JPH10207557A - 交流安定化電源及びそれを用いた減電圧始動器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 単巻変圧器を用いて安価で作動の確実な交流
安定化電源を提供する。 【解決手段】 共通の鉄心に主コイルと、切換コイル
と、複数の調圧コイルを巻いて成る単巻変圧器の主コイ
ルに負荷電流を流すように構成すると共に、入力電圧に
応じてに切換コイルと、複数の調圧コイルを選択的に主
コイルに接続し、巻数比を変更制御して出力電圧を調整
する。入力電圧が許容範囲内があるときは、切換コイル
及び調圧コイルを主コイルから切り離し、切換コイルの
両端子を短絡しておく。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、単相又は多相交流
用の交流安定化電源、特にタップ付の単巻変圧器を用い
た交流安定化電源に関する。

【０００２】

【従来の技術】交流用の安定化電源としては、無段に電
圧の調節が可能なものもあるが、それらは一般に高価で
ある。そのため、一次又は二次巻線に電圧調整用のタッ
プを設けたタップ切替型変圧器が提案されている。

【０００３】然しながら、これらのタップ切替型変圧器
も、共通鉄心の一次側及び二次側に巻線を必要とするの
で、工程が複雑であり、必ずしも安価とは言えず、その
ため普及が阻害されていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題を
解決するためになされたものであり、その目的とすると
ころは、巻線が単純な単巻変圧器を用いて成る、安価な
交流安定化電源を提供することにある。而して、従来公
知の単巻変圧器では、入力電圧に応じてコイル又はその
タップの組合せを自動的に選択又は切り換えようとする
と、コイルの焼損などの事故や異常電圧が発生し、その
ため、自動的な切り換えを必要とする交流安定化電源を
構成することができなかった。本発明の要旨とするとこ
ろは、複数のコイルを具備する単巻変圧器と、そのコイ
ル又はタップの組合せを入力電圧に応じて安全かつ自動
的に選択又は切り換え得る制御回路とから成る新規な交
流安定化電源を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、電圧調節
用の変圧器として、共通の鉄心に主コイルと、切換コイ
ルと、少なくとも一つ、望ましくは複数の調圧コイルを
巻き、主コイルの一方の端子を入力ラインの一方に、他
の一方の端子を出力ラインの一方にそれぞれ接続すると
共に、入力ラインの他の一方と出力ラインの他の一方が
接続される入出力共通の接続端子を設け、更に、切換コ
イルと、その切換コイルと主コイルとの間に直列に挿入
される電圧調整指令スイッチと、切換コイル短絡スイッ
チを具備し、電圧調整指令スイッチの状態とは無関係
に、切換コイルの両端子間を短絡し得る切換コイル短絡
回路とから成る電圧調整指令回路と、コイル選択スイッ
チを具備し、調圧用コイルの中から随時選択されるもの
を電圧調整指令回路と直列に接続するコイル選択回路
と、主コイルの何れか一方の端子と入出力共通の接続端
子との間に、電圧調整指令回路とコイル選択回路とを、
直列に接続し、更に、所望の抵抗と抵抗選択スイッチと
を直列に接続して成る抵抗回路をコイル選択スイッチの
何れか一つと並列に接続して成る単巻変圧器を用い、そ
の単巻変圧器の入力或いは出力電圧を検出し、その検出
結果に応じて上記諸回路に設けられたスイッチを開閉制
御し、出力電圧が所定の許容範囲内で一定に保たれるよ
う構成した交流安定化電源により達成される。

【０００６】而して、本発明の特徴は、単巻変圧器を用
いるにも関わらず、上記の電圧調整指令スイッチ、切換
コイル短絡スイッチ及び抵抗選択スイッチを適切に開閉
制御することにより、安全かつ円滑に電圧調整用のコイ
ルの選択、切換えを可能とすることにある。本発明に係
る交流安定化電源は、単相用の外、三相又はそれ以上の
多相用としても構成でき、又、入力電圧が許容範囲以上
の高電圧であるときに用いる降圧用、その逆の場合に用
いる昇圧用、及び、昇降圧両用の交流安定化電源として
提供し得るものであり、又、出力電圧の大幅なシークェ
ンス制御が可能であるので、モータースターターや、加
熱装置などの供給電圧のシークェンス制御に利用できる
ものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、図面により本発明の詳細を
説明する。図１は、本発明に係る交流安定化電源の概要
を示すブロックダイヤグラム、図２は、図１に示した交
流安定化電源で用いられる単巻変圧器の一構成例を示す
回路図、図３は、本発明に係る交流安定化電源で用いら
れるタップ付コイルを用いた単巻変圧器の一構成例を示
す回路図、図４は、図３に示したものとは別異の単巻変
圧器の一構成例を示す回路図、図５は、図３及び図４に
示したものとは更に別異の単巻変圧器の一構成例を示す
回路図、図６は、昇降圧両用の交流安定化電源で用いら
れる単巻変圧器の一構成例を示す回路図、図７は、図６
に示したものとは別異の昇降圧両用の単巻変圧器の一構
成例を示す回路図、図８は、単三相用の交流安定化電源
で用いられる単巻変圧器の一構成例を示す回路図、図９
は、三相スター結線用の交流安定化電源で用いられる単
巻変圧器の一構成例を示す回路図である。

