JP2013235923A - Electrostatic plate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、静電板に関し、特に、変圧器の巻線の電位振動抑制のために用いられる静電板に関する。 The present invention relates to an electrostatic plate, and more particularly, to an electrostatic plate used for suppressing potential vibration of a winding of a transformer.
変圧器には、雷サージ侵入時に変圧器の巻線の電位振動および局部的な高電界部が発生することを抑制するために、電界を均一化する目的で、巻線と同じ平面形状を有する平板電極である静電板が巻線群内に設置されている。 The transformer has the same planar shape as the winding for the purpose of equalizing the electric field in order to suppress the occurrence of potential oscillation of the winding of the transformer and local high electric field when a lightning surge enters. An electrostatic plate, which is a plate electrode, is installed in the winding group.
静電板と類似した構成を有する混触防止用のシールド板を備えた高圧トランスを開示した先行文献として、実開昭61−151318号公報(特許文献1)がある。特許文献1に記載された高圧トランスにおいては、シールド板は、間隙を有する環状板材と、環状板材に一体に張り出し形成され、折り曲げられることにより間隙を覆うシールド片と、間隙とシールド片との間に介在する絶縁部材とを備えている。 Japanese Laid-Open Utility Model Publication No. 61-151318 (Patent Document 1) is a prior art document that discloses a high-voltage transformer having a shield plate for preventing intrusion having a configuration similar to that of an electrostatic plate. In the high-voltage transformer described in Patent Document 1, the shield plate includes an annular plate member having a gap, a shield piece that is integrally extended and formed on the annular plate member, and covers the gap by being bent, and between the gap and the shield piece. And an insulating member interposed therebetween.
巻線に電流が流れると、巻線に対向して位置する静電板には巻線の周囲に発生した磁束が侵入する。上記のシールド板のように、シールド片を折り曲げて間隙を覆った場合、シールド片に侵入した磁束により、渦電流がシールド片の面内全体を周回するように発生する。この場合、渦電流損が大きくなって変圧器の効率が低下する。 When a current flows through the winding, magnetic flux generated around the winding enters the electrostatic plate located opposite the winding. When the shield piece is bent and the gap is covered like the shield plate, an eddy current is generated around the entire surface of the shield piece by the magnetic flux entering the shield piece. In this case, the eddy current loss increases and the efficiency of the transformer decreases.
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、渦電流損を低減して変圧器の効率を向上できる静電板を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an electrostatic plate that can reduce eddy current loss and improve the efficiency of a transformer.
本発明に基づく静電板は、変圧器の巻線に隣接して対向するように配置される静電板である。静電板は、巻線の対向する面の形状と同等の環状の形状を有する絶縁性基板と、絶縁性基板の表面に設けられた導電部と、絶縁性基板の周方向に循環電流が流れないようにするために、絶縁性基板の表面で導電部を周方向において不連続とする絶縁部とを備えている。また、静電板は、導電部上に配置された短絡板と、絶縁部を覆うように導電部の上から絶縁性基板に巻かれた第1絶縁紙とを備えている。さらに、静電板は、第1絶縁紙の上から絶縁性基板に巻き回されて一端が短絡板に接続された帯状の金属箔と、金属箔と金属箔の幅方向においてずれて重ね合うように第1絶縁紙の上から絶縁性基板に巻き回され、巻き回された金属箔同士を絶縁性基板の周方向において不連続とする帯状の第2絶縁紙とを備えている。 The electrostatic plate based on this invention is an electrostatic plate arrange | positioned so that it may oppose adjacent to the coil | winding of a transformer. The electrostatic plate has an insulating substrate having an annular shape equivalent to the shape of the opposing surface of the winding, a conductive portion provided on the surface of the insulating substrate, and a circulating current flows in the circumferential direction of the insulating substrate. In order to avoid this, an insulating portion is provided that makes the conductive portion discontinuous in the circumferential direction on the surface of the insulating substrate. The electrostatic plate includes a short-circuit plate disposed on the conductive portion and first insulating paper wound around the insulating substrate from above the conductive portion so as to cover the insulating portion. Further, the electrostatic plate is wound on the insulating substrate from the top of the first insulating paper, and the strip-shaped metal foil whose one end is connected to the short-circuit plate is overlapped with the metal foil and the metal foil in the width direction. A belt-shaped second insulating paper is provided which is wound around the insulating substrate from above the first insulating paper and makes the wound metal foils discontinuous in the circumferential direction of the insulating substrate.
