电源装置的制作方法

专利名称：电源装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种向负载供电的电源装置，该负载是安装在与输电线路或配电线路 的架空电力线或者架空地线、通讯线(由吊线支撑的金属通讯电缆或光缆等)或支线路等 的架空电力线并列设置而架设的架空线状导体(以下将架空电力线和架空线状导体统称 为架空线)上使用的，测量架空线的状态(电压、电流、温度或者运转等)或架空线的周围 状态(风速、日照量或者气压等)的计测设备、通过无线或有线对架空线的状态进行收发信 的通讯设备、用于标志架空线存在的标志灯或者用于表示架空电力线为火线的显示装置等 的电气设备。
背景技术：
以前，作为安装在架空电力线上使用的电气设备的电源使用电池，但是，电池有寿 命，即使长的在2、3年的周期中，需要对火线作业或者线路停电而进行电池交换。此外，作为安装在架空电力线上使用的电气设备的电源也有使用太阳能电池的， 但是，为了确保发电量，太阳能电池大型化，在架空电力线上安装困难。此外，为了保证夜间 的电气设备的工作，所以，与普通电池同时使用，其结果是，存在重量变重，而且还要更换电 池的这一问题。为此，现状是对于像高压输电线那样，触电的危险性高的架空电力线，维修频度高 的电源方式没有普及。在这种情况下，试验开发不使用电池，安装在架空电力线上得到电力，即使电流不 流入架空电力线，也能确保电力的装置。例如，公开了一种在现有的架空输电线路的夜间标志装置中，将氖光放电管的一 端与输电线路粘接的同时，另一端无绝缘被覆，将其以适当的间隔卷绕在输电线路上，氖光 放电管通过被覆线和输电线路之间的静电感应点灯。此外，作为现有技术，公开了将金属管 套在架空输电线路上用绝缘体支撑其两端呈同心状或从架空输电线路上用绝缘子架设了 导体的吊线(例如，参照专利文献1)。此外，公开了在现有的静电感应型电源供应装置中，包括绝缘体，该绝缘体卷绕 在变电站内的电力线导体上呈螺旋状；电极，该电极从该绝缘体上以重叠方式卷绕呈螺旋 状；整流电路，该整流电路将从该电极引出的输入导线和从电力线导体引出的输入导线作 为初级侧，将次级侧与传感器连接(例如，参照专利文献2)。此外，公开了在现有的输配电系统的计测设备用电源装置中，包括保护电路，该 保护电路将通过空间电极得到的电压转换成适当的电压，且抑制过电压；整流电路，该整流 电路将来自保护电路的电压从交流转换成直流；充电电池，该充电电池存储从整流电路输 出的电力；电压检测器，该电压检测器检测充电电池的电压；电压发生器，该电压发生器从 检测出的电压中将必要的电压间歇输出到计测设备的负载(例如，参照专利文献3)。专利文献1 日本实公昭39-29852号公报专利文献2 日本特开平10-262349号公报
专利文献3 日本特开2003-284252号公报

发明内容
发明所要解决的课题现有的架空输电线路的夜间标志装置和静电感应型电源供应装置通过在输电线 路(电力线导体)上设置绝缘体，再在绝缘体上设置导体(电极)，使输电线路和导体之间 的电容(绝缘体的Cx)与导体和大地之间的电容(空间C)串联连接，负载直接连接输电线 路和导体之间的电容的两极，或者负载通过整流电路直接连接。即，如图13(a)所示，为等 效的两个电容串联电路，负载200与输电线路IOOa和导体之间的电容(绝缘体的Cx)并联 连接。图13(a)为现有的架空输电线路的夜间标志装置和静电感应型电源供应装置的等效 电路。另外，在图13(a)中，分别地，符号201a表示整流电路，符号300表示大地。此外，现有的输配电系统的计测设备用电源装置，其中两个电极以输配电线路为 中心，按一定间隔设置成同心圆状。如图13(b)所示，构成串联电路，该串联电路为输配电 线路IOOb和一个电极之间的电容(绝缘体的C1)、一个电极和另一个电极之间的电容(绝缘 体的Cx)以及另一个电极和地面之间的电容(空间C)串联连接，负载200与中间电容(绝 缘体的Cx)并列连接。图13(b)为现有的输配电系统的计测设备用电源装置的等效电路。 另外，在图13(b)中，分别地，符号201表示保护电路或整流电路等构成的电源电路部，符号 300表示大地。在此，在现有的架空输电线路的夜间标志装置、静电感应型电源供应装置以及输 配电系统的计测设备用电源装置(以下称作现有的电源装置)的等效电路中的空间C，因为 电极和大地300之间或输电线路IOOa各相之间的间隔非常大，所以，电容变得非常小，电极 长每米仅为IOpF左右。当将其换算成阻抗时，在商用频率中，大概为300ΜΩ的极大值。特 别是，进行大电力输电的输电线路IOOa中，因为输电线路IOOa和大地300之间或输电线路 IOOa各相之间的间隔设得较大，所以，一般为更大的值。另一方面，在图13(a)或者图13(b)的电容Cx和与其并联加入的负载200的合成 阻抗，因为负载200的阻抗占大部分，所以，大概为数kQ以下。