(57)【要約】【課題】  シンプルな回路構成で信頼性に優れた励磁突入電流抑制効果の励磁突入電流抑制形変圧器。【解決手段】  一次巻線１０と主巻線１１と励磁巻線１２の並列２巻線とし、主巻線１１に電磁接触器４０のａ接点回路４１を直列に接続し、電磁接触器４０の励磁コイル４２を一次巻線１０側に接続する。一次側での交流電源１の投入で発生する励磁突入電流を励磁巻線１２に流して抑制し、励磁突入電流が消滅する一定の時間遅れで励磁コイル４２によりａ接点回路４１を閉じ、電圧降下の変圧器動作を継続させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次巻線が主巻線と励磁巻線の並列２巻線であり、前記主巻線に電磁接触器のａ接点回路を直列に挿入すると共に、前記電磁接触器の前記ａ接点回路を閉成制御する励磁コイルを前記一次巻線側または二次巻線側に接続したことを特徴とする励磁突入電流抑制形変圧器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変圧器の一次側に交流電源を投入するときに、一次側に流れる励磁突入電流を抑制する電源励磁突入電流抑制形変圧器に関する。
【背景技術】
【０００２】
低圧引き込み用変圧器としての耐雷変圧器やノイズカット用変圧器は、交流電源側に接続される一次巻線と負荷側に接続される二次巻線を備える。この低圧変圧器は、一次巻線に商用交流電圧を印加するときに、鉄心の残留磁束と電圧位相により鉄心が磁気飽和して、一次巻線側に励磁突入電流が流れる。励磁突入電流の大きさは、投入される商用交流電圧の周波数の１／４サイクルのどの時点で電源が投入されたかで決まり、時間的には電源投入から４ミリ秒程度の短時間で決まる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
低圧変圧器における励磁突入電流の大きさは、一般的に定格電流の７〜１０倍程度である。変圧器設計上からは、さらに励磁突入電流を大きくし、鉄心は巻線使用量を削減することも可能であるが、励磁突入電流によって電流制限器や配線用遮断器の不要動作や、電圧降下による負荷機器への悪影響が問題となる。
【０００４】
また、励磁突入電流の抑制と変圧器自体の小型軽量化とは相反する関係にある。例えば、低圧変圧器の励磁突入電流を小さくするため、鉄心が磁気飽和し難いように高磁束密度化を避けた設計にしたり、巻線の極端な低抵抗化を避けた設計にすることが行われている。しかし、このような設計は、変圧器の小型化や省資源化を妨げることとなり、近年の省エネルギーや省資源化に対する社会的ニーズに対応し難い。
【０００５】
さらに、変圧器を大型化することなく励磁突入電流を抑制するため、一次巻線側に電源投入時の短時間のみ励磁突入電流を抑制する限流手段（限流抵抗、電流制限素子）を介挿した変圧器が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。しかし、このような限流手段を備えた変圧器は、限流手段の介挿を入り切りするタイマー回路などの別手段が必要であることから、回路構成が複雑化し、信頼性に欠けるという問題がある。
【特許文献１】登録実用新案第３０３９１９１号公報
【特許文献２】特開平１１−２２５４３２号公報
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の目的とするところは、シンプルな回路構成で信頼性に優れた励磁突入電流抑制効果が得られる励磁突入電流抑制形変圧器を提供することにある。
【０００７】
本発明は上記目的を達成するため、一次巻線が主巻線と励磁巻線の並列２巻線であり、主巻線に電磁接触器のａ接点回路を直列に挿入すると共に、電磁接触器のａ接点回路を閉成制御する励磁コイルを一次巻線側または二次巻線側に接続したことを特徴とする。
【０００８】
