JPH0426765B2 - - Google Patents
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- JPH0426765B2 JPH0426765B2 JP61187738A JP18773886A JPH0426765B2 JP H0426765 B2 JPH0426765 B2 JP H0426765B2 JP 61187738 A JP61187738 A JP 61187738A JP 18773886 A JP18773886 A JP 18773886A JP H0426765 B2 JPH0426765 B2 JP H0426765B2
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- windings
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Landscapes
- Ac-Ac Conversion (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明は中性点直接接地の三相送電系統におい
て使用され、特に二相側を改良した三相二相変換
用変圧器に関する。
て使用され、特に二相側を改良した三相二相変換
用変圧器に関する。
（従来の技術）
高速電気車に電力を供給するための、き電用変
圧器には第１２図に示すような変形ウツドブリツ
ジ結線と呼ばれる三相二相変換用変圧器１と昇圧
用変圧器２とで構成されたものが使用されてい
る。この三相二相変換用変圧器１は１次巻線が星
形結線であり、三相電相E1で受電し、２次巻線
はＶ相を並列接続した二重三角結線である。
圧器には第１２図に示すような変形ウツドブリツ
ジ結線と呼ばれる三相二相変換用変圧器１と昇圧
用変圧器２とで構成されたものが使用されてい
る。この三相二相変換用変圧器１は１次巻線が星
形結線であり、三相電相E1で受電し、２次巻線
はＶ相を並列接続した二重三角結線である。
この２次巻線の１組の出力端子ac間の電圧を
E2とすれば、もう１組の出力端子b′d′間の電圧は
E2／√３となり、端子ac間と端子b′d′間の電圧の
位相差は90度となつている。
E2とすれば、もう１組の出力端子b′d′間の電圧は
E2／√３となり、端子ac間と端子b′d′間の電圧の
位相差は90度となつている。
昇圧用変圧器２は入力端子b′d′間の電圧E2／√
３を昇圧し、出力端子bd間に電圧E2を発生させ
る単巻変圧器である。
３を昇圧し、出力端子bd間に電圧E2を発生させ
る単巻変圧器である。
この変形ウツドブリツジ結線変圧器方式では、
１次中性点０が直接接地できるので超高圧送電系
統からも直接受電ができ、１次巻線の絶縁が大幅
に低減できる利点がある。しかし、三相二相変換
用変圧器１のほかに昇圧用変圧器２が必要となる
ため、大形化し、製造価格が高くなり、かつ、広
い設地場所と多額の工事費が必要となる欠点があ
る。
１次中性点０が直接接地できるので超高圧送電系
統からも直接受電ができ、１次巻線の絶縁が大幅
に低減できる利点がある。しかし、三相二相変換
用変圧器１のほかに昇圧用変圧器２が必要となる
ため、大形化し、製造価格が高くなり、かつ、広
い設地場所と多額の工事費が必要となる欠点があ
る。
次に２次側の絶縁階級の低減について説明す
る。第１３図は変形ウツドブリツジ結線変圧器方
式の片座と等価である単相２次巻線形のき電用変
圧器３の１次側に電源４を接続し、２次側にしや
断器５を介して単巻変圧器６Ａ，６Ｂ，６Ｃを接
続し、単巻変圧器６Ａ，６Ｂ，６Ｃの中性点はレ
ール７と接続すると共に放電器８を介して接地さ
れ、電気車９に給電する従来の単巻変圧器き電方
式（AT方式）を示している。この方式ではき電
用変圧器３の２次側は非接地方式となつているた
め単巻変圧器６Ａ，６Ｂ，６Ｃが接続されていな
い状態、すなわちしや断器５が開の時に２次側で
地絡が発生することを考慮して、電気車電圧ET
の２倍である２次電圧E2に相当する絶縁階級と
している。
る。第１３図は変形ウツドブリツジ結線変圧器方
式の片座と等価である単相２次巻線形のき電用変
圧器３の１次側に電源４を接続し、２次側にしや
断器５を介して単巻変圧器６Ａ，６Ｂ，６Ｃを接
続し、単巻変圧器６Ａ，６Ｂ，６Ｃの中性点はレ
ール７と接続すると共に放電器８を介して接地さ
れ、電気車９に給電する従来の単巻変圧器き電方
式（AT方式）を示している。この方式ではき電
用変圧器３の２次側は非接地方式となつているた
め単巻変圧器６Ａ，６Ｂ，６Ｃが接続されていな
い状態、すなわちしや断器５が開の時に２次側で
地絡が発生することを考慮して、電気車電圧ET
の２倍である２次電圧E2に相当する絶縁階級と
している。
第１４図は最近開発された新AT方式を示した
ものであり、そのき電用変圧器１０は電気車電圧
ETに等しい電圧E2／２である２組の２次巻線を
有する単相３巻線形の変圧器であり、変電所内に
