加することがあり、その場合であっても、各条の電線に流れる負荷電流にアンバランスが生じないようにしなければならない。 However, if an electric wire with a large current capacity is adopted, the cost becomes high, and the electric wire becomes thick, so that the installation work becomes difficult. In addition, when the load current increases due to the addition of a load, etc., a wire (strip) with insufficient current capacity will be added to the multi-strip laying wire. In addition to the wires having the same current capacity, wires having different current capacities may be added. Even in such cases, it is necessary to prevent unbalance in the load current flowing through the wires of each line.
そこで、本出願人は、各電線に流れる電流がバランスするように各電線のインピーダンスを整合させて各電線に流れる電流のアンバランスを抑制できるものを開発し、特願2013−105833号として出願した。 Therefore, the present applicant has developed an application that can suppress the unbalance of the current flowing through each electric wire by matching the impedance of each electric wire so that the current flowing through each electric wire is balanced, and filed as Japanese Patent Application No. 2013-105833. .
これは、n(n=2、3、4、…)条の電線の2つの電線の組合せnC2のうちから必ずn条の各条の電線を含む少なくともn−1個の組合せを選択し、選択した2つの電線を組にして、2つの電線の電流により発生する磁束が互いに打ち消される方向に、それぞれ組ごとに別々の鉄心の貫通孔に貫通させるものである。 This means that at least n-1 combinations including n wires are always selected from the combination of two wires n C 2 of n (n = 2, 3, 4,...) Wires. The two selected electric wires are set as a set, and are passed through the through holes of separate iron cores for each set in a direction in which the magnetic fluxes generated by the currents of the two wires are canceled out.
この特願2013−105833号のものは、鉄心の貫通孔には2つの電線を貫通させることから装置の小型軽量化に限度があり、また、2つの電線の電流により発生する磁束が互いに打ち消される方向に2つの電線を貫通しなければならないので施工性に改善の余地がある。 In Japanese Patent Application No. 2013-105833, there is a limit to reducing the size and weight of the device because two wires are passed through the through-hole of the iron core, and magnetic fluxes generated by the currents of the two wires cancel each other. There is room for improvement in workability because two wires must be penetrated in the direction.
本発明の目的は、多条敷設の各電線に流れる電流のアンバランスを抑制でき、しかも小型軽量化及び施工性の向上を図ることができる電線インピーダンス整合装置及びシステムを提供することである。 An object of the present invention is to provide an electric wire impedance matching device and system that can suppress an imbalance of currents flowing through each of multiple wires laid, and that can be reduced in size and weight and improved in workability.
本発明の電線インピーダンス整合装置は、中央部に貫通孔を有し前記貫通孔を貫通した電線の電流により磁気回路を形成する閉じた鉄心と、前記鉄心に形成された巻線とを備え、前記貫通孔を貫通した電線を一次側とし前記巻線を二次側とする変成器を形成し、n(n=3、4、5、…)条の電線に対応して少なくとも2n個の前記変成器を用意し、n条の電線の各々につき少なくとも2個の変成器の鉄心の貫通孔に貫通し、n条の電線のうちから輪環の順に少なくとも2条の電線を選択して少なくとも2個の変成器をn組形成し、n組のそれぞれの組の少なくとも2個の各々の変成器の一次側の鉄心に発生した磁束を打ち消すように前記少なくとも2個の各々の変成器の二次側の巻線に発生する電流の合計が前記少なくとも2個の各々の変成器の二次側の巻線に流れるように前記少なくとも2個の各々の変成器の二次側の巻線を直列接続して二次側回路を形成したことを特徴とする。 The wire impedance matching device of the present invention comprises a closed iron core having a through hole in a central portion thereof and forming a magnetic circuit by a current of an electric wire penetrating the through hole, and a winding formed on the iron core, A transformer is formed with the electric wire penetrating the through hole as the primary side and the winding as the secondary side, and at least 2n of the transformers corresponding to n (n = 3, 4, 5,...) Wires Prepare at least 2 wires by passing through the through holes of the iron core of at least 2 transformers for each of the n wires, and selecting at least 2 wires in the order of the ring from the n wires N transformers, and the secondary side of each of the at least two transformers so as to cancel the magnetic flux generated in the iron core on the primary side of each of the at least two transformers of each of the n sets. The total current generated in the windings of each of the at least two Vessels of the secondary winding of the to flow to the secondary side winding at least two of each of the transformer connected in series, characterized in that the formation of the secondary circuit.
本発明によれば、n(n=3、4、5、…)条の電線に対応して少なくとも2n個の変成器を用意し、n条の電線の各々につき少なくとも2個の変成器の鉄心の貫通孔に貫通し、n条の電線のうちから輪環の順に少なくとも2条の電線を選択して少なくとも2個の変成器をn組形成し、n組のそれぞれの組の少なくとも2個の各々の変成器の一次側の鉄心に発生した磁束を打ち消すように、少なくとも2個の各々の変成器の二次側の巻線に発生する電流の合計が少なくとも2個の各々の変成器の二次側の巻線に流れるように少なくとも2個の各々の変成器の二次側の巻線を直列接続するので、この二次側回路により少なくとも2個の変成器の一次側の電流のアンバランスを抑制できる。 According to the present invention, at least 2n transformers are prepared corresponding to n (n = 3, 4, 5,...) Wires, and at least two transformer cores are provided for each n wires. And selecting at least two wires in the order of the ring from the n wires to form n sets of at least two transformers, and at least two of each of the n sets. The total current generated in the secondary windings of the at least two transformers is at least two of the transformers in each transformer so as to cancel the magnetic flux generated in the primary core of each transformer. Since the secondary windings of at least two transformers are connected in series so as to flow through the secondary windings, this secondary circuit causes the current imbalance of the primary side of the at least two transformers. Can be suppressed.
