JP2533503Y2 - 複合変圧器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は２台の変圧器により構成される複合変圧器に
関するものである。

［従来の技術］ 配電線路において、高圧から低圧に降圧する際の相結
線は、一般にＶ結線が採用されている。この場合従来は
２台の独立した単位変圧器を用いて変圧器の外部でＶ結
線されていた。

ところが、近年、２台の単相器本体を１個のタンク内
に収納して、タンク内でＶ結線した変圧器（以下複合変
圧器と呼ぶ。）が用いられる用になってきた。

複合変圧器を用いると同じ配電系統電力に対して通常
の変圧器を用いるよりも設置台数が半分ですむので、工
事費や保守の面で利点があるだけでなく、外観が簡素に
なるので、都市環境との調和を図ることが容易になる。
したがって、市街地における柱上変圧器は複合変圧器に
置き代わりつつある。

また近年都市部で多用されるようになった地上設置形
変圧器においても、大部分は複合変圧器が用いられるよ
うになっている。

［考案が解決しようとする課題］ 複合変圧器の電気的構成は、一般には異容量Ｖ結線で
あって、２台の単相器本体のうちの１台は３相負荷と単
相負荷とに共用される。この場合３相負荷と単相負荷と
に共用される単相器本体の容量は、３相負荷専用の他の
１台の単相器本体の容量よりも大きくなることは勿論で
ある。

このような複合変圧器において、３相負荷と単相負荷
とに共用される単相器本体の大きな容量を３相負荷専用
の単相器本体の小さな容量で除した数値を容量比と呼ぶ
ことにする。現在用いられている複合変圧器の容量比
は、一般的には1.5〜2.5程度である。

ところが、上記の容量比が大きくなるとタンク内に無
駄な空間が増大する。この場合無駄な空間とは、単相器
本体や配線が占有しない空間であって、かつ、その空間
が絶縁上、冷却上または作業上必要性や有用性を有しな
い空間の意味である。これは容量の大きな方の単相器本
体によりタンクの直径が決定され、容量が大きな単相器
本体の上に容量が小さな単相器本体が配置されることに
よる。

容量比が大きくなるほど、容量が小さな方の単相器本
体とタンクとの間の距離が大きくなるため無駄な空間が
増大する。

容量比は複合変圧器が使用される地域における負荷構
成により決まるものであって、単相負荷が大部分をしめ
る住宅地域に設置される場合は、容量比を大きくするこ
とは当然の要求となる。

タンク内に無駄な空間が増加することは、単位出力当
たりの複合変圧器の大きさが増加することであるから、
所要材料、工事及び街路景観の面において好ましくない
ことは明らかである。

本考案の目的は、容量比を小さくしてタンク内に生じ
る無駄な空間を少なくするとともに、３相負荷に対する
単相負荷の大きさの割合を任意に設定できるようにした
複合変圧器を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本考案の複合変圧器は、第１の１次巻線C11と、中点
から端子が引き出された第１の２次巻線C12とを有する
第１の単位変圧器と、第２の１次巻線C21と、第２の２
次巻線C22と、中点から端子が引き出された３次巻線C23
とを有する第２の単位変圧器とを備えている。第１の１
次巻線C11及び第２の１次巻線C21のそれぞれの一端は１
次側外部端子U1及びW1に接続され、第１の１次巻線C11
及び第２の１次巻線C21のそれぞれの他端は共通の１次
側外部端子V1に接続されている。第１の２次巻線C12及
び第２の２次巻線C22のそれぞれの一端は２次側外部端
子U2及びW2にそれぞれ接続され、第１の２次巻線C12及
び第２の２次巻線C22のそれぞれの他端は共通の２次側
外部端子V2に接続されている。３次巻線C23の一端及び
他端はそれぞれ外部２次端子W3及びV3に接続され、第１
の２次巻線C12の中点から引き出された端子と前記３次
巻線C23の中点から引き出された端子とが中性点端子ｎ
に接続される。

上記の複合変圧器では１次巻線及び２次巻線が共にＶ
結線され、２次側外部端子U2,V2及びW2に３相負荷を接
続できる。また２次側外部端子U2,V2間、中性点端子ｎ
と２次側外部端子U2との間及び中性点端子ｎと２次側外
部端子V2との間にそれぞれ単相負荷を接続でき、３次巻
線から引き出された２次端子W3,V3間にも単相負荷を接
続できる。

上記第２の単位変圧器は例えば２脚鉄心構造を有し
て、該２脚鉄心の一方の脚に１次巻線と第２の２次巻線
C22とが、また他方の脚に１次側巻線と中点から端子が
引き出された３次巻線C23とがそれぞれ巻装され、一方
の脚の１次側巻線と他方の脚の１次側巻線とが並列接続
されて第２の１次巻線C21が構成される。

