JP6486610B2 - Wire impedance matching device - 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に関する。 The present invention relates to a wire impedance matching device 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、特願2013−105833号の請求項5に示される通り、中央部に貫通孔を有し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を設け、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。
As shown in
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、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つの電線を貫通することになるので、2つの電線を鉄心の貫通孔に逆方向から貫通させなければならない。従って、施工性に改善の余地がある。 In this Japanese Patent Application No. 2013-105833, two wires are passed through the through-hole of the iron core, and the two wires are passed through in a direction in which the magnetic flux generated by the current of the two wires is canceled out. Two electric wires must be passed through the through-holes of the iron core from opposite directions. Therefore, there is room for improvement in workability.
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 that can suppress an imbalance of currents flowing through each of multiple wires laid and can improve workability.
本発明の電線インピーダンス整合装置は、電線を貫通させる側から見て2つの貫通孔を有し、前記2つの貫通孔にそれぞれ電流の向きが同じ電線を同じ方向から貫通させたとき前記2つの貫通孔のそれぞれ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磁気回路を形成する閉じた鉄心を備え、前記鉄心は複数個の構成部材を組み合わせて形成され、前記電線として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電流の向きが同じ方向にそれぞれ組ごとに別の鉄心の貫通孔に貫通させることを特徴とする。 The wire impedance matching device of the present invention has two through holes when viewed from the side through which the electric wires are penetrated, and the two through holes when electric wires having the same current direction are penetrated from the same direction in the two through holes, respectively. A closed iron core is formed to form a magnetic circuit in which magnetic fluxes generated by the electric currents of the respective electric wires in the holes are canceled out , and the iron core is formed by combining a plurality of constituent members, and n (n = 2, 3) as the electric wires. 4, ...) Always select at least n-1 combinations including the wires of each of the n strips from the combination of the two wires nC2 of the strips of wires, It is characterized by penetrating through a through hole of another iron core for each set in the same direction.
本発明によれば、鉄心は電線を貫通させる側から見て2つの貫通孔を有し、同じ方向から2つの電線を貫通させても、それぞれ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ように形成しているので、2つの電線を鉄心の貫通孔に逆方向から貫通させなくても磁束が互いに打ち消される磁気回路が形成される。従って、同じ方向から2つの電線を貫通させて磁束を互いに打ち消すことができるので、施工性が大幅に改善される。 According to the present invention, the iron core has two through holes when viewed from the side through which the electric wires are penetrated, and even if the two electric wires are penetrated from the same direction, the magnetic fluxes generated by the electric currents of the respective electric wires are canceled out. Thus, a magnetic circuit is formed in which the magnetic fluxes cancel each other even if the two electric wires are not passed through the through-holes of the iron core from opposite directions. Therefore, since two electric wires can be penetrated from the same direction and a magnetic flux can be negated mutually, workability is improved significantly.
そして、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電流の向きが同じ方向にそれぞれ組ごとに別の鉄心の貫通孔に貫通させるので、多重敷設の各電線のインピーダンスを整合させることができ、各電線に流れる電流のアンバランスを抑制できる。 And at least n-1 combinations including each wire of n strips are selected from the combination n C 2 of two wires of n (n = 2, 3, 4,...) Strips, Since the two selected wires are paired and the direction of the current is passed in the same direction through each core through-hole of another iron core, the impedance of each laid wire can be matched, and the current flowing through each wire Can be suppressed.
以下、本発明の実施形態を説明する。図1は、本発明の実施形態に係る電線インピーダンス整合装置に用いられる鉄心の実施例1の説明図であり、図1(a)は平面図、図1(b)は斜視図、図1(c)は正面図である。 Embodiments of the present invention will be described below. 1A and 1B are explanatory views of Example 1 of an iron core used in a wire impedance matching device according to an embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a plan view, FIG. 1B is a perspective view, and FIG. c) is a front view.
