(57)【要約】【課題】ブロック鉄心を用いないので、振動・雑音が小さく、フリンジングによる損失が小さく、局部過熱が少なく、波形歪みが少ないという高性能に加えて、鉄心構造が簡明で、安定した積層鉄心変圧器の製造技術が使えるので、安価、高信頼度で大容量化が可能なリアクトルを提供する。【解決手段】鉄心を用いたリアクトルにおいて、各相の鉄心は閉磁路又は開磁路をなす主鉄心と、閉磁路をなすバイパス鉄心からなり、前記主鉄心には内側に２次コイルを、その外側に１次コイルを同心状に巻き、前記１次コイルの内側で前記２次コイルの外側に位置する主空隙の位置に前記バイパス鉄心を設置し、前記２次コイルを短絡したことを特徴とする。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄心を用いたリアクトルにおいて、各相の鉄心は主鉄心とバイパス鉄心からなり、前記主鉄心には内側に２次コイルを、その外側に１次コイルを巻き、前記１次コイルの内側で前記２次コイルの外側に位置する主空隙の位置に前記バイパス鉄心の脚部を設置し、前記２次コイルを短絡したことを特徴とするリアクトル。
【請求項２】
前記２次コイルは、一方の端が前記１次コイルの一方の端に接続され、他方の端が前記１次コイルの中間部に設けたタップに接続され、前記１次コイルと２次コイルが減極性になるように接続されていることを特徴とする請求項１に記載のリアクトル。
【請求項３】
鉄心を用いたリアクトルにおいて、各相の鉄心は主鉄心とバイパス鉄心からなり、各々、前記主鉄心及びバイパス鉄心の脚部、前記主鉄心の脚部を囲むように１次コイル、２次コイルを巻き、前記１次コイルの一方の端と前記２次コイルの一方の端を接続して単巻変圧器を構成し、前記２次コイルの一方の端もしくは前記２次コイルの中間に設けたタップと前記２次コイルの他方の端とを接続することにより、各々、前記２次コイルの全部もしくは一部を短絡したことを特徴とするリアクトル。
【請求項４】
鉄心を用いたリアクトルにおいて、各相の鉄心は主鉄心とバイパス鉄心からなり、各々、前記主鉄心及びバイパス鉄心の脚部、前記主鉄心の脚部、前記バイパス鉄心の脚部を囲むように１次コイル、２次コイル、３次コイルを巻き、前記１次コイルの一方の端と前記３次コイルの一方の端を接続し、前記３次コイルの他方の端と前記２次コイルの一方の端を接続し、前記２次コイルの一方の端もしくは前記２次コイルの中間に設けたタップと前記２次コイルの他方の端とを接続することにより、各々、前記２次コイルの全部もしくは一部を短絡したことを特徴とするリアクトル。
【請求項５】
前記バイパス鉄心を各相２個設け、その各々に制御コイルを巻き、前記制御コイルが互いに逆方向の直流励磁がなされるように接続されたことを特徴とする請求項１、３又は４に記載のリアクトル。
【請求項６】
前記バイパス鉄心のヨーク部だけを２分割し、その２分割された各々に制御コイルを巻き、前記制御コイルが互いに逆方向の直流励磁がなされるように接続されたことを特徴とする請求項１、３又は４に記載のリアクトル。
【請求項７】
前記１次コイルは、前記バイパス鉄心部と主鉄心部を分割して巻くように、「８」の字形をなすことを特徴とする請求項１、３又は４に記載のリアクトル。
【請求項８】
鉄心を用いたリアクトルにおいて、各相の主鉄心を囲むように、内側に２次コイルを、その外側に１次コイルを巻き、前記２次コイルは、一方の端が前記１次コイルの一方の端に接続され、他方の端が前記１次コイルの中間部に設けたタップに接続され、前記１次コイルと２次コイルが減極性になるように接続されていることを特徴とするリアクトル。
【請求項９】
前記２次コイルを短絡する回路に遮断器もしくは断路器を装備したことを特徴とする請求項１、３、４、又は８に記載のリアクトル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は交流電力回路に使用される電力リアクトルもしくは限流リアクトルに係り、より詳しくは、通常の変圧器と同様の積層鉄心を用いて作ることができて、安価で大容量化に適したリアクトルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に使用されている電力リアクトルは、磁束の通路である鉄心と、その鉄心に巻かれたコイル（巻線）と、それらを固定する付属構造物から構成されている。
