專利名稱：電源裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種向負載供電的電源裝置，該負載是安裝在與輸電線路或配電線路 的架空電力線或者架空地線、通訊線(由吊線支撐的金屬通訊電纜或光纜等)或支線路等 的架空電力線并列設置而架設的架空線狀導體(以下將架空電力線和架空線狀導體統(tǒng)稱 為架空線)上使用的，測量架空線的狀態(tài)(電壓、電流、溫度或者運轉等)或架空線的周圍 狀態(tài)(風速、日照量或者氣壓等)的計測設備、通過無線或有線對架空線的狀態(tài)進行收發(fā)信 的通訊設備、用于標志架空線存在的標志燈或者用于表示架空電力線為火線的顯示裝置等 的電氣設備。
背景技術：
以前，作為安裝在架空電力線上使用的電氣設備的電源使用電池，但是，電池有壽 命，即使長的在2、3年的周期中，需要對火線作業(yè)或者線路停電而進行電池交換。此外，作為安裝在架空電力線上使用的電氣設備的電源也有使用太陽能電池的， 但是，為了確保發(fā)電量，太陽能電池大型化，在架空電力線上安裝困難。此外，為了保證夜間 的電氣設備的工作，所以，與普通電池同時使用，其結果是，存在重量變重，而且還要更換電 池的這一問題。為此，現(xiàn)狀是對于像高壓輸電線那樣，觸電的危險性高的架空電力線，維修頻度高 的電源方式沒有普及。在這種情況下，試驗開發(fā)不使用電池，安裝在架空電力線上得到電力，即使電流不 流入架空電力線，也能確保電力的裝置。例如，公開了一種在現(xiàn)有的架空輸電線路的夜間標志裝置中，將氖光放電管的一 端與輸電線路粘接的同時，另一端無絕緣被覆，將其以適當的間隔卷繞在輸電線路上，氖光 放電管通過被覆線和輸電線路之間的靜電感應點燈。此外，作為現(xiàn)有技術，公開了將金屬管 套在架空輸電線路上用絕緣體支撐其兩端呈同心狀或從架空輸電線路上用絕緣子架設了 導體的吊線(例如，參照專利文獻1)。此外，公開了在現(xiàn)有的靜電感應型電源供應裝置中，包括絕緣體，該絕緣體卷繞 在變電站內的電力線導體上呈螺旋狀；電極，該電極從該絕緣體上以重疊方式卷繞呈螺旋 狀；整流電路，該整流電路將從該電極引出的輸入導線和從電力線導體引出的輸入導線作 為初級側，將次級側與傳感器連接(例如，參照專利文獻2)。此外，公開了在現(xiàn)有的輸配電系統(tǒng)的計測設備用電源裝置中，包括保護電路，該 保護電路將通過空間電極得到的電壓轉換成適當的電壓，且抑制過電壓；整流電路，該整流 電路將來自保護電路的電壓從交流轉換成直流；充電電池，該充電電池存儲從整流電路輸 出的電力；電壓檢測器，該電壓檢測器檢測充電電池的電壓；電壓發(fā)生器，該電壓發(fā)生器從 檢測出的電壓中將必要的電壓間歇輸出到計測設備的負載(例如，參照專利文獻3)。專利文獻1 日本實公昭39-29852號公報專利文獻2 日本特開平10-262349號公報
專利文獻3 日本特開2003-284252號公報

發(fā)明內容
發(fā)明所要解決的課題現(xiàn)有的架空輸電線路的夜間標志裝置和靜電感應型電源供應裝置通過在輸電線 路(電力線導體)上設置絕緣體，再在絕緣體上設置導體(電極)，使輸電線路和導體之間 的電容(絕緣體的Cx)與導體和大地之間的電容(空間C)串聯(lián)連接，負載直接連接輸電線 路和導體之間的電容的兩極，或者負載通過整流電路直接連接。即，如圖13(a)所示，為等 效的兩個電容串聯(lián)電路，負載200與輸電線路IOOa和導體之間的電容(絕緣體的Cx)并聯(lián) 連接。圖13(a)為現(xiàn)有的架空輸電線路的夜間標志裝置和靜電感應型電源供應裝置的等效 電路。另外，在圖13(a)中，分別地，符號201a表示整流電路，符號300表示大地。此外，現(xiàn)有的輸配電系統(tǒng)的計測設備用電源裝置，其中兩個電極以輸配電線路為 中心，按一定間隔設置成同心圓狀。如圖13(b)所示，構成串聯(lián)電路，該串聯(lián)電路為輸配電 線路IOOb和一個電極之間的電容(絕緣體的C1)、一個電極和另一個電極之間的電容(絕緣 體的Cx)以及另一個電極和地面之間的電容(空間C)串聯(lián)連接，負載200與中間電容(絕 緣體的Cx)并列連接。圖13(b)為現(xiàn)有的輸配電系統(tǒng)的計測設備用電源裝置的等效電路。 另外，在圖13(b)中，分別地，符號201表示保護電路或整流電路等構成的電源電路部，符號 300表示大地。在此，在現(xiàn)有的架空輸電線路的夜間標志裝置、靜電感應型電源供應裝置以及輸 配電系統(tǒng)的計測設備用電源裝置(以下稱作現(xiàn)有的電源裝置)的等效電路中的空間C，因為 電極和大地300之間或輸電線路IOOa各相之間的間隔非常大，所以，電容變得非常小，電極 長每米僅為IOpF左右。當將其換算成阻抗時，在商用頻率中，大概為300ΜΩ的極大值。特 別是，進行大電力輸電的輸電線路IOOa中，因為輸電線路IOOa和大地300之間或輸電線路 IOOa各相之間的間隔設得較大，所以，一般為更大的值。