电流平衡器和低压配电系统.pdf

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摘要
申请专利号:

CN200680055742.8

申请日:

2006.10.27

公开号:

CN101507078A

公开日:

2009.08.12

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效|||公开

IPC分类号:

H02J3/26; H01F30/12

主分类号:

H02J3/26

申请人:

饭田阳三; 松冈克武

发明人:

饭田阳三

地址:

日本茨城县

优先权:

2006.8.30 JP 234355/2006

专利代理机构:

北京尚诚知识产权代理有限公司

代理人:

龙 淳

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内容摘要

在现有型的平衡器变压器中,虽然包括降压变压器的功能,但各相的电压调整还不充分,而且设备大型且笨重,在设置施工中处理困难。而且电流平衡功能也不充分。以使得从不同相流出的平衡器电流在1个相中分别产生方向相反的磁通的方式重叠卷绕2个线圈,构成1个线圈对。从1个相流出的平衡器电流流过1个相的线圈对的线圈和与该线圈连接的不同相的其它线圈对的线圈,在各个相中产生方向相反的磁通。这些线圈对形成线圈对的1个组。进一步采用多个线圈对组的各个线圈在从各相端到中性点端之间串联地多层连接,按照组被分割的分割卷绕方法。

权利要求书

1.  一种电流平衡器,在与中性点之间供给3个相电压的配电系统中,该电流平衡器具有与各相电压连接的第一相端、第二相端和第三相端以及与所述中性点连接的中性点端,通过在所述第一相端、第二相端和第三相端与所述中性点端之间分别流动平衡器电流,减少所述各相电压的不平衡,该电流平衡器的特征在于:
流动第一相的平衡器电流的线圈和流动第二相的平衡器电流的线圈,以使得所述各个平衡器电流在第一相的铁心中产生相互方向相反的磁通的方式,与所述第一相的铁心紧贴地重叠卷绕,构成第一相的线圈对,
流动所述第一相的平衡器电流的线圈的一端被连接到与第三相的铁心紧贴地重叠卷绕的第三相的线圈对的1个线圈的一端,所述第一相的平衡器电流经过所述第一相和所述第三相流动,并且在所述第一相的铁心和所述第三相的铁心中分别产生方向相反的磁通,流动所述第二相的平衡器电流的线圈的一端被连接到与第二相的铁心紧贴地重叠卷绕的第二相的线圈对的1个线圈的一端,所述第二相的平衡器电流经过所述第一相和所述第二相流动,并且在所述第一相的铁心和所述第二相的铁心中分别产生方向相反的磁通,所述第一相的线圈对、所述第二相的线圈对和所述第三相的线圈对形成第一线圈对组,并且构成各所述线圈对的各个线圈,其匝数相等,在各相间循环地对称连接,
所述第一线圈对组中的所述第二相的线圈对的所述1个线圈的另一端,进一步与形成下一个线圈对组的第一相的线圈对的1个线圈连接,在所述第一相端和所述中性点端间,以经过被分割的多个线圈对组,所述第一相的平衡器电流交替地经由所述第一相和所述第二相间而流动的方式,各线圈串联连接,构成所述多个线圈对组的各线圈对在各相间循环地对称连接。

2.
  一种三相四线式低压配电系统,其利用来自R相、S相和T相的输出电力,该三相四线式低压配电系统的特征在于:
与各相的负载并联地在所述R相、S相和T相与中性线间配置有权利要求1所述的电流平衡器。

