JPS6215030B2 - - Google Patents
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- JPS6215030B2 JPS6215030B2 JP54136460A JP13646079A JPS6215030B2 JP S6215030 B2 JPS6215030 B2 JP S6215030B2 JP 54136460 A JP54136460 A JP 54136460A JP 13646079 A JP13646079 A JP 13646079A JP S6215030 B2 JPS6215030 B2 JP S6215030B2
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- Japan
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- transformer
- winding
- phase control
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Links
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- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 claims description 9
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
- H01F27/34—Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
- H01F27/36—Electric or magnetic shields or screens
- H01F27/363—Electric or magnetic shields or screens made of electrically conductive material
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Regulation Of General Use Transformers (AREA)
- Rectifiers (AREA)
- Power Conversion In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は車両用変圧器に係り、特に二次巻線に
電気弁による位相制御装置が接続された車両用変
圧器に関する。
電気弁による位相制御装置が接続された車両用変
圧器に関する。
電気車に多用される変圧器の制御方式には各種
あるが、その一つとして変圧器の二次側を分割す
る方式が知られている。
あるが、その一つとして変圧器の二次側を分割す
る方式が知られている。
第１図はこの様な二次側分割方式の電気回路図
で、１は変圧器の鉄心、２は一次巻線、３〜６は
二次側の各分割巻線である。７〜１０はそれぞれ
サイリスタ１１とダイオード１２からなる整流ユ
ニツトで、二次分割巻線３〜６に各別に接続さ
れ、その直流側では互に直列に接続されて、所定
の出力直流電圧ｅdを得るようになつている。１
３は平滑リアクトル、１４は主電動機の電機子、
１５は界磁巻線であり、またE1は一次電圧、E21
〜E24は二次分割巻線３〜６の端子電圧（E21＝
E22＝E23＝E24）、Ｉdは直流電流である。
で、１は変圧器の鉄心、２は一次巻線、３〜６は
二次側の各分割巻線である。７〜１０はそれぞれ
サイリスタ１１とダイオード１２からなる整流ユ
ニツトで、二次分割巻線３〜６に各別に接続さ
れ、その直流側では互に直列に接続されて、所定
の出力直流電圧ｅdを得るようになつている。１
３は平滑リアクトル、１４は主電動機の電機子、
１５は界磁巻線であり、またE1は一次電圧、E21
〜E24は二次分割巻線３〜６の端子電圧（E21＝
E22＝E23＝E24）、Ｉdは直流電流である。
これに制御するには、第２図と第３図に示す様
な二つの方法がある。前者の方法では、最初各整
流ユニツト７〜１０におけるサイリスタ１１の位
相制御角α１〜α４＝180゜で阻止状態にあり、
直流電圧ｅd＝０である。いま、直流電圧ｅd上げ
ようとする場合、ノツチ１では位相制御角α１
を180゜→０゜に制御することによりｅd＝０→ｅ
d1（二次分割巻線３の端子電圧E21に対応する直
流電圧）となる。位相制御角α１を０゜→180
゜にすると同時に位相制御角α２を180゜→０゜
にすると、ｅd＝ｅd2（＝ｅd1）で直流電圧ｅdは
不変である。ノツチ２ではα１＝180゜→０゜
にすることによりｅd＝ｅd1＋ｅd2となる。この様
な制御を順次繰返すことにより、最終のノツチ４
ではｅd＝ｅd1＋ｅd2＋ｅd3＋ｅd4が得られること
になる。この制御方法では、ある二次分割巻線
（この例では二次分割巻線３）がすべて位相制御
されることが判る。
な二つの方法がある。前者の方法では、最初各整
流ユニツト７〜１０におけるサイリスタ１１の位
相制御角α１〜α４＝180゜で阻止状態にあり、
