JP2008004754A - Electromagnetic equipment - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、主巻線に通電する電流が小電流から大電流の広範囲の電流において高調波歪の発生を低減したリアクタンスが可変な電磁機器であり、特に電力系統に直列に挿入するのに好適な電磁機器に関する。 The present invention is an electromagnetic device with variable reactance in which the generation of harmonic distortion is reduced in a wide range of current flowing from a small current to a large current, and is particularly suitable for being inserted in series in a power system. Related to electromagnetic equipment.
主巻線の励磁電流に影響されることなく、高調波歪みを低減し、リアクタンスを可変でき、電力系統に直列に接続可能な従来の技術としては、本出願人が先に提案した電磁機器(特許文献1)がある。 As a conventional technique that can reduce harmonic distortion, change reactance, and can be connected in series to the power system without being affected by the excitation current of the main winding, the electromagnetic device previously proposed by the applicant ( There exists patent document 1).
図10は、本出願人が先に提案した電磁機器の一例を説明するための接続図である。この電磁機器は、田の字状磁心33に第1主巻線31a、第2主巻線31b、制御巻線32a、32b、32c及び32dを巻回し、直列に接続した制御巻線の開放端子側に制御回路34を接続した構成である。
主巻線の開放端に交流電源を接続し、制御巻線に直流制御電流Icを流すと、制御巻線32a、32b、32c、32dにおいて、制御巻線の巻数と直流制御電流Icの積で表される起磁力が発生することで、制御磁束φc31及びφc32と主磁束φ31a、φ31a’及びφ31b、φ31b’が同方向となる共通磁路部分の磁束密度が大となって透磁率が変化することにより主磁束が制御されリアクタンスが低下する。
これにより、上記電磁機器は、主巻線に通電する電流が変化した場合においても、直流制御電流によりリアクタンスを可変にすることができる。
When an AC power source is connected to the open end of the main winding and a DC control current Ic is passed through the control winding, the product of the number of turns of the control winding and the DC control current Ic in the
As a result, the electromagnetic device can make the reactance variable by the DC control current even when the current supplied to the main winding changes.
上記電磁機器を電力系統へ直列に接続して使用する場合、電力系統の電流は負荷が軽いときは小電流になり、反対に重負荷の場合は大電流となり、時間により広範囲に変動するので、主巻線に通電する電流は小電流から大電流に広範囲に変化することになる。
図11は、電磁機器の磁心の磁化特性を示すもので、縦軸は磁束密度B、横軸は起磁力Hであり、主巻線の巻数×電流により発生する起磁力Hと磁心の磁束密度Bの関係を表すものだが強い非線形性を示している。
そのため、電力系統の負荷が軽く、系統電流が小さい、つまり主巻線の通電電流が小さい場合、磁心の持つ磁化特性の非直線性影響により高調波が生じることになる。
また、図12(A)に示すようにリアクタンスの可変制御においても直流制御電流を流さない領域乃至小さい領域においても同様の問題があった。
このため、従来構造では、図12(B)に示すように電磁機器の動作領域を起磁力Hと磁束密度Bの関係が急峻に変化する非線形領域から外れるように常時一定の直流制御電流を流して使用する必要があった。
When the above electromagnetic equipment is connected to the power system in series, the current of the power system becomes a small current when the load is light, and on the contrary, it becomes a large current when the load is heavy, and varies widely over time. The current supplied to the main winding varies widely from a small current to a large current.
FIG. 11 shows the magnetization characteristics of the magnetic core of an electromagnetic device. The vertical axis represents the magnetic flux density B and the horizontal axis represents the magnetomotive force H. The magnetomotive force H generated by the number of turns of the main winding × current and the magnetic flux density of the magnetic core. Although it represents the relationship of B, it shows strong nonlinearity.
Therefore, when the load of the power system is light and the system current is small, that is, the energization current of the main winding is small, harmonics are generated due to the nonlinear effect of the magnetization characteristics of the magnetic core.
Further, as shown in FIG. 12A, there is a similar problem even in a variable range of reactance even in a region where a direct current control current is not passed or a small region.
For this reason, in the conventional structure, as shown in FIG. 12 (B), a constant DC control current is always flowed so that the operation region of the electromagnetic device is out of the non-linear region where the relationship between the magnetomotive force H and the magnetic flux density B changes sharply. Needed to be used.
