JPH0223030A - 電気機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は電気機器に関し、特に突入電流や短絡電流の
抑制に関するものである。

〔従来の技術〕

第６〜第８図は刊行物（「富士時報」８６巻、Ｐ。

５２８〜５８４　（１９６Ｂ　）　）に示された従来の
電気機器の一部である変圧器を示す。第６図は８相変圧
器の１相分の断面図であり、図において、（２１は鉄心
、（３）は高圧リード支持ガイシ、＋４１は高圧端子、
（５）は低圧リード支持ガイシ、（６１は低圧端子、（
１）は高圧リード、（８）は低圧リード、（９）は高圧
コイル、αＧは低圧コイル、東はコイル支持材、■はベ
ツドである。第７図は８相変圧器の電気結線の一部で簡
略のため高圧側のみを示す。（至）は高圧８相結線リー
ド、α４は高圧３相端子、頭はＷ相変圧器、α・はＶ相
変圧器、叩はＵ相変圧器である。また、第８図は８相変
圧器の一部断面図で、簡略のため高圧側のみ示す。（至
）は高圧ブッシングで、Ｙ結線の場合はＵ、Ｖ、Ｗと中
性点Ｎの４個がある。ａ９はキャビネット、■は空気や
油等の電気絶縁層である。

次に動作について説明する。変圧器（１）は例えば内鉄
型の場合、鉄心（２１の周囲に低圧コイルαＧおよび高
圧コイル（９）が巻かれており、それぞれのコイルから
１対の低圧リード（８）、高圧リード（７）が引き出さ
れ、低圧リード支持ガイシ（５）、低圧端子（６）およ
び高圧リード支持ガイシ（３１、高圧端子（４１へ接続
されている。コイル支持材Ｉは各コイルと鉄心（２１を
固定し、ペッド口は鉄心（２）を支えている。３相変圧
器は以上の変圧器（１）を第７図、第８図のようにＵ、
Ｖ、Ｗ相変圧器ａη、α６８ａ５と８台設置して上部の
空間等の電気絶縁１１■で、高圧８相結線リード（２）
によって８相結線を行ない、各相の高圧８相端子α４、
高圧ブッシング（至）を経由してキャビネットα９の外
へ引き出す。また、低圧側の結線も同様である。つまり
、各相の変圧器ω、ａθ、αりのリードは高圧リード（
７）が２本、低圧リード（８）が２本の合計４本である
。

上記のような変圧器を回路に投入すると、第９図ａ　ｙ
　ｄにそれぞれＷ、Ｖ、Ｕ各相に流れる電流波形および
印加電圧波形を示すように、励田電流は投入後過度的に
大きくなる。これを突入電流と言い、例えば刊行物（「
変圧器の設計工作法」電気書院、昭和４５年、７８ペー
ジ）に述べられているが、この突入電流は変圧器保護回
路の誤動作をまねいたり、突入電流による過度の電磁機
械的ストレスを変圧器に与えるという問題点があった。

第１θ図は刊行物（電気学会誌、１０６巻、４号、Ｐ、
２９６、昭和６１年）に示された従来の電気機器の−ｍ
である８相かご型誘導モータを示す部分断面図であり、
図において、ゆは固定子鉄心、のは回転子鉄心、のは固
定子巻線、（至）は回転子巻線、■は短絡環、（７）は
回転軸、勿は端子、（至）は端子台である。

次に動作について説明する。固定子鉄心３旧こ巻かれた
固定子巻線のに交流電流を流すと、回転磁界が形成され
る。回転子鉄心＠に巻かれた回転子巻線（至）は短絡環
（至）により短絡されるため、回転子巻線（財）に上記
回転磁界により誘導電流が流れる。

