JP2535853Y2 - 変圧器装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、配電用の変圧器に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】装柱用の変圧器で２００Ｖ級の３相電圧
及び２００Ｖ／１００Ｖ級の単相電圧を供給する場合に
は、２台の独立した単相変圧器を並設してＶ結線するこ
とが一般的に行なわれている。

【０００３】しかし、このような構成をとると装柱作業
に手数がかかる上に、複雑な外観を呈して周囲の景観を
損うため、近年においては、２台の単相変圧器本体を上
下に縦積みした状態で１個のタンクに収納してタンク内
でＶ結線した３相変圧器が多く用いられるようになっ
た。

【０００４】上記のように、２台の単相変圧器本体を上
下に縦積みした構造（以下２段積み構造と呼ぶ。）の３
相変圧器は、一般に容量が異なる単相変圧器本体をＶ結
線する、いわゆる異容量Ｖ結線仕様とされ、タンク内で
は下方に容量の大きい単相変圧器本体が、上方に容量の
小さい単相変圧器本体がそれぞれ配置される。タンクの
形状は普通の装柱用変圧器と同様に円筒形状とされる。

【０００５】一方、配電用変圧器の素材面における動向
について見ると、鉄心材料に非晶質磁性合金薄帯を適用
した変圧器（アモルファス鉄心変圧器）が実用化段階に
入りつつある。非晶質磁性合金薄帯の鉄損は珪素鋼帯の
1/4 程度（常用磁束密度基準）となる。したがって、非
晶質磁性合金薄帯の常用磁束密度が珪素鋼帯の常用磁束
密度よりかなり小さい（約3/4 ）にもかかわらず、アモ
ルファス鉄心変圧器は珪素鋼帯鉄心変圧器よりも効率を
高くすることができる。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】アモルファス鉄心変圧
器は常用磁束密度が小さいため、珪素鋼帯鉄心変圧器よ
りも大形化し、特に、幅方向及び奥行き方向の寸法が大
きくなる。変圧器の鉄損が小さいことは望ましいことで
あるが、装柱用の変圧器においては小形であることもき
わめて重要な要素である。また、同じ大きさ（幅×奥行
き×高さの積が同じ値）であっても、装柱時における安
定性及び景観の面からスリムな（幅×奥行きの積が小さ
い）形状の方が好ましい。このように、アモルファス鉄
心変圧器を装柱用の変圧器として用いる場合には、大き
さ及び形状の面で問題点を有していた。

【０００７】一方、２段積み構造の異容量Ｖ結線変圧器
においては、タンクの直径が下方に配置される容量の大
きい方の単相変圧器本体に合わせて決定されるので、上
方の単相変圧器本体とタンクとの間には大きなデッドス
ペースが生じる。ここでデッドスペースとは、単相変圧
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
ない空間を意味する。デッドスペースが大きいことは変
圧器の大形化を招くことになる。また、このデッドスペ
ースは油面下にあるから、油量の増加をもたらたす。

【０００８】本考案の目的は、２段積み構造の異容量Ｖ
結線の変圧器装置において、小形化と効率の向上とを図
ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本考案は、第１及び第２
の単相変圧器本体を、第１の単相変圧器本体を下にした
状態で２段積みにして１個の円筒状のタンク内に収納し
た変圧器装置に係わるものである。

【００１０】本考案においては、下方に配置される第１
の単相変圧器本体の容量Ｐ1 と上方に配置される第２の
単相変圧器本体の容量Ｐ2 との比Ｐ1 ／Ｐ2 を１より大
きく設定する。

【００１１】そして、第１の単相変圧器本体の鉄心は珪
素鋼帯により構成し、第２の単相変圧器本体の鉄心は非
晶質磁性合金薄帯により構成する。

【００１２】また、第１の単相変圧器本体の１次側と第
２の単相変圧器本体の１次側とをＶ結線するとともに、
第１の単相変圧器本体の２次側と第２の単相変圧器本体
の２次側とをＶ結線する。

