(57)【要約】      （修正有）【課題】多条敷設の各電線に流れる電流のアンバランスを抑制し、小型軽量化及び施工性の向上を図る。【解決手段】中央部に貫通孔を有し貫通孔を貫通した電線１１ａ、１１ｂの電流により磁気回路を形成する閉じた鉄心１２ａ、１２ｂに形成された巻線とを備える。貫通孔を貫通した電線１１ａ、１１ｂを一次側とし、巻線を二次側とする変成器を形成し、ｎ（ｎ＝２、３、４、…）条の電線に対応してｎ個の変成器を用意し、ｎ条の電線を１条ずつｎ個の変成器の鉄心の貫通孔に貫通し、ｎ個の変成器の二次側の巻線に発生する電流が加算されるように、ｎ個の変成器の二次側の巻線を直列接続して二次側回路を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央部に貫通孔を有し前記貫通孔を貫通した電線の電流により磁気回路を形成する閉じた鉄心と、前記鉄心に形成された巻線とを備え、前記貫通孔を貫通した電線を一次側とし前記巻線を二次側とする変成器を形成し、
ｎ（ｎ＝２、３、４、…）条の電線に対応してｎ個の前記変成器を用意し、
ｎ条の電線を１条ずつｎ個の変成器の鉄心の貫通孔に貫通し、
前記ｎ個の変成器の二次側の巻線に発生する電流が加算されるように前記ｎ個の変成器の二次側の巻線を直列接続して二次側回路を形成したことを特徴とする電線インピーダンス整合装置。
【請求項２】
中央部に貫通孔を有し前記貫通孔を貫通した電線の電流により磁気回路を形成する閉じた鉄心と、前記鉄心に形成された巻線とを備え、前記貫通孔を貫通した電線を一次側とし前記巻線を二次側とする変成器を形成し、
ｎ（ｎ＝３、４、５、…）条の電線に対応して少なくとも２ｎ個の前記変成器を用意し、
ｎ条の電線の各々につき少なくとも２個の変成器の鉄心の貫通孔に貫通し、
ｎ条の電線のうちから輪環の順に少なくとも２条の電線を選択して少なくとも２個の変成器をｎ組形成し、
ｎ組のそれぞれの組の少なくとも２個の変成器の二次側の巻線に発生する電流が加算されるように少なくとも２個の変成器の二次側の巻線を直列接続して二次側回路を形成したことを特徴とする電線インピーダンス整合装置。
【請求項３】
前記二次側回路に流れる電流Ｉ２を調整するための電流調整手段を前記二次側回路に接続したことを特徴とする請求項１又は２記載の電線インピーダンス整合装置。
【請求項４】
前記変成器の鉄心の二次側の巻線の巻き数を異ならせて前記変成器の変流比を異ならせたことを特徴とする請求項１乃至３に記載の電線インピーダンス整合装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかの電線インピーダンス整合装置を前記ｎ条の電線に対して多段に設けたことを特徴とする電線インピーダンス整合システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多条敷設の電線の各電線のインピーダンスを整合させる電線インピーダンス整合装置及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
低圧大容量の電路では、一般にバスダクトなどが使用される。また、バスダクトに代えて施工性や省コストの面から低圧ケーブル（電線）を多条敷設する場合がある（例えば、特許文献１参照）。この場合、多条の各電線に均等に電流が分布したとして許容電流を算出するが、実際は電路の配置や接触抵抗の違いから負荷電流が各条の電線に均等に分布せず、特定の条の電線に負荷電流が集中して流れ過熱状態になる場合がある。これは、多条敷設された各電線の接続の接触抵抗や他の条からの相互インダクタンスの影響により、インピーダンスのバラツキが生じるためと考えられる。
【０００３】
各条の電線に流れる負荷電流にアンバランスが生じると、特定の電線の電流が大きくなりその電線が焼損することがある。そこで、各条の電線の負荷電流にアンバランスが生じても、各電線が焼損が発生しないように電流容量の大きい電線を採用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１２２６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、電流容量の大きい電線を採用するとコスト高になり、電線も太くなることから付設工事も難しくなる。また、負荷の増設などで負荷電流が増加した場合、多条敷設の電線に対して不足分の電流容量の電線（条）を追加することになるが、追加する条の電線は、既設の電線と同じ電流容量の電線だけでなく、異なる電流容量の電線を追加することがあり、その場合であっても、各条の電線に流れる負荷電流にアンバランスが生じないようにしなければならない。
