JPS62186Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、コンデンサ分圧器を前記コンデンサ
分圧器の分圧電圧を入力とする電力増幅器とを組
合せて成る増幅器形計器用変圧器に関するもので
ある。 第１図は増幅器形計器用変圧器の構成を示すブ
ロツク図である。第１図において１は高電圧線
路、２はコンデンサ分圧器、３はコンデンサ分圧
器２の主コンデンサC₁、４はコンデンサ分圧器
２の分圧コンデンサC₂、５は電力増幅器、６は
電力増幅器５の入力端子、７は電力増幅器５の出
力端子である。 第２図は第１図に示したブロツク図の等価回路
である。第２図において、第１図と同一部分は第
１図と同一番号を付してある。そのほか、８は電
力増幅器５の入力インピーダンス、９は理想増幅
器である。 第１図に示した構成による増幅器形計器用変圧
器の基本原理は、次の様である。すなわち、高圧
線路１に印加されている一次電圧Ｖ〓_１は、コンデ
ンサ分圧器２で分圧され、その分圧電圧Ｖ〓_Dは、
電力増幅器５の入力端子６に印加される。入力端
子６での微小電力は電力増幅器５で電力増幅さ
れ、出力端子７から一次電圧に比例した二次電圧
Ｖ〓_２として図示し市いない負担（保護継電器や計
器）に電力を供給する。 第２図に示した増幅器形計器用変圧器の等価回
路において、今、説明を簡単にするために電力増
幅器５の入力インピーダンス８をＲ（純抵抗）と
し、理想増幅器９は入力インピーダンス無限大か
つ電圧増幅度Ａ（スカラー量）なる特性を有する
ものとすれば、一次電圧Ｖ〓_１、分圧電圧Ｖ〓_２およ
び二次電圧Ｖ〓_２の関係は、次式で表わされる。 Ｖ_１／Ｖ_Ｄ＝Ｃ_１＋Ｃ_２／Ｃ_１＋１／ｊωＣ_１Ｒ ＝Ｋε^−j〓 ここに α＝∠（Ｖ_１／Ｖ_Ｄ）＝tan^-1｛１／ω（Ｃ_１＋Ｃ_２
）Ｒ｝(3) （−π／２≦α≦π／２） Ｖ_Ｄ／Ｖ_２＝１／Ａ (4) (1)式と(4)式から、(5)式を得る Ｖ_１／Ｖ_２＝Ｖ_１／Ｖ_Ｄ×Ｖ_Ｄ／Ｖ_２＝Ｋ／Ａε^−
j〓(5) ここで、電力増幅器５の入力インピーダンス８
の値Ｒが無限大と仮定すると(5)式は Ｖ_１／Ｖ_２＝１／Ａ（Ｃ_１＋Ｃ_２／Ｃ_１） (6) となり、Ｖ〓_１とＶ〓_２は同相で、C₁，C₂，Ａで決
まる比例定数のもとに比例する。 しかし、電力増幅器５の入力インピーダンス８
は、実際には無限大とすることは不可能であり、
誘導ノイズなどの影響を考慮して、数ＭΩ程度が
上限である。したがつて、Ｖ〓_１とＶ〓_２には、(3)式
で決まる位相角αが存在する。 一方、電気学会電気規格調査会標準規格JEC−
190−1977 計器用変成器（保護継電器用）によ
れば、計器用変圧器の二次電圧の位相角は、ある
限度を超えてはならないと規定されている。例え
ば、階級1.0級では、二次電圧80／√３^V〜120／
√３^V（又は80^V〜120^V）の範囲において、位相角
の限度は、±40分である。位相角に対する規定
は、JEC−190−1977に限らず、JIS Ｃ 1737−
1969計器用変成器（標準用および一般計器用）、
JIS Ｃ 1736−1969 計器用変成器（電力需給
用）および外国規格にも、用語、定義、限度の違
いこそあれ、何らかの規定がなされている。 これらの規格に規定されている限度内に位相角
αを抑えるためには、(3)式から解るように、Ｒが
有限であることから、（C₁＋C₂）を大きくする必
要があつた。（C₁＋C₂）を大きくすることは、取
りも直さず、主コンデンサ３（C₁）と分圧コンデ
ンサ４（C₂）とで構成されるコンデンサ分圧器２
の大形化を招くという欠点があつた。 本考案は、上記欠点に鑑みなされたもので、小
形、軽量かつ、位相角精度が良好な増幅器形計器
用変成器を得ることを目的としたものである。第
３図は本考案の一実施例を示す等価回路である。
第３図において、１は高電圧線路、２はコンデン
サ分圧器、３はコンデンサ分圧器２の主コンデン
サC₁、４はコンデンサ分圧器２の分圧コンデン
サC₂、５は電力増幅器、６は電力増幅器５の入
力端子、７は電力増幅器５の出力端子、８は電力
増幅器５の入力インピーダンス、１０は入力イン
ピーダンス無限大で、電力増幅器Ａε^−j〓の特
