JPH0714633U - コンデンサ形計器用変圧器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】電圧印加直後または電圧復帰直後に２次電圧に
波形歪みが生じることがなく、しかも鉄共振抑制能力が
高いコンデンサ形計器用変圧器を提供する。 【構成】主コンデンサＣ1 及び分圧コンデンサＣ2 と、
分圧コンデンサＣ2 の両端の電圧を入力とする変圧器Ｔ
ｒとを備えたコンデンサ形計器用変圧器において、変圧
器Ｔｒの２次側に可飽和リアクトルＬs と抵抗ＲD とか
ら成る鉄共振抑制負担ＺD を接続する。可飽和リアクト
ルＬs の鉄心としてカットコアを用いる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はコンデンサ形計器用変圧器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

コンデンサ形計器用変圧器は、コンデンサにより分圧した計器用変圧器に加え るようにしたもので、その一例を図３に示した。図３は共振形のコンデンサ形計 器用変圧器を示したもので、Ｃ1 は線路に接続される端子Ｕに一端が接続された 主コンデンサ、Ｃ2 は主コンデンサＣ1 に対して直列に接続されて主コンデンサ Ｃ1 と反対側に位置する端子が接地される分圧コンデンサである。Ｔr は１次コ イルと２次コイルとを有する変圧器で、その１次コイルの一端は分圧コンデンサ Ｃ2 と主コンデンサＣ1 との接続点に接続され、１次コイルの他端は共振リアク トルＬを通して分圧コンデンサＣ2 の接地側端子に接続されている。

【０００３】 図示の例では、変圧器Ｔr の２次側が短絡されたときに変圧器及び共振リアク トルを通して流れる電流を抑制するため、保護ギャップＧと共振コンデンサＣo と保護ギャップの消弧特性を改善するための抵抗器Ｒo との直列回路からなる２ 次短絡保護回路１が共振リアクトルＬに対して並列に接続されている。変圧器の ２次コイルの両端から出力端子ｕ，ｖが引き出され、これらの出力端子間に２次 負担Ｚb が接続される。またＺD は変圧器Ｔｒの鉄共振抑制負担で、この抑制負 担は２次コイルの両端に接続されている。

【０００４】 変圧器の２次側が短絡されると、共振リアクトルＬに高電圧が誘起するため、 保護ギャップＧで放電が生じる。これにより共振コンデンサＣo が共振リアクト ルＬに並列に接続されるため、分圧コンデンサＣ2 から変圧器Ｔr 側を見たイン ピーダンスが増大し、短絡電流が抑制される。

【０００５】 鉄共振抑制負担ＺD は、図４に示したような可飽和リアクトルＬs と抵抗ＲD との直列回路からなり、可飽和リアクトルＬs は、図５に示したようなけい素鋼 板を用いたリングコア２´にコイル３を巻回したものからなっている。

【０００６】 なお、抵抗ＲD として抵抗器を接続する代りにリアクトルＬs のコイルにマン ガン線等の抵抗線を用いることでコイル自身に所用の抵抗値を持たせることによ り抵抗ＲD と可飽和リアクトルＬs との直列回路を構成する場合もある。

【０００７】 コンデンサ形計器用変圧器に鉄共振抑制負担を設けない場合には、１次電圧の 突印や２次側の短絡、復帰等の電気的なショックが与えられると、変圧器の鉄心 が飽和して１／３調波または１／５調波等の分数調波共振（鉄共振）が発生する 可能性がある。鉄共振抑制負担ＺD が設けられている場合には、変圧器の鉄心が 飽和する前に、可飽和リアクトルの分路に電流が流れ込んで抵抗ＲD によりその エネルギーが消費されるため、分数調波の共振が抑制される。

【０００８】 なおコンデンサ形計器用変圧器の構成は図３に示したものに限らず、共振リア クトルＬが設けられない非共振形や、共振リアクトルを２次側に挿入する形式の もの等がある。また２次短絡保護回路を設ける代りに、２次側にヒューズを接続 するようにしたものもある。

【０００９】

【考案が解決しようとする課題】

リングコアを可飽和リアクトルＬs の鉄心として用いた場合、該鉄心の磁化曲 線は図６に示す通りである。図３のコンデンサ形計器用変圧器において、リング コア２´の残留磁束密度が＋Ｂ1 の状態で、磁束が増加する位相で電源電圧が印 加されたとすると、リングコア２´の磁束密度は図６に破線で示したように、飽 和磁束密度Ｂs に近づく側に変化する。可飽和リアクトルの鉄心にリングコア２ ´が用いられている場合、残留磁束密度Ｂ1 が大きいため、残留磁束密度と印加 電圧の位相との組み合わせが最悪の場合には、可飽和リアクトルの鉄心の磁束密 度が飽和磁束密度Ｂs に達して可飽和リアクトルＬs に大電流が流れ込み、その 電流による電圧降下により２次電圧に波形歪みが生じるという問題があった。