図1において、鉄心11は電線を貫通させる側から見て2つの貫通孔12a、12bを有し、この2つの貫通孔12a、12bに、組となる2つの電線13a、13bを電流の向きが同じ方向に貫通する。図1では電線13a、13bに流れる電流の向きを矢印で示している。
In FIG. 1, the
鉄心11は、2つの貫通孔12a、12bにそれぞれ電流の向きが同じ電線13a、13bを同じ方向から貫通させたとき、2つの貫通孔12a、12bのそれぞれの電線13a、13bの電流により発生する磁束が互いに打ち消される磁気回路を形成するように構成されている。
The
図1(b)に示すように、貫通孔12a、12bは電線を貫通させる側から見て四辺形で形成され、貫通孔12a、12bの四辺のうちの三辺は同一平面に位置し、残りの一辺は別の平面に位置するように立体的に構成されている。すなわち、貫通孔12a、12bの四辺のうちの三辺は正面側に位置し、残りの一辺は背面側に位置する。これにより、鉄心11は立体的に捻られた形状となっている。
As shown in FIG. 1 (b), the through
貫通孔12aを貫通する電線13aの電流は、鉄心11に矢印Xa方向の磁束を発生する。一方、貫通孔12bを貫通する電線13bの電流は、鉄心11に矢印Xb方向の磁束を発生する。矢印Xa方向の磁束と矢印Xb方向の磁束とは、互いに打ち消す方向の磁束である。これは、鉄心11が捻られた形状となっているためである。図1に示す実施例1の鉄心11は、平面図の右側形状がL字状であるので、L型鉄心と呼ぶことにする。
The electric current of the
図2は、本発明の実施形態に係る電線インピーダンス整合装置に用いられる鉄心の実施例2の説明図であり、図2(a)は鉄心の構成部材である円環部材の平面図、図2(b)は実施例2に係る鉄心の斜視図、図2(c)は実施例2に係る鉄心の平面図である。 FIG. 2 is an explanatory diagram of Example 2 of the iron core used in the wire impedance matching device according to the embodiment of the present invention, and FIG. 2A is a plan view of an annular member that is a constituent member of the iron core. FIG. 2B is a perspective view of the iron core according to the second embodiment, and FIG. 2C is a plan view of the iron core according to the second embodiment.
図2(b)に示すように、鉄心11は4個の半円環部材14a〜14dから構成される。半円環部材14a〜14dは、図2(a)に示す円環部材14を2個用意し、2個の円環部材14を2分割して得られる。
As shown in FIG.2 (b), the
4個の半円環部材14a〜14dのうち、半円環部材14a、14cの円弧側を上にし、半円環部材14b、14dの円弧側を下にして接続し、図2(c)に示すように、平面形状が正方形になるように鉄心11を形成する。すなわち、半円環部材14aの一方端に半円環部材14bの他方端を接続し、半円環部材14bの一方端に半円環部材14cの他方端を接続し、半円環部材14cの一方端に半円環部材14dの他方端を接続し、半円環部材14dの一方端に半円環部材14aの他方端を接続する。
Of the four
これにより、鉄心11は、電線を貫通させる側から見て2つの貫通孔12a、12bを有した捻られた形状となる。図2(c)の矢印Y1方向から見た形状はU字状であるので、実施例2の鉄心11をU型鉄心と呼ぶことにする。
Thereby, the
図2(b)に示すように、貫通孔12aを貫通する電線13aの電流は、鉄心11に矢印Xab方向の磁束を発生する。一方、貫通孔12bを貫通する電線13bの電流は、鉄心11に矢印Xcd方向の磁束を発生する。矢印Xab方向の磁束と矢印Xcd方向の磁束とは、互いに打ち消す方向の磁束である。これは、鉄心11が捻られた形状となっているためである。これにより、2つの貫通孔12a、12bに、組となる2つの電線13a、13bを電流の向きが同じ方向に貫通するだけで、それぞれの電線13a、13bの電流により発生する磁束は互いに打ち消される。
As shown in FIG. 2B, the electric current of the
図3は、本発明の実施形態に係る電線インピーダンス整合装置に用いられる鉄心の実施例3の説明図であり、図3(a)は鉄心の構成部材である円環部材の平面図、図3(b)は実施例3に係る鉄心の斜視図、図3(c)は実施例3に係る鉄心の平面図である。この実施例3の鉄心11は、図2に示した実施例2のU型の鉄心11に対し、平面形状が菱形になるように鉄心11を形成するようにしたものである。
FIG. 3 is an explanatory diagram of Example 3 of the iron core used in the wire impedance matching device according to the embodiment of the present invention, and FIG. 3A is a plan view of an annular member that is a constituent member of the iron core. FIG. 3B is a perspective view of the iron core according to the third embodiment, and FIG. 3C is a plan view of the iron core according to the third embodiment. The