【０００８】

【実施例】以下、図１から順次説明する。図１には、本
発明に係るタップ付単巻変圧器を用いた単相交流用の安
定化電源の基本的構成が示されている。図１中、10は単
巻変圧器であり、図示されていない共通の鉄心に巻かれ
た主コイル１、切換コイル２、調圧コイル３及び電圧調
整回路４から成る。

【０００９】又、20は単巻変圧器10の出力電圧を検出す
る電圧検出回路、30は電圧検出回路20の検出結果に応じ
て、出力電圧を所定の許容範囲内に保持するため必要な
制御信号を発生する演算回路、40は演算回路30の制御信
号に応じて、電圧調整回路４に設けられている各スイッ
チを開閉制御し、出力電圧を一定の許容範囲に維持する
点弧回路40、50は負荷回路である。

【００１０】この実施例では、第一外部接続端子10-1、
10-2が電源側、第二外部接続端子10-3、10-4が負荷側と
なっているが、後に説明するように、この単巻変圧器10
はリバーシブルであり、第一外部接続端子10-1、10-2を
負荷側、第二外部接続端子10-3、10-4を電源側として使
用することも可能である。但し、その場合は、図示され
ている状態が降圧用であるとすると、入出力を逆にした
ときは、昇圧用となる。

【００１１】図示されている例では、主コイル１、切換
コイル２及び調圧コイル３はいずれも同極性に巻かれて
いるものとして説明する。尚、後に説明するように、主
コイル１の巻数は、切換コイル２及び調圧コイル３のそ
れに比べて極めて少ない。単巻変圧器10は四端子網回路
であり、それぞれ各一対の第一外部接続端子10-1、10-2
と第二外部接続端子10-3、10-4を有し、本実施例に於い
ては、第一外部接続端子10-1、10-2は外部の交流電源に
接続され、第二外部接続端子10-3、10-4は負荷50に接続
されている。

【００１２】主コイル１の一方の端子１−１は、第一外
部接続端子の一方10-1に接続され、他の一方の端子１−
２は第二外部接続端子の一方10-3に接続され、主コイル
１には負荷電流が流される。切換コイル２及び調圧コイ
ル３を含む電圧調整回路４の電圧調節指令入力端子４−
１は主コイル１の上記他の一方の端子１−２に連なる出
力側ラインに接続され、入出力共通端子４−５には、他
の一方の第一外部接続端子10-2と第二外部接続端子10-4
が接続される。

【００１３】負荷50への出力電圧は、電圧検出回路20に
より検出され、その検出データは演算回路30に送られ、
演算回路30はそのデータに基づいて点弧回路40を介して
電圧調整回路４に内蔵された各スイッチング素子を開閉
制御して、負荷50への入力電圧を所定の許容範囲内に保
持するものである。第一外部接続端子10-1、10-2の電圧
が正常であり、電圧調整をしなくとも第二外部接続端子
10-3、10-4間の電圧が許容範囲内にあるときは、図１に
示されているように、電圧調整指令スイッチ21がオフと
なっていて、電圧調整回路４は負荷50への電力供給ライ
ンから切り離されており、単巻変圧器10は、変圧器とし
ては機能しておらず、所謂、スルー状態となっている。

【００１４】尚、主コイル１と切換コイル２は同一の鉄
心に巻かれているので、この状態では切換コイル２には
誘導電流が流れるが、切換コイル２では鉄損以上のエネ
ルギー消費がなく、又主コイル１のインピーダンスは負
荷50のそれに比して極めて小さいので、負荷50には第一
外部接続端子10-1、10-2の電圧が殆どそのまゝ供給され
る。而して、第一外部接続端子10-1、10-2間に供給され
る電圧が一定の許容限界以上の高圧となると、負荷50に
供給される電圧も許容範囲を超えて高くなるので、電圧
調整指令スイッチ21をオンとして、電圧調整回路４を主
コイル１に接続し、電源回路を単巻変圧器として作用さ
せ、第二外部接続端子10-3、10-4の電圧が所望の許容範
囲内に保持されるよう自動調節する。