あつた第1ATである単巻変圧器６Ａが省略され
ている。すなわち、１次巻線１１には電圧E1の
電源４が接続され、２次巻線１２Ｔ，１２Ｆの中
性点側端子N1，N2に直列コンデンサ１３を直列
に接続し、その直列コンデンサ１３には保護ギヤ
ツプ１４を並列に接続し、その接続点Ｎはレール
７と接続すると共に放電器８を介して接地され、
線路側端子Ｔ，Ｆにはしや断器５を介して単巻変
圧器６Ｂ，６Ｃを接続し、電気車９に給電する回
路構成図である。
ものであり、そのき電用変圧器１０は電気車電圧
ETに等しい電圧E2／２である２組の２次巻線を
有する単相３巻線形の変圧器であり、変電所内に
あつた第1ATである単巻変圧器６Ａが省略され
ている。すなわち、１次巻線１１には電圧E1の
電源４が接続され、２次巻線１２Ｔ，１２Ｆの中
性点側端子N1，N2に直列コンデンサ１３を直列
に接続し、その直列コンデンサ１３には保護ギヤ
ツプ１４を並列に接続し、その接続点Ｎはレール
７と接続すると共に放電器８を介して接地され、
線路側端子Ｔ，Ｆにはしや断器５を介して単巻変
圧器６Ｂ，６Ｃを接続し、電気車９に給電する回
路構成図である。
直列コンデンサ１３と保護ギヤツプ１４は必ず
しも必要とする装置ではないが、直列コンデンサ
１３を取付けける目的は変圧器巻線の漏れリアク
タンスを補償し、２次側の電圧変動を小さくし、
電気車９の運転特性を良好にするためであり、保
護ギヤツプ１４は短絡電流などの過電流が２次巻
線１２Ｔ，１２Ｆに流れ始めると直列コンデンサ
１３にも同じ電流が流れ、その両端子の電圧eCが
上昇し、ある値以上になるとギヤツプが放電し、
直列コンデンサ１３は短絡される。直列コンデン
サ１３が保護ギヤツプ１４によつて短絡されると
短絡電流などの過電流の大きさは電源と変圧器の
インピーダンスによつて定まる値に制限でき、変
圧器巻線などの短絡強度には問題にならないよう
になつている。
しも必要とする装置ではないが、直列コンデンサ
１３を取付けける目的は変圧器巻線の漏れリアク
タンスを補償し、２次側の電圧変動を小さくし、
電気車９の運転特性を良好にするためであり、保
護ギヤツプ１４は短絡電流などの過電流が２次巻
線１２Ｔ，１２Ｆに流れ始めると直列コンデンサ
１３にも同じ電流が流れ、その両端子の電圧eCが
上昇し、ある値以上になるとギヤツプが放電し、
直列コンデンサ１３は短絡される。直列コンデン
サ１３が保護ギヤツプ１４によつて短絡されると
短絡電流などの過電流の大きさは電源と変圧器の
インピーダンスによつて定まる値に制限でき、変
圧器巻線などの短絡強度には問題にならないよう
になつている。
実際の使用では、これらの回路を両座分用意
し、それらの出力電圧の位相差を90度になるよう
に構成し、両座の負荷が同一であれば１次側の三
相電源からの電流は三相平衡が得られるようにし
たものである。この新AT方式では、たとえ、し
や断器５が開の時にも、接続点Ｎはレール７と接
続すると共に放電器８を介して接地されている
で、２次側の絶縁階級は電気車電圧ETすなわち
２次巻線の一方の電圧E2／２に相当する値でよ
く、従来方式の半分にすることができる。しか
も、２次巻線は接続点Ｎで接続されている単巻結
線であるので第1ATの単巻変圧器６Ａの作用も
有するので第１４図に示すように単巻変圧器６Ａ
は不要とすることができる。
し、それらの出力電圧の位相差を90度になるよう
に構成し、両座の負荷が同一であれば１次側の三
相電源からの電流は三相平衡が得られるようにし
たものである。この新AT方式では、たとえ、し
や断器５が開の時にも、接続点Ｎはレール７と接
続すると共に放電器８を介して接地されている
で、２次側の絶縁階級は電気車電圧ETすなわち
２次巻線の一方の電圧E2／２に相当する値でよ
く、従来方式の半分にすることができる。しか
も、２次巻線は接続点Ｎで接続されている単巻結
線であるので第1ATの単巻変圧器６Ａの作用も
有するので第１４図に示すように単巻変圧器６Ａ
は不要とすることができる。
（発明が解決しようとする問題点）
第１２図に示すような変形ウツドブリツジ結線
三相二相変換用変圧器では、２次側の中間部で口
出しを引き出し、接地をとることができない構造
のため、新AT方式に適用できず、２次側の絶縁
階級は２次電圧E2で決まる値としなければなら
ない。また、単巻変圧器６Ａが必要となり、大型
化し、製造価格が高くなる。
三相二相変換用変圧器では、２次側の中間部で口
出しを引き出し、接地をとることができない構造
のため、新AT方式に適用できず、２次側の絶縁
階級は２次電圧E2で決まる値としなければなら
ない。また、単巻変圧器６Ａが必要となり、大型
化し、製造価格が高くなる。
本発明の目的は、以上説明した新AT方式に採
用されるき電用変圧器で、小型で製造価格を低減
できる三相二相変換用変圧器を提供することであ
る。
用されるき電用変圧器で、小型で製造価格を低減
できる三相二相変換用変圧器を提供することであ
る。
（問題点を解決するための手段）
本発明による三相二相変換用変圧器はその１次