这样，在由现有的电源装置构成的电容器串联电路中，相对于负载200和电容Cx 的并联部分的合成阻抗，电极和大地之间的阻抗绝对地大，因为施加于负载200的电压由 负载200和电容Cx的合成阻抗与电极和大地之间的阻抗的比(图13(b)的情况，也与电容 C1的阻抗的比有关)来决定，所以，负载200上几乎不产生电压。此外，关于电路中流动的电流，由将负载200和电容Cx的合成阻抗与电极和大地 之间的阻抗进行合成(图13(b)的情况，电容C1的阻抗也是合成)后的阻抗决定。但是， 因为电极和大地之间的阻抗大，所以，结果是成为将空间C进行充电的极微弱的电流。再者，电路中流动的电流，在负载200与电容Cx的并联部分中，分流成负载200侧 和电容Cx侧，在由绝缘体形成的电容(绝缘体的Cx)中，也存在有因为耗电而成为效率极差 的电源装置的问题。特别是，现有的电源装置需要采用通过充分加长或加粗电极，加大相对向的架空 电力线之间或者与大地之间的电容量的对策，或者需要使用次级电池缓慢地存储电力之 后，间歇地发生一定以上的电压，驱动负载200等对策，以便弥补这种效率差，可以向负载200供应必要的电力。但存在导致电源装置的大型化，电路变得复杂化的问题。本发明的目的是提供一种用于解决上述问题而制成的小型化且简单的构造，与现 有的电源装置相比，提高对负载的供电效率的电源装置。用于解决课题的方法在本发明涉及的电源装置中，包括电容，该电容由架空线和通过绝缘体沿架空线 的长度方向延伸的电极构成；电感，该电感与所述电容并联连接；输出部，该输出部从由所 述电容和所述电感构成的并联电路的两端引出。以所述并联电路作为并联谐振电路，从所 述输出部供电。此外，在本发明涉及的电源装置中，根据需要，所述电感为可变电感，调节该可变 电感的电感量，且以所述并联电路作为并联谐振电路。此外，在本发明涉及的电源装置中，包括与所述电容并联连接的可变电容，调节所 述可变电容的电容量，且以所述并联电路作为并联谐振电路。再者，在本发明涉及的电源装置中，根据需要，包括使初级电压降压，且输出次级 电压的变压器，所述电感与以所述输出部作为次级侧的所述变压器的励磁电纳成分相适应。此外，在本发明涉及的电源装置中，根据需要，包括变压器，该变压器使初级电压 降压，且输出次级电压；电感，该电感在所述变压器的次级侧与次级线圈并联连接。与所述 电容并联连接的电感与以所述输出部作为次级侧的所述变压器的励磁电纳成分相适应。此外，在本发明涉及的电源装置中，根据需要，在所述变压器的次级侧与次级线圈 并联连接的电感为可变电感，调节该可变电感的电感量，且以所述并联电路作为并联谐振 电路。此外，在本发明涉及的电源装置中，根据需要，所述电极为在一定的长度上内嵌所 述架空线的筒状导体。此外，在本发明涉及的电源装置中，根据需要，所述电极由使一个所述筒状导体接 触且内嵌其他的所述筒状导体的多个直径不同的筒状导体构成，相对于其他的筒状导体能 够自由滑动地设置该一个筒状导体。再者，在本发明涉及的电源装置中，根据需要，多个筒状导体连接构成所述电极。发明效果在本发明涉及的电源装置中，由于包括电容，该电容由架空线和通过绝缘体沿该 架空线的长度方向延伸的电极构成；电感，该电感与所述电容并联连接；输出部，该输出部 从由所述电容和所述电感构成的并联电路的两端引出；并且，以所述并联电路作为并联谐 振电路，从所述输出部供电，因此，全部的电流流入负载侧，对于负载而言成为电流的流入 效率良好的电源装置。此外，在本发明涉及的电源装置中，根据需要，由于所述电感为可变电感，调节该 可变电感的电感量，且以所述并联电路作为并联谐振电路，因此，没有必要预先选定满足与 电容并联谐振的条件的电感的电路部件，且可以适应于安装有电源装置的各种种类的架空 线。特别是，即使在根据负载的耗电量使电极的长度发生变动时，也可以调节可变电感的电 感量，以保持并联谐振的条件。此外，在本发明涉及的电源装置中，由于包括与所述电容并联连接的可变电容，该调节可变电容的电容量，且以所述并联电路作为并联谐振电路，因此，没有必要预先选定满 足与电容并联谐振的条件的电感的电路部件，且可以适应于安装有电源装置的各种类型的 架空线。特别是，即使在根据负载的耗电量使电极的长度发生变动时，也可以调节可变电容 的电容量，以保持并联谐振的条件。再者，在本发明涉及的电源装置中，根据需要，由于包括使初级电压降压，且输出 次级电压的变压器，所述电感与以所述输出部作为次级侧的所述变压器的励磁电纳成分相 适应，因此，励磁电纳与电容(或者电容和可变电容的合成值)构成并联谐振电路，可以提 高对负载的电流的流入效率。此外，可以加大从初级侧所见的负载的阻抗，有效地提高通过 与空间电容分压产生的变压器的初级电压，与现有的电源装置相比，可以提高对负载的供 电效率。