JP2012069692A - 負荷時タップ切換装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 バルブの遮断電流を抑え実用化に適した１バルブ方式の負荷時タップ切換装置を提供することにある。
【解決手段】 抵抗切換スイッチＳＷ１、ＶＣＢ切換スイッチＳＷ２、及び通電切換スイッチＳＷ３は、それぞれのＡ接点がＡタップに接続され、それぞれのＢ接点がＢタップに接続され、抵抗切換スイッチＳＷ１の共通接点は、限流抵抗２を介してＶＣＢ切換スイッチＳＷ２のＲ接点に接続され、ＶＣＢ切換スイッチＳＷ２の共通接点と通電切換スイッチＳＷ３の共通接点は、ＶＣＢ３を介して接続され、通電切換スイッチＳＷ３の共通接点が中性点Ｎと接続される負荷時タップ切換装置１。
【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、負荷状態でタップを切り換える負荷時タップ切換装置に関する。
近年、負荷時タップ切換装置は、メインテナンス、耐久性の面から切換開閉器部に真空バルブを使用する要求が高い。また、負荷時タップ切換装置は、従来から省スペース、省コストかつ高容量が要求されている。近年では、都市部に設置される変電施設用変圧器等において、このような要求が大きい。
一般的に、高容量の真空バルブ方式の負荷時タップ切換器では、１相当り２バルブ若しくは４バルブを使用する場合が多い。しかし、バルブの個数の増加は、省スペース及び省コストの障害となる。
そこで、１相当り１バルブを使用する１バルブ方式の負荷時タップ切換装置が知られている。
特開昭６１−７９２１０号公報 特開昭６１−７９２１１号公報
しかしながら、公知の１バルブ方式の負荷時タップ切換装置では、真空バルブによる遮断電流が大きい。このため、負荷時タップ切換装置に、高容量で大型の真空バルブを使用しなければならず、負荷時タップ切換装置の省スペース又は省コストなどの目的を十分に果たせない。
これに対して、遮断電流を抑える負荷時タップ切換装置の電気回路が開示されている。しかしながら、このような電気回路は、構成部品が多かったり、回路が複雑であったり、制御が複雑であったりするため、実用化に適さない。即ち、このような電気回路を満たす構造の負荷時タップ切換装置を製造すると、負荷時タップ切換装置の大型化又は製造コストの増加を招くことになる。
そこで、本発明の実施形態による目的は、バルブの遮断電流を抑え実用化に適した１バルブ方式の負荷時タップ切換装置を提供することにある。
本発明の実施形態の観点に従った負荷時タップ切換装置は、第１のタップに接続される第１の接点と、第２のタップに接続される第２の接点とを切り換える第１の切換スイッチと、前記第１の切換スイッチの共通接点に接続される抵抗と、前記第１のタップに接続される第３の接点と、前記第２のタップに接続される第４の接点と、前記抵抗の前記第１の切換スイッチと異なる側に接続される第５の接点とを切り換える第２の切換スイッチと、前記第２の切換スイッチの共通接点に接続されるバルブと、共通接点が、前記第１のタップ及び前記第２のタップの基準電位となる箇所、及び前記バルブの前記第２の切換スイッチと異なる側に接続され、前記第１のタップに接続される第６の接点と、前記第２のタップに接続される第７の接点と、前記抵抗の前記第１の切換スイッチと異なる側に接続される第８の接点とを切り換える第３の切換スイッチとを備える。
本発明の実施形態に係る負荷時タップ切換装置のＡタップが選択された状態を示す電気回路図。 本実施形態に係る負荷時タップ切換装置のＡタップからＢタップへの切換動作における第１の状態を示す電気回路図。 本実施形態に係る負荷時タップ切換装置のＡタップからＢタップへの切換動作における第２の状態を示す電気回路図。 本実施形態に係る負荷時タップ切換装置のＡタップからＢタップへの切換動作における第３の状態を示す電気回路図。 本実施形態に係る負荷時タップ切換装置のＡタップからＢタップへの切換動作における第４の状態を示す電気回路図。 本実施形態に係る負荷時タップ切換装置のＡタップからＢタップへの切換動作における第５の状態を示す電気回路図。 本実施形態に係る負荷時タップ切換装置のＡタップからＢタップへの切換動作における第６の状態を示す電気回路図。 