【００１５】電圧調整回路４の最も単純な構成例が図２
に示されている。ここではこの回路を降圧用回路として
説明する。即ち、第二外部接続端子10-3、10-4間の電
圧、即ち、負荷50に供給される電圧が許容範囲を超えて
高くなったとき、これを許容範囲内の電圧に降圧して供
給するものとする。図示されている例に於いて、電圧調
整回路４は、電圧調整指令回路４−２と、コイル選択回
路４−３と、抵抗回路４−４とから成り、これらの回路
は図示されているように、前述の電圧調節指令入力端子
４−１と入出力共通端子４−５との間に接続される。即
ち、電圧調整指令回路４−２とコイル選択回路４−３は
直列に接続され、電圧調節指令入力端子４−１と入出力
共通端子４−５との間に挿入され、抵抗回路４−４は、
コイル選択スイッチ31と並列に接続される。

【００１６】電圧調整指令回路４−２は、切換コイル２
と、電圧調整指令スイッチ21と、切換コイル短絡スイッ
チ22とを含む切換コイル短絡回路23とから成り、電圧調
整指令スイッチ21は、主コイル１と切換コイル２の間に
設けられ、制御コイル短絡スイッチ22は、電圧調整指令
スイッチ21に関係なく切換コイル２を短絡し得る位置に
挿入されるものである。コイル選択回路４−３は、前述
の電圧調整指令回路４−２と直列に接続されており、一
つの電圧調整用の調圧コイル３と、コイル選択スイッチ
31及びコイルパススイッチ32とを具備し、調圧コイル３
を主コイル１及び切換コイル２に接続するか否かを選択
するものである。抵抗回路４−４は、抵抗41と、抵抗選
択スイッチ42とを直列に接続して成り、コイル選択スイ
ッチ31と並列に接続されている。

【００１７】第一外部接続端子10-1、10-2の電圧が正常
であり、電圧調整をしなくとも第二外部接続端子10-3、
10-4間の電圧が許容範囲内にあるときは、図２に示され
ているように、切換コイル短絡スイッチ22以外の総ての
スイッチ、即ち、電圧調整指令スイッチ21、コイル選択
用スイッチ31、32及び抵抗選択スイッチ42はオフとなっ
ており、切換コイル短絡スイッチ22のみがオンとなって
いる。前述の如く、この状態では、電圧調整回路４は負
荷50への電力供給ラインから切り離されており、単巻変
圧器10は、変圧器としては機能しておらず、スルー状
態、即ち、入力電圧を略そのまゝ出力する状態となって
いる。

【００１８】尚、主コイル１と切換コイル２は同一の鉄
心に巻かれているので、この状態では切換コイル２には
誘導電流が流れるが、切換コイル２ではその鉄損以上の
エネルギー消費がなく、又主コイル１のインピーダンス
は負荷50のそれに比して極めて小さいので、負荷50には
第一外部接続端子10-1、10-2の電圧が殆どそのまゝ供給
される。而して、第一外部接続端子10-1、10-2間に供給
される電圧が過高となると、負荷50に供給される電圧も
許容範囲を超えて高くなるので、演算回路30からの信号
により点弧回路40が作動し、次の手順に従って電圧調整
回路４のスイッチが切り換えられ、電源回路は単巻変圧
器として作用するようになり、第二外部接続端子10-3、
10-4の電圧が引き下げられるものである。

【００１９】このときは、電圧調整指令スイッチ21をオ
ン、切換コイル短絡スイッチ22をオフとするものである
が、それらのスイッチ切り換えに先立って、先ず抵抗選
択スイッチ42及びコイルパススイッチ33をオンとし、抵
抗41をコイル回路内に直列に挿入し、この状態で、先に
切換コイル短絡スイッチ22をオフとし、次いで電圧調整
指令スイッチ21をオンとし、更に、調圧コイル３を切換
コイル２に接続して使用するときはコイル選択スイッチ
31をオン、コイルパススイッチ33をオフとし、調圧コイ
ル３を切り離しておくときは逆にコイル選択スイッチ31
をオフ、コイルパススイッチ33をオンとし、これらのス
イッチ切り換えが完了した後、抵抗選択スイッチ42をオ
フとするものである。而して、これら一連のスイッチの
切り換えは、電流のゼロクロス点で行うことが望まし
い。