図3(a)に示す円環部材14を2個用意し、2個の円環部材14を2分割して4個の半円環部材14a〜14dを得る。そして、図3(b)に示すように、4個の半円環部材14a〜14dのうち、半円環部材14a、14cの円弧側を上にし、半円環部材14b、14dの円弧側を下にして接続し、図3(c)に示すように、平面形状が菱形になるように鉄心11を形成する。
Two
すなわち、半円環部材14aの一方端に半円環部材14bの他方端を接続し、半円環部材14bの一方端に半円環部材14cの他方端を接続し、半円環部材14cの一方端に半円環部材14dの他方端を接続し、半円環部材14dの一方端に半円環部材14aの他方端を接続する。
That is, the other end of the
これにより、鉄心11は、電線を貫通させる側から見て2つの貫通孔12a、12bを有した捻られた形状となる。図3(c)の矢印Y2方向から見た形状は∞字状であるので、実施例3の鉄心11を∞型鉄心と呼ぶことにする。
Thereby, the
図3(b)に示すように、貫通孔12aを貫通する電線13aの電流は、鉄心11に矢印Xab方向の磁束を発生する。一方、貫通孔12bを貫通する電線13bの電流は、鉄心11に矢印Xcd方向の磁束を発生する。矢印Xab方向の磁束と矢印Xcd方向の磁束とは、互いに打ち消す方向の磁束である。これは、鉄心11が捻られた形状となっているためである。これにより、2つの貫通孔12a、12bに、組となる2つの電線13a、13bを電流の向きが同じ方向に貫通するだけで、それぞれの電線13a、13bの電流により発生する磁束は互いに打ち消される。
As shown in FIG. 3B, the electric current of the
図4は、本発明の実施形態に係る電線インピーダンス整合装置に用いられる鉄心の実施例4の説明図であり、図4(a)は実施例4に係る鉄心の正面図、図4(b)は実施例4に係る鉄心の斜視図である。 FIG. 4 is an explanatory diagram of Example 4 of the iron core used in the wire impedance matching device according to the embodiment of the present invention. FIG. 4A is a front view of the iron core according to Example 4, and FIG. These are the perspective views of the iron core which concerns on Example 4. FIG.
この実施例4の鉄心11は、図1に示した実施例1のL型の鉄心11に対し、貫通孔12a、12bの四辺のうちの三辺は、それぞれ別の同一平面に位置し、残りの一辺は他方の貫通孔の三辺が位置する平面に位置するようにしたものである。
The
図4(a)に示すように、貫通孔12a、12bは電線を貫通させる側から見て四辺形で形成される。また、図4(b)に示すように、貫通孔12a、12bの四辺のうちの三辺は別の同一平面に位置し、残りの一辺は他方の貫通孔の三辺が位置する平面に位置する。
As shown to Fig.4 (a), the through-
これにより、2つの貫通孔12a、12bにそれぞれ電流の向きが同じ電線13a、13bを同じ方向から貫通させたとき、2つの貫通孔12a、12bのそれぞれの電線13a、13bの電流により発生する磁束が互いに打ち消される磁気回路を形成するように構成されている。図4では電線13a、13bに流れる電流の向きを矢印で示している。
Thereby, when the
すなわち、貫通孔12aを貫通する電線13aの電流は、鉄心11に矢印Xa方向の磁束を発生する。一方、貫通孔12bを貫通する電線13bの電流は、鉄心11に矢印Xb方向の磁束を発生する。矢印Xa方向の磁束と矢印Xb方向の磁束とは、互いに打ち消す方向の磁束である。図4に示す実施例4の鉄心11は、平面図の中央で貫通孔12a、12bの一片が交差する形状がX字状であるので、X型鉄心と呼ぶことにする。
That is, the electric current of the
このように、本発明の実施形態に係る電線インピーダンス整合装置に用いられる鉄心11は、2つの貫通孔12a、12bにそれぞれ電流の向きが同じ電線を同じ方向から貫通させたとき、2つの貫通孔12a、12bのそれぞれ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磁気回路を形成する閉じた鉄心である。
Thus, the
次に、本発明の実施形態に係る電線インピーダンス整合装置について説明する。図5は、本発明の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2条である電路に適用した場合の構成図である。 Next, the wire impedance matching device according to the embodiment of the present invention will be described. FIG. 5: is a block diagram at the time of applying the electric wire impedance matching apparatus which concerns on embodiment of this invention to the electrical circuit which is 1 line of electric wires.