【０００６】
そこで、本出願人は、各電線に流れる電流がバランスするように各電線のインピーダンスを整合させて各電線に流れる電流のアンバランスを抑制できるものを開発し、特願２０１３−１０５８３３号として出願した。
【０００７】
これは、ｎ（ｎ＝２、３、４、…）条の電線の２つの電線の組合せｎＣ２のうちから必ずｎ条の各条の電線を含む少なくともｎ−１個の組合せを選択し、選択した２つの電線を組にして、２つの電線の電流により発生する磁束が互いに打ち消される方向に、それぞれ組ごとに別々の鉄心の貫通孔に貫通させるものである。
【０００８】
この特願２０１３−１０５８３３号のものは、鉄心の貫通孔には２つの電線を貫通させることから装置の小型軽量化に限度があり、また、２つの電線の電流により発生する磁束が互いに打ち消される方向に２つの電線を貫通しなければならないので施工性に改善の余地がある。
【０００９】
本発明の目的は、多条敷設の各電線に流れる電流のアンバランスを抑制でき、しかも小型軽量化及び施工性の向上を図ることができる電線インピーダンス整合装置及びシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の電線インピーダンス整合装置は、中央部に貫通孔を有し前記貫通孔を貫通した電線の電流により磁気回路を形成する閉じた鉄心と、前記鉄心に形成された巻線とを備え、前記貫通孔を貫通した電線を一次側とし前記巻線を二次側とする変成器を形成し、ｎ（ｎ＝２、３、４、…）条の電線に対応してｎ個の前記変成器を用意し、ｎ条の電線を１条ずつｎ個の変成器の鉄心の貫通孔に貫通し、前記ｎ個の変成器の二次側の巻線に発生する電流が加算されるように前記ｎ個の変成器の二次側の巻線を直列接続して二次側回路を形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ｎ（ｎ＝２、３、４、…）条の電線に対応してｎ個の変成器を用意し、ｎ条の電線を１条ずつｎ個の変成器の鉄心の貫通孔に貫通し、ｎ個の変成器の二次側の巻線に発生する電流が加算されるように、ｎ個の変成器の二次側の巻線を直列接続して二次側回路を形成するので、この二次側回路によりｎ個の変成器の一次側の電流のアンバランスを抑制できる。また、各々の変成器の鉄心の貫通孔に貫通する電線は１つの電線だけであり、二次側回路はｎ個の変成器の二次側の巻線に発生する電流が加算されるようにｎ個の変成器の二次側の巻線を直列接続して形成するだけであるので、装置の小型軽量化及び指向性の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電線インピーダンス整合装置の説明図。
【図２】図１（ｂ）の詳細回路図。
【図３】図２に示した２個の鉄心の二次側の巻線を直列接続しない場合の個別の鉄心の回路図。
【図４】図２及び図３の磁気回路図。
【図５】本発明の第１実施形態に係る電線インピーダンス整合装置の電流及び磁束のベクトル図。
【図６】本発明の第１実施形態に係る電線インピーダンス整合装置の他の一例の回路図。
【図７】本発明の第１実施形態に係る電線インピーダンス整合装置を１相の電線が４条である電路に適用した場合の電流のアンバランス抑制の説明図。
【図８】本発明の第２実施形態に係る電線インピーダンス整合装置の回路図。
【図９】本発明の第３実施形態に係る電線インピーダンス整合装置の構成図。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る電線インピーダンス整合装置の他の一例の回路図。
【図１１】本発明の第４実施形態に係る電線インピーダンス整合システムの構成図。
【図１２】本発明の第５実施形態に係る電線インピーダンス整合システムの構成図。
【図１３】本発明の第６実施形態に係る電線インピーダンス整合システムの構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る電線インピーダンス整合装置の説明図であり、図１（ａ）は構成図、図１（ｂ）は回路図である。図１では、１相が２条の電線１１ａ、１１ｂに対して、第１実施形態に係る電線インピーダンス整合装置を適用した場合を示している。
【００１４】