しかし、一定値以上の直流制御電流を流すため、直流制御電流による損失が常に発生すること、制御回路に異常が発生し、直流制御電流が流れなくなった場合に大きな高調波歪みが発生すること、などの問題があった。
本発明は、上述のような実情に鑑み、磁気回路の構造及び巻線の巻装構造が簡単で、リアクタンスを可変でき、電力系統に直列に接続可能で、直流制御電流を流さない領域乃至小さい領域を含めた全領域において、高調波歪みが小さく、リアクタンス制御可能な電磁機器を提供することを課題とする。
However, since a DC control current of a certain value or more flows, a loss due to the DC control current always occurs, an abnormality occurs in the control circuit, and a large harmonic distortion occurs when the DC control current stops flowing. There were problems such as.
In view of the above circumstances, the present invention has a simple magnetic circuit structure and winding winding structure, variable reactance, can be connected in series to a power system, and has a small area where no DC control current flows. It is an object of the present invention to provide an electromagnetic device having a small harmonic distortion and capable of reactance control in the entire region including the region.
本発明は、対称的に四つの閉磁路で田の字状磁路を形成する磁心を有し、主磁束が前記田の字状磁路における十字状磁路の第1の直線磁路を通り、該十字の交点で対向して対称的に四つの閉磁路を還流するように交流主巻線が巻回され、制御磁束が前記十字状磁路の第2の直線磁路を一方向に通って対称的に二つの磁路を還流するように直流制御巻線を巻回し、制御磁束の制御により主磁束と制御磁束の共通磁路の磁気抵抗を調整する電磁機器であって、前記田の字状磁路を形成する磁心において、主磁束が還流する四つの閉磁路の各々は、少なくとも一部が非磁性部で構成されていることを特徴とするものである。
さらに、前記非磁性部は、田の字状磁路の主磁束が還流する四つの閉磁路に、十字状の第2の直線磁路部に対して対称的に設けると良い。
また、前記非磁性部は、田の字状磁路における十字状の第1の直線磁路部に設けることを特徴とする。これにより、制御磁束がとおる磁路には非磁性部が介在しないので、制御電流を小さくでき、制御に伴う損失が低減でき機器の効率が向上する。
The present invention symmetrically has a magnetic core that forms a U-shaped magnetic path with four closed magnetic paths, and the main magnetic flux passes through the first linear magnetic path of the cross-shaped magnetic path in the U-shaped magnetic path. The AC main winding is wound so as to circulate the four closed magnetic paths symmetrically facing each other at the intersection of the cross, and the control magnetic flux passes through the second linear magnetic path of the cross-shaped magnetic path in one direction. A DC control winding that circulates two magnetic paths symmetrically and adjusts the magnetic resistance of the common magnetic path of the main magnetic flux and the control magnetic flux by controlling the control magnetic flux, In the magnetic core forming the letter-shaped magnetic path, each of the four closed magnetic paths through which the main magnetic flux circulates is characterized in that at least a part is constituted by a non-magnetic part.
Further, the non-magnetic portion may be provided symmetrically with respect to the cross-shaped second linear magnetic path portion in the four closed magnetic paths through which the main magnetic flux of the U-shaped magnetic path circulates.
In addition, the non-magnetic portion is provided in a cross-shaped first linear magnetic path portion in a square-shaped magnetic path. Thereby, since a nonmagnetic part does not intervene in the magnetic path along which the control magnetic flux passes, the control current can be reduced, the loss accompanying the control can be reduced, and the efficiency of the device is improved.
本発明によれば、磁気回路の構造及び巻線の巻装構造が簡単で、タップ等を設けることなく、負荷電流に拘わらず、高調波電流を抑制し、広範囲にリアクタンスを可変する電磁機器を実現することができ、近年の電力需要の増大や負荷の多様化により、系統電圧の変動等負荷の多様化に対応できるフレキシブルな電力設備の提供がはかられ、電力系統の電圧安定化や力率及び潮流のより適切な制御に寄与できる。 According to the present invention, an electromagnetic device that has a simple magnetic circuit structure and winding winding structure, suppresses a harmonic current regardless of a load current, and can vary a reactance over a wide range without providing a tap or the like. With the recent increase in power demand and diversification of loads, flexible power facilities that can cope with diversification of loads such as fluctuations in system voltage can be provided. It can contribute to more appropriate control of rate and current.