另一方面，在圖13(a)或者圖13(b)的電容Cx和與其并聯(lián)加入的負載200的合成 阻抗，因為負載200的阻抗占大部分，所以，大概為數kQ以下。這樣，在由現(xiàn)有的電源裝置構成的電容器串聯(lián)電路中，相對于負載200和電容Cx 的并聯(lián)部分的合成阻抗，電極和大地之間的阻抗絕對地大，因為施加于負載200的電壓由 負載200和電容Cx的合成阻抗與電極和大地之間的阻抗的比(圖13(b)的情況，也與電容 C1的阻抗的比有關)來決定，所以，負載200上幾乎不產生電壓。此外，關于電路中流動的電流，由將負載200和電容Cx的合成阻抗與電極和大地 之間的阻抗進行合成(圖13(b)的情況，電容C1的阻抗也是合成)后的阻抗決定。但是， 因為電極和大地之間的阻抗大，所以，結果是成為將空間C進行充電的極微弱的電流。再者，電路中流動的電流，在負載200與電容Cx的并聯(lián)部分中，分流成負載200側 和電容Cx側，在由絕緣體形成的電容(絕緣體的Cx)中，也存在有因為耗電而成為效率極差 的電源裝置的問題。特別是，現(xiàn)有的電源裝置需要采用通過充分加長或加粗電極，加大相對向的架空 電力線之間或者與大地之間的電容量的對策，或者需要使用次級電池緩慢地存儲電力之 后，間歇地發(fā)生一定以上的電壓，驅動負載200等對策，以便彌補這種效率差，可以向負載200供應必要的電力。但存在導致電源裝置的大型化，電路變得復雜化的問題。本發(fā)明的目的是提供一種用于解決上述問題而制成的小型化且簡單的構造，與現(xiàn) 有的電源裝置相比，提高對負載的供電效率的電源裝置。用于解決課題的方法在本發(fā)明涉及的電源裝置中，包括電容，該電容由架空線和通過絕緣體沿架空線 的長度方向延伸的電極構成；電感，該電感與所述電容并聯(lián)連接；輸出部，該輸出部從由所 述電容和所述電感構成的并聯(lián)電路的兩端引出。以所述并聯(lián)電路作為并聯(lián)諧振電路，從所 述輸出部供電。此外，在本發(fā)明涉及的電源裝置中，根據需要，所述電感為可變電感，調節(jié)該可變 電感的電感量，且以所述并聯(lián)電路作為并聯(lián)諧振電路。此外，在本發(fā)明涉及的電源裝置中，包括與所述電容并聯(lián)連接的可變電容，調節(jié)所 述可變電容的電容量，且以所述并聯(lián)電路作為并聯(lián)諧振電路。再者，在本發(fā)明涉及的電源裝置中，根據需要，包括使初級電壓降壓，且輸出次級 電壓的變壓器，所述電感與以所述輸出部作為次級側的所述變壓器的勵磁電納成分相適應。此外，在本發(fā)明涉及的電源裝置中，根據需要，包括變壓器，該變壓器使初級電壓 降壓，且輸出次級電壓；電感，該電感在所述變壓器的次級側與次級線圈并聯(lián)連接。與所述 電容并聯(lián)連接的電感與以所述輸出部作為次級側的所述變壓器的勵磁電納成分相適應。此外，在本發(fā)明涉及的電源裝置中，根據需要，在所述變壓器的次級側與次級線圈 并聯(lián)連接的電感為可變電感，調節(jié)該可變電感的電感量，且以所述并聯(lián)電路作為并聯(lián)諧振 電路。此外，在本發(fā)明涉及的電源裝置中，根據需要，所述電極為在一定的長度上內嵌所 述架空線的筒狀導體。此外，在本發(fā)明涉及的電源裝置中，根據需要，所述電極由使一個所述筒狀導體接 觸且內嵌其他的所述筒狀導體的多個直徑不同的筒狀導體構成，相對于其他的筒狀導體能 夠自由滑動地設置該一個筒狀導體。再者，在本發(fā)明涉及的電源裝置中，根據需要，多個筒狀導體連接構成所述電極。發(fā)明效果在本發(fā)明涉及的電源裝置中，由于包括電容，該電容由架空線和通過絕緣體沿該 架空線的長度方向延伸的電極構成；電感，該電感與所述電容并聯(lián)連接；輸出部，該輸出部 從由所述電容和所述電感構成的并聯(lián)電路的兩端引出；并且，以所述并聯(lián)電路作為并聯(lián)諧 振電路，從所述輸出部供電，因此，全部的電流流入負載側，對于負載而言成為電流的流入 效率良好的電源裝置。此外，在本發(fā)明涉及的電源裝置中，根據需要，由于所述電感為可變電感，調節(jié)該 可變電感的電感量，且以所述并聯(lián)電路作為并聯(lián)諧振電路，因此，沒有必要預先選定滿足與 電容并聯(lián)諧振的條件的電感的電路部件，且可以適應于安裝有電源裝置的各種種類的架空 線。特別是，即使在根據負載的耗電量使電極的長度發(fā)生變動時，也可以調節(jié)可變電感的電 感量，以保持并聯(lián)諧振的條件。此外，在本發(fā)明涉及的電源裝置中，由于包括與所述電容并聯(lián)連接的可變電容，該調節(jié)可變電容的電容量，且以所述并聯(lián)電路作為并聯(lián)諧振電路，因此，沒有必要預先選定滿 足與電容并聯(lián)諧振的條件的電感的電路部件，且可以適應于安裝有電源裝置的各種類型的 架空線。特別是，即使在根據負載的耗電量使電極的長度發(fā)生變動時，也可以調節(jié)可變電容 的電容量，以保持并聯(lián)諧振的條件。