【００２０】電圧調整指令スイッチ21をオンとするのに
先立って切換コイル短絡スイッチ22をオフとする理由
は、切換コイル短絡スイッチ22がオンの状態で電圧調整
指令スイッチ21をオンとすると、切換コイル２に過大な
電流が流れ、切換コイル２が瞬時にして焼損してしまう
ので、そのような事態を回避するためである。又、コイ
ルパススイッチ33をオンとして抵抗41を調圧コイル３の
循環電流回路に挿入するのは、鉄心が飽和し、各コイル
に異常電圧が発生するのを防止するためである。即ち、
この抵抗41がコイル回路に直列に挿入されていると、回
路は負荷抵抗を有する変流器のような状態となり、電圧
調整指令スイッチ21がオンとなったとき、この抵抗41が
コイルパススイッチ33を含む閉回路の限流抵抗となり、
鉄心の過飽和による異常電圧の発生が防止されることに
なる。この抵抗41のコイル回路への挿入は、コイル選択
用スイッチ31、コイルパススイッチ33を再度切り換える
ときや、電圧調整指令スイッチ21をオフとする場合にも
必ず事前に行われるものである。尚、この場合、抵抗41
を接続する目的は、コイル選択用スイッチ31及びコイル
パススイッチ33が同時に切り換えられたときの短絡電流
を制限するためである。

【００２１】図１に示す如く、負荷50に供給される電圧
は電圧検出回路20により検出され、その出力データは演
算回路30に送られる。負荷50への供給電圧が過大とった
ときは、演算回路30は、現在の各スイッチのオン・オフ
状況と、電圧検出データとに基づき、コイルを如何に選
択、切り換えるべきかを決定し、点弧回路40に指令パル
スを送り、コイル選択用スイッチ31、コイルパス用スイ
ッチ33及び切換コイル短絡スイッチ22を切り換え、単巻
変圧器10の巻数比を変更し、出力電圧を制御するもので
ある。而して、このスイッチの切り換えは、上記の手順
により実行されるので、各コイルに過電流が流れたり、
異常高圧が発生したりすることなく、スイッチの切り換
えが円滑に実行され、負荷50に供給される電圧は常に一
定の許容範囲内に保たれるものである。上記には本発明
の原理を説明するため、調圧コイル３として単一のコイ
ルを用いる例を示したが、実際には複数のコイルを用い
るものであり、それらの巻数や極性の組合せを適宜に選
定することにより、供給電圧が低下したとき使用される
昇圧用、逆の場合に用いられる降圧用及び昇降圧両用な
どの交流安定化電源を構成するものである。

【００２２】而して、本発明の望ましい実施例に於いて
は、制御回路が簡単であるので、調圧コイル３としてタ
ップ付コイルを用いることが推奨される。而して、図３
には、そのような単巻変圧器10Ａが示されている。ここ
で用いられる主コイル１、切換コイル２、電圧調整指令
回路４Ａ−２及び抵抗回路４Ａ−４は前述の図２に示し
た主コイル１、切換コイル２、電圧調整指令回路４−２
及び抵抗回路４−４と同様なものである。コイル選択回
路４Ａ−３には、調圧コイル３としてタップ付コイルが
用いられている。このタップ付コイルはタップ３−１、
３−２及び３−３を有しており、それらのタップ３−
１、３−２及び３−３にはコイル選択用スイッチ31、3
2、コイルパス用スイッチ33が接続され、それらのスイ
ッチの調圧コイル３とは反対側の接点は短絡回路34で短
絡され、電圧調整指令回路４Ａ−２に接続されている。
抵抗回路４Ａ−４は、抵抗41と抵抗選択スイッチ42とか
ら成り、前述のコイル選択用スイッチ31と並列に接続さ
れている。この回路の作用は、前述の説明から既に明ら
かであろう。この図３には、負荷50への供給電圧が正常
な範囲にあるときの、所謂スルー状態が示されている。
この状態では、電圧調整指令スイッチ21はオフ、切換コ
イル短絡スイッチ22はオンであり、電圧調整回路４は主
コイル１から負荷50への電力供給ラインから切り離され
ており、入力電圧は殆どそのまゝ負荷50に供給されてい
る。而して、負荷50への供給電圧が許容限界以上に上昇
したときは、電圧調整指令スイッチ21をオン、切換コイ
ル短絡スイッチ22をオフとするものであるが、それらの
スイッチ切り換えに先立って、先ず抵抗選択スイッチ42
及びコイル選択スイッチ32又は33をオンとし、抵抗41を
調圧コイル３の循環電流回路内に直列に挿入し、次に、
この状態で、先ず切換コイル短絡スイッチ22をオフと
し、次いで電圧調整指令スイッチ21をオンとする。更
に、調圧コイル３として用いられているタップ付コイル
の全部又は一部のコイルを切換コイル２に接続して使用
するときは、コイル選択スイッチ31、32及びコイルパス
スイッチ33を適宜にオン・オフし、これらのスイッチ切
り換えが完了した後、抵抗選択スイッチ42をオフとする
ものである。今、各コイルの巻数を、 主コイル１ 端子１−１、１−２間で N₁ 切換コイル２ 端子２−１、２−２間で N₂ 調圧コイル３ タップ３−１、３−２間で N₃ 同 タップ３−２、３−３間で N₄ 第一外部接続端子10-1、10-2間に供給される電圧を、Ｅ
₁₁、Ｅ₁₂又はＥ₁₃、 但し、Ｅ₁₁＜Ｅ₁₂＜Ｅ₁₃ 第二外部接続端子10-3、10-4間に出力される電圧をＥと
すると、選択されたコイル選択用スイッチ31、32、33に
対応する変圧比Φ₃₁、Φ₃₂及びΦ₃₃は以下の通りとな
る。