以下、本発明の実施形態を説明する。図1は本発明の第1実施形態に係る電線インピーダンス整合装置の説明図であり、図1(a)は構成図、図1(b)は回路図である。図1では、1相が2条の電線11a、11bに対して、第1実施形態に係る電線インピーダンス整合装置を適用した場合を示している。
Embodiments of the present invention will be described below. 1A and 1B are explanatory diagrams of a wire impedance matching device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1A is a configuration diagram, and FIG. 1B is a circuit diagram. In FIG. 1, the case where the wire impedance matching apparatus which concerns on 1st Embodiment is applied with respect to the
図1(a)に示すように、閉じた鉄心12a、12bは中央部に貫通孔を有し、その貫通孔に電線11a、11bを貫通させる。一方、鉄心12a、12bには図示省略の巻線が形成されており、巻線の両端部には端子K、Lが設けられている。鉄心12aの端子Kと鉄心12bの端子Lとを接続するとともに、鉄心12aの端子Lと鉄心12bの端子Kとを接続する。これにより、鉄心12a、12bの貫通孔を貫通した電線11a、11bを一次側とし、鉄心12a、12bに形成された巻線を二次側とする2個の変成器を形成し、鉄心12a、12bの二次側の巻線は直列接続されて閉ループの二次側回路を形成している。
As shown to Fig.1 (a), the closed
鉄心12a、12bの貫通孔を貫通した電線11a、11bに電流Ia1、Ib1が流れると、その電流Ia1、Ib1により鉄心12a、12bに磁気回路が形成され、鉄心12a、12bには磁束φa、φbが発生する。鉄心12a、12bの二次側回路には、鉄心12a、12bに発生した磁束φa、φbを打ち消す方向に、電流Ia2、Ib2が流れる。これは、鉄心12a、12bを貫通した電線11a、11bが一次側の巻線であり、鉄心12a、12bに形成された巻線が二次側の巻線である変成器が形成されるためである。電線11a、11bは鉄心を貫通するだけであるので、鉄心12a、12bへの巻き数は1であるとする。また、鉄心12a、12bに形成される巻線は同じ巻き数とするので、鉄心12a、12bの変流比は同じものとなる。
When the currents Ia1 and Ib1 flow through the
図1(b)において、鉄心12a、12bの二次側の巻線は端子K、L間に形成され、鉄心12a、12bの二次側回路は閉ループを形成している。そして、鉄心12a、12bの二次側回路に流れる電流I2は、鉄心12a、12bに発生した磁束φa、φbを打ち消す方向の電流Ia2、Ib2の合計である。
In FIG. 1B, the secondary windings of the
次に、本発明の第1実施形態に係る電線インピーダンス整合装置の動作特性について説明する。図2は、図1(b)の詳細回路図である。鉄心12a、12bの二次側の巻線13a、13bは端子K、L間に形成され、鉄心12a、12bの二次側回路は閉ループを形成している。そして、鉄心12a、12bの貫通孔に貫通された電線11a、11bに電流Ia1、Ib1が流れると、その電流Ia1、Ib1により磁束φa、φbが発生する。鉄心12aの磁束φaを打ち消す方向に巻線13aに発生する電流はIa2であり、鉄心12aの磁束φbを打ち消す方向に巻線13bに発生する電流はIb2である。鉄心12a、12bの二次側の巻線13a、13bは直列接続されて閉ループの二次側回路を形成しているので、鉄心12a、12bの二次側回路に流れる電流I2は、鉄心12a、12bに発生した磁束φa、φbを打ち消す方向の電流Ia2、Ib2の合計である。
Next, operation characteristics of the wire impedance matching device according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is a detailed circuit diagram of FIG. The
図3は、図2に示した2個の鉄心12a、12bの二次側の巻線13a、13bを直列接続しない場合の個別の鉄心12a、12bの回路図であり、図3(a)は鉄心12aの回路図、図3(b)は鉄心12bの回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram of the
鉄心12a、12bの二次側の巻線13a、13bを直列接続しない場合には、図3(a)に示すように、鉄心12aの二次側回路には、鉄心12aの磁束φaを打ち消す方向に電流はIa2が流れる。同様に、図3(b)に示すように、鉄心12bの二次側回路には、鉄心12bの磁束φbを打ち消す方向に電流はIb2が流れる。
When the
図4は、図2及び図3の磁気回路図であり、図4(a)は図3(a)の磁気回路図、図4(b)は図3(b)の磁気回路図、図4(c)は図2の磁気回路図である。鉄心12aの磁気回路は、図4(a)に示すように、起磁力Fa、磁気抵抗Rma、磁束φaとすると、磁束φaは、φa=Fa/Rmaで表される。同様に、鉄心12bの磁気回路は、図4(b)に示すように、起磁力Fb、磁気抵抗Rmb、磁束φbとすると、磁束φbは、φb=Fb/Rmbで表される。
4 is a magnetic circuit diagram of FIGS. 2 and 3, FIG. 4 (a) is a magnetic circuit diagram of FIG. 3 (a), FIG. 4 (b) is a magnetic circuit diagram of FIG. 3 (b), and FIG. (C) is a magnetic circuit diagram of FIG. As shown in FIG. 4A, when the magnetic circuit of the
ここで、図2に示した第1実施形態の回路においては、鉄心12a、12bの二次側の巻線13a、13bを直列接続した二次側回路を有することから、図4(c)に示すように、図4(a)の磁気回路と図4(b)の磁気回路との直列の磁気回路となると考えられる。すなわち、起磁力Fa+Fb、磁気抵抗Rma+Rmb、磁束φa+φbの磁気回路となり、磁束φは、φ=φa+φb=(Fa+Fb)/(Rma+Rmb)で表される。鉄心12a、12bの磁束φa、φbは、鉄心12a、12bの二次側の巻線13a、13bを直列接続した二次側回路により、全体の磁束φ(=φa、φb)の1/2の磁束φ/2となるようにバランスされる。
Here, the circuit of the first embodiment shown in FIG. 2 has a secondary circuit in which the
図5は、本発明の第1実施形態に係る電線インピーダンス整合装置の電流及び磁束のベクトル図であり、図5(a)は二次側回路に流れる電流のベクトル図、図5(b)は鉄心12a、12bの磁束のベクトル図、図5(c)は一次側の電線11a、11bに流れる電流のベクトル図である。
