(57)【要約】【課題】電源回路の電力消費を低減するための、改良したシステム及び方法を提供する。【解決手段】電源回路の電力消費を低減するシステムであって、システムは、コアと、コアに巻き付けた第１のワイヤの第１の端部及び第２の端部を含む第１の巻線と、第２のワイヤの第１の端部及び第２の端部を含む第２の巻線であって、第２のワイヤが第１のワイヤよりも大きい断面を有し、第１のワイヤの第２の端部が第２のワイヤの第１の端部に接続される、第２の巻線と、第１の巻線及び第２の巻線を電源回路に電気的に接続する入力と、負荷に接続する出力とを含む変圧器と、変圧器に接続され、出力での出力電圧を制御する制御器とを含み、出力電圧は、負荷の電力消費を低減するために入力での供給電圧よりも小さい。【選択図】  図８
2017054525.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源回路の電力消費を低減するシステムであって、
コアと、
前記コアに巻き付けた第１のワイヤの第１の端部及び第２の端部を含む第１の巻線と、
第２のワイヤの第１の端部及び第２の端部を含む第２の巻線であって、前記第２のワイヤは前記第１のワイヤよりも大きい断面を有し、前記第１のワイヤの前記第２の端部は前記第２のワイヤの前記第１の端部に接続される、前記第２の巻線と、
前記電源回路に接続するための前記第２の巻線の前記第２の端部における入力と、
負荷に接続するための出力を有する可動接点であって、該可動接点は、前記第１の巻線の前記第１の端部と、前記第１の巻線の前記第２の端部及び前記第２の巻線の前記第１の端部において配置された接合部との間に配置されている、前記可動接点と
を含む変圧器と、
前記出力での出力電圧を可変的に制御する制御器と
を含み、前記出力電圧は、前記負荷の電力消費を低減するために前記入力での供給電圧よりも小さい、システム。
【請求項２】
前記制御器に接続され、前記出力電圧を可変的に制御するためのスライダックを更に含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記スライダックの巻線の第１の端部は、前記電源回路の中性線に接続される、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記スライダックの巻線の第２の端部は、前記変圧器の前記出力に接続される、請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
前記スライダックの出力は、前記第１の巻線の第１の端部に接続される、請求項２に記載のシステム。
【請求項６】
前記第２の巻線の第２の端部は、前記電源回路の活性線に接続される、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記コアは鉄心である、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記コアの形状は、線形である、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記コアの形状は、トロイダルである、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記コアは、ＥＩ型コアである、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記第１の巻線は前記第２の巻線とは別のコア上に巻き付けられている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記第２の巻線は、前記第１の巻線と同じコア上にある、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記制御器は、前記変圧器の前記出力での電圧を検出する電圧センサ回路を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記電圧センサ回路は、前記変圧器の前記出力での電圧を上限電圧及び下限電圧と比較する１つ又は複数の比較器を含む、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
電圧制御システムは、前記制御器に接続され、前記負荷に接続された遠隔デバイスでの電圧を監視する遠隔センサ回路を更に含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】
前記制御器は、遠隔デバイスでの前記電圧が下限電圧と上限電圧との間にあるように前記変圧器の前記出力電圧を調節する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１７】
電源回路の電力消費を低減する方法において、
前記電源回路に変圧器の入力を接続し、負荷に前記変圧器の出力を接続するステップであって、前記変圧器は、
コアと、
前記コアに巻き付けた第１のワイヤの第１の端部及び第２の端部を含む第１の巻線と、
第２のワイヤの第１の端部及び第２の端部を含む第２の巻線であって、前記第２のワイヤは前記第１のワイヤよりも大きい断面を有し、前記第１のワイヤの前記第２の端部は前記第２のワイヤの前記第１の端部に接続される、前記第２の巻線と、
前記電源回路に接続するための前記第２の巻線の前記第２の端部における入力と、
負荷に接続するための出力を有する可動接点であって、該可動接点は、前記第１の巻線の前記第１の端部と、前記第１の巻線の前記第２の端部及び前記第２の巻線の前記第１の端部において配置された接合部との間に配置されている、前記可動接点とを含み、
前記出力での出力電圧は、下限電圧と上限電圧との間で可変である、前記ステップと、
前記電源回路の電力消費を低減するために、前記出力電圧が供給電圧よりも小さくなるように前記出力電圧を制御するステップと
を含む方法。
【請求項１８】
前記出力電圧を可変的に制御するためのスライダックが前記変圧器に接続されている請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に電源回路の電力消費を低減するシステム及び方法に関し、より詳細には、内部負荷及び外部電圧に対する供給電圧、及びしたがって供給電力を実質的に調節するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子デバイスによって消費される電力量を低減することは、費用の問題にとってのみならず、環境圧力によっても益々重要になりつつある。更に、消費される電力量を低減すると、送電線及び発電設備等の電気インフラストラクチャ上の負担が低減する。
【０００３】