例えば、図１を参照すると、従来のリアクトルの構成を説明する図であり、（Ａ）は全体構成図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は立面図である。
【０００３】
図１（Ａ）に示すように、鉄心１０にはコイル２０が巻かれ、交流電源ｖを印加すると、鉄心１０に磁束φが生成される。
図１（Ｂ）に示すように、積層鉄心の場合、鉄心１０の脚部１１は、幅（図で横方向）の異なる薄鉄板１４ａを積層して、全体を略円筒状に形成し、その外側にコイル２０を設置する。鉄心１０の下部ヨーク部１５も、図示していないが同様に積層鉄心で形成する。上部ヨーク部は簡便のため図示を省いてある。
【０００４】
図１（Ｃ）に示すように、空隙入り鉄心リアクトルの場合は、鉄心の脚部に複数の空隙１３を設けることによって等価的に透磁率を低下させ、さらにコイルの巻回数を適宜に行い、所望のリアクタンスを得ている。
その場合、空隙と空隙で切り離された個々のブロック状の鉄心１４をブロック鉄心という。
【０００５】
図２を参照すると、鉄心のＢ／Ｈ（ｖ／ｉ）特性曲線であり、通常の変圧器用積層鉄心の場合、非飽和領域‘ａ’での透磁率μは非常に高く（略、数１０００）、Ｂ／Ｈ特性曲線の傾斜は非常に急である。
しかしながら空隙入り鉄心の場合、等価透磁率μ’は、ブロック鉄心部の透磁率μと空隙部の透磁率（略、１）の合成値になり、ある程度μより低い任意の値を得ることができ、所定の定格電流Ｉ０に対して所望の定格電圧Ｖ０を発生する特性曲線‘ｂ’、即ち所望のインダクタンス（リアクタンス）値を持つリアクトルが提供できる。
【０００６】
図３を参照すると、従来の空隙入り鉄心リアクトルの、図１（Ｂ）のＸ−Ｘ断面で見た立面図において、磁束の分布を示す図である。
図１（Ｂ）、図３に示すように、ブロック鉄心１４の薄鉄板１４ａは積層して形成されており、ブロック鉄心及び空隙の中央部では磁束φａが薄鉄板に沿って概ね上下方向に形成される（磁束φａは薄鉄板１４ａの内部を図で上下に貫通している。）が、空隙の周辺部では空隙の透磁率が鉄板の透磁率に比べ著しく低いので、磁束φｂは、外側に膨らんだ形で鉄板に出入りする（フリンジング）。
【０００７】
空隙入り鉄心の空隙は、所望のμ’を得るためにある程度大きい空隙を設ける必要がある場合には、これを数箇所〜数１０箇所に分割する。
その理由は、もし１箇所の空隙が大きすぎると、フリンジング効果が過大になるからである。
即ち上記のように、空隙部分で主磁束が大きく広がり、ブロック鉄心に出入りする前記磁束φｂが増え、薄鉄板１４ａの面に直角に出入りする成分が増加して渦電流が大きくなり、さらにコイルの導線を通ろうとする磁束φｃが増加し、これを打ち消そうとする渦電流が流れ、合わせて渦電流損が大きくなり、局部的な温度上昇が過大になるからである。
さらに、主磁束が広がりすぎる結果、コイルとの鎖交磁束数が減じ実効リアクタンスが減少するからである。
【０００８】
また、この空隙の上下両側のブロック鉄心間には吸引力が働き、ブロック鉄心内の薄鉄板相互間には機械的斥力が働き、磁力線の成長・変化に伴う、特にフリンジング近傍での磁歪音と合わせて、振動や騒音の原因になる。
【０００９】
図４を参照すると、従来のリアクトルにおける放射状ブロック鉄心１４の平面図である。
図４に示すように、特に大型のリアクトルでは、上記の問題を一部改善するため、脚のブロック鉄心を積層から放射状（ラジアル状）に変更したものを一般的に採用している。
即ち、幅の異なる薄鉄板１４ａを順次積層して、断面が扇形のサブブロック１４ｚを形成し、これを円形に並べて円筒状のブロック鉄心を形成する。
【００１０】
このような放射状鉄心の場合には薄鉄板の面が露出していないので、フリンジジング磁束が図の‘Ｙ’方向から出入りする際、常に薄鉄板の厚さ方向から出入りすることになり、渦電流損を抑えることができる。しかし、放射状鉄心は、薄鉄板の積層工程が通常の鉄心ほど容易ではない上にブロック鉄心固有の振動・騒音の問題は未解決のままである。
【００１１】
なお、振動や騒音に対しては、ブロック鉄心を単体ごとに、積層鉄心の場合は穴をあけてボルトで締め付け、ラジアル鉄心の場合はコンパウンドで固め、さらに、ブロック鉄心間の空隙には、フェノールレジン積層板やセラミック材などからなる間隔片を入れ、鉄心と間隔片が一体となるように上下締め付けスタッドで締め付ける構造を取り、全体を防音タンクに入れるなど種々の工夫がなされているが、振動・騒音の問題は解決し切れない。
【００１２】