図１（ａ）に示すように、閉じた鉄心１２ａ、１２ｂは中央部に貫通孔を有し、その貫通孔に電線１１ａ、１１ｂを貫通させる。一方、鉄心１２ａ、１２ｂには図示省略の巻線が形成されており、巻線の両端部には端子Ｋ、Ｌが設けられている。鉄心１２ａの端子Ｋと鉄心１２ｂの端子Ｌとを接続するとともに、鉄心１２ａの端子Ｌと鉄心１２ｂの端子Ｋとを接続する。これにより、鉄心１２ａ、１２ｂの貫通孔を貫通した電線１１ａ、１１ｂを一次側とし、鉄心１２ａ、１２ｂに形成された巻線を二次側とする２個の変成器を形成し、鉄心１２ａ、１２ｂの二次側の巻線は直列接続されて閉ループの二次側回路を形成している。
【００１５】
鉄心１２ａ、１２ｂの貫通孔を貫通した電線１１ａ、１１ｂに電流Ｉａ１、Ｉｂ１が流れると、その電流Ｉａ１、Ｉｂ１により鉄心１２ａ、１２ｂに磁気回路が形成され、鉄心１２ａ、１２ｂには磁束φａ、φｂが発生する。鉄心１２ａ、１２ｂの二次側回路には、鉄心１２ａ、１２ｂに発生した磁束φａ、φｂを打ち消す方向に、電流Ｉａ２、Ｉｂ２が流れる。これは、鉄心１２ａ、１２ｂを貫通した電線１１ａ、１１ｂが一次側の巻線であり、鉄心１２ａ、１２ｂに形成された巻線が二次側の巻線である変成器が形成されるためである。電線１１ａ、１１ｂは鉄心を貫通するだけであるので、鉄心１２ａ、１２ｂへの巻き数は１であるとする。また、鉄心１２ａ、１２ｂに形成される巻線は同じ巻き数とするので、鉄心１２ａ、１２ｂの変流比は同じものとなる。
【００１６】
図１（ｂ）において、鉄心１２ａ、１２ｂの二次側の巻線は端子Ｋ、Ｌ間に形成され、鉄心１２ａ、１２ｂの二次側回路は閉ループを形成している。そして、鉄心１２ａ、１２ｂの二次側回路に流れる電流Ｉ２は、鉄心１２ａ、１２ｂに発生した磁束φａ、φｂを打ち消す方向の電流Ｉａ２、Ｉｂ２の合計である。
【００１７】
次に、本発明の第１実施形態に係る電線インピーダンス整合装置の動作特性について説明する。図２は、図１（ｂ）の詳細回路図である。鉄心１２ａ、１２ｂの二次側の巻線１３ａ、１３ｂは端子Ｋ、Ｌ間に形成され、鉄心１２ａ、１２ｂの二次側回路は閉ループを形成している。そして、鉄心１２ａ、１２ｂの貫通孔に貫通された電線１１ａ、１１ｂに電流Ｉａ１、Ｉｂ１が流れると、その電流Ｉａ１、Ｉｂ１により磁束φａ、φｂが発生する。鉄心１２ａの磁束φａを打ち消す方向に巻線１３ａに発生する電流はＩａ２であり、鉄心１２ａの磁束φｂを打ち消す方向に巻線１３ｂに発生する電流はＩｂ２である。鉄心１２ａ、１２ｂの二次側の巻線１３ａ、１３ｂは直列接続されて閉ループの二次側回路を形成しているので、鉄心１２ａ、１２ｂの二次側回路に流れる電流Ｉ２は、鉄心１２ａ、１２ｂに発生した磁束φａ、φｂを打ち消す方向の電流Ｉａ２、Ｉｂ２の合計である。
【００１８】
図３は、図２に示した２個の鉄心１２ａ、１２ｂの二次側の巻線１３ａ、１３ｂを直列接続しない場合の個別の鉄心１２ａ、１２ｂの回路図であり、図３（ａ）は鉄心１２ａの回路図、図３（ｂ）は鉄心１２ｂの回路図である。
【００１９】
鉄心１２ａ、１２ｂの二次側の巻線１３ａ、１３ｂを直列接続しない場合には、図３（ａ）に示すように、鉄心１２ａの二次側回路には、鉄心１２ａの磁束φａを打ち消す方向に電流はＩａ２が流れる。同様に、図３（ｂ）に示すように、鉄心１２ｂの二次側回路には、鉄心１２ｂの磁束φｂを打ち消す方向に電流はＩｂ２が流れる。
【００２０】
図４は、図２及び図３の磁気回路図であり、図４（ａ）は図３（ａ）の磁気回路図、図４（ｂ）は図３（ｂ）の磁気回路図、図４（ｃ）は図２の磁気回路図である。鉄心１２ａの磁気回路は、図４（ａ）に示すように、起磁力Ｆａ、磁気抵抗Ｒｍａ、磁束φａとすると、磁束φａは、φａ＝Ｆａ／Ｒｍａで表される。同様に、鉄心１２ｂの磁気回路は、図４（ｂ）に示すように、起磁力Ｆｂ、磁気抵抗Ｒｍｂ、磁束φｂとすると、磁束φｂは、φｂ＝Ｆｂ／Ｒｍｂで表される。
【００２１】
ここで、図２に示した第１実施形態の回路においては、鉄心１２ａ、１２ｂの二次側の巻線１３ａ、１３ｂを直列接続した二次側回路を有することから、図４（ｃ）に示すように、図４（ａ）の磁気回路と図４（ｂ）の磁気回路との直列の磁気回路となると考えられる。すなわち、起磁力Ｆａ＋Ｆｂ、磁気抵抗Ｒｍａ＋Ｒｍｂ、磁束φａ＋φｂの磁気回路となり、磁束φは、φ＝φａ＋φｂ＝（Ｆａ＋Ｆｂ）／（Ｒｍａ＋Ｒｍｂ）で表される。鉄心１２ａ、１２ｂの磁束φａ、φｂは、鉄心１２ａ、１２ｂの二次側の巻線１３ａ、１３ｂを直列接続した二次側回路により、全体の磁束φ（＝φａ、φｂ）の１／２の磁束φ／２となるようにバランスされる。
【００２２】
図５は、本発明の第１実施形態に係る電線インピーダンス整合装置の電流及び磁束のベクトル図であり、図５（ａ）は二次側回路に流れる電流のベクトル図、図５（ｂ）は鉄心１２ａ、１２ｂの磁束のベクトル図、図５（ｃ）は一次側の電線１１ａ、１１ｂに流れる電流のベクトル図である。
