JPS6130917A - ３相４線式用ノイズフイルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分Ｗ］ 本発明は、星形結線３相４１ｉ式の電線路に挿入される
ノイズフィルタに関し、更に詳しくは、特に出力側の電
圧線と中性線との間がコンデンサ入力型整流回路を介し
て負荷に接続される個所で用いられる場合に好適であり
、中性線となる電線を電圧線となる他の電線よりも太く
した３相４ＩｉＩ式用のノイズフィルタに関するもので
ある。

［従来の技術］ 周知のように、ノイズフィルタはノイズの発生源や被保
護機器の電源引き込み部分、あるいはノイズ発生源と被
保護機器間の電線路の適当な個所に接続されて、ノイズ
の侵入、発生を防止し各種デジタル機器の誤動作を防止
する機能を果たすものであり、電子機器の高周波化と放
射雑音妨害に対する規制から各種電子機器にはこの覆の
ノイズフィルタが実装されている。例えば大型コンピュ
ータ等では、星形結ｌｓｌ！３相４線式の電線路におい
て、各相の電圧線と中性線との間にそれぞれ単相スイッ
チング電源を接続するような入力ライン構成が採られる
ことが多い。そして一般にこの種のスイッチング電源は
、その入力部としてコンデンサ入力型整流平ｉ′ｌ＠路
を有する。

このような星形結線３相４！ＩＩ式の電線路に挿入され
るノイズフィルタは、基本的には単相の場合のノイズフ
ィルタと同様にコモンコイルやれろ。ここでコモンコイ
ルは、閉磁路を構成する１つの磁心にＲ，Ｓ、Ｔ相の電
圧線と中性線の４つのコイルを暑き付け、コモン・モー
ト雑音を除去するように構成される。

ところでこのような星形３相４線式の電線路においては
、各相にバランスのとれた正弦波電流が流れれば各相の
電流が合成された結果、中性線には本来電流は流れない
。またたとえ各相に流れる電流がアンバランスになった
としても、中性線に流れる電流は各相の成分が互いに打
ち消された結果であるため極く僅かである。

これらのことから従来の３相４線式用ノイズフィルタで
は、中性線となる電線については特に考慮されておらず
、その断面積は電圧線となる他の電線の断面積よりも小
さいかあるいは同じ線材が用いられており、それで十分
であると考えられていた。電流容量を大きくするため各
電圧線には必要最小限度線径の大きい電線が用いられる
が、巻線作業の容易化や磁心の小型化等の観点から、前
述のように電流が極く僅かしか流れないとされていた中
性線に使用する線材はできるだけ線径の細いものが好ま
しかったからである。

［発明が解決しようとする問題点コ ところがコモンコイルと複数のコンデンサとの組み合わ
せからなり、コモンコイルを構成する４個の巻線にすべ
て同一の線材を用いたノイズフィルタを星形結線３相４
＠式の電線路に挿入し、その出力側の各相の電圧線と中
性線との間にそれぞれコンデンサ入力型整流回路を入力
部にもつ単相スイッチング電源を接続して運転したとこ
ろ、各相の電圧線を流れる電流に対して十分なマージン
をもつように設計したにもかかわらずノイズフィルタの
温度上昇が規格をオーバーするという現象が発生した。

本発明の目的は、上記のような従来技術の問題点を解決
し、定格電流を通電している時の温度上昇を抑制し、信
頼性ならびに安全性を著しく向上させることができるよ
うな、特にコンデンサ入力型整流回路を介して負荷に電
力を供給する場合に好適な３相４＠式用のノイズフィル
タを提供す゛ることにある。

［発明を完成させるに至った背景］ コモンコイルに同一線径の４本の電線を巻付けた従来構
成のノイズフィルタが、定格電流通電時に異常な温度上
昇を生じた原因について種々検討した結果、その原因は
従来はとんど電流が流れないと考えられていた中性線に
、実際にはかなり大きな電流が流れているためであるこ
とが判明した。例えばノイズフィルタの出力側において
、その各相の電圧線と中性線との間にそれぞれコンデン
サ入力型整流回路を介して負荷が接続される（スイッチ
ング電源等）と、負荷に放電して端子電圧が下がった平
滑用コンデンサに対して各相の電圧線から電力が供給さ
れて該コンデンサを充電しようとするが、その充電のタ
イミングは各電圧線の正弦波電圧の最大値近傍の僅かな
期間であり、その期間にパルス的に電流が流れるため、
各相の電圧線を流れる最悪の場合、中性線には各相を流
れろ電流の絶対値がすべて加算されて流れるのである。

本発明は、星形結線３相４＠式の電Ｓ路に挿入され、各
相の電圧線と中性線との間がそれぞれコンデンサ入力型
整流回路を介して負荷に接続される個所で使用した場合
に、ノイズフィルタが異常な温度上昇を生じるという現
象の原因追求と、その際に中性線に流れる電流の解析結
果による前記のような因果関係の知得に基づき完成され
たものである。