電源15から負荷16までの電線13が2条の電線13a、13bであり、電線13a、13bは、インダクタンスLa、Lb、抵抗Ra、Rbを有している。電線インピーダンス整合装置は、図1乃至図4に示した鉄心11のいずれかの鉄心を用いる。すなわち、鉄心11abの2つの貫通孔12a、12bにそれぞれ電流の向きが同じ電線13a、13bを同じ方向から貫通させたとき、2つの貫通孔12a、12bのそれぞれの電線13a、13bの電流により発生する磁束が互いに打ち消される。
The wires 13 from the
電源15からの負荷電流I0は、電線13aに流れる電流Iaと電線13bに流れる電流Ibとに分流する。この場合、電線13a、13bのインダクタンスLa、Lb、抵抗Ra、Rbなどの影響により、電線13aに流れる電流Iaと電線13bに流れる電流Ibとの間に差分ΔI(=Ia−Ib)が発生するが、2つの電線13a、13bの電流により発生する磁束が互いに打ち消されるので、その差分ΔI(=Ia−Ib)は最終的に零に近づく。従って、電線13a、13b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ることができ、電線13a、13bに流れる電流Ia、Ibのアンバランスを抑制できる。
The load current I0 from the
次に、図6は、本発明の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3条である電路に適用した場合の構成図であり、図6(a)は2つの鉄心11ab、11bcを設けた場合、図6(b)は3つの鉄心11ab、11bc、11caを設けた場合を示している。 Next, FIG. 6 is a configuration diagram in the case where the wire impedance matching device according to the embodiment of the present invention is applied to an electric circuit in which a single-phase electric wire has three strips, and FIG. 6A shows two iron cores 11ab, When 11bc is provided, FIG. 6B shows a case where three iron cores 11ab, 11bc, and 11ca are provided.
図6(a)において、電源15から負荷16までの電線13が3条の電線13a、13b、13cであり、電線13a、13b、13cは、インダクタンスLa、Lb、Lc、抵抗Ra、Rb、Rcを有している。電線インピーダンス整合装置は、2つの鉄心11ab、11bcからなり、鉄心11abは、貫通孔12a、12bを有し、鉄心11bcは、貫通孔12b、12cを有している。
In FIG. 6A, the wires 13 from the
鉄心11abの貫通孔12aには電線13aが貫通し、貫通孔12bには電線13bが貫通している。同様に、鉄心11bcの貫通孔12bには電線13bが貫通し、貫通孔12cには電線13cが貫通している。すなわち、3条の電線13a、13b、13cの2つの電線の組合せは、3C2により、3個の組合せ(13aと13b、13bと13c、13cと13a)となる。この3個の組合せ(13aと13b、13bと13c、13cと13a)のうちから、2個の組合せを選択する。
An
図6(a)では、2個の組合せ(13aと13b、13bと13c)を選択した場合を示している。そして、選択した2個の電線の組合せのうち、鉄心11abの貫通孔12aには電線13aを、貫通孔12bには電線13bを貫通させ、同様に、鉄心11bcの貫通孔12bには電線13bを、貫通孔12cには電線13cを貫通させている。なお、2つの電線の組合せは、(13aと13b、13bと13c)に代えて、(13aと13b、13cと13a)または(13cと13a、13bと13c)の組合せであってもよい。
FIG. 6A shows a case where two combinations (13a and 13b, 13b and 13c) are selected. Of the combination of the two selected electric wires, the
2つの電線13a、13b(13b、13c)を鉄心11ab(11bc)の貫通孔12a、12b(12b、12c)に貫通することにより、その2つの電線13a、13b(13b、13c)の電流により発生する磁束が互いに打ち消される。電源15からの負荷電流I0は、電線13aに流れる電流Ia、電線13bに流れる電流Ib、電線13cに流れる電流Icに分流する。この場合、電線13a、13b、13cのインダクタンスLa、Lb、Lc、抵抗Ra、Rb、Raなどの影響により、電線13aに流れる電流Ia、電線13bに流れる電流Ib、電線13cに流れる電流Icの間に差分ΔIab(=Ia−Ib){ΔIca(=Ic−Ia)}が発生するが、2つの電線13a、13b(12a、12c)の電流により発生する磁束が互いに打ち消されるので、その差分ΔIab(=Ia−Ib){ΔIca(=Ic−Ia)}は最終的に零に近づく。従って、電線13a、13b、13c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ることができ、電線13a、13b、13cに流れる電流Ia、Ib、Icのアンバランスを抑制できる。
The two
図6(b)において、電源15から負荷16までの3条の電線13a、13b、13cは、インダクタンスLa、Lb、Lc、抵抗Ra、Rb、Rcを有している。電線インピーダンス整合装置は、鉄心11ab、11bc、11caからなり、鉄心11abは、貫通孔12a、12bを有し、鉄心11bcは、貫通孔12b、12cを有し、鉄心11caは、貫通孔12c、12aを有している。
In FIG. 6 (b), the three
鉄心11abの貫通孔12aには電線13aが貫通し、貫通孔12bには電線13bが貫通している。鉄心11bcの貫通孔12bには電線13bが貫通し、貫通孔12cには電線13cが貫通している。同様に、鉄心11caの貫通孔12cには電線13cが貫通し、貫通孔12aには電線13aが貫通している。
An
前述したように、3条の電線13a、13b、13cの2つの電線の組合せは、3個の組合せ(13aと13b、13bと13c、13cと13a)となるが、図6(b)では、この3個の組合せ(13aと13b、13bと13c、13cと13a)を選択する。2つの電線13a、13b{(13b、13c)、(13a、13c)}は、鉄心11ab{(11bc)、(11ca)}の貫通孔12a、12b{(12b、12c)、(12c、12a)}に貫通することにより、その2つの電線13a、13b{(13b、13c)、(13c、13a)}の電流により発生する磁束が互いに打ち消される。