ここで、主巻線と励磁巻線は、共通の鉄心の一次側に並列巻装されて、並列２巻線の一次巻線を形成する。この場合、励磁巻線の両端が交流電源の両端子に接続される。主巻線の片端が電磁接触器のａ接点回路を介して交流電源の片端子に接続され、主巻線の他端が交流電源の他端子に接続される。電磁接触器のａ接点回路は、常開接点であるａ接点を有する接点回路である。電磁接触器の励磁コイルは、一次巻線側または二次巻線側のいずれか一方に接続することができる。励磁コイルを一次巻線側に接続する場合は、励磁巻線の両端に励磁コイルを接続する。励磁コイルは、交流電圧の印加で励磁されると、予め決められた時間遅れ（遅延時間）でａ接点回路のａ接点を閉じる。
【０００９】
電磁接触器における遅延時間は、交流電源投入から励磁突入電流が流れるまでの短時間（例えば４ミリ秒程度）に設定できる。従って、交流電源の投入による励磁突入電流は一次巻線の励磁巻線のみに流れて抑制され、その後、定格電流が励磁巻線と主巻線に流れる。このような励磁巻線と主巻線を鉄心に並列巻きした一次巻線は、通常の低圧小型変圧器の一次巻線と寸法的、重量的に大差なく構成でき、これに小型軽量な電磁接触器を付加することにより、シンプルで小型な励磁突入電流抑制形変圧器を構成することが容易になる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、交流電源の投入による励磁突入電流を一次巻線の励磁巻線で抑制し、この抑制を小型軽量な電磁接触器の励磁コイル、ａ接点回路を使って行うため、シンプルな回路構成で、かつ、励磁突入電流抑制効果の信頼性のよい励磁突入電流抑制形変圧器が提供できるという優れた効果を奏し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の第一の実施の形態および第二の実施の形態を、図１および図２を参照して説明する。
【００１２】
図１に示される第一の実施の形態の励磁突入電流抑制形変圧器は、交流電源１側に接続される一次巻線１０と、負荷２側に接続される二次巻線２０を備える。一次巻線１０は、鉄心３０に並列に巻装された主巻線１１と励磁巻線１２の並列２巻線である。主巻線１１に電磁接触器４０のａ接点回路４１が直列に接続され、電磁接触器４０の励磁コイル４２が一次巻線１０に接続される。ａ接点回路４１は常開接点で、励磁コイル４２の通電により励磁から一定の時間遅れで閉じる。
【００１３】
なお、図１及び図２は、並列２巻線の一次巻線１０と電磁接触器４０の配線関係を分かり易くした回路図である。主巻線１１は励磁巻線１２と共に鉄心３０に巻装され、励磁巻線１２に対して並列に接続される。また、励磁突入電流抑制形変圧器の機種に応じて、一次巻線１０の主巻線１１と励磁巻線１２の抵抗値が設定される。この場合、励磁巻線１２の抵抗値は、主巻線１１の抵抗値より大きく設定される。
【００１４】
図１の低圧変圧器の励磁突入電流に対する動作を説明する。停止状態にある変圧器に商用交流周波数の交流電源１を投入すると、投入位相によっては商用周波数の１／４サイクルの時間帯（約４ミリ秒）で鉄心の磁気飽和により一次巻線１０がインダクタンスとして働かなくなり、巻線抵抗で決まる大きさの励磁突入電流が流れる。同時に、交流電源１の投入で電磁接触器４０の励磁コイル４２が励磁され、所定の時間遅れでオフ状態のａ接点回路４１を閉じる。励磁コイル４２が励磁してからａ接点を閉じるまでの遅延時間を、商用周波数の１／４サイクルの４ミリ秒程度に設定する。このように励磁コイル４２でａ接点回路４１を４ミリ秒程度の時間遅れで閉状態にすることで、特別なタイマー回路を使用する必要がなくなり、回路構成のシンプル化が図れる。
【００１５】
交流電源１の投入直後の約４ミリ秒の間、励磁突入電流は抵抗値の大きい励磁巻線１２に流れて抑制される。励磁突入電流が消滅する約４ミリ秒後に励磁コイル４２の作用でａ接点回路４１が閉じて、定常電流が主巻線１１と励磁巻線１２の並列２巻線に流れ、一次巻線１０と二次巻線２０の間で電圧降下の変圧器動作が開始される。