本発明によれば、渦電流損を低減して変圧器の効率を向上できる。 According to the present invention, it is possible to reduce the eddy current loss and improve the efficiency of the transformer.
以下、本発明の一実施形態に係る静電板について図面を参照して説明する。以下の実施形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。 Hereinafter, an electrostatic plate according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the embodiments, the same or corresponding parts in the drawings are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.
図1は、本発明の一実施形態に係る静電板の構成を示す平面図である。図2は、図1のII−II線矢印方向から見た断面図である。図3は、第1絶縁紙が巻かれる前の静電板の構成を示す平面図である。図4は、第1絶縁紙が巻かれた状態の静電板の構成を示す平面図である。図5は、第1絶縁紙の上から金属箔と第2絶縁紙とを重ねて絶縁性基板に巻き回している状態を示す平面図である。 FIG. 1 is a plan view showing a configuration of an electrostatic plate according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view as seen from the direction of arrows II-II in FIG. FIG. 3 is a plan view showing a configuration of the electrostatic plate before the first insulating paper is wound. FIG. 4 is a plan view showing the configuration of the electrostatic plate in a state where the first insulating paper is wound. FIG. 5 is a plan view showing a state in which the metal foil and the second insulating paper are overlapped on the first insulating paper and wound around the insulating substrate.
本実施形態に係る静電板は、変圧器の巻線に隣接して対向するように配置される静電板である。具体的には、静電板は、変圧器内の巻線群において、端部に位置する巻線、または、電流引き出し用タップと接続された巻線に隣接して対向するように配置される。 The electrostatic plate which concerns on this embodiment is an electrostatic plate arrange | positioned so that it may oppose adjacent to the coil | winding of a transformer. Specifically, the electrostatic plate is disposed so as to face and oppose the winding located at the end or the winding connected to the current drawing tap in the winding group in the transformer. .
図1〜5に示すように、静電板100は、巻線の対向する面の形状と同等の環状の形状を有する絶縁性基板110を有している。本実施形態においては、絶縁性基板110の材料としてプレスボードを用いている。ただし、絶縁性基板110の材料はプレスボードに限られず、たとえばポリプロピレンなどの絶縁性を有する樹脂でもよい。
As shown in FIGS. 1-5, the
絶縁性基板110の表面に導電性塗料が塗布されて導電部120が設けられている。本実施形態においては、絶縁性基板110の表と裏の両方の表面に導電部120が設けられている。ただし、導電性塗料は、絶縁性基板110の一部には塗布されておらず、それにより導電部120は絶縁性基板110の周方向において連続していない。この導電性塗料が塗布されていない一部が絶縁部10である。
A conductive part is provided on the surface of the
絶縁部10は、絶縁性基板110の表面で導電部120を周方向において不連続とし、絶縁性基板110の周方向に循環電流が流れないようにする機能を有している。
The
静電板100によって、雷サージが進入した際の巻線に生ずる電位振動を抑制するためには、雷サージの侵入時における静電板100の電位と静電板100に隣接する巻線の電位とが同電位となる必要がある。
In order to suppress the potential oscillation generated in the winding when the lightning surge enters by the
導電部120の電気抵抗率が高くなるに従って、静電板100の電位追従性が低くなる。静電板100の電位追従性が低いと、電位振動を抑制する静電板100の機能が十分に発揮されない場合がある。
As the electrical resistivity of the
そのため、導電部120の表面抵抗率は、10Ω/□以上1000Ω/□以下の範囲であることが好ましい。より好ましくは、導電部120の表面抵抗率が10Ω/□以上50Ω/□以下の範囲である。なお、表面抵抗率(Ω/□)は測定方法によらない固有値であり、上記の表面抵抗率は導電性塗料の乾燥後の値である。
Therefore, the surface resistivity of the
導電性塗料としては、上記の表面抵抗率が得られるものであって、かつ、絶縁性基板110に均一に塗布できるように粘度が低い塗料が好ましい。導電性塗料の粘度は、室温において1Pa・s以上100Pa・s以下の範囲であることが好ましい。
As the conductive paint, a paint having a low viscosity so that the surface resistivity can be obtained and can be uniformly applied to the
導電性塗料においては、材料として球晶状カーボンと樹脂ワニスと硬化剤とを含むことが好ましい。さらに、導電性塗料が公知の添加物を含んでいてもよい。 In the conductive paint, it is preferable to contain spherulitic carbon, a resin varnish, and a curing agent as materials. Further, the conductive paint may contain a known additive.
