JP2714138B2 - 負荷時タップ切換器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は負荷時タップ切換器に係り、特に電流開閉を
行う切換開閉器を動作させる蓄勢機構の改良に関するも
のである。

（従来の技術） 一般に、電流を遮断する接点は可動側接点を所定の速
さで開極させることによりアーク時間を短縮し接点寿命
を極力延長するように配慮されている。負荷時タップ切
換器のアーク接点も同じであって、アーク接点の開極速
度を与える駆動源は一般に圧縮あるいは引張ばねのよう
な蓄勢ばねの静的エネルギーを動的エネルギーに変える
蓄勢機構部が用いられる。

このような蓄勢ばねを利用した蓄勢機構部においては
その開極速度が蓄勢ばねの変位量に従って２次曲線的に
増加する。負荷時タップ切換器のように複数個のアーク
接点を蓄勢ばねで開極させる場合には、ばねの変位が進
むに従って速度が早まり後続の接続の接点ほど開極、投
入時間が短くなるという傾向がある。

特に近年大容量変の一途をたどっている大容量の負荷
時タップ切換器では蓄勢機構部に用いられるばね力は高
められていることからこの影響が強くでてくる。このよ
うな従来の負荷時タップ切換器の蓄勢機構部の不具合な
点を第５図ないし第８図を参照して説明する。

第５図は代表的な２抵抗式の負荷時タップ切換器の切
換回路図である。すなわち、変圧器の巻線に接続された
タップ巻線TWに複数個タップを設ける。図示では２個の
タップT₁,T₂を設ける。そしてタップT₁,T₂にはそれぞれ
タップ選択器可動接点M₁,M₂が接触接続される。

このタップ選択器可動接点M₁にはａ側の主アーク接点
Ha（以下接点Haと略記する）及び限流抵抗器Ｒを通して
抵抗アーク接点Wa（以下接点Waと略記する）が接続さ
れ、接点Ha,Waは切換開閉器可動接点Ｓの移動により電
流遮断を行う。同様にタップ選択器可動接点M₂にはｂ側
の主アーク接点Hb（以下接点Hbと略記する）及び源流抵
抗器Ｒを通して抵抗アーク接点Wb（以下接点Wbと略記す
る）が接続され、切換開閉器可動接点Ｓの移動により電
流遮断を行う。なお、可動接点Ｓは中性点Ｎと接続され
ている。

第６図は第５図の切換回路の動作順序を示す切換のシ
ーケンス図である。すなわち、従来の蓄勢機構部のばね
の解放により可動接点Ｓが移動を開始し、時間t₀後まず
接点Waが閉じ、時間t₁後に接点Haが開き、負荷電流の遮
断を行う。時間t₂後接点Wbが閉じ、限流抵抗器Ｒを介し
てタップ間短絡状態となる。時間t₃後接点Waが開き負荷
電流とタップ間短絡電流を遮断する。次いで時間t₄後接
点Hbが閉じ、さらに接点Wbが閉じて切換の時間Ｔで１タ
ップの切換えが完了する。

上述したように接点Haから接点Hb方向への切換順序を
説明したが、接点Hbから接点Ha方向への切換も同様にな
るので説明を省略する。この切換回路では接点Haと接点
Waがそれぞれその切換時間t₂及びt₄内で電流遮断を確実
に行う必要があるので、これら切換時間は消孤に必要な
る十分な時間でかつ均一であることが望ましい。

上記したように構成した従来の負荷時タップ切換器を
駆動する蓄勢機構部の構成を第７図に示す。すなわち、
図示しない電動機によって駆動される駆動軸１に偏心カ
ム２を固着する。また往復台５に設けられた案内棒４に
案内され、偏心カム２の回転によって往復動作を行う巻
上板３を設ける。巻上板３と同様案内棒４に案内される
往復台５が図示の通り巻上板３とはかみ合う形に形成さ
れ、両者間に蓄勢ばね例えば圧縮ばね10が案内棒４を案
内として設けられる。駆動ボス６は往復台５の底側に固
着されており、切換クランク７に固着されたローラ7aが
駆動ボス６に設けられた溝6aの中に摺動自在に挿入され
る。また切換クランク７は駆動軸８を介して切換開閉器
９に連結される。