【００２３】
鉄心１２ａ、１２ｂの二次側回路には、鉄心１２ａ、１２ｂに発生した磁束φａ、φｂを打ち消す方向に電流Ｉａ２、Ｉｂ２が流れ込む。図５（ａ）に示すように、電流Ｉａ２、Ｉｂ２は大きさや位相がずれているが、鉄心１２ａ、１２ｂの二次側回路は、直列接続されていることから、電流Ｉａ２、Ｉｂ２が平衡するようにバランスして流れる。すなわち、電流Ｉａ２は矢印Ｘａ方向に、電流Ｉｂ２は矢印Ｘｂ方向にシフトし、大きさも均等になるようにシフトする。シフトした後の合計電流が鉄心１２ａ、１２ｂの二次側回路の電流Ｉ２となる。これにより、電流Ｉａ２、Ｉｂ２は、全体の電流Ｉ２の１／２の電流Ｉ２／２となるようにバランスされる。
【００２４】
鉄心１２ａ、１２ｂに発生した磁束φａ、φｂについても、鉄心１２ａ、１２ｂの二次側回路の電流Ｉａ２、Ｉｂ２がバランスして流れることから、磁束φａ、φｂもバランスする。図５（ｂ）に示すように、磁束φａ、φｂは大きさや位相がずれているが、鉄心１２ａ、１２ｂの二次側回路の電流Ｉａ２、Ｉｂ２が平衡するようにバランスして流れることから、磁束φａは矢印Ｙａ方向に、磁束φｂは矢印Ｙｂ方向にシフトし、大きさも均等になるようにシフトする。
シフトした後の合計磁束は磁束φとなる。これにより、磁束φａ、φｂは、鉄心１２ａ、１２ｂの二次側の巻線１３ａ、１３ｂを直列接続した二次側回路による全体の磁束φの１／２の磁束φ／２となるようにバランスされる。
【００２５】
一次側の電線１１ａ、１１ｂに流れる電流Ｉａ１、Ｉｂａについても、同様に、鉄心１２ａ、１２ｂの二次側回路の電流Ｉａ２、Ｉｂ２がバランスして流れることから、磁束φａ、φｂもバランスする。図５（ｃ）に示すように、電線１１ａ、１１ｂの電流Ｉａ１、Ｉｂ１は大きさや位相がずれているが、鉄心１２ａ、１２ｂの二次側回路の電流Ｉａ２、Ｉｂ２が平衡するようにバランスして流れ、磁束φａ、φｂもバランスすることから、電線１１ａの電流Ｉａ１は矢印Ｚａ方向に、電線１１ｂの電流Ｉｂ１は矢印Ｚｂ方向にシフトし、大きさも均等になるようにシフトする。これにより、一次側の電線１１ａ、１１ｂに流れる電流Ｉａ１、Ｉｂａは均等となるようにバランスされる。
【００２６】
以上の説明では、１相が２条の電線１１ａ、１１ｂに適用した場合について説明したが、ｎ（ｎ＝２、３、４、…）条の電線１１ａ〜１１ｎに適用することも可能である。その場合、ｎ（ｎ＝２、３、４、…）条の電線１１ａ〜１１ｎに対応してｎ個の変成器を用意し、ｎ条の電線１１ａ〜１１ｎを１条ずつｎ個の変成器の鉄心１２ａ〜１２ｎの貫通孔に貫通する。そして、ｎ個の変成器の二次側の巻線に発生する電流Ｉａ２〜Ｉｎ２が加算されるようにｎ個の変成器の二次側の巻線を直列接続して二次側回路を形成する。
【００２７】
図６は、本発明の第１実施形態に係る電線インピーダンス整合装置の他の一例の回路図であり、図１に示した第１実施形態の１相が２条の電線１１ａ、１１ｂに代えて、１相が４条の電線１１ａ〜１１ｄに対して、第１実施形態に係る電線インピーダンス整合装置を適用したものである。
【００２８】
図６において、４条の電線１１ａ〜１１ｄに適用するにあたり、４条の電線１１ａ〜１１ｄに対応して４個の変成器（４個の鉄心１２ａ〜１２ｄ）を用意し、４条の電線１１ａ〜１１ｄを１条ずつ４個の変成器の鉄心１２ａ〜１２ｄの貫通孔に貫通する。そして、４個の変成器の二次側の巻線に発生する電流Ｉａ２〜Ｉｄ２が加算されるように、４個の変成器（４個の鉄心１２ａ〜１２ｄ）の二次側の巻線の端子Ｋ、Ｌを順次直列接続して二次側回路を形成する。この場合も、第１実施形態と同様な効果が得られる。
【００２９】
図７は、本発明の第１実施形態に係る電線インピーダンス整合装置を１相の電線が４条である電路に適用した場合の電流のアンバランス抑制の説明図であり、図７（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る電線インピーダンス整合装置を用いた場合の電流波形図、図７（ｂ）は電線インピーダンス整合装置を用いなかった場合の電流波形図である。
【００３０】
図７（ｂ）に示すように、電線インピーダンス整合装置を用いなかった場合には、４条の各電線に流れる電流は大きさ及び位相がずれているが、本発明の第１実施形態に係る電線インピーダンス整合装置を用いた場合には、４条の各電線に流れる電流は大きさ及び位相はほぼ同じとなり、各電線１１ａ〜１１ｄに流れる電流Ｉａ〜Ｉｄのアンバランスを抑制できることがわかる。
【００３１】
