JPH05114522A - 零相変流器 - Google Patents

零相変流器

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Publication number
JPH05114522A
JPH05114522A JP3094854A JP9485491A JPH05114522A JP H05114522 A JPH05114522 A JP H05114522A JP 3094854 A JP3094854 A JP 3094854A JP 9485491 A JP9485491 A JP 9485491A JP H05114522 A JPH05114522 A JP H05114522A
Authority
JP
Japan
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compensation
coils
zero
iron core
compensation coils
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP3094854A
Other languages
English (en)
Inventor
Jinpei Koyama
仁平 小山
Fumio Shimada
二三夫 嶋田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Kinzoku Co Ltd
Original Assignee
Nippon Kinzoku Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Kinzoku Co Ltd filed Critical Nippon Kinzoku Co Ltd
Priority to JP3094854A priority Critical patent/JPH05114522A/ja
Publication of JPH05114522A publication Critical patent/JPH05114522A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/20Instruments transformers
    • H01F38/22Instruments transformers for single phase ac
    • H01F38/28Current transformers
    • H01F38/30Constructions
    • H01F2038/305Constructions with toroidal magnetic core
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H83/00Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current
    • H01H83/14Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current operated by imbalance of two or more currents or voltages, e.g. for differential protection
    • H01H83/144Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current operated by imbalance of two or more currents or voltages, e.g. for differential protection with differential transformer