以上をまとめると、従来技術によるリアクトルの場合は、性能的に振動・騒音が大きく、フリンジングによる損失が大きかった。
【００１３】
さらに、通常の積層鉄心変圧器と比べて構造が複雑になり、ブロック鉄心を個別に、特に放射状に積層し、締め付け、あるいはコンパウンドで固め、できたブロック鉄心を積み重ねて最終的な鉄心構造まで組みたてなければならず、製造自動化が困難で、工数・製作時間がかかり、納期的にも価格的にも問題があった。
【００１４】
また、従来技術によるリアクトルを分路リアクトルとして用いる場合、１次コイル側で直接スイッチしなければならず、特に超高圧（例えば、６６ＫＶ級）の場合、超高圧でしかも多頻度（少なくとも日に一度開閉）用の高価な遮断器が必要になり、なおかつ、開閉動作のたびに励磁突流が問題になる場合があった。
【００１５】
これらの従来技術に関連して、特許文献１には、リアクトルの放射状鉄心からなるブロック鉄心の空隙を支えるギャップ材に関する技術が開示されている。
【特許文献１】特開平０６−２６７７５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、上記の問題点を解消するために、ブロック鉄心を用いないので、性能的に振動・騒音が小さく、フリンジングによる損失が小さく、局部過熱が少ないリアクトルを提供することを目的とする。
【００１７】
本発明は、鉄心構造が簡明で安定した積層鉄心変圧器の製造技術が使えるので、安価、高信頼度で大容量化が可能なリアクトルを提供することを他の目的とする。
【００１８】
本発明は、低電圧用の安価な遮断器を用いることができ、しかも励磁突流の問題のない、分路リアクトルを提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記の目的を達成するためになされた本発明によるリアクトルは請求項１に記載のとおり、鉄心を用いたリアクトルにおいて、各相の鉄心は主鉄心とバイパス鉄心からなり、前記主鉄心には内側に２次コイルを、その外側に１次コイルを巻き、前記１次コイルの内側で前記２次コイルの外側に位置する主空隙の位置に前記バイパス鉄心の脚部を設置し、前記２次コイルを短絡したことを特徴とする。
【００２０】
好ましくは請求項５に記載のとおり、前記バイパス鉄心を各相２個設け、その各々に制御コイルを巻き、前記制御コイルが互いに逆方向の直流励磁がなされるように接続されたことを特徴とする。
【００２１】
また、請求項６に記載のとおり、前記バイパス鉄心のヨーク部だけを２分割し、その２分割された各々に制御コイルを巻き、前記制御コイルが互いに逆方向の直流励磁がなされるように接続されたことを特徴とする。
【００２２】
好ましくは請求項２に記載のとおり、前記２次コイルは、一方の端が前記１次コイルの一方の端に接続され、他方の端が前記１次コイルの中間部に設けたタップに接続され、前記１次コイルと２次コイルが減極性になるように接続されていることを特徴とする。
【００２３】
上記の目的を達成するためになされた本発明によるリアクトルは請求項３に記載のとおり、鉄心を用いたリアクトルにおいて、各相の鉄心は主鉄心とバイパス鉄心からなり、各々、前記主鉄心及びバイパス鉄心の脚部、前記主鉄心の脚部を囲むように１次コイル、２次コイルを巻き、前記１次コイルの一方の端と前記２次コイルの一方の端を接続して単巻変圧器を構成し、前記２次コイルの一方の端もしくは前記２次コイルの中間に設けたタップと前記２次コイルの他方の端とを接続することにより、各々、前記２次コイルの全部もしくは一部を短絡したことを特徴とする。
【００２４】
上記の目的を達成するためになされた本発明によるリアクトルは請求項４に記載のとおり、鉄心を用いたリアクトルにおいて、各相の鉄心は主鉄心とバイパス鉄心からなり、各々、前記主鉄心及びバイパス鉄心の脚部、前記主鉄心の脚部、前記バイパス鉄心の脚部を囲むように１次コイル、２次コイル、３次コイルを巻き、前記１次コイルの一方の端と前記３次コイルの一方の端を接続し、前記３次コイルの他方の端と前記２次コイルの一方の端を接続し、前記２次コイルの一方の端もしくは前記２次コイルの中間に設けたタップと前記２次コイルの他方の端とを接続することにより、各々、前記２次コイルの全部もしくは一部を短絡したことを特徴とする。
【００２５】
また、請求項７に記載のとおり、前記１次コイルは、前記バイパス鉄心部と主鉄心部を分割して巻くように、「８」の字形をなすことを特徴とする。
【００２６】
