JPH0568377A - 整流装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 自己飽和形磁気増幅器を有する整流装置に雷
サージ等が侵入した時に、その制御回路側に発生するサ
ージ電圧を低く抑える。 【構成】 自己飽和形磁気増幅器３ｕ〜３ｚを、Ｕ相と
Ｘ相，Ｖ相とＹ相およびＷ相とＺ相の３組に分け、それ
ぞれの組内の制御巻線３２ｕと３２ｘ，３２ｖと３２ｙ
および３２ｗと３２ｚを直列に接続するとともに、各組
間に少なくとも１個の直流リアクトル４０１，４０２お
よび４０３を分散して配置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、整流装置に内蔵され
た自己飽和形磁気増幅器の制御巻線側の回路に発生する
サージを抑制するための構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自己飽和形磁気増幅器を有する整流装置
は、例えば「三菱電機技報」、Ｖｏｌ．４１，Ｎｏ．６
（１９６７年）の第８２２〜８２８頁に掲載された電気
化学用定電流制御盤に示されているように、大電流直流
電源として従来よりよく利用されている。図３は、自己
飽和形磁気増幅器を有する、３相全波整流方式の従来の
整流装置を示す回路図である。図において、１は例えば
１次側が位相巻線を有する星形結線されかつ２次側が三
角結線された三相変圧器、２ｕ〜２ｚはこの三相変圧器
１の２次側に接続されたそれぞれＵ相〜Ｚ相の整流用ダ
イオード（詳しく云えば、Ｕａ相には２ｕおよび２ｘ
が、Ｖａ相には２ｖおよび２ｙが、そしてＷａ相には２
ｗおよび２ｚが接続されている。）３ｕ〜３ｚは各整流
用ダイオードと直列接続されたそれぞれＵ相〜Ｚ相の自
己飽和形磁気増幅器、３１ｕ〜３１ｚは自己飽和形磁気
増幅器３ｕ〜３ｚの１次側巻線に相当する主回路導体、
３２ｕ〜３２ｚは自己飽和形磁気増幅器３ｕ〜３ｚの２
次側巻線に相当する制御巻線、３３ｕ〜３３ｚは自己飽
和形磁気増幅器３ｕ〜３ｚの鉄芯、４は直流リアクト
ル、５は制御用直流電源であり、そして直流リアクトル
４を介して制御巻線３２ｕから３２ｚまで順に主回路電
流と逆方向に鉄芯３３ｕ〜３３ｚを励磁する方向に電流
を流す様に接続して制御回路を構成してある。図４は自
己飽和形磁気増幅器３ｕ〜３ｚの内の１つの斜視図であ
る。図において、３１は主回路導体、３２は制御巻線、
そして３３は鉄芯である。ここで、一般的には、主回路
導体３１は１ターン、制御巻線３２は５〜７ターン、鉄
芯３３に巻かれている。図５は自己飽和形磁気増幅器３
ｕ〜３ｚの磁束φと、磁界Ｈの関係を表したグラフ図で
ある。図において、横軸は磁界Ｈで、右方向に主回路電
流による励磁方向、左方向に制御巻線電流による励磁方
向を表し、また、縦軸は磁束φで、φｒは制御巻線電流
をゼロとした時の主回路電流がゼロから定格値まで変化
した場合の磁束の変化量、そしてφｃは制御巻線電流を
流した時の、主回路電流がゼロから定格値まで変化した
場合の磁束の変化量を表す。なお、図中、点Ａは制御巻
線電流を流した時の、主回路電流が流れていない場合の
磁束φの位置、点Ｂは制御巻線電流を流していない時
の、主回路電流が流れていない場合の磁束φの位置、そ
して点Ｃは主回路電流が定格値まで流れた場合の磁束φ
の位置を示す。

