トランス電源のLC平滑回路について

三相200Vを24Vに降圧したあと全波整流をして、その後LCの平滑回路で直流にしたいと考えています.出力電流は100Aを想定しています。このときのLとCの値はどうやって算出するのでしょうか.計算法を教えて下さい。また解説している本やHPがありましたら教えてください。お願いします。

No.6 ベストアンサー 回答者： LCR707 回答日時： 2006/06/11 13:54

　三相トランスで三相交流の２４Vを作り、三相半波または三相全波整流すれば、そのリップルは単相に比べてずっと小さいし、LC平滑回路はコンデンサ入力型平滑回路に比べれば、その計算は簡単です。

　
　整流波形に含まれるリップルを、LCローパスフィルタにより除きます。東日本の場合、三相半波の場合のリップル周波数は150Hz、三相全波の場合は300Hzなので、LCフィルタのカットオフ周波数をこれより小さくして、リップル成分を望みのレベルまで低減させます。なお、負荷抵抗としてのRがCに並列になります。Rの大きさは、最大負荷24V100Aのとき0.24Ωなので、R=0.24Ω～∞Ωの範囲になります。負荷が軽いとき、直流電流よりも、リップル電流のほうが大きくなり、そのときLに逆方向に電流が流れようとしますが、整流ダイオードがあるので流れず、Lの電流が不連続になります。つまり、この領域では、コンデンサ入力型平滑回路に近くなります。この境界はLが大きいほど小さくなります。
　
　直流出力電圧は、基本的に整流波形の平均値になります。負荷電流を流すことにより、内部抵抗による電圧降下が生じますから、それを含めて三相トランスの２次電圧を逆算します。負荷電流が小さい領域では、上で述べたようにコンデンサ入力型になって、出力電圧が整流波形のピークに近づきます。
　
　チョークコイルLには最大で100Aの直流電流が流れるので、その場合でも所要のインダクタンスが得られるように、通常はコアにギャップを入れることになります。最大直流電流と、必要なインダクタンスを指定して、トランスメーカに注文すれば良いと思います。このとき、あまりインダクタンスを欲張ると、三相トランスより寸法が大きくなることもあります。あらかじめ許容できる寸法を指定して、どの位のインダクタンスが得られるかを問い合わせたほうが良いかも知れません。
　

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。普通のLCフィルタとして考えればよいのですね。

>あまりインダクタンスを欲張ると、三相トランスより>寸法が大きくなることもあります。

と言う事は計算値で出したLの値より小さくしたほうが良いということでしょうか?その辺のサジ加減はどうしたら良いでしょうか?またよろしければ、参考になる書籍があったら教えて下さい。

お礼日時：2006/06/12 18:20

No.10 回答者： T2FD 回答日時： 2006/06/14 21:23

No.7 mii-japanさんの意見に賛成、トラック用のバッテリーと充電器で

代用できないですか？

この回答へのお礼

やはり、最初のトランスとLCフィルタの回路でやろうと思っています。

お礼日時：2006/06/19 10:05

No.9 回答者： TVT92MB 回答日時： 2006/06/14 19:48

14sqのケーブルの種類が不明ですが、このサイズの許容電流は把握されていますか？

電圧に関係なく100Aは無理でしょう。
14ｓｑですとせいぜい50A程度です。
もっとも、スラットケーブルもしくはニュースラットケーブルなら許容電流が一般のケーブルに比較して大きいですが、100Aとまではいきません。

この回答へのお礼

すません。確かにちゃんと調べたら14sqではなく22sqでした。アドバイスありがとうございます。

お礼日時：2006/06/19 10:02

No.8 回答者： Pesuko 回答日時： 2006/06/13 14:31

1台で済ませる方法がありました

松永プレシジョンのPR30-100　がｉｎ２００Ｖ３相・ｏｕｔ　ＤＣ２４Ｖ１００Ａ可能です。

多分特注トランス＋特注チョークコイルより
安定度、リップ率等が良いと思います。

http://www.matsusada.co.jp/product/lv/pr/spec.html
http://www.matsusada.co.jp/product/lv/pr/PR.pdf

最終的には特注トランスで組むより安くなると思いますが、いかがです？

この回答へのお礼

ありがとうございます。早速調べて検討してみます。

お礼日時：2006/06/13 16:25

No.7 回答者： mii-japan 回答日時： 2006/06/13 09:27

＞リップルは24Vの10%を考えています。

三相全波整流で許容値がそんなに大きいのならば、ほとんど何もしなくても実現できます

三相全波整流では１サイクル六つの整流波が1/6サイクルの間隔で重なります

数μFのCだけで十分ですし、Lを入れたいのならば、電流容量さえまかなえれば、何でもOKです

通常の感覚では、リップル許容値は質問者の１～２桁下です

トランスの容量に余裕が無いと負荷が増えたときの電圧降下が大きくなります

リップルよりも電圧変動率の方が要求が厳しくなるのでは・・・

何に使用したいのかわかりませんが、蓄電池を設置してフローティング充電で使用するのが目的に有っているような気がします

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。蓄電池ですか、なるほど。蓄電池用の電源の電流容量は小さくて済むわけですね。検討したいと思います。