此外，在本发明涉及的电源装置中，根据需要，由于包括变压器，该变压器使初级 电压降压，且输出次级电压；电感，该电感在所述变压器的次级侧与次级线圈并联连接；并 且，由于与所述电容并联连接的电感与以所述输出部作为次级侧的所述变压器的励磁电纳 成分相对应，因此，励磁电纳和电感与电容构成并联谐振电路，可以提高对负载的电流的流 入效率。此外，可以加大从初级侧所见的负载的阻抗，有效地提高通过与空间电容分压产生 的变压器的初级电压，与现有的电源装置相比，可以提高对负载的供电效率。特别是，通过 将电感与低电压的变压器的次级侧连接，在力求电源装置小型化的同时，不降低从架空电 力线所得到的电力，可以保持电容与励磁电纳和电感的并联谐振状态。此外，在本发明涉及的电源装置中，根据需要，由于在所述变压器的次级侧与次级 线圈并联连接的电感为可变电感，调节该可变电感的电感量，且以所述并联电路作为并联 谐振电路，因此，没有必要预先选定满足与电容和励磁电纳并联谐振的条件的电感的电路 部件，且可以适应于安装有电源装置的各种类型的架空线。特别是，即使在根据负载的耗电 量使电极的长度发生变动时，也可以调节可变电感的电感量，以保持并联谐振的条件。此外，在本发明涉及的电源装置中，根据需要，由于所述电极为在一定的长度上内 嵌所述架空线的筒状导体，因此，与在架空输电线路通过绝缘子架设了导体的或将在导体 上进行绝缘被覆的被覆线在架空电力线上直接卷绕成螺旋状的相比，从而可以使相对向的 架空电力线之间或者与大地之间的电容增加，可以增加负载侧得到的电力。此外，在本发明涉及的电源装置中，根据需要，由于所述电极由使一个所述筒状导 体接触且内嵌其他的所述筒状导体的多个直径不同的筒状导体构成，相对于其他的筒状导 体能够自由滑动地设置该一个筒状导体，因此，使一个筒状导体相对于其他的筒状导体滑 动，可以根据负载的耗电量来调节电极的长度，可以构成满足需要的小型化的电极。再者，在本发明涉及的电源装置中，根据需要，由于所述电极与多个筒状导体连接 而构成，因此，可以根据负载的耗电量来调节电极的长度，可以构成满足需要的小型化的电 极。


图1的(a)为用于说明在三相三线制架空电力线中的工作电容的说明图，(b)为 表示在架空电力线上安装了用于实施本发明的第一实施例中的电源装置后的状态的构成 概况图。
图2的(a)为表示图1 (b)所示的电源装置的电极的一个实施例的侧视图，(b)为 图2 (a)所示的电极的正视图。图3的(a)为图1(b)所示的电源装置的电极安装在其他实施例中的架空电力线 上之前的正视图，(b)为图1(b)所示的电源装置的电极安装在其他实施例中架空电力线上 之后的正视图。图4的(a)为图1(b)所示的电源装置的电极安装在另一其他实施例中的架空电 力线上之前的正视图，(b)为将架空电力线嵌合于图4(a)所示的嵌合部之后的正视图，(c) 为图1(b)所示的电源装置的电极安装在另一其他实施例中的架空电力线上之后的正视 图。图5的(a)为表示图1(b)所示的电源装置的等效电路的一个实施例的电路图， (b)为表示使图5(a)所示的等效电路中的并联电路处于谐振状态的等效电路的电路图。图6的(a)为表示图1(b)所示的电源装置的等效电路的其他实施例的电路图， (b)为表示图1(b)所示的电源装置的等效电路的另一其他实施例的电路图。图7为表示图1 (b)所示电源装置的电极的其他实施例的侧视图。图8的(a)为表示图1 (b)所示的电源装置的电极的另一其他实施例的分解立体 图，(b)为图8(a)所示的电极的侧视图。图9的(a)为表示图1(b)所示的电源装置的等效电路的一个实施例的电路图， (b)为表示使图9(a)所示的等效电路中并联电路处于谐振状态的等效电路的电路图。图10的(a)为表示图1(b)所示的电源装置的等效电路的一个实施例的电路图， (b)为表示使图10(a)所示的等效电路中并联电路处于谐振状态的等效电路的电路图。图11的(a)为用于说明在三相三线制架空电力线和架空线状导体中的空间电容 的说明图，(b)为表示在架空线状导体上安装了用于实施本发明的第四实施例中的电源装 置后的状态的构成概况图。图12的(a)为表示图11(b)所示的电源装置的等效电路的一个实施例的电路图， (b)为表示使图12(a)所示的等效电路中并联电路处于谐振状态的等效电路的电路图。图13的(a)为现有的架空输电线路的夜间标志装置和静电感应型电源供应装置 的等效电路，(b)为现有的输配电系统的计测设备用电源装置的等效电路。符号说明
1变压器
Ia理想变压器
10并联谐振条件设定电路部
20电极
20a筒状导体
20b筒状导体
20c筒状导体
21突起部
22缺口部
23卡合部
24薄壁部
25嵌合部
26锥状部
27凸部
28凹部
30绝缘体
40输入部
50输出部
100架空电力线
IOOa输电线路
IOOb输配电线路
