JPH01111314A - 超電導変圧器 - Google Patents
超電導変圧器Info
- Publication number
- JPH01111314A JPH01111314A JP62269116A JP26911687A JPH01111314A JP H01111314 A JPH01111314 A JP H01111314A JP 62269116 A JP62269116 A JP 62269116A JP 26911687 A JP26911687 A JP 26911687A JP H01111314 A JPH01111314 A JP H01111314A
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- winding
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- transformer
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- Coils Of Transformers For General Uses (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
この発明は、超電導変圧器に関し、より詳細には、変圧
器における鉄損と銅損を著しく少なくした超電導変圧器
に関するものである。 ［従来の技術］ 一般に、電力用の変圧器は、１次巻線と２次巻線を有し
、１次巻線に所定の１次電圧を印加する際に、２次巻線
に所定の２次電圧が生じるように変換しており、１次電
圧と２次電圧の電圧比は、１次巻線と２次巻線の巻数比
に比例したものとなっている。 このような変圧器における電圧変換を行う際の損失は、
銅１員と鉄損に大別される。即ち、１次巻線と２次巻線
のそれぞれを形成するコイルの銅線には必然的に電気抵
抗がおり、このような銅線に電流が流れることによって
銅損が生じる。 また、１次巻線と２次巻線のそれぞれを磁気結合させる
ための鉄心には、ヒステリシス損、渦電流損があり、こ
れらによる損失が鉄損である。 そして−通常の変圧器は、製造コストの関係で銅損と鉄
損が略同じ割り合いになるように設訂されている。 ［発明が解決しようとする問題点］ 変圧器の効率を向上させるためには、銅損と鉄損を最小
にすれば良く、銅損を少なくするには、１次巻線と２次
巻線のそれぞれの銅線の電気抵抗を少なく、言替えれば
銅線断面積を大きくする必要がある。 しかし、銅線断面積を大きくすると製造コストが著しく
上昇すると共に変圧器重■が著しく増加してしまう。ま
た、銅損による発熱を冷却装置でもって冷却することに
よって銅損を実質的に少な゛くすることができるが大形
化を招いてしまう。 また、鉄−を少なくするために、鉄心の磁気特権ｉ低磁
束密度なものになるような材質と鉄心容積に設定すれば
少なくなるものの、鉄心材料の高価格化と鉄心容積の増
大に伴う変圧器全体の大形化を招いてしまう。 このために、現実的には、銅損と鉄損のそ′れぞれを効
率と価格と容積とを勘案して妥協的に設計製作している
。 そこで、この発明の目的は、銅損と鉄損のぞれぞれを極
限まで少なくした変圧器を、高価格や容積増大を生じる
ことなく達成すること、ができる変圧器を提供すること
にある。 ［問題点を解決するための手段］ この発明に係る超電導変圧器は、第１の超電導導体を用
いたケーブルをコイル状に巻回した１次巻線と、上記第
１の超電々導体と導体径の異なる第２の超電導導体を用
いたケーブルをコイル状に巻回して形成されると共に、
上記１次巻線に磁気結合する２次巻線とを具備するよう
に構成することを特徴とする。 ［作 用］ この発明に係る超電導変圧器は、超電導銅線を１次巻線
と２次巻線に用いることによって銅損を略零にでき、か
つ１次巻線と２次巻線を磁気結合させるための鉄心を用
いていないので鉄損も略零にでき、理想的な変圧器が１
９られる。 ［実 施 例］ 以下、この発明の実施例を添附図面を用いて詳細に説明
する。 第１図は、この発明の超電導変圧器を等側面に示した回
路図で、第１の超電導導体を用いたケーブルをコイル状
に巻回した１次巻線１の始端と終端のそれぞれには、入
力端子Ａ、Ａが接続されている。そして、上記第１の超
電導導体と導体径の異なる第２の超電導導体を用いたケ
ーブルをコイル状に巻回して形成されると共に、上記１
次巻線に磁気結合する２次巻線２が配設され、この２次
