(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
単相外鉄型磁心の、主巻線を巻回する中央の内脚鉄心が直列になるように３個一体に接続した鉄心構造をなし、３個の中央の内脚鉄心に各相の交流主巻線を巻回すると共に、各相の側脚鉄心からなる外側の枠状鉄心に制御巻線を巻回して、交流主磁束により誘起される電圧が互いに打消し合うように制御巻線を接続し、ここに直流制御電流を通電して、外側の枠状鉄心に一方向に循環する直流制御磁束を発生させ、前記主磁束と直流制御磁束の共通磁路の磁気抵抗を制御し、主巻線のインダクタンスを可変することを特徴とする三相リアクトル装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主巻線のインダクタンスを可変する機能を付加した三相リアクトル装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、可変インダクタンスの機能を有するリアクトルは鉄心内部にギャップを設け、そのギャップの大きさを機械的に変えることでインダクタンスを変化させていた。例えば可変インダクタンス機能を有するリアクトルは図５に示すように、下部鉄心１の上に上部鉄心２を配置し、脚鉄心３a ，３ｂ，３ｃに各相の交流主巻線４Ｒ，４Ｓ，４Ｔを巻回し、上部鉄心２を機械的に上下させることで、下部鉄心１と上部鉄心２の間のギャップ、５a ，５ｂ，５ｃの大きさを変化させる構造となっている。
【０００３】
しかしながら、従来の可動式の鉄心構造では上部磁心２を可動させるため構造が複雑で、重量が重くなり、しかも可動部分があるため故障し易く、電磁振動による騒音が大きい問題がある。更に機械的に動作させるため、応答速度が遅く瞬時にインダクタンスの調整ができないなどの問題がある。
【０００４】
また、電力系統の電圧は、電圧を一定に保持するため無効電力の発生と、吸収のバランスを取る無効電力制御装置が設けられている。この無効電力制御装置は図６に示すように力率改善用コンデンサ６と並列に分路リアクトル７を設け、この分路リアクトル７と直列にサイリスタなどの半導体デバイス８を接続し、半導体デバイス８のスイッチングにより分路リアクトル７の電流を制御するようになっている。
【０００５】
一般の電力系統では、負荷の増加に伴い遅れ無効電力が増加するので、この無効電力制御装置では、重負荷時には力率改善用コンデンサ６により力率を改善している。一方、軽負荷時には負荷による遅れ無効電力が減少するので、分路リアクトル７により、受電端の電圧上昇を抑えて電力系統の電圧の安定化を図るようになっている。
【０００６】
しかしながらサイリスタなどの半導体デバイス８は高速なスイッチングを行うための制御機器が必要な上、過電流、過電圧に対する強度が低い欠点がある。このため図６に示す分路リアクトル７として図５の可動式の鉄心構造を有するリアクトルを使用してインダクタンスを調整することにより、半導体デバイス８を省くことも考えられる。しかしながら可動式の鉄心構造を有するリアクトルを用いると、前述のような問題があるため、無効電力制御装置としては利用されていなかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題を改善し、機械的動作が不要で装置の小型化が図れると共に、応答性に優れ、過電流、過電圧に対する強度も高く、無効電力制御装置として好適な三相リアクトル装置を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の三相リアクトル装置は、単相外鉄型磁心の、主巻線を巻回する中央の内脚鉄心が直列になるように３個一体に接続した鉄心構造をなし、３個の中央の内脚鉄心に各相の交流主巻線を巻回すると共に、各相の側脚鉄心からなる外側の枠状鉄心に制御巻線を巻回して、交流主磁束により誘起される電圧が互いに打消し合うように制御巻線を接続し、外側の枠状鉄心に一方向に循環する直流制御磁束を発生させ、前記主磁束と直流制御磁束の共通磁路の磁気抵抗を制御し、主巻線のインダクタンスを可変することを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を、図１を参照して詳細に説明する。図１は三相リアクトル装置９を示すもので、装置を構成する鉄心１０は、第１相については中央の内脚鉄心１１ａの左右に側脚鉄心１２ｘａ，１２ｙａを配置した単相外鉄型鉄心からなり、第２相、第３相も同様にそれぞれ１１ｂ，１２ｘｂ，１２ｙｂと１１ｃ，１２ｘｃ，１２ｙｃから構成され、全体として中央の内脚鉄心１１ａ，１１ｂ，１１ｃが直列になるように３個一体に接続した格子状構造をなしている。
【００１０】
この鉄心１０の直列に配置された中央の内脚鉄心１１ａ，１１ｂ，１１ｃに、それぞれ各相の交流主巻線４Ｒ，４Ｓ，４Ｔが巻回され、枠状鉄心１３を構成する側脚鉄心１２ｘａ，１２ｙａ，１２ｘｂ，１２ｙｂ，１２ｘｃ，１２ｙｃに制御巻線１４ｘａ，１４ｙａ，１４ｘｂ，１４ｙｂ，１４ｘｃ，１４ｙｃをそれぞれ巻回し、この制御巻線１４ｘａ，１４ｙａ，１４ｘｂ，１４ｙｂ，１４ｘｃ，１４ｙｃに直流電流を通電するようになっている。
