JPH08223911A - 単相−4相交流変換装置 - Google Patents

単相−4相交流変換装置

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JPH08223911A
JPH08223911A JP7026995A JP2699595A JPH08223911A JP H08223911 A JPH08223911 A JP H08223911A JP 7026995 A JP7026995 A JP 7026995A JP 2699595 A JP2699595 A JP 2699595A JP H08223911 A JPH08223911 A JP H08223911A
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JP
Japan
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phase
transformer
primary coil
voltage
coil
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Application number
JP7026995A
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English (en)
Inventor
Keiji Taniguchi
谷口  慶治
Kiichi Taniguchi
喜一 谷口
Tsugio Matsuura
次雄 松浦
Masaaki Koto
正明 小東
Toyotaro Iwata
豊太郎 岩田
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Sysmex Corp
Original Assignee
Sysmex Corp
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 2次コイルにセンタタップを有する第1およ
び第2単相変圧器と、容量性素子とを備え、第2単相変
圧器の1次コイルと容量性素子との直列回路を第1単相
変圧器の1次コイルに並列接続すると共に、各2次コイ
ルのセンタタップを互いに接続したことを特徴とする。 【効果】 単相交流を互いに位相がπ/2だけ異なる4
相交流に変換することができる。さらに、この発明によ
って変換された4相交流を4極放電装置に供給すること
により、放電を消失させることなく安定に行うことがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、単相交流を4相交流
に変換する装置に関し、主に、4電極アーク放電装置に
利用される。
【0002】
【従来の技術】従来の単相−4相交流変換装置において
は、2組の単相変圧器について、第1の変圧器の1次コ
イルに単相交流電圧を供給すると共に、第2の変圧器の
1次コイルに誘導性素子(インダクタンス)を直列に介
して前記単相交流電圧を供給し、各2次コイルから互い
に位相の異なる電圧を得るようにしたものが知られてい
る(例えば、特開平6−104085公報参照)。
【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に単相
変圧器の1次コイルから見た等価回路は、図8に示すよ
うに抵抗RとインダクタンスLとの直列回路と見なさ
れ、その等価インピーダンスは(R+jωL)で表わさ
れる。
【0003】そこで、従来の装置において、第2の変圧
器の1次コイルに直列接続されるインダクタンスをL
s、電源電圧をEs、1次コイルに印加される電圧をE
t、1次コイルに流れる電流をiとすると、その等価回
路は図10のように、ベクトル図は図11のようにな
る。
【0004】つまり、第2の変圧器の1次コイルに印加
される電圧Etの電流iに対する位相θtは、0<θt
<π/2となり、電源電圧Esの電流iに対する位相θ
sは、0<θs<π/2となるため、電圧EsとEtと
の位相差はθs−θt<π/2となり、θs−θt=π
/2とすることはできない。
【0005】従って、第1および第2の各2次コイルか
らは位相が互いにπ/2だけ異なる電圧、すなわち、完
全な4相交流電圧を得ることができないという問題点が
あった。
【0006】この発明はこのような事情を考慮になされ
たもので、完全にπ/2だけ位相が異なる4相交流を単
相交流から得ることが可能な変換装置を提供するもので
ある。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明は、請求項1に
示すように、2次コイルにセンタタップを有する第1お
よび第2単相変圧器と、容量性素子とを備え、第2単相
変圧器の1次コイルと容量性素子との直列回路を第1単
相変圧器の1次コイルに並列接続すると共に、各2次コ
イルのセンタタップを互いに接続したことを特徴とする
単相−4相交流変換装置を提供するものである。
【0008】また、この発明は、請求項2に示すよう
に、2次コイルにセンタタップを有する第1および第2
単相変圧器と、誘導性素子と、容量性素子とを備え、第
1単相変圧器の1次コイルと誘導素子との第1直列回路
に第2単相変圧器の1次コイルと容量性素子との第2直
列回路を並列接続すると共に、各2次コイルのセンタタ
ップを互いに接続したことを特徴とする単相−4相交流
変換装置を提供するものである。
【0009】
【作用】請求項1に係る発明によれば、容量性素子の作
用により、第2単相変圧器の1次コイルには、電源電圧
よりも位相の進んだ電流が提供される。それにより、第
