JPH10333758A - 電圧調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型軽量化が可能でしかも電圧を連続調整す
ることができ、信頼性の高い電圧調整装置を提供する。 【解決手段】 変圧器１は３脚鉄心を有し、左右の鉄心
に２組の１次巻線１ａ，１ｂと２次巻線１ｃ，１ｄとを
夫々半数ずつ巻装して中央の鉄心には直流励磁巻線１ｅ
を巻装し、１次巻線１ａ，１ｂの一端は電源のＸ相，Ｙ
相に夫々接続し、他端は可飽和リアクトル２を介して連
結する。２次巻線１ｃ，１ｄは減極性となるよう夫々１
端が対応する相の電源側に接続され、他端は夫々の相の
負荷７，７に接続され、電源の中性線Ｎはそのまま負荷
７，７の中性点に接続される。変圧器１のインピーダン
スと可飽和リアクトル２のインピーダンスは互いに排他
的に変化するよう可飽和リアクトルの直流励磁巻線２
ｂ，２ｃの電流は制御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、入力電圧を調整し
て負荷に出力供給する電圧調整装置であって、特に単相
３線式線路において電圧を降圧調整する電圧調整装置に
属する。

【０００２】

【従来の技術】従来の単相三線式の電圧調整装置を図
４，図５に示す。図４は変圧器１２の１次側に設けた複
数のタップを電磁接触器１３で切り替えて負荷電圧であ
る出力電圧を制御するもので電圧は段階的に変化する。
図５は、単巻変圧器１５と直列変圧器１６とで構成さ
れ、単巻変圧器１５側にタップ１７を設け、このタップ
を切り替えることで直列変圧器１６に発生する電圧を変
化させ、負荷電圧を調整している。この方式はタップ部
に負荷電流が直接流れないため、負荷時の電圧調整を容
易に行うことができるもので、タップ部をスライド接触
式にしてほぼ連続した電圧調整することも可能である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記図４の電圧調整装
置は、変圧器が１台ですむため、小型軽量化できるもの
の、タップの切り替えにより電圧調整をするために電圧
を連続して制御できないし、電磁接触器を用いているた
め故障しやすく信頼性が低い等の問題があった。また、
図５の構成の場合は、ほぼ連続した電圧の制御が可能で
あるものの変圧器が合計４台必要なために小型軽量化す
ることが難しい。そこで本発明は、小型軽量化が可能で
しかも電圧を連続調整することのでき、信頼性の高い電
圧調整装置を提供することを課題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため、三脚鉄心の中央の鉄心にインピーダンス可変
用の直流励磁巻線を巻装すると共に、左右の鉄心に２組
の１次巻線と２組の２次巻線とを夫々半数づつ巻装した
変圧器と、２組の直流励磁巻と１組の交流巻線とを備え
た可飽和リアクトルとによりＸ相，Ｙ相及びＮ相からな
る単相３線式の交流電圧を調整する電圧調整装置であっ
て、電源のＸ相，Ｙ相に前記１次巻線の一端を夫々接続
し、２組の１次巻線が可飽和リアクトリを介して直列接
続されるように１次巻線の他端同士を可飽和リアクトル
の交流巻線に接続すると共に、前記２次巻線の一端を減
極性となるよう対応する相の電源側に接続して他端を夫
々の相の負荷に接続し、電源側Ｎ相を負荷側中性点に接
続して、変圧器の直流励磁巻線と可飽和リアクトルの２
組の直流励磁巻線とに夫々直流電流を通電し、変圧器，
可飽和リアクトルの双方のインピーダンスが排他的に変
化するよう制御することで、変圧器の２次巻線に誘起さ
れる電圧をＸ，Ｙ相同時に且つ連続的に調整するよう構
成される。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した実施の
形態の１例を図面を基に詳細に説明する。図１は電圧調
整装置の回路ブロック図を示し、１は変圧器、２は可飽
和リアクトル、３は変圧器１の直流励磁回路、４，５は
夫々可飽和リアクトル２の第１及び第２の直流励磁回
路、６は単相交流の電源であり図は単相３線式を示し、
７は負荷である。