電子デバイスにより消費される電力量を低減する一方法には、電圧及び電圧に供給される電流を低減することがある。ほとんどの電子デバイスは、通常、公称供給電圧未満であってもよい供給電圧範囲内で動作する。例えば、２３０Ｖａｃで動作するように設計された多くのデバイスは、通常２１０Ｖａｃほどの低い電圧で機能する。したがって電子デバイスへの供給電圧を低減することは、消費する電力量を低減することになることが多い。白熱灯の明るさをわずかに減らしたり、モータの速度をわずかに低下させる等、性能がわずかに低下する可能性があるが、ほとんどの状況では、性能の低下はユーザにとってそれと分かるものではない。
【０００４】
シリコン制御整流器（Silicon Controlled Rectifiers:ＳＣＲ）、パルス幅変調器（Pulse-Width Modulators:ＰＷＭ）及び絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ（Insulated Gate Bipolar Transistors:ＩＧＢＴ）等、変圧器ベースの技術及び電気切り替えデバイスの組合せを利用する様々な電圧制御システムが存在する。しかし、こうした技術の全ては、高価であり、それらのブレーク・ビフォア・メーク（break-before-make）技術の結果として軽微な中断が供給電圧に生じる。供給電圧がこのように中断される場合、過負荷状態が電子デバイス中に生じる可能性がある。
【０００５】
エネルギーを低減する計画において、規格のＥＩ型単巻変圧器が制限されるのは、それらの固有の設計による直接的な結果である。固定比率であり、非絶縁変圧器である単巻変圧器の汎用設計では、入力電圧が変動する環境で固定範囲の電圧出力を保証することができない。したがって、ＥＩ型単巻変圧器は、エネルギーを低減する解決策において広範に適用するには最終的には適していない。
【０００６】
電圧制御のための別のデバイスは、スライダックである。スライダックは、広範囲の電圧（典型的には０から２６０Ｖ）での定格電流を許容する機能をもたらすが、この機能はエネルギー削減技術に使用する必要がない。基準未満の電圧計画は、機器への損傷を発生させ、危険にさらす場合があるので、２０５Ｖ未満の電圧は、明らかに通常の電源への使用に不適当である。スライダックは、例えば実験室での検査において有用である場合があるが、しかし、絶縁範囲の電圧のみを必要とするいくつかの他の応用には、実用的ではなく、法外に高価な解決策である。更に、例えば５０アンペアが定格であるスライダックは、極めて重く、典型的には油冷である。
【０００７】
特許文献１は、供給電圧の電圧降下を補償するために、負荷への電圧を上昇させる電圧補償回路及び回路をバイパスする方法を開示している。この方法は、変圧器の巻線数を変えることによって達成される。しかし、この回路は、例えば住宅又は工場への電圧を制御するときに大電流に対応することができない。更に、この回路では、負荷の電力消費が低減されない。
【０００８】
したがって、電源回路の電力消費を低減するための、改良したシステム及び方法が必要である。
本明細書におけるあらゆる従来技術への言及は、その従来技術がオーストラリア国又は他国における共通の一般的知識の一部を形成することの承認又は何らかの形態の示唆ではなく、且つそのように解釈すべきではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１０／００３９０９０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明のいくつかの実施形態の目的は、上記従来技術に対する改良及び利点を消費者に提供し、及び／又は１つ又は複数の従来技術の上記欠点を克服、緩和し、及び／又は有用な商業上の選択を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
必ずしも唯一又は最も広い形態ではない一形態において、本発明は、電源回路の電力消費を低減するシステムであって、システムは、
コアと、
コアに巻き付けた第１のワイヤの第１の端部及び第２の端部を含む第１の巻線と、
第２のワイヤの第１の端部及び第２の端部を含む第２の巻線であって、第２のワイヤは第１のワイヤよりも大きい断面を有し、第１のワイヤの第２の端部は第２のワイヤの第１の端部に接続される、第２の巻線と、
第１の巻線及び第２の巻線を電源回路に電気的に接続する入力と、
負荷に接続する出力と
を含む変圧器と、
変圧器に接続され、出力での出力電圧を制御する制御器と
を含み、出力電圧は、負荷の電力消費を低減するために入力での供給電圧よりも小さい、システムにある。
【００１２】
好ましくは、コア、第１の巻線及び第２の巻線は、単巻変圧器を形成する。
好ましくは、出力は、第１のワイヤの第２の端部と第２のワイヤの第１の端部との接合部にある。
【００１３】
好ましくは、変圧器は、出力電圧を制御するためのスライダックを更に含む。
好ましくは、スライダックの巻線の第１の端部は、電源回路の中性線に接続される。
好ましくは、スライダックの巻線の第２の端部は、変圧器の出力に接続される。
【００１４】
好ましくは、スライダックの出力は、第１の巻線の第１の端部に接続される。
好ましくは、第２の巻線の第２の端部は、電源回路の活性線に接続される。
好ましくは、コアは鉄心である。
【００１５】
任意選択で、コアの形状は、線形である。
任意選択で、コアの形状は、トロイダルである。
任意選択で、コアは、ＥＩ型コアである。
【００１６】
任意選択で、第１の巻線は、第２の巻線とは別のコアに巻き付けられる。
任意選択で、第２の巻線は、第１の巻線と同じコア上にある。
好ましくは、制御器は、変圧器の出力での電圧を検出する電圧センサ回路を含む。
【００１７】
好ましくは、電圧センサ回路は、変圧器の出力での電圧を上限電圧及び下限電圧と比較する１つ又は複数の比較器を含む。
任意選択で、電圧制御システムは、制御器に接続され、負荷に接続された遠隔デバイスでの電圧を監視する遠隔センサ回路を更に含む。
【００１８】
適切には、制御器は、遠隔デバイスでの電圧が下限電圧と上限電圧との間にあるように変圧器の出力電圧を調節する。
別の形態では、本発明は、電源回路の電力消費を低減する方法において、方法は、
電源回路に変圧器の入力を接続し、負荷に変圧器の出力を接続するステップであって、変圧器は、
コアと、
コアに巻き付けた第１のワイヤの第１の端部及び第２の端部を含む第１の巻線と、
第２のワイヤの第１の端部及び第２の端部を含む第２の巻線であって、第２のワイヤは、第１のワイヤよりも大きい断面を有し、第１のワイヤの第２の端部は、第２のワイヤの第１の端部に接続される、第２の巻線と、
第１の巻線及び第２の巻線を電源回路に電気的に接続する入力と、
負荷に接続する出力と
を含み、