本実施形態に係る負荷時タップ切換装置のＡタップからＢタップへの切換動作における第７の状態を示す電気回路図。 本実施形態に係る負荷時タップ切換装置のＢタップが選択された状態を示す電気回路図。 本実施形態に係る負荷時タップ切換装置のＢタップからＡタップへの切換動作における第１の状態を示す電気回路図。 本実施形態に係る負荷時タップ切換装置のＢタップからＡタップへの切換動作における第２の状態を示す電気回路図。 本実施形態に係る負荷時タップ切換装置のＢタップからＡタップへの切換動作における第３の状態を示す電気回路図。 本実施形態に係る負荷時タップ切換装置のＢタップからＡタップへの切換動作における第４の状態を示す電気回路図。 本実施形態に係る負荷時タップ切換装置のＢタップからＡタップへの切換動作における第５の状態を示す電気回路図。 本実施形態に係る負荷時タップ切換装置のＢタップからＡタップへの切換動作における第６の状態を示す電気回路図。 本実施形態に係る負荷時タップ切換装置のＢタップからＡタップへの切換動作における第７の状態を示す電気回路図。 本実施形態に係るタップ切換動作による抵抗切換スイッチ、ＶＣＢ切換スイッチ、通電切換スイッチ、及びＶＣＢの各状態へ移行する制御を示すシーケンス図。 本実施形態に係る負荷時タップ切換装置の全体の構成を示す構成図。 本実施形態に係る固定端子パタン、ＶＣＢ、及び限流抵抗の接続構成を外側から見た構成図。 本実施形態に係る抵抗切換スイッチ、ＶＣＢ切換スイッチ、及び通電切換スイッチの構成を示す構成図。 本実施形態に係る抵抗切換スイッチ、ＶＣＢ切換スイッチ、及び通電切換スイッチと固定端子パタンとの接触状態を示す構成図。 本実施形態に係る固定端子パタン、ＶＣＢ、及び限流抵抗の接続構成を内側から見た構成図。 本実施形態に係るＶＣＢを駆動する機構を示す構成図。 本実施形態に係るＶＣＢ切換スイッチ及び通電切換スイッチを駆動する構成を示す構成図。 本実施形態に係る通電カムストッパの上部に突き出た状態を示す構成図。 本実施形態に係る通電カムストッパが底部に収納されている状態を示す構成図。 本実施形態に係る通電切換スイッチの位相調整機構の全体の構成を示す構成図。
以下図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
（実施形態）
図１〜図１６は、本発明の実施形態に係る負荷時タップ切換装置１のタップの切換動作における各状態ＳＴＡ〜ＳＴ７Ａ，ＳＴＢ〜ＳＴ７Ｂを示す電気回路図である。なお、負荷時タップ切換装置１については、３相分のうち１相分の構成について説明し、他の２相は同様に構成されているものとして説明を省略する。また、図中における同一部分には同一符号を付してその詳しい説明を省略し、異なる部分について主に述べる。
負荷時タップ切換装置１は、抵抗切換スイッチＳＷ１と、ＶＣＢ切換スイッチＳＷ２と、通電切換スイッチＳＷ３と、限流抵抗２と、ＶＣＢ（真空バルブ、vacuum circuit breaker）３とを備えている。
抵抗切換スイッチＳＷ１のＡ接点とＶＣＢ切換スイッチＳＷ２のＡ接点は短絡されている。ＶＣＢ切換スイッチＳＷ２のＡ接点と通電切換スイッチＳＷ３のＡ接点は短絡されている。即ち、抵抗切換スイッチＳＷ１、ＶＣＢ切換スイッチＳＷ２、及び通電切換スイッチＳＷ３のそれぞれのＡ接点は全て電気的に接続されている。
抵抗切換スイッチＳＷ１のＢ接点とＶＣＢ切換スイッチＳＷ２のＢ接点は短絡されている。ＶＣＢ切換スイッチＳＷ２のＢ接点と通電切換スイッチＳＷ３のＢ接点は短絡されている。即ち、抵抗切換スイッチＳＷ１、ＶＣＢ切換スイッチＳＷ２、及び通電切換スイッチＳＷ３のそれぞれのＢ接点は全て電気的に接続されている。
抵抗切換スイッチＳＷ１のＡ接点には、Ａタップが接続されている。抵抗切換スイッチＳＷ１のＢ接点には、Ｂタップが接続されている。抵抗切換スイッチＳＷ１の共通接点（コモン）には、限流抵抗２を介して、ＶＣＢ切換スイッチＳＷ２のＲ接点が接続されている。
ＶＣＢ切換スイッチＳＷ２のＲ接点は、通電切換スイッチＳＷ３のＲ接点と短絡されている。ＶＣＢ切換スイッチＳＷ２の共通接点は、ＶＣＢ３を介して、通電切換スイッチＳＷ３の共通接点と接続されている。
通電切換スイッチＳＷ３の共通接点は、変圧器の中性点Ｎと接続されている。中性点Ｎは、Ａタップ及びＢタップのそれぞれのタップ電圧の基準となる電位（例えば０ボルト）を示す箇所である。