［問題点を解決するための手段］ 前記のよ二な問題点を解決することのできる本発明は、
星形結４Ｉｉ３相４線式の電線路に挿入されるノイズフ
ィルタであって、中性線となる電線の断面積を電圧線と
なる他の電線の断面積よりも大きくしたことを特徴とす
る３相４ｓ式用ノイズフィルタである。

このノイズフィルタは、前述のようにその出力側が、各
相の電圧線と中性線との間がコンデ個所で用いるとき最
も有効なものであるが、勿論それ以外の個所で使用して
も何ら支障は生じない。中性線となる電線の断面積の目
安は、電圧線となる他の電線の断面積の総和にほぼ等し
くすることである。通常各電圧線には同一線径の線材が
用いられるので、中性線となる電線の断面積は電圧線と
なる他の電線の断面積の約３倍相度となる。またノイズ
フィルタの内部において、各相の電圧線並びに中性線に
、線間の雑音（ノーマル・モード雑音）対策のためにチ
ラークコイルを挿入する場合もあるが、そのような場合
には中性線に挿入するチョークコイルは各相に挿入され
るチラークコイルの定格電流の約３倍のものを使用する
ことになる。

［作用］ 本発明は前述のように、中性線の電線の断面積が電圧線
となる他の電線の断面積より大きくなっているので、各
相の電圧線に流れる電流が実質的に加算された大きな電
流が中性線を流れても、発熱が小さくなりノイズフィル
タの温度上昇を抑さえることができるのである。

［実施例］ 以下図面に基づき本発明について更に詳しく説明する。

３相４線式用のノイズフィルタは、既に広く使用されて
いる単相ノイズフィルタと同様に、コモンコイル、コン
デンサあるいはチリ−クコイル等の組み合わせにより構
成される。

第１図は本発明にがかる３相４線式用ノイズフィルタの
一実施例を示す説明図である。この実施例のノイズフィ
ルタ１は、入力側に設けられたコモンコイル２および各
相の電圧線と中性線との間にそれぞれ接続された３個の
コンデンサ３とから構成される。コモンコイル２は、閉
磁路を構成する磁心４と、該磁心４に巻き付けた４個の
巻線からなる。磁心４はトロイダル状のフェライトコア
であってもよいが、通常、線径の大きな電線の巻線作業
を容易化するため２個のＵ字型フェライトコアを組み合
わせたりあるいは１字型フェライトコアとＵ字型フェラ
イトコアと組み合わせた四角枠形状のものが用いられる
。ここで磁心４の３辺にはＲ相、Ｓ相、Ｔ相の電圧＄５
として定格電流に見合った同一線径の線材が巻き付けら
れ、残りの一辺には中性線６　（Ｎ相）として前記各相
の電線よりもはるかに太い電線が巻き付けられる。ここ
で、中性線となる電線の断面積は、好ましくは前記各相
の電線の断面積の略３倍の大きさのものである。

そしてこれらの巻線は磁心４に対してそれぞれ同じ向き
に巻き付けられる。

このような３相４ｇ式用のノイズフィルタの動作は、基
本的には既に広く利用されている単相ノイズフィルタと
同様であって、コモンコイルやコンデンサ等各部品の作
用も同様である。

閉磁路をなす１つの磁心４にＲ相、Ｓ相、Ｔ相。

Ｎ相の４本の電線を同一方向に巻き付けてコイルＬＦｌ
、　Ｌｌｌ、　ＬＴ、　ＬＮを構成しているので、各電
圧線を流れる電流が１２０度の位相差をもって入力する
ならば、それらによって生じる磁束は互いに打ち消し合
い、磁心４が飽和することはない。また各電圧線を流れ
る電流の大きさがアンバランスになったとしても、その
差分が中性線を流れるので磁心４が飽和することはない
。

このような構成のコモンコイルはコモン・モード雑音を
除去する機能を果たす。

第２図は本発明にかかるノイズフィルタの使用状態の一
例を示す回路図である。電力は星形結線３相４線式配電
線を通して供給され、ノイズフィルタ１を介してそれぞ
れ単相スイッチング電ｗＬ７に接続される構成である。

ここで各単相スイッチング電源７は、ノイズフィルタ１
の出力側において、その各相の電圧線と中性線との間に
接続される。単相スイッチング電源７は、拡大されて図
示されているようにコンデンサ入力型の整流回路を入力
部にもつタイプのものである。つまり交流入力をダイオ
ードブリッジ８で整流し平滑コンデンサ９で平滑化して
、その平滑化出力がトランス１０およびスイッチングト
ランジスタ１１との直列回路に供給される構成である。

スイッチングトランジスタ１１のスイッチング動作によ
って、トランス１０の２次側に電圧が誘起され、それが
電源として利用されろ。

ノイズフィルタ１は基本的には前記第１図に示すものと
同様であってもよいが、ここでは更に各相の電圧線並び
に中性線とアースとの間にそれぞれコンデンサ１２を押
入した構成のものである。ここでも中性線となる電線に
は、電圧線となる他の電線よりもはるかに太いものが使
用されている。