【００１３】

【作用】２段積みされた異容量Ｖ結線変圧器において、
上方に配置された容量が小さい方の単相変圧器本体の鉄
心を非晶質磁性合金薄帯で構成し、下方に配置された容
量が大きい方の単相変圧器本体の鉄心を珪素鋼帯で構成
すると、上方の単相変圧器本体は鉄心のアモルファス化
（珪素鋼帯から非晶質磁性合金薄帯に変更）により寸法
が増大しているので、タンク内に生じるデッドスペース
が小さくなる。換言すると、タンクの直径を増大させる
ことなく、容量が小さい方の単相変圧器本体として大形
のアモルファス鉄心変圧器を採用することができる。ま
た、アモルファス鉄心変圧器を用いたことにより発熱を
少なくしたので、殆どの場合絶縁油の量を少なくして、
油面の高さを低くすることができ、タンクの高さを低く
することができる。

【００１４】容量が小さい方の単相変圧器本体は、鉄心
のアモルファス化によって鉄損が大幅に低減するので、
効率が向上する。また、最高効率を与える負荷率が低負
荷率側に移行する。従って、本考案の変圧器装置は、容
量が小さい方の単相変圧器本体の負荷率が容量が大きい
方の単相変圧器本体の負荷率よりも低い負荷状態におい
て、高い効率で運転することができる。

【００１５】

【実施例】図１は本考案の実施例の構造を概略的に示し
たもので、タンクを縦断面して変圧器本体の構成を概略
的に示したものである。図１においては、タンクの肉厚
やブッシング等の付属部品についてはその図示を省略し
てある。

【００１６】本実施例では、第１及び第２の単相変圧器
本体１及び２が、第１の単相変圧器本体（珪素鋼帯鉄心
変圧器）１を下方に位置させ、第２の単相変圧器本体
（アモルファス鉄心変圧器）２を上方に位置させた状態
で２段積みされて、共通のタンク３に収納されている。
タンク３内は上部の一部の空間を除き絶縁油４で満たさ
れている。

【００１７】図示してないが、変圧器装置内には、当然
外部引出し端子（ブッシング等）、放熱フィン及び装柱
金具等が設けられている。

【００１８】タンクの上部には外部引出し端子が取り付
けられる。また、タップ切換盤や、接続切換盤（直並列
切換盤等）が設けられる場合には、これらはタンク内で
第２の単相変圧器本体の上方に配置される。

【００１９】本考案においては、２台の単相変圧器本体
１，２の容量が異なっていて、下方に配置された第１の
単相変圧器本体１の容量Ｐ1 と上方に配置された第２の
単相変圧器本体２の容量Ｐ2 の比Ｐ1 ／Ｐ2 が１よりも
大きく設定されている。

【００２０】第１の単相変圧器本体１は珪素鋼帯からな
る鉄心１ａの脚部に巻線１ｂ，１ｂを嵌装した珪素鋼帯
鉄心変圧器である。第２の単相変圧器本体２は、非晶質
磁性合金薄帯により構成された鉄心２ａに巻線２ｂ，２
ｂを嵌装したアモルファス鉄心変圧器である。巻線１ｂ
及び２ｂのそれぞれの上端部からは、図示しないリード
線が引出されて該リード線が図示しない外部引出し端子
に接続され、更に、必要な巻線間接続が行われている。

【００２１】図２は、本考案の変圧器装置における第１
及び第２の単相変圧器本体１及び２の結線をベクトル図
的に示している。図２の結線は異容量Ｖ結線で、この結
線は２００Ｖ級３相電圧及び２００Ｖ／１００Ｖ級単相
電圧を同時に供給する結線として広く用いられている。