このように、本発明の第１実施形態によれば、ｎ（ｎ＝２、３、４、…）条の電線に対応してｎ個の変成器を用意し、ｎ条の電線を１条ずつｎ個の変成器の鉄心の貫通孔に貫通し、ｎ個の変成器の二次側の巻線に発生する電流が加算されるように、ｎ個の変成器の二次側の巻線を直列接続して二次側回路を形成するので、この二次側回路によりｎ個の変成器の一次側の電流のアンバランスを抑制できる。また、各々の変成器の鉄心の貫通孔に貫通する電線は１つの電線だけであり、二次側回路はｎ個の変成器の二次側の巻線に発生する電流が加算されるようにｎ個の変成器の二次側の巻線を直列接続して形成するだけであるので、装置の小型軽量化及び指向性の向上が図れる。
【００３２】
次に、本発明の第２実施形態を説明する。図８は本発明の第２実施形態に係る電線インピーダンス整合装置の回路図であり、図８（ａ）は第２実施形態に係る電線インピーダンス整合装置の一例の回路図、図８（ｂ）は第２実施形態に係る電線インピーダンス整合装置の他の一例の回路図である。
【００３３】
この第２実施形態は、第１実施形態に対し、ｎ個の変成器（ｎ個の鉄心）の二次側の巻線を直列接続して二次側回路を形成することに代えて、ｎ条の電線のうちから輪環の順に少なくとも２条の電線を選択して少なくとも２個の変成器をｎ組形成し、少なくとも２個の変成器の二次側の巻線を直列接続して二次側回路を形成したものである。
【００３４】
図８（ａ）において、この第２実施形態の一例は、図６に示した第１実施形態に対し、４個の変成器（４個の鉄心１２ａ〜１２ｄ）の二次側の巻線を直列接続して二次側回路を形成することに代えて、４条の電線１１ａ〜１１ｄのうちから輪環の順に２条の電線を選択して２個ずつの変成器を４組形成し、２個の変成器の二次側の巻線を直列接続して二次側回路を形成したものである。
【００３５】
図８において、まず、４条の電線１１ａ〜１１ｄのうちから輪環の順に２条の電線を選択する。２条の電線１１ａ、１１ｂ、２条の電線１１ｂ、１１ｃ、２条の電線１１ｃ、１１ｄ、２条の電線１１ｄ、１１ａを選択する。次に、２個ずつの変成器を４組形成する。すなわち、２条の電線１１ａ、１１ｂに対して、鉄心１２ａ１の変成器と鉄心１２ｂ１の変成器との２個の変成器の組を形成する。以下、同様に、２条の電線１１ｂ、１１ｃに対して、鉄心１２ｂ２の変成器と鉄心１２ｃ１の変成器との２個の変成器の組を形成し、２条の電線１１ｃ、１１ｄに対して、鉄心１２ｃ２の変成器と鉄心１２ｄ１の変成器との２個の変成器の組を形成し、２条の電線１１ｄ、１１ａに対して、鉄心１２ｄ２の変成器と鉄心１２ａ２の変成器との２個の変成器の組を形成する。
【００３６】
そして、４組のそれぞれの組の２個の変成器の二次側の巻線に発生する電流が加算されるように２個の変成器の二次側の巻線を直列接続して二次側回路を形成する。すなわち、鉄心１２ａ１の変成器と鉄心１２ｂ１の変成器との２個の変成器の組に対し、二次側の巻線に発生する電流が加算されるように、２個の変成器（鉄心１２ａ１、１２ｂ１）の二次側の巻線を直列接続して二次側回路を形成する。以下、同様に、鉄心１２ｂ２の変成器と鉄心１２ｃ１の変成器との２個の変成器の組に対し、二次側の巻線に発生する電流が加算されるように、２個の変成器（鉄心１２ｂ２、１２ｃ１）の二次側の巻線を直列接続して二次側回路を形成し、鉄心１２ｃ２の変成器と鉄心１２ｄ１の変成器との２個の変成器の組に対し、二次側の巻線に発生する電流が加算されるように、２個の変成器（鉄心１２ｃ２、１２ｄ１）の二次側の巻線を直列接続して二次側回路を形成し、鉄心１２ｄ２の変成器と鉄心１２ａ２の変成器との２個の変成器の組に対し、二次側の巻線に発生する電流が加算されるように、２個の変成器（鉄心１２ｄ２、１２ａ２）の二次側の巻線を直列接続して二次側回路を形成する。
【００３７】
図８（ｂ）において、この第２実施形態の他の一例は、図８（ａ）に示した第２実施形態の一例に対し、４条の電線１１ａ〜１１ｄのうちから輪環の順に２条の電線を選択して２個ずつの変成器を４組形成し、２個の変成器の二次側の巻線を直列接続して二次側回路を形成することに代えて、４条の電線１１ａ〜１１ｄのうちから輪環の順に３条の電線を選択して３個ずつの変成器を４組形成し、３個の変成器の二次側の巻線を直列接続して二次側回路を形成するようにしたものである。
【００３８】