2単相変圧器の1次コイルに印加される電圧の位相を電
源電圧よりもπ/2だけ遅らせることができる。従っ
て、第1単相変圧器の1次コイルに単相交流電源から電
圧を印加するとき、第1および第2単相変圧器の各2次
コイルから互いに位相がπ/2だけ異なる交流電圧を得
る。
【0010】請求項2に係る発明によれば、第1単相変
圧器の1次コイルには誘導性素子の作用により電源電圧
よりも遅れ位相の電流が供給され、第2単相変圧器の1
次コイルには容量性素子の作用により電源電圧よりも進
み位相の電流が供給される。その結果、第1単相変圧器
および第2単相変圧器の各1次コイルに印加される電圧
の位相差をπ/2にすることができる。従って、第1直
列回路の両端に単相交流電源から電圧を印加するとき、
第1および第2単相変圧器の各2次コイルから互いに位
相がπ/2だけ異なる交流電圧を得る。
【0011】
【実施例】以下、図面に示す実施例に基づいてこの発明
を詳述する。これによってこの発明が限定されるもので
はない。まず、単相変圧器の1次コイル側から見たイン
ピーダンスが、図8に示すように、抵抗成分Rと誘導性
成分Lとの直列回路のインピーダンスとして表されるこ
とについて説明する。
【0012】図9に示すように、単相変圧器Tの1次コ
イルおよび2次コイルのインダクタンスをそれぞれ
1,L2とし、1次コイル抵抗をR1、2次コイルに接
続される負荷抵抗(コイル抵抗を含む)をR2、相互イ
ンダクタンスをMとするとき、1次コイルから見たイン
ピーダンスZ1は、 Z1=(R1+A22)+jω(L1−A22)………(1) 但し、A2=ω22/(ω22 2+R2 2)………(2) で表される。
【0013】ここで、 (1)ωL2≫R2(負荷電流が大きい場合)であれば、
式(2)より、 A2=ω22/ω22 2………(3) となる。
【0014】そこで、1次コイルと2次コイルとの間の
結合係数をkとすると、 M=k(L121/2………(4) の関係があるから、式(3)、(4)より、 A2=k2(L1/L2)………(5) 式(1)と(5)より、 Z1={R1+k2(L1/L2)R2}+jω{L1(1−k2)}…(6)
【0015】k<1であるから、1−k2>0となり、 R1+k2(L1/L2)R2=R,L1(1−k2)=Lと
おくと、 Z1=R+jωL………(7) となる。
【0016】(2)R2=∞(負荷電流が小さいとき)
であれば、式(2)よりA2=0であるから、 Z1=R1+jωL1………(8) となる。
【0017】(3)0<R2<∞のとき、例えば、ωL2
=R2のとき、式(2)より A2=(k2/2)(L1/L2)となるから、式(1)よ
り、 Z1=(R1+A22)+jω(L1−A22) =R1+(k2/2)(L1/L2)R2+jωL1(1−k2/2)…(9)
【0018】k<1であるから1−k2/2>0 従って、R1+(k2/2)(L1/L2)R2=R L1(1−k2/2)=L とおくと、 Z1=R+jωL………(10) となる。故に、式(7)、(8)および式(10)より、
インピーダンスZ1は抵抗成分Rと誘導成分Lとの直列
回路のインピーダンスと等価である。
【0019】実施例1 図1は、実施例1の構成を示す電気回路図であり、単相
変圧器T1、T2の2次コイルS1、S2は、それぞれセン
タタップCT1、CT2を備え、変圧器T2の1次コイル
2とコンデンサCとの直列回路が、変圧器T1の1次コ
イルP1に並列接続されると共に、センタタップCT1
CT2とが互いに接続されている。
【0020】また、2次コイルS1の出力端子O1、O2
および2次コイルS2の出力端子O3、O4は、それぞれ
4電極放電装置Aの電極P1〜P4に図1のように接続さ
れる。
【0021】このような構成において、変圧器T1の1
次コイルP1に単相交流電源PSから電圧Vsを印加す
ると、1次コイルP1に電流I1が、1次コイルP2に電
流I2がそれぞれ供給される。
【0022】ところで、変圧器T2の1次側から見た等
価回路は、既に説明したように、図8で表されるから、
図1における変圧器T2の1次コイルP2とコンデンサC
との直列回路は、図2に示す回路と等価となり、各要素
の電圧ベクトルは図3で表される。
【0023】そして、抵抗成分Rの電圧RI2と電圧E2
との位相角φ1は φ1=tan-1(ωL/R)………(11) 抵抗成分Rの電圧RI2と電源電圧Vsとの位相角φ2は φ2=tan-1{(ωL−1/ωC)/R}………(12) となる。
【0024】従って、電圧Vsと電圧Esとの位相差φ
は φ=φ1−φ2………(13) 0<φ1<π/2、−π/2<φ2<0であるので、φ=
π/2とすることができる。
【0025】例えば、 R=ωL=1/(2ωC)となるようにコンデンサCの
値を設定すれば 式(11)、(12)、(13)より φ=π/2となる。
【0026】このように電圧E2の位相が電源電圧Vs
に対してπ/2だけ遅れるようにコンデンサCの値を設
定すると、変圧器T1の1次入力電圧E1は電源電圧Vs
と同相であるから、変圧器T1の2次コイルの出力端子
1、O2のセンタタップCT1に対する電圧V1、V
2と、変圧器T2の2次コイルの出力端子O3、O4のセン
タタップCT2に対する電圧V3、V4は、その各ベクト
ルが、図4に表されるように、互いにπ/2だけ位相の
異なる4相交流電圧となる。
【0027】従って、電圧V1〜V4が4電極放電装置A
の電極P1〜P4に印加されると、電極P1−P2間および
電極P3−P4間で、それぞれグロー又はアーク放電が行
われ、一方の放電は、電源周波数の半サイクル毎に電流
が零となって一旦消失するが、この時、他方の放電が持