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  • Transformers For Measuring Instruments (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】長円形の零相変流器において、鉄心11または
磁気シールド部材15の上に複数の補償コイル21,2
2を巻回し、これら補償コイル21,22を互いに接続
した。 【効果】漏れ磁束によってこれら補償コイル21,22
に電流が流れ、この電流は補償コイル21,22間を循
環し、これら補償コイル21,22によって漏れ磁束を
吸収し、漏れ磁束による残留電圧を低下させ、誤作動を
防止しかつ高い精度を得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、遮断器、開閉器、高圧
交流遮断機等に使用される零相変流器に関する。さらに
特定すれば、本発明は補償コイルを有し、漏れ磁束を効
率的に吸収することができる零相変流器に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の零相変流器は、一般に図10およ
び図11に示すように構成されている。すなわち、この
零相変流器は、長円形たとえば半円と直線で構成される
形状の環状の鉄心1を有し、この鉄心は保護ケース2内
に収容されている。なお、この鉄心1は、緩衝部材3を
介して保持されている。そして、この保護ケース2の上
からこの鉄心1の全周にわたって零相検出コイル4が巻
回されている。また、これらの部品の全体は、磁気シー
ルド部材5、すなわち内側シールド部材5a、外側シー
ルド部材5b、上側シールド部材5c、および下側シー
ルド部材5dによって囲まれている。
【0003】このような零相変流器は、この鉄心1内に
たとえば三相交流の電線U,V,Wを挿通して使用す
る。なお、9はこれら電線の絶縁被覆である。これらの
電線U,V,Wや負荷側に漏電等が発生していない場合
には、これらの電線を流れる電流によって誘起される磁
束は全て打ち消し合い、零相検出コイル4には誘導電圧
は発生しない。
【0004】上記の電線やその負荷側等にに漏電が発生
すると、これらの電線内を流れる電流のバランスが崩
れ、零相電流が流れて零相検出コイル4に誘導電圧が発
生する。そして、この零相検出コイル4に誘起した電圧
を検出し、この誘導電圧が地絡継電器の所定の設定電圧
を超えた場合に遮断器等を作動させる。
【0005】ところで、高圧、大電流用の零相変流器で
は、上記の電線の径が太くなるため、上記の鉄心1はそ
の設置スペースを節約するため等の目的から、図示する
ような長円形状、たとえば半円と直線とで構成されるい
わゆるトラック形の形状をなしている。このような形状
の鉄心1は、たとえば遮断器の電線引き込み部におい
て、互いに平行に配列されている電線を囲んで配置で
き、その設置スペースを節減できる。
【0006】このような零相変流器において、たとえば
開閉器の投入時等に過大な電流が流れた場合等の過渡期
には、上記の磁気シールド部材内を通過する磁束が過大
となり、この磁気シールド部材が磁気飽和し、漏れ磁束
が発生することがある。このような漏れ磁束は、上記の
鉄心内に入り込み、漏電等が発生していないにもかかわ
らず、上記の零相検出コイルに電圧すなわち残留電圧が
誘起し、この残留電圧が設定電圧を超えると遮断器等が
誤作動することがあった。
【0007】特に、大電流用の零相変流器では、上記の
ような漏れ磁束の影響も大きくなり、誤作動を生じやす
い。このため、従来では、この遮断器を作動させるため
の地絡継電器の設定電圧を高くし、このような誤作動を
防止していた。しかし、このようにすると、この地絡継
電器の感度が低下し、確実な遮断作動の妨げになる可能
性もあった。さらに、三相交流の電線では、負荷側の機
器等の試験、点検等のため、単相で通電する場合があ
り、このような場合にはこの単相の電線と鉄心との幾何
学的な配置関係のアンバランスがより大きくなり、上記
のような不具合がより発生しやすくなる。
【0008】このような不具合を改善するには、上記の
磁気シールド部材の断面積を大きくしたり、この磁気シ
ールド部材や鉄心の材料により透磁性が高く、かつ飽和
磁束密度の高い材料を使用し、漏れ磁束を減少させるこ
とが考えられる。しかし、このような方法では、その効
果が十分でなく、またこの零相変流器が大形化したり製
造コストが上昇する等の不具合を生じる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は以上の事情に
基づいてなされたもので、上記のような残留電圧を効果
的に減少させ、より確実な作動をなし、また検出感度を
向上させることができる零相変流器を提供するものであ
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、鉄心または磁
気シールド部材の上に複数の補償コイルを巻回し、これ
らの補償コイルを互いに接続したものである。
【0011】また、本発明の実施例では、鉄心、磁気シ
ールドは、2個の半円形の屈曲部分と、これら屈曲部分
の間を連続する2個の直線状の中間部分とからなるトラ
ック形のものである。そして、上記の補償コイルは、上
記の屈曲部分にそれぞれ巻回された2個の屈曲部補償コ
イルと、上記の2個の中間部にわたって巻回された1個
の中間部補償コイルの3個の補償コイルを備えている。
また、これら3個の補償コイルの長さは、全周の長さの
それぞれ3分の1の長さを有している。
【0012】
【作用】過大な電流が流れた場合等に、上記の磁気シー
ルドから漏れ磁束が発生した場合、この漏れ磁束によっ
て上記の補償コイルに電流が流れ、これらの補償コイル
は互いに並列に接続されているので、これらの補償コイ
ルの間に循環電流が流れ、漏れ磁束はこれらの補償コイ
ルに効果的に吸収される。したがって、この漏れ磁束に
よる残留電圧が低くなり、より信頼性が高く、かつ精度
の高い零相変流器が得られる。
【0013】また、上記の実施例のものは、鉄心および
磁気シールド部材がトラック形の計上をなしている。こ
のような形状のものは、両側の屈曲部分と、中間部分と
では漏れ磁束密度の分布の特性が相違し、屈曲部分では
漏れ磁束密度の分布がほぼ均一であるが、中間部分では
漏れ磁束密度の分布が不均一である。したがって、これ
ら漏れ磁束密度の分布特性の相違する部分ごとに補償コ
イルを配置したので、この漏れ磁束をより効果的に吸収
できる。
【0014】
【実施例】以下、図1ないし図3を参照して本発明の一
実施例を説明する。この実施例は、高圧、大電流用の開
閉器、遮断器等に使用される零相変流器である。すなわ
