説明

交流定電圧装置

【課題】入力電圧の変動に対して無段階で調整することができるようにするとともに、交流定電圧装置の構成を簡素にすることができるようにすること。
【解決手段】交流電源ACと、入力巻線AN1と出力巻線An1を巻回した閉磁路鉄心Aと、入力巻線AN1と出力巻線An1とは逆極性に入力巻線BN1と出力巻線Bn1を巻回した閉磁路鉄心Bと、前記閉磁路鉄心A、Bにまたがって巻回した制御巻線Cとからなり、入力巻線AN1と入力巻線BN1とを並列に接続してなる変圧器TRと、リアクトルLと、前記交流電源ACの出力を直流に変換する整流器Dとを有し、前記変圧器TRの入力巻線をリアクトルLを介して前記交流電源ACに接続する一方、前記制御巻線Cに前記整流器Dの直流を流す。これにより、前記交流電源ACの電圧が変動するとその変動に応じて直流電流が変動し、リアクトルLの降下電圧が変動し、入力電圧が変動し、前記交流電源ACの電圧が変動しても出力巻線の出力電圧を一定に維持する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、入力電圧の変動に対応できる交流定電圧装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
図3は、従来の入力電圧の変動に対応できる交流定電圧装置の一例を示すもので、この図3において、1は入力側の単巻変圧器、2は出力側の単巻変圧器、3は出力電圧検出器、5は制御アンプ、6は可飽和リアクトル、7は直流電源、8は可変抵抗である。入力側の単巻変圧器1の巻線の一端U2は出力側の単巻変圧器2の巻線の一端U3と接続され、入力側の単巻変圧器1の巻線の他端V2は可飽和リアクトル6の負荷巻線6bの一端に接続され、可飽和リアクトル6の負荷巻線6bの他端と出力側の単巻変圧器2の巻線の他端は図示しない電源からの入力端子V1に接続されている。入力側の単巻変圧器1の巻線の入力端(図示例では単巻変圧器1の巻線の途中から引き出されている。)は電源からの入力端子U1に接続されている。そして、出力側の単巻変圧器2の出力は、出力側の単巻変圧器2の巻線の途中から引き出された端部uと可飽和リアクトル6の他端と接続された端部vの間で発生する電圧である。
【0003】
可飽和リアクトル6の制御巻線6aは可変抵抗8を介して直流電源7に接続され、可変抵抗8は、制御アンプ5の制御信号により抵抗値が調整され、制御アンプ5は出力電圧検出器3の電圧検出信号を入力し、その電圧検出信号に応じた制御信号を出力する。この構成において、出力側の単巻変圧器2の出力端u、vに所定の電圧が発生しているとし、その所定の電圧が変動すると、その変動を出力電圧検出器3が検出して、その変動分に応じた直流電流を可飽和リアクトル6の制御巻線6aに流す。この電流が制御巻線6aに流れると可飽和リアクトル6のインダクタンスがその変動分変化し、出力側の単巻変圧器2の巻線の両端間に印加される電圧が変化し、これにより出力端u、vに当初の所定の電圧を発生することとなる。すなわち出力電圧は一定に保持される。(なお、このように構成された交流定電圧装置を記載した文献は見当たらない。)
【0004】
また、可飽和リアクトルを用いないで入力電圧の変動に対応できる交流定電圧装置として、交流電源からの入力電圧を変圧器で変圧して負荷に供給するに際し、その変圧器に多くのタップを設けた補助巻線を設け、また、入力電圧の変動に伴う負荷に供給する電圧の変動を検出する電圧検出器を設け、その電圧検出器で検出した検出量に応じて前記タップを切替え、その切替で発生した電圧分を負荷に供給する電圧に加算または減算し、これにより入力電圧の変動にかかわらず負荷に定電圧を供給するようにした交流定電圧装置がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】実用新案登録第3011364号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかし、上記の従来例の交流定電圧装置では、出力電圧を検出する検出器や検出器で検出した信号を処理するための複雑な処理回路を必要とするので、交流定電圧装置のコストが高くなる。また、可飽和リアクトルや出力電圧を加算または減算するための変圧器を要し、交流定電圧装置が大型化するといった問題がある。
【0007】
発明が解決しようとする課題は、出力電圧を検出する検出器や検出器で検出した信号を処理するための複雑な処理回路およびその処理に伴う可飽和リアクトルや変圧器を必要とせず、交流定電圧装置を簡素かつ小型化するとともに、交流定電圧装置に要するコストを低減する点にある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記の課題を解決するために、本発明は、交流定電圧装置を、交流電源と、2個の閉磁路鉄心のそれぞれに、前記交流電源に接続する互いに逆巻きした入力巻線と負荷に接続する互いに逆巻きした出力巻線および直流電流を流す前記2個の閉磁路鉄心にまたがって巻回した制御巻線を有する変圧器と、前記変圧器の入力巻線と直列に接続して前記交流電源に接続するリアクトルと、前記交流電源に接続し交流を直流に変換する交流直流変換器を備え、前記交流直流変換器で変換した所定の直流電流を前記制御巻線に通流して前記出力巻線の出力電圧の前記交流電源の電圧変動に基づく変動を抑制するように構成している。
【発明の効果】
【0009】