球晶状カーボンの平均粒径は、5μm以上50μm以下の範囲であることが好ましい。この平均粒径を有する球晶状カーボンを導電性塗料に含有させることにより、カーボンなどの導電性物質の添加による導電性塗料の粘度上昇を抑制しつつ、導電部120の表面抵抗率を低くすることができる。なお、上記の平均粒径は、光散乱測定装置を用いて直交ニコル法により測定した散乱像における散乱角の極大値から求められた値である。
The average particle size of the spherulitic carbon is preferably in the range of 5 μm to 50 μm. By including the spherulitic carbon having this average particle diameter in the conductive paint, the increase in the viscosity of the conductive paint due to the addition of a conductive substance such as carbon is suppressed, and the surface resistivity of the
導電性塗料における球晶状カーボンの含有率は、50質量%以上70質量%以下の範囲であることが好ましい。導電性塗料における球晶状カーボンの含有率を上記の範囲とすることにより、導電性塗料の粘度および導電部120の表面抵抗率をバランスよく向上させることができる。
The content of spherulitic carbon in the conductive coating is preferably in the range of 50% by mass to 70% by mass. By making the content rate of the spherulitic carbon in the conductive paint within the above range, the viscosity of the conductive paint and the surface resistivity of the
具体的には、たとえば、導電性塗料の主剤として、60質量%以上65質量%以下の球晶状のカーボンと、20質量%以上25質量%以下のポリエステル樹脂ワニスと、5質量%以上10質量%以下のキシレンと、5質量%以上10質量%以下のエチルベンゼンと、1質量%以上5質量%以下の酢酸−n−ブチルとを、合計で100質量%となるように調整する。これらの主剤に硬化剤として100質量%のポリイソシアネート溶液を体積比が4:1となるように混合することにより、導電性塗料が作製できる。 Specifically, for example, as a main component of the conductive paint, 60% by mass to 65% by mass of spherulitic carbon, 20% by mass to 25% by mass of a polyester resin varnish, and 5% by mass to 10% by mass. % Xylene, 5% by mass or more and 10% by mass or less ethylbenzene and 1% by mass or more and 5% by mass or less acetic acid-n-butyl acetate are adjusted so as to be 100% by mass in total. A conductive paint can be prepared by mixing a 100% by mass polyisocyanate solution as a curing agent with these main components so that the volume ratio is 4: 1.
上記の導電性塗料は、塗布する際にシンナーなどの有機溶剤により希釈して用いることができる。希釈して用いる場合、希釈された導電性塗料におけるカーボン含有量は、12質量%以上13質量%以下の範囲であることが好ましい。希釈された導電性塗料の粘度は、室温において0.4Pa・s以上40Pa・s以下の範囲であることが好ましい。 The conductive paint can be diluted with an organic solvent such as thinner when applied. When diluted and used, the carbon content in the diluted conductive paint is preferably in the range of 12% by mass to 13% by mass. The viscosity of the diluted conductive paint is preferably in the range of 0.4 Pa · s to 40 Pa · s at room temperature.
具体的には、たとえば、希釈剤として、20質量%以上30質量%以下の酢酸イソブチルと、5質量%以上10質量%以下の芳香族炭化水素系混合溶剤と、40質量%以上50質量%以下のキシレンと、10質量%以上20質量%以下のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートとを、合計で100質量%となるように調整する。希釈率としては、25%程度にする。 Specifically, for example, as a diluent, 20% by mass to 30% by mass isobutyl acetate, 5% by mass to 10% by mass aromatic hydrocarbon mixed solvent, and 40% by mass to 50% by mass. Xylene and 10% by mass or more and 20% by mass or less of propylene glycol monomethyl ether acetate are adjusted so as to be 100% by mass in total. The dilution rate is about 25%.
