(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
三相静止誘導電気機器の鉄心内の残留磁束が、飽和磁束から零の磁束へと移行するように正負交互の減衰する矩形波電圧を印加する鉄心の消磁方法において、
デルタ巻線側における１相の２つの端子を短絡線によって短絡し、
スター巻線側における短絡相とは異なる相の端子と中性点との間に、前記矩形波電圧を印加し、
前記短絡線において発生した電流の測定値に基づいて、前記矩形波電圧を制御することを特徴とする鉄心の消磁方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、三相誘導電気機器に設けられた鉄心内の残留磁束を消去する鉄心の消磁方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄心を有する静止誘導電気機器に電圧をかけると磁束を生じる。一般に、この磁束は、静止誘導電気機器の巻線に流れる電流がつくる磁界によって生じ、電圧は磁束を時間で微分したものに巻線の巻数をかけたものであらわされる。このため、鉄心を通る磁束は電圧の積分値によってあらわすことができる。
【０００３】
ところで、鉄心を通る磁束は飽和する。つまり、鉄心を通る磁束は巻線を流れる電流に比例するが、鉄心を通る磁束値には限界があるため、ある値を境に磁束は増えなくなる。従って、電気回路上の鉄心を有する静止誘導電気機器に残留磁束がある場合には、印加される電圧が高くなるにつれて、鉄心を通過する磁束の大きさが大きくなり、ついには電圧が定格電圧より低いにもかかわらず、鉄心を通過する磁束値が飽和するという現象が生じる。
【０００４】
このような磁束の飽和現象が生じると、静止誘導電気機器に誘導される電圧値は頭打ちとなり、電流値が急激に増え、電圧波形および電流波形の変歪が生じるので、電源の電圧、電流は非常に不安定なものとなる。
【０００５】
これに対処するため、電圧を正規に印加する前に、鉄心の残留磁束を消去する必要がある。かかる鉄心の消磁方法として、現在提案されているものには、ＡＣ電圧を印加する方法、ＤＣ電圧を印加する方法の２種類がある。
【０００６】
まず、ＡＣ電圧を印加する方法は、静止誘導電気機器の端子間にＡＣ電圧を印加して、数十分程度の間、磁束を飽和領域の近傍に落ち着かせる。その後、ゆっくりと電圧を下げていき、最終的に電源を遮断する。すると、正負両方において鉄心を通る磁束は飽和に近い状態まで高められたのち、徐々に小さくなって行き、最終的には、磁束が零の点で収束する。従って、かかる方法によって残留磁束を取り除くことができる。
【０００７】
一方、ＤＣ電圧を印加する方法は、静止誘導電気機器の端子間に、十分な大きさと時間の正極性の矩形波電圧を印加して、一度正の方向に磁束を飽和させた後、同程度の負極性の矩形波電圧を印加して、負の方向に磁束を飽和させる。その後、徐々に矩形波電圧の大きさを小さくしていきながら正負交互に矩形波電圧を印加する。すると、矩形波電圧の極性によって、鉄心を通る磁束は正負両極に振動し、矩形波電圧の大きさの減少に伴って、正負の飽和値の中間点である磁束が零の状態に収束する。なお、矩形波電圧の減衰の大きさは鉄心の特性によって決定される。従って、かかる方法によっても残留磁束を取り除くことができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の残留磁束の消磁方法のうち、ＡＣ電圧による方法の場合には、一般に電圧は定格電圧よりも数％高い高電圧が必要とされている。しかし、このレベルにおいては、電圧、電流の変歪などが生じるため、電源の容量が小さい場合には消磁できない。このため、ＡＣ電源としては大容量で、大型の電源設備を採用する必要があり、誘導電器の使用状態によっては消磁作業が困難となる可能性があった。また、残留磁束を十分に減らすには、電圧の印加時間としては、数十分程度を必要とするため、作業効率の点では不利であった。
【０００９】
一方、ＤＣ電圧による方法の場合には、三相静止誘導電気機器におけるデルタ巻線側から電圧を印加するときには、１相分にしか電圧がかからないために、１回に１相分しか残留磁束を消去することができない。また、デルタ巻線の１相から電圧を印加すると、巻線が並列に接続されたことになり、デルタ巻線の中で電流が分担され、その電流によって他相の電圧が誘起されてしまう。すなわち、消磁のための正負交互に減衰する矩形波電圧を印加すると、印加相とは別の相に電圧が出てしまうため、磁束が残留し、正確な消磁を行うことができない。そして、かかる場合には、それぞれの巻線に流れる電流を特定することができないので、鉄心の磁束−電流特性が把握できず、正確な残留磁束を測定することが困難となる。
【００１０】
さらに、ＤＣ電圧による方法の場合に、三相静止誘導電気機器におけるスター巻線側から電圧を印加するときも、１相分にしか電圧がかからないために１回に１相分しか残留磁束を消去できない。そして、かかる場合には、デルタ巻線側に電圧が誘起されるため、デルタ巻線内にループ電流が流れる。このループ電流が流れることにより、測定電圧には誘起電圧のほかに抵抗による電圧降下分が含まれることとなり、測定に誤差が生じる。しかし、このループ電流は測定不可能であるため、鉄心の磁束−電流特性が把握されないこととなり、正確な残留磁束を測定することが難しくなる。さらに、スター巻線側から電圧を印加したのと同様に、印加相とは別の相に磁束が残るという問題がある。
【００１１】
本発明は、以上のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、三相静止誘導電気機器の残留磁束の態様にかかわらず、小容量の電力供給電源によって、短時間で確実に消磁できる鉄心の消磁方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために、本発明は、三相静止誘導電気機器の鉄心内の残留磁束が、飽和磁束から零の磁束へと移行するように正負交互の減衰する矩形波電圧を印加する鉄心の消磁方法において、以下のような技術的特徴を有する。