上記の目的を達成するためになされた本発明によるリアクトルは請求項８に記載のとおり、鉄心を用いたリアクトルにおいて、各相の主鉄心を囲むように、内側に２次コイルを、その外側に１次コイルを巻き、前記２次コイルは、一方の端が前記１次コイルの一方の端に接続され、他方の端が前記１次コイルの中間部に設けたタップに接続され、前記１次コイルと２次コイルが減極性になるように接続されていることを特徴とする。
【００２７】
好ましくは請求項９に記載のとおり、前記２次コイルを短絡する回路に遮断器もしくは断路器を装備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、ブロック鉄心を用いないので、性能的に振動・騒音が小さく、フリンジングによる損失が小さく、局部過熱が少ないリアクトルが得られる。
【００２９】
また、本発明によれば、ブロック鉄心を用いず、鉄心構造が簡明で安定した積層鉄心変圧器の製造技術が使えるので、安価、高信頼度で大容量化が可能なリアクトルが得られる。
【００３０】
また、本発明によれば、遮断器を２次側に設けることができるので、低電圧用の安価な遮断器を使うことができ、さらに励磁突流の発生しない分路リアクトルが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明によるリアクトルの実施例を、添付図を参照して詳細に説明する。
従来技術もしくは既述の実施例の説明と同一部分についての説明は省略する場合がある。
【実施例１】
【００３２】
図５を参照して、第１の実施例に係るリアクトルの構成を説明する。
図５において、（Ａ）は全体構成図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は立面図である。
なお、図５及び以下の同様の図において、（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）はいずれも、単相の場合、あるいは３相の場合の１相分だけを示す。
また、以下、構成と動作原理を簡単のため単相回路で説明するが、多相（３相）回路についても原理的には全く同じ説明が適用できる。
【００３３】
本実施例においては、鉄心は額縁形ラップ積層鉄心からなり、閉磁路型をなす。
額縁形の縦の部分を脚部といい、横の部分をヨーク部という。この額縁形鉄心１０、４０を並列に配置し、一方の鉄心１０を主鉄心、他方の鉄心４０をバイパス鉄心とする。
２次コイル３０を主鉄心１０の脚部１１の周りの最内側に巻き、１次コイル２０を、２次コイル３０の外側に同心状に、かつバイパス鉄心４０の脚部４１をも一緒に包むように巻く構造にする。
２次コイルの両端は直接短絡されている。
【００３４】
両鉄心の脚部は各々、薄鉄板１１ａ、４１ａを積層して形成され、各々、下部ヨーク部１５、４５、及び上部ヨーク部（図示せず）にラップジョイントされる。
これらの構造については通常の変圧器の場合と同等である。
【００３５】
最初に、この構成状態で、２次コイルの両端を仮に開放した場合を考察する。
１次コイル２０の両端に交流電圧ｖを印加すると、その積分値に見合う主磁束が誘起される。
主磁束は１次、２次両コイル間の鎖交磁束φＭと鎖交しない磁束の和からなり、鎖交しない磁束は、バイパス鉄心によって主磁束がバイパスされた分φＬに応じて増加し、鎖交磁束φＭ、従って、φＭに比例する２次誘起電圧は、φＬが増加するにつれて減少する。
【００３６】
即ち２次誘起電圧は、バイパス鉄心と主鉄心の断面積の和に対する主鉄心の断面積の比に応じて増減する。
それに伴って、２次容量、即ち、２次コイル側の定格容量（定格電流と定格電圧の積）も同じく、バイパス鉄心と主鉄心の断面積の和に対する主鉄心の断面積の比に応じて増減する。
その際の、即ち、２次コイル開放の際の主磁束はバイパス鉄心と主鉄心の磁束密度が同じになるように、全て鉄心を通るとみなして良い。
【００３７】
次に、再び図５に戻って、図示したとおり、２次コイルの両端を短絡すると、短絡電流ｉ２が流れ、主磁束のうち鎖交磁束φＭは短絡電流ｉ２の起磁力による磁束φＭ’により殆どキャンセルされるので、２次コイル開放の際の主磁束に相当する量の磁束の大部分がバイパス鉄心に移動し、残りが主鉄心１０、又はコイル間の空隙を通ることになる。
この、１次２次コイルに鎖交しない磁束を漏れ磁束というが、これは結局短絡電流ｉ２の起磁力により生ずるものであるからその位相は短絡電流ｉ２と同相になる。
【００３８】