说明书

电流平衡器和低压配电系统
技术领域
本发明涉及电流平衡器和配电系统,更详细地说,涉及对三相电压的不平衡性进行平均化的电流平衡器和使用它的三相四线式低压配电系统。
背景技术
现有技术中,作为使用4根电线、电缆供给三相交流电力的方法,使用三相四线式低压配电系统。三相四线式低压配电系统,在日本国内并没有很广泛地利用,但在与其它的配电系统相比较时,因为具有电线、电缆数量少,动力变压器和电灯变压器能够共用等优点,所以在包括发展中国家的诸多外国被广泛利用。
该配电系统尽管具有上述优点,但是存在容易在各相的负载电流中产生不平衡,在负载点的各相电压中产生大的不平衡的问题。因为各相的负载不是均匀的,所以负载电流在各相不同。而且,本来,在中性点的N相中不应该流动电流,但是由于上述不平衡,大的N相电流流过共同回线()。由该N相电流和N相(共同回线)的配线电阻引起电压下降,由此,某个相的负载电压极端地降低。另一方面,其它相的负载电压相反地上升。这样,根据用户的不同在供给电压上产生很大的偏差,结果在负载点电力品质显著恶化。
负载点的电压的不平衡对与负载点连接的电设备的工作和寿命造成各种各样的不良影响。例如,在三相感应电动机中,发生旋转的铜损耗,感应机的机械输出减少,进而产生功率因数降低、温度上升的问题。作为整体,电动机中的使用电力增大,无用地消耗电力。此外,也有在来自变压器的配电电压中,为了应对上述负载点的电压的极端降低,而将较高的电压供给三相整体的例子。
如上所述,由于三相电压的不平衡,对于某些用户供给比标称电压值高出相当多的电压。在这样的情况下,也存在该用户的负载(设备)的消费电力增大,无用地消耗电力的问题。从而,在用户处为了节省电力消耗,存在希望在负载点,进行将过高的供给电压减小到能够一面使设备正常工作一面尽可能地抑制电力消耗的适当的电压值的调整的要求。
进一步,即使在三相的各负载平衡的情况下,也可能由于某种原因中性线被切断而导致电流不流过中性线。在这样的情况下,在位于外侧线与中性线之间的各个负载的端子电压中生成很大的不平衡,有时会对设备造成致命的损害。从这种理由出发,存在着在中性线上不能够放入配线用断路器、保险丝等的限制,并要求抑制由三相负载的不平衡引起的电压不平衡的产生。
为了解决上述问题,本发明的申请人提出了与专利文献1和专利文献2中所记载的降压变压器功能一体化的平衡器变压器(balancertransformer)的方案。电流平衡器并不限于三相四线式低压配电系统,作为修正多相交流电源的电压不平衡的机构是众所周知的。
图11是说明三相四线式低压配电系统中的电流平衡器的图。三相四线式电源的配电变压器30具有U、V、W各相,分别连接有负载32a、32b、32c。如果在负载32a、32b、32c中存在不平衡,则从配电变压器30流入各相的负载的电流产生差异。此时,由于配电变压器30和直到各负载的配线电阻,产生电压下降,在各相的电压中产生差异。结果,在共同回线的N相中,流过本来在各相平衡时不会流过的由不平衡引起的电流IN
此处,在连接有负载的线路的终端点并联连接有电流平衡器31。电流平衡器是变压比为1:1的自耦变压器,以使不平衡的各相的电流平均化的方式进行动作。一般地,施加在设置有电流平衡器31后的各负载上的相电压接近电流平衡器31设置前的状态的各相电压的平均值。
图12是表示在专利文献1中公开的平衡器变压器的结构的图。该平衡器变压器具有由串联线圈部20和分路线圈部23构成的配电变压器的结构,共同具有电流平衡器的功能和进行输出电压调整的降压变压器的功能。串联线圈部20具有匝数相等、线圈方向相反的第一串联线圈21a、21b、21c和第二串联线圈22a、22b、22c,同样地,在分路线圈部23中,也具有匝数相等、线圈方向相反的第一分路线圈24a、24b、24c和第二分路线圈25a、25b、25c。使线圈循环地依次与相邻的相连接,在三相的各相中流过电流,由于反方向的电流抵消了磁通量,从而能够改善作为电流平衡器的功能。