【００１０】 図７は、図３のコンデンサ形計器用変圧器において、鉄共振抑制負担ＺD の可 飽和リアクトルＬs にリングコアを用いた場合について、電圧復帰直後の波形歪 みの有無を観察する試験を行った結果を示したもので、図７（Ａ）は１次印加電 圧の波形を示し、（Ｂ）は２次電圧波形を示している。この試験では、２次短絡 、復帰の電気ショックを与えて２次電圧復帰直後の波形を観測した。図７（Ｂ） においてＴs は変圧器の２次側が短絡している期間を示し、Ｔd は２次短絡保護 回路の保護ギャップＧで放電が生じている期間を示している。変圧器の２次側が 短絡されると、保護ギャップＧで放電が生じ、共振コンデンサが共振リアクトル に並列に接続されて短絡電流が抑制される。２次側の短絡が解除された後一定の 時間が経過した時点で保護ギャップＧで放電が止まる。試験では、保護ギャップ Ｇでの放電が停止した後、破線丸印を付して示した部分で波形歪みが観察された 。１次電圧の突印によっても同様の波形歪みが発生する。

【００１１】 また、従来のコンデンサ形計器用変圧においては、２次負担が大きかったため 鉄共振のエネルギが２次負担で消費されることにより鉄共振を抑制することがで きたが、最近では保護リレーの無接点化に伴って２次負担が小さくなっているた め、２次負担Ｚb に変圧器等の非線形負荷が含まれている場合に鉄共振が発生す ることがあり、鉄共振抑制負担ＺD だけでは鉄共振を抑制できないという問題が 生じるようになった。

【００１２】 本考案の目的は、電圧印加直後または電圧復帰直後に波形歪みが生じるのを防 ぐことができるコンデンサ形計器用変圧器を提供することにある。

【００１３】 本考案の他の目的は、２次負担が軽い場合でも鉄共振の発生を確実に防ぐこと ができるようにしたコンデンサ形計器用変圧器を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】

本考案は、可飽和リアクトルと抵抗との直列回路からなる鉄共振抑制負担が変 圧器の励磁インピーダンスに対して並列に接続されているコンデンサ形計器用変 圧器に係わるもので、本考案においては、可飽和リアクトルの鉄心としてカット コアを使用した。

【００１５】

【作用】

上記のように、鉄共振抑制負担の可飽和リアクトルの鉄心としてカットコアを 用いると、その磁路の途中にギャップが存在するため、残留磁束密度を飽和磁束 密度に比べて十分小さくすることができる。そのため、残留磁束密度と電圧印加 の位相との組み合わせが最悪な場合でも可飽和リアクトルの鉄心が飽和するのを 防ぐことができ、電圧復帰直後または電圧印加直後の２次電圧の波形歪みを無く すことができる。

【００１６】 また鉄共振抑制負担の可飽和リアクトルにカットコアを用いると、鉄損が増加 し、この鉄損が負担となるため、２次負担が軽い場合でも鉄共振を抑制すること ができる。

【００１７】

【実施例】

本考案の実施例では、図１に示したように、けい素鋼帯からなる巻鉄心をカッ トして形成した２個の半円弧状のコア２Ａ，２Ｂを突き合わせ接合したカットコ ア２を用い、このカットコア２にコイルを巻回して構成した可飽和リアクトルＬ s と抵抗Ｒb とにより図３の鉄共振抑制負担Ｚb を構成した。その他の点は従来 のものとまったく同様である。

【００１８】 図１のカットコア２を用いた場合、その磁化曲線は図２に示した通りである。 図１に示したカットコアの場合には、その磁路の途中に２か所のギャップが存在 するため、残留磁束密度Ｂ2 の大きさを飽和磁束密度Ｂs に比べて十分に小さく することができる。例えば、磁路長が400mm のカットコアにおいて２か所のギヤ ップの合計を0.1mm とした場合、残留磁束密度Ｂ2 は飽和磁束密度Ｂs の10% 以 下になる。

【００１９】 このように、鉄共振抑制負担の可飽和リアクトルにカットコアを用いると、残 留磁束密度Ｂ2 をリングコアを用いた場合の残留磁束密度Ｂ1 に比べて十分に小 さくすることができるため、電圧印加の位相が最悪の場合でも、可飽和リアクト ルの鉄心が磁気飽和することはなく、２次電圧の波形歪みはなくなる。図３の鉄 共振抑制負担ＺD の可飽和リアクトルにカットコアを用いた場合について、図７ と同様の試験を行った結果は図８の通りであった。図８（Ａ）及び（Ｂ）はそれ ぞれ１次電圧波形及び２次電圧波形を示している。図８（Ｂ）から明らかなよう に、可飽和リアクトルの鉄心にカットコアを用いた場合、保護ギャップの放電が 停止した直後の２次電圧波形に波形歪みは見られなかった。