２次コイルの短絡電流ｉ２がちょうど変圧器としての定格電流になる場合の１次コイルの印加電圧のうち、この漏れ磁束により誘起された電圧を、漏れリアクタンス電圧と言い、短絡電流ｉ２と９０°位相がずれたものとなる。
また、上記印加電圧のうち、短絡電流ｉ２と同位相の成分を抵抗電圧と言い、これらのベクトル和をインピーダンス電圧という。
また、漏れリアクタンス電圧、抵抗電圧、インピーダンス電圧の、各々変圧器としての定格電圧に対する比を％リアクタンス電圧、％抵抗電圧、％インピーダンス電圧という。
【００３９】
通常の同心配置変圧器においては、％リアクタンス電圧「％ＩＸ」は、変圧器の幾何学的寸法を使って次式のように表される。
％ＩＸ＝４．９６ｆ（ｋＶＡ）ｒｇ／ｅ２ｈ    ［％］
ここで、
ＩＸ：漏れリアクタンス電圧［Ｖ］
ｇ：空隙の幅［ｍ］
ｆ：周波数［Ｈｚ］
ｅ：１ターン当たりの誘起電圧［Ｖ］
ｋＶＡ：定格容量［ｋＶＡ］
ｈ：コイルの高さ［ｍ］
ｒ：１次２次コイル間の空隙の平均半径［ｍ］
【００４０】
従って、本実施例のリアクトルの、１次側から見た％ＩＸは、上記％ＩＸにバイパス鉄心によるリアクタンスを加算した値になる。
実際にリアクトルとして動作させるには、短絡電流ｉ２に見合って流れる１次コイルの電流が所望の定格電流に、また、その際の１次コイルに対する印加電圧が所望の定格電圧になるように、バイパス鉄心と主鉄心の断面積の比と、２次コイルと１次コイルの間のインピーダンスとを調整する。その結果、１次側から見た総インピーダンス電圧が１００％になる。
【００４１】
ここで特徴的なのは、バイパス鉄心と主鉄心の断面積の比により、２次コイル容量が変化することである。
通常の変圧器であれば１次と２次のコイル容量は一致し、２次コイル短絡の際は、コイル間インピーダンスの逆数倍（１０％のインピーダンスであれば交流実効値ベースで１０倍）という過大な短絡電流が流れ、変圧器は変形あるいは破壊してしまう。
【００４２】
しかしながら、本発明によるリアクトルの場合は、バイパス鉄心によって１次２次コイル間の鎖交磁束が少なくなっており、その分、２次容量が減少しているので、短絡電流の量は定格電流程度に抑えられ、従って２次コイルの銅損も小さいものが提供できる。
【００４３】
図６を参照すると、本発明による鉄心のＢ／Ｈ（ｖ／ｉ）特性曲線を、通常の変圧器の場合の特性曲線と対比して示す。
通常の変圧器の場合の特性曲線は‘ａ’であるが、２次コイルを短絡した場合の特性曲線は‘ｃ’となる。
即ち、定格電流Ｉ０に見合う印加電圧ＶＲ０、即ちインピーダンス電圧は、％ＩＺが１０％の場合、定格電圧Ｖ０の１０％になる。
ここで、定格電圧Ｖ０を無理に印加すると、‘ｃ’線とＶ０の交点に当たる電流、即ち、定格電流の１０倍が流れ、変形あるいは破壊に至る。
【００４４】
しかしながら、本発明によるリアクトルの場合は、バイパス鉄心によって漏れインピーダンス電圧をＶＲ＊＝Ｖ０―ＶＲ０だけ増加してあるので、定格電圧Ｖ０を印加しても定格電流分Ｉ０しか流れないことになり、空隙入りではない通常の鉄心を使って所望の特性曲線‘ｂ’を得ることができる。
【実施例２】
【００４５】
図７を参照して、第２の実施例に係るリアクトルの構成を説明する。
図７に示すように、２分割したバイパス鉄心４１、４２を用意し、その各々の脚部に制御コイル５１、５２を巻き、制御コイル５１、５２を直列に接続して直流電圧を印加する。（バイパス鉄心４１、４２の帰路は簡単のため記載を省いてある。）
【００４６】
その際に流れる制御電流ｉｃ＝Ｉｃ（直流値）がバイパス鉄心４１、４２を互いに逆方向に等量だけ直流励磁するように、制御コイルの巻き方向と接続が施される。
図７（Ｂ）に示すように本実施例では、バイパス鉄心４１、４２の脚部は主鉄心１０の脚部１１を挟んで対称形に設けてある。
【００４７】
この状態で交流電圧ｖを印加すると、バイパス鉄心４１、４２には交流磁束が重畳して発生し、交流磁束が直流磁束と同方向になるときと逆方向になるときが半サイクル毎に訪れる。
しかも、それが２つの鉄心において１８０度位相が異なるので、一方の鉄心が飽和に近づくと他方は遠ざかる関係にある。
【００４８】
この状態で制御電流Ｉｃを増加して行くと、交流磁束と直流磁束が同方向になる側の鉄心（仮に４１とする）が、交流磁束のピーク付近で飽和領域に入り、鉄心の透磁率の低下、即ち磁気抵抗の増加が生じ始める。
さらに制御電流Ｉｃを増加すると、鉄心４１が飽和している時間が長く、飽和の程度が深くなり、相応して鉄心の透磁率の低下、即ち鉄心４１、４２の磁気抵抗の増加が徐々に進む。