出力での出力電圧は、下限電圧と上限電圧との間で可変である、ステップと、
電源回路の電力消費を低減するために、出力電圧が供給電圧よりも小さいように出力電圧を制御するステップと
を含む方法にある。
【００１９】
更に別の形態では、本発明は、電源回路の電力消費を低減するシステムであって、システムは、
コアと、
コアに巻き付けた第１のワイヤの第１の端部及び第２の端部を含む第１の巻線と、
第２のワイヤの第１の端部及び第２の端部を含む第２の巻線であって、第２のワイヤは、第１のワイヤよりも大きい断面を有し、第１のワイヤの第２の端部は、第２のワイヤの第１の端部に接続された、第２の巻線と、
第１の巻線及び第２の巻線を電源回路に電気的に接続する入力と、
負荷に接続する出力と、
第２の巻線及び出力と電気的に通じる制御アームであって、出力での出力電圧を対応する下限電圧と上限電圧との間に制御するように上限位置と下限位置との間を移動可能である制御アームと、
を含む変圧器と、
変圧器に動作可能に接続され、負荷の電力消費を低減するために、出力電圧が供給電圧よりも小さくなるように出力電圧を制御する制御器と
を含むシステムにある。
【００２０】
好ましくは、出力電圧は、負荷の変化又は供給電圧の変動による電圧低下に関係なく、下限電圧及び上限電圧によって定義される電圧範囲に常に制限される。
好ましくは、第２の巻線は、第１の巻線の上に実質的に巻き付けられる。
【００２１】
好ましくは、制御アームは、出力と第２の巻線との間に延在する。
好ましくは、制御アームは、第１の巻線との接触が機械的に防止される。
好ましくは、制御アームは、第１の巻線との接触が電気的に防止される。
【００２２】
好ましくは、変圧器は、制御アームに動作可能に接続され、制御アームの位置を上限位置と下限位置との間に制御するモータを含む。
好ましくは、コアは、鉄心である。
【００２３】
任意選択で、コアの形状は、線形である。
任意選択で、コアの形状は、トロイダルである。
任意選択で、コアは、ＥＩ型コアである。
【００２４】
好ましくは、トロイダル変圧器の第１の巻線及び第２の巻線は、コアの上で分離される。
任意選択で、第１の巻線は、第２の巻線とは別のコア上にある。
【００２５】
任意選択で、第１の巻線は、第２の巻線と同じコア上にある。
任意選択で、第２のワイヤは、第１のワイヤと同じ断面を有する。
好ましくは、制御器は、変圧器の出力での電圧を検出する電圧センサ回路を含む。
【００２６】
好ましくは、電圧センサ回路は、変圧器の出力での電圧を上限電圧及び下限電圧と比較する１つ又は複数の比較器を含む。
好ましくは、電圧制御システムは、制御器に接続され、負荷に接続された遠隔デバイスでの電圧を監視する遠隔センサ回路を更に含む。
【００２７】
適切には、制御器は、遠隔デバイスでの電圧を下限電圧と上限電圧との間にあるように変圧器の出力電圧を調節する。
別の形態では、本発明は、電源回路の電力消費を低減する方法において、方法は、
変圧器の入力を電源回路に接続し、変圧器の出力を負荷に接続するステップであって、変圧器は、
コアと、
コアに巻き付けた第１のワイヤの第１の端部及び第２の端部を含む第１の巻線と、
第２のワイヤの第１の端部及び第２の端部を含む第２の巻線であって、第２のワイヤが第１のワイヤよりも大きい断面を有し、第１のワイヤの第２の端部が第２のワイヤの第１の端部に接続された、第２の巻線と、
第２の巻線及び出力と電気的に通じる制御アームであって、変圧器の出力での出力電圧を対応する下限電圧と上限電圧との間に制御するために上限位置と下限位置との間を移動可能である制御アームと
を含む、ステップと、
電源回路の電力消費を低減するために、出力電圧が供給電圧よりも小さいように出力電圧を制御するステップと
を含む方法にある。
【００２８】
本発明の一実施形態を添付の図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態に従った電源回路の電力消費を低減するシステムを示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に従った線形変圧器の部分切欠透視図である。
【図３】本発明の一実施形態に従ったトロイダル変圧器の部分切欠透視図である。
【図４】本発明の一実施形態に従った図１の制御器を示すブロック図である。
【図５】本発明の一実施形態に従った図４の制御器の電圧センサ回路を示すブロック図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に従った３相電源回路の電力消費を低減するシステムを示すブロック図である。
【図７】本発明の一実施形態に従った遠隔計測ユニットを含む、電力消費を低減するシステムを示すブロック図である。
【図８】本発明の更なる実施形態に従った電源回路の電力消費を低減するシステム１３００を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明の要素を、図面の簡潔な概略形態で示す。図面は、本明細書に照らして当業者にとって明らかであろう過剰な細部によって本開示のまとまりがなくならないように、本発明の実施形態を理解するのに必要な特定の詳細のみを示す。
【００３１】
本特許明細書では、第１の、第２の、左の、右の、前の、後ろの、上の、下の、等の形容詞は、ある要素を別の要素から定義するためだけに使用するものであって、それらの形容詞によって説明される特定の相対位置又は順番を必ずしも必要とするわけではない。「備える」又は「含む」等の語は、排他的な組の要素又は方法ステップを定義するために使用するものではない。そうではなく、こうした語は、本発明の特定の一実施形態に含まれる最小組の要素又は方法ステップを単に定義するものである。本発明を様々な方法で実施することができ、本明細書は、単に例として示されることは了解されよう。
【００３２】
図１は、本発明のいくつかの実施形態に従った電源回路の電力消費を低減するシステム１００を示すブロック図である。電圧制御システム１００は、変圧器３００に接続された制御器２００を含む。変圧器３００の入力は、２３０Ｖａｃ単相電源等の電源４００に接続される。変圧器３００の出力は、住宅又は工場の回路ブレーカ・ボックス等の負荷５００に接続される。制御器２００は、変圧器３００の出力電圧を監視し、出力電圧を上限電圧及び下限電圧内に調節する。２３０Ｖａｃ電源では、出力電圧は、２１９Ｖａｃの下限電圧から２２５Ｖａｃの上限電圧の間に調節することができる。
【００３３】
負荷５００へ供給される電圧を低減する利点の一つは、電力の節約を行うことができることである。このことは、負荷５００に接続された多くのデバイスは、電圧が低減すると電力消費がより少なくなるためである。
【００３４】
いくつかの実施形態では、変圧器３００は、線形変圧器又はトロイダル変圧器のいずれかである。