図１７は、タップ切換動作による抵抗切換スイッチＳＷ１、ＶＣＢ切換スイッチＳＷ２、通電切換スイッチＳＷ３、及びＶＣＢ３の各状態へ移行する制御を示すシーケンス図である。ＡタップからＢタップへの切換動作は、実線で示している。ＢタップからＡタップへの切換動作は、破線で示している。
まず、図１〜図９及び図１７を参照して、負荷時タップ切換装置１のＡタップからＢタップへの切換動作について説明する。
図１に示す負荷時タップ切換装置１の状態ＳＴＡは、Ａタップが選択されている通常時の状態である。状態ＳＴＡは、抵抗切換スイッチＳＷ１、ＶＣＢ切換スイッチＳＷ２、及び通電切換スイッチＳＷ３が全てＡ接点を選択し、ＶＣＢ３が投入されている状態である。このとき、ＶＣＢ３には接触抵抗があるため、ＶＣＢ３に電流はほとんど流れない。その代わり、負荷電流（トランス主巻線電流）ＩＬは、ＶＣＢ３と並列に接続されているＶＣＢ切換スイッチＳＷ２のＡ接点と通電切換スイッチＳＷ３のＡ接点とを短絡する経路を流れる。
第１段階目の切換動作では、通電切換スイッチＳＷ３がＡ接点からＲ接点に切り換わる。この切換動作による電流の遮断は無い。これにより、負荷時タップ切換装置１は、図１に示す状態ＳＴＡから図２に示す状態ＳＴ１Ａに変化する。状態ＳＴ１Ａでは、ＶＣＢ３に負荷電流ＩＬが流れる。ＶＣＢ切換スイッチＳＷ２のＲ接点と抵抗切換スイッチＳＷ１の共通接点は、限流抵抗２と接続されているため、電流は通電切換スイッチＳＷ３のＲ接点側からはほとんど流れない。
第２段階目の切換動作では、ＶＣＢ３が開放される。このとき、ＶＣＢ３は、負荷電流ＩＬを遮断する。これにより、負荷時タップ切換装置１は、図２に示す状態ＳＴ１Ａから図３に示す状態ＳＴ２Ａに変化する。状態ＳＴ２Ａでは、限流抵抗２に負荷電流ＩＬが流れる。
第３段階目の切換動作では、ＶＣＢ切換スイッチＳＷ２がＡ接点からＲ接点に切り換わる。これにより、負荷時タップ切換装置１は、図３に示す状態ＳＴ２Ａから図４に示す状態ＳＴ３Ａに変化する。
第４段階目の切換動作では、ＶＣＢ３が投入される。これにより、負荷時タップ切換装置１は、図４に示す状態ＳＴ３Ａから図５に示す状態ＳＴ４Ａに変化する。但し、ＶＣＢ３には接触抵抗があるため、ＶＣＢ３に電流はほとんど流れない。
第５段階目の切換動作では、通電切換スイッチＳＷ３がＲ接点からＢ接点に切り換わる。この切換動作による電流の遮断は無い。これにより、負荷時タップ切換装置１は、図５に示す状態ＳＴ４Ａから図６に示す状態ＳＴ５Ａに変化する。状態ＳＴ５Ａでは、ＡタップとＢタップ間が橋絡する。このとき、負荷電流ＩＬは、限流抵抗２によりＶＣＢ３に流れない。よって、負荷電流ＩＬは、通電切換スイッチＳＷ３のＢ接点からＢタップに流れる。一方、橋絡状態によりＡタップとＢタップとの間には、ステップ電圧Ｕｓが発生する。従って、限流抵抗２及びＶＣＢ３を介したＡタップとＢタップとの間には、循環電流Ｉｃが流れる。
第６段階目の切換動作では、ＶＣＢ３が開放される。このとき、ＶＣＢ３は、循環電流ＩＣを遮断する。これにより、負荷時タップ切換装置１は、図６に示す状態ＳＴ５Ａから図７に示す状態ＳＴ６Ａに変化する。状態ＳＴ６Ａでは、負荷時タップ切換装置１は、Ｂタップに切り換わった状態である。
第７段階目の切換動作では、ＶＣＢ切換スイッチＳＷ２がＲ接点からＢ接点に切り換わる。第８段階目の切換動作では、抵抗切換スイッチＳＷ１がＡ接点からＢ接点に切り換わり、ＶＣＢ３が投入される。これにより、負荷時タップ切換装置１は、図７に示す状態ＳＴ６Ａから図８に示す状態ＳＴ７Ａを経て、図９に示す状態ＳＴＢに変化する。第７段階目及び第８段階目による切換動作は、負荷時タップ切換装置１が、次にＢタップからＡタップに切り換えるための事前準備のための動作である。状態ＳＴＢは、Ｂタップが選択されている通常時の状態である。
このようにして、負荷時タップ切換装置１のＡタップからＢタップへの切換動作が行われる。
次に、図９〜図１７及び図１を参照して、負荷時タップ切換装置１のＢタップからＡタップへの切換動作について説明する。なお、ＢタップからＡタップへの切換動作の基本的な内容については、ＡタップからＢタップへの切換動作と同様のため、詳細な説明は省略する。