上記のように希釈されて塗布された導電性塗料が乾燥されて形成された導電部120における球晶状カーボンの含有率は、60質量%以上70質量%以下の範囲であることが好ましい。より好ましくは、球晶状カーボンの含有率が65質量%程度である。この場合、導電部120において良好な表面抵抗率を得ることができる。
The content of spherulitic carbon in the
上記のように形成された導電部120上に、短絡板130が配置されている。短絡板130は、静電板100の縁に沿って設けられ、線路端部140に接続されている。その結果、導電部120および短絡板130の電位が線路端部140の電位に固定されている。短絡板130は、金属箔などからなり導電部120に接触した状態で、締め付けて固定されている。短絡板130の電気抵抗率は、導電部120の電気抵抗率と比較してかなり低い。
The short-
図3に示すように、本実施形態に係る静電板100においては、絶縁部10は、線路端部140とは絶縁性基板110の周方向において略反対側の位置に形成されている。
As shown in FIG. 3, in the
本実施形態においては、短絡板130の一部は、線路端部140から絶縁部10まで絶縁性基板110の周方向における一方向に向けて連続して配置されている。短絡板130の残部は、線路端部140から絶縁部10まで上記一方向とは反対向きの他方向に向けて連続して配置されている。かつ、短絡板130の一部と残部とが略対称配置されている。
In the present embodiment, a part of the short-
上記の構成によれば、線路端部140と絶縁部10との間における部分の短絡板130の一部と短絡板130の残部とにおいてサージインピーダンスがほぼ等しくなるため、線路端部140に急峻なサージが侵入した場合においても絶縁部10の両端に発生する電圧を低減することができる。
According to the above configuration, since the surge impedance is substantially equal between a part of the short-
なお、静電板100は、変圧器内において絶縁油に浸漬されて使用される。図2に示す絶縁部10を互いの間に挟む導電部120の端部の角部には電界が集中しやすい。
The
そこで、本実施形態の静電板100においては、導電部120の端部の角部に電界が集中することを抑制するために、図4に示すように、絶縁部10を覆うように導電部120の上から絶縁性基板110に第1絶縁紙150を巻いている。
Therefore, in the
本実施形態においては、第1絶縁紙150に、第1絶縁紙150が短絡板130に乗り上げないようにするための切り込み部151を設けている。また、第1絶縁紙150はクラフト紙である。ただし、第1絶縁紙150の材料はクラフト紙に限られず、他の絶縁紙でもよい。
In the present embodiment, the first insulating
静電板100においては、図5に示すように、第1絶縁紙150の上から絶縁性基板110に帯状の金属箔160を螺旋状に巻き回している。図2に示すように、金属箔160の一端は、半田180により短絡板130の端部に接続されている。金属箔160は、短絡板130に接続されることにより、電位が線路端部140の電位に固定されている。
In the
金属箔160と第2絶縁紙170とは、それぞれの幅方向において互いに僅かにずらして重ねた状態で一緒に絶縁性基板110に巻き付けている。なお、金属箔160と短絡板130との半田180による接続は、短絡板130を導電部120上に設ける前および設けた後のいずれのタイミングで行なってもよい。
The
本実施形態においては、金属箔160がニッケルシルバーを含んでいる。ニッケルシルバーは、柔軟性、屈曲加工性および耐食性に富み、半田180との接着性もよいため、絶縁性基板110に巻き付けやすく短絡板130と容易に接続でき、金属箔160の材料として好適である。ただし、金属箔160の主材料はニッケルシルバーに限られず、他の金属でもよい。
In this embodiment, the
さらに、金属箔160と金属箔160の幅方向においてずれて重ね合うように第1絶縁紙150の上から絶縁性基板110に帯状の第2絶縁紙170を螺旋状に巻き回している。第2絶縁紙170は、巻き回された金属箔160同士を絶縁性基板110の周方向において不連続としている。
Further, a strip-shaped second insulating
本実施形態においては、第2絶縁紙170がクレープ紙である。クレープ紙は伸縮性を有するため、絶縁性基板110に巻き付けやすく、第2絶縁紙170の材料として好適である。ただし、第2絶縁紙170の材料はクレープ紙に限られず、他の絶縁紙でもよい。
In the present embodiment, the second insulating
このように、第1絶縁紙150、金属箔160および第2絶縁紙170を絶縁性基板110に巻くことにより、導電部120の端部の角部に発生する電界を第1絶縁紙150の厚み方向に作用させることができる。第1絶縁紙150は、厚み方向に作用する電界に対して高い絶縁性能を示すため、静電板100の絶縁部10の絶縁性能を著しく向上することができる。
As described above, by winding the first insulating
また、巻き回された金属箔160同士が絶縁性基板110の周方向において不連続となっていることにより、巻線の周囲に発生した磁束が金属箔160に侵入して生ずる渦電流の周回軌道を小さくして渦電流損を低減できる。その結果、静電板100を備える変圧器の効率を向上できる。
Further, since the wound metal foils 160 are discontinuous in the circumferential direction of the insulating
なお、本実施形態においては、静電板100は、巻き回された金属箔160のうち絶縁性基板110の周方向において最も外側に位置する金属箔160の端部を挟み込む第3絶縁紙190をさらに備えている。