110架空线状导体
200负载
300大地
300a中性点(接地)
具体实施例方式第一实施例图1(a)为用于说明在三相三线制架空电力线中的工作电容的说明图，图1(b)表 示在架空电力线上安装了用于实施本发明的第一实施例中的电源装置后的状态的构成概 况图；图2(a)为表示图1(b)所示的电源装置的电极的一个实施例的侧视图，图2(b)为图 2(a)所示的电极的正视图；图3(a)为图1(b)所示的电源装置的电极安装在其他实施例中 的架空电力线上之前的正视图，图3(b)为图1(b)所示的电源装置的电极安装在其他实施 例中的架空电力线上之后的正视图；图4(a)为图1(b)所示的电源装置的电极安装在另一 其他实施例中的架空电力线上之前的正视图，图4(b)为将架空电力线嵌合于图4(a)所示 的嵌合部之后的正视图，图4(c)为图1(b)所示的电源装置的电极安装在另一其他实施例 中的架空电力线上之后的正视图；图5(a)为表示图1(b)所示的电源装置的等效电路的一 个实施例的电路图，图5(b)为表示使图5(a)所示的等效电路中的并联电路处于谐振状态 的等效电路的电路图。图6(a)为表示图1(b)所示的电源装置的等效电路的其他实施例的 电路图，图6(b)为表示图1(b)所示的电源装置的等效电路的另一其他实施例的电路图；图 7为表示图1 (b)所示电源装置的电极的其他实施例的侧视图；图8的(a)为表示图1 (b)所 示的电源装置的电极的另一其他实施例的分解立体图，图8(b)为图8(a)所示的电极的侧 视图。在图1(a)中，架空电力线100为架空电力线中的三相三线制的各相电力线，三相 三线的各线之间与各线和大地之间存在电容。整理这些电容，转换成在各线和三相三线的 中性点(接地)300a之间工作的电容为工作电容Cu、Cv、Cw。以下，对在U相的架空电力线100上安装涉及本发明的电源装置的电极20的情况 进行说明。在图1(b)中，涉及本发明的电源装置包括电极20，该电极通过空气等的绝缘体 30沿架空电力线100的长度方向延伸；并联谐振条件设定电路部10，该并联谐振条件设定电路部具有由架空电力线100和电极20之间的绝缘体构成的电容C，以及使其并联谐振的 电感L ；输入部40，该输入部由使用将并联谐振条件设定电路部10的输入侧的一端与电极 20连接，另一端与架空电力线100的导体连接的未图示的器具(例如针电极式电极夹)等， 连接架空电力线100的导线等构成；输出部50，该输出部由为并联谐振条件设定电路部10 的输出侧，用于连接负载200且供电的电缆等构成。如图2所示，电极20为在一定的长度上内嵌架空电力线100的筒状导体，具备突 起部21，该突起部相对于与筒状导体的长度方向垂直的截面位于大致中央，用于支撑架空 电力线100;具备缺口部22，该缺口部沿筒状导体的长度方向延伸，用于将架空电力线100 插入筒状导体的内部。由此，筒状导体没有必要像没有缺口部22的金属管那样，为了插入 金属管的内部而切断架空电力线100，可以使对于架空电力线100的筒状导体的安装变得 各易ο另外，电极20的突起部21只要可以支撑架空电力线100，并不局限于该形状和个数。此外，也可以不设置用于将架空电力线100插入筒状导体的内部的缺口部22，而 筒状导体由半圆柱状的两个部件构成，使该两个部件相对向，夹持架空电力线100。此外，如图3所示，电极20也可以包括卡合部23，该卡合部将筒状导体的圆周方 向上的相对向的端部互相卡合；薄壁部24，该薄壁部沿筒状导体的长度方向延伸，且在开 闭缺口部22的方向上可以弯曲筒状导体。另外，对于图3所示的电极20的架空电力线100的安装方法为在缺口部22打开 的状态(图3 (a))使架空电力线100接触突起部21 (这里为两个突起部21)，配置在筒状导 体的大致中央。然后，沿关闭缺口部22的方向使筒状导体返回到原来的弯曲状态，使卡合 部23卡合(图3(b))。再者，如图4所示，电极20也可以具备嵌合部25，该嵌合部将架空电力线100嵌合 在筒状导体的圆周方向中的一端，也可以在另一端具有锥状部26，该锥状部为越接近另一 端，筒状导体的厚度越薄的薄壁状。另外，对于图4所示的电极20的架空电力线100的安装方法为相对于嵌合部25 在筒状导体的内侧使锥状部26弯曲(图4(a))将架空电力线100与嵌合部25嵌合(图 4(b))。然后，使筒状导体返回原来的弯曲状态，以便相对于嵌合部25在筒状导体的外侧配 置锥状部26(图4(c))。此外，电极20并不局限于该形状，也可以是通过绝缘子将导体架设在架空电力线 100上，或者也可以将在导体上进行了绝缘被覆的被覆线在架空电力线100上直接卷绕成 螺旋状。再者，如果工作电容Cu存储电荷的情况下，电极20的材质并不局限于铝等金属， 也可以使用导电性或者半导电性的合成树脂。另外，在本第一实施例中，使用长度为2. 