本発明は、変圧器の制御巻線に流す直流電流を交流電源の出力を変換した直流電流としているので、その直流電流は交流電源の出力電圧の変動に比例して変動し、これにより交流電源の変動に対して無段階で出力電圧を一定に調整することができる。また、制御巻線を巻回した変圧器とリアクトルおよび交流直流変換器とにより構成しているので、その構成は簡素となり小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明の実施例に係る交流定電圧装置の回路図である。
【図2】図1に示す交流定電圧装置の変圧部分の構成を示す平面図である。
【図3】従来の交流定電圧装置を示す回路図である。
【実施例】
【0011】
本発明の実施例に係る交流定電圧装置について、図1および図2を参照して説明する。図1および図2において、TRは変圧器、AおよびBは閉磁路鉄心、AN1は鉄心Aに巻回された分路巻線、An1は鉄心Aに巻回された直列巻線、BN1は鉄心BにAN1とは逆極性に巻回された分路巻線、Bn1は鉄心BにAn1とは逆極性に巻回された直列巻線、Cは閉磁路鉄心AおよびBにまたがって巻回された制御巻線である。すなわち、閉磁路鉄心Aに分路巻線AN1と分路巻線AN1に延長して直列巻線An2が巻回され、また、閉磁路鉄心Bに分路巻線BN1と分路巻線BN1に延長して直列巻線Bn2が巻回され、さらに、閉磁路鉄心AおよびBにまたがって制御巻線Cが巻回されている。なお、図1に示す図示例では、直列巻線An2およびBn2の端部と中間部に出力タップが引き出されている。
【0012】
そして、分路巻線AN1と分路巻線BN1は並列に接続されて交流電源ACに接続する入力巻線とされ、直列巻線An1の端部と直列巻線Bn1の端部は接続され、分路巻線AN1と直列巻線An1および分路巻線BN1と直列巻線Bn1は並列に接続されて切り替えスイッチSwを介して負荷Zに接続する一つの出力巻線とされ、同様に直列巻線An1の端部と直列巻線Bn1の出力タップは接続され、分路巻線AN1と直列巻線An1の出力タップまでの巻線および分路巻線BN1と直列巻線Bn1の出力タップまでの巻線は並列に接続されて切り替えスイッチSwを介して負荷Zに接続する変圧器のもう一つの出力巻線とている。
【0013】
なお、切り替えスイッチSwは負荷Zに印加する電圧を切替えるためのものであり、具体的には、直列巻線An1と直列巻線Bn1の端部の接続端は切り替えスイッチSwの接点u1に、直列巻線An1の中間タップと直列巻線Bn1の中間タップ同志の接続端は切り替えスイッチSwの接点u2に接続されている。また、巻線を互いに逆極性に巻回した2個の閉磁路鉄心を用いるのは、制御巻線Cに分路巻線AN1と分路巻線BN1に印加した交流電圧に基づく誘導電圧の発生を防止するためである。さらに、分路巻線AN1および直列巻線An1と分路巻線BN1および直列巻線Bn1は並列に接続しているが、直列に接続するようにしてもよく、出力電圧を入力電圧よりも低くする場合には、巻線の両端部に入力電圧を印加し、その巻線の途中から出力タップを引き出すようにしてもよい。さらにまた、実施例では入力巻線と出力巻線とを単巻きとしているが、入力巻線と出力巻線とを分離した二巻きとしてもよい。
【0014】
すなわち、本発明における変圧器TRは、二個の閉磁路鉄心のそれぞれに、交流電源に接続する互いに逆巻きした入力巻線と負荷に接続する互いに逆巻きした出力巻線および直流電流を流す前記2個の閉磁路鉄心にまたがって巻回した制御巻線とで構成されている。この構成で制御巻線Cに流れる電流を0とすれば、交流電源ACの交流電圧を入力巻線に印加する入力巻線の巻数と出力巻線の巻数との比に応じた出力電圧が出力巻線に発生する。つまり、通常の変圧器(本例では、単巻変圧器)として機能する。
【0015】
Lはリアクトル、Dは両波整流回路(交流直流変換器)、Rは可変抵抗、BFNはブレーカである。図1に示すように、分路巻線AN1と分路巻線BN1を並列に接続された入力巻線の一端はリアクトルLおよびブレーカBFNの接点を介して交流電源ACの一方の端部Vに接続され、他端はブレーカBFNの接点を介して交流電顕ACの一方の端部Uに接続されている。交流直流変換器Dの入力側は可変抵抗RおよびブレーカBFNを介して交流電源ACに接続され、出力側は制御巻線Cに接続する。すなわち、交流電源ACの交流電流を変換した直流電流を制御巻線Cに流す。なお、交流直流変換器Dを、電圧を制御するサイリスタで構成し、Rを固定抵抗としてもよく、可変抵抗Rをサイリスタとしてもよい。要するに、交流電源ACの規定の電圧に対して閉磁路鉄心が磁気飽和しない所定の直流電流であればよい。
【0016】
可変抵抗Rは、交流電源ACの出力電圧が規定の電圧であるとき、制御巻線Cに流す電流を調整するものである。この調整後、交流電源ACの出力電圧が規定の電圧から例えば高く変動すれば、その変動分増加した直流電流が制御巻線Cに流れ、同時にリアクトルLに変動分増加した交流電流が流れ、リアクトルLの両端の電圧降下が大きくなる。これにより入力巻線に印加する電圧が降下し、出力巻線の出力電圧が降下する。 この降下は制御巻線Cに流す直流電流量にほぼ比例する。すなわち、出力電圧は交流電源ACの出力電圧の変動にかかわらず一定となる。言い換えると、交流電源ACの出力電圧の変動に対して無段階で一定を維持するように調整することとなる。
【0017】
いま、リアクトルLを11mH(ヘンリ)、単巻変圧器の分路巻線を44T(ターン)、直列巻線を22T(ターン)、負荷5.5Ωとして、試験した。その結果を次の表1に示す。
【0018】
【表1】

