JPS62268322A - 残留磁気を伴うインダクタンス要素を電源に接続する方法および開閉装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、残留磁気を伴うインダクタンス要素、特に変
圧器を交流電源に接続する方法と開閉装置に関する。

〔従来の技術〕

鉄製部分のあるインダクタンス要素、特に変圧器をスタ
ートさせるときには、初期状態いかんによって、専門書
ではラッシュエフェクトと呼ばれている大きなスタート
電流が生ずる。このスタート電流を制限するための公知
の装置は入り切り可能の抵抗あるいは電流絞りを含んで
いる。この場合には、電流制限のための構造要素のバイ
パスのために追加としての回路要素を必要とすることが
欠点である。さらに、スタートの際に電流制限構造要素
において大きな損失が生ずることが欠点である。なお、
スタート電流を制限するためには負の温度係数を有する
抵抗（ホットコンダクタ−）が公知である。しかし、ス
タート電流衝撃を十分に制限する一方、運転状態では導
通損失を極力少くすることのためには、このようなホッ
トコンダクタ−は非常に高温で使用されねばならず、し
たがって寿命が短くなる。さらに、運転においては常に
損失が生ずる。

半導体開閉器を用いるならば、接続命令を予め与えた後
、半導体開閉器が、それと一体の制御回路の働きによっ
て、次の電圧値ゼロ通過のときに点弧されるような、い
わゆるゼロ電圧開閉器が可能となる。遮断命令が来ると
、半導体開閉器は次の電流値ゼロ通過のときに遮断され
る。この電圧開閉器では、電圧値ゼロ通過時点が変圧器
の接続のためには一般に最も不都合な場合に該当すると
いうことが欠点である。この場合、同じ時点で存在した
はずの不動状態での磁束に対しての差違が最大である。

鉄の磁気飽和を考慮しないならば、鉄板の残留磁気がな
いときはスタート電流は２倍となる。以前の状態と材質
によって与えられる残留磁気の位置と磁界の強さ、そし
てまた飽和限界βいかんによっては極めて大きなスター
ト電流が発生する。この大きなスタート電流が許される
ように半導体開閉器はその寸法を決められねばならない
。

保護の方策も、それに応じてより大容量に決められねば
ならない。そしてやはりスタートの際には大きな損失が
生ずる。場合によっては同じ電源網に設けられている他
の電力ユーザが供給電圧への侵害によってその影響を炙
る。他種の無接点開閉要素がこの欠点を回避するために
研究されているが、そこではスタートがスタート命令を
与えた直後に行われることとしている（いわゆる瞬時開
閉器）。したがって、これらではスタートが行われる時
点は全く偶然に支配される。それによって最大のスター
ト電流の頻度はたしかに減るが、半導体開閉器は上記と
同様に最大のスタート電流に対して大きさを決められね
ばならない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は、上述のような欠点を回避し〔問題点を
解決するための手段〕 本発明による方法は、接続後の交流電圧下において接続
前におけると同じかあるいは似た磁化関係が得られるよ
うな交流電圧位相角のときに接続が行われることを特徴
としている。

〔作用〕

本発明による方法によれば、残留磁気のある鉄製部分が
、スタートが行われる際に、既にあったと同じ方向に磁
化されるだけであることが保証される。大きなスタート
電流を要求するとととなる突然の磁化の反転は全然起ら
ない。

本発明の１つの発展態様においては、遮断も接続も所定
の位相角において行われる。この発展態様では、接続の
前での磁気状態を確かめるための面倒さがＬ１！らない
ことが利点である。しかしながら、この発展態様によれ
ば、接続の場合も遮断の場合も、交流電圧の１周期以内
での時間遅れが起りうる。このことはしかし、考えられ
る本発明のほとんどの応用面において何ら不利に作用す
るものでない。

本発明の別の発展態様においては、電流値ゼロ通過のと
き、ただし電流が所定の方向で変るときに遮断が行われ
、同じ方向での電流増加が結果として得られるような交
流電圧位相角のときに接続が行われることとなっている
。