図８（ｂ）において、まず、４条の電線１１ａ〜１１ｄのうちから輪環の順に３条の電線を選択する。３条の電線１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、３条の電線１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、３条の電線１１ｃ、１１ｄ、１１ａ、３条の電線１１ｄ、１１ａ、１１ｂを選択する。次に、３個ずつの変成器を４組形成する。すなわち、３条の電線１１ａ、１１ｂ、１１ｃに対して、鉄心１２ａ１の変成器と鉄心１２ｂ１の変成器と鉄心１２ｃ１の変成器の３個の変成器の組を形成する。以下、同様に、３条の電線１１ｂ、１１ｃ、１１ｄに対して、鉄心１２ｂ２の変成器と鉄心１２ｃ１の変成器と鉄心１２ｄ２の変成器との３個の変成器の組を形成し、３条の電線１１ｃ、１１ｄ、１１ａに対して、鉄心１２ｃ２の変成器と鉄心１２ｄ１の変成器と鉄心１２ａ２の変成器との２個の変成器の組を形成し、３条の電線１１ｄ、１１ａ、１１ｂに対して、鉄心１２ｄ３の変成器と鉄心１２ａ３の変成器と鉄心１２ｂ３の変成器との３個の変成器の組を形成する。
【００３９】
そして、４組のそれぞれの組の３個の変成器の二次側の巻線に発生する電流が加算されるように３個の変成器の二次側の巻線を直列接続して二次側回路を形成する。すなわち、鉄心１２ａ１の変成器と鉄心１２ｂ１の変成器との鉄心１２ｃ１の変成器と３個の変成器の組に対し、二次側の巻線に発生する電流が加算されるように、３個の変成器（鉄心１２ａ１、１２ｂ１、１２ｃ１）の二次側の巻線を直列接続して二次側回路を形成する。
【００４０】
以下、同様に、鉄心１２ｂ２の変成器と鉄心１２ｃ１の変成器と鉄心１２ｄ１の変成器との３個の変成器の組に対し、二次側の巻線に発生する電流が加算されるように、３個の変成器（鉄心１２ｂ２、１２ｃ２、１２ｄ１）の二次側の巻線を直列接続して二次側回路を形成し、鉄心１２ｃ３の変成器と鉄心１２ｄ２の変成器と鉄心１２ａ２の変成器との３個の変成器の組に対し、二次側の巻線に発生する電流が加算されるように、３個の変成器（鉄心１２ｃ３、１２ｄ２、１２ａ２）の二次側の巻線を直列接続して二次側回路を形成し、鉄心１２ｄ３の変成器と鉄心１２ａ３の変成器と鉄心１２ｂ３の変成器との３個の変成器の組に対し、二次側の巻線に発生する電流が加算されるように、３個の変成器（鉄心１２ｄ３、１２ａ３、１２ｂ３）の二次側の巻線を直列接続して二次側回路を形成する。
【００４１】
以上の説明では、１相が４条の電線１１ａ〜１１ｄに適用した場合について説明したが、ｎ（ｎ＝３、４、…）条の電線１１ａ〜１１ｎに適用することも可能である。その場合、ｎ（ｎ＝３、４、５、…）条の電線に対応してｉ×ｎ（ｉ＝２、３、４…ｎ）個の変成器を用意し、ｎ条の電線の各々につきｉ個の変成器の鉄心の貫通孔に貫通し、ｎ条の電線のうちから輪環の順にｉ条の電線を選択してｉ個の変成器をｎ組形成し、ｎ組のそれぞれの組のｉ個の変成器の二次側の巻線に発生する電流が加算されるようにｉ個の変成器の二次側の巻線を直列接続して二次側回路を形成する。
【００４２】
また、ｎ条の電線のうちから輪環の順に少なくとも２条の電線を選択して少なくとも２個ずつの変成器をｎ組形成し、少なくとも２個の変成器の二次側の巻線を直列接続して二次側回路を形成することも可能である。
【００４３】
第２実施形態によれば、２条の電線単位毎に二次側の巻線を直列接続して二次側回路を形成するので、変成器の数は多くなるが、各電線１１ａ〜１１ｄの電流をより安定してバランスさせることが期待できる。
【００４４】
図９は、本発明の第３実施形態に係る電線インピーダンス整合装置の構成図である。この第３実施形態は、図１（ｂ）に示した第１実施形態に対し、変成器（鉄心１２ａ、１２ｂ）の二次側回路に流れる電流を調整するための電流調整手段１４を設けたものである。図１（ｂ）と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００４５】
前述したように、図１（ｂ）に示す第１実施形態では、鉄心１２ａ、１２ｂの貫通孔を貫通した電線１１ａ、１１ｂを一次側とし、鉄心１２ａ、１２ｂに形成された巻線を二次側とする２個の変成器を形成し、鉄心１２ａ、１２ｂの二次側の巻線は直列接続されて閉ループの二次側回路を形成している。
【００４６】
ここで、変成器には、動作特性として定電流範囲と定電圧範囲とがある。定電流範囲とは、二次電流として定電流を出力し定電流源として動作する範囲であり、一方、定電圧範囲とは、二次電圧として定電圧を出力し定電圧源として動作する範囲である。定電流範囲を使用すると変流器となり、定電圧範囲を使用すると変圧器となる。
【００４７】