図２は、本発明の一実施形態に従った線形変圧器６００の部分切欠透視図を示す。線形変圧器６００は、コア６１０、コア６１０の周りに巻き付けられた、第１の端部６２２及び第２の端部６２４を含む第１の巻線６２０、第１の巻線６２０の上に巻き付けられた、第１の端部６３２及び第２の端部６３４を含む第２の巻線６３０、制御アーム６５０を支持するキャリッジ６４０、モータ６６０及び摺動機構６７０を含む。第１の巻線６２０の第２の端部６２４は、第２の巻線６３０の第１の端部６３２に接続されて単一の連続巻線を形成する。
【００３５】
図２では、第２の巻線６３０は、第２の巻線６３０の下の第１の巻線６２０をはっきりと示すために一部が切り取られている。実際には、第２の巻線６３０は、第１の巻線の第１の端部６２２及び第２の端部６２４それぞれの上に延在する。
【００３６】
制御アーム６５０は、第２の巻線６３０と接触する炭素ブラシ６５５を含む。変圧器６００の入力６６５は、第１の巻線６２０の第１の端部６２２と第２の巻線６３０の第２の端部６３４との間に接続される。変圧器６００の出力６７５は、制御アーム６５０及び第１の巻線６２０の第１の端部６２２から延出する。
【００３７】
コア６１０は、長方形断面又はあらゆる他の適切な断面の鉄心である。しかし、コアは、方向性けい素鋼、非晶質材料等の他の材料又はあらゆる他の適切な材料製とすることができることは了解されよう。更に、コアはワイヤを巻き付けた適切な断面のコアであってもよい。
【００３８】
第１の巻線６２０のワイヤの断面又は断面領域は、第２の巻線６３０のワイヤの断面又は断面領域よりも小さい。第１の巻線６２０は、コア６１０の周りに巻き付けられ、第２の巻線６３０は、第１の巻線６３０の上に巻き付けられる。前述したように、第１の巻線６２０の第２の端部６２４は、第２の巻線６３０の第１の端部６３２に接続されて、単一の連続巻線を形成する。巻線６２０、６２０の断面は、電力定格に基づいた用途に適するように選択されることは了解されよう。
【００３９】
第２の巻線６３０の両端部は、制御アーム６５０の上限位置及び下限位置を画定する。
一実施形態では、第１の巻線６２０は、直径１．６ｍｍの円形断面のワイヤから作製することができ、第２の巻線６３０は、寸法が幅８ｍｍ及び厚さ３ｍｍの長方形断面のワイヤから作製することができる。しかし、他の適切な寸法の他のワイヤを使用できることは了解されよう。第２の巻線６３０を、複数層の金属又は圧縮粉末材料から構成してワイヤを形成することができることも了解されよう。この構成を使用すると、ワイヤのコイルの磁界を拡大することができる。
【００４０】
巻線をリッツ・ワイヤから構成してもよいことは、当業者は理解するであろう。リッツ・ワイヤは、同じゲージの２本以上のワイヤを撚り合わせてより大きな電流用経路を実現し、更に、撚り合わせたワイヤはチョークとして働くので、電磁気干渉（ＥＭＩ）性能を支援するものである。ＥＭＩの低減に加えて、リッツ・ワイヤは、より良好な周波数応答を実現する。
【００４１】
別の実施形態では、より大きな断面ワイヤの単一巻線のみを使用して第２の巻線６２０を形成する。この単一巻線は、トロイダル・コア、及びＥＩ型コアとして公知である線形コアのうちの少なくとも一方上に完全な巻線を形成する。ＥＩ型コアは、並置したＥＩ型コアが封入形態を取り、磁束のサイクルの形態を完成するようにコア材料の層を位置決めする。
【００４２】
第２の巻線６３０の厚さは、線形変圧器６００に高い電流保持能力を最小損失で与え、５０Ａを保持するように設計されている。本明細書におけるワイヤとは、導体として使用できるあらゆる適切な材料を意味すると解釈されたい。
【００４３】
一実施形態では、第２の巻線６３０は、適切なプラスチックを使用して第１の巻線６２０から絶縁される。或いは、絶縁ワイヤを第１の巻線６２０及び第２の巻線６３０に使用してもよく、炭素ブラシ６５５との接触が必要である場合は、絶縁体を第２の巻線６３０から取り除く。
【００４４】
第２の巻線６３０上の制御アーム６５０の位置、及びしたがって変圧器６００の出力における電圧は、制御器２００によって制御される。制御アーム６５０を支持するキャリッジ６４０は、摺動機構６７０に接続されたモータ６６０によって移動する。或いは、モータをキャリッジ６７０の内部に収容してもよい。第２の巻線６３０上の制御アーム６５０の位置により、変圧器６００の出力電圧が上限電圧と下限電圧との間に設定される。好ましくは、モータ６６０は、ステッパ・モータである。しかし、制御アーム６５０の位置を制御するためにあらゆる適切なモータ又はあらゆる他の適切な機構を使用できることは了解されよう。
【００４５】
図３は、本発明の一実施形態に従ったトロイダル変圧器７００の部分切欠透視図を示す。線形変圧器６３０と同様に、トロイダル変圧器７００は、コア７１０、第１の端部７２２及び第２の端部７２４を含む第１の巻線７２０、第１の端部７３２及び第２の端部７３４を含む第２の巻線７３０、制御アーム７４０及びステッパ・モータ７５０を含む。
【００４６】
図２の線形変圧器６００と同様に、第１の巻線７２０の第２の端部７２４は、第２の巻線７３０の第１の端部７３２に接続される。
図３では、第２の巻線７３０は、第２の巻線７３０の下の第１の巻線７２０をはっきりと示すために一部が切り取られている。実際には、第２の巻線７３０は、第１の巻線の第１の端部７２２及び第２の端部７２４それぞれの上に延在する。
【００４７】
制御アーム７４０は、第２の巻線７３０と接触する炭素ブラシ７４５を含む。変圧器７００の入力７０５は、第１の巻線７２０の第１の端部７２２及び第２の巻線７３０の第２の端部７３４で接続される。変圧器７００の出力７５５は、第２の巻線７３０の任意の位置における炭素ブラシ７４５及び制御アーム７５０と第１の巻線７２０の第１の端部７２２との間に接続される。
【００４８】
コア７１０は、鉄心であり、形状はトロイダルである。第１の巻線７２０の断面は、第２の巻線７３０の断面よりも小さい。第１の巻線７２０がコア７１０の周りに巻き付けられ、第２の巻線７３０が第１の巻線７２０の上に巻き付けられる。
【００４９】
線形変圧器６００と同様に、別の実施形態では、より大きい断面ワイヤの単一巻線のみを使用して第２の巻線７３０を形成する。第２の巻線７３０の第１の端部７３２及び第２の端部７３４それぞれは、制御アーム７４０の上限位置及び下限位置を画定する。
【００５０】
一実施形態では、第１の巻線７２０は、直径１．６ｍｍの円形断面のワイヤから作製され、第２の巻線７３０は、正方形断面で寸法が４．５ｍｍである銅バンドから作製される。しかし、他の適切な寸法の他のワイヤを使用することができることは了解されよう。線形変圧器６００と同様に、第２の巻線７３０の厚さにより、トロイダル変圧器７００に高い電流保持能力を最小損失で与え、一実施形態では、専用に設計した必要な電流を保持するように設計する。