ち、この零相変流器は、長円形たとえば半円と直線で構
成されるいわゆるトラック形の環状の鉄心11を有し、
この鉄心は保護ケース12内に収容されている。なお、
この鉄心11は、緩衝部材13を介して保持されてい
る。そして、この保護ケース12の上からこの鉄心11
の全周にわたって零相検出コイル14が巻回されてい
る。また、これらの部品の全体は、上記の鉄心と同様の
トラック形の磁気シールド部材15によって囲まれてい
る。この磁気シールド部材15は、内側シールド部材1
5a、外側シールド部材15b、上側シールド部材15
c、および下側シールド部材15dによって構成されて
いる。
【0015】そして、上記のトラック形の磁気シールド
部材15の両側の半円形の屈曲部分32、33には、そ
れぞれ屈曲部補償コイル22,23がそれぞれ巻回され
ている。また、上記の2個の中間部分31a,31bの
上には、それぞれ第1の中間部補償コイル21a、第2
の中間部補償コイル21bが巻回され、これら補償コイ
ル21a,21bは図3に示す如く直列に接続され、実
質的に1個の中間部補償コイル21を構成している。こ
れらの補償コイル21,22,23は、その巻方向が同
じであり、また巻数、すなわち屈曲部補償コイル22,
23の巻数と、中間部補償コイルの巻数すなわち第1お
よび第2の中間部補償コイル21a,21bの巻数の合
計は、互いに等しい。また、上記の屈曲部分32,3
3、屈曲部補償コイル22,23の長さはそれぞれ全周
の長さの3分の1であり、また中間部分31a,31
b、第1および第2の中間部補償コイル21a,21b
の長さはそれぞれ全周の長さの6分の1であり、したが
って中間部分32,33の合計長さ、第1および第2の
中間部補償コイル21a,21bの合計長さはそれぞれ
全周の3分の1である。
【0016】そして、これら屈曲部補償コイル22,2
3、中間部補償コイル21は、図3に示す如く互いに接
続されている。なお、この実施例では、図3に示す如
く、これらの補償コイルは互いに並列に接続されてい
る。
【0017】このような零相変流器は、この鉄心11内
にたとえば三相交流の電線U,V,Wを挿通して使用す
る。なお、19はこれら電線の絶縁被覆である。これら
の電線U,V,Wに流れる電流によって発生する磁束
は、これらの電線に漏電が生じていない場合には、互い
に打ち消し合い、零相検出コイル14には誘導電圧は発
生しない。
【0018】また、これらの電線U,V,Wや負荷側に
漏電等が発生した場合には、これらの電線内を流れる電
流のバランスが崩れ、これら電線によって誘起される磁
束が完全には打ち消し合わなくなり、零相検出コイル1
4に誘導電圧が発生する。
【0019】また、漏電等が発生していない場合でも、
過大な電流等が流れた場合には、たとえば上記の磁気シ
ールド部材15内の磁束密度が過大となって磁気飽和
し、漏れ磁束が生じる。しかし、この実施例では、この
磁気シールド部材15の外側に補償コイル21,22,
23が巻回されており、この漏れ磁束によってこれら補
償コイル21,22,23内に電流が流れるが、これら
の電流はこれらの補償コイル21,22,23の間を循
環して流れ、これによって上記の漏れ磁束がこれらの補
償コイルに吸収される。したがって、このような漏れ磁
束が上記の鉄心11内に侵入し、零相検出コイル14に
残留電圧が発生するのを防止する。
【0020】また、この実施例では、これらの補償コイ
ルは、中間部分31a,31b、屈曲部分32,33、
にそれぞれ対応して3個の補償コイル21,22,23
を配置したので、より効率的に漏れ磁束を吸収できる。
【0021】この理由は以下のものである。すなわち、
図4ないし図6には補償コイルを設けない場合の漏れ磁
束密度の分布を示す。これら図中の線e,f,g,は、
それぞれ電線U,V,Wに通電する一次電流の値を変え
た場合の漏れ磁束密度の分布を示す線であり、これら線
の各部から各相の中心までの距離が磁束密度を示す。図
4は3本の電線に通電した三相交流の場合、図5は2本
の電線U,Wに通電した単相交流の場合、図6は2本の
電線U,Vに通電した単相交流の場合である。
【0022】これらの図から明らかなように、いずれの
場合でも、屈曲部分32,33では漏れ磁束密度の分布
はほぼ均一であるが、中間部分31a,31bでは漏れ
磁束密度の分布は不均一でかつ対称である。したがっ
て、これら漏れ磁束密度の分布の特性の相違する部分ご
とにそれぞれ補償コイルを配置すれば、これらの補償コ
イルはその配置部分の漏れ磁束密度の分布特性に対応し
た設計とすることができ、効率的に漏れ磁束を吸収でき
る。
【0023】また、図7ないし図9には、上記のような
補償コイル21,22,23を配置した場合の磁束密度
の分布を示す。これらの図は上記の図4ないし図6に対
応するもので、図7は三相交流の場合、図8は電線U,
Wに通電した単相交流の場合、図9は電線U,Vに通電
した単相交流の場合である。これら図7ないし図9から
明らかなように、本発明のものは、漏れ磁束密度が少な
くなり、またいずれの場合でも漏れ磁束密度の分布が全
周にわたってほぼ均一であり、より確実な作動と高い精
度を達成することができる。
【0024】なお、本発明は上記の実施例には限定され
ない。たとえば、補償コイルの数や配置は、上記のよう
な鉄心や磁気シールド部材の形状、漏れ磁束密度の分布
その他の条件に対応して適宜設定することができる。
【0025】また、補償コイルは、磁気シールド部材の
内側、すなわち鉄心の上に巻回することができる。さら
に、鉄心や磁気シールド部材の形状は、上記のようなト
ラック形に限らず、楕円その他の長円形のものでもよ
い。
【0026】
【発明の効果】上述の如く本発明によれば、漏れ磁束を
効果的に吸収し、零相検出コイルの残留電圧を低下さ
せ、より確実な作動とより高精度な零相変流器を提供す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の零相変流器の概略的な正面
図。
【図2】図1の2−2線に沿う断面図。
【図3】補償コイルの結線図。
【図4】補償コイルがない場合の漏れ磁束密度の分布
図。
【図5】補償コイルがない場合の漏れ磁束密度の分布
図。
【図6】補償コイルがない場合の漏れ磁束密度の分布
図。
【図7】補償コイルがある場合の漏れ磁束密度の分布
図。
【図8】補償コイルがある場合の漏れ磁束密度の分布
図。
【図9】補償コイルがある場合の漏れ磁束密度の分布
図。
【図10】従来の零相変流器の概略的な正面図。
【図11】図10の11−11線に沿う断面図。
【符号の説明】
11 鉄心 14 零相検出コイル 15 磁気シールド部材 21 中間部補償コイル 22 屈曲部補償コイル 23 屈曲部補償コイル