再者，在本發(fā)明涉及的電源裝置中，根據需要，由于包括使初級電壓降壓，且輸出 次級電壓的變壓器，所述電感與以所述輸出部作為次級側的所述變壓器的勵磁電納成分相 適應，因此，勵磁電納與電容(或者電容和可變電容的合成值)構成并聯(lián)諧振電路，可以提 高對負載的電流的流入效率。此外，可以加大從初級側所見的負載的阻抗，有效地提高通過 與空間電容分壓產生的變壓器的初級電壓，與現(xiàn)有的電源裝置相比，可以提高對負載的供 電效率。此外，在本發(fā)明涉及的電源裝置中，根據需要，由于包括變壓器，該變壓器使初級 電壓降壓，且輸出次級電壓；電感，該電感在所述變壓器的次級側與次級線圈并聯(lián)連接；并 且，由于與所述電容并聯(lián)連接的電感與以所述輸出部作為次級側的所述變壓器的勵磁電納 成分相對應，因此，勵磁電納和電感與電容構成并聯(lián)諧振電路，可以提高對負載的電流的流 入效率。此外，可以加大從初級側所見的負載的阻抗，有效地提高通過與空間電容分壓產生 的變壓器的初級電壓，與現(xiàn)有的電源裝置相比，可以提高對負載的供電效率。特別是，通過 將電感與低電壓的變壓器的次級側連接，在力求電源裝置小型化的同時，不降低從架空電 力線所得到的電力，可以保持電容與勵磁電納和電感的并聯(lián)諧振狀態(tài)。此外，在本發(fā)明涉及的電源裝置中，根據需要，由于在所述變壓器的次級側與次級 線圈并聯(lián)連接的電感為可變電感，調節(jié)該可變電感的電感量，且以所述并聯(lián)電路作為并聯(lián) 諧振電路，因此，沒有必要預先選定滿足與電容和勵磁電納并聯(lián)諧振的條件的電感的電路 部件，且可以適應于安裝有電源裝置的各種類型的架空線。特別是，即使在根據負載的耗電 量使電極的長度發(fā)生變動時，也可以調節(jié)可變電感的電感量，以保持并聯(lián)諧振的條件。此外，在本發(fā)明涉及的電源裝置中，根據需要，由于所述電極為在一定的長度上內 嵌所述架空線的筒狀導體，因此，與在架空輸電線路通過絕緣子架設了導體的或將在導體 上進行絕緣被覆的被覆線在架空電力線上直接卷繞成螺旋狀的相比，從而可以使相對向的 架空電力線之間或者與大地之間的電容增加，可以增加負載側得到的電力。此外，在本發(fā)明涉及的電源裝置中，根據需要，由于所述電極由使一個所述筒狀導 體接觸且內嵌其他的所述筒狀導體的多個直徑不同的筒狀導體構成，相對于其他的筒狀導 體能夠自由滑動地設置該一個筒狀導體，因此，使一個筒狀導體相對于其他的筒狀導體滑 動，可以根據負載的耗電量來調節(jié)電極的長度，可以構成滿足需要的小型化的電極。再者，在本發(fā)明涉及的電源裝置中，根據需要，由于所述電極與多個筒狀導體連接 而構成，因此，可以根據負載的耗電量來調節(jié)電極的長度，可以構成滿足需要的小型化的電 極。


圖1的(a)為用于說明在三相三線制架空電力線中的工作電容的說明圖，(b)為 表示在架空電力線上安裝了用于實施本發(fā)明的第一實施例中的電源裝置后的狀態(tài)的構成 概況圖。
圖2的(a)為表示圖1 (b)所示的電源裝置的電極的一個實施例的側視圖，(b)為 圖2 (a)所示的電極的正視圖。圖3的(a)為圖1(b)所示的電源裝置的電極安裝在其他實施例中的架空電力線 上之前的正視圖，(b)為圖1(b)所示的電源裝置的電極安裝在其他實施例中架空電力線上 之后的正視圖。圖4的(a)為圖1(b)所示的電源裝置的電極安裝在另一其他實施例中的架空電 力線上之前的正視圖，(b)為將架空電力線嵌合于圖4(a)所示的嵌合部之后的正視圖，(c) 為圖1(b)所示的電源裝置的電極安裝在另一其他實施例中的架空電力線上之后的正視 圖。圖5的(a)為表示圖1(b)所示的電源裝置的等效電路的一個實施例的電路圖， (b)為表示使圖5(a)所示的等效電路中的并聯(lián)電路處于諧振狀態(tài)的等效電路的電路圖。圖6的(a)為表示圖1(b)所示的電源裝置的等效電路的其他實施例的電路圖， (b)為表示圖1(b)所示的電源裝置的等效電路的另一其他實施例的電路圖。圖7為表示圖1 (b)所示電源裝置的電極的其他實施例的側視圖。圖8的(a)為表示圖1 (b)所示的電源裝置的電極的另一其他實施例的分解立體 圖，(b)為圖8(a)所示的電極的側視圖。圖9的(a)為表示圖1(b)所示的電源裝置的等效電路的一個實施例的電路圖， (b)為表示使圖9(a)所示的等效電路中并聯(lián)電路處于諧振狀態(tài)的等效電路的電路圖。圖10的(a)為表示圖1(b)所示的電源裝置的等效電路的一個實施例的電路圖， (b)為表示使圖10(a)所示的等效電路中并聯(lián)電路處于諧振狀態(tài)的等效電路的電路圖。圖11的(a)為用于說明在三相三線制架空電力線和架空線狀導體中的空間電容 的說明圖，(b)為表示在架空線狀導體上安裝了用于實施本發(fā)明的第四實施例中的電源裝 置后的狀態(tài)的構成概況圖。圖12的(a)為表示圖11(b)所示的電源裝置的等效電路的一個實施例的電路圖， (b)為表示使圖12(a)所示的等效電路中并聯(lián)電路處于諧振狀態(tài)的等效電路的電路圖。圖13的(a)為現(xiàn)有的架空輸電線路的夜間標志裝置和靜電感應型電源供應裝置 的等效電路，(b)為現(xiàn)有的輸配電系統(tǒng)的計測設備用電源裝置的等效電路。符號說明