各相の電圧線と中性線との間にそれぞれこのような単相
スイッチング電源を接続した場合のノイズフィルタ各相
の電圧ならびに電流波形は第３図に示すようになる。Ｒ
相の電圧Ｖ、Ｎ、　Ｓ相の電圧ｖｓＮ、Ｔ相の電圧■□
８は、それぞれ位相が１２０度づつずれて対応する単相
スイッチング電源７に印加される。ここでもし各相の電
流ｉ、、　　ｉ、、　　ｉＴが正弦波状であり、かつそ
れぞれ１２０度づつ位相がずれているならば中性線に流
れる電流ｉＮは零である。ところが前記のように入力部
にコンデンサ入力型の整流回路をもつ単相スイッチング
電源７の場合には、各相の電流は正弦波状にはならない
。負荷（トランスの２次側回路）に電力を供給するとき
平滑コンデンサ９が放電するため、該平滑コンデンサ９
の端子電圧は低下する。これに対して電１１ＪＩ＃！Ｉ
を通って各相の電流が流れ該平滑コンデンサ７が充電さ
れるわけであるが、その充電のタイミングは各相の電圧
波形の最大値の近傍のかな９短い期間に限られる。何故
ならば各相の電圧が正弦波状に変化し徐々に高くなって
平滑コンデンサ９の端子電圧を超えた時に該平滑コンデ
ンサ９に充電電流が流れるためである。その結果、第３
図に示すように各相の電圧波形のピーク時近傍でパルス
状の電流ｉＲ，ｉ、、　　ｉＴが流れることになる。各
電圧線を流れる電流のタイミングは、最悪の場合、完全
にずれてしまうため（第３図参照）、中性線にはそれら
の絶対値が加算された大きな電流ｌＮが流れることにな
る。しかしながら本発明においては、中性線となる電線
の線径を電圧線となる他の電線の線径よりも大きくして
いるため、大きな電流が流れても発熱が少なく、ノイズ
フィルタの温度上昇を抑さえることができるのである。

第３図からも判るように、最悪状態では中性線には電圧
線を凪がれる電流の約３倍の電流が流れるため、通常、
電圧線となる電線の断面積の約３倍の断面積のものを用
いるのが好ましい。

第４図は本発明にかかるノイズフィルタの他の実施例と
その使用状態の一例を示す回路図である。基本的な構成
は前記第２図に示す場合と同様なので、対応する部分に
は同一符号を付し、それらについての記載は省略する。

第２図に示す実施例のものと違う点は、各相にそれぞれ
チョークコイルＣＨ，，ＣＨｓ、　ＣＨＴ、　ＣＨＮを
挿入した点である。ノイズフィルタの場合、線間の雑音
（ノーマル・モード雑音）を除去するために各線にそれ
ぞれ独立にチョークコイルを挿入する場合も多い。乙の
ような場合、中性線に挿入するチン−クコイルＣＨ，４
を、他の電圧線に挿入するチョークコイルＣＨ，，ＣＨ
８，ＣＨＴの定格電流よりもはるかに大きなもの、具体
的には約３倍相度のものを使用する。勿論、コモンコイ
ル２の中性線６となる電線を電圧＄５となる他の電線よ
りも太くしておく点は前記の実施例の場合と同様である
。前述の如く、各相で負荷の状態が同一ならば最悪の場
合、中性線には電圧線を流れろ電流の約３倍の電流が流
れる。上記実施例に示すような構成とすれば、中性線に
他の電圧線の３倍の電流が流れても発熱が少なくチン−
クコイルＣＨも飽和することがないのでノーマル・モー
ド雑音およびコモン・モード雑音の除去に極めて効果的
なフィルタを構成することが可能となる。

［発明の効果］ 本発明は上記のように構成した３相４締式用のノイズフ
ィルタであるから、その出力側で電圧線と中性線との間
がコンデンサ入力型整流回路を介して負荷に接続される
ような個所に使用されて各相の電圧線にパルス状の充電
電流が流れるような場合であっても、中性線における発
熱が少なく、定格電流通電時の温度上昇を抑制でき、ノ
イズフィルタのみならずそれに接続されろ各種電子装置
の信頼性並びに安全性を大幅に向上させることができる
点で甚だ優れた効果を奏しうるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るノイズフィルタの一実施例を示す
説明図、第２図は本発明に係るノイズフィルタとその使
用状態の一例を示す回路図、第３図はその各相の電圧・
電流波形を示す説明図、第４図は本発明に係るノイズフ
ィルタとその使用状態の他の例を示す回路図である。 １・・・ノイズフィルタ、２゛・・コモンコイル、３・
・・コンデンサ、４・・・磁心、５・・・電圧線、６・
・・中性線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、星形結線３相４線式の電線路に挿入されるノイズフ
   ィルタであって、中性線となる電線の断面積を電圧線と
   なる他の電線の断面積よりも大きくしたことを特徴とす
   る３相４線式用ノイズフィルタ。