【０００３】次に動作について説明する。いま、図３の
Ｕ相のダイオード２ｕがＯＮ状態となり、電流が流れ始
めた場合を考える。自己飽和形磁気増幅器３ｕの制御巻
線３２ｕには、直流リアクトル４を通し制御用直流電源
５より直流リアクトル４を通して予め制御電流が流れて
おり、図５の磁束φと磁界Ｈのグラフ図の点Ａまで磁化
されているので、主回路電流が流れ始めると、鉄芯３３
ｕの磁束はφｃだけ変化することになる。そして、主回
路導体３１ｕの両端には、その磁束の変化φｃに対応す
るだけの電圧を吸収することになる。さらにＶ相からＺ
相に関しても同様である。この磁束の変化φｃの値は、
制御用直流電源５により予め流しておく制御電流の値に
より、φｒ〜φｃまで調整することができ、従って制御
用直流電源５の出力を調整することにより、整流装置の
出力電圧を調節することができるようになっている。な
お、直流リアクトル４は、自己飽和形磁気増幅器３ｕ〜
３ｚの制御巻線３２ｕ〜３２ｚに発生する電圧を吸収す
るためのものである。すなわち、自己飽和形磁気増幅器
３ｕ〜３ｚは、直流リアクトル４が電圧を吸収している
間は、主回路導体３１ｕ〜３１ｚと、制御巻線３２ｕ〜
３２ｚとの間で変圧器として働くので、主回路導体３１
ｕ〜３１ｚの両端に発生する電圧の５〜７倍（主回路導
体と、制御巻線の巻数比）の電圧が発生する。そしてこ
の電圧を直流リアクトル４で吸収することにより、制御
用直流電源５に過大な電圧が加わらないようにしてい
る。

【０００４】いま、ここで、三相変圧器１の１次側より
雷サージ等のサージが侵入した場合を考えると、そのサ
ージのタイミングや、三相変圧器１の巻線、変圧器内部
の浮遊容量等により現在ＯＦＦ状態のダイオードが瞬間
的にＯＮする場合がある。すなわち、Ｕ相とＹ相のダイ
オード２ｕと２ｙがＯＮ状態の時に、三相変圧器１の１
次側のある１相に雷サージが侵入した場合、その瞬間に
Ｖ相，Ｗ相およびＸ相のダイオード２ｖ，２ｗおよび２
ｘの３つが同時にＯＮ状態になる場合がある。この場
合、三相変圧器１を通し、整流装置主回路側にその雷サ
ージ電圧が移行してくるが、さらに、その電圧が自己飽
和形磁気増幅器３ｖ，３ｗおよび３ｘを通して制御巻線
３２ｖ，３２ｗおよび３２ｘに移行する。なお、この場
合も、自己飽和形磁気増幅器３ｖ，３ｗおよび３ｘは、
変圧器として働き、主回路側の５〜７倍のサージ電圧が
発生する。さらに、制御巻線側は、直列に接続されてい
るため、それらが合計されて非常に高いサージ電圧とな
る。そしてこの非常に高いサージ電圧のために、制御巻
線と、主回路間や対地間の絶縁が破壊されてアークを発
生し、整流装置内で火災が発生したり、直流リアクトル
４の絶縁が破壊し、制御用直流電源５にサージが侵入
し、制御不能となることがあつた。なお、三相変圧器１
次側のサージ電圧波形に関し、三相変圧器の結線や浮遊
容量の影響により、例えば１次側電圧が正のピーク時に
瞬間的に負側に反転するような場合にも上述のようなこ
とが起きる場合があり、従って三相変圧器１次側に、高
性能なサージアレスタを設置した場合も、防ぐことがで
きなかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】自己飽和形磁気増幅器
を有する従来の整流装置は上述したように構成されてい
るので、雷等のサージが発生した場合、自己飽和形磁気
増幅器の制御巻線側に非常に大きなサージ電圧が発生
し、制御回路が破壊され、制御不能となったり、また、
場合によっては、整流装置内部にアークが発生し、火災
に至るという問題点があった。