性を有する増幅器である。 第３図に示した本考案による増幅器形計器用変
圧器の動作は、次のようである。すなわち、高圧
線路１に印加されている一次電圧Ｖ〓_１はコンデン
サ分圧器２で分圧され、その分圧電圧Ｖ〓_Dは、電
力増幅器５の入力端子６に印加される。入力端子
６での微小電力は、電力増幅器５で電力増幅され
出力端子７から、一次電圧に比例した二次電圧Ｖ〓
_２として図示していない負担に電力を供給する。 今、説明を簡単にするために電力増幅器５の入
力インピーダンス８をＲ（純抵抗）とすれば、一
次電圧Ｖ〓_１、分圧電圧Ｖ〓_２の関係は、前記(1)式で
表わされる。また分圧電圧Ｖ〓_Dと二次電圧Ｖ〓_２の
関係は(7)式で表わされる。 Ｖ_Ｄ／Ｖ_２＝１／Ａε^−ｊ〓 (7) (1)式と(7)式から、一次電圧Ｖ〓_１と二次電圧Ｖ〓_２
の関係は、(8)式で表わされる。 Ｖ_１／Ｖ_２＝Ｖ_１／Ｖ_Ｄ×Ｖ_Ｄ／Ｖ_２＝Ｋ／Ａε^−
j(〓^-〓⁾(8) (8)式の意味するところは、コンデンサ分圧器２
と電力増幅器５の有限な入力インピーダンス８と
で生じる一次電圧αを、増幅器５の入出力位相角
βで補償し、Ｖ〓_１とＶ〓_２間の位相角が−（α−
β）に減じられていることである。 ここで、増幅器５の入出力間位相角βを β＝α (9) となるように、設定すれば(8)式は、 Ｖ_１／Ｖ_２＝Ｋ／Ａ (10) となり、Ｖ〓_１とＶ〓_２は同相で、ＫおよびＡによつ
て決まる比例定数のもとに比例する。 また目標とする位相角の限度（たとえば規格に
規定されている位相角の限度）を±θとして電力
増幅器５の入・出力間位相角βを −θ＋α≦β≦θ＋α （11） を満す範囲に設定すれば、Ｖ〓_１とＶ〓_２の間の位相
角−（α−β）は −θ≦−（α−β）≦θ （12） となり目標の限度を満すことができる。 (9)式又は、（11）式を満すようβを設定するこ
とは、増幅器１０の負帰還ループに位相特性を持
たせることにより、増幅器１０の安定度を損なわ
ない範囲で、容易に実現できる。 αは、零又は目標とする位相角限度内に小さく
する必要はなく、βに応じた値を取ることができ
る。そのため(3)式から主コンデンサ３（C₁）と分
圧コンデンサ４（C₂）は微小電容量で良く、コン
デンサ分圧器２は小形となる。 以上述べたように、本考案によれば、小形、軽
量かつ、位相角精度が優れた増幅器形計器用変成
器を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、増幅器形計器用変圧器の構成を示す
ブロツク図、第２図は増幅器形計器用変圧器の原
理を示す等価回路、第３図は本考案の増幅器形計
器用変圧器の一実施例を示す価回路である。 １……高電圧線路、２……コンデンサ分圧器、
３……主コンデンサ、４……分圧コンデンサ、５
……電力増幅器、６……電力増幅器入力端子、７
……電力増幅器出力端子、８……電力増幅器入力
インピーダンス、９……理想増幅器、１０……増
幅器。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 高電圧線路と大地間に接続したコンデンサ分
   圧器と、前記コンデンサ分圧器の分圧電圧を入
   力電圧とする電力増幅器とを接続した増幅器形
   計器用変圧器において、前記電力増幅器の入力
   電圧と出力電圧との間の位相角を、前記高電圧
   線路に印加された一次電圧と前記コンデンサ分
   圧器の分圧電圧との間の位相角に対して逆極性
   となるよう設定したことを特徴とする増幅器形
   計器用変圧器。 (2) 電力増幅器の入力電圧と出力電圧との間の位
   相角を、前記位相角と、高電圧線路に印加され
   た一次電圧とコンデンサ分圧器の分圧電圧との
   間の位相角の差が、ある定められた位相角限度
   以内になるよう設定したことを特徴とする実用
   新案登録請求の範囲第１項記載の増幅器形計器
   用変圧器。 (3) 電力増幅器の入力電圧と出力電圧との間の位
   相角を高電圧線路に印加された一次電圧とコン
   デンサ分圧器の分圧電圧との間の位相角に対し
   て、絶対値が等しくかつ逆極性になるよう設定
   したことを特徴とする実用新案登録請求の範囲
   第１項記載の増幅器形計器用変圧器。