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 長円形環状の鉄心と、この鉄心上に巻回
    された零相検出コイルと、これら鉄心および零相検出コ
    イルを覆う磁気シールド部材とを備えたものにおいて、
    上記の鉄心または磁気シールド部材の上に複数の補償コ
    イルを巻回し、これら補償コイルを互いに接続したこと
    を特徴とする零相変流器。
  2. 【請求項2】 前記の補償コイルは、3個の補償コイル
    であり、これらの補償コイルは、前記の鉄心の全周の長
    さのそれぞれ3分の1ずつであることを特徴とする請求
    項1の零相変流器。
  3. 【請求項3】 前記の鉄心および磁気シールド部材は、
    両側に形成された半円形の2個の屈曲部分と、これら屈
    曲部分の間を接続する直線状の2個の中間部分とからな
    るトラック形のものであり、前記の3個の補償コイル
    は、上記の屈曲部分にそれぞれ巻回された2個の屈曲部
    補償コイルと、上記の2個の中間部分に巻回された1個
    の中間部補償コイルであることを特徴とする請求項2の
    零相変流器。
  4. 【請求項4】 前記の屈曲部分および屈曲部補償コイル
    の長さは全周の長さの3分の1であり、また上記の中間
    部の長さは全周の6分の1であり、これら2個の中間部
    にわたって巻回された前記の中間部補償コイルの長さは
    全周の長さの3分の1であることを特徴とする請求項3
    の零相変流器。
JP3094854A 1991-04-02 1991-04-02 零相変流器 Pending JPH05114522A (ja)

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JP3094854A JPH05114522A (ja) 1991-04-02 1991-04-02 零相変流器

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ID=14121623

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001045128A1 (en) * 1999-12-16 2001-06-21 Abb Service S.R.L. Ground fault circuit breaker
KR100542245B1 (ko) * 2003-12-23 2006-01-11 한국표준과학연구원 전자보상 계기용 변류기
KR100832876B1 (ko) * 2006-12-08 2008-05-28 영화산업전기 주식회사 계기용 변류기 및 그 권선방법

Cited By (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001045128A1 (en) * 1999-12-16 2001-06-21 Abb Service S.R.L. Ground fault circuit breaker
KR100542245B1 (ko) * 2003-12-23 2006-01-11 한국표준과학연구원 전자보상 계기용 변류기
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