1變壓器
Ia理想變壓器
10并聯(lián)諧振條件設定電路部
20電極
20a筒狀導體
20b筒狀導體
20c筒狀導體
21突起部
22缺口部
23卡合部
24薄壁部
25嵌合部
26錐狀部
27凸部
28凹部
30絕緣體
40輸入部
50輸出部
100架空電力線
IOOa輸電線路
IOOb輸配電線路
110架空線狀導體
200負載
300大地
300a中性點(接地)
具體實施例方式第一實施例圖1(a)為用于說明在三相三線制架空電力線中的工作電容的說明圖，圖1(b)表 示在架空電力線上安裝了用于實施本發(fā)明的第一實施例中的電源裝置后的狀態(tài)的構成概 況圖；圖2(a)為表示圖1(b)所示的電源裝置的電極的一個實施例的側視圖，圖2(b)為圖 2(a)所示的電極的正視圖；圖3(a)為圖1(b)所示的電源裝置的電極安裝在其他實施例中 的架空電力線上之前的正視圖，圖3(b)為圖1(b)所示的電源裝置的電極安裝在其他實施 例中的架空電力線上之后的正視圖；圖4(a)為圖1(b)所示的電源裝置的電極安裝在另一 其他實施例中的架空電力線上之前的正視圖，圖4(b)為將架空電力線嵌合于圖4(a)所示 的嵌合部之后的正視圖，圖4(c)為圖1(b)所示的電源裝置的電極安裝在另一其他實施例 中的架空電力線上之后的正視圖；圖5(a)為表示圖1(b)所示的電源裝置的等效電路的一 個實施例的電路圖，圖5(b)為表示使圖5(a)所示的等效電路中的并聯(lián)電路處于諧振狀態(tài) 的等效電路的電路圖。圖6(a)為表示圖1(b)所示的電源裝置的等效電路的其他實施例的 電路圖，圖6(b)為表示圖1(b)所示的電源裝置的等效電路的另一其他實施例的電路圖；圖 7為表示圖1 (b)所示電源裝置的電極的其他實施例的側視圖；圖8的(a)為表示圖1 (b)所 示的電源裝置的電極的另一其他實施例的分解立體圖，圖8(b)為圖8(a)所示的電極的側 視圖。在圖1(a)中，架空電力線100為架空電力線中的三相三線制的各相電力線，三相 三線的各線之間與各線和大地之間存在電容。整理這些電容，轉換成在各線和三相三線的 中性點(接地)300a之間工作的電容為工作電容Cu、Cv、Cw。以下，對在U相的架空電力線100上安裝涉及本發(fā)明的電源裝置的電極20的情況 進行說明。在圖1(b)中，涉及本發(fā)明的電源裝置包括電極20，該電極通過空氣等的絕緣體 30沿架空電力線100的長度方向延伸；并聯(lián)諧振條件設定電路部10，該并聯(lián)諧振條件設定電路部具有由架空電力線100和電極20之間的絕緣體構成的電容C，以及使其并聯(lián)諧振的 電感L ；輸入部40，該輸入部由使用將并聯(lián)諧振條件設定電路部10的輸入側的一端與電極 20連接，另一端與架空電力線100的導體連接的未圖示的器具(例如針電極式電極夾)等， 連接架空電力線100的導線等構成；輸出部50，該輸出部由為并聯(lián)諧振條件設定電路部10 的輸出側，用于連接負載200且供電的電纜等構成。如圖2所示，電極20為在一定的長度上內嵌架空電力線100的筒狀導體，具備突 起部21，該突起部相對于與筒狀導體的長度方向垂直的截面位于大致中央，用于支撐架空 電力線100;具備缺口部22，該缺口部沿筒狀導體的長度方向延伸，用于將架空電力線100 插入筒狀導體的內部。由此，筒狀導體沒有必要像沒有缺口部22的金屬管那樣，為了插入 金屬管的內部而切斷架空電力線100，可以使對于架空電力線100的筒狀導體的安裝變得 各易ο另外，電極20的突起部21只要可以支撐架空電力線100，并不局限于該形狀和個數。此外，也可以不設置用于將架空電力線100插入筒狀導體的內部的缺口部22，而 筒狀導體由半圓柱狀的兩個部件構成，使該兩個部件相對向，夾持架空電力線100。此外，如圖3所示，電極20也可以包括卡合部23，該卡合部將筒狀導體的圓周方 向上的相對向的端部互相卡合；薄壁部24，該薄壁部沿筒狀導體的長度方向延伸，且在開 閉缺口部22的方向上可以彎曲筒狀導體。另外，對于圖3所示的電極20的架空電力線100的安裝方法為在缺口部22打開 的狀態(tài)(圖3 (a))使架空電力線100接觸突起部21 (這里為兩個突起部21)，配置在筒狀導 體的大致中央。然后，沿關閉缺口部22的方向使筒狀導體返回到原來的彎曲狀態(tài)，使卡合 部23卡合(圖3(b))。再者，如圖4所示，電極20也可以具備嵌合部25，該嵌合部將架空電力線100嵌合 在筒狀導體的圓周方向中的一端，也可以在另一端具有錐狀部26，該錐狀部為越接近另一 端，筒狀導體的厚度越薄的薄壁狀。另外，對于圖4所示的電極20的架空電力線100的安裝方法為相對于嵌合部25 在筒狀導體的內側使錐狀部26彎曲(圖4(a))將架空電力線100與嵌合部25嵌合(圖 4(b))。然后，使筒狀導體返回原來的彎曲狀態(tài)，以便相對于嵌合部25在筒狀導體的外側配 置錐狀部26(圖4(c))。此外，電極20并不局限于該形狀，也可以是通過絕緣子將導體架設在架空電力線 100上，或者也可以將在導體上進行了絕緣被覆的被覆線在架空電力線100上直接卷繞成 螺旋狀。