【０００６】この発明は、このような問題点を解決する
ためになされたもので、雷等のサージが発生した場合で
も、制御不能になったり、火災に至ることのない整流装
置を得ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る整流装置
は、その内蔵自己飽和形磁気増幅器をＵ相とＸ相，Ｖ相
とＹ相およびＷ相とＺ相の３組に分け、それぞれの組内
の制御巻線を直列に接続するとともに、各組間に少なく
とも１個の直流リアクトルを配置したものである。

【０００８】

【作用】この発明における整流装置は、各相の自己飽和
形磁気増幅器の制御巻線間の結線を最適になるように組
合せ、また複数個の直流リアクトルによりサージ電圧を
分散させて吸収するようにしたことにより、制御回路側
のサージ電圧を比較的低く抑えることが可能となる。

【０００９】

【実施例】実施例１．以下、この発明の一実施例を図に
ついて説明する。この発明の実施例１を回路図で示す図
１において、従来例と同一部品には同一符号をつけて示
す。４０１は制御用直流電源５と、ｕ相の制御巻線３２
ｕとの間に設けられ、従来の直流リアクトル４の１／３
のインダクタンスを持つ直流リアクトル、４０２はｘ相
の制御巻線３２ｘと、ｖ相の制御巻線３２ｖとの間に設
けられ、直流リアクトル４０１と同等の直流リアクト
ル、そして４０３はＹ相の制御巻線３２ｙと、Ｗ相の制
御巻線３２ｗとの間に設けられ、直流リアクトル４０１
と同等の直流リアクトルである。また、制御回路は、制
御用直流電源５、直流リアクトル４０１、制御巻線３２
ｕと３２ｘ、直流リアクトル４０２、制御巻線３２ｖと
３２ｙ、直流リアクトル４０３、そして制御巻線３２ｗ
と３２ｚをこの順に通って再び制御用直流電源５に戻る
ように構成されている。なお、従来例と同様に、各制御
巻線は、主回路電流と逆方向に鉄芯を励磁する方向に制
御電流が流れるように接続されている。

【００１０】次に、この発明の動作について説明する。
まず、三相全波整流装置では、通常の運転時、最低限２
個のダイオードがＯＮ状態となっており、例えばＵ相の
ダイオード２ｕがＯＮしている場合、Ｙ相のダイオード
２ｙかＺ相のダイオード２ｚが必ず同時にＯＮしてい
る。また、これら２つのＯＮ状態のダイオードには定格
の主回路電流が流れており、従って図５の自己飽和形磁
気増幅器の磁束φと磁界Ｈのグラフ図において、磁束φ
はＣ点にあり、自己飽和形磁気増幅器は完全に飽和状態
となっている。また、これら２つのＯＮ状態のダイオー
ドの相と反対方向の自己飽和形磁気増幅器（Ｕ相に対し
てはＸ相の３ｘ，Ｙ相に対してはＶ相の３ｖ、またはＺ
相に対してはＷ相の３ｗ）の磁束φは図５の点Ａの状態
にある。ここで、サージ電圧により、三相変圧器２次側
の電圧が瞬間的に反転した場合を考えると、現在ダイオ
ードがＯＮし、定格電流の流れている相の自己飽和形磁
気増幅器はその相の導体等によるリアクタンスのため
に、急には電流がゼロにはならないため、磁束φの値は
ほとんど変化せずに点Ｃに留るが、現在ダイオードがＯ
ＦＦしている相の自己飽和形磁気増幅器は電圧が反転す
ると同時に磁束φが点Ａから点Ｃの方向へ急激に変化
し、磁束φの大きな変化が生じ、結果として、制御巻線
側に大きなサージ電圧を発生させる。また、両方のダイ
オード例えばＷ相とＺ相のダイオード２ｗと２ｙが共に
ＯＦＦ状態で、両方の自己飽和形磁気増幅器の磁束φが
点Ａにある場合は、そのサージ電圧波形の極性により、
例えば正方向に反転した場合であれば、ダイオード２ｗ
がＯＮし、制御巻線３２ｗ側にのみ大きなサージ電圧が
発生し、逆に負方向に反転した場合であれば、ダイオー
ド２ｚがＯＮし、制御巻線３２ｚ側にのみ大きなサージ
電圧が発生することになる。すなわち、制御巻線３２ｕ
と３２ｘ，３２ｖと３２ｙ，および３２ｗと３２ｚをそ
れぞれ接続した場合、サージ電圧はそれぞれの制御巻線
の組のどちらか一方のみで発生することになる。そして
それぞれの制御巻線の組の間に、図１に示すように、直
流リアクトル４０１，４０２および４０３を設置すれ
ば、それぞれの直流リアクトルは各制御巻線１つ分の発
生サージ電圧分を吸収すればよく、また対主回路電圧や
対地電圧も、最大制御巻線１つ分の発生サージ電圧分の
みとなり、従来方式に比して約１／３に低減することが
できる。従って、絶縁が簡単になり、制御用直流電源５
を破壊したり、アークによる火災が生じたりしない整流
装置を簡単に得ることができるようになる。