巻線２の始端と終端のそれぞれには、出力端子ａ。 ａが接続されている。 一方、変圧器の電圧が高くなり１次巻線１と２次巻線２
のそれぞれを形成する第１と第２の超電導導体に加わる
電圧が高くなるとその絶縁が問題となる。この対策とし
ては、１次巻線１を例にすれば、第２図に展開して示す
ように１次巻線１を形成する中心導体１′の外周に形成
された絶縁体３の外周に外部遮蔽層４を設けるのが有効
である。 そして、この外部遮蔽層４は、−船釣に絶縁体３に接す
る半導体部（電気抵抗率が１００ないし１０１０Ωａｍ
程度）とその外部の金属遮蔽体とからなる。ところがこ
の金属遮蔽体にもその端子間には変圧器に印加される電
圧と全く等しい電圧が発生し、例えばその間を短絡する
と大きな短絡電流が生じてしまい、焼損の虞、あるいは
変圧器効率の大幅な低下を招く。このために外部遮蔽層
４に所定の長さ毎に縁切り部５を形成し、この縁切り部
５のすべてを接地線６を用いて接地することによって循
環電流は流れず、しかも外部遮蔽層４を有するケーブル
のために絶縁性能が優れ高電圧変圧器の用の１次巻線１
として高性能を示すことになる。なお、２次巻線２にお
いても上述のことが言えるのである。 次に、上述説明した変圧器の具体的な例を第３図を用い
て説明する。 第３図において、外部遮蔽層を有する超電導ケーブルを
巻回して形成される１次谷線１０は、その中心導体１１
が超電導導体からなり、その外側に外部遮蔽層１２を有
する構造となっている。このようなケーブルを１次巻線
１０とザる場合、外部遮蔽層１２にも中心導体”１１と
同じ起電力が生じるので必要に応じて所定長さ毎に縁切
り部１３を設けている。ここで、外部遮蔽層１２を形成
する外部金属シースは必ずしも超電導導体である必要は
ない。 また、縁切り部１３は、静電遮蔽が可能な半導電層を有
する＠込とすることも可能である。このように外部遮蔽
層１２を適宜に縁切りした縁切り部１３を接地線１４で
共通接続して接地すればシース起電力を分断でき、シー
ス回路損つまり循環電流を低減させることができる。 このような１次巻線１０に所定距離を隔てて密に結合す
る２次巻線２０も、上述同様の中心導体２１、外部遮蔽
層２２．縁切り部２３．接地線２４で形成されている。 なお、実際の変圧器では、１次巻線１０，２次巻線２０
の結合を極力密にし、また両巻線１０．２０の外部遮蔽
層１２．２２の最外周部の金属シース層の電気接触によ
る層間の短絡を防止するために金属シース層の外側にも
適宜の電気絶縁を施す必要がある。 従って、１次巻線１０の中心導体１１に所定の電圧を印
加することによって、２次巻線２０の中心導体２１にそ
の巻線比に対応した電圧が生じ、この場合の銅損は、中
心導体１１．２１が超電導導体であるために略零にでき
、かつ１次巻線１０と２次巻線２０を磁気結合させるだ
めの鉄心を用いていないので鉄損も略零にでき、理想的
な変圧器を得ることができる。 ［発明の効果］ このように、この発明に係る超電導変圧器にＪ：れば、
極めて高い効率を有する変圧器が達成できる。 また、銅損が略零であるために発熱がな〈従来用いられ
ていた冷却装置やそのためのスペースが不要になる。 さらに、構造が極めて単純化されているので製作も容易
に行うことができる。 また、鉄心を用いていないために磁気飽和が生ぜず、こ
のために磁束密度が高くとれ、変圧器効率を向上ざぜる
ことができる。
器における鉄損と銅損を著しく少なくした超電導変圧器
に関するものである。 ［従来の技術］ 一般に、電力用の変圧器は、１次巻線と２次巻線を有し
、１次巻線に所定の１次電圧を印加する際に、２次巻線
に所定の２次電圧が生じるように変換しており、１次電
圧と２次電圧の電圧比は、１次巻線と２次巻線の巻数比
に比例したものとなっている。 このような変圧器における電圧変換を行う際の損失は、
銅１員と鉄損に大別される。即ち、１次巻線と２次巻線
のそれぞれを形成するコイルの銅線には必然的に電気抵
抗がおり、このような銅線に電流が流れることによって
銅損が生じる。 また、１次巻線と２次巻線のそれぞれを磁気結合させる
ための鉄心には、ヒステリシス損、渦電流損があり、こ
れらによる損失が鉄損である。 そして−通常の変圧器は、製造コストの関係で銅損と鉄
損が略同じ割り合いになるように設訂されている。 ［発明が解決しようとする問題点］ 変圧器の効率を向上させるためには、銅損と鉄損を最小
にすれば良く、銅損を少なくするには、１次巻線と２次
巻線のそれぞれの銅線の電気抵抗を少なく、言替えれば