FIG. 5 is a vector diagram of current and magnetic flux of the wire impedance matching device according to the first embodiment of the present invention, FIG. 5A is a vector diagram of current flowing in the secondary circuit, and FIG. FIG. 5C is a vector diagram of the current flowing through the primary-side
鉄心12a、12bの二次側回路には、鉄心12a、12bに発生した磁束φa、φbを打ち消す方向に電流Ia2、Ib2が流れ込む。図5(a)に示すように、電流Ia2、Ib2は大きさや位相がずれているが、鉄心12a、12bの二次側回路は、直列接続されていることから、電流Ia2、Ib2が平衡するようにバランスして流れる。すなわち、電流Ia2は矢印Xa方向に、電流Ib2は矢印Xb方向にシフトし、大きさも均等になるようにシフトする。シフトした後の合計電流が鉄心12a、12bの二次側回路の電流I2となる。これにより、電流Ia2、Ib2は、全体の電流I2の1/2の電流I2/2となるようにバランスされる。
Currents Ia2 and Ib2 flow in the secondary circuit of the
鉄心12a、12bに発生した磁束φa、φbについても、鉄心12a、12bの二次側回路の電流Ia2、Ib2がバランスして流れることから、磁束φa、φbもバランスする。図5(b)に示すように、磁束φa、φbは大きさや位相がずれているが、鉄心12a、12bの二次側回路の電流Ia2、Ib2が平衡するようにバランスして流れることから、磁束φaは矢印Ya方向に、磁束φbは矢印Yb方向にシフトし、大きさも均等になるようにシフトする。
シフトした後の合計磁束は磁束φとなる。これにより、磁束φa、φbは、鉄心12a、12bの二次側の巻線13a、13bを直列接続した二次側回路による全体の磁束φの1/2の磁束φ/2となるようにバランスされる。
Regarding the magnetic fluxes φa and φb generated in the
The total magnetic flux after the shift becomes the magnetic flux φ. Thus, the magnetic fluxes φa and φb are balanced so that the magnetic flux φ / 2 is ½ of the total magnetic flux φ by the secondary side circuit in which the
一次側の電線11a、11bに流れる電流Ia1、Ibaについても、同様に、鉄心12a、12bの二次側回路の電流Ia2、Ib2がバランスして流れることから、磁束φa、φbもバランスする。図5(c)に示すように、電線11a、11bの電流Ia1、Ib1は大きさや位相がずれているが、鉄心12a、12bの二次側回路の電流Ia2、Ib2が平衡するようにバランスして流れ、磁束φa、φbもバランスすることから、電線11aの電流Ia1は矢印Za方向に、電線11bの電流Ib1は矢印Zb方向にシフトし、大きさも均等になるようにシフトする。これにより、一次側の電線11a、11bに流れる電流Ia1、Ibaは均等となるようにバランスされる。
Similarly, for the currents Ia1 and Iba flowing through the primary-
以上の説明では、1相が2条の電線11a、11bに適用した場合について説明したが、n(n=2、3、4、…)条の電線11a〜11nに適用することも可能である。その場合、n(n=2、3、4、…)条の電線11a〜11nに対応してn個の変成器を用意し、n条の電線11a〜11nを1条ずつn個の変成器の鉄心12a〜12nの貫通孔に貫通する。そして、n個の変成器の二次側の巻線に発生する電流Ia2〜In2が加算されるようにn個の変成器の二次側の巻線を直列接続して二次側回路を形成する。
In the above description, the case where one phase is applied to two
図6は、本発明の第1実施形態に係る電線インピーダンス整合装置の他の一例の回路図であり、図1に示した第1実施形態の1相が2条の電線11a、11bに代えて、1相が4条の電線11a〜11dに対して、第1実施形態に係る電線インピーダンス整合装置を適用したものである。
FIG. 6 is a circuit diagram of another example of the wire impedance matching device according to the first embodiment of the present invention. One phase of the first embodiment shown in FIG. 1 is replaced with two
図6において、4条の電線11a〜11dに適用するにあたり、4条の電線11a〜11dに対応して4個の変成器(4個の鉄心12a〜12d)を用意し、4条の電線11a〜11dを1条ずつ4個の変成器の鉄心12a〜12dの貫通孔に貫通する。そして、4個の変成器の二次側の巻線に発生する電流Ia2〜Id2が加算されるように、4個の変成器(4個の鉄心12a〜12d)の二次側の巻線の端子K、Lを順次直列接続して二次側回路を形成する。この場合も、第1実施形態と同様な効果が得られる。
In FIG. 6, four transformers (four
図7は、本発明の第1実施形態に係る電線インピーダンス整合装置を1相の電線が4条である電路に適用した場合の電流のアンバランス抑制の説明図であり、図7(a)は、本発明の第1実施形態に係る電線インピーダンス整合装置を用いた場合の電流波形図、図7(b)は電線インピーダンス整合装置を用いなかった場合の電流波形図である。 FIG. 7 is an explanatory diagram of current imbalance suppression when the wire impedance matching device according to the first embodiment of the present invention is applied to an electric circuit having four lines of one-phase wires, and FIG. FIG. 7 is a current waveform diagram when the wire impedance matching device according to the first embodiment of the present invention is used, and FIG. 7B is a current waveform diagram when the wire impedance matching device is not used.
