JPS6041536B2 - 高調波除去装置 - Google Patents

高調波除去装置

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JPS6041536B2
JPS6041536B2 JP52022653A JP2265377A JPS6041536B2 JP S6041536 B2 JPS6041536 B2 JP S6041536B2 JP 52022653 A JP52022653 A JP 52022653A JP 2265377 A JP2265377 A JP 2265377A JP S6041536 B2 JPS6041536 B2 JP S6041536B2
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JP
Japan
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harmonic
power supply
induction motor
harmonics
impedance
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JP52022653A
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JPS53109154A (en
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俊昭 奥山
譲 久保田
博 長瀬
孝正 堀
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/16Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the circuit arrangement or by the kind of wiring
    • H02P25/24Variable impedance in stator or rotor circuit
    • H02P25/26Variable impedance in stator or rotor circuit with arrangements for controlling secondary impedance
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/18Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
    • H02J3/1892Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks the arrangements being an integral part of the load, e.g. a motor, or of its control circuit

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野) 本発明はサィリスタ変換器等により発生した電源高調波
を吸収除去する高調波除去装置に関する。
〔発明の背景〕
最近、サィリスタを使用し、その点孤角を変えることに
よって負荷に供給する電力を制御するサィリスタ変換器
が多く使用されている。
サィリス夕変換器は点弧角を制御されるものであり、そ
の電源側電流は大きく歪むようになる。したがって、高
調波成分が大きくなり、サィリス夕変換器の力率を低下
させる原因となるばかりでなく、隣接した通信線への誘
導雑音障害の原因となる。この対策のため、周知のよう
に静止コンデンサを用いたフィル夕を設けている。しし
、このようなフィル夕は除去すべき高調波に対して共振
状態になりインピーダンスが零になるけれども、基本波
に対してインピーダンスが有限の値となる。そして、フ
ィル夕は高調波の角周波数が基本波の角周波数より大き
いので、基本波に対しコンデンサ的に動作する。このよ
うに、フィル夕は高調波を吸収する際に無効電力も同時
に取込むため、交流電源の容量が小さい場合に無効電力
の処理が問題となる。すなわち、交流電源に接続された
負荷の状態が変化し軽負荷になると、交流電流に進相電
流が流れる。したがって、電源電圧が過電圧となり、交
流電源に接続された機器を破損する煤れか:ある。過電
圧を防止するにはコソデンサと直列にサィリスタを接続
した無効電力調整装置を設け、サィリスタをオン、オフ
制御してコンデンサの容量を変化させて無効電力を調整
することによって軽負荷時に、電源電圧が過電圧となる
のを防止できる。しかしながら、このような無効電力調
整装置を設けることはシステムを複雑にし、かつ経済的
にも得策でない。〔発明の目的〕 本発明の目的は、フィル夕の容量を低減して電源高周波
を充分に除去できる高調波除去装置を提供することにあ
る。
〔発明の概要〕
本発明の特徴とするところは、多相の1次巻線と2次巻
線を有する誘導電動機の1次巻線を交流電源に接続する