5m 的半导电性的聚乙烯制的筒状导体。特别是，架空电力线100为有绝缘被覆的，对要求耐电 压性能的情况，有必要对包括电极20的电源装置或负载200表面进行与电线同等的绝缘被覆。例如，如图5(a)所示，并联谐振条件设定电路部10由电感La构成。该电感在由 架空电力线100和电极20之间的绝缘体构成的电容Ca与负载200之间并联连接，且与电容Ca并联谐振。另外，电感La由安装电源装置的架空电力线100的类型和电极20以及绝缘体30 的规格决定，当电容Ca的值为固定时，选定电路的部件，以便满足与电容Ca并联谐振的条 件。这样，通过使电容Ca和电感La并联谐振，从而互相的电流相抵消，保持电容Ca和 电感La的合成阻抗为无限大(⑴)，如图5(b)所示，可以省略电容Ca和电感La，可以看作 为负载200和工作电容Cu串联连接的等效电路。因此，在现有的电源装置中，对于电路中流动的电流通过负载200和电容Cx的并 联部分，分流成负载200和电容Cx，一部分流入由绝缘体形成电容(绝缘体的Cx)，而在本发 明涉及的电源装置中，全部的电流流入负载200中，成为对于负载200而言电流的流入效率 良好的电源装置。此外，例如，图6 (a)所示，并联谐振条件设定电路部10也可以由可变电感Lb构成 的电路组成，该可变电感在电容Ca和负载200之间并联连接，且可以调节电感量以便与电 容Ca并联谐振。S卩，由于调节可变电感Lb的电感量，以由电容Ca和可变电感Lb构成的并联电路 作为并联谐振电路，因此，没有必要预先选定满足与电容Ca的并联谐振条件的电感Lb的电 路部件，且可以适应于安装有电源装置的各种类型的架空线100。特别是，即使在根据负载 200的耗电量电极的长度发生变动时，也可以调节可变电感Lb的电感量，以保持并联谐振的 条件。另外，电容Ca和可变电感Lb的并联谐振使可变电感Lb的电感量变化的同时，测定 输出部50中的电压值，显示最大值时为所需的并联谐振状态。此外，替代可变电感也可以 使用半固定电感，该半固定电感在对于架空电力线100上的电源装置安装时仅进行一次调 节后不再变动。此外，例如，图6 (b)所示，并联谐振条件设定电路部10也可以由与电容Ca并联连 接的可变电容Cb和电感La构成的电路组成。S卩，由于调节可变电容Cb的电容量，且以电容Ca、可变电容Cb以及电感La构成的 并联电路作为并联谐振电路，因此，没有必要预先选定满足与电容Ca的并联谐振条件的电 感La的电路部件，且可以适应于安装有电源装置的各种类型的架空线100。特别是，即使在 根据负载200的耗电量电极20的长度发生变动时，也可以调节可变电容Cb的电容量，以保 持并联谐振的条件。另外，电容Ca、可变电容Cb和电感La的并联谐振使可变电容Cb的电容量变化的同 时，测定输出部50中的电压值，显示最大值时为所需的并联谐振状态。此外，替代作为可变 电容Cb的可变电容器也可以使用半固定电容器，该半固定电容器在对于架空电力线100上 的电源装置安装时，仅进行一次调节后不再变动。此外，在第一实施例中，对电极20为一个筒状导体的情况进行了说明。但是，电极 20的构成也可以由使一个筒状导体接触且内嵌其他的筒状导体的多个不同直径的筒状导 体构成，相对于其他的筒状导体能够自由滑动地设置一个筒状导体。例如，如图7所示，可 以考虑适当地选择不同直径的多个筒状导体20a、20b、20c和20d进行组合。由此，可以根据负载200的耗电量来调节电极20的长度，可以构成满足需要的小型化的电极20。同样，如图8所示，由于电极20将一端具有凸部27，另一端具有凹部28的筒状导 体20e的凸部27和凹部28嵌合，多个连接一起所构成，因此，可以根据负载200的耗电量 来调节电极20的长度，可以构成满足需要的小型化的电极20。第二实施例图9(a)为表示图1(b)所示的电源装置的等效电路的一个实施例的电路图，图 9(b)为表示使图9(a)所示的等效电路中并联电路处于谐振状态的等效电路的电路图。在 图9中，与图1至图8相同符号表示相同或相应的部分，其说明省略。在本第二实施例中，与第一实施例的不同之处，仅在使变压器1并联连接在电容(； 和负载200之间这点上，除下述变压器1所产生的作用效果外，与第一实施例起到相同的作 用效果。变压器1将从并联谐振条件设定电路部10的输入部40输入的初级电压进行降 压，作为次级电压从输出部50输出到负载侧。另外，在本第二实施例中，使用初级线圈的卷 绕数N1和次级线圈的卷绕数N2的卷绕数之比(N/N2)为100的变压器1，但是，并不局限于 该卷绕数之比。这里，在变压器1中，作为第一假设，磁通量全部仅通过铁心中与两线圈交链；作 为第二假设，线圈的电阻可以忽视；作为第三假设，铁损可以忽视；作为第四假设，铁心的 饱和可以忽视；作为第五假设，铁心的导磁率为无限大，励磁电流也可以忽视；假设以上五 个的虚拟的变压器称作理想变压器la。