この発展態様では、この方法を実施するために、実質的
にゼロ電圧開閉器において公知の要素が用いられうろこ
とが利点である。

インダクタンス要素の遮断が所望の時点で行われること
が必要である場合、本発明の別の発展態様によれば、接
続前のインダクタンス要素の磁気的状態が測定され、そ
れから、接続が行われるべき位相角が決定されることと
なる。この場合、インダクタンス要素の磁気的状態は、
例えばホールグローブ（Ｈａｌｌｓｏｎｄｅ　）によっ
て測定されうる。

本発明の別の発展態様においては、インダクタンス要素
の遮断の際に位相角に対応した信号が記憶され、それか
ら、接続が行われるべき位相角が決定されることとなっ
ている。これによってやはり、所望の位相角においての
インダクタンス要素の遮断が可能となる。記憶のために
は、適当な構造要素、例えばＮＶ−ＲＡＭが利用されつ
る。この方法において、遮断が常に電流値ゼロ通過、た
だし方向については特定しない電流値ゼロ通過のときに
行われるならば、記憶は１ピツトで足りる。

本発明による方法を実施するための開閉装置は、インダ
クタンス要素に直列に接続された半導体開閉器が双安定
マルチバイブレータによって制御され、この双安定マル
チバイブレータ−は、セット入力部とリセット入力部を
有していて、それらが１組のアンドゲートのそれぞれの
第１の入力部と１組のパルス波形器を経て交流電源と結
ばれており、ア＞ｐ°ゲートのそれぞれの第２の入力部
には各１つの接続制御信号が入力されることを特徴とす
る。

この開閉装置は普通の半導体構造要素を用いて簡単に実
現されうる。

その他、特許請求の範囲の従属環に記載の方策によって
、本発明による方法の実施のための開閉装置の有利な発
展や改善が可能である。

〔実施例〕

本発明の１つの実施例を図面に示す。以下においてはこ
れにより本発明をさらに詳しく説明する。

変圧器１の一次巻線が、一方では交流電力網の中性線Ｎ
に、他方では半導体開閉器２を経てその交流電力網の相
導線Ｌ１に結ばれている。

半導体開閉器２は、以下に説明する開閉装置によって制
御される。それの接続の状態は双安定マルチバイブレー
タ−３で記憶され、それの出力部がドライバ増幅器４を
経て半導体開閉器の制御入力部と結ばれている。半導体
開閉器２と層分離を可能にしている。

る相回転ローパス要素な経て、パルス波形器に供給され
る。このパルス波形器は限界スイッチ（シュミットトリ
ガ−）８と単安定マルチバイブレータｌＯを含んでいる
。限界スイッチ８と単安定マルチバイブレータ−１０の
間にもう１つの限界スイッチ９が接続されている。限界
スイッチ８は供給される交流電圧の正の半波から矩形波
を作り出す。限界スイッチ９は単に、限界スイッチ８の
出力部に現れる逆転を除くだけような短いパルスを発生
する。

単安定マルチバイブレータ−１０の出力部は、１組のア
ンドゲート１１，１２のそれぞれの第１の入力部を経て
双安定マルチバイブレータ−３のセット入力部とリセッ
ト入力部に結ばれている。アンドゲート１１．１２の第
２の入力部には各１つの開閉制御信号が供給される。こ
の信号は１つの正の電圧からスイッチ１３を経て、アン
ドゲート１１の第２の入力部には直接に、アンドゲート
１２の第２の入力部にはインバータ１４を経て供給され
る。抵抗１５は、スイッチ１３が導通していないときア
ンドゲート１２の他方の入力部には正のポテンシャルを
供給する役目をする。

さて、−次巻線ｌを交流電源網に接続するには、スイッ
チＩ３が閉じられる。それにより、アンドゲート１１が
ら単安定マルチバイブレータ−１Ｏの出力パルスが双安
定マルチバイブレータ−３に供給される。スイッチ１３
が閉じられて後に最初に来たパルスが、半導体開閉器２
を導通せしめるような状態に双安定マルチバイブレータ
−３を制御する。

変圧器を遮断するためには、スイッチ１３が開かれ、そ
れによって、アンドゲート１２の第２の入力部に正のポ
テンシャルが張込まれる。

そこで単安定マルチバイブレータ−１０の出力パルスカ
双安定マルチハイフレーター３のセット入力部に導かれ
、その結果、双安定マルチバイブレータ−３の出力電圧
が、半導体開閉器２が不導通状態になってしたがって変
圧器が遮断となるような電圧となる。