図1は、EI鉄心を用いて本発明による電磁機器を構成した例であり、田の字状磁心は、第1のE形磁心4aと第2のE形磁心4bを、磁心窓部が4個所形成されるようにI形磁心5に対し対称に対向させ、さらに、第1のE形磁心4aと第2のE形磁心4bの各々に非磁性部7a、7bを配置し、第1のE形磁心4aとI形磁心5の接合面及び第2のE形磁心4bと第2のI形磁心5の接合面は、磁心を構成する各々の積層鋼板を平行になるように突き合わせて構成する。非磁性部7a、7bは、通過する磁束量にかかわらず透磁率が一定であるもので、空隙を設け、また、非磁性体を介在させて形成できる。
FIG. 1 shows an example in which an electromagnetic device according to the present invention is configured using an EI iron core. A rice field-shaped magnetic core includes a first E-shaped
第1のE形磁心4aの中央脚に第1主巻線1aを巻回し、第2のE形磁心4bの中央脚に第2主巻線1bを巻回す。主巻線1a及び1bを、両主巻線から生じる磁束φ1a及びφ1bが対向し、I形磁心5を対称的に通るように直列に接続する。
The first
第1のE形磁心4aの外脚には制御巻線2a及び2bを巻回し、第2のE形磁心4bの外脚には制御巻線2c及び2dを巻回し、主巻線による磁束で制御巻線2a及び2b、2c及び2dに生じる誘起電圧が開放端子側でそれぞれ打ち消されるように全制御巻線を直列に接続し、その開放端子側に制御回路6を接続する。
これにより主磁束φ1a、φ1a’、φ1b、φ1b’は、対称的に四つの閉磁路を還流する。
As a result, the main magnetic fluxes φ1a, φ1a ′, φ1b, and φ1b ′ return symmetrically through the four closed magnetic paths.
また、制御巻線は、2a、2b、2c、2dのうち、任意の2巻線を、生じる誘起電圧がそれぞれ打ち消されるように接続した一組と、同様に接続した、残る2巻線一組を直列または並列接続とし、その開放端子側に制御回路6を接続することもできる。
これにより、制御磁束φc1、φc2はI形磁心5を一方向に通って対称的に二つの磁路を還流する。
In addition, the control winding is one set of 2a, 2b, 2c, and 2d, in which any two windings are connected so that the induced voltage is canceled, and the remaining two windings are connected in the same way Can be connected in series or in parallel, and the
As a result, the control magnetic fluxes φc1 and φc2 pass through the I-shaped
図1において、主巻線の開放端に交流電源を接続し、図示矢印方向の電流IL1が流れていたとする。なお、電流IL1を正サイクルとした場合、負サイクルでは電流IL2が流れる。電流IL1が流れると、磁路には主巻線1aによる主磁束φ1a及び主磁束φ1a’、並びに主巻線1bによる主磁束φ1b及び主磁束φ1b’がそれぞれ発生する。逆に、電流IL2が流れた場合についてはそれぞれ前記と逆向きの主磁束が発生する。 In FIG. 1, it is assumed that an AC power source is connected to the open end of the main winding and a current IL1 in the direction indicated by the arrow flows. When current IL1 is a positive cycle, current IL2 flows in a negative cycle. When the current IL1 flows, main magnetic flux φ1a and main magnetic flux φ1a ′ generated by the main winding 1a and main magnetic flux φ1b and main magnetic flux φ1b ′ generated by the main winding 1b are generated in the magnetic paths, respectively. On the contrary, when the current IL2 flows, a main magnetic flux in the opposite direction to that described above is generated.
発生した主磁束は、制御巻線に直流制御電流Icを流さない場合にはそれぞれ四つの閉磁路を通過し、主巻線には巻数と鉄心の磁気抵抗及び非磁性部7a、7bの磁気抵抗に応じたリアクタンスが発生する。制御巻線を巻回した鉄心部及びI形磁心部は、制御磁束φc1及びφc2と主磁束φ1a、φ1a’及びφ1b、φ1b’との共通磁路となる。
The generated main magnetic flux passes through four closed magnetic paths when the DC control current Ic is not passed through the control winding, and the main winding has the number of turns, the magnetic resistance of the iron core, and the magnetic resistance of the
主巻線に電流IL1、IL2を流した状態で制御巻線に直流制御電流Icを流すと、制御巻線2a、2b、2c、2dにおいて、制御巻線の巻数と直流制御電流Icの積で表される起磁力が発生することで、制御磁束φc1及びφc2と主磁束φ1a、φ1a’及びφ1b、φ1b’が同方向となる共通磁路部分の磁束密度が大となって透磁率が変化し、主磁束が制御されリアクタンスが低下する。
When the DC control current Ic is supplied to the control winding while the currents IL1 and IL2 are supplied to the main winding, the product of the number of turns of the control winding and the DC control current Ic in the
主巻線に流れる電流IL1、IL2あるいは直流制御電流Icを増加させることにより共通磁路が磁気飽和状態に近づくと、主巻線1a及び1bより発生する主磁束がI形磁心5に対して対称をなす方向となるように主巻線を分割して接続しているため、増加する主磁束φ1a及び主磁束φ1a’と増加する主磁束φ1b及び主磁束φ1b’は互いに相殺される。一対の主巻線1a及び1bによる主磁束の増加分が閉磁路を環流しないので、互いの主巻線の起磁力を相殺することになる。
When the common magnetic path approaches a magnetic saturation state by increasing the currents IL1 and IL2 flowing through the main winding or the DC control current Ic, the main magnetic flux generated from the
また、主巻線に流れる電流IL1、IL2が増加しても、共通磁路が一定の磁束密度に保たれるように、増加する主巻線1aによる主磁束と主巻線1bによる主磁束は相殺されるため、直流制御電流Icを制御することにより主磁束が制御でき、リアクタンスを可変することができる。即ち、主巻線に流れる電流に拘わらず、制御巻線に直流制御電流Icを流すことでリアクタンスを可変することができる。 Further, even if the currents IL1 and IL2 flowing through the main winding increase, the main magnetic flux by the main winding 1a and the main magnetic flux by the main winding 1b are increased so that the common magnetic path is maintained at a constant magnetic flux density. Therefore, the main magnetic flux can be controlled and the reactance can be varied by controlling the DC control current Ic. That is, the reactance can be varied by passing the DC control current Ic through the control winding regardless of the current flowing through the main winding.