巻線を星形結線とし、２次巻線は、巻回数Ｎ／６
とする第１相と第３相の巻線を位相差が60度とな
るように『くの字形』に接続し、さらに巻回数
Ｎ／３の第２相の巻線を位相差が120度となるよ
うに接続したものを２組を用意し、その両端をＢ
座の２次端子とし、これとは別に巻回数Ｎ／（２
√３）とする第１相、第３相の巻線を位相差120
度となるようにへの字形に接続したもの２組を用
意し、その両端をＡ座の２次端子とし、３次巻線
を三角結線としたものである。
巻線を星形結線とし、２次巻線は、巻回数Ｎ／６
とする第１相と第３相の巻線を位相差が60度とな
るように『くの字形』に接続し、さらに巻回数
Ｎ／３の第２相の巻線を位相差が120度となるよ
うに接続したものを２組を用意し、その両端をＢ
座の２次端子とし、これとは別に巻回数Ｎ／（２
√３）とする第１相、第３相の巻線を位相差120
度となるようにへの字形に接続したもの２組を用
意し、その両端をＡ座の２次端子とし、３次巻線
を三角結線としたものである。
１次巻線に三相電源を印加すると２次側のＡ座
とＢ座の各端子間に同じ大きさで位相差が90度で
ある電圧を各々２組ずつ発生させ、４つの２次端
子に同一負荷を接続すると三相電源には、平衡し
た三相電流が流れるようにしたものである。
とＢ座の各端子間に同じ大きさで位相差が90度で
ある電圧を各々２組ずつ発生させ、４つの２次端
子に同一負荷を接続すると三相電源には、平衡し
た三相電流が流れるようにしたものである。
（作 用）
Ａ座、Ｂ座共に２組ずつの電圧E2／２を発生
する巻線が与えられ、Ａ座の２組の巻線、Ｂ座の
２組の巻線を各々直列に接続し、接続点において
放電器を介して接地することにより、Ａ座、Ｂ座
の各両端子間には、従来の同じ電圧E2が得られ
るが、２次側の絶縁階級はE2／２に相当する値
で良い。また、２次巻線は共に単巻結線となつて
おり、第1ATの単巻変圧器の作用も有するため
単巻変圧器を不要とできる。
する巻線が与えられ、Ａ座の２組の巻線、Ｂ座の
２組の巻線を各々直列に接続し、接続点において
放電器を介して接地することにより、Ａ座、Ｂ座
の各両端子間には、従来の同じ電圧E2が得られ
るが、２次側の絶縁階級はE2／２に相当する値
で良い。また、２次巻線は共に単巻結線となつて
おり、第1ATの単巻変圧器の作用も有するため
単巻変圧器を不要とできる。
（実施例）
以下、本発明を第１図に示す実施例について説
明する。本実施例の三相二相変換用変圧器１５
は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の１次巻線１６Ｕ，１６Ｖ，１
６Ｗを普通の星形結線とし、その中性点０を接地
できるようにした１次巻線と、後述する特別な結
線を有する２次結線とからなり、これらの巻線が
１個あるいは２個以上の鉄心（図示しない）上に
巻装されたものである。
明する。本実施例の三相二相変換用変圧器１５
は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の１次巻線１６Ｕ，１６Ｖ，１
６Ｗを普通の星形結線とし、その中性点０を接地
できるようにした１次巻線と、後述する特別な結
線を有する２次結線とからなり、これらの巻線が
１個あるいは２個以上の鉄心（図示しない）上に
巻装されたものである。
２次巻線は、第１相（Ｕ相）および第３相（Ｗ
相）を巻回数Ｎ／（２√３）とする巻線各２個１
７U1，１７U2，１７W1，１７W2と、第２相（Ｖ
相）を巻回数Ｎ／３とする巻線２個１７X3，１７
Ｖ４と第１相（Ｕ相）および第３相（Ｗ相）を巻回
数Ｎ／６とする巻線各２個１７U3，１７U4，１７
Ｗ３，１７W4とからなり、第１図に示すように１７
Ｕ１と１７W1，１７U2と１７W2へ各々への字形に接
続しＡ座の２次端子TA−NA1，NA2−FAとし、く
の字形に接続した１７U3と１７W3，１７U4と１７
Ｗ４にさらに各々１７V3と１７V4を接続しＢ座の２
次端子TB−NB1，NB2−FBとする。
相）を巻回数Ｎ／（２√３）とする巻線各２個１
７U1，１７U2，１７W1，１７W2と、第２相（Ｖ
相）を巻回数Ｎ／３とする巻線２個１７X3，１７
Ｖ４と第１相（Ｕ相）および第３相（Ｗ相）を巻回
数Ｎ／６とする巻線各２個１７U3，１７U4，１７
Ｗ３，１７W4とからなり、第１図に示すように１７
Ｕ１と１７W1，１７U2と１７W2へ各々への字形に接
続しＡ座の２次端子TA−NA1，NA2−FAとし、く
の字形に接続した１７U3と１７W3，１７U4と１７
Ｗ４にさらに各々１７V3と１７V4を接続しＢ座の２
次端子TB−NB1，NB2−FBとする。
前記のへの字形結線は、１つの巻線１７U1と１
７W1あるいは、１７U2と１７W2の位相差が120度
であるから、Ａ座の２次端子TA−NA1，NA2−FA
間に発生する電圧は巻回数Ｎ／２に相当する値と
なる。一方、前記のくの字形結線は、２つの巻線
１７U3と１７W3あるいは１７U4と１７W4の位相差
が60度となるように接続されるため、Ｂ座２次端