【００１４】
請求項１記載の発明は、デルタ巻線側における１相の２つの端子を短絡線によって短絡し、スター巻線側における短絡相とは異なる相の端子と中性点との間に、前記矩形波電圧を印加し、前記短絡線において発生した電流の測定値に基づいて、前記矩形波電圧を制御することを特徴とする。以上のような請求項１記載の発明は、デルタ巻線側に生じるループ電流を測定して、これに基づいて矩形波電圧を制御するので、ループ電流による影響を考慮に入れて、正確に残留磁束を消去することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（１）参考例
参考例を、図１及び図２を参照して以下に説明する。
【００１６】
１−１．本参考例に用いられる装置の接続構成
本参考例の消磁方法を実施するための装置の構成を説明する。すなわち、図１に示すように、三相静止誘導電気機器におけるデルタ巻線１の１組の端子間を、短絡線８によって短絡した状態とする。そして、短絡相の端子とは異なる端子と短絡線８との間に、自由に印加波形を調整可能な電源２を接続する。また、印加側には、電流を制限する抵抗３が、三相静止誘導電気機器と直列に取り付けられている。さらに、スター巻線７の各相の誘起電圧波形を測定する測定器４と、デルタ巻線１側の各部の電流波形を測定する測定器５とが設けられ、これらの測定器４，５には、測定値を収集し演算する計算機６が接続されている。
【００１７】
１−２．本参考例の手順
まず、電源２によって、正負交互の減衰する矩形波電圧を発生させて、デルタ巻線１に印加する。すると、図２に示すように、２つの巻線が並列に結線されたことになり、２つの巻線だけに同じ方向で且つ同じ大きさの電圧を印加することができる。したがって、上述のループ電流の影響を受けることなく、２つの相の残留磁束を消すことができる。
【００１８】
なお、抵抗３は、鉄心を通る磁束の飽和に伴って、インピーダンスの低下により引き起こされる急激な電流の増加を抑え、電源２の容量超過を防ぐ。また、計算機６は、測定器４，５の測定値に基づいて、電圧値の積分値と電流から磁束−電流特性を得る。次に、残りの１相については、上記の短絡相とは別の相を短絡し、上記と同様の作業を行うことによって、残留磁束を消去することができる。
【００１９】
１−３．本 参考例の効果
以上のような本参考例によれば、小容量の電源２による２回の低電圧の印加で、３相すべての残留磁束を消去できるので、大型の電源設備を不要として、短時間で効率のよい消磁が可能となる。また、測定器４，５及び計算機６によって、鉄心の磁束−電流特性を把握できるので、正確な残留磁束を測定でき、確実な消磁が可能となる。
【００２０】
（２）第１の実施の形態
本発明の第１の実施の形態を、図３〜図５を参照して以下に説明する。
【００２１】
２−１．本実施の形態に用いられる装置の接続構成
本実施の形態の消磁方法を実施するための装置の構成を説明する。すなわち、図３に示すように、三相静止誘導電気機器におけるデルタ巻線１の１組の端子間を、短絡線８によって短絡した状態とする。そして、スター巻線７側の短絡相とは異なる相のライン−中性点間に、自由に印加波形を調整可能な電源２を接続する。また、印加側には、電流を制限する抵抗３が三相静止誘導電気機器と直列に取り付けられている。
【００２２】
さらに、デルタ巻線７の各相の誘起電圧波形を測定する測定器４と、デルタ巻線１側の短絡部の電流波形を測定する測定器５とが設けられ、これらの測定器４，５には、測定値を収集し演算する計算機６が接続されている。
【００２３】
２−２．本実施の形態の手順
まず、電源２によって、正負交互の減衰する矩形波電圧を発生させて、スター巻線７に印加する。すると、図２に示すように、デルタ巻線１側にループ電流が生じるが、デルタ巻線１を短絡しているところの測定器５によって、このループ電流が測定される。そして、この測定値と巻線抵抗値に基づいて、計算機６によって誘起電圧を補正し、鉄心の磁束−電流特性を正確に得る。従って、この鉄心の磁束−電流特性に基づいて、印加する矩形波電圧を調節することにより、残留磁束を確実に消去することができる。なお、スター巻線７側からライン−中性点間に正負交互に減衰する矩形波電圧を印加し消磁する際の磁束−電流特性を図５に示す。
【００２４】
また、印加相と短絡相以外の１相については、スター巻線７側に誘起される電圧を測定器４によって測定し、計算機６によって磁束を算出し、この値に基づいて残留磁束を消去する。さらに、上記の短絡相には電流が流れないため、デルタ巻線１における上記の短絡相とは別の１相を短絡し、上記と同様の作業を行うことによって、残留磁束を消去することができる。
【００２５】
２−３．本実施の形態の効果
以上のような本実施の形態によれば、参考例と同様の効果が得られるとともに、ループ電流による影響を考慮に入れて、正確な残留磁束を測定し、確実な消磁を実現することができる。
【００２６】
なお、本発明は上記のような実施の形態に限定されるものではなく、例えば、測定器４，５の数や接続位置は適宜変更可能である。また、計算機６は、汎用のコンピュータであっても専用の回路であってもよい。
【００２７】
【発明の効果】
以上のような本発明によれば、三相静止誘導電気機器の残留磁束の態様にかかわらず、小容量の電力供給電源によって、短時間で確実に消磁可能な鉄心の消磁方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】参考例に用いられる機器の接続関係を示す全体構成図である。
【図２】図１の参考例による消磁方法の説明図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に用いられる機器の接続関係を示す全体構成図である。
【図４】図３の実施の形態による消磁方法の説明図である。
【図５】本発明の実施の形態による磁束−電流特性の一例を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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