直流電圧ｅd＝０である。いま、直流電圧ｅd上げ
ようとする場合、ノツチ１では位相制御角α１
を180゜→０゜に制御することによりｅd＝０→ｅ
d1（二次分割巻線３の端子電圧E21に対応する直
流電圧）となる。位相制御角α１を０゜→180
゜にすると同時に位相制御角α２を180゜→０゜
にすると、ｅd＝ｅd2（＝ｅd1）で直流電圧ｅdは
不変である。ノツチ２ではα１＝180゜→０゜
にすることによりｅd＝ｅd1＋ｅd2となる。この様
な制御を順次繰返すことにより、最終のノツチ４
ではｅd＝ｅd1＋ｅd2＋ｅd3＋ｅd4が得られること
になる。この制御方法では、ある二次分割巻線
（この例では二次分割巻線３）がすべて位相制御
されることが判る。
また、第３図に示す後者の制御方法では、ノツ
チ１までは第２図の場合と同様であるが、ノツチ
２からは位相制御角α２〜α４を順次180゜→０
゜に制御していく。
チ１までは第２図の場合と同様であるが、ノツチ
２からは位相制御角α２〜α４を順次180゜→０
゜に制御していく。
このように位相制御する場合の誘導障害につい
て説明する。電気鉄道の場合、電車線および負き
電線に流れる電流により通信線に誘導される音声
周波数帯の雑音による電話の通信障害である。通
話障害については高調波電流の合成されたものを
等価妨害電流と称し、記号Ｊpで表示しＪpにて評
価することになつている。Ｊpは(1)式で表わされ
る。
て説明する。電気鉄道の場合、電車線および負き
電線に流れる電流により通信線に誘導される音声
周波数帯の雑音による電話の通信障害である。通
話障害については高調波電流の合成されたものを
等価妨害電流と称し、記号Ｊpで表示しＪpにて評
価することになつている。Ｊpは(1)式で表わされ
る。
Ｊp＝√（o・o）２ …………(1)
ここに
Ｓo：雑音評価係数
Ｉo：ｎ次成分の高周波電流
サイリスタ車では上記の如く位相制御を行なう
ため変圧器一次電流（電車線電流）の波形変歪が
大きく、高周波成分を多く含有することになり、
どうしても等価妨害電流Ｊpが大となる傾向にあ
る。(1)式から分るように、Ｊpは高周波電流Ｉoに
よつて決定されるが、このＩoは(2)式によつて近
似される。
ため変圧器一次電流（電車線電流）の波形変歪が
大きく、高周波成分を多く含有することになり、
どうしても等価妨害電流Ｊpが大となる傾向にあ
る。(1)式から分るように、Ｊpは高周波電流Ｉoに
よつて決定されるが、このＩoは(2)式によつて近
似される。
ここにｎ：次数
ΔＩLO：自然転流による電流立上がり部
u0：自然転流重り角
ΔＩL〓：位相制御電流
ｕ〓：位相制御電流の転流重り角
(2)式および第４図に示す位相制御中の一次電流
波形から判るように、位相制御による等価妨害電
流Ｊpは位相制御角α、位相制御電流の転流重り
角ｕ〓、位相制御電流ΔＩL〓により第５図に示
す如くα＝90゜付近で山状に大きくなる。
波形から判るように、位相制御による等価妨害電
流Ｊpは位相制御角α、位相制御電流の転流重り
角ｕ〓、位相制御電流ΔＩL〓により第５図に示
す如くα＝90゜付近で山状に大きくなる。
一方、第４図の波形図において破線で示すよう
に電流急変個所に丸味をつけてやると、第５図に
おいて破線で示すように等価妨害電流Ｊpが低減
されることを、第６図に示すように位相制御する
二次分割巻線３に可飽和リアクトル１６を接続し
て実験により把握している。飽和タイプのリアク
トルを接続するのは変圧器全体の定格電流におけ
る電圧降下に殆んど影響を与えることなく、等価
妨害電流Ｊpを低減出来るからである。
に電流急変個所に丸味をつけてやると、第５図に
おいて破線で示すように等価妨害電流Ｊpが低減
されることを、第６図に示すように位相制御する
二次分割巻線３に可飽和リアクトル１６を接続し
て実験により把握している。飽和タイプのリアク
トルを接続するのは変圧器全体の定格電流におけ
る電圧降下に殆んど影響を与えることなく、等価
妨害電流Ｊpを低減出来るからである。
本発明はこの点に着目してなされたもので、そ
の目的は、この様なリアクトルを用いることなく
変圧器自体に前述の作用効果をもたせ、小形軽量
で低誘導障害の車両用変圧器を提供するにある。
の目的は、この様なリアクトルを用いることなく
変圧器自体に前述の作用効果をもたせ、小形軽量
で低誘導障害の車両用変圧器を提供するにある。
この目的を達成するため、本発明は、一次巻線
と二次巻線との間に、定格電流域で磁気飽和する
磁性体を配置し、変圧器のリアクタンス特性に非
直線性をもたせたことを特徴とする。
と二次巻線との間に、定格電流域で磁気飽和する
磁性体を配置し、変圧器のリアクタンス特性に非
直線性をもたせたことを特徴とする。
従来における変圧器の標準的巻線構造は第７図
に示す様になつている。１は鉄心、２は２分され
た一次巻線、３〜６は二次分割巻線で、これら一
次巻線２と二次分割巻線３〜６間には、サージ電
圧の二次側への移行を防止するための、銅板など
の非磁性体からなる静電しやへい板１７が設置さ
れている。
に示す様になつている。１は鉄心、２は２分され
た一次巻線、３〜６は二次分割巻線で、これら一
次巻線２と二次分割巻線３〜６間には、サージ電
圧の二次側への移行を防止するための、銅板など