In the present embodiment, the
図6は、第3絶縁紙に挟み込まれた金属箔を示す断面図である。図6においては、金属箔160、第2絶縁紙170および第3絶縁紙190のみを図示している。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a metal foil sandwiched between third insulating papers. In FIG. 6, only the
第2絶縁紙170同士に挟まれていない最も外側に位置する金属箔160の端部はエッジ部となり電界が集中しやすいため、図6に示すように、この最も外側に位置する金属箔160の端部を第3絶縁紙190で挟み込むことにより電界の集中を緩和することができる。その結果、静電板100の絶縁部10近傍の絶縁性能をさらに向上できる。本実施形態においては、第3絶縁紙190は、V字状に折り曲げられたクラフト紙である。ただし、第3絶縁紙190の材料はクラフト紙に限られず、他の絶縁紙でもよい。
Since the end portion of the
なお、今回開示した上記実施形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。 In addition, the said embodiment disclosed this time is an illustration in all the points, Comprising: It does not become a basis of limited interpretation. Therefore, the technical scope of the present invention is not interpreted only by the above-described embodiments, but is defined based on the description of the scope of claims. Further, all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims are included.
10 絶縁部、100 静電板、110 絶縁性基板、120 導電部、130 短絡板、140 線路端部、150 第1絶縁紙、151 切り込み部、160 金属箔、170 第2絶縁紙、180 半田、190 第3絶縁紙。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記巻線の対向する面の形状と同等の環状の形状を有する絶縁性基板と、
前記絶縁性基板の表面に設けられた導電部と、
前記絶縁性基板の周方向に循環電流が流れないようにするために、前記絶縁性基板の表面で前記導電部を前記周方向において不連続とする絶縁部と、
前記導電部上に配置された短絡板と、
前記絶縁部を覆うように前記導電部の上から前記絶縁性基板に巻かれた第1絶縁紙と、
前記第1絶縁紙の上から前記絶縁性基板に巻き回されて一端が前記短絡板に接続された帯状の金属箔と、
前記金属箔と前記金属箔の幅方向においてずれて重ね合うように前記第1絶縁紙の上から前記絶縁性基板に巻き回され、巻き回された前記金属箔同士を前記絶縁性基板の周方向において不連続とする帯状の第2絶縁紙と
を備えた、静電板。 An electrostatic plate disposed adjacent to and facing the winding of the transformer,
An insulating substrate having an annular shape equivalent to the shape of the opposing surface of the winding;
A conductive portion provided on the surface of the insulating substrate;
In order to prevent circulating current from flowing in the circumferential direction of the insulating substrate, an insulating portion that makes the conductive portion discontinuous in the circumferential direction on the surface of the insulating substrate;
A short-circuit plate disposed on the conductive portion;
A first insulating paper wound on the insulating substrate from above the conductive portion so as to cover the insulating portion;
A strip-shaped metal foil wound around the insulating substrate from above the first insulating paper and having one end connected to the short-circuit plate;
The metal foil is wound around the insulating substrate from above the first insulating paper so as to overlap and overlap in the width direction of the metal foil, and the wound metal foils are wound in the circumferential direction of the insulating substrate. An electrostatic plate comprising a discontinuous strip-shaped second insulating paper.
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