【００２３】コイル選択用スイッチ31がオンのとき、総
てのコイルの巻線が直列となり、入力電圧は三個のコイ
ルにより分圧されるので、 Φ₃₁＝Ｅ₁₁／Ｅ＝（N₁＋N₂＋N₃＋N₄）／（N₂＋N₃＋N₄） (１) コイル選択用スイッチ32がオンのとき、調圧コイル３の
タップ３−１、３−２間の巻線が切り離され、主コイル
１の捲線と、切換コイル２の捲線と、調圧コイル３のタ
ップ３−２、３−３間の巻線とが直列となり、入力電圧
はこれらのコイルの捲線により分圧されるので、 Φ₃₂＝Ｅ₁₂／Ｅ＝（N₁＋N₂＋N₄）／（N₂＋N₄） (２) コイル選択用スイッチ33がオンのとき、調圧コイル３の
捲線は切り離され、主コイル１の捲線と、切換コイル２
の捲線とが直列となり、入力電圧はこれら二つのコイル
の捲線により分圧されるので、 Φ₃₃＝Ｅ₁₃／Ｅ＝（N₁＋N₂）／（N₂） (３)

【００２４】今、２％飛びの電圧調整をするため、即
ち、 Φ₃₁＝1/0.98 Ｅ＝0.98Ｅ₁₁ (４) Φ₃₂＝1/0.96 Ｅ＝0.96Ｅ₁₂ (５) Φ₃₃＝1/0.94 Ｅ＝0.94Ｅ₁₃ (６) とするためには、N₁＝10Ｔとすると、式 (３) 及び
(６) より、 N₂＝ 156.7Ｔ 式 (２) 及び (５) より、 N₄＝ 83.3Ｔ 式 (２) 及び (５) より、 N₃＝ 240Ｔ が得られる。このように構成すれば、例えば入力電圧が
100 〜 108Ｖの間で変動する場合でも、出力電圧Ｅの電
圧変動を０〜２％以内に保持することを得るものであ
る。

【００２５】電圧調整回路４の回路構成は、図３に示さ
れものに限定されるものでなく、例えば、図４に示す如
き変更が可能である。図４に示された単巻変圧器10Ｂで
用いられる主コイル１、切換コイル２及び調圧コイル３
は、それぞれ前述のものと同様であるが、電圧調整回路
４Ｂは前記の電圧調整回路４Ａとは異なった回路構成を
有する。

【００２６】即ち、この電圧調整回路４Ｂは、前記の電
圧調整指令回路４Ａ−２、コイル選択回路４Ａ−３及び
抵抗回路４Ａ−４と同様な、電圧調整指令回路４Ｂ−
２、コイル選択回路４Ｂ−３及び抵抗回路４Ｂ−４とか
ら成るが、その接続状態が変更されている。然しなが
ら、この電圧調整回路４Ｂが前述の電圧調整回路４と同
様に機能することは、上記の説明から既に明らかであろ
うから、ここでは説明を省略する。要するに本発明に係
る単巻変圧器に於いては、巻数の少ないコイルを主コイ
ルとし、他に一つの切換コイルと複数の調圧コイルを主
コイルと同一の鉄心に巻き、切換コイルを主コイル１か
ら切り離しその両端子を短絡した状態と、その両端子間
を開放して主コイル１に直列接続した状態との間で切り
換え可能とすると共に、それらの各コイルを供給電圧に
応じて選択的に主コイルと直列接続できるように構成
し、更に、抵抗をこれら調圧コイルの一つの循環電流回
路内に随時随意に挿入し得るよう構成して、スイッチ切
換時に鉄心が過飽和となるのを阻止し、更に主コイルの
励磁電流を負荷に供給すると共に、主コイルとそれに直
列接続されるコイルにより、入力電圧を昇圧若しくは降
圧して、負荷に対する出力電圧を一定の許容範囲に維持
するものである。