非磁性部7a、7bを設けたことにより電磁機器の磁化特性が改善され、広範囲の主電流の通電に対して高調波が低減でき、また、常時制御電流を通電する必要もないことを説明する。
図11に磁心の磁化特性を示したが、ここで起磁力Hと磁束密度B、透磁率μ、磁気抵抗Rの関係を整理すると、
B=μH, R∝1/μ という関係が成立している。
図2は、非磁性部7a、7bの磁化特性であり、非磁性部の透磁率はμ0で一定であることから無歪である。
そこで、非線形な特性を持つ磁心と線形な特性を持つ非磁性部とを適宜組み合わせることにより、歪み特性に優れた可変リアクトルの磁路を構成することが考えられる。
図3は、電磁機器の磁心の磁化特性と上記の非磁性部の磁化特性を示し、両者を適宜組合わせた磁気回路の合成磁化特性のイメージを示している。
具体的には、磁束密度変化による透磁率変化のない非磁性部の磁気抵抗が、直流制御電流を流さない領域乃至小さい領域における磁心の磁気抵抗に対し十分大きくなるように非磁性部の厚さを設定し、主巻線電流によって磁心部の磁気抵抗が非線形に変化しても、非磁性部と磁心からなる磁気回路全体の合成磁気抵抗が大幅に変化しないように構成する。
Explain that the provision of the
FIG. 11 shows the magnetization characteristics of the magnetic core. Here, when the relationship between the magnetomotive force H, the magnetic flux density B, the magnetic permeability μ, and the magnetic resistance R is arranged,
The relationship B = μH and R∝1 / μ is established.
FIG. 2 shows the magnetization characteristics of the
Therefore, it is conceivable to construct a magnetic path of a variable reactor having excellent distortion characteristics by appropriately combining a magnetic core having nonlinear characteristics and a nonmagnetic portion having linear characteristics.
FIG. 3 shows the magnetization characteristics of the magnetic core of the electromagnetic device and the magnetization characteristics of the non-magnetic portion, and shows an image of the combined magnetization characteristics of a magnetic circuit in which both are appropriately combined.
Specifically, the thickness of the non-magnetic portion is such that the magnetic resistance of the non-magnetic portion where the permeability does not change due to the change in magnetic flux density is sufficiently larger than the magnetic resistance of the magnetic core in a region where a DC control current does not flow or a small region. Is set so that the combined magnetic resistance of the entire magnetic circuit composed of the nonmagnetic portion and the magnetic core does not change significantly even if the magnetic resistance of the magnetic core portion changes nonlinearly due to the main winding current.
つまり、主巻線に流れる電流変化に起因する磁心部の磁気抵抗変化に対して、非磁性部の磁気抵抗が十分に大きく、交流磁気回路全体に対して支配的であるように設定することができれば、主巻線に流れる電流が変化した場合においても、リアクタンスの非線形な変化が抑制され高調波歪みが減少することになる。 In other words, it is possible to set the magnetic resistance of the non-magnetic portion to be sufficiently large and dominant over the entire AC magnetic circuit with respect to the magnetic resistance change of the magnetic core portion caused by the current change flowing through the main winding. If possible, even when the current flowing through the main winding changes, non-linear changes in reactance are suppressed and harmonic distortion is reduced.