在理想变压器Ia中，根据假设磁通量全部仅通过铁心中与两线圈交链。但是，在 实际的变压器1中，除与初级及次级的两线圈交链的主磁通量外，存在仅与初级线圈交链 而与次级线圈不交链的磁通量，和仅与次级线圈交链而与初级线圈不交链的磁通量，这些 称作漏磁通量。利用该漏磁通量的电动势通过分别串联连接没有漏磁通量的理想变压器Ia的初 级线圈和次级线圈的电感可以作为产生的电抗电压下降来处理。因此，若设初级漏电抗为 X1和次级漏电抗为χ2，如图9 (a)所示，能够以分别与理想变压器Ia的初级线圈和次级线圈 串联连接的漏电抗X1和X2来表示其影响。另外，在理想变压器Ia中，根据假设忽视了线圈的电阻。但是，因为实际的变压器 中线圈有电阻，所以，伴随由此产生的电压下降和铜损。因此，若设初级线圈的电阻为巧和 次级线圈的电阻为r2，如图9 (a)所示，能够以分别与理想变压器Ia的初级线圈和次级线圈 串联连接的电阻Α和r2来表示其影响。此外，如图9(a)所示，为了将初级和次级的耦合线圈作为理想变压器la，也可以 设置与初级线圈并联的励磁电流的通路。该旁路由作为铁损电流的通路的励磁电导gQ和 作为磁化电流的通路的励磁电纳k的并联电路构成。这样，如图9(a)所示，变压器1可以用等效电路来表示，该等效电路由初级线圈的 电阻巧、初级漏电抗X1、励磁电纳Iv励磁电导g(l、理想变压器la、次级线圈的电阻巧以及次 级漏电抗X2构成。此外，变压器1中的合成阻抗Z1和合成阻抗Z2作为微小的电压下降起作用，该合 成阻抗Z1由初级线圈的电阻T1和初级漏电抗X1构成；该合成阻抗Z2由次级线圈的电阻r2和次级漏电抗X2构成。但是，因为这里的电压下降一般非常小，且对电路影响小，所以，可 以忽视。此外，通过调节可变电容Cb，且造成电容Ca和可变电容Cb与励磁电纳Idci的并联谐 振的状态，从而互相的电流相抵消，通过保持电容Ca、可变电容Cb以及励磁电纳Idci的合成阻 抗为无限大(⑴)，如图9(b)所示，可以看作为单纯的等效电路。另外，电容Ca、可变电容Cb以及励磁电纳Idci的并联谐振使可变电容Cb的电容量变 化的同时，测定变压器1的初级侧、次级侧或者输出部50中的电压值，显示最大值时为所需 的并联谐振状态。特别是，优先设定成通过未图示的中央处理装置(Central Processing Unit =CPU)，开闭使可变电容Cb逐步地变化的开关，电压为最大值。但是，架空电力线100的 类型或电极20的构成上，在电容Ca变动小的情况，通过将变压器1的励磁电纳k设为适当 的值，从而可以将可变电容Cb设定为固定或省略。这里，设定变压器1的初级线圈的卷绕数N1和次级线圈的卷绕数N2的卷绕数之比 (N1Z^N2)设为100，设想为将IkQ的负载200连接到电源装置的输出部50上的情况。在该情况下，可知从初级侧所见的负载200的阻抗为乘以卷绕数之比平方后的 值，所以，为10ΜΩ ( = IkQ X IOO2)，非常大。S卩，通过变压器1的阻抗匹配作用，将负载200中的IkQ阻抗转换成IOMΩ的阻抗。此外，变压器1的初级侧中存在励磁电导g(1，但是，该值非常小(电阻值非常大)。因此，从初级侧所见的负载200的阻抗和励磁电导g(l的并联电路的合成阻抗为较 大值，即使是与工作电容Cu的分压，也在变压器1的初级侧施加了大的电压。另外，为了由一个变压器来应付变压器1，因为励磁电导g(l变小，所以，有必要使变 压器1的线圈比保持在所需值的同时，增加初级线圈的卷绕数。为此，变压器1的形状变得 过大，除在安装于架空电力线100上存在障碍外，还由于使用铁损少的特殊材质的铁心，所 以，成本变高。因此，通过将能批量生产的小型变压器在架空电力线100的长度方向多个排列串 联连接，使电源装置廉价，能够小型化，在卷绕数比保持一定的状态，可以使励磁电导gQ变 小。另外，在本第一实施例中，8个变压器串联连接构成变压器1。如上所述，在涉及本发明的电源装置中，由于使变压器1的励磁电纳k、与其并联 插入的电容Ca以及可变电容Cb处于并联谐振的状态，保持这些合成阻抗为无限大(⑴)， 因此，可以得到励磁电导g(1、理想变压器Ia以及负载200上产生的高压的同时，流入电容Ca 侧的电流相抵消，从而可以提高对负载200的电流的流入效率。此外，通过变压器1的阻抗 匹配，可以对负载200施加大的电压。特别是，在涉及本发明的电源装置中，因为并联谐振条件设定电路部10的电路元 件为仅由可变电容Cb和变压器1构成的单纯的电路组成，所以，在架空电力线100上安装 时，在实际的大小和重量下，若计测设备等的耗电量为比较小的负载200时，可以连续地供 H1^ ο第三实施例图10(a)为表示图1(b)所示的电源装置的等效电路的一个实施例的电路图，图 10(b)为表示使图10(a)所示的等效电路中并联电路处于谐振状态的等效电路的电路图。