图13是表示专利文献1的平衡器变压器的连接结构的图。将串联线圈部20和分路线圈部23的连接点作为连接负载的输出部,从而作为降压变压器起作用。即,兼备输出电压的调整功能。通过降压功能,能够进行用于上述各个用户的节电的电压调整。
但是,在上述专利文献1的结构的平衡器变压器中,存在着下面的问题。在降压变压器中,在串联线圈部中需要调整抽头(tap)部。因为在降压变压器中串联线圈部的匝数较少,所以线圈匝数附近的电压变化量较大,要制作能够对输出电压进行微调整的抽头是困难的。从而,在各相中进行电压的细微调整是困难的。此外,为了获得降压变压器的功能,整个电流平衡器的结构为较大规模,整个设备变大变重。因此,存在对设置场所产生制约,并且设置施工时的处理较困难等问题。
此外,因为使得电流平衡器和降压变压器的功能一体化,所以在不需要对各相进行个别的电压调整的情况下,包括不需要的功能。在不能够取舍选择用户希望的必需的功能这方面,缺乏结构上的灵活性。进一步,因为该平衡器变压器是串联插入到配电电路中的结构,所以存在如果在平衡器变压器中产生故障则会导致停电事故的情况。在电力供给的稳定性、保养性方面存在问题。
在发展中国家中,削减三相四线方式配电网中的配电损失和配电网中的节能成为课题。特别是,要求实现通过减少N相中的不平衡电流而减少配电损失。由于由负载的不平衡引起的N相电流和共同回线的配线电阻,被配电的电力的一部分在共同回线中作为热被消耗。为了减少该配电损失,要求电流平衡器的进一步的性能提高,使得能够进一步使相电压均匀化、减少流过共同回线的电流。在图13所示的现有结构的平衡器变压器中,因为从输入侧流入的电流、向连接有负载的输出侧流出的电流、和向着输入侧流过共同回线的电流是矢量,很复杂,所以存在妨碍电流平衡器的平衡效果的问题。
在发展中国家中,如先前所述的那样,要求设备的小型化、简单化、容易设置、根据需要的功能的取舍选择性,以及导入成本的减少。还要求改善电流平衡器的平衡功能,使配电系统整体简化。
本发明鉴于这些问题而提出,其目的是通过提供比现有技术进一步提高电流平衡性能的电流平衡器,减少配电损失、提高供电系统的质量,并且使电流平衡器更加小型化且容易处理。而且,能够更灵活地选择供电系统所需要的电流平衡功能。此外,通过提高电流平衡性能能够不需要电压调整部,能够利用作为已有设备的配电变压器进行电压调整,从而能够使整个供电系统简化,降低成本。
专利文献1:日本特开平11-32437号公报
专利文献2:日本实用新型注册3047691号公报
发明内容
本发明,为了达到这些目的,方案1所述的发明是一种电流平衡器,在与中性点之间供给3个相电压的配电系统中,该电流平衡器具有与各相电压连接的第一相端、第二相端和第三相端以及与上述中性点连接的中性点端,通过在上述第一相端、第二相端和第三相端与上述中性点端之间分别流动平衡器电流,能够减少上述各相电压的不平衡,该电流平衡器的特征在于:流动第一相的平衡器电流的线圈和流动第二相的平衡器电流的线圈,以使得上述各个平衡器电流在第一相的铁心中产生相互方向相反的磁通的方式,与上述第一相的铁心紧贴地重叠卷绕(lap-winding),构成第一相的线圈对,流动上述第一相的平衡器电流的线圈的一端被连接到与第三相的铁心紧贴地重叠卷绕的第三相的线圈对的1个线圈的一端,上述第一相的平衡器电流经过上述第一相和上述第三相流动,