図3に示すように、磁心の透磁率が急峻に変化する歪領域において非磁性部の線形な特性を組合せることにより、線形性の高い合成特性を実現可能であることを示している。 As shown in FIG. 3, it is shown that a composite characteristic with high linearity can be realized by combining the linear characteristics of the nonmagnetic portion in the strain region where the magnetic permeability of the magnetic core changes sharply.
このように、電磁機器の磁気回路の磁化特性が磁気飽和による磁心の非線形性に比して、磁気飽和しない非磁性部の直線性が支配的になるように非磁性部の厚さを設定することにより、主巻線に流れる電流の変化によるリアクタンスの非線形な変化を抑制した電磁機器を構成できる。
図4(A)は、本発明によるリアクタンスの制御特性例を示したもので、縦軸はリアクタンス、横軸は直流制御電流Icを表している。直流制御電流Icを増加させることによりリアクタンスを可変でき、非磁性部の厚さを調整することにより直流制御電流Icを流さない場合のリアクタンス値を設定できる。
In this way, the thickness of the non-magnetic part is set so that the linearity of the non-magnetic part that is not magnetically saturated is more dominant than the non-linearity of the magnetic core caused by the magnetic saturation of the magnetic circuit of the electromagnetic device. Thus, it is possible to configure an electromagnetic device that suppresses a non-linear change in reactance due to a change in the current flowing through the main winding.
FIG. 4A shows an example of reactance control characteristics according to the present invention. The vertical axis represents reactance, and the horizontal axis represents DC control current Ic. The reactance can be varied by increasing the DC control current Ic, and the reactance value when the DC control current Ic is not passed can be set by adjusting the thickness of the nonmagnetic portion.
図4(B)は、本発明による電磁機器に直流制御電流Icを流した場合の、励磁電流の高調波歪み率特性例を示したもので、縦軸は高調波歪み率、横軸はリアクタンスを表している。非磁性部が無い場合には、直流制御電流Icが小さく、リアクタンスが大きいほど、高調波歪み率特性が悪化するが、非磁性部を配置することにより、リアクタンスの大きい領域において、高調波歪み率が低下する。 FIG. 4B shows an example of the harmonic distortion rate characteristic of the excitation current when the DC control current Ic is passed through the electromagnetic device according to the present invention. The vertical axis represents the harmonic distortion rate, and the horizontal axis represents the reactance. Represents. When there is no non-magnetic portion, the harmonic distortion rate characteristic deteriorates as the direct current control current Ic is small and the reactance is large. However, by arranging the non-magnetic portion, the harmonic distortion rate is increased in a region where the reactance is large. Decreases.
これは、非磁性部がない場合には非線形な磁気特性を持つ磁気回路のみで構成されていたものが、非磁性部を配置することにより、磁路の一部が線形性の高い磁気回路となり、非線形な磁気回路との合成回路になることから、非線形性が改善されるためである。 This is because when there is no non-magnetic part, it consists only of a magnetic circuit with non-linear magnetic characteristics, but by arranging the non-magnetic part, part of the magnetic path becomes a highly linear magnetic circuit. This is because the non-linearity is improved because it becomes a synthesis circuit with a non-linear magnetic circuit.
以上のように、本発明によれば、E形磁心4a、4b及びI形磁心5で構成される磁心部に、非磁性部を配置することにより、磁気回路の構造及び巻線の巻装構造が簡単で、主巻線電流の影響を受けずにリアクタンスを可変でき、直流制御電流を流さない領域乃至小さい領域を含めた全領域において、高調波歪みが小さく、電力系統に直列に接続可能な電磁機器を、容易、かつ低コストに実現できる。
As described above, according to the present invention, the magnetic circuit structure and the winding structure of the winding are provided by disposing the non-magnetic part in the magnetic core part constituted by the E-shaped
図5(A)は、非磁性部7a、7bを田の字状磁心3の主巻線1aおよび主巻線1b巻装部の二箇所に、直線磁路に対して対称に配置した例である。非磁性部7a、7bは、主磁束φ1a、φ1a’、φ1b、φ1b’各々の主磁路上にあれば良く、図5(A)に記載したように、主磁束φ1a、φ1a’の共通部及び主磁束φ1b、φ1b’の共通部の2箇所に非磁性部を配置しても良いし、図5(B)に記載したように、主磁束各々の4箇所乃至6箇所に非磁性部7a、7b、7c、7d、7e、7fを配置しても良い。
FIG. 5A shows an example in which the
即ち、非磁性部の配置方法は、制御磁束が通る直線磁路に対して対称の配置であれば、位置および設置数とも様々な配置方法が可能である。
ただ、制御電流による制御損失を意慮すると、制御磁束の通路の磁気抵抗を増加させないことが好ましいので、主磁束のみが通る磁路部に設けるのが好ましい。
That is, the nonmagnetic portion can be arranged in various positions and number of installations as long as the arrangement is symmetrical with respect to the linear magnetic path through which the control magnetic flux passes.