在图10中，与图1至图9相同符号表示相同或相应的部分，其说明省略。在本第三实施例中，与第二实施例的不同之处，仅在替代使可变电容Cb连接变压 器1的初级侧，使可变电感Lb并联连接在变压器1的次级线圈和负载200之间这点上，除 下述可变电感Lb所产生的作用效果外，与第二实施例起到相同的作用效果。通过可变电感Lb调节电感量，从而造成电容Ca与励磁电纳k和可变电感Lb的并 联谐振的状态，从而互相的电流相抵消，通过保持电容Ca、励磁电纳Idci以及可变电感Lb的合 成阻抗为无限大(⑴)，如图10(b)所示，可以看作为单纯的等效电路。另外，电容Ca、励磁电纳Idci以及可变电感Lb的并联谐振使可变电感Lb电感量变化 的同时，测定变压器1的初级侧、次级侧或者输出部50中的电压值，显示最大值时为所需的 并联谐振状态。特别是，优先设定成通过未图示的中央处理装置(CPU)，开闭使可变电感Lb 逐步地变化的开关，电压为最大值。但是，架空电力线100的类型或电极20的构成上，在电 容Ca变动小的情况，通过将变压器1的励磁电纳k设定为适当的值，从而可以将可变电感 Lb设定为固定或省略。这里，对通过将可变电感Lb或者固定电感La与变压器1的次级侧连接的作用效果 进行说明。首先，在图10(a)中，不连接可变电感Lb的变压器1的变压方式中，因为流入励磁 电导go的损失部分的铁损电流变小，所以，增加初级线圈的卷绕数，减小励磁电导g0(增大 电阻值)是有效果的。对此，增加初级线圈的卷绕数使得励磁电纳k的电感量增大，为了保持电容Ca和 励磁电纳k的并联谐振状态，有必要减小电容Ca。S卩，为了减少电容Ca，需要减小与架空电力线100相对向的电极20的面积(缩短筒 状导体的长度)，或者扩大架空电力线100和电极20之间的间隔(加大筒状导体的内径)。然而，减小与架空电力线100相对向的电极20的面积(缩短筒状导体的长度)，存 在有从架空电力线100得到的电力下降的问题。此外，扩大架空电力线100和电极20之间 的间隔(加大筒状导体的内径)，存在有会导致电源装置大型化的问题。对此，考虑将新的电感L (可变电感Lb或者固定电感La)并联连接在电容Ca和变 压器1的初级线圈的之间，使与励磁电纳k合成的电感值减小，但是，追加能够抗加载在变 压器1的初级侧的高压的电感L，存在有会导致电源装置大型化的问题。因此，在涉及本发明的电源装置中，通过将新的电感L与低电压的变压器1的次级 侧连接，从而在力求电源装置小型化的同时，不降低从架空电力线100所得到的电力，起到 可以保持电容Ca与励磁电纳k和新的电感L (可变电感Lb或者固定电感La)的并联谐振的 状态的作用效果。如上所述，在涉及本发明的电源装置中，使电容Ca与其并联插入的变压器1的励 磁电纳k和可变电感Lb处于并联谐振的状态，通过保持这些合成阻抗为无限大(⑴)，可 以得到励磁电导g(l、理想变压器Ia以及负载200产生的高压的同时，使流入电容Ca侧的电 流相抵消，可以提高对负载200的电流的流入效率。此外，通过变压器1的阻抗匹配，从而 可以对负载200施加大的电压。特别是，在涉及本发明的电源装置中，因为并联谐振条件设定电路部10的电路元 件为仅由可变电感Lb和变压器1构成的单纯的电路组成，所以，在架空电力线100上安装时，在实际的大小和重量下，若计测设备等的耗电量为比较小的负载200时，可以连续地供 H1^ ο第四实施例图11(a)为用于说明在三相三线制架空电力线和架空线状导体中的空间电容的 说明图，图11(b)表示在架空线状导体上安装了用于实施本发明的第四实施例中的电源装 置后的状态的构成概况图。图12(a)为表示图11(b)所示的电源装置的等效电路的一个实 施例的电路图，图12(b)为表示使图12(a)所示的等效电路中并联电路处于谐振状态的等 效电路的电路图。在图11至图12中，与图1至图10相同符号表示相同或相应的部分，其 说明省略。在本第四实施例中，与第一实施例、第二实施例以及第三实施例的不同之处，仅在 替代架空电力线100在架空线状导体110上安装电源装置这点上，除下述在架空线状导体 110上安装电源装置所产生的作用效果外，与第一实施例、第二实施例以及第三实施例起到 相同的作用效果。在图11 (a)中，当架空线状导体110为架空地线时，为了像避雷针那样诱导雷击防 止直接击中架空电力线100，或者减少雷云导致的感应雷的发生，所以，在架空输送线路的 铁塔或电柱等支撑物的顶部架设接地线。该架空线状导体110，因为一般都接地，所以，和上述的工作电容一样，在三相三线 的各线之间与各线和架空线状导体110之间存在电容。整理这些电容，转换成在各线和架 空线状导体110之间工作的电容为Cut；、Cvg和Cwe。这里，如图1(a)所示的工作电容Cu、Cv和Cw为将架空电力线100和大地(包括架 空线状导体110或支撑物等接地结构物)之间产生的电容与三相三线的各线之间产生的电 容进行合成，将所有替换成相对于中性点(接地)300a的电容。