本発明の第３実施形態では、鉄心１２ａ、１２ｂは定電流範囲と定電圧範囲との中間領域で使用する。変成器が定電流範囲（変流器）であるときは、定電流源として動作するので、二次側回路の電流Ｉ２（Ｉａ２、Ｉｂ２）は一次側電流Ｉａ１、Ｉｂ１で定まり、二次側電圧は二次側回路の回路状態により変化することになる。一方、変成器が定電圧範囲（変圧器）であるときは、定電圧源として動作するので、二次側回路の電圧は一次側電圧で定まり、二次側電流は二次側回路の回路状態により変化することになる。
【００４８】
本発明の第３実施形態では、鉄心１２ａ、１２ｂは定電流範囲と定電圧範囲との中間領域で使用するので、変流器と変圧器との双方の特性を有することになる。すなわち、変流器の特性から、鉄心１２ａ、１２ｂを貫通した電線１１ａ、１１ｂを流れる電流Ｉａ１、Ｉｂ１による磁束を打ち消す方向に、二次側回路には電流Ｉ２（Ｉａ２、Ｉｂ２）が流れる。この場合、前述したように、電流Ｉａ２、Ｉｂ２はバランスする。一方、変圧器の特性から二次側回路の回路状態を変化させることにより二次側回路に流れる電流Ｉ２（Ｉａ２、Ｉｂ２）を変化させることができる。
【００４９】
そこで、本発明の第３実施形態では、鉄心１２ａ、１２ｂの二次側回路に流れる電流Ｉ２（Ｉａ２、Ｉｂ２）を調整するための電流調整手段１４を設け、二次側回路を流れる電流Ｉ２（Ｉａ２、Ｉｂ２）を調整可能とする。電流調整手段１４としては、例えば、可変抵抗を用いる。電流調整手段１４である可変抵抗の抵抗値を変化させることによって、二次側回路を流れる電流Ｉ２（Ｉａ２、Ｉｂ２）を調整し、一次側である２条の電線１１ａ、１１ｂに流れる電流Ｉａ１、Ｉｂ１を調整する。
【００５０】
これにより、一次側である２条の電線１１ａ、１１ｂに流れる電流Ｉａ、Ｉｂを、不平衡、軽負荷〜定格〜過負荷を模擬することができる。
（ａ）不平衡状態にするには、電流調整手段（可変抵抗）１４の抵抗値を∞状態（開放）にする。
（ｂ）軽負荷状態にするには、電流調整手段（可変抵抗）１４の抵抗値を大きくする。
（ｃ）定格状態にするには、電流調整手段（可変抵抗）１４の抵抗値を所定値に保ち変化させない。
（ｄ）過負荷状態にするには、電流調整手段（可変抵抗）１４の抵抗値を小さくする。
【００５１】
第３実施形態によれば、電流調整手段１４である可変抵抗の抵抗値を変化させることによって、二次側回路を流れる電流Ｉ２（Ｉａ２、Ｉｂ２）を調整し、一次側である２条の電線１１ａ、１１ｂに流れる電流Ｉａ１、Ｉｂ１を調整するので、一次側である２条の電線１２ａ、１２ｂに流れる電流Ｉａ１、Ｉｂ１を、不平衡、軽負荷〜定格〜過負荷を模擬することができる。
【００５２】
以上の説明では、１相が２条の電線１１ａ、１１ｂに適用した場合について説明したが、ｎ（ｎ＝２、３、４、…）条の電線１１ａ〜１１ｎに適用することも可能である。その場合、ｎ（ｎ＝２、３、４、…）条の電線１１ａ〜１１ｎに対応してｎ個の変成器を用意し、ｎ条の電線１１ａ〜１１ｎを１条ずつｎ個の変成器の鉄心１２ａ〜１２ｎの貫通孔に貫通する。そして、ｎ個の変成器の二次側の巻線に発生する電流Ｉａ２〜Ｉｎ２が加算されるようにｎ個の変成器の二次側の巻線を直列接続して二次側回路を形成する。
【００５３】
図１０は、本発明の第３実施形態に係る電線インピーダンス整合装置の他の一例の回路図であり、図９に示した第１実施形態の１相が２条の電線１１ａ、１１ｂに代えて、１相が４条の電線１１ａ〜１１ｄに対して、第３実施形態に係る電線インピーダンス整合装置を適用したものである。
【００５４】
図１０において、４条の電線１１ａ〜１１ｄに適用するにあたり、４条の電線１１ａ〜１１ｄに対応して４個の変成器（４個の鉄心１２ａ〜１２ｄ）を用意し、４条の電線１１ａ〜１１ｄを１条ずつ４個の変成器の鉄心１２ａ〜１２ｄの貫通孔に貫通する。そして、４個の変成器の二次側の巻線に発生する電流Ｉａ２〜Ｉｄ２が加算されるように、４個の変成器（４個の鉄心１２ａ〜１２ｄ）の二次側の巻線の端子Ｋ、Ｌを順次直列接続して二次側回路を形成する。そして、二次側回路に電流調整手段１４を設ける。この場合も、第３実施形態と同様な効果が得られる。
【００５５】
また、以上の説明では、電流調整手段（可変抵抗）１４により、二次側回路を流れる電流Ｉ２（Ｉａ２、Ｉｂ２）を調整し、一次側である２条の電線１１ａ、１１ｂに流れる電流Ｉａ１、Ｉｂ１を調整するようにしたが、変成器の鉄心１２の二次側の巻線１３の巻き数を異ならせて変成器の変流比を異ならせることによって、一次側である２条の電線１１ａ、１１ｂに流れる電流Ｉａ１、Ｉｂ１を調整することも可能である。
【００５６】