【００２２】２００Ｖ級３相電圧は動力用負荷の電源電
圧であり、２００Ｖ／１００Ｖ級単相電圧は電灯用負荷
の電源電圧である。

【００２３】第１の単相変圧器本体１の巻線１ｂは１次
巻線１b1と２次巻線１b2からなり、第２の単相変圧器本
体２の巻線２ｂは１次巻線２b1と２次巻線２b2からなっ
ている。ここで２次巻線１b2及び２b2の誘起電圧の大き
さは等しくなっている。１次巻線１b1の一端及び他端を
それぞれＵ1 及びＵ1eとし、１次巻線２b1の一端及び他
端をそれぞれＶ1 及びＶ1eとする。また、２次巻線１b2
の一端及び他端をそれぞれＵ2 及びＵ2eとし、２次巻線
２b2の一端及び他端をそれぞれＶ2 及びＶ2eとする。

【００２４】１次巻線１b1の他端Ｕ1eと１次巻線２b1の
他端Ｖ1eとが接続されて、これらの巻線端Ｕ1e，Ｖ1eの
接続点が端子Ｗ1 となっている。また、２次巻線１b2の
他端Ｕ2eと巻線２b2の他端Ｖ2eとが接続されて、これら
の巻線端の接続点が端子Ｗ2となっている。更に、２次
巻線１b2の中点から中点端子Ｕ2nが引出されている。こ
の結線では、２次側の端子Ｕ2 ，Ｖ2 及びＷ2 により３
相２００Ｖ級の電圧が供給され、２次側の端子Ｕ2 ，Ｗ
2 及びＵ2nにより２００Ｖ／１００Ｖ級の単相電圧が供
給される。

【００２５】端子Ｕ2nは接地して使用される。尚、２０
０Ｖ級電圧のみの供給を行う場合には、当然のことなが
ら中点端子Ｕ2nは不要である。

【００２６】ここで本考案の作用効果について説明す
る。既に説明したように、アモルファス鉄心変圧器は珪
素鋼帯鉄心変圧器に比べて鉄損は少なくなるが形状は大
形化する。従って、異容量Ｖ結線変圧器装置において容
量が大きい方の単相変圧器本体として珪素鋼帯鉄心変圧
器を用い、容量が小さい方の単相変圧器本体としてアモ
ルファス鉄心変圧器を用いると、２台とも珪素鋼帯鉄心
変圧器を用いた場合に比べて２台の単相変圧器本体間の
大きさの差が少なくなる。

【００２７】もっとも、２台の容量の比によっては、大
きさが逆転したり（容量が小さい方の変圧器本体が、容
量が大きい方の変圧器本体よりも大形になる。）、大き
さが逆転した結果、２台間の大きさの差が拡大したりす
ることが計算上は起こり得る。

【００２８】しかし、実際に使用されている異容量Ｖ結
線の２台の単相変圧器本体間の容量の比は１．５以上は
あり、この範囲では上記のような大きさの逆転は生じな
い。従って、本考案において用いるタンクの直径は、珪
素鋼帯鉄心変圧器を２台用いる場合のタンクの直径と同
様とすることができ、容量が小さい方の単相変圧器本体
とタンクとの間のデッドスペースを少なくすることがで
きる。

【００２９】一方、アモルファス鉄心変圧器は珪素鋼帯
鉄心変圧器と比べて、高さ方向の寸法増加率が、幅方向
や奥行方向の寸法増加率よりもかなり小さくて済む。こ
れは、変圧器本体の寸法に関しては、高さ方向において
鉄心が占める寸法の割合は幅方向及び奥行方向において
鉄心が占める寸法の割合に比べてかなり小さいことによ
る。

【００３０】また、油面の高さに関しては、本体の機械
的構成上からその下限が決定されることはまれであっ
て、通常は所要放熱量の大きさによって決定される。す
なわち、所要放熱量が少なくなれば、通常、油面高さは
低くすることができる。言うまでもなく、本考案の変圧
器装置の所要放熱量はすべての鉄心が珪素鋼帯で構成さ
れた従来の変圧器装置の所要放熱量よりも小さい。した
がって、本考案によれば、２台の単相変圧器本体として
ともに珪素鋼帯鉄心変圧器を用いた場合に比べて、タン
クの高さを小さくできることが多い。

【００３１】以上のことより、本考案による２段積み構
造の変圧器の外形寸法は、２台の単相変圧器本体とし
て、ともに珪素鋼帯鉄心変圧器を用いた場合よりも大き
くなることはなく、高さ寸法はむしろ低減できることの
方が多い。