【００２０】 また可飽和リアクトルにカットコアを用いると、その鉄損が増加する。特にそ の製作過程でストレスを受けるため、鉄損はリングコアの２〜３倍に増加する。 リングコアを用いた可飽和リアクトルの鉄損は５Ｗ程度であるが、カットコアを 用いた場合には、鉄損が１０〜１５Ｗ程度になる。この鉄損が２次負担に加わる ため、２次負担Ｚb が軽い場合でも、鉄共振抑制負担ＺD を接続するだけで鉄共 振を確実に抑制することができる。

【００２１】 図３に示した共振形のコンデンサ形計器用変圧器において、コンデンサＣ1 ＋ Ｃ2 のリアクタンスの合計をＸc とした場合、鉄共振抑制負担ＺD の内部抵抗Ｒ D の値が所定の範囲にあるときに鉄共振が抑制される。鉄共振が抑制されるＲD の範囲が広い場合ほど鉄共振抑制負担ＺD の鉄共振抑制能力が大きいことになる 。可飽和リアクトルにリングコアを用いていた従来のコンデンサ形計器用変圧器 において、鉄共振が抑制されるＲD の範囲は、（1.7 〜1.8 ）Ｘc ＜ＲD ＜（7 〜8 ）Ｘc で与えられる。これに対し、可飽和リアクトルにカットコアを用いた 場合には、（0.3 〜1.0 ）Ｘc ＜ＲD ＜（12〜19）Ｘc で与えられる。これより 、鉄共振抑制負担の可飽和リアクトルにカットコアを用いると鉄共振が抑制され るＲD の範囲が拡大され、鉄共振抑制能力が大幅に向上することが分かる。

【００２２】 上記の実施例では、２次短絡保護回路が用いられているが、変圧器の２次側に ヒューズを設けるコンデンサ形計器用変圧器にも同様に本考案を適用することが できる。また共振リアクトルを設けない非共振形のコンデンサ形計器用変圧器に も本考案を適用することができる。

【００２３】

【考案の効果】

以上のように、本考案によれば、鉄共振抑制負担の可飽和リアクトルの鉄心と してカットコアを用いて、可飽和リアクトルの鉄心の残留磁束密度を飽和磁束密 度に比べて十分小さくすることができるようにしたため、残留磁束密度と電圧印 加の位相との組み合わせが最悪な場合でも可飽和リアクトルの鉄心が飽和するの を防ぐことができ、電圧復帰直後または電圧印加直後の２次電圧の波形歪みを無 くすことができる。

【００２４】 また本考案によれば、鉄共振抑制負担の可飽和リアクトルにカットコアを用い たことにより鉄損が増加し、この鉄損が負担となるため、２次負担が軽い場合で も鉄共振を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例で用いるカットコアを示した斜
視図である。

【図２】図１のカットコアの磁化曲線を示した線図であ
る。

【図３】本考案の実施例のコンデンサ形計器用変圧の回
路構成を示した回路図である。

【図４】図３のコンデンサ形計器用変圧器の鉄共振抑制
負担に用いられている可飽和リアクトルの構造を概略的
に示した斜視図である。

【図５】従来用いられていた可飽和リアクトルの鉄心形
状を示した斜視図である。

【図６】図５の鉄心の磁化曲線を示した線図である。

【図７】図３のコンデンサ形計器用変圧器において可飽
和リアクトルの鉄心にリングコアを用いた場合について
２次短絡、復帰試験を行った結果を示す線図である。

【図８】図３のコンデンサ形計器用変圧器において可飽
和リアクトルの鉄心にカットコアを用いた場合について
２次短絡、復帰試験を行った結果を示す線図である。

【符号の説明】

Ｃ1 主コンデンサ Ｃ2 分圧コンデンサ Ｔｒ 変圧器 Ｌ 共振リアクトル Ｇ 保護ギャップ Ｃo 共振コンデンサ ＺD 鉄共振抑制負担 Ｌs 可飽和リアクトル

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 主コンデンサと、前記主コンデンサに対
   して直列に接続された分圧コンデンサと、前記分圧コン
   デンサの両端の電圧が１次側に印加された変圧器とを備
   え、可飽和リアクトルと抵抗との直列回路からなる鉄共
   振抑制負担が前記変圧器の励磁インピーダンスに対して
   並列に接続されているコンデンサ形計器用変圧器におい
   て、 前記可飽和リアクトルは、カットコアにコイルを巻回し
   たものからなっていることを特徴とするコンデンサ形計
   器用変圧器。