As described above, the combination of the two wires of the three
電源15からの負荷電流I0は、電線13aに流れる電流Ia、電線13bに流れる電流Ib、電線13cに流れる電流Icに分流する。この場合、電線13a、13b、13cのインダクタンスLa、Lb、Lc、抵抗Ra、Rb、Raなどの影響により、電線13aに流れる電流Ia、電線13bに流れる電流Ib、電線13cに流れる電流Icのそれぞれの間に差分が発生するが、2つの電線13a、13b{(13b、13c)、(13c、13a)}の電流により発生する磁束が互いに打ち消されるので、それらの差分は最終的に零に近づく。従って、電線13a、13b、13c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ることができ、電線13a、13b、13cに流れる電流Ia、Ib、Icのアンバランスを抑制できる。
The load current I0 from the
図7は、本発明の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構成図であり、図7(a)は3つの鉄心11ab、11ac、11adの貫通孔12aに特定の電線13aを共通に貫通させた場合、図7(b)は3つの鉄心11ab、11bc、11cdの貫通孔12に輪環の順で選択した2つの電線を貫通させた場合を示している。
FIG. 7 is a configuration diagram in the case where the wire impedance matching device according to the embodiment of the present invention is applied to an electric circuit having four lines of one-phase electric wires. FIG. 7A shows three iron cores 11ab, 11ac, 11ad. When the specific
図7(a)において、電源15から負荷16までの電線13が4条の電線13a、13b、13c、13dであり、電線13a、13b、13c、13dは、インダクタンスLa、Lb、Lc、Ld、抵抗Ra、Rb、Rc、Rdを有している。電線インピーダンス整合装置は、3つの鉄心11ab、11ac、11adからなり、鉄心11abは、貫通孔12a、12bを有し、鉄心11acは、貫通孔12a、12cを有し、鉄心11adは、貫通孔12a、12dを有している。
In FIG. 7A, the electric wires 13 from the
鉄心11abの貫通孔12aには共通の電線13aが貫通し、貫通孔12bには電線13bが貫通している。鉄心11acの貫通孔12aには共通の電線13aが貫通し、貫通孔12cには電線13cが貫通している。同様に、鉄心11adの貫通孔12aには共通の電線13aが貫通し、貫通孔12dには電線13dが貫通している。すなわち、鉄心11abの貫通孔12a、鉄心11acの貫通孔12a、鉄心11adの貫通孔12aには、電線13aが共通に貫通している。
A common
4条の電線13a、13b、13c、13dの2つの電線の組合せは、4C2により、6個の組合せ(13aと13b、13aと13c、13aと13d、13bと13c、13bと13d、13cと13d)となるが、図7(a)では、このうちから、電線13aが共通に貫通する3個の組合せ(13aと13b、13aと13c、13aと13d)を選択した場合を示している。そして、2つの電線13a、13b{(13a、13c)、(13a、13d)}は、鉄心11ab{(11bc)、(11ca)}の貫通孔12a、12b{(12a、12c)、(12a、12d)}に貫通することにより、その2つの電線13a、13b{(13a、13c)、(13a、13d)}の電流により発生する磁束が互いに打ち消される。
Article 4 of the
電源15からの負荷電流I0は、電線13aに流れる電流Ia、電線13bに流れる電流Ib、電線13cに流れる電流Ic、電線13dに流れる電流Idに分流する。この場合、電線13a、13b、13c、13dのインダクタンスLa、Lb、Lc、Ld、抵抗Ra、Rb、Rc、Rdなどの影響により、電線13aに流れる電流Ia、電線13bに流れる電流Ib、電線13cに流れる電流Ic、電線13dに流れる電流Idのそれぞれの間に差分が発生するが、2つの電線13a、13b{(13a、13c)、(13a、13d)}の電流により発生する磁束が互いに打ち消されるので、それらの差分は最終的に零に近づく。従って、電線13a、13b、13c、13d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ることができ、電線13a、13b、13c、13dに流れる電流Ia、Ib、Ic、Idのアンバランスを抑制できる。
The load current I0 from the
図7(b)において、鉄心11abの貫通孔12aには電線13aが貫通し、貫通孔12bには電線13bが貫通している。鉄心11bcの貫通孔12bには電線13bが貫通し、貫通孔12cには電線13cが貫通している。同様に、鉄心11cdの貫通孔12cには電線13cが貫通し、貫通孔12dには電線13dが貫通している。すなわち、鉄心11abの貫通孔12a、12bb、鉄心11bcの貫通孔12b、12c、鉄心11cdの貫通孔12c、12dには、輪環の順で選択した2つの電線13a、13b{(13b、13c)、(13c、13d)}が貫通している。
In FIG.7 (b), the
前述したように、4条の電線13a、13b、13c、13dの2つの電線の組合せは、6個の組合せ(13aと13b、13aと13c、13aと13d、13bと13c、13bと13d、13cと13d)となるが、図7(b)では、このうちから、輪環の順で選択した2つの電線13a、13b{(13b、13c)、(13c、13d)}を選択した場合を示している。
As described above, the combination of the two wires of the four
2つの電線13a、13b{(13b、13c)、(13c、13d)}は、鉄心11ab{(11bc)、(11cd)}の貫通孔12a、12b{(12b、12c)、(12c、12d)}に貫通することにより、その2つの電線13a、13b{(13b、13c)、(13c、13d)}の電流により発生する磁束が互いに打ち消されるので、それらの差分は最終的に零に近づく。従って、電線13a、13b、13c、13d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ることができ、電線13a、13b、13c、13dに流れる電流Ia、Ib、Ic、Idのアンバランスを抑制できる。