ｎ条の電線１１ａ〜１１ｎの電流容量が同一であり、変成器の鉄心１２ａ〜１２ｎの変流比が同一である場合には、二次側回路に流れる電流Ｉ２により、電線１１ａ〜１１ｎに流れる電流Ｉａ〜Ｉｎのアンバランスを抑制できる。一方、ｎ条の電線１１ａ〜１１ｎの電流容量が異なり、変成器の鉄心１２ａ〜１２ｎの変流比が同一である場合には、二次側回路に流れる電流Ｉ２により、電線１１ａ〜１１ｎに流れる電流Ｉａ〜Ｉｎのアンバランスを抑制することになるので、電流容量が異なるｎ条の電線１１ａ〜１１ｎに均等に電流が流れるように作用する。この場合、電流容量が小さい電線に電流容量を超えた電流が流れる恐れがある。
【００５７】
そこで、電線１１ａ〜１１ｎの電流容量に応じて、変成器の鉄心１２ａ〜１２ｎの巻線１３の巻き数を異ならせて変成器の変流比を異ならせ、電流容量が小さい電線１１に電流容量を超えた電流が流れないようにする。これにより、電流容量が異なる電線１１ａ〜１１ｎを使用でき、電流容量が小さい電線に電流容量を超えた電流が流れないようにできる。
【００５８】
次に、図１１は、本発明の第４実施形態に係る電線インピーダンス整合システムの構成図であり、図１１（ａ）は本発明の第４実施形態に係る電線インピーダンス整合システムの一例を示す構成図、図１１（ｂ）は本発明の第４実施形態に係る電線インピーダンス整合システムの他の一例を示す構成図である。この第４実施形態は、第１実施形態の電線インピーダンス整合装置を多段に設けたものである。
【００５９】
図１１（ａ）は、図１（ｂ）に示した第１実施形態の電線インピーダンス整合装置を多段に設けたものであり、図１１（ｂ）は、図６に示した第１実施形態の電線インピーダンス整合装置を多段に設けたものである。第１実施形態の電線インピーダンス整合装置を多段に設けることにより、第１実施形態の効果に加え、より安定して一次側の電線１１に流れる電流のアンバランスを抑制できる。
【００６０】
この第４実施形態では、１相の電線１１が２条または４条である電線１１に対して、電線インピーダンス整合装置を適用した場合について説明したが、ｎ（ｎ＝２、３、４、…）条の電線１１に対しても適用できる。
【００６１】
図１２は、本発明の第５実施形態に係る電線インピーダンス整合システムの構成図である。この第５実施形態は、図８に示した第２実施形態の電線インピーダンス整合装置を多段に設けたものである。多段に設けることにより、第２実施形態の効果に加え、各電線１１ａ〜１１ｄに流れる電流Ｉａ〜Ｉｎのアンバランスをより抑制できる。
【００６２】
この第５実施形態では、１相の電線１１が４条である電線１１ａ〜１１ｄに対して、電線インピーダンス整合装置を適用した場合について説明したが、ｎ（ｎ、３、４、５、…）条の電線１１に対しても適用できる。
【００６３】
図１３は、本発明の第６実施形態に係る電線インピーダンス整合システムの構成図であり、図１３（ａ）は本発明の第６実施形態に係る電線インピーダンス整合システムの一例を示す構成図、図１３（ｂ）は本発明の第６実施形態に係る電線インピーダンス整合システムの他の一例を示す構成図である。この第６実施形態は、第３実施形態の電線インピーダンス整合装置を多段に設けたものである。
【００６４】
図１３（ａ）は、図９に示した第３実施形態の電線インピーダンス整合装置を多段に設けたものであり、図１３（ｂ）は、図１０に示した第３実施形態の電線インピーダンス整合装置を多段に設けたものである。第３実施形態の電線インピーダンス整合装置を多段に設けることにより、第３実施形態の効果に加え、より安定して一次側の電線１１に流れる電流のアンバランスを抑制できる。
【００６５】
この第６実施形態では、１相の電線１１が２条または４条である電線１１に対して、電線インピーダンス整合装置を適用した場合について説明したが、ｎ（ｎ＝３、４、５、…）条の電線１１に対しても適用できる。
【００６６】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６７】
１１…電線、１２…鉄心、１３…巻線、１４…電流調整手段
【図１】
2015220942.tif 000003
【図２】
2015220942.tif 000004
【図３】
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【図４】
2015220942.tif 000006
【図５】
2015220942.tif 000007
【図６】
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【図７】
2015220942.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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