子TB−NB1，NB2−FB間の発生する電圧は、第２
相の巻線１７V3，１７V4の発生電圧を加えてＮ／
６＋Ｎ／３＝Ｎ／２の巻回数に相当する値とな
り、Ａ座の２次端子間の発生電圧と大きさは等し
く、位相が90度ずれている（直交している）こと
になる。
７W1あるいは、１７U2と１７W2の位相差が120度
であるから、Ａ座の２次端子TA−NA1，NA2−FA
間に発生する電圧は巻回数Ｎ／２に相当する値と
なる。一方、前記のくの字形結線は、２つの巻線
１７U3と１７W3あるいは１７U4と１７W4の位相差
が60度となるように接続されるため、Ｂ座２次端
子TB−NB1，NB2−FB間の発生する電圧は、第２
相の巻線１７V3，１７V4の発生電圧を加えてＮ／
６＋Ｎ／３＝Ｎ／２の巻回数に相当する値とな
り、Ａ座の２次端子間の発生電圧と大きさは等し
く、位相が90度ずれている（直交している）こと
になる。
次に本実施例の如き構成すると２次側のＡ、Ｂ
両座に同一の単相負荷が平衡している場合に、１
次側３相電源に対しては三相平衡負荷となること
を説明する。
両座に同一の単相負荷が平衡している場合に、１
次側３相電源に対しては三相平衡負荷となること
を説明する。
まず、各部に流れる電流について、その解析を
簡単にするために、各巻線の巻回数を第２図に示
すような比、即ち巻線１６Ｕ，１６Ｖ，１６Ｗを
１／√３に、巻線１７U1，１７U2，１７W1，１７
W2を１／２√３に、巻線１７V3，１７V4を1/3に、巻 線１７U3，１７U4，１７W3，１７W4を1/6にすれ
ば、１次側の線間は１に相当し、２次側はＡ座、
Ｂ座共各々直列接続された端子TA−FA，TB−FB
間が各々１に相当する。
簡単にするために、各巻線の巻回数を第２図に示
すような比、即ち巻線１６Ｕ，１６Ｖ，１６Ｗを
１／√３に、巻線１７U1，１７U2，１７W1，１７
W2を１／２√３に、巻線１７V3，１７V4を1/3に、巻 線１７U3，１７U4，１７W3，１７W4を1/6にすれ
ば、１次側の線間は１に相当し、２次側はＡ座、
Ｂ座共各々直列接続された端子TA−FA，TB−FB
間が各々１に相当する。
第３図から第５図は１次側に三相電源１９を接
続し、Ａ座のみに負荷２０をとつた場合の電流分
布であり、負荷２０に流れる電流を１としてい
る。第３図では、２次端子TA−NA1間に負荷があ
り、２次巻線１７U1，１７W1に２次側負荷電流の
１が流れるものとし、１次巻線の１６Ｕ，１６Ｗ
の各相に1/2の１次電流が流れることを示してい
るが、この関係は第１相と第３相において各相の
アンペアターンが一致する条件から求められる。
続し、Ａ座のみに負荷２０をとつた場合の電流分
布であり、負荷２０に流れる電流を１としてい
る。第３図では、２次端子TA−NA1間に負荷があ
り、２次巻線１７U1，１７W1に２次側負荷電流の
１が流れるものとし、１次巻線の１６Ｕ，１６Ｗ
の各相に1/2の１次電流が流れることを示してい
るが、この関係は第１相と第３相において各相の
アンペアターンが一致する条件から求められる。
第４図では、２次端子NA2−FA間に負荷２０が
ある場合で第３図と同様な関係であるが、ここで
大切なことは第３図と第４図における条件でこの
変圧器の漏れインピーダンスがほぼ同一になるよ
うに設計されなければならないことである。
ある場合で第３図と同様な関係であるが、ここで
大切なことは第３図と第４図における条件でこの
変圧器の漏れインピーダンスがほぼ同一になるよ
うに設計されなければならないことである。
第５図は第３図と第４図の両条件が重畳した場
合であり、１次巻線１６Ｕ，１６Ｗの各電流は同
相なので、その算出和として求められ、１次巻線
１６Ｕの電流Ｉ・UAと１次巻線１６Ｗの電流Ｉ・WAは
同一で１である。１次巻線１６Ｖには電流は流れ
ず、２次巻線１７U1，１７W1および１７U2，１７
Ｗ２に流れる電流は１となる。
合であり、１次巻線１６Ｕ，１６Ｗの各電流は同
相なので、その算出和として求められ、１次巻線
１６Ｕの電流Ｉ・UAと１次巻線１６Ｗの電流Ｉ・WAは
同一で１である。１次巻線１６Ｖには電流は流れ
ず、２次巻線１７U1，１７W1および１７U2，１７
Ｗ２に流れる電流は１となる。
第６図から第８図はＢ座のみに負荷２０をとつ
た場合の電流分布であるが、Ｂ座の発生電圧はＡ
座の発生電圧に対して位相が90度遅れているため
流れる電流も90度の位相差があり、−ｊをつけて
示すこととする。また、各符号、記号の添字もＡ
に代えてＢをつけて表示する。
た場合の電流分布であるが、Ｂ座の発生電圧はＡ
座の発生電圧に対して位相が90度遅れているため
流れる電流も90度の位相差があり、−ｊをつけて
示すこととする。また、各符号、記号の添字もＡ
に代えてＢをつけて表示する。
第６図では、２次端子TB−NB1間に負荷２０が
あり、負荷２０に−j1の負荷電流が流れる場合を
示す。この負荷電流は直列接続されている巻線１
７U3，１７V3，１７W3に流れる。１次巻線には、
２次巻線の負荷電流によるアンペアターンを打ち