【００２７】尚、叙上の説明では、単巻変圧器10を降圧
型のものとしたが、これら図３及び４に示した回路の入
出力を逆に接続し、第二外部接続端子10-3、10-4を入力
端子として電源に接続し、第一外部接続端子10-1、10-2
を出力端子として負荷50に接続すれば、昇圧型のものと
して使用できることも直ちに理解されよう。この場合に
は、前述の式（１）、（２）、（３）の代わりに、 Φ₃₁＝Ｅ₁₁／Ｅ＝（N₂＋N₃＋N₄）／（N₁＋N₂＋N₃＋N₄） (11) Φ₃₂＝Ｅ₁₂／Ｅ＝（N₂＋N₄）／（N₁＋N₂＋N₄） (12) Φ₃₃＝Ｅ₁₃／Ｅ＝（N₂）／（N₁＋N₂） (13) が成り立つ。而して、この場合に２％飛びの電圧調整を
するものとすると、 Φ₃₁＝0.98 (14) Φ₃₂＝0.96 (15) Φ₃₃＝0.94 (16) であり、N₁＝10Ｔとすると、 N₂＝ 156.7Ｔ N₄＝ 83.3Ｔ N₃＝ 240Ｔ が得られる。

【００２８】昇圧型の変圧器の他の構成例は図５に示さ
れている。この単巻変圧器10Ｃでは、前述の電圧調整回
路４と同様な構成の電圧調整回路４Ｃが用いられてい
る。この単巻変圧器10Ｃが、前述の図３に示された単巻
変圧器10と相違する点は、主コイル１Ｃが、切換コイル
２Ｃ及び調圧コイル３Ｃと逆極性に接続されている点で
ある。この電圧調整回路４Ｃは、前述の電圧調整指令回
路４−２、コイル選択回路４−３及び抵抗回路４−４と
同様な、電圧調整指令回路４Ｃ−２、コイル選択回路４
Ｃ−３及び抵抗回路４Ｃ−４とから成り、その接続状態
も前述のものと同様である。

【００２９】図５に示す回路では、前述の式 (１),
(２) 及び (３) に於いて、 N₁＝−N₁ と置いて、得た式、 Φ₃₁＝Ｅ₁₁／Ｅ＝（−N₁＋N₂＋N₃＋N₄）／（N₂＋N₃＋N₄） (21) Φ₃₂＝Ｅ₁₂／Ｅ＝（−N₁＋N₂＋N₄）／（N₂＋N₄） (22) Φ₃₃＝Ｅ₁₃／Ｅ＝（−N₁＋N₂）／（N₂） (23) により入力電圧の昇圧が行われる。２％飛びの電圧調整
をするためには、 Φ₃₁＝0.98 (24) Φ₃₂＝0.96 (25) Φ₃₃＝0.94 (26) とすれば良い。N₁＝10Ｔとすると、 N₂＝ 166.7Ｔ N₄＝ 83.3Ｔ N₃＝ 240Ｔ が得られる。尚、上記には切換コイル２と調圧コイル３
の総てを同極性として説明したが、例えば、調圧コイル
３の一部を主コイル１及び切換コイル２と同極性とし、
残りの部分をこれらとは逆極性とするか、又は、主コイ
ル１と調圧コイル３を同極性とし、切換コイル２をこれ
らと逆極性としておくと、コイルの選択により昇圧及び
降圧両方の電圧制御が可能となる。

【００３０】図６には、前述の降圧用の単巻変圧器10Ａ
と昇圧用の単巻変圧器10Ｃとから成る複合単巻変圧器10
ＡＣが示されている。この複合変圧器10ＡＣで用いられ
る主コイル１Ａと１Ｃとは互いに逆極性に接続されてい
るが、電圧調整回路４Ａ及び４Ｃは、切換コイル２Ａ及
び２Ｃ、調圧コイル３Ａ及び３Ｃの巻数など点を除けば
同一の構成である。第一外部接続端子10-1、10-2が入力
端子とすると、その電圧が高過ぎるときは降圧用の単巻
変圧器10Ａが作動せしめられ、逆に低過ぎるときは同10
Ｃが機能して、第二外部接続端子10-3、10-4の出力電圧
を一定の許容範囲内に維持する。そのとき他方の回路は
スルー状態である。