と共に、2次巻線にフィル夕を接続し、このフィル夕の
容量を除去すべき特定高調波に対し誘導電動機の1次イ
ンピーダンスが小さくなるよう設定するようにしたこと
にある。
〔発明の実施例〕第1図は本発明の一実施例を示す構成
図で、ACは3相交流電源で、サィリスタ変換器等の高
調波発生源(図示しない)が負荷として接続されている
1は1次巻線(固定子巻線)が交流電源ACに接続され
た巻線形3相誘導電動機、2はコンデンサcとりアクト
ルL,を直列接続した共振回路で、スイッチ6を介して
誘導電動機1の2次巻線(回転子巻線)に接続される。
なお、共振回路2のリアクトルL,は場合によって省略
できる。3はリアクトルL2と抵抗Rから成るバイパス
回路で、2次電流のうちのすべり周波数成分の通路とな
る。
4は始動抵抗器、5,6はスイッチで、始動時には始動
抵抗器4が、平常運転時は共振回路2およびバイパス回
路3が2次巻線に接続されるように切換える。
この構成において、誘導電動機1を始動する際にはスイ
ッチ6をオフしたままスイッチ5をオンする。
勿論、電動機1の1次巻線は図示しない開閉器により交
流電源ACに接続される。したがって、電動機1は同期
速度近くまで加速する。加速する際、、始動抵抗器4を
連続的に調整する。同期速度近くまで加速したならば、
スイッチ5をオフして、スイッチ6をオンして平常運転
に入る。次に、平常運転時の動作について述べる。第2
図はその場合における、特に誘導電動機1の1次および
2次巻線w,,w2,共振回路2およびバイパス回路3
の接続関係を示す簡略化した回路図である。いま、バイ
パス回路3には後述するように、高調波が流れ込まない
のでこれを無視すると4高調波に対する電動機1の1次
インピーダンスZ,は次式で表わされる。0 ここに、
E,:1次相電圧の高調波分1,:1次電流の高調波分 の.:高調波の角周波数 r.,ら:巻線w,,w2の抵抗 そ,:1次巻線w,のィンダクタンス タ 〆2:2次巻線w2とりアクトルLのイン
ダクタンスの和C:コンデンサcの容量 s:高調波に対するすべり M:相互インダクタンス ‘1}式の右辺第3項の分母に着目し、この分母のうち
iの.〆2十b毒.CのすべりSに後述する■式の共振
条件のsを代入すると次式のようになる。
】の.そ2十三;了:−・叫ム ……■ {1)式の相互ィンダクタンスMは通常用いられている
誘導電動機においてィンダクタンスク,より数十倍の値
である。
また、高調波に対するすべりsは大きく、例えば、電源
周波数が50日2の第5次高調波については後述するよ
うにs=1.2となる。{1)式の右辺第3項の分母の
第2項におけるr2/sも小さな値となる。してみると
、【1l式の右辺第3項の分母の第2項は1に比べては
るかに小さなものとなり無視することができる。その結
果{1}式は次式のように表わされる。乙=(r.十害
)十i{の・(夕・十〆2)−S交;}
‐‐‐‘3’譲導機1の1次インピーダンス乙が制式
のように表わせることを第4図、第5図により更に説明
する。
第4図は譲導機1の2次側にコンデンサcが倭銃された
場合の等価回路図である。
第4図の等価回路の2次側を1次側に換算するためにィ
ンピ−ダンスに1/sを乗算すると第5図のようになる
。第5図から明らかなようにインダクタンスそ2はすべ
りsと無関係になる。ここで、電源周波数が50日2の
第5次高周波のすべりsについて考えてみる。
第5次高周波は逆相分のために基本波の作る磁界に対し
て逆方向に5倍の速さで回転する磁界を作る。一方、誘
導機1の回転子は基本波に対するすべりを無視すると基
本波磁界と同期して回転している。したがって、第6次
高調波磁界を基準にして回転子を考えると、回転子は逆
方向にすべり0.2で回転していることになり、第5次
高調波磁界の速度を1.0とするとすべりsは1.2と
なる。さて、‘3}式より 1 .......・・{4}
WI=sゾ(そ,十そ2たである場合に、周波数の,の
高調波に対し共振条件が成立する。
ところで、誘導電動機は高調波に対し普通次の条件が成
立する。
r.十尊《の・(そ・十そ2) …‐‐…‐【5}し
たがって、【4ー式の共振条件を成立させると、例えば
、単に2次巻線w2を短絡する場合より1次インピーダ
ンスZは極めて小さくなる。
第3図にインピーダンスZの周波数特性の概略を示す。
いま、第5次高調波に対して■式に示す共振条件を満足
させると、図示の如く第5次高調波に対してインピーダ
ンスZ.は十分小さくなる。また、コンデンサ容量Cを
変化させない条件のもとにおいて、第7次高調波に対し
ても同時に共振条件が満足されるため、第7次高調波に
対してもインピーダンスZは小さくなる。なお、(3’
式は励磁リアクタンスxm(:の,M)を無視している
が、実際には第5図に示すように存在している。
基本波に対するすべりsがほぼ零で2次回路のインピー
ダンスが無限大としても、基本波に対する電動機1の入
力インピーダンスZ,は励磁リアクタンスxm相当の有
限の値となる。したがって、基本波に対するインピーダ
ンスZ,は第3図に示すような特性になる。このように