对此，图11 (a)所示的电容Cm、Cvi和Cwi通过使相对于架空线状导体110的电容 CUG>CVG和Cwe独立于工作电容CpCv和Cw中，从而该部分的中性点(接地)300a之间的电容 减少，以与图1 (a)所示的工作静电电容量Cu、Cv和Cw不同的电容Cm、Cvi和Cwi来记载。此外，在图12(a)中，电容Cae为架空线状导体110与安装在架空线状导体110上 的电极20的绝缘体之间构成的电容，与可变电容Cbe并联连接。在本第四实施例中，通过将涉及本发明的电源装置的电极20安装在架空线状导 体110上，从而使来自三相三线的各线的给各电容(^、Cvg和Cwe充电的充电电流通过电极 20流入架空线状导体110中，起到可以向并联谐振条件设定电路部10供应充电电流的作用 效果。但是，在各电容Cue、CTC和Cwe为相同值时，不能得到电力。这是因为在与三相三线 的各线和架空电力线100并排设置而架设的架空线状导体110的线间距离相等的情况下， 各电容CUG, Cvg和Cwg的值一致，给各电容CUG, Cvg和Cwg充电的相位的120度(2 π /3 (rad)) 位差电流相互抵消。因此，在本第四实施例中，在与三相三线的各线和架空电力线100并列设置而架 设的架空线状导体110的线间距离不一致的位置，有必要分别布置架空电力线100和架空 线状导体110。此外，当在架空线状导体110上安装电源装置时，因为在包括电极20的电源装置
14或负载200上产生电压，所以，优选在其表面进行适当的绝缘被覆。
另外，在本第四实施例涉及的电源装置中，使用在并联谐振条件设定电路部10中 设置变压器1的例进行了说明，但是，即使为上述第一实施例或者第三实施例中的并联谐 振条件设定电路部10的构成，也起到与第四实施例中的作用效果同样的作用效果。
权利要求
一种安装在架空线上向负载供电的电源装置，其特征在于，包括电容，该电容由所述架空线和通过绝缘体沿该架空线的长度方向延伸的电极构成；电感，该电感与所述电容并联连接；输出部，该输出部从由所述电容和所述电感构成的并联电路的两端引出；以所述并联电路作为并联谐振电路，从所述输出部供电。
2.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于所述电感为可变电感，电源装置调节 该可变电感的电感量，且以所述并联电路作为并联谐振电路。
3.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于包括与所述电容并联连接的可变电 容，电源装置调节所述可变电容的电容量，且以所述并联电路作为并联谐振电路。
4.根据权利要求1或3所述的电源装置，其特征在于包括使初级电压降压，且输出次 级电压的变压器，所述电感与以所述输出部作为次级侧的所述变压器的励磁电纳成分相适 应。
5.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于，包括 变压器，该变压器使初级电压降压，且输出次级电压；电感，该电感在所述变压器的次级侧与次级线圈并联连接；与所述电容并联连接的电感与以所述输出部作为次级侧的所述变压器的励磁电纳成 分相适应。
6.根据权利要求5所述的电源装置，其特征在于在所述变压器的次级侧与次级线圈 并联连接的电感为可变电感，电源装置调节该可变电感的电感量，且以所述并联电路作为 并联谐振电路。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的电源装置，其特征在于所述电极为在一定 的长度上内嵌所述架空线的筒状导体。
8.根据权利要求7所述的电源装置，其特征在于所述电极由使一个所述筒状导体接 触且内嵌其他的所述筒状导体的多个直径不同的筒状导体构成，相对于其他的筒状导体能 够自由滑动地设置该一个筒状导体。
9.根据权利要求7所述的电源装置，其特征在于多个所述筒状导体连接构成所述电极。
全文摘要
本发明为一种电源装置，其包括电容(Ca)，该电容由架空电力线(100)和通过绝缘体(30)沿架空电力线(100)的长度方向延伸的电极(20)构成；电感(La)，该电感与电容(Ca)并联连接；输出部(50)，该输出部从由电容(Ca)和电感(La)构成的并联电路的两端引出。电源装置通过以并联电路作为并联谐振电路，从输出部(50)供电，为小型化且简单的结构，与现有的电源装置相比，可以提高对负载供电的效率。
文档编号H02J17/00GK101884154SQ20088011880
公开日2010年11月10日 申请日期2008年11月28日 优先权日2007年12月4日
发明者寺崎康二, 小田英范, 蒲原弘昭 申请人:大电株式会社