【００３１】図７には、昇降圧用の上記とは構成の異な
る複合単巻変圧器10ＡＤが示されている。降圧用の単巻
変圧器10Ａは図３に示されたものと同様のものであり、
昇圧用の単巻変圧器10Ｄは、同10Ａの入出力を入れ換え
たものである。従って、前者で用いる電圧調整回路４Ａ
と、後者で用いる４Ｄとは、使用するコイルの巻数や抵
抗の数値を除き同一の構成である。

【００３２】図８に示されているのは単三電源回路用の
単巻変圧器10ＵＶである。単三電源回路用の回路では、
Ｕ相用及びＶ相用にそれぞれ電圧調整回路を設けても良
いものであるが、この回路では、Ｕ相用の主コイル１Ｕ
とＶ相用の主コイル１Ｖとが、電圧調整回路４ＵＶを共
用するよう構成されている。

【００３３】図９には三相交流用のタップ付単巻変圧器
が示されている。この構成例では、Ｒ、Ｓ及びＴ相のラ
インにそれぞれタップ付単巻変圧器10Ｒ、10Ｓ及び10Ｔ
が設けられている。この変圧器10Ｒ、10Ｓ及び10Ｔは昇
圧用としても、又、降圧用としても構成でき、更に、昇
圧用のものと、降圧用のものを複合して用いることも可
能である。これらはスター結合に用いることができる。
而して、降圧用の回路は、単なる安定化電源として用い
られるばかりでなく、例えば、供給電圧を、始めは低
く、そして次第に段階的に昇圧するように制御すれば、
モータースターターとして利用することも可能である。
又、加熱装置などでは、最初に高電圧を供給し、次第に
電圧を下げて供給するような用途にも利用できる。

【００３４】本発明の構成は叙上の実施例に限定される
ものでなく、例えばコイルの構成に就いて言えば、総て
のコイルを単一のタップ付コイルとすることもでき、又
調圧コイル３も、複数の独立したコイルとしても良く、
又そのタップの数や巻数なども本発明の目的の範囲内で
自由に設計変更し得るものであり、スイッチも半導体素
子や各種リレーを採用できるものであって、本発明はそ
れらすべての変更例を包摂するものである。

【００３５】

【発明の効果】本発明は叙上の如く構成されるから、本
発明によるときは、広範囲な電圧変動があるときも負荷
に確実に所定の電圧を供給できる安定化電源回路を提供
し得るものである。又、本発明で用いる単巻変圧器は、
製造が極めて簡単であり、品質管理が容易で、安価且つ
大量に提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る交流安定化電源の概要を示すブロ
ックダイヤグラムである。

【図２】図１に示した交流安定化電源で用いられる単巻
変圧器の一構成例を示す回路図である。

【図３】本発明に係る交流安定化電源で用いられるタッ
プ付コイルを用いた単巻変圧器の一構成例を示す回路図
である。

【図４】図３に示したものとは別異の単巻変圧器の一構
成例を示す回路図である。

【図５】図３及び図４に示したものとは更に別異の単巻
変圧器の一構成例を示す回路図である。

【図６】昇降圧両用の交流安定化電源で用いられる単巻
変圧器の一構成例を示す回路図である。

【図７】図６に示したものとは別異の昇降圧両用の単巻
変圧器の一構成例を示す回路図である。

【図８】単三相用の交流安定化電源で用いられる単巻変
圧器の一構成例を示す回路図である。

【図９】三相スター結線用の交流安定化電源で用いられ
る単巻変圧器の一構成例を示す回路図である。

【符号の説明】

１・・・・主コイル ２・・・・切換コイル ３・・・・調圧コイル ４・・・・電圧調整回路 ４−１・・・電圧調節指令入力端子 ４−２・・・電圧調整指令回路 21・・・・電圧調整指令スイッチ 22・・・・切換コイル短絡スイッチ 23・・・・切換コイル短絡回路 ４−３・・・コイル選択回路 31、32・・コイル選択用スイッチ 33・・・・コイルパス用スイッチ 34・・・・短絡回路 ４−４・・・抵抗回路 41・・・・抵抗 42・・・・抵抗選択スイッチ ４−５・・・入出力共通端子 10・・・・単巻変圧器 10-1、10-2・・・・第一外部接続端子 10-3、10-4・・・・第二外部接続端子 20・・・・電圧検出回路 30・・・・演算回路 40・・・・点弧回路 50・・・・負荷

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松永義彦 東京都文京区本郷６丁目19番７号離合社ビ ル402号