図９に示す負荷時タップ切換装置１の状態ＳＴＢは、Ｂタップが選択されている通常時の状態である。状態ＳＴＢは、抵抗切換スイッチＳＷ１、ＶＣＢ切換スイッチＳＷ２、及び通電切換スイッチＳＷ３が全てＢ接点を選択し、ＶＣＢ３が投入されている状態である。
第１段階目の切換動作では、通電切換スイッチＳＷ３がＢ接点からＲ接点に切り換わる。これにより、負荷時タップ切換装置１は、図９に示す状態ＳＴＢから図１０に示す状態ＳＴ１Ｂに変化する。
第２段階目の切換動作では、ＶＣＢ３が開放される。このとき、ＶＣＢ３は、負荷電流ＩＬを遮断する。これにより、負荷時タップ切換装置１は、図１０に示す状態ＳＴ１Ｂから図１１に示す状態ＳＴ２Ｂに変化する。
第３段階目の切換動作では、ＶＣＢ切換スイッチＳＷ２がＢ接点からＲ接点に切り換わる。これにより、負荷時タップ切換装置１は、図１１に示す状態ＳＴ２Ｂから図１２に示す状態ＳＴ３Ｂに変化する。
第４段階目の切換動作では、ＶＣＢ３が投入される。これにより、負荷時タップ切換装置１は、図１２に示す状態ＳＴ３Ｂから図１３に示す状態ＳＴ４Ｂに変化する。
第５段階目の切換動作では、通電切換スイッチＳＷ３がＲ接点からＡ接点に切り換わる。これにより、負荷時タップ切換装置１は、図１３に示す状態ＳＴ４Ｂから図１４に示す状態ＳＴ５Ｂに変化する。状態ＳＴ５Ｂでは、ＡタップとＢタップ間が橋絡する。
第６段階目の切換動作では、ＶＣＢ３が開放される。このとき、ＶＣＢ３は、循環電流ＩＣを遮断する。これにより、負荷時タップ切換装置１は、図１４に示す状態ＳＴ５Ｂから図１５に示す状態ＳＴ６Ｂに変化する。
第７段階目の切換動作では、ＶＣＢ切換スイッチＳＷ２がＲ接点からＡ接点に切り換わる。第８段階目の切換動作では、負荷時タップ切換装置１がＢ接点からＡ接点に切り換り、ＶＣＢ３が投入される。これにより、負荷時タップ切換装置１は、図１５に示す状態ＳＴ６Ｂから図１６に示す状態ＳＴ７Ｂを経て、図１に示す状態ＳＴＡに変化する。
このようにして、負荷時タップ切換装置１のＢタップからＡタップへの切換動作が完了する。
図１８〜図２７は、本実施形態に係る負荷時タップ切換装置１の構成を示す構成図である。
図１８は、負荷時タップ切換装置１の全体の構成を示す構成図である。図１９は、固定端子パタン１３、ＶＣＢ３、及び限流抵抗２の接続構成を外側から見た構成図である。図２０は、抵抗切換スイッチＳＷ１、ＶＣＢ切換スイッチＳＷ２、及び通電切換スイッチＳＷ３の構成を示す構成図である。図２１は、抵抗切換スイッチＳＷ１、ＶＣＢ切換スイッチＳＷ２、及び通電切換スイッチＳＷ３と固定端子パタン１３との接触状態を示す構成図である。図２２は、固定端子パタン１３、ＶＣＢ３、及び限流抵抗２の接続構成を内側から見た構成図である。図２３は、ＶＣＢを駆動する機構を示す構成図である。図２４は、ＶＣＢ切換スイッチＳＷ２及び通電切換スイッチＳＷ３を駆動する構成を示す構成図である。
図１８及び図１９を参照して、負荷時タップ切換装置１の全体的な構成について説明する。
負荷時タップ切換装置１の外形は、円筒に近い形状である。駆動伝達軸７は、円筒形状の負荷時タップ切換装置１の円の中心部分を貫くように設けられている。負荷時タップ切換装置１の上部には、上部取付板４が上面を覆うように取り付けられている。上部取付板４の上には、蓄勢取付板９が設けられている。蓄勢機構１０は、蓄勢取付板９の上に取り付けられている。負荷時タップ切換装置１の下部には、下部取付板６が底面を覆うように取り付けられている。
負荷時タップ切換装置１の１相分の構成は、上部取付板４を上面とする円筒部分を長手方向に円の中心から１２０度角で３分割したうちの１分割の構成である。以降では、主に１相分の構成について説明する。他の２相の構成については同様に構成されているものとして説明を省略する。
駆動カム８は、駆動伝達軸７に直結されている。蓄勢機構１０は、蓄えられているエネルギにより駆動伝達軸７を回転させる動力源である。蓄勢機構１０が駆動伝達軸７を回転させることで、駆動カム８が回転する。駆動カム８が回転することにより、ＶＣＢ３、抵抗切換スイッチＳＷ１、ＶＣＢ切換スイッチＳＷ２、及び通電切換スイッチＳＷ３が各々駆動する。駆動伝達軸７が回転することにより、負荷時タップ切換装置１は、タップ切換動作をする。負荷時タップ切換装置１は、駆動伝達軸７の正転と反転を切り換えることにより、ＡタップからＢタップへの切換動作とＢタップからＡタップへの切換動作を切り換える。