［作用］ 上記のように、１次巻線及び２次巻線を有する第１の
単位変圧器と、１次巻線、２次巻線及び３次巻線を有す
る第２の単位変圧器とを設けて、１次側及び２次側をＶ
結線するとともに、３次巻線の中点と第１の２次巻線の
中点を接続して、３次巻線にも負荷を課するようにする
と、３相負荷と単相負荷の比率の如何を問わず、第１の
単位変圧器と第２の単位変圧器の容量を等しく（または
ほぼ等しく）することができる。従って、２台の単位変
圧器の大きさを等しく（またはほぼ等しく）することが
でき、タンク内の無駄な空間を少なくすることができ
る。そのため、単位出力当りの複合変圧器の小形軽量化
を図ることができる。

［実施例］ 以下添附図面を参照して本考案の実施例を説明する。

第１図ないし第３図は本考案の実施例を示したもの
で、第１図は巻線間の接続を示し、第２図はこの実施例
の複合変圧器の本体を概略的に示している。また第３図
はこの実施例の１次及び２次の構成をベクトル図的に示
している。

本考案の複合変圧器は、第１の単位変圧器M1と第２の
単位変圧器M2とを備えている。第２図に見られるよう
に、各単位変圧器は鉄心Ｉに巻線Ｃを巻装した裸の単位
変圧器である。

第２図では第１の単位変圧器M1及び第２の単位変圧器
M2が縦方向に並べて配置されているが、これらの単位変
圧器を横方向に並べて配置してもよい。

尚単位変圧器M1,M2を縦方向に配置する場合、単位変
圧器間に容量の違いがあるときには冷却効果の面より小
さい方の単位変圧器を上方に配置する方が有利である。
また２台の単位変圧器が同じ容量であるときには、配線
が多い方の単位変圧器（後述する３次巻線を有する単位
変圧器）を上方に配置する方が適当である。

第２図に示す２台の単位変圧器はともに２脚鉄心構造
を有し、鉄心の各脚に巻線が巻装された内鉄形変圧器と
なっているが、特にこれに限定して述べられている場合
以外は外鉄形変圧器を用いることもできる。

本考案の特徴は２台の単位変圧器の巻線間の接続及び
巻線からの端子の引出しにあるから、タンク等の図示は
省略してある。

本考案で用いる２台の単位変圧器の内、１台の単位変
圧器は１次巻線,2次巻線及び３次巻線を有する３巻線変
圧器であり、他の１台の単位変圧器は１次巻線及び２次
巻線を有する２巻線変圧器である。

本実施例では、単位変圧器M1が２巻線変圧器であり、
単位変圧器M2が３巻線変圧器であるとする。そして第１
図に示すように、単位変圧器M1及びM2の１次巻線をそれ
ぞれC11（第１の１次巻線）及びC21（第２の１次巻線）
とし、２次巻線をそれぞれC12（第１の２次巻線）及びC
22（第２の２次巻線）とする。なお３次巻線23は単位変
圧器M2の巻線領域内のみで見れば他の巻線と独立した巻
線であるが、複合変圧器全体として見れば、後に述べる
ように２次巻線と接続されるので、２次巻線の一部と見
なし得るものである。

第１図において、巻線C11及びC12のそれぞれの一端11
及び12は同極性（従って他端11e,12eも同極性）であ
り、巻線C21,C22及びC23のそれぞれの一端21,22及び23
も同極性（従って他端21e,22e,23eも同極性）である。U
1,V1及びW1は１次側外部端子、U2,V2,W2V3及びW3は２次
側外部端子、ｎは２次側の中性点端子である。

ここで第１の１次巻線C11及び第２の１次巻線C21の巻
数をそれぞれN11及びN21とし、第１の２次巻線C12及び
第２の２次巻線C22の巻数をそれぞれN12及びN22とす
る。また３次巻線C23の巻数をN23とする。

１次側入力電圧と２次側入力電圧との間には３相電圧
ベクトルの相似関係が成立しなくてはならないから、こ
れらの巻数間にはN11/N12＝N21/N22なる関係が成立す
る。すなわち、１次巻線と２次巻線とに関しては単位変
圧器M1の巻数比と単位変圧器M2の巻数比とが等しく設定
されている。

また３次巻線C23の巻数N23はN22に等しく（N23＝N2
2）設定されている。

第１の２次巻線C12においては、巻線の中点（巻数を
等分する点）12nから端子が引出されている。また３次
巻線C23においては、中点23nから端子が引出されてい
る。