この誘導電流と上記回転磁界により回転子巻線（財）に
トルクが発生し、軸（至）が回転する。

ところが、上記のような誘導モータでは、第】１図ａ　
−ｄに示すように、固定子電圧印加時に突入電流が流れ
るため、振動的な過渡トルクが生じる。

これは例えば刊行物（「電気工学ハンドブック」電気学
会発行、７８９ページ、昭和５８年）に詳しく述べられ
ている。

第１２図は刊行物（「電気工学ハンドブック」電気学会
発行、１５２９ページ、昭和５８年）に示された従来の
電気機器の一種である白熱電球を示す正面図であり、図
において、■はＷＩｔ極、（２）は銅線、（至）はフィ
ラメント、（２）はガラス球、（至）はアルゴンガスで
ある。

このような白熱電球に電源を投入すると、第４図に破線
で示すように過渡電流（突入電流）が流れる。例えば６
０Ｗの白熱電球の場合、フィラメント（至）温度が低い
最初（例えば電源投入後１秒ぐらい）には８Ａ程度の大
電流が流れ、その後定格の０．６Ａに達する。

突入電流が流れるとフィラメント（至）が省化し、寿命
が矧かくなるという問題点がある。これは他の照明装置
においても同様である。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の電気機器はそれぞれ以上のように構成されている
ので、突入電流が流れて、変圧器の場合には変圧器保護
回路の誤動作をまねいたり過度の電磁機械的ストレスを
与えたりし、誘導モータの場合には振動的な過渡トルク
が生じ、照明装置の場合にはフィラメントが劣化して寿
命が短かくなるという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、突入電流を抑制できる電気機器を得ることを
目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る電気機器は、電気エネルギーの電圧を増
減する手段または電気エネルギーを他のエネルギーに変
換する手段と、上記何れかの手段に電流を伝達する手段
とを有する電気機器において、電流経路の少なくとも１
か所に高温超電導体を配置し、上記高温超電導体を経由
して通す電流が流れるようにしたものである。

〔作用〕

この発明における高温超電導体は、使用温度に対して超
電導を示すような臨界温度が高いものを用いる。さらに
通常使用電流値に対しては抵抗がほぼゼロであるが突入
電流値（使用電流の数倍〜数１０倍）に対しては臨界電
流を越えるようなものを選べば大きな抵抗をもち、結果
的に突入電流が抑制される。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図をもとに説明する。第１
図はこの発明の一実施例による変圧器を示し、第８図に
示した従来のものと異なるのは、６個の高圧端子（４）
のうち少なくとも片側の８個を高温超電導体−で形成し
た点である。この場合、高温超電導体■としてその臨界
電流値が通常の使用電流と突入時の最大電流との中間程
度であるものを選ぶ。この結果、通常使用時には何らさ
しされりなく、突入電流が流れようとする際は臨界電流
を越えるために抵抗が大きくなる。即ち結果的曳 には突入電流が抑制できる。

なお、変圧器２次側の短絡に際しては上述した原理によ
って短絡電流を低減できる効果も生ずる。

さらに、この実施例では高圧端子（４１を高温超電導体
−で形成した場合について示したが、他の電流経路であ
ってもよ（、例えばリード（至）を高温超電導体で形成
してもよい。

第２図はこの発明の他の実施例による誘導モータを示し
、第１０図に示した従来のものと異なるのは、端子−の
一部を第１図の変圧器の場合で述べたのと同様な臨界電
流値を有する高温超電導体−で形成し、通電電流が必ず
高温超電導体■を通って流れるようにしたことである。

このように構成することにより、第１図の実施例の場合
と同様の理由により突入電流は抑制される。

なお、上記実施例では何れも変圧器および誘導モータが
それぞれ電気エネルギーの電圧を増減する手段および電
気エネルギーを他のエネルギーに変換する手段であり、
これらの手段に電流を伝達する手段として図示してはい
ないが電流リードを有する。この電流リードの少なくと
も一部を高温超電導体で形成してもよい。

第８図はこの発明のさらに他の実施例による白熱電球を
示し、第１２図に示した従来のものと異なるのは、電極
（２）の一方に高温超電導体−を配置したことである。

この場合も、上記実施例と同様に高温超電導体…として
通常の電流では超電導であり突入電流では超電導破壊す
るようなもの、例えば臨界電流が１人程度のものを用い
れば、第４図に実線で示すように、電源投入後にも過渡
電流（突入電流）があまり流れなくなる。