消すような電流が流れ、１次巻線１６Ｕと１６Ｗ
には−ｊ１／２√３、１次巻線１６Ｖには−ｊ１／√３ が各々流れる。
あり、負荷２０に−j1の負荷電流が流れる場合を
示す。この負荷電流は直列接続されている巻線１
７U3，１７V3，１７W3に流れる。１次巻線には、
２次巻線の負荷電流によるアンペアターンを打ち
消すような電流が流れ、１次巻線１６Ｕと１６Ｗ
には−ｊ１／２√３、１次巻線１６Ｖには−ｊ１／√３ が各々流れる。
第７図では、２次端子NB2−FB間に負荷２０が
ある場合で、第６図と同様な関係であるが、ここ
で大切なことはＡ座の場合と同様に、第６図と第
７図における条件でこの変圧器の漏れインピーダ
ンスをほぼ同一にすることである。
ある場合で、第６図と同様な関係であるが、ここ
で大切なことはＡ座の場合と同様に、第６図と第
７図における条件でこの変圧器の漏れインピーダ
ンスをほぼ同一にすることである。
第８図は第６図と第７図の両条件が重畳した場
合であり、１次巻線１６Ｕ，１６Ｖ，１６Ｗの各
電流は同相なので、その算出和で求められ、１次
巻線１６Ｕの電流I〓UBと１次巻線１６Ｗの電流I〓WB
の値は等しく−ｊ１／√３となり、１次巻線１６Ｖ の電流I〓VBはその和で−ｊ２／√３になる。この場合 の２次側負荷電流I〓2Bは−j1となる。
合であり、１次巻線１６Ｕ，１６Ｖ，１６Ｗの各
電流は同相なので、その算出和で求められ、１次
巻線１６Ｕの電流I〓UBと１次巻線１６Ｗの電流I〓WB
の値は等しく−ｊ１／√３となり、１次巻線１６Ｖ の電流I〓VBはその和で−ｊ２／√３になる。この場合 の２次側負荷電流I〓2Bは−j1となる。
第９図は、Ａ座とＢ座に同時に同一負荷２０が
接続され、第１４図に示す新AT方式に適用した
場合の各部分の電流分布を示したものであり各電
流の正方向を矢印で表示してある。
接続され、第１４図に示す新AT方式に適用した
場合の各部分の電流分布を示したものであり各電
流の正方向を矢印で表示してある。
この第９図は、第５図と第８図の両条件が重畳
した場合であるので１次巻線の電流には90度の位
相差があり、ベクトル和で求められたそのベクト
ル図は第１０図のようになる。
した場合であるので１次巻線の電流には90度の位
相差があり、ベクトル和で求められたそのベクト
ル図は第１０図のようになる。
すなわち、１次巻線１６Ｕの第１相電流I〓Uは
I〓UA−I〓UBで、１次巻線１６Ｖの第２相電流I〓VはI
〓VA
＋I〓VBで１次巻線１６Ｗの第３相電流I〓Wは−I〓WA−
I〓WBで各々求められる。
I〓UA−I〓UBで、１次巻線１６Ｖの第２相電流I〓VはI
〓VA
＋I〓VBで１次巻線１６Ｗの第３相電流I〓Wは−I〓WA−
I〓WBで各々求められる。
従つて第９図と第１０図からわかるように、２
次側のＡ座とＢ座に同一負荷を同時にとつた場
合、１次側の電流I〓U，I〓V，I〓Wはその大きさが
２／√３で位相が各120度ずつズレており、三相が平 衡していることがわかる。
次側のＡ座とＢ座に同一負荷を同時にとつた場
合、１次側の電流I〓U，I〓V，I〓Wはその大きさが
２／√３で位相が各120度ずつズレており、三相が平 衡していることがわかる。
本発明の結線には、その１次・２次巻線中に閉
回路の結線を持つものがないため、励磁電流中に
含まれる３倍調波成分を還流させるための、三角
結線された安定巻線１８が必要となる。安定巻線
１８には、零相インピーダンスを低くするなどの
働きもあり、通常の三相変圧器の安定巻線の作用
となんら変わりはない。また、必要によつては、
安定巻線１８を３次巻線として利用し、力率改善
用のコンデンサを接続したり、所内用の負荷をと
ることも可能である。
回路の結線を持つものがないため、励磁電流中に
含まれる３倍調波成分を還流させるための、三角
結線された安定巻線１８が必要となる。安定巻線
１８には、零相インピーダンスを低くするなどの
働きもあり、通常の三相変圧器の安定巻線の作用
となんら変わりはない。また、必要によつては、
安定巻線１８を３次巻線として利用し、力率改善
用のコンデンサを接続したり、所内用の負荷をと
ることも可能である。
次に巻線の利用率について考える。第２図、第
９図より１次巻線１６Ｕ，１６Ｖ，１６Ｗの容量
は３相分で２（＝２／√３×２／√３×３）となり、２ 次側の両座の合計出力２（＝１／２×２×１×２）に 一致する。Ａ座の２次巻線１７U1，１７U2，１７
W1，１７W2の２相分巻線容量は1.155（１／２√３× １×４）で、Ｂ座の２次巻線１７U3，１７U4，１
７W3，１７W4の２相分巻線容量は0.667（＝１／６× １×４）、Ｂ座の２次巻線１７V3，１７V4の２相
分巻線容量は0.667（＝１／３×１×２）で２次巻線 の合計容量は2.488となる。よつて、２次負荷の
合計を100％とすれば、巻線容量は１次巻線が100
％、２次巻線が124.4％となりその等価容量は
112.2％となる。３次巻線１８を安定巻線として
使用する場合には、変圧器の実質的な等価容量と