The two
以上の説明では、1つの電線13aが共通する2つの電線の3個の組合せ(13aと13b、13aと13c、13aと13d)、輪環の順で選択した2つの電線の3個の組合せ(13aと13b、13bと13c、13cと13d)について説明したが、必ず4条の各条の電線13a、13b、13c、13dを含む2つの電線の3個の組合せを選択するようにする。
In the above description, three combinations of two wires common to one
例えば、4条の各条の電線13a、13b、13c、13dの2個の組合せは、6個の組合せ(13aと13b、13aと13c、13aと13d、13bと13c、13bと13d、13cと13d)となるが、このうち、例えば、2つの電線の3個の組合せ(13bと13c、13bと13d、13cと13d)は電線13aが含まれていないので、この組合せは除外する。以下同様に、電線13bが含まれていない組み合わせ(13aと13c、13aと13d、13cと13d)、電線13cが含まれていない組み合わせ(13aと13b、13aと13d、13bと13d)、電線13dが含まれていない組合せ(13aと13b、13aと13c、13bと13c)は除外し選択しない。
For example, two combinations of the four
また、以上の説明では、2つの電線の3個の組合せを選択する場合について説明したが、3個の組合せに代えて、4個の組合せを選択するようにしてもよい。図8は、本発明の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他の一例の構成図である。図8では、必ず4条の各条の電線13a、13b、13c、13dを含む2つの電線の4個の組合せを選択した場合を示している。輪環の順で選択した2つの電線の4個の組合せ(13aと13b、13bと13c、13cと13d、13dと13a)を選択する。
In the above description, the case where three combinations of two electric wires are selected has been described. However, instead of the three combinations, four combinations may be selected. FIG. 8: is a block diagram of another example at the time of applying the electric wire impedance matching apparatus which concerns on embodiment of this invention to the electrical circuit whose 1 phase electric wire is 4 strip | lines. FIG. 8 shows a case where four combinations of two electric wires including the four
このように、n(n=2、3、4、…)条の電線の2つの電線の組合せは、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、図1乃至図4に示した鉄心11に、電流の向きが同じ方向にそれぞれ組ごとに別の鉄心の貫通孔に貫通させる。これにより、2つの電線の電流により発生する磁束を互いに打ち消す。
In this way, the combination of two wires of n (n = 2, 3, 4,...) Is always a combination of at least n−1 pieces including each wire of n items out of n C 2. Is selected, and the selected two electric wires are assembled into a set, and the
図9は、本発明の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9(a)は、図1に示したL型鉄心11を用いた場合の電流波形図、図9(b)は本発明の実施形態に係る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. 9 is an explanatory diagram of current unbalance suppression when the wire impedance matching device according to the embodiment of the present invention is applied to an electric circuit having four lines of one-phase electric wires. FIG. 9 is a current waveform diagram when the L-
図9(b)に示すように、本発明の実施形態に係る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、各電線に流れる電流のアンバランスを抑制できることがわかる。 As shown in FIG. 9 (b), when the wire impedance matching device according to the embodiment of the present invention is not used, the currents flowing through the four wires are shifted in magnitude and phase. When the wire impedance matching device according to the embodiment is used, it can be seen that the current flowing in each of the four wires has almost the same magnitude and phase, and the unbalance of the current flowing in each wire can be suppressed.
ここで、4条の電線を各相別に一列に並べ各電線に電流を通電してみたところ、電流不平衡はほとんど発生しなかった。これは、各電線13a〜13dのインピーダンスは抵抗分が支配的であり、リアクタンス分が少なく、多少の電磁誘導によるリアクタンス分の変化では、インピーダンスがほとんど変化しなかったためであると考えられる。