【００４９】
交流電圧ｖによる交流磁束は１次コイル２０の内側にある、主鉄心１０、バイパス鉄心４１と４２を通る磁束φＭ，φＬ１、φＬ２の和であり、磁束は各鉄心の磁気抵抗の大小に応じて分配される。
【００５０】
２次コイルが短絡されているリアクトルの場合には、主鉄心１０の磁束φＭは、２次短絡電流ｉ２の起磁力による磁束φＭ’によって常に殆ど打ち消されるので、主鉄心の磁気抵抗は等価的に大きいものとなり、交流磁束の大部分はバイパス鉄心４１、４２が担う。
【００５１】
しかし、さらに制御電流Ｉｃがゼロではなく有限の場合、Ｉｃの値に応じて印加交流電圧のある位相範囲でバイパス鉄心４１、４２の磁気抵抗が大きくなり、その際、主に１次、２次コイル間の空隙に漏れる磁束が増加する。
【００５２】
結局、上述のように、バイパス鉄心４１と４２による漏れリアクタンスの総和は、制御電流Ｉｃによって、ある範囲内で変えることができる。
即ち、リアクトルのリアクタンス値の調整が、小さな直流電流Ｉｃを変化させるだけで可能になるので、通常のタップなどによる切り替えと比べた場合、容易に、連続的にしかも短時間応答で実現できる。
【実施例３】
【００５３】
図８を参照して、第３の実施例に係るリアクトルの構成を説明する。
図８（Ａ）に示すように、バイパス鉄心４１、４２の脚部は共通であり、上下ヨーク部は２分割され、制御コイル５１、５２の２つの組が各々上下のヨーク部に巻かれている。（図８（Ｂ）（Ｃ）には、簡単のため下部ヨーク部４５、４６、下部制御コイル５１、５２だけを示す。）
制御コイルの巻き方向と接続は、制御電流ｉｃ＝Ｉｃ（直流値）がバイパス鉄心４１、４２を互いに逆方向に等量だけ直流励磁するようになされる。
【００５４】
本実施例によれば、上記実施例２と比べて、ヨーク部の磁気抵抗だけを制御しているので、バイパス鉄心全体の磁気抵抗に対する調整量の比率が小さく、リアクタンスの調整幅が比較的小さいリアクトルの場合に、精度よく調整ができる。
【実施例４】
【００５５】
図９を参照して、第４の実施例に係るリアクトルの構成を説明する。
上述の実施例１〜３においては、いずれの場合も２次コイルは単独で、即ち１次コイルから絶縁された状態で設置され、短絡されている。
【００５６】
本実施例でも、鉄心、コイルの配置は上述の実施例と同一でよく、例えば、図９の場合は第１の実施例の場合の図５と同一である。
しかしながら本実施例では、２次コイルの一方の端子は１次コイルの一方の端子に接続され（これを共通接続点と称する）、２次コイルの他方の端子は、１次コイルの中間に設けたタップＴに減極性に接続されている。
即ち、２次コイルの前記他方の端子をタップＴから仮に開放した場合において、前記共通接続点から見て、タップＴの電圧が、２次コイルの前記他方の端子に誘起される電圧より所定値（以下、タップ差電圧と称する）だけ高いように設定する。
【００５７】
この場合、２次短絡電流の値は、タップ差電圧を電圧源とし、１次・２次コイル間インピーダンスによって制限された値となる。
これを１次側から見れば、１次コイルが単巻変圧器の構成となる。
即ち、１次コイルの他方の端子からタップまでが直列コイル、タップから１次コイルの前記共通接続点までが分路コイルとなり、分路コイルに２次コイルが負荷となって接続され、負荷電流ｉ２が流れたことと等価になる。従って直列コイルと分路コイルには単巻変圧器のアンペアターンの法則に則った１次入力電流が流れる。
【００５８】
この電流が仕様上の定格電流になるようバイパス鉄心と主鉄心の断面積の比を調整して１次・２次コイル間インピーダンスを決め、また、タップ差電圧を決めることにより所望のリアクトルの機能を提供できる。
即ち、中間タップの位置という設計自由度が増し、タップ差電圧を大きくとると２次コイルの電流ｉ２が大きくなり、分路コイル、即ち１次コイルのタップと共通接続点の間には、２次コイルの電流ｉ２が１次側の電流ｉ１をキャンセルする方向に流れるので、１次コイルの所要容量が減少し、上記実施例１と比べて小さいコイルサイズで同一のリアクトル容量を得ることができる。
逆に、タップ差電圧を小さくとると、２次コイルの電流ｉ２を小さくでき、１次側から見たリアクタンス値を高精度で調整できる。
バイパス鉄心の全体に対する比率によって、２次コイル容量が変化することは上述の実施例の場合と同じである。
【実施例５】
【００５９】