銅線断面積を大きくする必要がある。 しかし、銅線断面積を大きくすると製造コストが著しく
上昇すると共に変圧器重■が著しく増加してしまう。ま
た、銅損による発熱を冷却装置でもって冷却することに
よって銅損を実質的に少な゛くすることができるが大形
化を招いてしまう。 また、鉄−を少なくするために、鉄心の磁気特権ｉ低磁
束密度なものになるような材質と鉄心容積に設定すれば
少なくなるものの、鉄心材料の高価格化と鉄心容積の増
大に伴う変圧器全体の大形化を招いてしまう。 このために、現実的には、銅損と鉄損のそ′れぞれを効
率と価格と容積とを勘案して妥協的に設計製作している
。 そこで、この発明の目的は、銅損と鉄損のぞれぞれを極
限まで少なくした変圧器を、高価格や容積増大を生じる
ことなく達成すること、ができる変圧器を提供すること
にある。 ［問題点を解決するための手段］ この発明に係る超電導変圧器は、第１の超電導導体を用
いたケーブルをコイル状に巻回した１次巻線と、上記第
１の超電々導体と導体径の異なる第２の超電導導体を用
いたケーブルをコイル状に巻回して形成されると共に、
上記１次巻線に磁気結合する２次巻線とを具備するよう
に構成することを特徴とする。 ［作 用］ この発明に係る超電導変圧器は、超電導銅線を１次巻線
と２次巻線に用いることによって銅損を略零にでき、か
つ１次巻線と２次巻線を磁気結合させるための鉄心を用
いていないので鉄損も略零にでき、理想的な変圧器が１
９られる。 ［実 施 例］ 以下、この発明の実施例を添附図面を用いて詳細に説明
する。 第１図は、この発明の超電導変圧器を等側面に示した回
路図で、第１の超電導導体を用いたケーブルをコイル状
に巻回した１次巻線１の始端と終端のそれぞれには、入
力端子Ａ、Ａが接続されている。そして、上記第１の超
電導導体と導体径の異なる第２の超電導導体を用いたケ
ーブルをコイル状に巻回して形成されると共に、上記１
次巻線に磁気結合する２次巻線２が配設され、この２次
巻線２の始端と終端のそれぞれには、出力端子ａ。 ａが接続されている。 一方、変圧器の電圧が高くなり１次巻線１と２次巻線２
のそれぞれを形成する第１と第２の超電導導体に加わる
電圧が高くなるとその絶縁が問題となる。この対策とし
ては、１次巻線１を例にすれば、第２図に展開して示す
ように１次巻線１を形成する中心導体１′の外周に形成
された絶縁体３の外周に外部遮蔽層４を設けるのが有効
である。 そして、この外部遮蔽層４は、−船釣に絶縁体３に接す
る半導体部（電気抵抗率が１００ないし１０１０Ωａｍ
程度）とその外部の金属遮蔽体とからなる。ところがこ
の金属遮蔽体にもその端子間には変圧器に印加される電
圧と全く等しい電圧が発生し、例えばその間を短絡する
と大きな短絡電流が生じてしまい、焼損の虞、あるいは
変圧器効率の大幅な低下を招く。このために外部遮蔽層
４に所定の長さ毎に縁切り部５を形成し、この縁切り部
５のすべてを接地線６を用いて接地することによって循
環電流は流れず、しかも外部遮蔽層４を有するケーブル
のために絶縁性能が優れ高電圧変圧器の用の１次巻線１
として高性能を示すことになる。なお、２次巻線２にお
いても上述のことが言えるのである。 次に、上述説明した変圧器の具体的な例を第３図を用い
て説明する。 第３図において、外部遮蔽層を有する超電導ケーブルを
巻回して形成される１次谷線１０は、その中心導体１１
が超電導導体からなり、その外側に外部遮蔽層１２を有
する構造となっている。このようなケーブルを１次巻線
１０とザる場合、外部遮蔽層１２にも中心導体”１１と
同じ起電力が生じるので必要に応じて所定長さ毎に縁切
り部１３を設けている。ここで、外部遮蔽層１２を形成
する外部金属シースは必ずしも超電導導体である必要は
ない。 また、縁切り部１３は、静電遮蔽が可能な半導電層を有
する＠込とすることも可能である。このように外部遮蔽
層１２を適宜に縁切りした縁切り部１３を接地線１４で
共通接続して接地すればシース起電力を分断でき、シー
ス回路損つまり循環電流を低減させることができる。 このような１次巻線１０に所定距離を隔てて密に結合す
る２次巻線２０も、上述同様の中心導体２１、外部遮蔽
層２２．縁切り部２３．接地線２４で形成されている。 なお、実際の変圧器では、１次巻線１０，２次巻線２０
の結合を極力密にし、また両巻線１０．２０の外部遮蔽
層１２．２２の最外周部の金属シース層の電気接触によ
る層間の短絡を防止するために金属シース層の外側にも