図7(b)に示すように、電線インピーダンス整合装置を用いなかった場合には、4条の各電線に流れる電流は大きさ及び位相がずれているが、本発明の第1実施形態に係る電線インピーダンス整合装置を用いた場合には、4条の各電線に流れる電流は大きさ及び位相はほぼ同じとなり、各電線11a〜11dに流れる電流Ia〜Idのアンバランスを抑制できることがわかる。
As shown in FIG. 7B, when the wire impedance matching device is not used, the current flowing through each of the four wires is out of magnitude and phase, but according to the first embodiment of the present invention. When the wire impedance matching device is used, it can be seen that the currents flowing through the four wires are almost the same in magnitude and phase, and the unbalance of the currents Ia to Id flowing through the
このように、本発明の第1実施形態によれば、n(n=2、3、4、…)条の電線に対応してn個の変成器を用意し、n条の電線を1条ずつn個の変成器の鉄心の貫通孔に貫通し、n個の変成器の二次側の巻線に発生する電流が加算されるように、n個の変成器の二次側の巻線を直列接続して二次側回路を形成するので、この二次側回路によりn個の変成器の一次側の電流のアンバランスを抑制できる。また、各々の変成器の鉄心の貫通孔に貫通する電線は1つの電線だけであり、二次側回路はn個の変成器の二次側の巻線に発生する電流が加算されるようにn個の変成器の二次側の巻線を直列接続して形成するだけであるので、装置の小型軽量化及び指向性の向上が図れる。 As described above, according to the first embodiment of the present invention, n transformers are prepared corresponding to n (n = 2, 3, 4,...) Wires, and one n wire is provided. The windings on the secondary side of the n transformers are added so that the currents generated in the windings on the secondary side of the n transformers are added to the through holes of the iron cores of the n transformers one by one. Are connected in series to form a secondary side circuit, and this secondary side circuit can suppress the current imbalance of the primary side of the n transformers. Further, only one electric wire passes through the through-hole of the iron core of each transformer, and the secondary side circuit is added with the current generated in the secondary side windings of the n number of transformers. Since the secondary side windings of the n transformers are simply formed in series, the apparatus can be reduced in size and weight and the directivity can be improved.
次に、本発明の第2実施形態を説明する。図8は本発明の第2実施形態に係る電線インピーダンス整合装置の回路図であり、図8(a)は第2実施形態に係る電線インピーダンス整合装置の一例の回路図、図8(b)は第2実施形態に係る電線インピーダンス整合装置の他の一例の回路図である。 Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 is a circuit diagram of the wire impedance matching device according to the second embodiment of the present invention, FIG. 8A is a circuit diagram of an example of the wire impedance matching device according to the second embodiment, and FIG. It is a circuit diagram of other examples of the electric wire impedance matching device concerning a 2nd embodiment.
この第2実施形態は、第1実施形態に対し、n個の変成器(n個の鉄心)の二次側の巻線を直列接続して二次側回路を形成することに代えて、n条の電線のうちから輪環の順に少なくとも2条の電線を選択して少なくとも2個の変成器をn組形成し、少なくとも2個の変成器の二次側の巻線を直列接続して二次側回路を形成したものである。 This second embodiment is different from the first embodiment in that a secondary side circuit is formed by connecting secondary windings of n transformers (n iron cores) in series. At least two wires are selected in the order of the ring from among the wires, and at least two transformers are formed, and the secondary windings of the at least two transformers are connected in series. A secondary circuit is formed.
図8(a)において、この第2実施形態の一例は、図6に示した第1実施形態に対し、4個の変成器(4個の鉄心12a〜12d)の二次側の巻線を直列接続して二次側回路を形成することに代えて、4条の電線11a〜11dのうちから輪環の順に2条の電線を選択して2個ずつの変成器を4組形成し、2個の変成器の二次側の巻線を直列接続して二次側回路を形成したものである。
In FIG. 8A, an example of the second embodiment is obtained by arranging secondary windings of four transformers (four
図8において、まず、4条の電線11a〜11dのうちから輪環の順に2条の電線を選択する。2条の電線11a、11b、2条の電線11b、11c、2条の電線11c、11d、2条の電線11d、11aを選択する。次に、2個ずつの変成器を4組形成する。すなわち、2条の電線11a、11bに対して、鉄心12a1の変成器と鉄心12b1の変成器との2個の変成器の組を形成する。以下、同様に、2条の電線11b、11cに対して、鉄心12b2の変成器と鉄心12c1の変成器との2個の変成器の組を形成し、2条の電線11c、11dに対して、鉄心12c2の変成器と鉄心12d1の変成器との2個の変成器の組を形成し、2条の電線11d、11aに対して、鉄心12d2の変成器と鉄心12a2の変成器との2個の変成器の組を形成する。
In FIG. 8, first, two wires are selected in the order of the ring from the four
そして、4組のそれぞれの組の2個の変成器の二次側の巻線に発生する電流が加算されるように2個の変成器の二次側の巻線を直列接続して二次側回路を形成する。すなわち、鉄心12a1の変成器と鉄心12b1の変成器との2個の変成器の組に対し、二次側の巻線に発生する電流が加算されるように、2個の変成器(鉄心12a1、12b1)の二次側の巻線を直列接続して二次側回路を形成する。以下、同様に、鉄心12b2の変成器と鉄心12c1の変成器との2個の変成器の組に対し、二次側の巻線に発生する電流が加算されるように、2個の変成器(鉄心12b2、12c1)の二次側の巻線を直列接続して二次側回路を形成し、鉄心12c2の変成器と鉄心12d1の変成器との2個の変成器の組に対し、二次側の巻線に発生する電流が加算されるように、2個の変成器(鉄心12c2、12d1)の二次側の巻線を直列接続して二次側回路を形成し、鉄心12d2の変成器と鉄心12a2の変成器との2個の変成器の組に対し、二次側の巻線に発生する電流が加算されるように、2個の変成器(鉄心12d2、12a2)の二次側の巻線を直列接続して二次側回路を形成する。 Then, the secondary windings of the two transformers are connected in series so that the current generated in the secondary windings of the two transformers of each of the four sets is added. A side circuit is formed. That is, two transformers (iron core 12a1) are added so that the current generated in the secondary winding is added to the set of two transformers of the transformer of iron core 12a1 and the transformer of iron core 12b1. 12b1) are connected in series to form a secondary circuit. Similarly, the two transformers are set so that the current generated in the secondary winding is added to the set of two transformers of the transformer of the iron core 12b2 and the transformer of the iron core 12c1. (Secondary side windings of the iron cores 12b2 and 12c1) are connected in series to form a secondary circuit, and two sets of transformers of the transformer of the iron core 12c2 and the transformer of the iron core 12d1 are The secondary windings of the two transformers (iron cores 12c2, 12d1) are connected in series so that the current generated in the secondary winding is added to form a secondary circuit. Two transformers (iron cores 12d2, 12a2) are added so that the current generated in the secondary winding is added to the pair of transformers of the transformer and the transformer of the iron core 12a2. The secondary winding is formed by connecting the secondary windings in series.