并且在上述第一相的铁心和上述第三相的铁心中分别产生方向相反的磁通,流动上述第二相的平衡器电流的线圈的一端被连接到与第二相的铁心紧贴地重叠卷绕的第二相的线圈对的1个线圈的一端,上述第二相的平衡器电流经过上述第一相和上述第二相流动,并且在上述第一相的铁心和上述第二相的铁心中分别产生方向相反的磁通,上述第一相的线圈对、上述第二相的线圈对和上述第三相的线圈对形成第一线圈对组,并且构成各上述线圈对的各个线圈,其匝数相等,在各相间循环地对称连接,上述第一线圈对组中的上述第二相的线圈对的上述1个线圈的另一端进一步与形成下一个线圈对组的第一相的线圈对的1个线圈连接,在上述第一相端和上述中性点端之间,以经过被分割的多个线圈对组,上述第一相的平衡器电流交替地经由上述第一相和上述第二相间而流动的方式,各线圈串联连接,构成上述多个线圈对组的各线圈对在各相间循环地对称连接。
方案2所述的发明是一种利用来自R相、S相和T相的输出电力的三相四线式低压配电系统,其特征在于:与各相的负载并联地在上述R相、S相和T相与中性线间配置有方案1所述的电流平衡器。
如以上所说明的,根据本发明,能够提供相比于现有技术进一步提高电流平衡性的电流平衡器,能够减少配电损失,提高供电系统的质量。能够使电流平衡器更加小型化且容易处理。进一步,能够更灵活地选择供电系统所需要的电流平衡器功能。此外,通过提高电流平衡性能,能够不需要每个相的电压调整部。能够利用作为已有设备的配电变压器进行电压调整,从而具有能够使整个供电系统简化,降低成本的效果。
附图说明
图1是表示本发明的电流平衡器的线圈连接的图。
图2是表示本发明的电流平衡器的进一步的物理结构的图。
图3是表示本发明的电流平衡器的另一表达方式的线圈结线图。
图4是说明线圈对中的磁通的图。
图5是说明重叠卷绕的线圈对中的磁通的图。
图6A是本发明的电流平衡器的U相端与中性点端间的线圈连接图。
图6B是说明施加在U相端与中性点端之间的各线圈上的电压分布的图。
图7A是表示本发明的电流平衡器的相电压不平衡的修正效果的图。
图7B是表示取得电流平衡器的效果比较数据的测定系统的图。
图8是表示包括本发明的电流平衡器的三相四线式低压配电系统的图。
图9是表示包括本发明的电流平衡器的另一三相四线式低压配电系统的图。
图10是表示本发明的电流平衡器的另一变形应用例的图。
图11是说明电流平衡器的动作原理的图。
图12是表示现有技术的平衡器变压器的结构的图。
图13是表示现有技术的平衡器变压器的结构的图。
具体实施方式
以下,参照附图详细地说明本发明的实施方式。本发明的电流平衡器,以使得从不同相流出的平衡器电流在某一个相中分别产生方向相反的磁通的方式重叠卷绕2个线圈,构成1个线圈对。从1个相流出的平衡器电流,流过1个相的线圈对的线圈和与该线圈连接的不同相的线圈对的线圈,在各个相中产生方向相反的磁通。这些线圈对形成1个线圈对组。进而还采用该线圈对组的各个线圈在从各相端到中性点端之间串联地多层连接,按照线圈对组被分割的分割卷绕(part-winding)方法。
实施例1
图1是表示本发明的电流平衡器中的各线圈的连接的图。与后述的作为表示电流平衡器的进一步的物理图像的结构图的图2相对应。通过对照两图进行参照,能够更容易地理解本发明的电流平衡器的结构。图1的本发明的电流平衡器最适合三相四线式低压配电系统。各线圈属于与电流平衡器的各脚(铁心)相对应的U相14、V相15、W相16中的某一个。作为与三相四线式低压配电系统的各相电压连接的连接端的U相端17、V相端18和W相端19,经过串联连接的多个线圈,分别与中性线端N20连接。中性线端20与三相四线式低压配电系统的中性线连接。各相的平衡器电流分别流过U相端17、V相端18和W相端19与中性线端20之间。