しては、この分も考慮に入れるべきであるが、安
定巻線の容量は他の要素から決まり、また負荷を
とるわけでもないため、一般に変圧器１次側容量
と比べて十分小さいため、ここでは無視する。ま
た、３次巻線１８が所内電源用等の目的で負荷を
とる際には、その目的に必要なだけの容量を３次
巻線が持つ必要があるが、この場合には従来方式
の時にもそれ以上の容量が必要となるため、ここ
では１次，２次巻線の等価容量だけを比較の対象
とする。
９図より１次巻線１６Ｕ，１６Ｖ，１６Ｗの容量
は３相分で２（＝２／√３×２／√３×３）となり、２ 次側の両座の合計出力２（＝１／２×２×１×２）に 一致する。Ａ座の２次巻線１７U1，１７U2，１７
W1，１７W2の２相分巻線容量は1.155（１／２√３× １×４）で、Ｂ座の２次巻線１７U3，１７U4，１
７W3，１７W4の２相分巻線容量は0.667（＝１／６× １×４）、Ｂ座の２次巻線１７V3，１７V4の２相
分巻線容量は0.667（＝１／３×１×２）で２次巻線 の合計容量は2.488となる。よつて、２次負荷の
合計を100％とすれば、巻線容量は１次巻線が100
％、２次巻線が124.4％となりその等価容量は
112.2％となる。３次巻線１８を安定巻線として
使用する場合には、変圧器の実質的な等価容量と
しては、この分も考慮に入れるべきであるが、安
定巻線の容量は他の要素から決まり、また負荷を
とるわけでもないため、一般に変圧器１次側容量
と比べて十分小さいため、ここでは無視する。ま
た、３次巻線１８が所内電源用等の目的で負荷を
とる際には、その目的に必要なだけの容量を３次
巻線が持つ必要があるが、この場合には従来方式
の時にもそれ以上の容量が必要となるため、ここ
では１次，２次巻線の等価容量だけを比較の対象
とする。
従来方式である第１２図の変形ウツドブリツジ
結線変圧器では、三相二相変換用変圧器１は、１
次巻線、２次巻線ともその容量は100％であり、
昇圧用変圧器２の等価容量は21.1％（＝
（１−１／√３）×１／２）であるので、両変圧器の 合計等価容量は121.2％である。従つて、本実施
例の変圧器１５の方が92.7％の等価容量ですむこ
とになる。また、昇圧用変圧器２も別に設ける必
要がないため、１タンク方式となり小形軽量化が
でき、その据付面積も小さくてすむ。
結線変圧器では、三相二相変換用変圧器１は、１
次巻線、２次巻線ともその容量は100％であり、
昇圧用変圧器２の等価容量は21.1％（＝
（１−１／√３）×１／２）であるので、両変圧器の 合計等価容量は121.2％である。従つて、本実施
例の変圧器１５の方が92.7％の等価容量ですむこ
とになる。また、昇圧用変圧器２も別に設ける必
要がないため、１タンク方式となり小形軽量化が
でき、その据付面積も小さくてすむ。
２次巻線の絶縁階級については、使用時にその
中性点側端子NA1，NA2，NB1，NB2が必ず直列コ
ンデンサ１３を通してレール７に接続されると共
に放電器８を介して接地されるので、従来の半分
の２次電圧に相当する絶縁階級で良いことは明確
で、２次回路に使用されるしや断器、断路器、避
雷器等の絶縁階級を低減することができる。
中性点側端子NA1，NA2，NB1，NB2が必ず直列コ
ンデンサ１３を通してレール７に接続されると共
に放電器８を介して接地されるので、従来の半分
の２次電圧に相当する絶縁階級で良いことは明確
で、２次回路に使用されるしや断器、断路器、避
雷器等の絶縁階級を低減することができる。
第１１図には、２次巻線の変形例を示す。Ａ−
１〜Ａ−４には、Ａ座の２次巻線の例、Ｂ−１〜
Ｂ−12にはＢ座の２次巻線の例を示し、Ａ座の巻
線１組とＢ座の巻線１組の任意の組合せにより、
上記で説明してきた本発明の実施例と同じ電気特
性および効果を得ることができる。この場合、１
次巻線および３次巻線は前記説明と同じものであ
る。
１〜Ａ−４には、Ａ座の２次巻線の例、Ｂ−１〜
Ｂ−12にはＢ座の２次巻線の例を示し、Ａ座の巻
線１組とＢ座の巻線１組の任意の組合せにより、
上記で説明してきた本発明の実施例と同じ電気特
性および効果を得ることができる。この場合、１
次巻線および３次巻線は前記説明と同じものであ
る。
以上のように本発明によれば三相二相変換用変
圧器において１次巻線を星形結線とし、２次巻線
は、巻回数Ｎ／６とする第１相と第３相の巻線を
位相差が60度となるようにくの字形に接続し、さ
らに巻回数Ｎ／３の第２相の巻線を位相差が120
度となるように接続したものを２組を用意し、そ
の両端をＢ座の２次端子とし、これとは別に巻回
数Ｎ／（２√３）とする第１相、第３相の巻線を
位相差120度となるようにへの字形に接続したも
の２組を用意し、その両端をＡ座の２次端子と
し、３次巻線を三角結線としたものであるから、
１次巻線に三相電源を印加すると２次側のＡ座と
Ｂ座の各端子間に同じ大きさで位相差が90度であ
る電圧を各々２組ずつ発生させ、４つの２次端子
に同一負荷を接続すると三相電源には、平衡した
三相電流が流れるようになり、またＡ座、Ｂ座共