の非磁性体からなる静電しやへい板１７が設置さ
れている。
本発明の一実施例では、第５図に示すように、
第７図の静電しやへい板１７の位置に、硅素鋼板
などのような磁性体１８を配置し、変圧器のリア
クタンス特性に非直線性をもたせている。
第７図の静電しやへい板１７の位置に、硅素鋼板
などのような磁性体１８を配置し、変圧器のリア
クタンス特性に非直線性をもたせている。
通常、変圧器のもれリアクタンスＸは(3)式で表
わされる。
わされる。
Ｘ＝μ２πｆ・ｍ・ｗ２／ｑ・ｈ（δ＋Δ１＋Δ２／３
）・ｋ……(3) ここでμ：真空の透磁率 ｆ：周波数 ｍ：巻線の平均長 ｗ：巻数 δ：一次、二次巻線間隔 Δ１：二次巻線の厚さ Δ２：一次巻線の厚さの半分 ｈ：巻線の幅 ｑ：一次、二次巻線の磁気結合の数（第
７図および第８図の場合はｑ＝４） これに第８図のように磁性体１８をいれると、
(3)式は下記(4)式に変る。
）・ｋ……(3) ここでμ：真空の透磁率 ｆ：周波数 ｍ：巻線の平均長 ｗ：巻数 δ：一次、二次巻線間隔 Δ１：二次巻線の厚さ Δ２：一次巻線の厚さの半分 ｈ：巻線の幅 ｑ：一次、二次巻線の磁気結合の数（第
７図および第８図の場合はｑ＝４） これに第８図のように磁性体１８をいれると、
(3)式は下記(4)式に変る。
Ｘ＝μ・μs２πｆ・ｍ・ｗ２／ｑ・ｈ（δ＋Δ１＋Δ
２／３）・ｋ…… …(4) ここで μs：磁性体設置時の比透磁率 磁性体１８の磁気飽和特性を利用すれば、すな
わち磁性体１８を挿入した場合の比透磁率μsは
第９図のようになるので、必然的に変圧器リアク
タンスＸもその影響をうけ、(4)式から第１０図の
ような特性をうることができ、かつ磁性体の材質
や寸法を調整することにより、第１０図のように
定格電流ＩR域では完全に飽和し、50％定格電流
I50域以下でリアクタンス急増の特性にすること
が可能である。ここで、50％としたのは一応の目
安で、50％よりん大きい所に飽和域をもつてくる
と定格点へのリアクタンス影響が増す方向となる
からであり、また50％以下に飽和域をもつてくる
としたのはシステムの要求する等価妨害電流Ｊp
仕様により40％、30％あるいは20％という場合が
ありうるからである。
２／３）・ｋ…… …(4) ここで μs：磁性体設置時の比透磁率 磁性体１８の磁気飽和特性を利用すれば、すな
わち磁性体１８を挿入した場合の比透磁率μsは
第９図のようになるので、必然的に変圧器リアク
タンスＸもその影響をうけ、(4)式から第１０図の
ような特性をうることができ、かつ磁性体の材質
や寸法を調整することにより、第１０図のように
定格電流ＩR域では完全に飽和し、50％定格電流
I50域以下でリアクタンス急増の特性にすること
が可能である。ここで、50％としたのは一応の目
安で、50％よりん大きい所に飽和域をもつてくる
と定格点へのリアクタンス影響が増す方向となる
からであり、また50％以下に飽和域をもつてくる
としたのはシステムの要求する等価妨害電流Ｊp
仕様により40％、30％あるいは20％という場合が
ありうるからである。
前述のように変圧器リアクタンスに第１０図に
示すような非直接性を与え、小電流域で大きなリ
アクタンス特性をもたせるようにすると、第４図
の電流波形において小電流部分でリアクタンスが
大となるため、破線のような電流波形になり、等
価妨害電流Ｊpを低減することができる。また、
変圧器としては第７図の静電しやへい板を磁性体
で兼ねることが可能であるため、ハード面での問
題はなく、ほぼ従来の変圧器において外部に可飽
和リアクトルを設置したと同様な特性をもたせる
ことができる。
示すような非直接性を与え、小電流域で大きなリ
アクタンス特性をもたせるようにすると、第４図
の電流波形において小電流部分でリアクタンスが
大となるため、破線のような電流波形になり、等
価妨害電流Ｊpを低減することができる。また、
変圧器としては第７図の静電しやへい板を磁性体
で兼ねることが可能であるため、ハード面での問
題はなく、ほぼ従来の変圧器において外部に可飽
和リアクトルを設置したと同様な特性をもたせる
ことができる。
以上説明したように、本発明によれば、一次巻
線と二次巻線との間に、定格電流域で磁気飽和す
る磁性体を配置したので、外部に可飽和リアクト
ルを設置することなく変圧器のリアクタンス特性
に非直線性をもたせ、一次電流の波形を改善して
誘導障害を低減することができる。
線と二次巻線との間に、定格電流域で磁気飽和す
る磁性体を配置したので、外部に可飽和リアクト
ルを設置することなく変圧器のリアクタンス特性
に非直線性をもたせ、一次電流の波形を改善して
誘導障害を低減することができる。
第１図は電気弁を使用した二次４分割式車両用
変圧器の電気回路図、第２図および第３図は第１
図に示した変圧器の位相制御方法の各例を示す説
明図、第４図は位相制御中の一次電流の波形図、
第５図は位相制御中の等価妨害電流の変化を示す
説明図、第６図は位相制御される二次巻線に可飽
和リアクトルを接続した状態を示す電気回路図、
第７図は従来の車両用変圧器の概略構成図、第８
図は本発明の一実施例に係る車両用変圧器の概略
構成図、第９図は磁性体を巻線間に設置した際の
磁化力−比透磁率特性図、第１０図は本発明の一