再者，如果工作電容Cu存儲電荷的情況下，電極20的材質并不局限于鋁等金屬， 也可以使用導電性或者半導電性的合成樹脂。另外，在本第一實施例中，使用長度為2. 5m 的半導電性的聚乙烯制的筒狀導體。特別是，架空電力線100為有絕緣被覆的，對要求耐電 壓性能的情況，有必要對包括電極20的電源裝置或負載200表面進行與電線同等的絕緣被覆。例如，如圖5(a)所示，并聯(lián)諧振條件設定電路部10由電感La構成。該電感在由 架空電力線100和電極20之間的絕緣體構成的電容Ca與負載200之間并聯(lián)連接，且與電容Ca并聯(lián)諧振。另外，電感La由安裝電源裝置的架空電力線100的類型和電極20以及絕緣體30 的規(guī)格決定，當電容Ca的值為固定時，選定電路的部件，以便滿足與電容Ca并聯(lián)諧振的條 件。這樣，通過使電容Ca和電感La并聯(lián)諧振，從而互相的電流相抵消，保持電容Ca和 電感La的合成阻抗為無限大(⑴)，如圖5(b)所示，可以省略電容Ca和電感La，可以看作 為負載200和工作電容Cu串聯(lián)連接的等效電路。因此，在現(xiàn)有的電源裝置中，對于電路中流動的電流通過負載200和電容Cx的并 聯(lián)部分，分流成負載200和電容Cx，一部分流入由絕緣體形成電容(絕緣體的Cx)，而在本發(fā) 明涉及的電源裝置中，全部的電流流入負載200中，成為對于負載200而言電流的流入效率 良好的電源裝置。此外，例如，圖6 (a)所示，并聯(lián)諧振條件設定電路部10也可以由可變電感Lb構成 的電路組成，該可變電感在電容Ca和負載200之間并聯(lián)連接，且可以調節(jié)電感量以便與電 容Ca并聯(lián)諧振。S卩，由于調節(jié)可變電感Lb的電感量，以由電容Ca和可變電感Lb構成的并聯(lián)電路 作為并聯(lián)諧振電路，因此，沒有必要預先選定滿足與電容Ca的并聯(lián)諧振條件的電感Lb的電 路部件，且可以適應于安裝有電源裝置的各種類型的架空線100。特別是，即使在根據負載 200的耗電量電極的長度發(fā)生變動時，也可以調節(jié)可變電感Lb的電感量，以保持并聯(lián)諧振的 條件。另外，電容Ca和可變電感Lb的并聯(lián)諧振使可變電感Lb的電感量變化的同時，測定 輸出部50中的電壓值，顯示最大值時為所需的并聯(lián)諧振狀態(tài)。此外，替代可變電感也可以 使用半固定電感，該半固定電感在對于架空電力線100上的電源裝置安裝時僅進行一次調 節(jié)后不再變動。此外，例如，圖6 (b)所示，并聯(lián)諧振條件設定電路部10也可以由與電容Ca并聯(lián)連 接的可變電容Cb和電感La構成的電路組成。S卩，由于調節(jié)可變電容Cb的電容量，且以電容Ca、可變電容Cb以及電感La構成的 并聯(lián)電路作為并聯(lián)諧振電路，因此，沒有必要預先選定滿足與電容Ca的并聯(lián)諧振條件的電 感La的電路部件，且可以適應于安裝有電源裝置的各種類型的架空線100。特別是，即使在 根據負載200的耗電量電極20的長度發(fā)生變動時，也可以調節(jié)可變電容Cb的電容量，以保 持并聯(lián)諧振的條件。另外，電容Ca、可變電容Cb和電感La的并聯(lián)諧振使可變電容Cb的電容量變化的同 時，測定輸出部50中的電壓值，顯示最大值時為所需的并聯(lián)諧振狀態(tài)。此外，替代作為可變 電容Cb的可變電容器也可以使用半固定電容器，該半固定電容器在對于架空電力線100上 的電源裝置安裝時，僅進行一次調節(jié)后不再變動。此外，在第一實施例中，對電極20為一個筒狀導體的情況進行了說明。但是，電極 20的構成也可以由使一個筒狀導體接觸且內嵌其他的筒狀導體的多個不同直徑的筒狀導 體構成，相對于其他的筒狀導體能夠自由滑動地設置一個筒狀導體。例如，如圖7所示，可 以考慮適當地選擇不同直徑的多個筒狀導體20a、20b、20c和20d進行組合。由此，可以根據負載200的耗電量來調節(jié)電極20的長度，可以構成滿足需要的小型化的電極20。同樣，如圖8所示，由于電極20將一端具有凸部27，另一端具有凹部28的筒狀導 體20e的凸部27和凹部28嵌合，多個連接一起所構成，因此，可以根據負載200的耗電量 來調節(jié)電極20的長度，可以構成滿足需要的小型化的電極20。第二實施例圖9(a)為表示圖1(b)所示的電源裝置的等效電路的一個實施例的電路圖，圖 9(b)為表示使圖9(a)所示的等效電路中并聯(lián)電路處于諧振狀態(tài)的等效電路的電路圖。在 圖9中，與圖1至圖8相同符號表示相同或相應的部分，其說明省略。在本第二實施例中，與第一實施例的不同之處，僅在使變壓器1并聯(lián)連接在電容(； 和負載200之間這點上，除下述變壓器1所產生的作用效果外，與第一實施例起到相同的作 用效果。變壓器1將從并聯(lián)諧振條件設定電路部10的輸入部40輸入的初級電壓進行降 壓，作為次級電壓從輸出部50輸出到負載側。