に２組ずつの電圧E2／２を発生する巻線が与え
られ、Ａ座の２組の巻線、Ｂ座の２組の巻線を
各々直列に接続し、接続点において放電器を介し
て接地すれば、Ａ座、Ｂ座の各両端子間には、従
来の同じ電圧E2が得られるが、２次側の絶縁階
級はE2／２に相当する値で良い。
圧器において１次巻線を星形結線とし、２次巻線
は、巻回数Ｎ／６とする第１相と第３相の巻線を
位相差が60度となるようにくの字形に接続し、さ
らに巻回数Ｎ／３の第２相の巻線を位相差が120
度となるように接続したものを２組を用意し、そ
の両端をＢ座の２次端子とし、これとは別に巻回
数Ｎ／（２√３）とする第１相、第３相の巻線を
位相差120度となるようにへの字形に接続したも
の２組を用意し、その両端をＡ座の２次端子と
し、３次巻線を三角結線としたものであるから、
１次巻線に三相電源を印加すると２次側のＡ座と
Ｂ座の各端子間に同じ大きさで位相差が90度であ
る電圧を各々２組ずつ発生させ、４つの２次端子
に同一負荷を接続すると三相電源には、平衡した
三相電流が流れるようになり、またＡ座、Ｂ座共
に２組ずつの電圧E2／２を発生する巻線が与え
られ、Ａ座の２組の巻線、Ｂ座の２組の巻線を
各々直列に接続し、接続点において放電器を介し
て接地すれば、Ａ座、Ｂ座の各両端子間には、従
来の同じ電圧E2が得られるが、２次側の絶縁階
級はE2／２に相当する値で良い。
従つて２次側の絶縁階級を半減し小型化並びに
絶縁信頼性を大幅に向上した三相二相変換用変圧
器を得ることができる。
絶縁信頼性を大幅に向上した三相二相変換用変圧
器を得ることができる。
第１図は本発明による三相二相変換用変圧器の
一実施例を示す結線図、第２図は第１図に示した
変圧器における各巻線の巻数比を示す説明図、第
３図から第５図は第１図に示した変圧器におてＡ
座のみに負荷をとつた場合の電流分布を示す説明
図、第６図から第８図は第１図に示した変圧器に
おいて、Ｂ座のみに負荷をとつた場合の電流分布
を示す説明図、第９図は第１図に示した変圧器に
おいて、Ａ、Ｂ座に同一負荷をとつた場合の電流
分布を示す説明図、第１０図は第９図における電
流のベクトル図、第１１図は本発明の２次巻線の
変形例を示す結線図、第１２図は従来の変形ウツ
ドブリツジ結線のき電用変圧器の結線図、第１３
図は従来の変形ウツドブリツジ結線におけるAT
方式の回路構成図、第１４図は新しい三相二相変
換用変圧器による新AT方式の回路構成図であ
る。 １，２……変形ウツドブリツジ結線の三相二相
変換用変圧器、昇圧用変圧器、３，１０……き電
用変圧器、４……単相電源、５……しや断器、６
Ａ，６Ｂ，６Ｃ……単巻変圧器、７……レール、
８……放電器、９……電気車、１１，１６Ｕ，１
６Ｖ，１６Ｗ……１次巻線、１２Ｔ……トロリ線
側に接続される２次巻線、１２Ｆ……フイーダ側
に接続される２次巻線、１３……直列コンデン
サ、１４……保護ギヤツプ、１５……本発明によ
る三相二相変換用変圧器、１７U1，１７U2，１７
Ｕ３，１７U4，１７V1，１７V2，１７V3，１７V4。１
７W1，１７W2，１７W3，１７W4…２次の各巻線、
１８…３次安定巻線、１９…三相電源、２０…負
荷
一実施例を示す結線図、第２図は第１図に示した
変圧器における各巻線の巻数比を示す説明図、第
３図から第５図は第１図に示した変圧器におてＡ
座のみに負荷をとつた場合の電流分布を示す説明
図、第６図から第８図は第１図に示した変圧器に
おいて、Ｂ座のみに負荷をとつた場合の電流分布
を示す説明図、第９図は第１図に示した変圧器に
おいて、Ａ、Ｂ座に同一負荷をとつた場合の電流
分布を示す説明図、第１０図は第９図における電
流のベクトル図、第１１図は本発明の２次巻線の
変形例を示す結線図、第１２図は従来の変形ウツ
ドブリツジ結線のき電用変圧器の結線図、第１３
図は従来の変形ウツドブリツジ結線におけるAT
方式の回路構成図、第１４図は新しい三相二相変
換用変圧器による新AT方式の回路構成図であ
る。 １，２……変形ウツドブリツジ結線の三相二相
変換用変圧器、昇圧用変圧器、３，１０……き電
用変圧器、４……単相電源、５……しや断器、６
Ａ，６Ｂ，６Ｃ……単巻変圧器、７……レール、
８……放電器、９……電気車、１１，１６Ｕ，１
６Ｖ，１６Ｗ……１次巻線、１２Ｔ……トロリ線
側に接続される２次巻線、１２Ｆ……フイーダ側
に接続される２次巻線、１３……直列コンデン
サ、１４……保護ギヤツプ、１５……本発明によ
る三相二相変換用変圧器、１７U1，１７U2，１７
Ｕ３，１７U4，１７V1，１７V2，１７V3，１７V4。１
７W1，１７W2，１７W3，１７W4…２次の各巻線、
１８…３次安定巻線、１９…三相電源、２０…負
荷
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ １次巻線は三相とも同一巻回数である星形結
線とし、２次巻線は第２相で巻回数Ｎ／３の巻線
２個と、第１相と第３相で巻回数Ｎ／６の巻線各
２個を用意し第１相の巻線と第３相の巻線の位相
