(57)【要約】【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。【選択図】  図１
2010211661.tif 000002
【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。
【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】
2010211661.tif 000003
【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
【図１】
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【図２】
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【図３】
2010211661.tif 000006