下面,详细说明各线圈对的连接关系。为了说明的方便,流过线圈对的各个线圈的电流以从中性线端N20流向U相端17、V相端18和W相端19的方向为基准。此处,以配置在U相14上的线圈1a、线圈1b作为起点进行说明。
第一组101的线圈1a和线圈1b形成线圈对重叠卷绕在U相14的铁心上。线圈1c和线圈1d以及线圈1e和线圈1f也作为线圈对分别重叠卷绕在V相15和W相16的铁心上。同样地,线圈2a和线圈2b、线圈2c和线圈2d、线圈2e和线圈2f、线圈3a和线圈3b、线圈3c和线圈3d、以及线圈3e和线圈3f也分别重叠卷绕。各线圈对被分成第一组101、第二组102和第三组103。
线圈1a的一端1与中性点端N20连接,另一端2与在W相16构成线圈对的线圈1e、线圈1f中的线圈1f的一端4连接。线圈1f的另一端3与位于第二组102的U相14的线圈2a的一端5连接。此处,请注意从中性点端N20流过线圈1a的平衡器电流,从U相14的线圈1a经过W相16的线圈1f,再次回到U相14流过线圈2a。此外,请注意线圈对的各个端子被连接,使得平衡器电流以在不同相的2个U相14和W相16中,相对于电流平衡器的脚方向产生相互方向相反的磁通的方式流过线圈1a和线圈1f。
在第二组102的线圈2a、线圈2f和第三组103的线圈3a、线圈3f中,重复同样的连接方法。从而,从中性点端N20到W相端19,以U相、W相、U相、W相、U相、W相的顺序,平衡器电流交替地流过2个不同的相间。第一组101的U相14的线圈1a,经过第三组103的W相16的线圈3f的一端11最终与W相端19连接。
在U相14,与线圈1a重叠卷绕的线圈1b的一端4,与一端1与中性点端N20连接的V相15的线圈1c的另一端2连接。而且,线圈1b的另一端3与位于第二组102的V相15的线圈2c的一端5连接。此处,请注意从中性点端20流过线圈1c的平衡器电流,从V相15的线圈1c经过U相14的线圈1b,再次回到V相15流过线圈2c。此外,请注意线圈对的各个端子被连接,使得平衡器电流以在不同相的2个V相15和U相14中,相对于电流平衡器的脚方向产生相互方向相反的磁通的方式流过线圈1c和线圈1b。
在第二组102的线圈2b、线圈2c和第三组103的线圈3b、线圈3c中,重复同样的连接方法。从而,从中性点端20到U相端17,此次以V相、U相、V相、U相、V相、U相的顺序,平衡器电流交替地在2个不同的相之间流动。第一组的V相15的线圈1c,经过第三组的U相14的线圈3b的一端11最终与U相端17连接。
在上面的说明中,以由配置在第一组101的U相14的线圈1a、线圈1b构成的线圈对作为起点进行了说明。即使以由线圈1c、线圈1d构成的线圈对和由线圈1e、线圈1f构成的线圈对作为起点,循环的对称关系也同样能够在U相、V相、W相这3个相间成立。即,在1个线圈对组内,构成某个相的1个线圈对的1个线圈和构成另一个相的线圈对的1个线圈以在各个相中产生方向相反的磁通的平衡器电流流过的方式被连接。而且,这两个相之间的连接相对于下一组以后的线圈对的各线圈被重复。在U相端17、V相端18和W相端19的各个与中性点端N20之间,形成在两个相间交替地串联连接线圈的结构。相对于U相、V相、W相的各相,形成循环的对称的连接。
根据以上的说明能够容易地理解到,成为以在重叠卷绕的线圈对的各个线圈中也在相同铁心内产生相互方向相反的磁通的方式分别流动平衡器电流的连接关系。在由线圈1a、线圈1b构成的线圈对中,以在U相14的铁心内产生相互方向相反的磁通的方式,在线圈1a、线圈1b中分别流动平衡器电流。线圈1c、1d和线圈1e、1f也是同样的。