図8(b)において、この第2実施形態の他の一例は、図8(a)に示した第2実施形態の一例に対し、4条の電線11a〜11dのうちから輪環の順に2条の電線を選択して2個ずつの変成器を4組形成し、2個の変成器の二次側の巻線を直列接続して二次側回路を形成することに代えて、4条の電線11a〜11dのうちから輪環の順に3条の電線を選択して3個ずつの変成器を4組形成し、3個の変成器の二次側の巻線を直列接続して二次側回路を形成するようにしたものである。
8B, another example of the second embodiment is 2 in the order of the ring from the four
図8(b)において、まず、4条の電線11a〜11dのうちから輪環の順に3条の電線を選択する。3条の電線11a、11b、11c、3条の電線11b、11c、11d、3条の電線11c、11d、11a、3条の電線11d、11a、11bを選択する。次に、3個ずつの変成器を4組形成する。すなわち、3条の電線11a、11b、11cに対して、鉄心12a1の変成器と鉄心12b1の変成器と鉄心12c1の変成器の3個の変成器の組を形成する。以下、同様に、3条の電線11b、11c、11dに対して、鉄心12b2の変成器と鉄心12c1の変成器と鉄心12d2の変成器との3個の変成器の組を形成し、3条の電線11c、11d、11aに対して、鉄心12c2の変成器と鉄心12d1の変成器と鉄心12a2の変成器との2個の変成器の組を形成し、3条の電線11d、11a、11bに対して、鉄心12d3の変成器と鉄心12a3の変成器と鉄心12b3の変成器との3個の変成器の組を形成する。
In FIG. 8B, first, three wires are selected from the four
そして、4組のそれぞれの組の3個の変成器の二次側の巻線に発生する電流が加算されるように3個の変成器の二次側の巻線を直列接続して二次側回路を形成する。すなわち、鉄心12a1の変成器と鉄心12b1の変成器との鉄心12c1の変成器と3個の変成器の組に対し、二次側の巻線に発生する電流が加算されるように、3個の変成器(鉄心12a1、12b1、12c1)の二次側の巻線を直列接続して二次側回路を形成する。 Then, the secondary windings of the three transformers are connected in series so that the current generated in the secondary windings of the three transformers of each of the four sets is added. A side circuit is formed. That is, in order to add the current generated in the secondary winding to the set of the transformer of the iron core 12c1 and the transformer of the iron core 12b1, the transformer of the iron core 12b1, and the three transformers, Secondary windings of the transformers (iron cores 12a1, 12b1, 12c1) are connected in series to form a secondary circuit.
以下、同様に、鉄心12b2の変成器と鉄心12c1の変成器と鉄心12d1の変成器との3個の変成器の組に対し、二次側の巻線に発生する電流が加算されるように、3個の変成器(鉄心12b2、12c2、12d1)の二次側の巻線を直列接続して二次側回路を形成し、鉄心12c3の変成器と鉄心12d2の変成器と鉄心12a2の変成器との3個の変成器の組に対し、二次側の巻線に発生する電流が加算されるように、3個の変成器(鉄心12c3、12d2、12a2)の二次側の巻線を直列接続して二次側回路を形成し、鉄心12d3の変成器と鉄心12a3の変成器と鉄心12b3の変成器との3個の変成器の組に対し、二次側の巻線に発生する電流が加算されるように、3個の変成器(鉄心12d3、12a3、12b3)の二次側の巻線を直列接続して二次側回路を形成する。 Hereinafter, similarly, the current generated in the secondary winding is added to the set of three transformers of the transformer of the iron core 12b2, the transformer of the iron core 12c1, and the transformer of the iron core 12d1. Secondary windings of three transformers (iron cores 12b2, 12c2, 12d1) are connected in series to form a secondary circuit, and the transformer of the iron core 12c3, the transformer of the iron core 12d2, and the iron core 12a2 are transformed. Windings on the secondary side of the three transformers (cores 12c3, 12d2, 12a2) so that the current generated in the secondary winding is added to the set of three transformers with the transformer Are connected in series to form a secondary circuit, which is generated in the secondary winding for a set of three transformers of the transformer of the iron core 12d3, the transformer of the iron core 12a3, and the transformer of the iron core 12b3. Three transformers (iron cores 12d3, 12a3, 12b3 The secondary windings are connected in series to form a secondary circuit.