１次側の結線は普通のＶ結線であり、１次巻線C11の
一端11は１次側外部端子U1に、１次巻線C21の一端21は
１次側外部端子W1にそれぞれ接続されていてる。

１次巻線C11の他端11eと１次巻線C21の他端21eとが１
次側外部端子V1に接続されている。

２次巻線C12の一端12は２次側外部端子U2に接続さ
れ、２次巻線C22の一端22は２次側外部端子W2に接続さ
れている。

２次巻線C12の他端12eと２次巻線C22の他端22eとが２
次側外部端子V2に接続されている。

また３次巻線C23の一端23が２次側外部端子W3に接続
され、３次巻線C23の他端23eが２次側外部端子V3に接続
されている。

２次巻線C12の中点12n及び３次巻線C23の中点23nは中
性点端子ｎに接続されている。

上記のように接続すると、１次側外部端子に３相平衡
電圧を印加した場合の本実施例のベクトルは第３図のよ
うになる。

本実施例によれば、例えば２次側外部端子U2,V2及びW
2により３相200V級電圧を供給することができる。また
２次側外部端子U2,V2により単相200V級電圧を供給する
ことができ、中性点端子ｎと２次側外部端子U2により、
及び中性点端子ｎと２次側外部端子V2により単相100V級
電圧を供給することができる。更に２次側外部端子W3及
びV3により単相200V級電圧を供給することができ、中性
点端子ｎと２次側外部端子W3により、及び中性点端子ｎ
と２次側外部端子V3により単相100V級電圧を供給するこ
とができる。

２次側外部端子U2,V2及びW2により３相200V級電圧を
供給し、２次側外部端子U2,V2及び中性点端子ｎにより
単相200V/100V級電圧を供給する方式は従来から広く行
われているが、本実施例においては、３次巻線C23を用
いて新たにもう１回線の単相200V/100V級電圧を供給す
ることができる。

そして、２次側外部端子U2,V2間の単相負荷と２次側
外部端子W3,V3間の単相負荷とが等しいときには、単位
変圧器M1及びM2の出力が等しくなる。

従来の異容量Ｖ結線においては容量比は１より大なる
ことは必然であったが、本考案においては、容量比を１
又は１に近い値とすることができる。従って、単位変圧
器とタンク間に無駄なスペースが生じないので、複合変
圧器を小形にすることができる。

本考案の複合変圧器は、３相負荷に対して単位負荷の
比率が高い場合程、その特徴を良く発揮する。

次に本考案の他の実施例について述べる。ここで述べ
る実施例は、３次巻線を有する方の単位変圧器の構造を
特定することにより、２次側の電圧の安定化を図るとと
もに、ノイズ（電気的ノイズ）の伝播を抑制したもので
ある。

本実施例の第２の単位変圧器M2は２脚鉄心構造（内鉄
形）とし、２脚にそれぞれ巻装された１次側巻線を並列
接続する。そして一方の脚の１次側巻線の相手巻線を２
次巻線とし、他方の脚の１次側巻線の相手巻線を３次巻
線とする。

本実施例における単位巻線M2の巻線間巻線を第４図に
示した。

第２の単位変圧器M2の一方の脚には第１脚の１次巻線
C21aと２次巻線C22とが巻装され、他方の脚には第２脚
の１次巻線C21bと３次巻線C23とが巻装されている。こ
こで第２の単位変圧器M2の第１脚の１次巻線C21aの一端
及び他端をそれぞれ21a及び21aeとし、２次巻線C22の一
端及び他端をそれぞれ22及び22eとする。また第２脚の
１次巻線C21bの一端及び他端をそれぞれ21b及び21beと
し、３次巻線の一端及び他端をそれぞれ23及び23eとす
る。

上記の実施例において、各巻線の巻始め及び巻終りの
いずれを巻線の一端とし、いずれを他端とするかは任意
である。

同様に第１の単位変圧器M1の各巻線の巻始め及び巻終
りのいずれを各巻線の一端とするか、いずれを他端とす
るかは任意である。

第１脚の１次巻線C21aの巻線と第２脚の２次巻線C21b
の巻線とは等しく設定され、両１次巻線はそれぞれの同
極性の端子21a,21beどうし及び21ae,21bどうしを接続す
ることにより並列接続される。そして、端子21a及び21b
eは１次側外部端子W1に接続され、端子21ae及び21bは２
次側外部端子V1に接続される。

２次巻線C22の一端22及び他端22eはそれぞれ２次側外
部端子W2及びV2に接続される。また３次巻線C23の一端2
3,他端23e及び中点23nはそれぞれ２次側外部端子V3,W3
及び中性点端子ｎに接続される。