另外，在本第二實施例中，使用初級線圈的卷 繞數N1和次級線圈的卷繞數N2的卷繞數之比(N/N2)為100的變壓器1，但是，并不局限于 該卷繞數之比。這里，在變壓器1中，作為第一假設，磁通量全部僅通過鐵心中與兩線圈交鏈；作 為第二假設，線圈的電阻可以忽視；作為第三假設，鐵損可以忽視；作為第四假設，鐵心的 飽和可以忽視；作為第五假設，鐵心的導磁率為無限大，勵磁電流也可以忽視；假設以上五 個的虛擬的變壓器稱作理想變壓器la。在理想變壓器Ia中，根據假設磁通量全部僅通過鐵心中與兩線圈交鏈。但是，在 實際的變壓器1中，除與初級及次級的兩線圈交鏈的主磁通量外，存在僅與初級線圈交鏈 而與次級線圈不交鏈的磁通量，和僅與次級線圈交鏈而與初級線圈不交鏈的磁通量，這些 稱作漏磁通量。利用該漏磁通量的電動勢通過分別串聯(lián)連接沒有漏磁通量的理想變壓器Ia的初 級線圈和次級線圈的電感可以作為產生的電抗電壓下降來處理。因此，若設初級漏電抗為 X1和次級漏電抗為χ2，如圖9 (a)所示，能夠以分別與理想變壓器Ia的初級線圈和次級線圈 串聯(lián)連接的漏電抗X1和X2來表示其影響。另外，在理想變壓器Ia中，根據假設忽視了線圈的電阻。但是，因為實際的變壓器 中線圈有電阻，所以，伴隨由此產生的電壓下降和銅損。因此，若設初級線圈的電阻為巧和 次級線圈的電阻為r2，如圖9 (a)所示，能夠以分別與理想變壓器Ia的初級線圈和次級線圈 串聯(lián)連接的電阻Α和r2來表示其影響。此外，如圖9(a)所示，為了將初級和次級的耦合線圈作為理想變壓器la，也可以 設置與初級線圈并聯(lián)的勵磁電流的通路。該旁路由作為鐵損電流的通路的勵磁電導gQ和 作為磁化電流的通路的勵磁電納k的并聯(lián)電路構成。這樣，如圖9(a)所示，變壓器1可以用等效電路來表示，該等效電路由初級線圈的 電阻巧、初級漏電抗X1、勵磁電納Iv勵磁電導g(l、理想變壓器la、次級線圈的電阻巧以及次 級漏電抗X2構成。此外，變壓器1中的合成阻抗Z1和合成阻抗Z2作為微小的電壓下降起作用，該合 成阻抗Z1由初級線圈的電阻T1和初級漏電抗X1構成；該合成阻抗Z2由次級線圈的電阻r2和次級漏電抗X2構成。但是，因為這里的電壓下降一般非常小，且對電路影響小，所以，可 以忽視。此外，通過調節(jié)可變電容Cb，且造成電容Ca和可變電容Cb與勵磁電納Idci的并聯(lián)諧 振的狀態(tài)，從而互相的電流相抵消，通過保持電容Ca、可變電容Cb以及勵磁電納Idci的合成阻 抗為無限大(⑴)，如圖9(b)所示，可以看作為單純的等效電路。另外，電容Ca、可變電容Cb以及勵磁電納Idci的并聯(lián)諧振使可變電容Cb的電容量變 化的同時，測定變壓器1的初級側、次級側或者輸出部50中的電壓值，顯示最大值時為所需 的并聯(lián)諧振狀態(tài)。特別是，優(yōu)先設定成通過未圖示的中央處理裝置(Central Processing Unit =CPU)，開閉使可變電容Cb逐步地變化的開關，電壓為最大值。但是，架空電力線100的 類型或電極20的構成上，在電容Ca變動小的情況，通過將變壓器1的勵磁電納k設為適當 的值，從而可以將可變電容Cb設定為固定或省略。這里，設定變壓器1的初級線圈的卷繞數N1和次級線圈的卷繞數N2的卷繞數之比 (N1Z^N2)設為100，設想為將IkQ的負載200連接到電源裝置的輸出部50上的情況。在該情況下，可知從初級側所見的負載200的阻抗為乘以卷繞數之比平方后的 值，所以，為10ΜΩ ( = IkQ X IOO2)，非常大。S卩，通過變壓器1的阻抗匹配作用，將負載200中的IkQ阻抗轉換成IOMΩ的阻抗。此外，變壓器1的初級側中存在勵磁電導g(1，但是，該值非常小(電阻值非常大)。因此，從初級側所見的負載200的阻抗和勵磁電導g(l的并聯(lián)電路的合成阻抗為較 大值，即使是與工作電容Cu的分壓，也在變壓器1的初級側施加了大的電壓。另外，為了由一個變壓器來應付變壓器1，因為勵磁電導g(l變小，所以，有必要使變 壓器1的線圈比保持在所需值的同時，增加初級線圈的卷繞數。為此，變壓器1的形狀變得 過大，除在安裝于架空電力線100上存在障礙外，還由于使用鐵損少的特殊材質的鐵心，所 以，成本變高。因此，通過將能批量生產的小型變壓器在架空電力線100的長度方向多個排列串 聯(lián)連接，使電源裝置廉價，能夠小型化，在卷繞數比保持一定的狀態(tài)，可以使勵磁電導gQ變 小。另外，在本第一實施例中，8個變壓器串聯(lián)連接構成變壓器1。如上所述，在涉及本發(fā)明的電源裝置中，由于使變壓器1的勵磁電納k、與其并聯(lián) 插入的電容Ca以及可變電容Cb處于并聯(lián)諧振的狀態(tài)，保持這些合成阻抗為無限大(⑴)， 因此，可以得到勵磁電導g(1、理想變壓器Ia以及負載200上產生的高壓的同時，流入電容Ca 側的電流相抵消，從而可以提高對負載200的電流的流入效率。此外，通過變壓器1的阻抗 匹配，可以對負載200施加大的電壓。