以上の説明では、1相が4条の電線11a〜11dに適用した場合について説明したが、n(n=3、4、…)条の電線11a〜11nに適用することも可能である。その場合、n(n=3、4、5、…)条の電線に対応してi×n(i=2、3、4…n)個の変成器を用意し、n条の電線の各々につきi個の変成器の鉄心の貫通孔に貫通し、n条の電線のうちから輪環の順にi条の電線を選択してi個の変成器をn組形成し、n組のそれぞれの組のi個の変成器の二次側の巻線に発生する電流が加算されるようにi個の変成器の二次側の巻線を直列接続して二次側回路を形成する。
In the above description, the case where one phase is applied to four
また、n条の電線のうちから輪環の順に少なくとも2条の電線を選択して少なくとも2個ずつの変成器をn組形成し、少なくとも2個の変成器の二次側の巻線を直列接続して二次側回路を形成することも可能である。 Also, at least two wires are selected in the order of the ring from the n wires, and at least two transformers are formed in n sets, and the secondary windings of at least two transformers are connected in series. It is also possible to connect to form a secondary circuit.
第2実施形態によれば、2条の電線単位毎に二次側の巻線を直列接続して二次側回路を形成するので、変成器の数は多くなるが、各電線11a〜11dの電流をより安定してバランスさせることが期待できる。
According to the second embodiment, since the secondary side circuit is formed by connecting the secondary side windings in series for each of the two wire units, the number of transformers increases, but each of the
図9は、本発明の第3実施形態に係る電線インピーダンス整合装置の構成図である。この第3実施形態は、図1(b)に示した第1実施形態に対し、変成器(鉄心12a、12b)の二次側回路に流れる電流を調整するための電流調整手段14を設けたものである。図1(b)と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。
FIG. 9 is a configuration diagram of a wire impedance matching device according to the third embodiment of the present invention. The third embodiment is provided with current adjusting means 14 for adjusting the current flowing in the secondary circuit of the transformer (
前述したように、図1(b)に示す第1実施形態では、鉄心12a、12bの貫通孔を貫通した電線11a、11bを一次側とし、鉄心12a、12bに形成された巻線を二次側とする2個の変成器を形成し、鉄心12a、12bの二次側の巻線は直列接続されて閉ループの二次側回路を形成している。
As described above, in the first embodiment shown in FIG. 1B, the
ここで、変成器には、動作特性として定電流範囲と定電圧範囲とがある。定電流範囲とは、二次電流として定電流を出力し定電流源として動作する範囲であり、一方、定電圧範囲とは、二次電圧として定電圧を出力し定電圧源として動作する範囲である。定電流範囲を使用すると変流器となり、定電圧範囲を使用すると変圧器となる。 Here, the transformer has a constant current range and a constant voltage range as operation characteristics. The constant current range is a range that outputs a constant current as a secondary current and operates as a constant current source, while the constant voltage range is a range that outputs a constant voltage as a secondary voltage and operates as a constant voltage source. is there. Using a constant current range results in a current transformer, and using a constant voltage range results in a transformer.
本発明の第3実施形態では、鉄心12a、12bは定電流範囲と定電圧範囲との中間領域で使用する。変成器が定電流範囲(変流器)であるときは、定電流源として動作するので、二次側回路の電流I2(Ia2、Ib2)は一次側電流Ia1、Ib1で定まり、二次側電圧は二次側回路の回路状態により変化することになる。一方、変成器が定電圧範囲(変圧器)であるときは、定電圧源として動作するので、二次側回路の電圧は一次側電圧で定まり、二次側電流は二次側回路の回路状態により変化することになる。
In the third embodiment of the present invention, the
本発明の第3実施形態では、鉄心12a、12bは定電流範囲と定電圧範囲との中間領域で使用するので、変流器と変圧器との双方の特性を有することになる。すなわち、変流器の特性から、鉄心12a、12bを貫通した電線11a、11bを流れる電流Ia1、Ib1による磁束を打ち消す方向に、二次側回路には電流I2(Ia2、Ib2)が流れる。この場合、前述したように、電流Ia2、Ib2はバランスする。一方、変圧器の特性から二次側回路の回路状態を変化させることにより二次側回路に流れる電流I2(Ia2、Ib2)を変化させることができる。
In the third embodiment of the present invention, the
そこで、本発明の第3実施形態では、鉄心12a、12bの二次側回路に流れる電流I2(Ia2、Ib2)を調整するための電流調整手段14を設け、二次側回路を流れる電流I2(Ia2、Ib2)を調整可能とする。電流調整手段14としては、例えば、可変抵抗を用いる。電流調整手段14である可変抵抗の抵抗値を変化させることによって、二次側回路を流れる電流I2(Ia2、Ib2)を調整し、一次側である2条の電線11a、11bに流れる電流Ia1、Ib1を調整する。
Therefore, in the third embodiment of the present invention, the current adjusting means 14 for adjusting the current I2 (Ia2, Ib2) flowing in the secondary side circuit of the
これにより、一次側である2条の電線11a、11bに流れる電流Ia、Ibを、不平衡、軽負荷〜定格〜過負荷を模擬することができる。
(a)不平衡状態にするには、電流調整手段(可変抵抗)14の抵抗値を∞状態(開放)にする。
(b)軽負荷状態にするには、電流調整手段(可変抵抗)14の抵抗値を大きくする。
(c)定格状態にするには、電流調整手段(可変抵抗)14の抵抗値を所定値に保ち変化させない。
(d)過負荷状態にするには、電流調整手段(可変抵抗)14の抵抗値を小さくする。
As a result, the currents Ia and Ib flowing through the two
(A) To set the unbalanced state, the resistance value of the current adjusting means (variable resistor) 14 is set to the ∞ state (opened).