負荷時タップ切換装置１の外周部には、固定端子ベース板５が取り付けられている。限流抵抗２及びＶＣＢ３は、固定端子ベース板５よりも内側に収納されている。なお、限流抵抗２は、２つの構成を図示しているが、１つで構成してもよいし、３つ以上で構成してもよい。固定端子ベース板５の外側には、Ａタップ、Ｂタップ及び中性点Ｎにそれぞれ接続するための引き出し端子１７，１８，１９が設けられている。固定端子ベース板５の内側には、固定端子パタン１３が形成されている。固定端子パタン１３は、抵抗切換スイッチＳＷ１、ＶＣＢ切換スイッチＳＷ２、及び通電切換スイッチＳＷ３のそれぞれに対応する固定接点部分を基板にパタン化したものである。
固定端子パタン１３は、図２２に示すように、抵抗上パタン１３ａ、ＶＣＢ可動部パタン１３ｂ、抵抗下パタン１３ｃ、Ａタップパタン１３ｄ、中性点パタン１３ｅ、及びＢタップパタン１３ｆに分割されている。
抵抗上パタン１３ａは、抵抗上接続線１５で、限流抵抗２の上側の端子と接続されている。ＶＣＢ可動部パタン１３ｂは、ＶＣＢ可動部接続線１６で、ＶＣＢ３の可動部側の端子と接続されている。抵抗下パタン１３ｃは、抵抗下接続線１９で、限流抵抗２の下側の端子と接続されている。Ａタップパタン１３ｄは、Ａタップに接続されている。中性点パタン１３ｅは、中性点Ｎに接続されている。また、中性点パタン１３ｅは、ＶＣＢ固定接続線２０で、ＶＣＢ３の固定部側の端子と接続されている。Ｂタップパタン１３ｆは、Ｂタップに接続されている。
図２０及び図２１を参照して、抵抗切換スイッチＳＷ１、ＶＣＢ切換スイッチＳＷ２、及び通電切換スイッチＳＷ３について説明する。
抵抗切換スイッチＳＷ１は、限流抵抗２をＡタップ側とＢタップ側に接続を相互に切り換える。抵抗切換スイッチＳＷ１は、抵抗切換Ａ接点用接触子３３、抵抗切換Ｂ接点用接触子３４、抵抗切換レバー１２、トグルレバー１１、及びトグルバネ２１を備えている。
抵抗切換Ａ接点接触子３３及び抵抗切換Ｂ接点用接触子３４は、抵抗切換レバー１２に接続されている。抵抗切換レバー１２は、駆動カム８の上面に設けられている抵抗切換レバー駆動ピン５１の動作に応じて可動する。トグルレバー１１及びトグルバネ２１は、長手方向が駆動伝達軸７の中心から外周方向に延びる方向に設けられている。トグルレバー１１及びトグルバネ２１は、抵抗切換スイッチＳＷ１をトグルスイッチにするための機構である。
駆動カム８の回転に伴って抵抗切換レバー駆動ピン５１が動作することで、抵抗切換レバー１２が駆動する。抵抗切換レバー１２が駆動することにより、抵抗切換スイッチＳＷ１は、切換動作をする。
抵抗切換スイッチＳＷ１は、図１７に示すように、ＡタップからＢタップへの切換動作とＢタップからＡタップへの切換動作とでシーケンスが異なる。具体的には、抵抗切換スイッチＳＷ１は、タップ切換動作において接点の切り換えが遅れ動作になっている。トグル機構は、この遅れ動作のタイミングを調整する。この調整により、抵抗切換スイッチＳＷ１は、ＡタップからＢタップへの切換動作とＢタップからＡタップへの切換動作との切り換え（正転時と反転時の切り換え）により必要となる位相調整がされる。
ＶＣＢ切換スイッチＳＷ２は、ＶＣＢ３をＡタップ側、限流抵抗側、又はＢタップ側のいずれかに接続を切り換える。ＶＣＢ切換スイッチＳＷ２は、ＶＣＢ切換Ｂ接点用レバー３６、ＶＣＢ切換Ｒ接点用レバー３７、ＶＣＢ切換Ａ接点用レバー３８、ＶＣＢ切換Ｂ接点用接触子５２、ＶＣＢ切換Ｒ接点用接触子５３、及びＶＣＢ切換Ａ接点用接触子５４を備えている。各ＶＣＢ切換接触子５２〜５４は、それぞれ各ＶＣＢ切換レバー３６〜３８に接続されている。ＶＣＢ切換レバー３６〜３８には、付勢バネ３５が取り付けられている。
駆動カム８の側面には、図２４に示すように、各ＶＣＢ切換レバー３６〜３８のそれぞれに対応するカムプロファイルが形成されている。カムプロファイルは、駆動カム８に設けられたＶＣＢ切換Ｂ接点用カム８１、ＶＣＢ切換Ｒ接点用カム８２、及びＶＣＢ切換Ａ接点用カム８３により、形成されている。各ＶＣＢ切換カム８１〜８３は、突起形状になっている。突起形状の各ＶＣＢ切換カム８１〜８３が回転することにより、それぞれ各ＶＣＢ切換レバー３６〜３８を動作させる。ＶＣＢ切換レバー３６〜３８は、切換レバー軸３１を中心として旋回する。ＶＣＢ切換レバー３６〜３８は、バネ受け板３２により弾かれる付勢バネ３５の弾性力を利用して動作する。各カムプロファイルは、ＶＣＢ切換スイッチＳＷ２が図１７に示すシーケンスに従って切換動作するように形成されている。