【００５１】
第２の巻線７３０は、適切なプラスチックを使用して第１の巻線７２０から絶縁する。或いは、絶縁ワイヤを第１の巻線７２０及び第２の巻線７３０に使用してもよく、炭素ブラシ７４５との接触が必要である場合は、絶縁体を第２の巻線７３０から取り除く。
【００５２】
トロイダル変圧器７００からの出力電圧は、第２の巻線７３０上の制御アーム７４０及び炭素ブラシ７４５の位置によって決定され、制御アーム７４０に接続されたモータ７５０によって制御される。線形変圧器６００と同様に、モータ７５０はステッパ・モータであるが、しかし、制御アーム７４０の位置を制御するためにあらゆる適切なモータ又はあらゆる他の適切な機構を使用することができることは了解されよう。
【００５３】
別の実施形態では、第１の巻線６２０、７２０及び第２の巻線６３０、７３０は、重ならず、単一コア６１０、７１０の長さ部に沿って互いに隣接する。この実施形態では、第１の巻線６２０、７２０は、電流保持能力が限られているので、各種類の変圧器６００、７００の制御アーム６５０、７４０は、第１の巻線６２０、７２０それぞれとの接触が防止される。制御アーム６５０、７４０は、第１の巻線６２０、７２０それぞれとの接触を制御器２００によって機械的に又は電気的に防止することができる。
【００５４】
前述したように、線形変圧器６００及びトロイダル変圧器７００の第２の巻線６３０、７３０は、大きな断面領域を有する銅バンドから作製され、したがって、第２の巻線６３０、７３０は、同じ物理的サイズの従来技術の変圧器と比較してより大きな電流定格を有する。
【００５５】
更に、ワイヤの断面がより大きく、第２の巻線６３０、７３０の巻回数が減ることによって、制御アーム６５０、７４０が１つの巻から次の巻を通過するときに出力電圧のステップはより大きい。しかし、本発明に従った多くのシステムは、供給電圧前後の電圧範囲の低減だけを必要とする。例えば、２３０Ｖａｃシステムでは、変圧器は電圧範囲が２１５Ｖａｃから２４０Ｖａｃの間の限られた範囲を有する。したがって、０Ｖａｃから２４０Ｖの電圧範囲は必要ではない。
【００５６】
第２の巻線６３０、７３０の出力電圧範囲は、第１の巻線６２０、７２０の巻回数及び第２の巻線６３０、７３０の巻回数の、巻線の総数に対する比率に依存する。
巻線が鉄心上に巻き付けてある一実施形態の線形変圧器及び別の実施形態のトロイダル変圧器を説明してきたが、他のコア材料を使用できることは了解されよう。
【００５７】
変圧器６００、７００は、多くの他の形態を取り得ることは了解されよう。一実施形態では、コアは、磁界と接触するために、あらゆる適切な形状又は形態とすることができ、例えばコアは層状金属製であってもよい。別の実施形態では、巻線は、１：１の絶縁又は電圧低減／絶縁システムを作製するようにＥＩ型コア上に巻き付けてもよい。更に別の実施形態では、第１の巻線６２０、７２０及び第２の巻線６３０、７３０を、あらゆる適切な形状の個別のコア、例えばＥＩ型、トロイド、又はあらゆる他の適切な形態のコア上に巻き付けることができる。
【００５８】
図４は、本発明の一実施形態に従った制御器２００のブロック図を示す。制御器２００は、電圧センサ回路２１０、論理回路２２０、発振回路２３０及びモータ・ドライバ回路２４０を含む。各回路２１０、２２０、２３０、２４０は、電源回路（図示せず）によって電力供給され、変圧器３００又は個別の電源の出力から電力を得ることができる。
【００５９】
電圧センサ回路２１０は、変圧器３００の出力での電圧を監視し、電圧が上限電圧及び下限電圧によって定義した電圧範囲外に移動したときに論理回路２２０へ信号を出力する。論理回路２２０からの出力は、変圧器３００のスライダ・キャリッジに取り付けたステッパ・モータを駆動する発振回路２３０にモータ・ドライバ回路２４０を介して接続される。
【００６０】
電圧範囲は、負荷に接続されたデバイスによって消費される電力を低減するために、供給電圧未満に設定される。例えば、供給電圧は２４０Ｖａｃとすることができ、所望の出力範囲を２１９Ｖａｃから２２５Ｖａｃの間に設定することができる。供給電圧をこの範囲に低減することによって、電源から消費される電力も低減する。
【００６１】
図５は、本発明の一実施形態に従った図４の電圧センサ回路２１０のブロック図を示す。電圧センサ回路２１０は、変圧器３００の出力での電圧を低減するための降圧変圧器Ｔ１を含む。変圧器３００の出力での電圧の変動は、固定比率によって降圧変圧器Ｔ１の出力において、より低い電圧で伝えられる。変圧器を介して電源を監視することによって、負荷５００への供給を中断することなく、制御器２００によるあらゆる欠陥を補償することができる。
【００６２】
ブリッジ整流器Ｂ１からの出力は、ツェナー・ダイオードＺ１、例えば１Ｎ４７４２等の１２Ｖツェナー・ダイオードに接続される。ツェナー・ダイオードＺ１からの出力は、比較器Ｃ１に接続される。一実施形態では、比較器Ｃ１は、クワッド・コンパレータである。しかし、２つの比較器のみが下限電圧及び上限電圧を監視するのに必要であることは了解されよう。追加の比較器を使用して、スイッチ又は配線を使用して選択できる複数の電圧制限を設定することができる。
【００６３】
更に、視覚較正の目的、及びヒステリシス抵抗器からのフィードバックによる抵抗器チェーンのバッファリングのために、追加の比較器を必要とする。これらのヒステリシス抵抗器は、正入力から出力へと接続され、全ての比較器出力の感度を支援する。したがって、チェーン・コンパレータの端部は、抵抗器チェーンがチェーン中の全ての比較器の平衡に影響を与えるので、抵抗器チェーンから断線されたままにされることがない。更に、ヒステリシス抵抗器は変更することができ、抵抗を減らすと、より鋭い応答が生じ、ヒステリシス抵抗がより大きいと、より遅く、長続きする応答が生じる。ヒステリシス抵抗器のあらゆる組合せを、いずれか１つの比較器出力からの所望の応答を達成するために使用することができる。所望の効果を計画するためには、何らかの技能を有する必要がある。
【００６４】
ツェナー・ダイオードＺ１からの出力は、比較器Ｃの各負入力−ＩＮ１、−ＩＮ２、−ＩＮ３、−ＩＮ４に接続される。
当技術分野では公知のように、比較器の正入力の電圧が負入力の電圧よりも大きいとき、その比較器の出力は、浮動論理レベルであるが、通常は本発明の場合のように抵抗器（図示せず）でプルアップされる。正入力の電圧が負入力の電圧よりも小さいとき、出力は負である。
【００６５】