(B) To set the light load state, the resistance value of the current adjusting means (variable resistor) 14 is increased.
(C) To achieve the rated state, the resistance value of the current adjusting means (variable resistor) 14 is kept at a predetermined value and is not changed.
(D) In order to enter an overload state, the resistance value of the current adjusting means (variable resistor) 14 is reduced.
第3実施形態によれば、電流調整手段14である可変抵抗の抵抗値を変化させることによって、二次側回路を流れる電流I2(Ia2、Ib2)を調整し、一次側である2条の電線11a、11bに流れる電流Ia1、Ib1を調整するので、一次側である2条の電線12a、12bに流れる電流Ia1、Ib1を、不平衡、軽負荷〜定格〜過負荷を模擬することができる。
According to the third embodiment, the current I2 (Ia2, Ib2) flowing through the secondary circuit is adjusted by changing the resistance value of the variable resistor that is the
以上の説明では、1相が2条の電線11a、11bに適用した場合について説明したが、n(n=2、3、4、…)条の電線11a〜11nに適用することも可能である。その場合、n(n=2、3、4、…)条の電線11a〜11nに対応してn個の変成器を用意し、n条の電線11a〜11nを1条ずつn個の変成器の鉄心12a〜12nの貫通孔に貫通する。そして、n個の変成器の二次側の巻線に発生する電流Ia2〜In2が加算されるようにn個の変成器の二次側の巻線を直列接続して二次側回路を形成する。
In the above description, the case where one phase is applied to two
図10は、本発明の第3実施形態に係る電線インピーダンス整合装置の他の一例の回路図であり、図9に示した第1実施形態の1相が2条の電線11a、11bに代えて、1相が4条の電線11a〜11dに対して、第3実施形態に係る電線インピーダンス整合装置を適用したものである。
FIG. 10 is a circuit diagram of another example of the wire impedance matching device according to the third embodiment of the present invention, in which one phase of the first embodiment shown in FIG. 9 is replaced with two
図10において、4条の電線11a〜11dに適用するにあたり、4条の電線11a〜11dに対応して4個の変成器(4個の鉄心12a〜12d)を用意し、4条の電線11a〜11dを1条ずつ4個の変成器の鉄心12a〜12dの貫通孔に貫通する。そして、4個の変成器の二次側の巻線に発生する電流Ia2〜Id2が加算されるように、4個の変成器(4個の鉄心12a〜12d)の二次側の巻線の端子K、Lを順次直列接続して二次側回路を形成する。そして、二次側回路に電流調整手段14を設ける。この場合も、第3実施形態と同様な効果が得られる。
In FIG. 10, when applying to the four
また、以上の説明では、電流調整手段(可変抵抗)14により、二次側回路を流れる電流I2(Ia2、Ib2)を調整し、一次側である2条の電線11a、11bに流れる電流Ia1、Ib1を調整するようにしたが、変成器の鉄心12の二次側の巻線13の巻き数を異ならせて変成器の変流比を異ならせることによって、一次側である2条の電線11a、11bに流れる電流Ia1、Ib1を調整することも可能である。
In the above description, the current I2 (Ia2, Ib2) flowing through the secondary circuit is adjusted by the current adjusting means (variable resistor) 14, and the current Ia1, flowing through the two
n条の電線11a〜11nの電流容量が同一であり、変成器の鉄心12a〜12nの変流比が同一である場合には、二次側回路に流れる電流I2により、電線11a〜11nに流れる電流Ia〜Inのアンバランスを抑制できる。一方、n条の電線11a〜11nの電流容量が異なり、変成器の鉄心12a〜12nの変流比が同一である場合には、二次側回路に流れる電流I2により、電線11a〜11nに流れる電流Ia〜Inのアンバランスを抑制することになるので、電流容量が異なるn条の電線11a〜11nに均等に電流が流れるように作用する。この場合、電流容量が小さい電線に電流容量を超えた電流が流れる恐れがある。
When the current capacities of the n-shaped
そこで、電線11a〜11nの電流容量に応じて、変成器の鉄心12a〜12nの巻線13の巻き数を異ならせて変成器の変流比を異ならせ、電流容量が小さい電線11に電流容量を超えた電流が流れないようにする。これにより、電流容量が異なる電線11a〜11nを使用でき、電流容量が小さい電線に電流容量を超えた電流が流れないようにできる。
Therefore, depending on the current capacity of the
次に、図11は、本発明の第4実施形態に係る電線インピーダンス整合システムの構成図であり、図11(a)は本発明の第4実施形態に係る電線インピーダンス整合システムの一例を示す構成図、図11(b)は本発明の第4実施形態に係る電線インピーダンス整合システムの他の一例を示す構成図である。この第4実施形態は、第1実施形態の電線インピーダンス整合装置を多段に設けたものである。 Next, FIG. 11 is a configuration diagram of a wire impedance matching system according to the fourth embodiment of the present invention, and FIG. 11A is a configuration illustrating an example of a wire impedance matching system according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 11 and FIG. 11B are configuration diagrams showing another example of the wire impedance matching system according to the fourth embodiment of the present invention. In the fourth embodiment, the wire impedance matching device of the first embodiment is provided in multiple stages.