差が60度でかつ、第２相と第１相・第３相の巻線
の位相差が120度になるように、第１相・第２
相・第３相の巻線各１個を直列に接続した２組
と、第１相と第３相で巻回数Ｎ／２√３とする巻線 各２個をさらに用意しそれらの第１相の巻線１個
と第３相の巻線１個を位相差が120度になるよう
に各々で直列に接続した２組とからなり、３次巻
線は三相とも同一巻回数である三角結線とした巻
線群を有し、前記２次巻線の第１相と第３相の巻
線を直列に接続したものの両端をＡ座の２次端子
とし、前記第１相、第２相、第３相の巻線を直列
に接続したものの両端をＢ座の２次端子とし、１
次側に三相電圧を印加した場合に２次側のＡ座と
Ｂ座の各端子間に同じ大きさで位相座が90度であ
る電圧を各々２組ずつ発生することを特徴とする
三相二相変換用変圧器。 ２ １次巻線は三相とも同一巻回数である星形結
線とし、２次巻線は第２相で巻回数Ｎ／３の巻線
２個と、第１相と第３相で巻回数Ｎ／６の巻線各
２個を用意し第１相の巻線と第３相の巻線の位相
差が60度でかつ、第２相と第１相・第３相の巻線
の位相差が120度になるように、第１相・第２
相・第３相の巻線各１個を直列に接続した２組
と、第１相と第３相で巻回数Ｎ／２√３とする巻線 各２個をさらに用意しそれらの第１相の巻線１個
と第３相の巻線１個を位相差が120度になるよう
に各々で直列に接続した２組とからなり、３次巻
線は三相とも同一巻回数である三角結線とした巻
線群を有し、前記２次巻線の第１相と第３相の巻
線を直列に接続したものの両端をＡ座の２次端子
とし、前記第１相、第２相、第３相の巻線を直列
に接続したものの両端をＢ座の２次端子とし、Ａ
座、Ｂ座共に２組ずつの電圧E2／２を発生する
巻線が与えられ、Ａ座の２組の巻線、Ｂ座の２組
の巻線を各々直列に接続し、接続点において放電
器を介して接地することを特徴とした三相二相変
換用変圧器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61187738A JPS6346713A (ja) | 1986-08-12 | 1986-08-12 | 三相二相変換用変圧器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61187738A JPS6346713A (ja) | 1986-08-12 | 1986-08-12 | 三相二相変換用変圧器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6346713A JPS6346713A (ja) | 1988-02-27 |
| JPH0426765B2 true JPH0426765B2 (ja) | 1992-05-08 |
Family
ID=16211327
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61187738A Granted JPS6346713A (ja) | 1986-08-12 | 1986-08-12 | 三相二相変換用変圧器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6346713A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5762870B2 (ja) * | 2011-07-27 | 2015-08-12 | 株式会社東芝 | 励磁突入電流抑制装置 |
| JP5740240B2 (ja) * | 2011-08-03 | 2015-06-24 | 株式会社東芝 | 励磁突入電流抑制装置 |
| CN102568795B (zh) * | 2011-12-30 | 2014-09-17 | 天威云南变压器股份有限公司 | 三相变两相平衡变压器 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5441419A (en) * | 1977-09-07 | 1979-04-02 | Hitachi Ltd | Three-phase.two-phase power conversion transformer |
-
1986
- 1986-08-12 JP JP61187738A patent/JPS6346713A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5441419A (en) * | 1977-09-07 | 1979-04-02 | Hitachi Ltd | Three-phase.two-phase power conversion transformer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6346713A (ja) | 1988-02-27 |
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