【００１６】
また、耐雷変圧器においては、一次巻線１０と二次巻線２０の絶縁レベル強化が必要であることから、一次巻線１０に電磁接触器４０の励磁コイル４２を接続することが絶縁対策上に有利となる。
【００１７】
次に、図２に示される第二の実施の形態の励磁突入電流抑制形変圧器を説明する。図２の変圧器の図１の変圧器との相違点は、電磁接触器４０の励磁コイル４２を二次巻線２０側に接続したことである。図２の変圧器の一次巻線１０も、鉄心３０に並列に巻装された主巻線１１と励磁巻線１２の並列２巻線であり、主巻線１１に電磁接触器４０のａ接点回路４１が直列に接続される。二次巻線２０に接続された電磁接触器４０の励磁コイル４２は、通電による励磁により一定の時間遅れで常開のａ接点回路４１を閉じる。
【００１８】
停止状態にある図２の変圧器に商用交流周波数の交流電源１を投入すると、商用周波数の１／４サイクルの時間帯（約４ミリ秒）で一次巻線１０に励磁突入電流が流れ、同時に、二次巻線２０で電圧が誘起されて励磁コイル４２が励磁される。この励磁コイル４２の励磁から所定の時間遅れで開状態のａ接点回路４１が閉状態になる。図２の場合も、交流電源１の投入直後の約４ミリ秒の間、励磁突入電流は抵抗値の大きい励磁巻線１２に流れて抑制され、約４ミリ秒後に励磁コイル４２の作用でａ接点回路４１が閉じて、定常電流が主巻線１１と励磁巻線１２の並列２巻線に流れ、一次巻線１０と二次巻線２０の間で電圧降下の変圧器動作が開始される。
【００１９】
図１と図２の各実施の形態の変圧器のように、電磁接触器４０の励磁コイル４２は一次巻線１０または二次巻線２０のいずれか一方に接続することができる。このような励磁コイル４２は、交流電源投入からａ接点回路４１を閉じるまでの時間遅れや、変圧器動作の電圧降下の点から二次巻線２０側に接続する方がより効果的である。
【００２０】
次に、図１と図２の各変圧器の実施例を説明する。主巻線１１の抵抗値を０．１Ω、励磁巻線１２の抵抗値を２．０Ωとした２００Ｖ、１００Ａ定格の低圧単相変圧器を製作した。この実施例の変圧器によれば、励磁突入電流を定格負荷電流の１．０倍以下とすることが可能となった。
【００２１】
なお、本発明の励磁突入電流抑制形変圧器は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第一の実施の形態を示す励磁突入電流抑制形変圧器の等価回路図である。
【図２】本発明の第二の実施の形態を示す励磁突入電流抑制形変圧器の等価回路図である。
【符号の説明】
【００２３】
１    交流電源
２    負荷
１０    一次巻線
１１    主巻線
１２    励磁巻線
２０    二次巻線
３０    鉄心
４０    電磁接触器
４１    ａ接点回路
４２    励磁コイル
【図１】
2008067419.tif 000003
【図２】
2008067419.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成18年9月14日(2006.9.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
さらに、変圧器を大型化することなく励磁突入電流を抑制するため、一次巻線側に電源投入時の短時間のみ励磁突入電流を抑制する限流手段（限流抵抗、電流制限素子）を介挿した変圧器が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。しかし、このような限流手段を備えた変圧器は、限流手段の介挿を入り切りするタイマー回路などの別手段が必要であることから、回路構成が複雑化し、信頼性に欠けるという問題がある。
【特許文献１】登録実用新案第３０３９１８１号公報
【特許文献２】特開平１１−２２５４３２号公報