お礼日時：2006/06/13 16:37

No.5 回答者： TVT92MB 回答日時： 2006/06/11 09:41

DC24Vで100Aの出力ですか？？？

現実味に欠けますね。

具体的にどのような用途に御使用でしょうか？

他の方もお書きのようにまずAC200V3相の電源から単相のAC24Vに降圧するさいの、電力会社との契約上の問題とそのためのトランスの問題があります。

DC24Vでの比較的大電流を流す電路を考えると、銅バーでの配線となりますし、地震などをの揺れや温度変化に対する銅バーの伸縮の問題を考慮しエキスパンジョイントを施すなど色々と現実的には問題が多いです。

その辺りも考慮してご質問の無い様に対して考える必要もあろうかと思いますので、具体的なところをお聞かせ願えればと思います。

この回答への補足

回答ありがとうございます。説明不足で申し訳ありません。2次側も3相で三相全波整流をするつもりです。用途は多段の電流増幅をするトランジスタの電源です。LCの平滑回路で10%程度のリップルになればと考えています。配線は銅バーではなく、抵抗が小さい14sqのケーブルを考えていたのですがだめでしょうか?最初はスイッチング電源を考えていたのですが、予算の関係上トランスのほうが安いのではと考えました。大きさはかなり大きくなることを覚悟しております。

補足日時：2006/06/12 18:02

No.4 回答者： mii-japan 回答日時： 2006/06/10 22:06

電話交換機用のDC48V仕様の電源ならばメーカ仕様にありますが、50Aユニットを並列接続する方式です

DC24V仕様の交換機もあるので、それようの物もメーカ仕様にあると思います
以上余談

三相全波整流ですと、単相と比べるとリップルは大幅に少なくなります
LとCの容量はどの程度のリップルを許容するかを決めないと求めようがありません
リップルの許容値はその電源を何に使用するかで大きく異なります
低リップルを要求される場合、蓄電池を利用するのは有効です

蓄電池メーカのサイトに蓄電池充電用の電源についての解説があると思います

10年ほど前に、電話交換機とネットワーク機器の停電バックアップ用にDC48V1200AH、三相200V入力、定格出力200Aの電源装置を導入運用したことがあります、単相のトランス3台は別置で、50Aの電源ユニットはミドルタワーのケース程度の大きさでした、平滑用のコンデンサは入っていましたが、印象に残るような大きさではありませんでした

参考までに

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。説明不足でした。三相全波整流をするつもりです。リップルは24Vの10%を考えています。その後でトランジスタを使用してリップルの影響をなくそうと考えています。

お礼日時：2006/06/12 18:01

No.3 回答者： Pesuko 回答日時： 2006/06/10 20:50

>三相200Vを24Vに降圧したあと

まともなメーカーでそのようなトランスは標準品で販売していないはず。
http://www.swallow.co.jp/products.htm
http://www.toyozumi.co.jp/sentaku/JIS-P.html
http://www.instant.co.jp/
http://www.e-aiharadenki.co.jp/

３相を単相に変換するトランスは特注です（電力会社と契約違反になるらしいという噂を聞いた事がある）
また２４Ｖの全波整流なら２次電圧は１８Ｖ程度ですが
１８Ｖで１００Ａならブスバーが必要です。
たぶんトランスサイズが２０ｋｇを超える物になるかと思います。
特注で作ってくれるのかな？？？
またダイオードも入手難と思いますがその辺はクリアされてますか？
また発熱もすごいですよ、放熱器のサイズもかなりな大きさになります。
何のために１００Ａ必要なんでしょうか？

２００Ｖ入力・出力２４Ｖ７０ＡのＤＣ電源を２個用意したほうが
現実的だと思うけど（それでも１個９万９千円）

コーセル　PBA1500F-２４
http://www.cosel.co.jp/jp/products/sub01-1_04.ht …

この回答へのお礼

回答いただきありがとうございます。説明不足でした。２次側も三相にします。最初はスイッチング電源で考えたのですがPesukoさんの言うとおり高いので、トランス電源を考えています。整流用のダイオードや放熱器のほうはめぼしがついています。

お礼日時：2006/06/12 17:49

No.2 回答者： chirubou 回答日時： 2006/06/10 19:50

ええ？本当に 100 A なんですか？

最初の大きな問題として 100A 流せる L を市販品で探すのは無理なような気がします。

次に C ですが 100A で十分平滑になるような 24V 耐圧の C を探すのもこれまた大変だと思います。

100A というのは大変な数字ですよ。配線も十分太いもの（場合によっては銅の厚板）にしなければなりません。本当に 100A で平滑する必要があるんでしょうか？

この回答への補足

はい!!本当に100Aを流します。リアクトルと電解コンデンサの大きさ、配線の太さは十分に承知しております。電源関係の本を読んだのですが、トランスを使ってCを使って平滑する例はあるのですが,LCでは見つかりませんでした。トランス、リアクトルは特注で作成するつもりです。何か参考になる書籍はないでしょうか?

補足日時：2006/06/12 17:39

No.1 回答者： ginlime 回答日時： 2006/06/10 19:08

以下をご参考にして下さい。

参考URL：http://www.picfun.com/partpwr.html

この回答へのお礼

早速回答ありがとうございます。参考にさせていただきます。

お礼日時：2006/06/12 17:33