各ＶＣＢ切換レバー３６〜３８は、駆動カム８の回転に伴って変化する各カムプロファイルの形状に従って動作する。ＶＣＢ切換レバー３６〜３８が動作することにより、ＶＣＢ切換スイッチＳＷ２は、切換動作をする。
ＶＣＢ切換スイッチＳＷ２は、図１７に示すように、ＡタップからＢタップへの切換動作とＢタップからＡタップへの切換動作とのシーケンスが同じである。従って、ＶＣＢ切換スイッチＳＷ２は、正転時と反転時とで可逆動作可能な構成になっている。
通電切換スイッチＳＷ３は、中性点Ｎと通電させる通電接点をタップ側、限流抵抗側、又はＢタップ側のいずれかに接続を切り換える。通電切換スイッチＳＷ３は、通電切換Ａ接点用レバー３９、通電切換Ｒ接点用レバー４０、通電切換Ｂ接点用レバー４１、通電切換Ａ接点用接触子５５、通電切換Ｒ接点用接触子５６、及び通電切換Ｂ接点用接触子５７を備えている。各通電切換接触子５５〜５７は、それぞれ各通電切換レバー３９〜４１に接続されている。各通電切換レバー３９〜４１には、付勢バネ３５が取り付けられている。
駆動カム８の側面には、図２４に示すように、通電カム本体９０が設けられている。通電カム本体９０には、各通電切換レバー３９〜４１のそれぞれに対応するカムプロファイルが形成されている。カムプロファイルは、通電カム本体９０に設けられた通電切換Ａ接点用カム８４、通電切換Ｒ接点用カム８５、及び通電切換Ｂ接点用カム８６により、形成されている。各通電切換カム８４〜８６は、突起形状になっている。突起形状の各通電切換カム８４〜８６が回転することにより、それぞれ各通電切換レバー３９〜４１を動作させる。通電切換レバー３９〜４１は、切換レバー軸３１を中心として旋回する。通電切換レバー３９〜４１は、バネ受け板３２により弾かれる付勢バネ３５の弾性力を利用して動作する。各カムプロファイルは、通電切換スイッチＳＷ３が図１７に示すシーケンスに従って切換動作するように形成されている。
各通電切換レバー３９〜４１は、駆動カム８の回転に伴って変化する各カムプロファイルの形状に従って動作する。通電切換レバー３９〜４１が動作することにより、通電切換スイッチＳＷ３は、切換動作をする。
通電切換スイッチＳＷ３は、図１７に示すように、ＡタップからＢタップへの切換動作とＢタップからＡタップへの切換動作とでシーケンスが異なる。通電カム本体９０は、駆動カム８と分離して回転するように構成されている。通電カム本体９０は、タップ切換動作中に、駆動カム８に対して相対的に回転する。これにより、通電カム本体９０は、蓄勢機構１０による回転方向に駆動カム８に対して相対的に移動する。通電カム本体９０が駆動カム８に対して相対的に移動することにより、通電切換スイッチＳＷ３は、ＡタップからＢタップへの切換動作とＢタップからＡタップへの切換動作との切り換え（正転時と反転時の切り換え）により必要となる位相調整がされる。
図２４〜図２７を参照して、通電切換スイッチＳＷ３の位相調整する機構について説明する。
図２５から図２７は、通電切換スイッチＳＷ３の位相調整による通電カム本体９０の駆動を制御するための位相調整機構を示す構成図である。図２５は、通電カムストッパ８７の上部に突き出た状態を示す構成図である。図２６は、通電カムストッパ８７が底部に収納されている状態を示す構成図である。図２７は、位相調整機構の全体の構成を示す構成図である。
駆動カム８の下部の外周側には、通電カムストッパカム部８８が設けられている。通電カムストッパカム部８８には、２つの通電カムストッパカム溝９３が形成されている。２つの通電カムストッパカム溝９３は、それぞれ正転時用と反転時用に形成されている。
駆動カム８の下部には、２つの通電カムストッパ８７が設けられている。２つの通電カムストッパ８７は、それぞれ正転時用と反転時用である。通電カムストッパ８７には、それぞれ通電カムストッパバネ９２が設けられている。通電カムストッパバネ９２は、通電カムストッパ８７が上下運動するための弾性体である。