【００１１】
交流主巻線４Ｒ，４Ｓ，４Ｔは、中央の内脚鉄心１１ａ，１１ｂ，１１ｃからなる共通磁路に対し同一方向の磁束が発生するよう極性を揃える。また制御巻線１４ｘａ，１４ｙａ，１４ｘｂ，１４ｙｂ，１４ｘｃ，１４ｙｃは交流磁束により交流電圧が誘起されるため、第１相を例に説明すると制御巻線１４ｘａ，１４ｙａで交流磁束により発生する誘起電圧が互いに打消し合う向きに直列に接続するようにし、第２相の１４ｘｂ，１４ｙｂ、第３相の１４ｘｃ，１４ｙｃについても同様に接続する。このとき制御巻線１４ｘａ，１４ｙａ，１４ｘｂ，１４ｙｂ，１４ｘｃ，１４ｙｃは枠状鉄心１３において一方向に循環する直流制御磁束を発生させることとなる。
【００１２】
上記構成の三相リアクトル装置は、制御電流を流さない状態では、交流主巻線４Ｒ，４Ｓ，４Ｔより発生する各相各々の交流磁束（φｒ，φｓ，φｔ）が各相の側脚鉄心１２ｘａ，１２ｙａ，１２ｘｂ，１２ｙｂ，１２ｘｃ，１２ｙｃに流れ、各相部分の鉄心を単独で循環するために、各相毎に独立したインダクタンス装置として動作する。
【００１３】
この状態で制御巻線１４ｘａ，１４ｙａ，１４ｘｂ，１４ｙｂ，１４ｘｃ，１４ｙｃに直流電流を流すと直流制御磁束φｄｃが枠状鉄心１３を一方向に循環するように流れる。この結果、枠状磁心１３では磁束密度の増加に伴い透磁率が低下するため、交流磁束（φｒ，φｓ，φｔ）は枠状鉄心１３に流れにくくなり、中央の内脚鉄心１１ａ，１１ｂ，１１ｃ上で互いに打消し合うように作用して、交流主巻線４Ｒ，４Ｓ，４Ｔのインダクタンスが減少する。
【００１４】
上記構成の三相リアクトル装置９の特性を調べた結果、図２に示すように制御電流を増加させていくと、インダクタンスが次第に減少していくことが確認された。この三相リアクトル装置９を図３に示すように無効電力制御装置に組込み、制御電流による遅れ無効電流の変化を測定したところ、図４に示すように制御電流の増加に伴って遅れ無効電流がほぼ線形に増加して、連続的に可変できることが確認された。
【００１５】
なお、制御巻線１４ｘａ，１４ｙａ，１４ｘｂ，１４ｙｂ，１４ｘｃ，１４ｙｃの結線については、全ての制御巻線を直列に接続した上で制御用の直流電流回路に接続する方法のほか、「１４ｘａ，１４ｙａ」，「１４ｘｂ，１４ｙｂ」，「１４ｘｃ，１４ｙｃ」のように各相毎に組合せ、制御用の直流電流回路に並列に接続する方法や、「１４ｘａ，１４ｘｂ，１４ｘｃ」，「１４ｙａ，１４ｙｂ，１４ｙｃ」のように組合せ、制御用の直流電流回路に並列に接続する方法がある。つまり交流磁束により制御巻線に誘起される電圧が打消され、枠状鉄心１３に一方向に循環する直流制御磁束を発生できれば制御巻線の構成は問わない。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明した如く本発明に係る三相リアクトル装置によれば、外側の枠状鉄心に制御巻線を設けて、ここに直流電流を流すことによりインダクタンスを調整することができるので、機械的な可動部分がなく、応答性が速く、連続的に可変することができると共に、装置を小型化できる上、騒音も少なく、信頼性を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態による三相リアクトル装置の正面図である。
【図２】図１の三相リアクトル装置の制御電流とインダクタンスとの関係を示すグラフである。
【図３】図１の三相リアクトル装置を組込んだ無効電力制御装置を示す説明図である。
【図４】三相リアクトル装置を組込んだ無効電力制御装置における制御電流と遅れ無効電流の関係を示すグラフである。
【図５】従来の可動式インダクタンス装置を示す正面図である。
【図６】従来の半導体デバイスを組込んだ無効電力制御装置を示す説明図である。
【符号の説明】
１    下部鉄心
２    上部鉄心
３a ，３ｂ，３ｃ    脚鉄心
４Ｒ，４Ｓ，４Ｔ    交流主巻線
５a ，５ｂ，５ｃ    ギャップ
６    力率改善用コンデンサ
７    分路リアクトル
８    半導体デバイス
９    三相リアクトル装置
１０    鉄心
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ    内脚鉄心
１２ｘａ，１２ｙａ，１２ｘｂ，１２ｙｂ，１２ｘｃ，１２ｙｃ  側脚鉄心
１３    枠状鉄心
１４ｘａ，１４ｙａ，１４ｘｂ，１４ｙｂ，１４ｘｃ，１４ｙｃ  制御巻線
【図１】
0004330840.tif 000002
【図２】
0004330840.tif 000003
【図３】
0004330840.tif 000004
【図４】
0004330840.tif 000005
【図５】
0004330840.tif 000006
【図６】
0004330840.tif 000007