图2是更具体地表现本发明的电流平衡器的各线圈的物理连接状态的连接图。与图1的各线圈相对应,例如,线圈1a和线圈1b重叠卷绕,形成1个线圈对。在图2中,U相14、V相15、W相16分别与卷绕有各线圈对的各相的铁心脚对应。如果铁心的形状是构成共用各相的磁通的回路(路)的三相变压器的三脚形磁心,只要能够生成后述的磁通的平衡效果,则可以为任意形状。
此外,在图2中,以各线圈对组101、102、103的各线圈对沿着1个相的铁心的轴上排列配置的方式进行记载,但是不限定于这种结构。即,也可以是在各相的铁心的周围,首先卷绕第一组的线圈对,进而在其上以第二组102的线圈对、第三组103的线圈对的顺序,在同心的基础上依次叠层而形成的构造。
图3是表示本发明的电流平衡器的结构的线圈结线图。各线圈的端子号码与图1和图2的端子号码是共通的。可知是相对于U相、V相、W相的各相,循环地对称连接各线圈的结构。
图4是说明本发明的电流平衡器的各线圈对中的磁通的图。在图4中,示意性地表示第一组的U相的线圈对的线圈1a、1b。在图4中为了进行说明而记载为2个线圈分离,但本发明的线圈对是重叠卷绕的,因此并不是配置成图4所示的位置关系。如在图1中说明的,在1个线圈对中,以各个线圈1a、线圈1b流过方向相反的电流I1、I2的方式重叠卷绕。从而,在各个线圈内产生的磁通Φ1、Φ2相互方向相反。
图5是说明通过线圈的重叠卷绕在1个脚内磁通抵消的情况的图。本发明的电流平衡器中的线圈对,如图5所示使2根线圈线平行紧贴地重叠卷绕。构成由各个重叠卷绕的线圈产生的磁通Φ1、Φ2在1个脚中相互抵消的无感应电路。因此能够消除内部电抗部分。在图5中,强分流作用在2个线圈1a、1b中起作用,强制地进行分流,使流过线圈1a的电流和流过线圈1b的电流各为1/2,电流保持平衡。
如上所述,本发明的电流平衡器的一个特征是使用重叠卷绕的线圈对。下面,说明作为本发明的电流平衡器的另一个特征的分割卷绕方法。当通过上述重叠卷绕法形成线圈对时,各线圈对的各个绕线平行紧贴地卷绕。因此,担心线圈对的2个线圈间的绝缘耐压降低。
图6的各图是说明本发明的分割卷绕方法的效果的图。为了容易理解,图6A仅记载了连接在图1的U相端与中性点端N之间的线圈。根据图6A可知,如在图1中已说明的那样,在U相与V相之间,各线圈交替地连接。利用该连接方法,流过U相端和中性点端N的电流等分到2个相地流动。电流跨过各相交替地流动,从而使电流平衡化地起作用。
图6B是说明施加在图6A的各线圈上的电压分布的图。在U相端与中性点端N之间,施加U相的全相电压E。此处,如果各组的线圈1b和线圈1c、线圈2b和线圈2c、线圈3b和线圈3c具有相同的匝数,则相电压E被等分到各个线圈,在各个线圈上施加E/6的电压。从而,在紧贴地重叠卷绕的线圈对中应该考虑的耐压最大为E/6。本发明的电流平衡器的线圈在各相端与中性点端之间被分割为多个组的线圈对。线圈对在各个组间能够通过绝缘材料等充分绝缘。进而在1个线圈对组内,经由2个不同相的线圈对之间而连接。平衡器电流流过线圈串联地多层连接的结构的电流通路,从而对相施加电压进行分压,能够防止在重叠卷绕线圈对部分的绝缘耐压的降低。
另外,在图1和图2所示的本发明的实施例中,将线圈对分成从第一组到第三组的3个组,形成3分割的结构。但是,并不限定于此。也可以是2分割或4分割的结构。
图7A是表示对利用本发明的电流平衡器和现有技术的电流平衡器的不平衡的修正效果进行比较而得的数据的图。在R相、S相、T相的各相中连接可变试验负载,形成不平衡状态的负载,对没有电流平衡器的情况(Nol、4)、具有现有型的电流平衡器的情况(No2、5)、和具有本发明的结构的电流平衡器的情况(No3、6)进行比较。关于现有型的电流平衡器,除去在图12的结构中的降压功能只对电流平衡器功能部分进行比较评价。