通電カムストッパ８７は、垂直方向に延びる棒と、この棒と垂直方向に交わる水平方向に延びる棒とで構成されている。水平方向に延びる棒は、駆動カム８の外周側に突き出ている。水平方向に延びる棒の先端部分は、通電カムストッパカム部８８に形成された通電カムストッパカム溝９３に嵌る。
駆動カム８が回転すると、通電カムストッパ８７の水平方向に延びる棒は、通電カムストッパカム溝９３を倣うように上下方向に動作する。従って、通電カムストッパ８７の垂直方向に延びる棒も、通電カムストッパカム溝９３に従って、上下方向に動作する。
通電カムストッパ８７の垂直方向に延びる棒が上方向に動くと、通電カム本体９０の駆動カム８に対する相対的な回転をロックするように、垂直方向に延びる棒の先端部分が駆動カム８の底面部分から突き出る。これにより、通電カム本体９０は、通電カムストッパ８７の上部の先端部分に引っ掛かり、駆動カム８に固定された状態で回転する。通電カムストッパ８７の垂直方向に延びる棒が下方向に動くと、通電カム本体９０は、自身が収納されている駆動カム８の空胴部分の側壁に張り付つくまで、駆動カム８と相対的に回転動作する。
このように、通電切換スイッチＳＷ３は、駆動カム８の回転の途中（タップ切換動作の途中）で、通電カム本体９０を駆動カム８に対して相対的に回転させることで、駆動カム８の反転時の位相進みの位相調整をする。
図２３を参照して、ＶＣＢ３を駆動させるＶＣＢ可動部の構成について説明する。
ＶＣＢ３には、ＶＣＢ昇降軸７５を覆うＶＣＢ昇降ホルダ７４が取り付けられている。ＶＣＢ昇降軸７５は、ＶＣＢ３の電極を上下させる。ＶＣＢ昇降ホルダ７４には、駆動ピン７６が取り付けられている。与圧ホルダ７２及び与圧バネ７３は、ＶＣＢ昇降軸７５の上下方向の動作に応じて、ＶＣＢ３に開閉動作するための圧力を与える。駆動カム８の側面には、駆動ピン７６の先端部分が嵌るＶＣＢ駆動カム溝７７が形成されている。ＶＣＢ駆動カム溝７７は、ＶＣＢ３が図１７に示すシーケンスに従って開閉動作するように形成されている。
駆動ピン７６は、ＶＣＢ駆動カム溝７７に従って動作する。ＶＣＢ昇降軸７５は、駆動カム８の回転に伴って動作する駆動ピン７６に倣って動作する。ＶＣＢ昇降軸７５が上下方向に動作することにより、ＶＣＢ３は、開閉動作をする。
ＶＣＢ３の開閉動作は、図１７に示すように、ＡタップからＢタップへの切換動作とＢタップからＡタップへの切換動作とでシーケンスが同じである。従って、ＶＣＢ３を開閉動作させる機構は、正転時と反転時とで可逆動作可能な構成になっている。
本実施形態によれば、１相当り、１つのＶＣＢ３、１つ（１構成）の限流抵抗２、及び３つの切換スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３で負荷時タップ切換装置１の電気回路を構成することができる。
また、負荷時タップ切換装置１の電気回路の構成により、ＶＣＢ３は、負荷電流ＩＬと循環電流ＩＣとを別々のタイミングで遮断することができる。一般に、限流抵抗は、負荷電流と循環電流とがほぼ同じになるような抵抗値にする。よって、負荷時タップ切換装置１のＶＣＢ３は、負荷電流ＩＬと循環電流ＩＣの合成電流を遮断する場合に比べ、約半分の電流量を遮断できればよい。従って、ＶＣＢ３は、小容量化又は小型化することができる。
さらに、負荷時タップ切換装置１は、蓄勢機構１０による正転動作と反転動作を切り換えることにより、ＡタップからＢタップへの切換動作とＢタップからＡタップへの切換動作を切り換えるように構成されている。これにより、ＡタップとＢタップの相互の切換動作を単純な制御で行うことができる。
また、全ての切換スイッチＳＷ１〜ＳＷ３の切換接触部を外周側に配置する構成としたため、リード接続が容易になり、かつ部品点数を減らすことができる。これにより、負荷時タップ切換装置１は、省スペース化することができる。
さらに、通電カム本体９０を蓄勢機構１０による回転方向に駆動カム８に対して相対的に移動させることで、通電切換スイッチＳＷ３の正転時と反転時の位相調整をする。このような構成にすることで、負荷時タップ切換装置１は、正転時と反転時の位相調整をするための機構を負荷時タップ切換装置１の底部の小さいスペースに収めることができる。
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１…負荷時タップ切換装置１、２…限流抵抗、３…ＶＣＢ、ＳＷ１…抵抗切換スイッチ、ＳＷ２…ＶＣＢ切換スイッチ、ＳＷ３…通電切換スイッチ。