【００３２】次に、電力損失の観点から説明する。本考
案においては、２台の単相変圧器本体中の１台をアモル
ファス鉄心変圧器としているので、２台とも珪素鋼帯鉄
心変圧器とした場合よりも効率を高くすることができ
る。

【００３３】また、変圧器の運転時の電力損失を小さく
するには高い効率で運転されることが必要である。そこ
で運転時の効率の面について述べる。一般的傾向とし
て、動力負荷（３相２００Ｖ級負荷）は電灯負荷（単相
２００Ｖ／１００Ｖ級負荷）に比べて負荷変動が激し
い。そのため動力負荷専用の変圧器の負荷率は低くな
る。したがって、動力負荷専用の変圧器は電灯・動力負
荷共用の変圧器よりも損失比（鉄損に対する銅損の比）
が大きいことが好ましい。何故なら、損失比が大きくな
るほど最高効率を与える負荷率は低い方に推移するから
である。

【００３４】ところで、本考案における動力負荷専用変
圧器はアモルファス鉄心変圧器であるから、損失比は珪
素鋼帯鉄心変圧器よりも大きくなる。したがって、本考
案においては、変圧器として、規約効率が高いばかりで
はなく、実使用状態においても高い効率が発揮される。

【００３５】尚、図１における単相変圧器本体は２台と
も内鉄形構造としているが、外鉄形構造としてもよく、
また、内鉄形構造と外鉄形構造とを組合せるようにして
もよい。

【００３６】また、第２の単相変圧器本体（アモルファ
ス鉄心変圧器）２は磁路の主たる構成体を非晶質磁性合
金薄帯としたものであって、非晶質磁性合金薄帯を機械
的に補強，保護するために一部に珪素鋼帯を適用するこ
とを妨げるものではない。例えば、鉄心の最内周及び最
外周の一方または双方に添わせて珪素鋼帯を配設するこ
とにより非晶質磁性合金薄帯の保護を図ることができ
る。

【００３７】

【考案の効果】以上のように本考案によれば、２段積み
された異容量Ｖ結線変圧器において、容量が小さい方の
単相変圧器本体の鉄心を非晶質磁性合金薄帯で構成し、
容量が大きい方の単相変圧器本体の鉄心を珪素鋼帯で構
成するようにしたので、タンク内のデッドスペースを少
なくし、タンクを大形にすることなく、損失の低減を図
ることができる。

【００３８】また、容量が小さい方の単相変圧器本体の
損失比は、容量が大きい方の単相変圧器本体の損失比よ
りも大きくなるので、動力負荷及び電灯負荷の一般的な
負荷状態において高い効率を得ることができる利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例を示す概略図である。

【図２】本考案の実施例における結線をベクトル図的に
示したものである。

【符号の説明】

１ 第１の単相変圧器本体（珪素鋼帯鉄心単相変圧器
本体） １ａ 珪素鋼帯鉄心 ２ 第２の単相変圧器本体（アモルファス鉄心単相変
圧器本体） ２ａ アモルファス鉄心 ３ タンク

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１及び第２の単相変圧器本体を、第１
   の単相変圧器本体を下にした状態で２段積みにして１個
   の円筒状のタンク内に収納した変圧器装置において、 下方に配置された第１の単相変圧器本体の容量Ｐ1 と上
   方に配置された第２の単相変圧器本体の容量Ｐ2 との比
   Ｐ1 ／Ｐ2 が１より大きく設定され、 前記第１の単相変圧器本体の鉄心は珪素鋼帯により構成
   され、 前記第２の単相変圧器本体の鉄心は非晶質磁性合金薄帯
   により構成され、 前記第１の単相変圧器本体の１次側と第２の単相変圧器
   本体の１次側とがＶ結線され、 前記第１の単相変圧器本体の２次側と第２の単相変圧器
   本体の２次側とがＶ結線されていることを特徴とする変
   圧器装置。