Here, when four wires were arranged in a row for each phase and a current was passed through each wire, almost no current imbalance occurred. This is presumably because the impedance of each of the
そこで、本発明の実施形態では、多条敷設で電流不平衡になる原因が各電線の配置の関係による僅かなインダクタンスの影響であることを考え、鉄心11として、一般に電源に挿入されているコモンモードチョークコイル(フェライトコア)と同じような機能を応用することとした。この機能は、同相の電流の向きを逆にすることで電流差がなければ、零相変流器のように磁束が打ち消し合い影響を及ぼさないが、電流差がある場合には、その差分の磁束が発生しそのコアにより電流が抑制される機能である。
Therefore, in the embodiment of the present invention, considering that the cause of current imbalance in multi-laying is the influence of slight inductance due to the relationship of the arrangement of each wire, the
フェライトコアと同様な機能を持つ電流バランサ鉄心の開発にあたり、インダクタンスは鉄心11の断面積に比例するので、平準化精度を上げる場合は断面積を大きくすればよいことが判明した。鉄心仕様の電流バランサは、電路を接続することなく鉄心の中を挿入するだけである。通常、挿入する2条の電線は、鉄心内の発生磁束が打消し合うように異なる方向から挿入することになるが、本発明の実施形態では、電流の向きが同じ電線を同じ方向から貫通させたとき、それぞれ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磁気回路を形成する閉じた鉄心11とした。具体的には、図1乃至図4に示す鉄心11とした。
In developing a current balancer iron core having the same function as a ferrite core, it has been found that the inductance is proportional to the cross-sectional area of the
これにより、電流の向きが同じ電線を同じ方向から鉄心11に貫通させるだけで磁束が互いに打ち消されるので電流がバランスするので、電線の施工性が大幅に改善した。また、鉄心11内の磁束は無くなるので、励磁のための損失が殆ど無い。さらに、施工性が高く事故リスクも殆どなく、大幅な軽量化及び小型化が図れる。
As a result, since the magnetic fluxes cancel each other simply by passing the electric wires having the same direction of current through the
本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、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。この新規な実施形態は、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。この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。 Although the embodiment of the present invention has been described, this embodiment is presented as an example and is not intended to limit the scope of the invention. The novel embodiment can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. This embodiment and its modifications 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…鉄心、12…貫通孔、13…電線、14…半円環部材、15…電源、16…負荷
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記鉄心の前記貫通孔は前記電線を貫通させる側から見て四辺形で形成され、前記貫通孔の四辺のうちの三辺は同一平面に位置し、残りの一辺は背面側の別の平面に位置するように立体的に形成され、前記貫通孔の四辺のうちの三辺は正面側に位置し、残りの一辺は背面側に位置することにより前記鉄心は立体的に形成され、
前記電線として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電流の向きが同じ方向にそれぞれ組ごとに別の前記鉄心の貫通孔に貫通させることを特徴とする電線インピーダンス整合装置。 There are two through holes when viewed from the side through which the electric wires are penetrated, and when electric wires having the same direction of current are passed through the two through holes from the same direction, they are generated by the electric currents of the respective electric wires in the two through holes. A closed iron core that forms a magnetic circuit in which magnetic fluxes that cancel each other out,