続されているので、容易に再点弧することができ、両方
の放電が常に安定して行われることになる。
【0028】実施例2 図5は、実施例2の構成を示す電気回路図であり、単相
変圧器T1の1次コイルP1とインダクタンスLpとの直
列回路に、単相変圧器T2の1次コイルP2とコンデンサ
Cとの直列回路が並列接続されている。その他の構成は
図1と同等である。
【0029】このような構成において、変圧器T1の1
次コイルP1とインダクタンスLpとの直列回路に単相
交流電源Psから電圧Vsが印加されると、1次コイル
1に電流I1が、1次コイルP2に電流I2がそれぞれ供
給される。
【0030】ところで、変圧器T1の1次側から見た等
価回路は、既に説明したように、図8で表されるから、
図5における変圧器T1の1次コイルP1とインダクタン
スLとの直列回路は、図6に示すようになり、各要素の
電圧ベクトルは、図7で示される。
【0031】そして、抵抗成分Rの電圧RI1と電圧E1
との位相角φ3は φ3=tan-1(ωL/R)………(14) 抵抗成分Rの電圧RI1と電圧Vsとの位相角φ4は φ4=tan-1{(ω(L+Lp)/R}………(15) となる。
【0032】一方、図5における変圧器T2の1次コイ
ルP2とコンデンサCとの直列回路は、図2に示す回路
と等価となり、各要素の電圧ベクトルは図3で示され
る。従って、電圧E1とE2との位相差φは φ=(φ4−φ3)+(φ1−φ2)………(15) となるが、 0<φ4−φ3<π/2 0<φ1−φ2≦π/2 であるので、この場合には、コンデンサCの容量を実施
例1のコンデンサ容量より小さくしても、十分にφ=π
/2とすることができる。
【0033】このように電圧E1とE2との位相差が互い
π/2になるようにインダクタンスLpとコンデンサC
の値を設定すると、実施例1と同様に、出力端子O1
2とセッタタップCT1間から出力される電圧V1、V2
と、出力端子O3、O4とセンタタップCT2間から出力
される電圧V3、V4は、その各ベクトルが図4に表され
るように、互いにπ/2だけ位相の異なる4相交流電圧
となる。従って、実施例1と同様に4電極放電装置Aの
放電を安定に行うことができる。
【発明の効果】この発明によれば、単相交流を互いに位
相がπ/2だけ異なる4相交流に変換することができ
る。さらに、この発明によって変換された4相交流を4
極放電装置に供給することにより、放電を消失させるこ
となく安定に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例1の構成を示す電気回路図で
ある。
【図2】図1の要部を示す等価回路図である。
【図3】図2の各要素の電圧ベクトルを示すベクトル図
である。
【図4】図1の出力電圧の位相を示すベクトル図であ
る。
【図5】この発明の実施例2の構成を示す電気回路図で
ある。
【図6】図5の要部を示す等価回路図である。
【図7】図6の各要素の電圧ベクトルを示すベクトル図
である。
【図8】単相変圧器の1次コイルから見た等価回路図で
ある。
【図9】単相変圧器の構成を示す回路図である。
【図10】従来例の要部を示す等価回路図である。
【図11】図10の各要素の電圧ベクトルを示すベクト
ル図である。
【符号の説明】
1 変圧器 T2 変圧器 P1 1次コイル P2 1次コイル S1 2次コイル S2 2次コイル CT1 センタタップ CT2 センタタップ C コンデンサ PS 単相交流電源 A 4電極放電装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩田 豊太郎 神戸市中央区港島中町7丁目2番1号 東 亜医用電子株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2次コイルにセンタタップを有する第1
    および第2単相変圧器と、容量性素子とを備え、第2単
    相変圧器の1次コイルと容量性素子との直列回路を第1
    単相変圧器の1次コイルに並列接続すると共に、各2次
    コイルのセンタタップを互いに接続したことを特徴とす
    る単相−4相交流変換装置。
  2. 【請求項2】 2次コイルにセンタタップを有する第1
    および第2単相変圧器と、誘導性素子と、容量性素子と
    を備え、第1単相変圧器の1次コイルと誘導素子との第
    1直列回路に第2単相変圧器の1次コイルと容量性素子
    との第2直列回路を並列接続すると共に、各2次コイル
    のセンタタップを互いに接続したことを特徴とする単相
    −4相交流変換装置。
JP7026995A 1995-02-15 1995-02-15 単相−4相交流変換装置 Pending JPH08223911A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009165272A (ja) * 2008-01-07 2009-07-23 Railway Technical Res Inst 制御装置、電力変換装置及び制御方法
JP2009165271A (ja) * 2008-01-07 2009-07-23 Railway Technical Res Inst 電力変換回路及び単相/三相電力変換回路

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009165272A (ja) * 2008-01-07 2009-07-23 Railway Technical Res Inst 制御装置、電力変換装置及び制御方法
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