また、ブリッジ整流器Ｂ１からの出力は、電圧調整器ＶＲ１に接続され、電圧調整器ＶＲ１からの出力は抵抗器チェーンＲＣ１に接続される。一実施形態では、電圧調整器ＶＲ１は７８１２であり、その出力電圧は１２Ｖｄｃである。抵抗器チェーンＲＣ１は、抵抗器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５を使用して電圧調整器ＶＲ１（１２Ｖｄｃ）からの出力電圧を４つの基準電圧に分割する。Ｒ１は、電圧調整器ＶＲ１の０Ｖピンに接続され、Ｒ５は、電圧調整器ＶＲ１の１２Ｖｄｃピンに接続される。好ましい実施形態では、抵抗器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５は、１％の誤差を有し、抵抗器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５の値は、以下の通りである。
Ｒ１＝３６．４ｋΩ
Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４＝４．３ｋΩ
Ｒ５＝７１．６ｋΩ
これらの値の抵抗器を１５Ｖａｃ変圧器Ｔ１及び１２Ｖｄｃ電圧調整器と一緒に使用すると、各比較器に以下の理論的な基準電圧が与えられる。
＋ＩＮ１＝３．６１Ｖｄｃ
＋ＩＮ２＝４．０４Ｖｄｃ
＋ＩＮ３＝４．４７Ｖｄｃ
＋ＩＮ４＝４．８９Ｖｄｃ
基準電圧は、ヒステリシス等の要因によって変動する場合がある。ヒステリシスは、抵抗（例えば１ＭΩ抵抗器（図示せず））を比較器Ｃの正入力とそれぞれの出力との間に接続することによって改良することができる。
【００６６】
基準電圧は、それぞれ＋ＩＮ１、＋ＩＮ２、＋ＩＮ３及び＋ＩＮ４に対して、約２０７Ｖａｃ、２１９Ｖａｃ、２２５Ｖａｃ及び２３３Ｖａｃである変圧器３００からの出力電圧と対応する。＋ＩＮ１、＋ＩＮ２、＋ＩＮ３、＋ＩＮ４における電圧は、比較器＋ＩＮ１、＋ＩＮ２、＋ＩＮ３、＋ＩＮ４の各正入力に適切な電圧計を順番に接続し、抵抗器Ｒ１、Ｒ５を調節することによって同調される。したがって、抵抗器Ｒ１、Ｒ５は、好ましくは、可変抵抗器である。同調プロセスは、変圧器３００の上限電圧及び下限電圧に対応する必要な電圧を得るために数回繰り返す必要がある場合がある。
【００６７】
同調プロセスの完了後、ＯＵＴ１は、比較器の出力電圧が２０７Ｖａｃを超えるとローである。ＯＵＴ２は、比較器の出力電圧が２１９Ｖａｃを超えるとローである。ＯＵＴ３は、比較器の出力電圧が２２５Ｖａｃを超えるとローであり、ＯＵＴ４は、比較器の出力電圧が２３３Ｖａｃを超えるとローである。
【００６８】
出力ＯＵＴ１、ＯＵＴ２、ＯＵＴ３、ＯＵＴ４のうちいずれか２つが、下限電圧及び上限電圧を設定し、変圧器３００のモータを時計回り方向又は反時計回り方向で駆動させるために選択することができる。本実施形態では、ＯＵＴ２及びＯＵＴ３が選択され、その結果、変圧器３００の出力電圧を、電圧が２１９Ｖａｃ未満のときに上昇させ、電圧が２２５Ｖａｃを超えると低下させる。しかし、あらゆる電圧範囲を抵抗器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５の値を変更することにより設定できることは了解されよう。
【００６９】
比較器の選択した出力ＯＵＴ２、ＯＵＴ３を、１対のオプトカプラＯ１、Ｏ２に接続する前に出力バッファ（図示せず）に接続することができる。
出力ＯＵＴ１、ＯＵＴ２により、論理回路２２０、発振回路２３０及びモータ・ドライバ回路２４０を介して変圧器３００のステッパ・モータが駆動される。
【００７０】
多くの設計の電圧センサ回路があることは了解されよう。例えば、電圧センサ回路は、比較器の代用になり得るマイクロコントローラ又はマイクロプロセッサに接続されたアナログ・デジタル変換器を含むことができる。マイクロコントローラは、変圧器Ｔ１を介して変圧器３００の出力における電圧の値を直接読み取り、また、ステッパ・モータを制御する。
【００７１】
論理回路２２０は、モータを時計回り方向又は反時計回り方向に駆動させるために、発振回路２３０に２つの論理信号を提供する。
第１の発振器は、ステッパ・モータを時計回り方向に駆動させるためにステッパ・モータのそれぞれの端子に接続され、第２の発振器は、モータを反時計回り方向に駆動させる信号を与える。モータは、変圧器上の制御アームを移動させ、したがって、変圧器の出力電圧を下限と上限との間に調節する。
【００７２】
発振回路２３０のパルス出力は、モータ・ドライバ回路２４０に接続される。モータ・ドライバ回路２４０は、発振回路２３０からの信号によって切り替えられて、必要な電流をステッパ・モータに供給するトランジスタを含む。
【００７３】
各回路２２０、２３０、２４０は、オプトカプラを使用してデカップルできることを留意されたい。更に、オプトカプラの切換え速度は、当技術分野で公知のように、オプトカプラの出力にＭＯＳＦＥＴｓを設けることによって増大させることができる。オプトカプラは、各回路２１０、２２０、２３０、２４０間の干渉量を制限し、また、回路を供給電圧から更に絶縁する。
【００７４】
ＭＯＳＦＥＴｓは、ＢＪＴトランジスタで置き換え得ることは、当業者は了解されよう。しかし、オプトカプラからは電流が消費されず、より効率的な電圧を印加するのみであるので、電力切換えのためにはＭＯＳＦＥＴｓが好ましい。ＭＯＳＦＥＴは、オプトカプラが十分な電流を供給できない（３０ｍＡが限度）ときに必要とされ、一方で、ＭＯＳＦＥＴは、５００ｍＡに対応することができ、この電流は、発振器、フェイルセーフ回路及び電源異常警告システムをオンするのに十分である。
【００７５】
論理回路２２０は、フェイルセーフ回路を含むことができる。フェイルセーフ回路は、電圧調整器ＶＲ１からの電圧出力を監視し、電圧が一定量遮断又は低下した場合は発振回路２３０への電力供給を中断し、したがって、変圧器３００の制御アームを移動させず、不確かに動くことを防止し、又は偽論理が発振回路に供給されることになるのを防ぐ。
【００７６】
まとめると、本発明は、電力を削減するために、負荷に供給される電圧を低減することを可能にする。消費者への費用を減らすだけでなく、本発明は、環境への影響及び電力インフラストラクチャへの負荷も低減する。
【００７７】
一実施形態を単相電源に関連して説明してきたが、本発明を図６に示す３相電源にも適用できることは了解されよう。
図６は、本発明の第２の実施形態に従った、３相電源回路の電力消費を低減するシステム８００を示す。システム８００は、３相電源の相４００Ａ、相４００Ｂ、相４００Ｃに接続された３つの変圧器３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃを含む。制御器９００は、各それぞれの負荷５００Ａ、５００Ｂ、５００Ｃに対する各それぞれの変圧器３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃの出力電圧を個別に測定し、上限電圧と下限電圧との間に制御する。