特別是，在涉及本發(fā)明的電源裝置中，因為并聯(lián)諧振條件設定電路部10的電路元 件為僅由可變電容Cb和變壓器1構成的單純的電路組成，所以，在架空電力線100上安裝 時，在實際的大小和重量下，若計測設備等的耗電量為比較小的負載200時，可以連續(xù)地供 H1^ ο第三實施例圖10(a)為表示圖1(b)所示的電源裝置的等效電路的一個實施例的電路圖，圖 10(b)為表示使圖10(a)所示的等效電路中并聯(lián)電路處于諧振狀態(tài)的等效電路的電路圖。在圖10中，與圖1至圖9相同符號表示相同或相應的部分，其說明省略。在本第三實施例中，與第二實施例的不同之處，僅在替代使可變電容Cb連接變壓 器1的初級側，使可變電感Lb并聯(lián)連接在變壓器1的次級線圈和負載200之間這點上，除 下述可變電感Lb所產生的作用效果外，與第二實施例起到相同的作用效果。通過可變電感Lb調節(jié)電感量，從而造成電容Ca與勵磁電納k和可變電感Lb的并 聯(lián)諧振的狀態(tài)，從而互相的電流相抵消，通過保持電容Ca、勵磁電納Idci以及可變電感Lb的合 成阻抗為無限大(⑴)，如圖10(b)所示，可以看作為單純的等效電路。另外，電容Ca、勵磁電納Idci以及可變電感Lb的并聯(lián)諧振使可變電感Lb電感量變化 的同時，測定變壓器1的初級側、次級側或者輸出部50中的電壓值，顯示最大值時為所需的 并聯(lián)諧振狀態(tài)。特別是，優(yōu)先設定成通過未圖示的中央處理裝置(CPU)，開閉使可變電感Lb 逐步地變化的開關，電壓為最大值。但是，架空電力線100的類型或電極20的構成上，在電 容Ca變動小的情況，通過將變壓器1的勵磁電納k設定為適當的值，從而可以將可變電感 Lb設定為固定或省略。這里，對通過將可變電感Lb或者固定電感La與變壓器1的次級側連接的作用效果 進行說明。首先，在圖10(a)中，不連接可變電感Lb的變壓器1的變壓方式中，因為流入勵磁 電導go的損失部分的鐵損電流變小，所以，增加初級線圈的卷繞數，減小勵磁電導g0(增大 電阻值)是有效果的。對此，增加初級線圈的卷繞數使得勵磁電納k的電感量增大，為了保持電容Ca和 勵磁電納k的并聯(lián)諧振狀態(tài)，有必要減小電容Ca。S卩，為了減少電容Ca，需要減小與架空電力線100相對向的電極20的面積(縮短筒 狀導體的長度)，或者擴大架空電力線100和電極20之間的間隔(加大筒狀導體的內徑)。然而，減小與架空電力線100相對向的電極20的面積(縮短筒狀導體的長度)，存 在有從架空電力線100得到的電力下降的問題。此外，擴大架空電力線100和電極20之間 的間隔(加大筒狀導體的內徑)，存在有會導致電源裝置大型化的問題。對此，考慮將新的電感L (可變電感Lb或者固定電感La)并聯(lián)連接在電容Ca和變 壓器1的初級線圈的之間，使與勵磁電納k合成的電感值減小，但是，追加能夠抗加載在變 壓器1的初級側的高壓的電感L，存在有會導致電源裝置大型化的問題。因此，在涉及本發(fā)明的電源裝置中，通過將新的電感L與低電壓的變壓器1的次級 側連接，從而在力求電源裝置小型化的同時，不降低從架空電力線100所得到的電力，起到 可以保持電容Ca與勵磁電納k和新的電感L (可變電感Lb或者固定電感La)的并聯(lián)諧振的 狀態(tài)的作用效果。如上所述，在涉及本發(fā)明的電源裝置中，使電容Ca與其并聯(lián)插入的變壓器1的勵 磁電納k和可變電感Lb處于并聯(lián)諧振的狀態(tài)，通過保持這些合成阻抗為無限大(⑴)，可 以得到勵磁電導g(l、理想變壓器Ia以及負載200產生的高壓的同時，使流入電容Ca側的電 流相抵消，可以提高對負載200的電流的流入效率。此外，通過變壓器1的阻抗匹配，從而 可以對負載200施加大的電壓。特別是，在涉及本發(fā)明的電源裝置中，因為并聯(lián)諧振條件設定電路部10的電路元 件為僅由可變電感Lb和變壓器1構成的單純的電路組成，所以，在架空電力線100上安裝時，在實際的大小和重量下，若計測設備等的耗電量為比較小的負載200時，可以連續(xù)地供 H1^ ο第四實施例圖11(a)為用于說明在三相三線制架空電力線和架空線狀導體中的空間電容的 說明圖，圖11(b)表示在架空線狀導體上安裝了用于實施本發(fā)明的第四實施例中的電源裝 置后的狀態(tài)的構成概況圖。圖12(a)為表示圖11(b)所示的電源裝置的等效電路的一個實 施例的電路圖，圖12(b)為表示使圖12(a)所示的等效電路中并聯(lián)電路處于諧振狀態(tài)的等 效電路的電路圖。在圖11至圖12中，與圖1至圖10相同符號表示相同或相應的部分，其 說明省略。在本第四實施例中，與第一實施例、第二實施例以及第三實施例的不同之處，僅在 替代架空電力線100在架空線狀導體110上安裝電源裝置這點上，除下述在架空線狀導體 110上安裝電源裝置所產生的作用效果外，與第一實施例、第二實施例以及第三實施例起到 相同的作用效果。在圖11 (a)中，當架空線狀導體110為架空地線時，為了像避雷針那樣誘導雷擊防 止直接擊中架空電力線100，或者減少雷云導致的感應雷的發(fā)生，所以，在架空輸送線路的 鐵塔或電柱等支撐物的頂部架設接地線。該架空線狀導體110，因為一般都接地，所以，和上述的工作電容一樣，在三相三線 的各線之間與各線和架空線狀導體110之間存在電容。