图7B是表示取得上述比较数据的测定系统的结构的图。电源侧的相间电压、相电流在模拟配线电阻71a、71b、71c、71d的配电变压器70侧测定。利用可变试验负载75a、75b、75c形成不平衡状态的负载。被试验电流平衡器72通过配线用断路器(MCCB)与可变试验负载75a、75b、75c并联连接。
根据图7A的比较数据,可知通过设置本发明的电流平衡器,经由共同回线流到电源侧的N相电流从没有电流平衡器的情况下的16.7A(Nol)急剧地减少到0.6A(No2)。此外,负载侧的相间电压的偏差幅度从没有电流平衡器的情况下的54V(Nol)大幅地减少至1/3,即17V(No3)。可知能够将偏差幅度抑制到输出电压的10%以内的程度。可知如果设置有本发明的电流平衡器,则具有在相间电压中极端低的电压消失、使相间电压整体增加的效果。与设置有现有型的电流平衡器的情况(No2、5)相比较,也可知在流向电源侧的共同回线的N相电流的减少和负载侧的相间电压的不平衡的修正方面得到很大的改善。
在图7A的数据比较中,现有型的平衡器变压器只将电流平衡器功能部分与本发明的电流平衡器进行比较。从而,能够认为上述效果是由本发明特有的重叠卷绕的线圈对、在线圈对组内跨过相间的连接、和多个线圈对组的分割卷绕方法产生的效果。
如上所述,通过将本发明的电流平衡器设置在负载侧,具有修正负载点的各相电压的不平衡,使经由共同回线流向电源侧的N相电流大幅减少的效果。由此,能够大幅减少由从配电变压器到负载的共同回线的配线电阻产生的电力损失。在发展中国家等中因为三相四线式的配电区间较长,所以通过利用本发明的电流平衡器减少N相电流而减少由N相的配线电阻产生的配电损失的效果很大。
实施例2
图8是表示利用本发明的电流平衡器的三相四线式低压配电系统的实施例的图。从配电变压器50供给的各相电压通过各相配线和中性线与分电盘51连接。到分电盘51的配线具有配线电阻ru、rv、rw、rn。来自分电盘51的输出与电压调整器53连接。电压调整器53具有在各相中用于电压调整的抽头,各相的输出抽头连接到负载55a、55b、55c的一端。电压调整器53的中性线端和各负载55a、55b、55c的另一端连接到分电盘51的中性线端。
本发明的电流平衡器52,在分电盘51的输出侧附近,与各相并联连接。由负载55a、55b、55c的不平衡生成的不平衡电流在电流平衡器52内被吸收,能够在B点显著地减少共同回线的电流In。从而,即使在从配电变压器50到分电盘51的配线较长的情况下,也能够大幅减少由共同回线的配线电阻产生的配电损失。
一般地,使用电压调整器53调整相电压,使得能够得到即确保作为负载的设备的稳定工作又尽可能地减少设备中的电力消耗的节电效果。但是,通过使用本发明的电流平衡器,也能够省略电压调整器53。因为通过本发明的电流平衡器能够使负载点的相电压均匀化,所以没有对各个相的每一个进行电压调整的必要。在这种情况下,在配电变压器50、分电盘51中,通过总括地调整三相的电压,能够调整为满足希望的节电效果的电压。
表1表示一般的配电变压器的抽头结构的一个例子。在配电变压器中,因为二次侧电流大,所以在一次侧配线中设置有抽头,最大能够进行从+5%到—5%的电压调整。能够总括调整10%左右的电压。从而,即使不含有现有型的平衡器变压器的降压功能,也能够通过用本发明的电流平衡器抑制各相间的电压偏差,能够进行使用作为至今已存在的设备的配电变压器的电压调整。
[表1]
 