【００７８】
多くの可能な実施形態では、電力及び制御をもたらす適切なケーブル接続を用いて、基本システムを直列のブロックのように一緒に積み重ねることによって、大出力電力及び可変の単相システムを構築することが本発明により可能である。同様に、あらゆる形態の３相システムを適切な（「レゴ型」の）基本ブロックを一緒に積み重ねることによって構築することができ、適切な接続配線の使用により高出力電力且つ可変のシステムを実現することができる。可能な設計の無限の変形形態によって、この基本の発明は、従来技術のいかなる他のシステムにも見出されない、独自の新規な構造属性を有すると言える。同様に、モジュール形式により、スペースが限られた領域でさえ容易に搬送及び設置することができる。
【００７９】
更に、本発明を２３０Ｖａｃ電源４００に関連して説明してきたが、本発明は、米国で使用される１１０Ｖａｃ及び日本国で使用される１００Ｖａｃ、又はあらゆる適切な周波数、例えば５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ等のあらゆる適切な供給電圧に適用できることは了解されよう。更に、本発明は、直流（ＤＣ）システムに適用することができる。
【００８０】
いくつかの設置形態では、負荷５００に接続された遠隔デバイスに供給される電圧は、デバイスを正確に動作させるのに要求される電圧制限を下回る又は臨界レベル未満となることがある。過剰な電圧低下は、基準未満の配線がデバイスに接続されたこと又は敷設ケーブルが長いことに起因する場合がある。
【００８１】
こうした場合には、遠隔計測ユニットを使用して遠隔デバイスに供給される電圧を監視することができる。しかし、例えば電圧低下が大きすぎるときは、遠隔計測ユニットを使用しない場合もあることは了解されよう。この場合、上限電圧及び下限電圧は、負荷での電圧を測定し、電圧低下を算出することによって手動で設定／調節することができる。図７は、本発明の一実施形態に従った遠隔計測ユニット１１００を含む、電力消費を低減するシステム１０００を示すブロック図である。システム１０００は、遠隔計測ユニット１１００が負荷５００に接続された遠隔デバイス１２００に供給するための電力出力での電圧を監視する以外は、図１のシステム１００と同一である。遠隔計測ユニット１１００は、遠隔デバイス１２００に供給するための電力出力での電圧が下限電圧未満になった場合、制御器２００に信号を送る。遠隔デバイス１２００に供給するための電圧が下限電圧未満になった場合、制御器２００が変圧器３００からの電圧出力を増大させる。電力出力での電圧を、図５の電圧センサ回路２１０と同様の回路を使用して監視してもよい。
【００８２】
任意選択の遠隔計測ユニット１１００は、ケーブル、配電線信号、ワイヤレス通信又はあらゆる他の適切な機構を使用して制御器２００と通信することができる。
本発明のシステムは、コンデンサを、適用に適したサイズの電源回路の両端に接続して組み合わせることができる。この結果得られるシステムは、自動的に電力消費を低減させ、また、位相角、したがって、力率を修正し、全体的な電力調整システムをもたらすことができる。
【００８３】
本発明の実施形態は、電気負荷に高度に正確で規定範囲の出力電圧を提供することができる。このことは、供給電圧の外部変動を補償することによって達成される。こうした外部変動は、予測できるものではなく、特に揮発性である場合、エネルギー削減の解決策及び内部電圧降下の存在に関するかなりの問題を呈する場合がある。
【００８４】
更に、負荷の内部電圧降下は、エネルギー削減の解決策を規定する際に問題である。電圧降下は、軽微か重大かに関わらず、何らかの形でほぼ常に存在し、可能な場合は補償すべきである。
【００８５】
本発明は、電源中の外部電圧変動を完全に補償し、個々の相間の電圧を自動的に調節することによって、一定の負荷により生じた内部電圧降下を更に補償する。
更に、本発明の実施形態は、従来技術の具体化に関連する固有の問題を緩和する。また、本発明は、ＳＣＲ等の従来のブレーク・ビフォア・メーク技術とは異なり、電力供給の中断を生じさせない。本発明は、正弦波の切れ目を一切生じさせず、それにより、電気のグリッチ及びギャップが防止される。更に、本発明は、ブレーク・ビフォア・メーク設計に固有のサージを防止する。更に、制御器及びモータは、負荷への供給を中断する必要なく維持又は取り外すことができる。
【００８６】
更に、本発明の実施形態は、一般的に、同程度のサイズのスライダックよりもかなり安価で、小さく、かなり軽く、これにより、本技術をはるかに多目的で応用可能なものにする。シリコン制御整流器等のタップ変圧器を駆動させる電気切換え技術と比較して、本発明は、安定な出力電力を送るのにかなり安価ではるかに効果的である。
【００８７】
更に、本発明は、単相システム及び３相システムの両方に適用することができる。３相システムの場合には、各個々の相は、各個々の相に存在する可能性がある個々の負荷特性を平衡化するように他の相から個別に調節される。これにより、より大きなエネルギー節約の機会が最大化され、また、全ての３相が停止し、結果として出力電圧も一緒に停止するといった固有の非効率さをなくす。
【００８８】
本発明の更なる利益は、モジュール式構築及び設置方法を含む。各システムは、場所の要求に対して適切であり、規格の、適用可能なサイズ及び電力定格とすることができる。この規格化により、ほぼあらゆるサイズのユニットを容易に扱い、構成し、セットアップすることを可能にする。このモジュール式構築及び設置方法により、設置者は、従来技術で経験した多くの困難（中でも顕著なものは、１つ又は複数のスライダックを含むことも、含まないこともある同程度の定格のＥＩ型トロイダル変圧器システムの相当なサイズ及び重量である）を回避することができる。
【００８９】
設計のモジュール性は、変圧器を平行に接続することによって達成され、変圧器に生じた磁界を増幅させる効果を有するシステムの電力定格を増大し、且つ負荷を整合するようにする。
【００９０】
図８は、本発明の更なる実施形態に従って電源回路の電力消費を低減するシステム１３００を示すブロック図である。図１〜図３に示す実施形態と同様に、電圧制御システム１３００は、変圧器１４００に接続された制御器２００を含む。変圧器１４００の入力１４３０は、電源４００に接続される。変圧器１４００の出力１４４０は、住宅又は工場の回路ブレーカ・ボックス等の負荷５００に接続される。制御器２００は、変圧器１４００の出力電圧を監視し、出力電圧を上限電圧及び下限電圧内に調節する。２３０Ｖａｃ電源に関して、出力電圧は、２２０Ｖａｃの無負荷下限電圧から２６０Ｖａｃの無負荷上限電圧の間に調節することができる。
【００９１】