Claims (8)

  1. 第１のタップに接続される第１の接点と、第２のタップに接続される第２の接点とを切り換える第１の切換スイッチと、
    前記第１の切換スイッチの共通接点に接続される抵抗と、
    前記第１のタップに接続される第３の接点と、前記第２のタップに接続される第４の接点と、前記抵抗の前記第１の切換スイッチと異なる側に接続される第５の接点とを切り換える第２の切換スイッチと、
    前記第２の切換スイッチの共通接点に接続されるバルブと、
    共通接点が、前記第１のタップ及び前記第２のタップの基準電位となる箇所、及び前記バルブの前記第２の切換スイッチと異なる側に接続され、前記第１のタップに接続される第６の接点と、前記第２のタップに接続される第７の接点と、前記抵抗の前記第１の切換スイッチと異なる側に接続される第８の接点とを切り換える第３の切換スイッチと
    を備えたことを特徴とする負荷時タップ切換装置。
  2. 前記バルブは、負荷電流とタップ間の橋絡による循環電流とを異なるタイミングで遮断すること
    を特徴とする請求項１に記載の負荷時タップ切換装置。
  3. 軸を回転させる動力を発生させる回転動力源を備え、
    前記軸を正転させると前記第１のタップから前記第２のタップに切り換え、前記軸を反転させると前記第２のタップから前記第１のタップに切り換えること
    を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の負荷時タップ切換装置。
  4. 前記第１の切換スイッチを切り換える第１の切換手段と、
    前記第２の切換スイッチを切り換える第２の切換手段と、
    前記第３の切換スイッチを切り換える第３の切換手段と、
    前記バルブを開閉するバルブ開閉手段と、
    前記軸の回転により、第２の切換手段、第３の切換手段、及びバルブ開閉手段を駆動する駆動手段と
    を備えたことを特徴とする請求項３に記載の負荷時タップ切換装置。
  5. 前記軸の正転時と反転時で、前記第１の切換手段による前記第１の切換スイッチを切り換えるタイミングを調整する第１の切換調整手段と、
    前記軸の正転時と反転時で、前記第３の切換手段による前記第３の切換スイッチを切り換えるタイミングを調整する第２の切換調整手段と
    を備えたことを特徴とする請求項４に記載の負荷時タップ切換装置。
  6. 前記第２の切換調整手段は、前記第３の切換手段を前記軸に対して相対的に回転させること
    を特徴とする請求項５に記載の負荷時タップ切換装置。
  7. 前記第１の切換スイッチ、前記第２の切換スイッチ、及び前記第３の切換スイッチのそれぞれの接点をパタンにした基板を備え、
    前記第１の切換スイッチ、前記第２の切換スイッチ、及び前記第３の切換スイッチは、前記基板の前記パタン間を短絡する短絡手段を備えたこと
    を特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の負荷時タップ切換装置。
  8. 請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の負荷時タップ切換装置を制御する制御方法であって、
    前記第１の切換スイッチが前記第１の接点を選択し、前記第２の切換スイッチが前記第３の接点を選択し、前記第３の切換スイッチが前記第６の接点を選択し、前記バルブが投入された状態である場合、
    前記第３の切換スイッチを前記第８の接点に切り換え、
    前記第３の切換スイッチを前記第８の接点に切り換え後、前記バルブを開放し、
    前記バルブを開放後、前記第２の切換スイッチを前記第５の接点に切り換え、
    前記第２の切換スイッチを前記第５の接点に切り換え後、前記バルブを投入し、
    前記バルブを投入後、前記第３の切換スイッチを前記第７の接点に切り換え、
    前記第３の切換スイッチを前記第７の接点に切り換え後、前記バルブを開放しこと
    を含むことを特徴とする負荷時タップ切換装置の制御方法。
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