【0019】
表1から理解されるように、入力電圧変動比269.4/210.1は1.282、出力電圧変動比89.7/88.1は1.018となり、入力電圧の変動に対して出力電圧の変動はきわめて小さく抑制されている。
【符号の説明】
【0020】
AC 交流電源
TR 変圧器
A、B 閉磁路鉄心
AN1、BN1 分路巻線(入力巻線)
An1、Bn1 直列巻線(出力巻線)
C 制御巻線
D 交流直流変換器(両波整流器)
L リアクトル
R 可変抵抗

【特許請求の範囲】
【請求項1】
交流電源と、2個の閉磁路鉄心のそれぞれに、前記交流電源に接続する互いに逆巻きした入力巻線と負荷に接続する互いに逆巻きした出力巻線および直流電流を流す前記2個の閉磁路鉄心にまたがって巻回した制御巻線を有する変圧器と、前記変圧器の入力巻線と直列に接続して前記交流電源に接続するリアクトルと、前記交流電源に接続し交流を直流に変換する交流直流変換器を備え、前記交流直流変換器で変換した所定の直流電流を前記制御巻線に通流して前記出力巻線の出力電圧の前記交流電源の電圧変動に基づく変動を抑制してなることを特徴とする交流定電圧装置。
【請求項2】
変圧器が、分路巻線と直列巻線を巻回した第1の閉磁路鉄心と、前記分路巻線と直列巻線とは逆極性に分路巻線と直列巻線を巻回した第2の閉磁路鉄心と、前記第1の閉磁路鉄心と前記第2の閉磁路鉄心とにまたがって制御巻線を巻回してなることを特徴とする請求項1に記載の交流定電圧装置。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate


【公開番号】特開2010−211661(P2010−211661A)
【公開日】平成22年9月24日(2010.9.24)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−58951(P2009−58951)
【出願日】平成21年3月12日(2009.3.12)
【出願人】(000110158)トクデン株式会社 (91)
【Fターム(参考)】