この実施形態では、変圧器１４００は、スライダック１４１０及び第２の変圧器１４２０を含む。スライダック１４１０及び第２の変圧器１４２０は、線形コア、トロイダル・コア、ＥＩ型コア、又はあらゆる他の適切なコアのいずれかを有することができる。
【００９２】
スライダック１４１０は、コアの周りに巻かれた巻線を含む。巻線は、第１の端部１４１２及び第２の端部１４１４を含む。スライダック１４１０の出力１４１６は、スライダック１４１０の巻線と接触させるための炭素ブラシ（図示せず）を含む。炭素ブラシの位置は、モータ（図示せず）によって制御され、モータは、制御器２００によって制御される。
【００９３】
一実施形態では、第２の変圧器１４２０は、単巻変圧器であり、コアの周りに巻き付けた巻線を含む。第２の変圧器１４２０は、あらゆる適切な変圧器、例えば絶縁変圧器（ＥＩ型変圧器又はトロイダル変圧器等）、単巻変圧器、又は適切な電力定格を有するあらゆる他の適切な変圧器であってもよいことは了解されよう。
【００９４】
第２の変圧器１４２０は、コアに巻き付けた第１のワイヤの第１の端部１４２７Ａ及び第２の端部１４２７Ｂを含む第１の巻線１４２７を含む。第２の変圧器１４２０は、第２のワイヤの第１の端部１４２８Ａ及び第２の端部１４２８Ｂを含む第２の巻線１４２８も含む。第２の変圧器１４２０のコア、第１の巻線１４２７及び第２の巻線１４２８は、変圧器１４００の一部を形成する。第２のワイヤは、第１のワイヤよりも大きい断面を有する。第１のワイヤの第２の端部１４２７Ｂは、第２のワイヤの第１の端部１４２８Ａに接続される。第１の巻線１４２７と第２の巻線１４２８との間の接続部は、変圧器１４００の出力１４４０も形成する。第１の巻線及び第２の巻線を同じコア又は個別のコアに巻き付けることができることは了解されよう。
【００９５】
一実施形態では、第１の巻線１４２７の第１のワイヤの断面又は断面領域は、４ｍｍ２であり、第２の巻線１４２８の第２のワイヤの断面又は断面領域は、２０ｍｍ２である。しかし、断面を特定の電力要求に適するように変更できることは了解されよう。
【００９６】
スライダック１４１０及び第２の変圧器１４２０は、以下のように接続される。スライダック１４１０の巻線の第２の端部１４１４は、第２の変圧器１４２０の第１の巻線１４２７と第２の巻線１４２８との接合部に接続され、この接合部は、変圧器１４００の出力１４４０も形成する。スライダック１４１０の出力１４１６は、第２の変圧器１４２０の巻線１４２７の第１の端部１４２７Ａに接続される。
【００９７】
電源４００は、スライダック１４１０の巻線の第１の端部１４１２と第２の変圧器１４２０の第２の巻線１４２８の第２の端部１４２８Ｂとの間に接続される。具体的には、電源４００の中性線４１０は、スライダック１４１０の巻線の第１の端部１４１２及び負荷５００に共通であり、これらに接続される。電源４００の活性線４２０（又は活線）は、第２の変圧器１４２０の第２の巻線１４２８の第２の端部１４２８Ｂに接続される。
【００９８】
負荷５００は、中性線４１０と変圧器１４００の出力との間に接続され、この変圧器１４００の出力は、第２の変圧器１４２０の第１の巻線１４２７及び第２の巻線１４２８とスライダック１４１０の巻線の第２の端部１４１４との間の接続部に形成される。
【００９９】
スライダック１４１０の巻線は、第２の変圧器１４２０の巻線よりも小さいゲージ・ワイヤを使用して巻き付ける。典型的には、スライダック１４１０の巻線は、第２の変圧器１４２０の巻線のサイズの１０分の１から３分の２の間である。動作に際して、制御器２００は、変圧器１４００の出力１４４０での電圧を監視し、スライダック１４１０の出力１４１６でスライダック１４１０上の炭素ブラシの位置を制御し、それによって変圧器１４００の出力１４４０での電圧は、選択レベル、典型的には２２０Ｖａｃに維持される。炭素ブラシが、スライダック１４１０の巻線の第１の端部１４１２の方に移動するにつれて、変圧器１４００の出力１４４０での電圧は低下する。炭素ブラシがスライダック１４１０の巻線の第２の端部１４１４の方に移動するにつれて、変圧器１４００の出力１４４０での電圧は上昇する。
【０１００】
スライダック１４１０及び第２の変圧器１４２０の巻回数は、スライダック１４１０の炭素ブラシがスライダック１４１０の巻線の第１の端部１４１２における最小位置にあるときに、変圧器１４００の出力１４４０での電圧が最小電圧にあるように選択する。同様に、スライダック１４１０の炭素ブラシが、スライダック１４１０の巻線の第２の端部１４１４における最大位置にあるときに、変圧器１４００の出力１４４０での電圧は、最大電圧にあるように選択する。第２の変圧器１４２０の出力１４２６での最小電圧及び最大電圧は、例えば２２０Ｖａｃから２６０Ｖａｃの間にあるように選択する。したがって、スライダック１４１０は、変圧器１４００の出力１４４０での電圧を４０Ｖａｃのみの広がりを有するように制御する。
【０１０１】
更に、コンデンサ（図示せず）を、いくつかの用途で力率を改善、したがって、位相角を低減するために、負荷５００の両端に接続することができる。或いは、これらのコンデンサを電源４００両端に接続してもよい。
【０１０２】
まとめると、本発明のシステムのいくつかの利点は、以下を含む。
１）本システムは、電力を節約し、費用を減らすために、負荷に供給した電圧を所定限度内に自動的に低減する。
【０１０３】
２）本システムは、電力網に置かれた負荷を低減する。
３）本システムは、３相電源の各相を個々に制御する。
４）本システムは、負荷回路上のあらゆる場所で電圧を監視し、電圧が下限電圧を下回った場合に電圧を上昇させる。
【０１０４】
５）電圧測定が電源回路の低電圧側で実施されたときに、負荷への電力を中断することなく制御器へのあらゆる補償が実施される。
６）変圧器の設計は、同じ電気仕様の従来技術のスライダックよりも小さく、軽く、製造が安価である。
【０１０５】
本発明の様々な実施形態の上記説明は、当業者への説明の目的で提供する。上記説明は、網羅的なものではなく、開示した単一の実施形態に本発明を限定するものでもない。上述したように、本発明に対する多数の代替形態及び変形形態は、上記教示の技術分野の当業者にとって明らかであろう。したがって、いくつかの代替実施形態を具体的に説明してきたが、他の実施形態は、当業者にとって明らかであり、又は比較的容易に開発されるであろう。したがって、本特許明細書は、本明細書で説明した本発明及び上記本発明の趣旨及び範囲内にある他の実施形態の全ての代替形態、修正形態及び変形形態を包含するものである。
【図１】
2017054525.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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