、同一コンデンサ容量で、次数の異なる2つの高周波に
対し共振条件を満足する理由は、第5次と第7次の高周
波に対してs■,の値が同一であることによる。
例えば、第5次高調波はs:6/ふ の,=5のo(但
し■o は電源周波数)第7次高調波はs=6/7,の
,こ7の。となる。したがって、両高調波のsの,は同
一となる。s■,が同一であれば、共通して共振条件が
成立することは【4’式により明らかである。第7次高
調波のすべりsが6/7になることは第7次高調波が正
相分で、第7次高調波磁界が基本波磁界に対し同方向に
7倍の速さで回転するので第5次高調波と同様に考える
ことによって6/7が得られる。なお、第3図において
第3,6,9次の高調波に対しインピーダンスZが無限
大となるのは誘導電動機1の1次巻線がスター結線であ
ることによる。
以上のようにして、コンデンサcの容量を上述の共振条
件を満足するよう選定すれば、第5次高調波はインピー
ダンスの小さい誘導電動機11こ流れる。
その結果、第5次高調波を吸収除去できる。勿論、第5
次高調波を吸収除去できれば、第3図から明らかなよう
に第7次高調波も吸収除去可能となる。一方、誘導電動
機1は無賃荷運転されるが、機械損に対応するトルクを
発生させるために僅かのすべりを生じ、2次巻線w2に
すべり周波数成分の電流が流れる。
すべり周波数はIH2程度以下の極く低い周波数となり
共振回路2を流れ得ない。バイパス回路3はこの2次電
を流すために設けられる。このようにして第5次高調波
(この場合には第7次高調波も含む)を除去するのであ
るが、他の高調波を除去する必要のある場合にはその周
波数に対して共振条件が満足する共振回路を2次巻線w
2に接続すればよい。
ここで、共振条件は、議導電動機1の1次、2次巻線w
,,w2のィンダクタンス、交流電源ACのインダクタ
ンスおよびコンデンサcの容量により定まる。
しかし、1次、2次巻線w,,w2および交流電源AC
のィンダクタンスは、設計値よりある程度の誤差を生じ
るのが普通である。したがって、共振回路2のコンデン
サcを複数個に分割しておき、それらの接続個数を変更
することによりコンデンサ容量を調整可能としておくこ
とが実用上望ましい。上述のようにして高調波を除去す
るのであるが共振回路2は誘導電動機1の平常運転時の
み2次巻線w2に接続される。
その場合、2次巻線w2には若干のすべり周波数成分の
電圧と、高調波分の電圧のみが誘起するだけである。し
たがって、共振回路2の設備容量は小さくて充分である
。すなわち、共振回路2には従来のフィル夕のように、
直接交流電源電圧が印加されることがないため、共振回
路(フィルター)の容量は従来のものに比べはるかに小
さくできる。また、この時、共振回路2には高調波分の
電流が流れるのみである。
したがって交流電源に進相電流を流すようなことはなく
、電源電圧を上昇させるという問題も生じない。〔発明
の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、交流電源の力率
を変化させることなく高調波を確実に除去できる。
また、フィル夕は誘導電動機の2次巻線に共振回路を接
続するだけでフィル夕の容量を小さくできる。なお、以
上の説明では3相交流電動機を用いているが、他の相数
であっても同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す構成図、第2図は第1
図の平常運転時における筒略した回路図、第3図は誘導
電動機の入力インピーダンスと高調波次数の関係を示す
特性図、第4,5図は本発明を説明するための等価回路
図である。 1・・・・・・巻線形誘導電動機、2・・・・・・共振
回路、3……バイパス、5,6……スイッチ、AC……
父流露源。 弟/図 多2図 7〆斑 多3図 才rla

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 交流電源と、多相の1次および2次巻線を有し、1
    次巻線が前記交流電源に接続された巻線型誘導電動機と
    、前記2次巻線に接続され、前記交流電源の除去すべき
    高調波に対する前記誘導電動機の入力インピーダンスが
    小さくなるように設定された共振回路とを具備した高調
    波除去装置。
JP52022653A 1977-03-04 1977-03-04 高調波除去装置 Expired JPS6041536B2 (ja)

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US05/882,763 US4206395A (en) 1977-03-04 1978-03-02 Harmonic eliminating apparatus

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JPS53109154A JPS53109154A (en) 1978-09-22
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