適宜の電気絶縁を施す必要がある。 従って、１次巻線１０の中心導体１１に所定の電圧を印
加することによって、２次巻線２０の中心導体２１にそ
の巻線比に対応した電圧が生じ、この場合の銅損は、中
心導体１１．２１が超電導導体であるために略零にでき
、かつ１次巻線１０と２次巻線２０を磁気結合させるだ
めの鉄心を用いていないので鉄損も略零にでき、理想的
な変圧器を得ることができる。 ［発明の効果］ このように、この発明に係る超電導変圧器にＪ：れば、
極めて高い効率を有する変圧器が達成できる。 また、銅損が略零であるために発熱がな〈従来用いられ
ていた冷却装置やそのためのスペースが不要になる。 さらに、構造が極めて単純化されているので製作も容易
に行うことができる。 また、鉄心を用いていないために磁気飽和が生ぜず、こ
のために磁束密度が高くとれ、変圧器効率を向上ざぜる
ことができる。
第１図は、この発明に係る超電導変圧器の等価回路図、
第２図は、この発明に係る超電導変圧器の高圧用の巻線
の１例を示ず展開図、 第３図は、この発明に係る超電導変圧器の具体的な１例
を示す概念図である。 １．１０・・・・・・・・・１次巻線 ２．２０・・・・・・・・・２次巻線 １’ 、１１．２１・・・・・・・・・中心導体３・・
・・・・・・・絶縁体 ４．１２．２２・・・・・・・・・外部遮蔽層５．１３
．２３・・・・・・・・・縁切り部６．１４．２４・・
・・・・・・・接地線特許出願人 日立電線株式会
社 代 理 人 小山１）先夫 第１図 第２図
の１例を示ず展開図、 第３図は、この発明に係る超電導変圧器の具体的な１例
を示す概念図である。 １．１０・・・・・・・・・１次巻線 ２．２０・・・・・・・・・２次巻線 １’ 、１１．２１・・・・・・・・・中心導体３・・
・・・・・・・絶縁体 ４．１２．２２・・・・・・・・・外部遮蔽層５．１３
．２３・・・・・・・・・縁切り部６．１４．２４・・
・・・・・・・接地線特許出願人 日立電線株式会
社 代 理 人 小山１）先夫 第１図 第２図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 第１の超電導導体を用いたケーブルをコイル状に巻回
した１次巻線と、 上記第１の超電導導体と導体径の異なる第２の超電導導
体を用いたケーブルをコイル状に巻回して形成されると
共に、上記１次巻線に磁気結合する２次巻線と を具備することを特徴とする超電導変圧器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62269116A JPH01111314A (ja) | 1987-10-24 | 1987-10-24 | 超電導変圧器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62269116A JPH01111314A (ja) | 1987-10-24 | 1987-10-24 | 超電導変圧器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01111314A true JPH01111314A (ja) | 1989-04-28 |
Family
ID=17467898
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62269116A Pending JPH01111314A (ja) | 1987-10-24 | 1987-10-24 | 超電導変圧器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01111314A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115312259A (zh) * | 2022-10-11 | 2022-11-08 | 富通集团（天津）超导技术应用有限公司 | 一种超导电缆终端装置 |
-
1987
- 1987-10-24 JP JP62269116A patent/JPH01111314A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115312259A (zh) * | 2022-10-11 | 2022-11-08 | 富通集团（天津）超导技术应用有限公司 | 一种超导电缆终端装置 |
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