図１０を参照して、第５の実施例に係るリアクトルの構成を説明する。
本実施例では、各々、主鉄心１０及びバイパス鉄心４０の脚部、前記主鉄心１０の脚部を囲むように１次コイル２０、２次コイル３０を巻き、１次コイル２０の一方の端と２次コイル３０の一方の端を接続する、即ち、１次コイル、２次コイルを各々直列コイル、分路コイルとする単巻変圧器を構成する。
その単巻変圧器において、２次コイル３０の一方の端と２次コイル３０の他方の端とを接続することにより、２次コイルの全部を短絡してある。
【００６０】
結局、上記実施例４において、負荷としての２次コイルを省いてタップＴを共通接続点に直結したことになり、分路コイル、即ち２次コイルの所要容量は最小でよく、しかも１次コイルは直列コイルの所要容量を満たせばよいので、上記実施例４の１次コイルよりも２次コイルの分だけ小さくてよく、合わせて上記実施例４よりもさらに小さいコイルサイズで同一のリアクトル容量を得ることができる。
【実施例６】
【００６１】
図１１を参照して、第６の実施例に係るリアクトルの構成を説明する。
本実施例では、上記実施例５において、さらにバイパス鉄心４０に３次コイル３５を巻き、１次コイル２０と３次コイル３５を直列に接続して単巻変圧器としての直列コイルとする。
【００６２】
本実施例によれば、上記実施例５よりも、３次コイルの巻き数という設計自由度が増し、実施例１、４と比べると、一般に総コイルサイズが同じ場合、１次側から見たリアクタンス容量が大きくとれる。
【実施例７】
【００６３】
図１２を参照して、第７の実施例に係るリアクトルの構成を説明する。
本実施例では、上記第１の実施例（図５）と比較して、１次コイル２０が、２次コイル３０を含む主鉄心１０の脚部１１と、バイパス鉄心を‘８’字型に巻いてある。
図１２（Ｂ）の「８」字型の中央部において、１次コイル２０の導線の上方巻き線と下方巻き線が交互に重ねられる。
【００６４】
両鉄心、２次コイルと１次コイルの間の間隙が少ないので、鉄心外への漏れ磁束が最小限に抑えられ、設計上の誤差が少なくなり、設計精度を向上できる。
本実施例の鉄心とコイルの配置は実施例１に対応するものであるが、例えば、実施例３（図８）、実施例４（図９）の構成にも適用できる。
さらに、実施例２（図７）の構成のようにバイパス鉄心の脚部を２分割した場合に、バイパス鉄心４２、主鉄心１１、及びバイパス鉄心４１の３者を、１次コイルが「８」の字形を続けるようにして個別に巻くと好適である。
【実施例８】
【００６５】
図１３を参照して、第８の実施例に係るリアクトルの構成を説明する。
本実施例は、上記第４の実施例（図９）と比べた場合、バイパス鉄心を欠く。
【００６６】
バイパス鉄心を欠いても、タップＴの位置とコイルの巻き線数比を適切に選ぶならば、ほぼ定格容量のリアクトルが実現でき、特に小容量リアクトルの場合に、バイパス鉄心を欠く分経済的にできる。
【実施例９】
【００６７】
図１４を参照して、第９の実施例に係るリアクトルの構成を説明する。
本実施例では、上記第１の実施例と比べた場合、２次側短絡回路にスイッチＳｗが介在する点が異なる。
他の、上記第２〜８のすべての実施例の構成に対しても、２次側短絡回路にスイッチＳｗを介在させることができる。
【００６８】
特に高圧系統に設置される分路リアクトルの場合、２次側に遮断器あるいは断路器としてスイッチＳｗを開閉可能に挿入し、１次側を直接系統に接続する。
こうすれば、本発明によるリアクトルの有する、上述の「２次側が１次側より低電圧で動作し、２次短絡容量が小さい」という特徴が活用できて、例えば、分路リアクトルの系統への挿入・遮断に際して、従来のような高価な、高電圧・大電流の多頻度遮断器ではなく、安価な、低圧多頻度遮断器あるいは低圧開閉器をスイッチＳｗとして使うことができるという効果がある。
また、２次側のスイッチＳｗの開閉で系統へのリアクタンスの接続有無を制御できるので、励磁突流の発生を無くすことができる。
【００６９】
近年、電力系統は大容量化、超高電圧化の一途をたどり、加えて風力発電や太陽光発電等の分散電源が増加し、それらの系統連携電力の変動がもたらす系統周波数や系統電圧の電力品質の悪化が懸念されている。
このような電力品質の安定化方策の一つとして、高電圧に耐え、高速で連続的リアクタンス値制御が出来る、高品質のリアクトルが必須であるが、この要求性能を大電力用で高信頼性を確保しつつ、しかも安価に供給することは、従来のブロック鉄心式リアクトル、可飽和リアクトル、機械式タップによる切換え型リアクトルでは困難であった。