However, in view of control loss due to the control current, it is preferable not to increase the magnetic resistance of the control magnetic flux path, so it is preferable to provide the magnetic path portion through which only the main magnetic flux passes.
図6は、中央脚に主巻線1aを、外脚に制御巻線2a及び2bを巻回した第1のE形カットコア10aと第2のE形カットコア10bを対向させて形成した三脚磁心と、中央脚に主巻線1bを、外脚に制御巻線2c及び2dを巻回した第3のE形カットコア10cと第4のE形カットコア10dを対向させて形成した三脚磁心の、2組の三脚磁心それぞれに非磁性部7a、7bを配置し、磁路が田の字状になるように対向させて構成したものである。
FIG. 6 shows a tripod formed by opposing a first
本構成によれば、高磁束密度鋼板を適用したE形カットコアが使用できることから、コアの設計磁束密度を高くすることができ、機器のコンパクト化が図れるとともに、低コストの電磁機器を実現することができる。 According to this configuration, since an E-shaped cut core to which a high magnetic flux density steel plate is applied can be used, the design magnetic flux density of the core can be increased, the device can be made compact, and a low-cost electromagnetic device can be realized. be able to.
図7は、中央脚に主巻線1aを、外脚に制御巻線2a及び2bを巻回した第1のE形磁心4aと第1のI形磁心5aで形成し、非磁性部7を配置した三脚磁心と、中央脚に主巻線1bを、外脚に制御巻線2c及び2dを巻回した第2のE形磁心4bと第2のI形磁心5bで形成し、非磁性部7a、7bを配置した三脚磁心を、磁路が田の字状になるように、境界面12を介して対向させ、第1のE形磁心4aとI形磁心5aの接合面及び第2のE形磁心4bと第2のI形磁心5bの接合面は、磁心を構成する各々の積層鋼板を平行になるように突き合わせて構成したものである。
FIG. 7 shows a first E-shaped
本構成によれば、主巻線1a及び制御巻線2a、2bを巻き回したE形磁心4a及びI形磁心5aで構成される磁心部と、主巻線1b及び制御巻線2c、2dを巻き回したE形磁心4b及びI形磁心5bで構成される磁心部を、それぞれ別個に製作することが可能となり、磁気回路の構造及び巻線の巻装構造が簡単で、主巻線に流れる電流の影響を受けずに、直流制御電流を流さない領域乃至小さい領域を含めた全領域において、リアクタンスを高速且つ連続的に可変できる電磁機器の製作を、容易に、かつ低コストに実現できる。
According to this configuration, the magnetic core portion composed of the E-shaped
なお、境界面12において、5a、5bの鋼板積層面を精度良く突き合わせ構成することは一般に難しく、積層鋼板間の短絡により渦電流損が増加する場合があるが、境界面12に電気抵抗の高い絶縁フィルムなどを挿入することにより、容易且つ低コストに防止することが可能である。
In addition, it is generally difficult to make the 5a and 5b steel plate laminated surfaces with high accuracy in the
図8は、本発明の電磁機器の電圧補償装置への適用例を示した図である。電磁機器11の主巻線を送電線路に直列に挿入し、制御電流を調整して主巻線のリアクタンスを制御することにより、系統に生じる電圧変動を連続的に補償するようにしたものである。
主巻線が送電線路に直列に挿入されているので、主巻線に流れる電流は電力系統の負荷の変動により小電流から大電流に大きく変動するので、主巻線の通電電流による高調波歪対策は厳しいものとなる。
可変変圧器などのように、主巻線が送電線路に並列に挿入される機器では、線路の電圧が大幅に変動することはないので主巻線の励磁電流も大幅に変動することはないのと大きく相違する点である。
FIG. 8 is a diagram showing an application example of the present invention to a voltage compensation device for an electromagnetic device. The main winding of the
Since the main winding is inserted in series with the transmission line, the current flowing through the main winding varies greatly from small current to large current due to fluctuations in the power system load. Countermeasures will be strict.
In devices where the main winding is inserted in parallel with the transmission line, such as a variable transformer, the line voltage does not fluctuate significantly, so the excitation current of the main winding does not fluctuate significantly. This is a big difference.
図9は、本発明の電磁機器を多機能変圧器へ適用した応用例を説明するための図である。
図1で示した本発明の電磁機器において、主巻線を一次巻線8a、8bとし、さらに一次巻線8a、8bを巻回した脚それぞれに、二次巻線9a、9bを巻回して一次巻線と同様に接続して構成した多機能変圧器である。
FIG. 9 is a diagram for explaining an application example in which the electromagnetic device of the present invention is applied to a multi-function transformer.