整理這些電容，轉換成在各線和架 空線狀導體110之間工作的電容為Cut；、Cvg和Cwe。這里，如圖1(a)所示的工作電容Cu、Cv和Cw為將架空電力線100和大地(包括架 空線狀導體110或支撐物等接地結構物)之間產生的電容與三相三線的各線之間產生的電 容進行合成，將所有替換成相對于中性點(接地)300a的電容。對此，圖11 (a)所示的電容Cm、Cvi和Cwi通過使相對于架空線狀導體110的電容 CUG>CVG和Cwe獨立于工作電容CpCv和Cw中，從而該部分的中性點(接地)300a之間的電容 減少，以與圖1 (a)所示的工作靜電電容量Cu、Cv和Cw不同的電容Cm、Cvi和Cwi來記載。此外，在圖12(a)中，電容Cae為架空線狀導體110與安裝在架空線狀導體110上 的電極20的絕緣體之間構成的電容，與可變電容Cbe并聯(lián)連接。在本第四實施例中，通過將涉及本發(fā)明的電源裝置的電極20安裝在架空線狀導 體110上，從而使來自三相三線的各線的給各電容(^、Cvg和Cwe充電的充電電流通過電極 20流入架空線狀導體110中，起到可以向并聯(lián)諧振條件設定電路部10供應充電電流的作用 效果。但是，在各電容Cue、CTC和Cwe為相同值時，不能得到電力。這是因為在與三相三線 的各線和架空電力線100并排設置而架設的架空線狀導體110的線間距離相等的情況下， 各電容CUG, Cvg和Cwg的值一致，給各電容CUG, Cvg和Cwg充電的相位的120度(2 π /3 (rad)) 位差電流相互抵消。因此，在本第四實施例中，在與三相三線的各線和架空電力線100并列設置而架 設的架空線狀導體110的線間距離不一致的位置，有必要分別布置架空電力線100和架空 線狀導體110。此外，當在架空線狀導體110上安裝電源裝置時，因為在包括電極20的電源裝置
14或負載200上產生電壓，所以，優(yōu)選在其表面進行適當的絕緣被覆。
另外，在本第四實施例涉及的電源裝置中，使用在并聯(lián)諧振條件設定電路部10中 設置變壓器1的例進行了說明，但是，即使為上述第一實施例或者第三實施例中的并聯(lián)諧 振條件設定電路部10的構成，也起到與第四實施例中的作用效果同樣的作用效果。
權利要求
一種安裝在架空線上向負載供電的電源裝置，其特征在于，包括電容，該電容由所述架空線和通過絕緣體沿該架空線的長度方向延伸的電極構成；電感，該電感與所述電容并聯(lián)連接；輸出部，該輸出部從由所述電容和所述電感構成的并聯(lián)電路的兩端引出；以所述并聯(lián)電路作為并聯(lián)諧振電路，從所述輸出部供電。
2.根據權利要求1所述的電源裝置，其特征在于所述電感為可變電感，電源裝置調節(jié) 該可變電感的電感量，且以所述并聯(lián)電路作為并聯(lián)諧振電路。
3.根據權利要求1所述的電源裝置，其特征在于包括與所述電容并聯(lián)連接的可變電 容，電源裝置調節(jié)所述可變電容的電容量，且以所述并聯(lián)電路作為并聯(lián)諧振電路。
4.根據權利要求1或3所述的電源裝置，其特征在于包括使初級電壓降壓，且輸出次 級電壓的變壓器，所述電感與以所述輸出部作為次級側的所述變壓器的勵磁電納成分相適 應。
5.根據權利要求1所述的電源裝置，其特征在于，包括 變壓器，該變壓器使初級電壓降壓，且輸出次級電壓；電感，該電感在所述變壓器的次級側與次級線圈并聯(lián)連接；與所述電容并聯(lián)連接的電感與以所述輸出部作為次級側的所述變壓器的勵磁電納成 分相適應。
6.根據權利要求5所述的電源裝置，其特征在于在所述變壓器的次級側與次級線圈 并聯(lián)連接的電感為可變電感，電源裝置調節(jié)該可變電感的電感量，且以所述并聯(lián)電路作為 并聯(lián)諧振電路。
7.根據權利要求1至6中的任一項所述的電源裝置，其特征在于所述電極為在一定 的長度上內嵌所述架空線的筒狀導體。
8.根據權利要求7所述的電源裝置，其特征在于所述電極由使一個所述筒狀導體接 觸且內嵌其他的所述筒狀導體的多個直徑不同的筒狀導體構成，相對于其他的筒狀導體能 夠自由滑動地設置該一個筒狀導體。
9.根據權利要求7所述的電源裝置，其特征在于多個所述筒狀導體連接構成所述電極。
全文摘要
本發(fā)明為一種電源裝置，其包括電容(Ca)，該電容由架空電力線(100)和通過絕緣體(30)沿架空電力線(100)的長度方向延伸的電極(20)構成；電感(La)，該電感與電容(Ca)并聯(lián)連接；輸出部(50)，該輸出部從由電容(Ca)和電感(La)構成的并聯(lián)電路的兩端引出。電源裝置通過以并聯(lián)電路作為并聯(lián)諧振電路，從輸出部(50)供電，為小型化且簡單的結構，與現(xiàn)有的電源裝置相比，可以提高對負載供電的效率。
文檔編號H02J17/00GK101884154SQ20088011880
公開日2010年11月10日 申請日期2008年11月28日 優(yōu)先權日2007年12月4日
發(fā)明者寺崎康二, 小田英范, 蒲原弘昭 申請人:大電株式會社