The through hole of the iron core is formed in a quadrilateral shape when viewed from the side through which the electric wire is penetrated, three sides of the four sides of the through hole are located on the same plane, and the other side is on another plane on the back side. The three-sided of the four sides of the through hole is located on the front side, and the other side is located on the back side, so that the iron core is three-dimensionally formed.
As the electric wire, at least n-1 combinations including n wires are always selected from the combination nC2 of two wires of n (n = 2, 3, 4,...) And selected. An electric wire impedance matching device characterized in that two electric wires are assembled into a set and the current direction is the same in the same direction, and each set is passed through another through hole of the iron core.
前記鉄心は、4個の半円環部材を用意し、2個の半円環部材の円弧側を上にし、別の2個の半円環部材の円弧側を下にし、円弧側を上にした1個目の半円環部材の一方端に円弧側を下にした1個目の半円環部材の他方端を接続し、円弧側を下にした1個目の半円環部材の一方端に円弧側を上にした2個目の半円環部材の他方端を接続し、円弧側を上にした2個目の半円環部材の一方端に円弧側を下にした2個目の半円環部材の他方端を接続し、円弧側を下にした2個目の半円環部材の一方端に円弧側を上にした1個目の半円環部材の他方端を接続し、平面形状が正方形になるように形成され、前記2つの貫通孔は、円弧側を上にした1個目の半円環部材の下と円弧側を下にした1個目の半円環部材の上との間、及び円弧側を上にした2個目の半円環部材の下と円弧側を下にした2個目の半円環部材の上との間に形成され、The iron core is prepared with four semi-annular members, the arc sides of the two semi-annular members are up, the arc sides of the other two semi-annular members are down, and the arc side is up One end of the first semi-annular member with the arc side down is connected to the other end of the first semi-annular member with the arc side down to one end of the first semi-annular member The second half ring member with the arc side up is connected to the other end of the second half ring member with the arc side up, and the second half ring member with the arc side up The other end of the first semi-annular member with the arc side up is connected to one end of the second semi-annular member with the arc side down. The two through holes are formed under the first semi-annular member with the arc side up and under the first semi-annular member with the arc side down. The second one between the top and the arc side up The lower the arc side of the annular member are formed between the top of the two eyes of the semi-annular member in the lower,
前記電線として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電流の向きが同じ方向にそれぞれ組ごとに別の前記鉄心の貫通孔に貫通させることを特徴とする電線インピーダンス整合装置。As the electric wire, at least n-1 combinations including n wires are always selected from the combination nC2 of two wires of n (n = 2, 3, 4,...) And selected. An electric wire impedance matching device characterized in that two electric wires are assembled into a set and the current direction is the same in the same direction, and each set is passed through another through hole of the iron core.
The combination of two wires selected from the combination nC2 of the two wires n (n = 2, 3, 4,...) always includes the wires of each of the n items, and the first to nth items. The wire impedance matching device according to claim 1 , wherein the wire impedance matching device is an n−1 combination of two wires in which the wires of any of the above items are selected in common.
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