実施例に係る車両用変圧器の負荷電流−リアクタ
ンス特性図である。 １……鉄心、２……一次巻線、３〜６……二次
巻線、１８……磁性体。
変圧器の電気回路図、第２図および第３図は第１
図に示した変圧器の位相制御方法の各例を示す説
明図、第４図は位相制御中の一次電流の波形図、
第５図は位相制御中の等価妨害電流の変化を示す
説明図、第６図は位相制御される二次巻線に可飽
和リアクトルを接続した状態を示す電気回路図、
第７図は従来の車両用変圧器の概略構成図、第８
図は本発明の一実施例に係る車両用変圧器の概略
構成図、第９図は磁性体を巻線間に設置した際の
磁化力−比透磁率特性図、第１０図は本発明の一
実施例に係る車両用変圧器の負荷電流−リアクタ
ンス特性図である。 １……鉄心、２……一次巻線、３〜６……二次
巻線、１８……磁性体。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 一次巻線と、電気弁による位相制御装置が接
続される二次巻線とを備えた車両用変圧器におい
て、前記一次巻線と二次巻線との間に、定格電流
域で磁気飽和する磁性体を配置したことを特徴と
する車両用変圧器。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記磁性体
は定格電流の50％以下で磁気飽和するものである
ことを特徴とする車両用変圧器。 ３ 特許請求の範囲第１項において、前記磁性体
は静電しやへい体を兼ねていることを特徴とする
車両用変圧器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13646079A JPS5661109A (en) | 1979-10-24 | 1979-10-24 | Transformer for vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13646079A JPS5661109A (en) | 1979-10-24 | 1979-10-24 | Transformer for vehicle |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5661109A JPS5661109A (en) | 1981-05-26 |
| JPS6215030B2 true JPS6215030B2 (ja) | 1987-04-06 |
Family
ID=15175624
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13646079A Granted JPS5661109A (en) | 1979-10-24 | 1979-10-24 | Transformer for vehicle |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5661109A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1993014508A1 (en) * | 1992-01-17 | 1993-07-22 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Transformer mounted on vehicle |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02184007A (ja) * | 1989-01-10 | 1990-07-18 | Mitsubishi Electric Corp | 車両用変圧器 |
| GB2331853A (en) * | 1997-11-28 | 1999-06-02 | Asea Brown Boveri | Transformer |
| EP1315180B1 (de) * | 2001-11-14 | 2004-03-03 | ABB Sécheron SA | Transformator und Einspeiseschaltung für Mehrsystem-Triebfahrzeuge |
| JP4523076B1 (ja) * | 2009-02-13 | 2010-08-11 | 三菱電機株式会社 | 変圧器 |
-
1979
- 1979-10-24 JP JP13646079A patent/JPS5661109A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1993014508A1 (en) * | 1992-01-17 | 1993-07-22 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Transformer mounted on vehicle |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5661109A (en) | 1981-05-26 |
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