なお、第８図に示す実施例ではｉｔ梧ａυの一方に高温
超電導体−を配置した場合を示したが、これに限るもの
ではなく、フィラメント（至）までの任意の電流経路に
設ければよい。さらに、この実施例では白熱電球が電気
エネルギーを他のエネルギーに変換する手段であり、こ
の手段に電流を伝達する手段が電球ソケットおよび電球
ソケットに結線されるリードであるが、第５図に断面図
で示すように、電球ソケットの電極部（７）、＠の少な
くとも一方に高温超電導体を設けてもよく、さらにリー
ドの一部を高温超電導体としてもよい。

なお、上記各実施例で用いられる高温超電導体■とじて
は、例えば室温で超電導を示すものとしてＢ１−８ｒ　
−Ｃａ　−Ｃｕ　−０やＬｍ−８ｒ　−Ｎｂ　−０等が
刊行物（半導体研究所報告、第２８巻、１２４〜１８１
頁、「高臨界温度超電導体の研究」大串哲彌、財団法人
半導体研究振興会）などに報告されている。

なお、参考として、第８図の実施例で用いた高温超電導
体−の代りに半導体を用いてもよい。即ち、半導体をフ
ィラメント近傍の例えば内部導入線に用いると、発光開
始時は温度が低く高抵抗、その後発熱により半導体の温
度上昇により抵抗が下がるようにすると電流制限作用を
もたせられる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、電気エネルギーの電
圧を増減する手段または電気エネルギーを他のエネルギ
ーに変換する手段と、上記何れかの手段に電流を伝達す
る手段とを有する電気機器において、電流経路の少なく
とも１か所に高温超電導体を配置し、上記高温超電導体
を経由して通電ｗ扼が流れるようにしたので、突入電流
を抑制できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第】図はこの発明の一実施例による電気機器である変圧
器の要部を示す断面図、第２図はこの発明の他の実施例
による電気機器である誘導モータを示す部分断面図、第
３図はこの発明のさらに他実施例による電気機器である
白熱電球を示す正面図、第４図は第８図の白熱電球およ
び第１２図に示す白熱電球の電ね投入時に流れる電流を
示す特性図、第５囚は電極ソケットのＷｅ部を示す断面
図、第６図〜第８図は従来の電気機器の一即である８相
変圧器を示し、第６図は従来の変圧器の１相分を示す断
面図、第７図は高圧側の電気結線を示す断面図、第８図
は高圧側を示す断面図、第９図１〜ｄは電源投入時にＷ
、Ｖ、Ｕ各相に流れる電流波形および電圧をそれぞれ示
す説明図、第１０図は従来の電気機器の−４である誘導
モータを示Ｔ部分断百図、第】】図ａ　Ｍ−ｄは電源投
入時の固定子印加電圧、固定子電流、トルク、および回
転速度をそれぞれ示す説明図、第１２図は従来の電気機
器の−４である白熱電球を示す正面図である。 図において、（４１は高圧端子、（至）は結線リード、
α瘤は高圧８相端子、叫〜ＱηはＷ相、■相、およびＵ
相変圧器、■は固定子鉄心、囚は回転子鉄心、■は固定
子巻線、（至）は回転子巻線、＠は端子、ｅｌｌ）は１
！Ｊ％（至）は銅腺、（至）はフィラメント、（至）は
ガラス球、艶は高温超電導体である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示すもの
とする。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　電気エネルギーの電圧を増減する手段または電気エネ
   ルギーを他のエネルギーに変換する手段と、上記何れか
   の手段に電流を伝達する手段とを有する電気機器におい
   て、電流経路の少なくとも１か所に高温超電導体を配置
   し、上記高温超電導体を経由して通電電流が流れるよう
   にしたことを特徴とする電気機器。