In the electromagnetic device of the present invention shown in FIG. 1, the main windings are the
図9において、一次巻線に交流電源を接続し二次巻線には負荷を接続し、二次巻線に図示矢印方向の二次電流IL2が流れたとする。直流制御電流を流さない場合には、一次巻線8a及び8bには、上記二次電流で発生した磁束を打ち消すように一次電流IL1が流れ、全体として変圧器動作を示す。
In FIG. 9, it is assumed that an AC power source is connected to the primary winding, a load is connected to the secondary winding, and a secondary current IL2 in the direction indicated by the arrow flows in the secondary winding. When no DC control current is passed, the primary current IL1 flows through the
制御巻線に直流制御電流Icを流すと、制御巻線の巻数と直流制御電流Icの積で表される起磁力が発生することで透磁率が変化し、主磁束が制御される。一次巻線8aによる主磁束φ1a及びφ1a’と一次巻線8bによる主磁束φ1b及びφ1b’はそれぞれが互いに逆向きの磁束であるため相殺され、その結果、一次巻線と鎖交する主磁束が減少する。 When the DC control current Ic is passed through the control winding, the magnetic permeability is changed by the generation of a magnetomotive force represented by the product of the number of turns of the control winding and the DC control current Ic, and the main magnetic flux is controlled. The main magnetic fluxes φ1a and φ1a ′ due to the primary winding 8a and the main magnetic fluxes φ1b and φ1b ′ due to the primary winding 8b are canceled out because they are opposite to each other. Decrease.
このため、一次巻線には直流制御電流の制御に伴う主磁束の減少に応じて、一次巻線の端子間電圧を維持するために必要な主磁束を発生させるよう、端子間電圧に対し、遅れ位相である励磁電流が増加する。 For this reason, in order to generate the main magnetic flux necessary for maintaining the voltage between the terminals of the primary winding according to the decrease of the main magnetic flux accompanying the control of the DC control current in the primary winding, The excitation current, which is a delayed phase, increases.
遅れ位相の電流は無効電力を発生することから、変圧器としての機能に加えて、直流制御電流を調整することで無効電力の調整が可能な多機能変圧器を実現することができる。
多機能変圧器として使用する場合でも、小電流ではあっても励磁電流の高調波歪を低減することができる。
Since the delayed phase current generates reactive power, in addition to the function as a transformer, a multifunction transformer capable of adjusting reactive power can be realized by adjusting the DC control current.
Even when used as a multi-function transformer, the harmonic distortion of the exciting current can be reduced even with a small current.
なお、多機能変圧器を請求項1の電磁機器に適用して説明したが、本発明で記載した他の電磁機器についても適用可能なことは明らかである。 In addition, although the multifunctional transformer was demonstrated and applied to the electromagnetic device of Claim 1, it is clear that it can apply also to the other electromagnetic device described by this invention.
また、一次巻線と二次巻線が独立した絶縁変圧器による多機能変圧器について例示したが、単巻変圧器においても同様の機能が実現できることは明らかである。 Moreover, although the multi-function transformer by the isolation transformer in which the primary winding and the secondary winding are independent has been illustrated, it is obvious that the same function can be realized even in the single-winding transformer.
以上に詳述したように、本発明によれば、磁気回路の構造及び巻線の巻装構造が簡単で、タップを設けることなく、負荷電流の有無に拘わらず、電力系統に直列に接続可能で、直流制御電流を流さない領域乃至小さい領域を含めた全領域において高調波電流を抑制し、広範囲にリアクタンスを可変する電磁機器の製作を、容易に、かつ低コストに実現することができ、近年の電力需要の増大や負荷の多様化により、系統電圧の変動等負荷の多様化に対応できるフレキシブルな電力設備の提供がはかられ、電力系統の電圧の安定化に寄与できる。 As described in detail above, according to the present invention, the structure of the magnetic circuit and the winding structure of the winding are simple, and can be connected in series to the power system with or without a load current without providing a tap. Therefore, it is possible to easily and inexpensively manufacture an electromagnetic device that suppresses harmonic current in all regions including a region where a DC control current does not flow or a small region, and varies reactance over a wide range. With the recent increase in power demand and diversification of loads, it is possible to provide flexible power facilities that can cope with the diversification of loads such as fluctuations in system voltage, which can contribute to stabilization of the voltage of the power system.