第２図は実施された測定の結果として、定格容量３　Ｋ
ＶＡの無負荷の変圧器でのスタート電流の経過を示す。

そこでの第２ａ図は本発明による方法を用いない場合で
の、鉄製部分の磁化の反転が起るような位相角で接続が
行われたとき生ずる最大のスタート電流を示している。

これによるとピークの電流は２５０Ａ、そしてスタート
電流の積分値は１９７Ａ２／Ｓとなっている。

第２ｂ図に示す本発明による方法を用いた場合に測定さ
れたスタート電流は、ピーク電流値で１７．４Ａ、電流
積分値−’Ｑ０．６３Ａ２／Ｓとなっている。最も不都
合な場合と比べると本発明による方法を用いることによ
ってピークのスタート電流値は１／　１，１．４に、そ
ｌ〜で電流積分値ば１／３１５に減少することとなる。

本発明はこの実施例に限定されるものではなく、当業者
の意によって種々に構成されうる。

つまり、例えば、当初に示した１つの発展態様は、出力
電圧が極性に従って、交流電圧の種々の位相位置での接
続を結果として生せしめるような、磁石鉄心を有するホ
ールグローブ（Ｈａｌｌ−ｓｏｎｄｅ　）が磁気的に結
合されていることによって実現されうる３、そのために
は、各半波に対して、第１図に示したようなパルス波形
器、ただし出力パルスがホールプローブの出方電圧と導
通電圧にロジカルに結合されるようなパルス波形器が設
けられればよい。この場合、このインダクタンス要素の
接続の前に、ボールグローブは（第１図の回路と同様に
）使用時電圧を印加しておくことが必要である。

同様にまた、不揮発性記憶器に入れられた遮断時の位相
位置の情報が、接続の目的のために評価されるよ５にで
きる。

本発明による方法はまた、インダクタンス要素の多相電
力網への接続にも使用されつる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による方法を実施するための開閉装置の
ブロック図、第２図は現状技術による場合と本発明によ
る方法を用いた場合の、スタート電流の時間的経過を示
す図である。 ｌ・・・・・・インダクタンス要素 ２・・・・・・半導体開閉器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、残留磁気を伴うインダクタンス要素、特に変圧器を
   交流電源に接続する方法において、接続後の交流電圧下
   において接続前におけると同じかあるいは似た磁化関係
   が得られるような交流電圧位相角のときに接続が行われ
   ることを特徴とする、残留磁気を伴うインダクタンス要
   素を接続する方法。 ２、遮断も接続も所定の位相角において行われる、特許
   請求の範囲第１項に記載の方法。 ３、電流値ゼロ通過のとき、ただし電流が所定の方向で
   変るときに遮断が行われ、同じ方向での電流増加が結果
   として得られるような交流電圧位相角のときに接続が行
   われる、特許請求の範囲第２項に記載の方法。 ４、接続前のインダクタンス要素の磁気的状態が測定さ
   れ、それから、接続が行われるべき位相角が決定される
   、特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ５、インダクタンス要素の遮断の際に位相角に対応した
   信号が記憶され、それから、接続が行われるべき位相角
   が決定される、特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ６、インダクタンス要素（１）と直列に接続された半導
   体開閉器（２）が双安定マルチバイブレータ（３）によ
   つて制御され、双安定マルチバイブレータ（３）は、セ
   ット入力部とリセット入力部を有していて、それらが１
   組のアンドゲート（１１、１２）のそれぞれの第１の入
   力部と、１組のパルス波形器（８〜１０）を経て交流電
   源に接続されており、アンドゲート（１１、１２）のそ
   れぞれの第２の入力部には各１つの開閉制御信号が入力
   される開閉装置。 ７、パルス波形器が、限界スイッチ（８、９）のそれぞ
   れと単安定マルチバイブレータ（１０）で構成されてい
   る、特許請求の範囲第６項に記載の開閉装置。 ８、交流電圧が限界スイッチ（８、９）に相回転要素（
   ５、６、７）を経て供給される、特許請求の範囲第７項
   に記載の開閉装置。 ９、相回転要素（５、６、７）がローパスのものである
   、特許請求の範囲第８項に記載の開閉装置。