本発明による電力用リアクトルは実用的に初めてこの要求に応えるものである。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】従来技術によるリアクトルの構成を説明する図であり、（Ａ）は全体構成図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は立面図である。
【図２】従来技術による空隙入り鉄心のＢ／Ｈ（ｖ／ｉ）特性曲線を示す図である。
【図３】従来技術による空隙入り鉄心リアクトルにおけるブロック鉄心の断面と磁束の分布を示す図である。
【図４】従来技術によるリアクトルにおける放射状ブロック鉄心１４の平面図である。
【図５】本発明による第１の実施例に係るリアクトルの構成を説明する図であり、（Ａ）は全体構成図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は立面図である。
【図６】本発明によるリアクトルの鉄心のＢ／Ｈ（ｖ／ｉ）特性曲線を示す図である。
【図７】本発明による第２の実施例に係るリアクトルの構成を説明する図であり、（Ａ）は全体構成図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は立面図である。
【図８】本発明による第３の実施例に係るリアクトルの構成を説明する図であり、（Ａ）は全体構成図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は立面図である。
【図９】本発明による第４の実施例に係るリアクトルの構成を説明する図であり、（Ａ）は全体構成図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は立面図である。
【図１０】本発明による第５の実施例に係るリアクトルの構成を説明する図であり、（Ａ）は全体構成図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は立面図である。
【図１１】本発明による第６の実施例に係るリアクトルの構成を説明する図であり、（Ａ）は全体構成図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は立面図である。
【図１２】本発明による第７の実施例に係るリアクトルの構成を説明する図であり、（Ａ）は全体構成図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は立面図である。
【図１３】本発明による第８の実施例に係るリアクトルの構成を説明する図であり、（Ａ）は全体構成図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は立面図である。
【図１４】本発明による第９の実施例に係るリアクトルの構成を説明する図であり、（Ａ）は全体構成図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は立面図である。
【符号の説明】
【００７１】
１０    鉄心、主鉄心
１１    脚部
１１ａ、１４ａ、１５ａ、４１ａ、４２ａ  薄鉄板
１３    空隙
１４    ブロック鉄心
１４ｚ  放射状鉄心の扇形サブブロック
１５、４５    下部ヨーク部
２０    コイル、１次コイル
３０    ２次コイル
３５    ３次コイル
４０、４１、４２    バイパス鉄心
５１、５２    制御コイル
Ｔ    タップ
Ｓｗ    スイッチ
【図１】
2005347535.tif 000003
【図２】
2005347535.tif 000004
【図３】
2005347535.tif 000005
【図４】
2005347535.tif 000006
【図５】
2005347535.tif 000007
【図６】
2005347535.tif 000008
【図７】
2005347535.tif 000009
【図８】
2005347535.tif 000010
【図９】
2005347535.tif 000011
【図１０】
2005347535.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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