本実施例において、３次巻線C23は第２脚の１次巻線C
21bのみと密な電磁結合をしている。従って２次巻線の
電流は３次巻線の電圧にほとんど影響を与えず、３次巻
線の電流は２次巻線の電圧にほとんど影響を与えない。

例えば１次巻線に印加する電圧を一定とし、３次巻線
の電流を一定とした場合、２次巻線の電流が増加すると
２次巻線の出力電圧は変圧器の内部インピーダンスによ
り低下するが、３次巻線の出力電圧はほとんど変化しな
い。また２次巻線と３次巻線とは空間的に離れていて別
の鉄心脚に巻装されているため、２次巻線及び３次巻線
相互間のノイズの伝播も極めて僅かである。

一般に電流変動が大きい負荷系統からは大きなノイズ
が発生しがちである。ところが、本考案の実施例による
と、一方の負荷系統において大きな電流変動を伴って大
きなノイズが発生しても、他方の負荷系統においては一
方の負荷系統の電流変動による電圧変動がほとんど発生
せず、一方の負荷系統から他方の負荷系統に伝播される
ノイズは極めて小さくなる。

従って本実施例の複合変圧器は、動力用の電力と計測
制御用の電力とを１台の変圧器で供給するといったよう
な場合に特に好適である。

［考案の効果］ 以上のように、本考案によれば、１次巻線及び２次巻
線を有する第１の単位変圧器と、１次巻線,2次巻線及び
３次巻線を有する第２の単位変圧器とを用いて１次側及
び２次側をＶ結線するとともに、３次巻線の中点と第１
の２次巻線の中点を接続し、３次巻線にも負荷を接続す
るようにしたので、３相負荷と単相負荷の比率のいかん
を問わず第１の単位変圧器と第２の単位変圧器の容量を
等し（またはほぼ等しく）することができる。

従って２台の単位変圧器の大きさが等しく（またはほ
ぼ等しく）なり、タンク内の無駄な空間が少なくなるの
で、単位出力当たりの複合変圧器の大きさを小さくする
ことができる利点がある。

特に請求項２に記載した考案によれば、２次巻線と３
次巻線とを空間的に離して別の鉄心脚に巻装したため、
２次巻線及び３次巻線相互間のノイズの伝播を極めて僅
かにすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例の巻線間の接続を示す接続図、
第２図は本考案の複合変圧器本体の概略構成図、第３図
は第１図の実施例の１次及び２次電圧を示すベクトル
図、第４図は本考案の他の実施例における第２の単位変
圧器の巻線間の接続を示す接続図である。 Ｉ……鉄心、Ｃ……巻線、M1……第１の単位変圧器、M2
……第２の単位変圧器、U1,V1,W1……１次側外部端子、
U2,V2,W2,V3,W3……２次側外部端子、ｎ……中性点端
子、C11……第１の１次巻線、C21……第２の１次巻線、
C12……第１の２次巻線、C22……第２の２次巻線、C23
……３次巻線。

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】第１の１次巻線C11と、中点から端子が引
   き出された第１の２次巻線C12とを有する第１の単位変
   圧器と、 第２の１次巻線C21と、第２の２次巻線C22と、中点から
   端子が引き出された３次巻線C23とを有する第２の単位
   変圧器とを具備し、 前記第１の１次巻線C11及び第２の１次巻線C21のそれぞ
   れの一端は１次側外部端子U1及びW1に接続され、 前記第１の１次巻線C11及び第２の１次巻線C21のそれぞ
   れの他端は共通の１次側外部端子V1に接続され、 前記第１の２次巻線C12及び第２の２次巻線C22のそれぞ
   れの一端は２次側外部端子U2及びW2にそれぞれ接続さ
   れ、 前記第１の２次巻線C12及び第２の２次巻線C22のそれぞ
   れの他端は共通の２次側外部端子V2に接続され、 前記３次巻線C23の一端及び他端はそれぞれ外部２次端
   子W3及びV3に接続され、 前記第１の２次巻線C12の中点から引き出された端子と
   前記３次巻線C23の中点から引き出された端子とが中性
   点端子ｎに接続されることを特徴とする複合変圧器。
2. 【請求項２】前記第２の単位変圧器は２脚鉄心構造を有
   し、 前記２脚鉄心の一方の脚には１次側巻線と第２の２次巻
   線C22とが巻装され、他方の脚には１次側巻線と中点か
   ら端子が引き出された３次巻線C23とが巻装され、 前記一方の脚の１次側巻線と他方の脚の１次側巻線とが
   並列接続されて前記第２の１次巻線C21が構成されてい
   ることを特徴とする請求項１に記載の複合変圧器。