抽头偏差一次电压6000V二次电压400VI+5%6300V420VII+2.5%6150V410VIIIHOM6000V400VIV—2.5%5850V390VV—5%5700V380V

现有型的平衡器变压器和本发明的电流平衡器的设备容量的比较计算例如表2所示。表2是与现有型的平衡器变压器相关的各相容量的计算例。现有型的平衡器变压器,因为串联地被插入配电系统通路中,所以整体的设备容量为各相的容量的合计,需要168.3KVA。
[表2]
 电压×电流容量U相219V×273A59.8KVAV相223V×210A46.83KVAW相218V×283A61.7KVA合计168.3KVA

另一方面,在本发明的电流平衡器中,因为在表2的负载条件下N相电流为69A,所以如果在电流平衡器的各相中各1/3地均等地流动平衡器电流,则每1相的容量为220V×69/3=5.06KVA。三相合计的电流平衡器整体的容量为15.2KVA。与表2的现有型的电流平衡器的情况相比较,本发明的电流平衡器能够只为1/10以下的设备容量。并联地插入至各相的负载的本发明的电流平衡器,因为设备的容量小,所以能够大幅减少设备整体的大小和重量。进一步,由于是并联连接,即使在电流平衡器本身产生故障的情况下,也能够通过电流平衡器所具有的保护电路等与电力电路断开,能够避免停电等重大问题。电流平衡器的修理和更换等很容易,设备的保养性良好。
如以上所述,与现有技术的平衡器变压器相比能够进一步提高电流平均化的性能,因此能够从三相四线式低压配电系统省略电压调整器53,从而能够减少配电系统整体的成本。此外,通过省略电压调整器53,在其它的电气设备的设置场所方面能够增加自由度,提高设置、施工的便利性。另外,为了调整负载的功率因数,能够根据需要使用进相电容54。
实施例3
图9是表示利用本发明的电流平衡器的三相四线式低压配电系统的另一实施例的图。是来自配电变压器60的配电距离较长、负载分散配置的情况下的应用例。从配电变压器60经过分别具有配线电阻61a、61b、61c、61d的R线、S线、T线、N线,连接有负载65a。而且,从负载65a开始具有配线电阻63a、63b、63c、63d的R线、S线、T线、N线延长,与第二负载65b连接。在负载65a的附近和第二负载65b的附近,本发明的电流平衡器62a、62b分别并联连接。通过在每个配线电阻大的长配线区间中,配置多个本发明的电流平衡器,能够减少流过各配电区间中的共同回线的电流,减少配电损失。在发展中国家的配电网中,4线的配电部分的延长距离长,通过减少配电损失提高电源的质量的效果很大。
实施例4
图10是表示使本发明的电流平衡器更加稳定化的结构的图。能够在本发明的电流平衡器上进一步并设稳定线圈。图10的结构是在图1的电流平衡器上追加Δ连接的线圈4a、4b、4c的结构。通过追加Δ连接的很少的线圈,能够使电流平衡器的性能稳定化。Δ绕线线圈构成闭合电路,与电流平衡器的励磁电源和负载中的任一个都不连接。能够使中性点电位稳定,减少零层阻抗(零相阻抗)。具有提高N相电流的吸收效果的效果。
如以上所详细说明的,根据本发明,能够提供相比于现有技术进一步提高电流平衡的电流平衡器,能够减少配电损失,提高供电系统的质量。能够使电流平衡器更小型且容易处理。此外,通过提高电流平衡性能,能够利用现有的配电变压器进行电压调整,从而能够不需要电压调整部。具有使供电系统整体简化,降低成本的效果。能够灵活地只选择供电系统所需要的电流平衡器功能。
根据本发明,能够提供相比于现有技术进一步提高电流平衡的电流平衡器。能够用于减少配电损失的供电系统。

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在现有型的平衡器变压器中,虽然包括降压变压器的功能,但各相的电压调整还不充分,而且设备大型且笨重,在设置施工中处理困难。而且电流平衡功能也不充分。以使得从不同相流出的平衡器电流在1个相中分别产生方向相反的磁通的方式重叠卷绕2个线圈,构成1个线圈对。从1个相流出的平衡器电流流过1个相的线圈对的线圈和与该线圈连接的不同相的其它线圈对的线圈,在各个相中产生方向相反的磁通。这些线圈对形成线圈对的1个组。进。

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