【０００６】変圧器１は１次巻線である交流励磁巻線１
ａ，１ｂと２次巻線である主巻線１ｃ，１ｄ及び交流励
磁巻線１ａ，１ｂと主巻線１ｃ，１ｄとの結合度合を調
整する直流励磁巻線１ｅとを有し、Ｘ相，Ｙ相間に設け
られ、可飽和リアクトル２は交流励磁巻線１ａと１ｂと
の間に直列に配置され、主巻線１ｃと１ｄとの間に負荷
７，７が配置され、電源６，６間の中性点であるＮ相は
直接負荷７，７の中性点に接続されている。

【０００７】変圧器１は図２に示すように、鉄心１０に
ＥＩ型のコアからなる３脚鉄心を使用し、中央のコアに
直流励磁巻線１ｅを巻装し、両側のコアには交流巻線、
即ち交流励磁巻線１ａ，１ｂと主巻線１ｃ，１ｄとを巻
装している。これら交流巻線は何れも巻数の半数づつを
両側の鉄心に巻装し、可飽和リアクトルの原理を利用し
て中央の直流励磁巻線１ｅにより直流励磁がかかるよう
にしてあり、１個の変圧器でＸ相，Ｙ相の電圧を同時に
可変可能としている。夫々の主巻線１ｃ，１ｄの一端は
電源側から見た場合に減極性となるように夫々の相の電
源側に接続され、他端は夫々の相の負荷７，７に接続さ
れ、直流励磁巻線１ｅの励磁回路３は負荷印加電圧を検
出する電圧検出回路８からの電圧信号を受け励磁電流を
発生している。

【０００８】また、可飽和リアクトル２は、例えば図３
に示すように構成され、３脚鉄心１１の中央の鉄心に２
個の直流励磁巻線２ｂ，２ｃを巻装し、左右の鉄心に交
流巻線２ａを半数づつ巻装している。直流励磁巻線２ｂ
に直流電流を供給する第１の直流励磁回路４は、変圧器
１の主巻線１ｃに誘起する電圧に比例した電流を発生
し、直流励磁巻線２ｃに直流電流を供給する第２の直流
励磁回路５は、主巻線１ｃに流れる電流に比例した電流
を発生するよう構成されている。尚、図２，図３に於
て、点線は各巻線間の接続を示している。

【０００９】次に、上記電圧調整装置の動作を説明す
る。ＸＹ間に電源電圧が印加され、交流励磁巻線１ａ，
１ｂ間に電圧が加わると、その巻数比に応じた電圧が主
巻線１ｃ，１ｄ間に誘起される。このとき、主巻線１
ｃ，１ｄは電源に対して減極性であるので、負荷７に印
加される電圧は、電源電圧より夫々主巻線１ｃ，１ｄの
電圧分だけ低い電圧となる。

【００１０】そして、変圧器１の直流励磁巻線１ｅに直
流電流を流して直流磁化していくと、やがて変圧器１の
主巻線１ｃ，１ｄと交流励磁巻線１ａ，１ｂとの結合が
失われ、主巻線１ｃ，１ｄに電圧が誘起されなくなる。
すると、負荷７には電源電圧がそのまま印加される。例
えば、Ｘ−Ｎ間の電源電圧を１００Ｖ、変圧器１の交流
励磁巻線と主巻線との巻数比（１ａ：１ｃ及び１ｂ：１
ｄ）を１００：１０とすると、変圧器１の直流励磁巻線
１ｅに励磁をかけない場合は、負荷に印加される電圧は
１００Ｖ−１０Ｖの９０Ｖとなる。そして、励磁を十分
かけた場合は、負荷印加電圧は１００Ｖとなり、励磁電
流を変化することで、負荷印加電圧は９０Ｖから１００
Ｖまで連続して変化調整することができる。

【００１１】このように、変圧器１台と可飽和リアクト
ル１台とにより、単相２線式線路の電圧を連続して調整
することができるもので、小型軽量化が可能であり、電
気的或いは機械的接点を用いないので信頼性が高い。ま
た、負荷印加電圧を検知して２次誘起電圧を制御するフ
ィードバック制御であるから、入力電圧の変動に対して
負荷印加電圧が変動しても安定した出力電圧を確保する
ことができる。