なお、上記の他、この発明の要旨を逸しない範囲で種々変形して実施することができる。 In addition to the above, various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
1(1a、1b)…主巻線、2(2a、2b、2c、2d)…制御巻線、3…田の字状磁心、4(4a、4b)…E型磁心、5(5a、5b)…I型磁心、6…制御回路、7(7a、7b、7c、7d、7e、7f)…非磁性部、8(8a、8b)…一次巻線、9(9a、9b)…二次巻線、10(10a、10b、10c、10d)…E型カットコア、11…電磁機器、12…境界面、31(31a、31b)…主巻線、32(32a、32b、32c、32d)…制御巻線、33…田の字状磁心、34…制御回路。 1 (1a, 1b) ... main winding, 2 (2a, 2b, 2c, 2d) ... control winding, 3 ... U-shaped magnetic core, 4 (4a, 4b) ... E type magnetic core, 5 (5a, 5b) ) ... I-type magnetic core, 6 ... control circuit, 7 (7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f) ... non-magnetic part, 8 (8a, 8b) ... primary winding, 9 (9a, 9b) ... secondary Winding, 10 (10a, 10b, 10c, 10d) ... E-shaped cut core, 11 ... Electromagnetic device, 12 ... Boundary surface, 31 (31a, 31b) ... Main winding, 32 (32a, 32b, 32c, 32d) ... control winding, 33 ... field-shaped magnetic core, 34 ... control circuit.
Claims (6)
主磁束が前記田の字状磁路における十字状磁路の第1の直線磁路を通り、該十字の交点で対向して対称的に四つの閉磁路を還流するように交流主巻線が巻回され、
制御磁束が前記十字状磁路の第2の直線磁路を一方向に通って対称的に二つの磁路を還流するように直流制御巻線を巻回し、
制御磁束の制御により主磁束と制御磁束の共通磁路の磁気抵抗を調整する電磁機器であって、
前記田の字状磁路を形成する磁心において、主磁束が還流する四つの閉磁路の各々は、少なくとも一部が非磁性部で構成されていることを特徴とする電磁機器。 Symmetrically, it has a magnetic core that forms a U-shaped magnetic path with four closed magnetic paths,
The AC main winding is passed through the first linear magnetic path of the cross-shaped magnetic path in the U-shaped magnetic path, and symmetrically flows back through the four closed magnetic paths facing each other at the intersection of the cross. Wound,
Winding the DC control winding so that the control magnetic flux passes through the second linear magnetic path of the cross-shaped magnetic path in one direction and circulates the two magnetic paths symmetrically;
An electromagnetic device that adjusts the magnetic resistance of the common magnetic path of the main magnetic flux and the control magnetic flux by controlling the control magnetic flux,
In the magnetic core forming the U-shaped magnetic path, at least a part of each of the four closed magnetic paths through which the main magnetic flux circulates is constituted by a nonmagnetic part.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106208723A (en) * | 2016-08-24 | 2016-12-07 | 合肥智博电气有限公司 | Voltage-stabilizing energy-saving device |
| WO2023053479A1 (en) * | 2021-09-29 | 2023-04-06 | 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 | Reactor |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02231703A (en) * | 1989-03-06 | 1990-09-13 | Sony Corp | Orthogonal saturable reactor |
| JPH0384906A (en) * | 1989-08-29 | 1991-04-10 | Yokogawa Electric Corp | Variable inductor |
| JP2003068539A (en) * | 2001-08-23 | 2003-03-07 | Tohoku Electric Power Co Inc | Electromagnetic equipment |
| JP2005045133A (en) * | 2003-07-25 | 2005-02-17 | Tohoku Electric Power Co Inc | Electromagnetic device |
-
2006
- 2006-06-22 JP JP2006172677A patent/JP2008004754A/en active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02231703A (en) * | 1989-03-06 | 1990-09-13 | Sony Corp | Orthogonal saturable reactor |
| JPH0384906A (en) * | 1989-08-29 | 1991-04-10 | Yokogawa Electric Corp | Variable inductor |
| JP2003068539A (en) * | 2001-08-23 | 2003-03-07 | Tohoku Electric Power Co Inc | Electromagnetic equipment |
| JP2005045133A (en) * | 2003-07-25 | 2005-02-17 | Tohoku Electric Power Co Inc | Electromagnetic device |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106208723A (en) * | 2016-08-24 | 2016-12-07 | 合肥智博电气有限公司 | Voltage-stabilizing energy-saving device |
| CN106208723B (en) * | 2016-08-24 | 2019-01-01 | 合肥智博电气有限公司 | Voltage-stabilizing energy-saving device |
| WO2023053479A1 (en) * | 2021-09-29 | 2023-04-06 | 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 | Reactor |
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