【００１１】実施例２．なお、上記実施例では、直流リ
アクトル４０１，４０２，４０３の３個を用いた例につ
いて説明したが、これを図２のように、従来例の直流リ
アクトル４の１／４のインダクタンスの直流リアクトル
４１１，４１２，４１３，４１４の４個を用いて制御回
路を構成してもよく、このような制御回路において、例
えば制御用直流電源５をほぼ対地電位に固定した場合、
各制御巻線の発生サージ電圧を対地電位に対して均等に
正負に振り分けることができ、結果として従来方式に比
して約１／４に対地サージ電圧を低減することができ
る。

【００１２】なお、上記実施例１および２では、制御巻
線３２ｕ，３２ｘの次に、３２ｖ，３２ｙ，そして最後
に３２ｗ，３２ｙとしているが、この順番は、特に問題
はなく、例えば３２ｕ，３２ｘの次に、３２ｗ，３２
ｚ，そして最後に３２ｖ，３２ｙとしても同一の効果が
得られる。

【００１３】また、上記実施例１において、３個の直流
リアクトル４０１，４０２および４０３の位置は特に問
題はなく、例えば制御用直流電源５から直接制御巻線３
２ｕに接続し、代りに制御巻線３２ｚと制御用直流電源
５の間に直流リアクトル４０１を設けても同一の効果が
得られる。

【００１４】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、自己
飽和形磁気増幅器をＵ相とＸ相，Ｖ相とＹ相，およびＷ
相とＺ相の３組に分け、それぞれの組内の制御巻線を直
列に接続するとともに、各組間に少なくとも１個の直流
リアクトルを分散して配置したので、制御回路側のサー
ジ電圧を、従来方式に比べて１／３〜１／４程度に低く
抑えることが出来、従って簡単な絶縁により制御用直流
電源をサージから保護し、またアークによる火災の起こ
りにくい整流装置が得られるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す回路図である。

【図２】この発明の他の実施例を示す回路図である。

【図３】従来の整流装置を示す回路図である。

【図４】自己飽和形磁気増幅器の斜視図である。

【図５】自己飽和形磁気増幅器の磁束φと磁界Ｈのグラ
フ図である。

【符号の説明】

３ｕ〜３ｚ 自己飽和形磁気増幅器 ３２ｕ〜３２ｚ 自己飽和形磁気増幅器の制御巻線 ４０１〜４０３，４１１，４１４ 直流リアクトル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自己飽和形磁気増幅器を有する整流装置
   において、前記自己飽和形磁気増幅器のＵ相とＸ相の制
   御巻線、Ｖ相とＹ相の制御巻線、およびＷ相とＺ相の制
   御巻線をそれぞれ直列に接続し、直列接続した制御巻線
   の各組間に少なくとも１個の直流リアクトルを設置した
   ことを特徴とする整流装置。