【００１２】そして、可飽和リアクトル２は第１の直流
励磁回路４により、主巻線１ｃの誘起電圧に比例して直
流磁化されるため、主巻線１ｃ，１ｄに電圧が誘起され
ている時、即ち変圧器１のインピーダンスが大きい時、
交流巻線２ａはインピーダンスが小さくなくなるし、電
圧が誘起されていない時、即ち変圧器１のインピーダン
スが小さい時、交流巻線２ａのインピーダンスは増加す
る。

【００１３】また、第２の直流励磁回路５は、主巻線１
ｃに流れる電流即ち負荷電流に比例した励磁電流を発生
することで、交流巻線２ａのインピーダンスを負荷電流
の変化に応じて変化させることができる。

【００１４】従って、可飽和リアクトル２の交流巻線２
ａのインピーダンスが励磁巻線１ａ，１ｂのインピーダ
ンスとは排他的に制御されるため、１次側のインピーダ
ンスを常に一定とすることが可能であり、交流の励磁電
流が常に安定して流れるようにすることができる。ま
た、負荷電流の変化に合わせて過飽和リアクトルのイン
ピーダンスを変化するものであるから、負荷電流の変化
による変圧器の１次側インピーダンスの変化を補完する
ことが可能で、電圧歪の少ない出力電圧を供給すること
もできる。

【００１５】尚、上記実施の形態では、変圧器の巻数比
を１００：１０と設定したが、この比に限定するもので
はなく、使用形態に応じて変更されるものである。ま
た、可飽和リアクトルの直流励磁回路は負荷電圧を受け
て励磁電流を制御するようにしても良い。その他、上記
実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を
逸脱しない範囲で変圧器、過飽和リアクトルの構造並び
に構成を適宜変更して実施することも可能である。

【００１６】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば１
台の変圧器と１台の可飽和リアクトルにより主要部を構
成するため小型軽量化が可能であり、しかも電圧を連続
調整することができる。また、電気的或いは機械的接点
を使用しないので信頼性が高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電圧調整装置の実施の形態の１例
を示す回路ブロック図である。

【図２】図１の変圧器の構成を示す図である。

【図３】図１の可飽和リアクトルの構成を示す図であ
る。

【図４】従来の電圧調整装置を示す回路ブロック図であ
る。

【図５】従来の電圧調整装置を示す回路ブロック図であ
る。

【符号の説明】

１・・変圧器、１ａ，１ｂ・・交流励磁巻線（１次巻
線）、１ｃ，１ｄ・・主巻線（２次巻線）、１ｅ・・直
流励磁巻線、２・・可飽和リアクトル、２ａ・・交流巻
線、２ｂ，２ｃ・・直流励磁巻線、３・・直流励磁回
路、４・・第１の直流励磁回路、５・・第２の直流励磁
回路、６・・電源、７・・負荷、８・・電圧検出回路、
１０・・鉄心。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 三脚鉄心の中央の鉄心にインピーダンス
   可変用の直流励磁巻線を巻装すると共に、左右の鉄心に
   ２組の１次巻線と２組の２次巻線とを夫々半数づつ巻装
   した変圧器と、２組の直流励磁巻線と１組の交流巻線と
   を備えた可飽和リアクトルとによりＸ相，Ｙ相及びＮ相
   からなる単相３線式の交流電圧を調整する電圧調整装置
   であって、電源のＸ相，Ｙ相に前記１次巻線の一端を夫
   々接続し、２組の１次巻線が可飽和リアクトリを介して
   直列接続されるように１次巻線の他端同士を可飽和リア
   クトルの交流巻線に接続すると共に、前記２次巻線の一
   端を減極性となるよう対応する相の電源側に接続して他
   端を夫々の相の負荷に接続し、電源側Ｎ相を負荷側中性
   点に接続し、変圧器の直流励磁巻線と可飽和リアクトル
   の２組の直流励磁巻線とに夫々直流電流を通電し、変圧
   器，可飽和リアクトルの双方のインピーダンスが排他的
   に変化するよう制御することで、変圧器の２次巻線に誘
   起される電圧をＸ，Ｙ相同時に且つ連続的に調整する電
   圧調整装置。