図11(a)は、図1(b)に示した第1実施形態の電線インピーダンス整合装置を多段に設けたものであり、図11(b)は、図6に示した第1実施形態の電線インピーダンス整合装置を多段に設けたものである。第1実施形態の電線インピーダンス整合装置を多段に設けることにより、第1実施形態の効果に加え、より安定して一次側の電線11に流れる電流のアンバランスを抑制できる。 FIG. 11A shows a multi-stage arrangement of the wire impedance matching device of the first embodiment shown in FIG. 1B, and FIG. 11B shows the first embodiment shown in FIG. A wire impedance matching device is provided in multiple stages. By providing the wire impedance matching device of the first embodiment in multiple stages, in addition to the effects of the first embodiment, it is possible to suppress the unbalance of the current flowing through the primary-side wire 11 more stably.
この第4実施形態では、1相の電線11が2条または4条である電線11に対して、電線インピーダンス整合装置を適用した場合について説明したが、n(n=2、3、4、…)条の電線11に対しても適用できる。 In the fourth embodiment, the case where the wire impedance matching device is applied to the wire 11 having two or four one-phase wires 11 has been described, but n (n = 2, 3, 4,... It can also be applied to the wire 11 of the strip.
図12は、本発明の第5実施形態に係る電線インピーダンス整合システムの構成図である。この第5実施形態は、図8に示した第2実施形態の電線インピーダンス整合装置を多段に設けたものである。多段に設けることにより、第2実施形態の効果に加え、各電線11a〜11dに流れる電流Ia〜Inのアンバランスをより抑制できる。
FIG. 12 is a configuration diagram of a wire impedance matching system according to the fifth embodiment of the present invention. In the fifth embodiment, the wire impedance matching device of the second embodiment shown in FIG. 8 is provided in multiple stages. By providing in multiple stages, in addition to the effects of the second embodiment, the unbalance of the currents Ia to In flowing through the
この第5実施形態では、1相の電線11が4条である電線11a〜11dに対して、電線インピーダンス整合装置を適用した場合について説明したが、n(n、3、4、5、…)条の電線11に対しても適用できる。
In the fifth embodiment, the case where the wire impedance matching device is applied to the
図13は、本発明の第6実施形態に係る電線インピーダンス整合システムの構成図であり、図13(a)は本発明の第6実施形態に係る電線インピーダンス整合システムの一例を示す構成図、図13(b)は本発明の第6実施形態に係る電線インピーダンス整合システムの他の一例を示す構成図である。この第6実施形態は、第3実施形態の電線インピーダンス整合装置を多段に設けたものである。 FIG. 13: is a block diagram of the wire impedance matching system which concerns on 6th Embodiment of this invention, FIG.13 (a) is a block diagram which shows an example of the wire impedance matching system which concerns on 6th Embodiment of this invention, figure FIG. 13B is a configuration diagram illustrating another example of the wire impedance matching system according to the sixth embodiment of the present invention. In the sixth embodiment, the wire impedance matching device of the third embodiment is provided in multiple stages.
図13(a)は、図9に示した第3実施形態の電線インピーダンス整合装置を多段に設けたものであり、図13(b)は、図10に示した第3実施形態の電線インピーダンス整合装置を多段に設けたものである。第3実施形態の電線インピーダンス整合装置を多段に設けることにより、第3実施形態の効果に加え、より安定して一次側の電線11に流れる電流のアンバランスを抑制できる。 FIG. 13A shows a multistage arrangement of the wire impedance matching device of the third embodiment shown in FIG. 9, and FIG. 13B shows the wire impedance matching of the third embodiment shown in FIG. The apparatus is provided in multiple stages. By providing the wire impedance matching device of the third embodiment in multiple stages, in addition to the effects of the third embodiment, it is possible to suppress the unbalance of the current flowing through the primary-side wire 11 more stably.
この第6実施形態では、1相の電線11が2条または4条である電線11に対して、電線インピーダンス整合装置を適用した場合について説明したが、n(n=3、4、5、…)条の電線11に対しても適用できる。 In the sixth embodiment, the case where the wire impedance matching device is applied to the wire 11 in which the one-phase wire 11 is 2 or 4 has been described, but n (n = 3, 4, 5,... It can also be applied to the wire 11 of the strip.
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 As mentioned above, although some embodiment of this invention was described, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
11…電線、12…鉄心、13…巻線、14…電流調整手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Electric wire, 12 ... Iron core, 13 ... Winding, 14 ... Current adjustment means
Claims (5)
n(n=3、4、5、…)条の電線に対応して少なくとも2n個の前記変成器を用意し、
n条の電線の各々につき少なくとも2個の変成器の鉄心の貫通孔に貫通し、
n条の電線のうちから輪環の順に少なくとも2条の電線を選択して少なくとも2個の変成器をn組形成し、
n組のそれぞれの組の少なくとも2個の各々の変成器の一次側の鉄心に発生した磁束を打ち消すように前記少なくとも2個の各々の変成器の二次側の巻線に発生する電流の合計が前記少なくとも2個の各々の変成器の二次側の巻線に流れるように前記少なくとも2個の各々の変成器の二次側の巻線を直列接続して二次側回路を形成したことを特徴とする電線インピーダンス整合装置。 A closed iron core that has a through hole in the center and forms a magnetic circuit by the electric current of the electric wire passing through the through hole, and a winding formed on the iron core, and the electric wire that penetrates the through hole is connected to the primary side And forming a transformer with the winding as the secondary side,
Prepare at least 2n transformers corresponding to n (n = 3, 4, 5,...) wires,
through each of the n-wires through at least two transformer iron core through-holes;
Select at least two wires in the order of the ring from the n wires, and form at least two transformers n sets,
Sum of currents generated in the secondary windings of the at least two transformers so as to cancel the magnetic flux generated in the primary core of at least two transformers in each of the n sets. A secondary circuit is formed by connecting the secondary windings of each of the at least two transformers in series so that the current flows through the secondary winding of the at least two transformers. Wire impedance matching device characterized by the above.
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2014
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