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】下記の構成要素ＡないしＤから成る交流安
   定化電源。 (Ａ) 下記の構成要素ａないしｄから成る単巻変圧器(1
   0)。 (ａ) 一対の第一外部接続端子(10-1, 10-2)。 (ｂ) 一対の第二外部接続端子(10-3, 10-4)。 (ｃ) 鉄心を有し、その一方の端子(1−1)が第一外部接
   続端子の一方(10-1)と、他の一方の端子(1−2)が第二外
   部接続端子の一方(10-3)と接続され、負荷電流が流され
   る主コイル (1)。 (ｄ) 下記の構成要素イないしホから成る電圧調整回路
   (4)。 (イ) 主コイル(1) の何れか一方の端子(1−1, 1−2)と
   接続される入力端子(4−1)。 (ロ) 第一外部接続端子の他の一方(10-2)と、第二外部
   接続端子の他の一方(10-4)とが接続される入出力共通端
   子(4−5)。 (ハ) 主コイル(1) と同一の鉄心に巻かれた切換コイル
   (2) と、主コイル(1) と切換コイル(2) との間に直列に
   挿入される電圧調整指令スイッチ(21)と、切換コイル短
   絡スイッチ(22)を具備し、電圧調整指令スイッチ(21)の
   状態とは無関係に、切換コイル(2) の両端子(2−1, 2−
   2)間を短絡し得る切換コイル短絡回路(23)とから成る電
   圧調整指令回路(4−2)。 (ニ) 主コイル(1) 及び切換コイル(2) と同一の鉄心に
   巻かれた、少なくとも一つの調圧用コイル(3) と、コイ
   ル選択スイッチ(31,32) と、コイルパススイッチ(33)と
   を具備し、その調圧用コイル(3) をパスするか、又はそ
   れらの中から適宜に選定されたものを電圧調整指令回路
   (4−2)と直列に接続し得るるコイル選択回路(4−3)。 (ホ) 所望の抵抗(41)と、抵抗選択スイッチ(42)とを直
   列に接続して成り、コイル選択スイッチ(31,32) の何れ
   か一つと並列に接続され、少なくとも一つの調圧コイル
   (3) の循環電流回路を形成する抵抗回路(4−4)。 (Ｂ) 第一外部接続端子(10-1, 10-2)間、又は、第二外
   部接続端子(10-3, 10-4)間の電圧を検出する回路(20)。 (Ｃ) 電圧検出回路(20)の検出結果に応じて、出力電圧
   を所定の許容範囲内に保持するため必要なスイッチ制御
   信号を発生する演算回路(30)。 (Ｄ) 演算回路(30)の発生するスイッチ制御信号に応じ
   て、単巻変圧器(10)に内蔵された各スイッチを開閉制御
   し、出力電圧を一定の許容範囲に維持する点弧回路(4
   0)。
2. 【請求項２】調圧用コイル(3) がタップ(3−1, 3−2, 3
   −3)を具備し、上記主コイル(1)及び切換コイル (2)と
   同一の鉄心に巻かれたタップ付コイルであり、コイル選
   択回路(4Ａ−3)が、タップ(3-1, 3-2, 3-3) のそれぞれ
   に設けられたコイル選択用スイッチ(31, 32)及びコイル
   パススイッチ(33)と、それらのコイル選択スイッチ(31,
   32)及びコイルパススイッチ(33)のタップとは反対側の
   端子を短絡する回路(34)とから成る、請求項１に記載の
   交流安定化電源。
3. 【請求項３】一対の第一外部接続端子(10-1, 10-2)が入
   力電圧端子であり、一対の第二外部接続端子(10-3, 10-
   4)が出力電圧端子である請求項１又は２に記載の交流安
   定化電源。
4. 【請求項４】一対の第二外部接続端子(10-3, 10-4)が入
   力電圧端子であり、一対の第一外部接続端子(10-1, 10-
   2)が出力電圧端子である請求項１又は２に記載の交流安
   定化電源。
5. 【請求項５】入力電圧に許容限界以上の変動が生じたと
   き、これを自動的に所定の許容範囲内の電圧に変換して
   出力する請求項１ないし４の何れか一に記載の交流安定
   化電源。
6. 【請求項６】降圧用の交流安定化電源と、昇圧用の交流
   安定化電源とを接続して成る昇降圧両用の交流安定化電
   源。
7. 【請求項７】請求項１乃至６の何れか一に記載の単相電
   源用の交流安定化電源。
8. 【請求項８】請求項１乃至６の何れか一に記載の単三回
   路用の交流安定化電源。
9. 【請求項９】請求項１ないし６に記載の交流安定化電源
   をスター結線して成る三相回路用の交流安定化電源。
10. 【請求項１０】モータースターターとして利用し得るよ
    うに、出力電圧を、最初は低圧で、次いで段階的に高圧
    に制御するよう構成した請求項９に記載の交流安定化電
    源を用いて成る減電圧始動器。