このように構成された従来の蓄勢機構部の圧縮ばね10
の巻上げ動作について説明する。駆動軸１が矢印11aの
方向に回転すると、これと同時に偏心カム２が矢印11b
に示すように同方向に回転する。この偏心カム２の回転
によって、巻上板３が矢印11cの方向へ移動する。この
移動により往復台５との間の圧縮ばね10が圧縮され、ば
ねエネルギーを蓄勢し終ると図示しないキャッチにより
往復台５が保持される。必要量のばねエネルギーが蓄勢
されると図示されないキャッチが外れ圧縮ばね10の蓄勢
エネルギーで往復台５は矢印11dの方向に移動を開始す
る。その変位量に従って速度を高めてゆく。この往復台
５の移動により駆動ボス６に設けられた溝6aに挿入され
るローラ7aによって、このローラ7aが取付けられた切換
クランク７が駆動軸８を中心として回動半径Ｒとなるよ
うに11e方向に回転し、駆動軸８を回転させる。駆動軸
８は切換開閉器９内の可動接点（図示せず）と連結され
第５図に示す如く可動接点Ｓを移動させ１タップの切換
を行う。

第８図は縦軸にばね荷重Ｐと駆動軸８の回転速度ｖと
をとり、横軸に往復台５の変位量Ｘをとると、この蓄勢
機構部のばね荷重Ｐ、回転速度Ｖと変位量Ｘとの関係を
示す線図である。すなわち、圧縮ばね10の圧縮ばね力は
P₁からP₂に変化する。この時の回転速度Ｖは一部点線で
示した速度V₁となり、図示の通り２次曲線状に上昇す
る。

（発明が解決しようとする課題） 以上説明した従来の蓄勢機構では次のような課題をか
かえている。一般に接点が開極した際に発生するアーク
は交流電流の場合電流値が零点となった時に消滅する。
従って負荷時タップ切換器の切換開閉器の接点の場合、
接点が開極して次の接点が投入するまでの時間は交流電
流の半周期以上、例えば50Hz電流の場合は10msec.以上
でなければならない。

前述の従来の蓄勢機構では圧縮ばね10の釈放につれ駆
動軸８の回転速度V₁は増加を続けるから第６図に示す切
換開閉器のシーケンスに於いて切換時間t₄は切換時間t₂
よりも必ず短くなる。しかし、この時間は上述の制限値
以上に必ず調節する必要がある。

しかしながら、駆動軸８の回転速度V₁は切換開閉器１
の負荷力によって大きく影響を受ける。つまり切換開閉
器１が駆動する際の各機構が持つ摩擦力は個々の切換開
閉器によりある程度差があるから、回転速度V₁及びこれ
によるところの切換時間t₂,t₄も個々の負荷時タップ切
換器によって異なってしまい、これら切換時間t₂,t₄を
アークを消孤するに必要な時間以上となるように確実に
調節することは非常な困難を極める。

また圧縮ばね10のばね力自体も個々にある程度の差が
あるから同様に個々の負荷時タップ切換器によって切換
時間t₂及びt₄は異なりこれによっても切換時間を調節せ
ねばならない。

さらに負荷時タップ切換器固有の問題として以下に述
べる課題がある。切換開閉器の各接点Ha,Wa,Wb,Hbは切
換が進行するにつれ接点が消耗して来るが、各接点がし
ゃ断する電流値は各々異なるので消耗量は各接点毎に異
なって来る。これにより、接点の投入、開極距離が各接
点毎に著しく異なり始め、切換が進行するにつれ切換時
間t₂もしくはt₄時間が変化して来るという現象がある。
しかしながらこれら変化した切換時間を再度調節すると
いう機能は従来の負荷時タップ切換器の蓄勢機構には有
していない。

本発明は上述した従来技術の課題を解決する為に提案
されたもので、その目的は圧縮ばねの蓄勢を放勢して切
換る切換速度すなわち切換時間を調節することができる
蓄勢機構を備えた負荷時タップ切換器を提供することに
ある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段及び作用） 上記目的を達成するために、本発明では限流インピー
ダンスと、複数個のアーク接点を備えた切換開閉器と、
このアーク接点を蓄勢ばねを設けた蓄勢機構とによって
変圧器タップ巻線のタップを開閉させて切換する負荷時
タップ切換器において、前記切換開閉器を駆動する駆動
軸に錘りを設け、この錘りを取付する位置を調節可能に
することによって負荷側の慣性モーメントを調節して切
換速度すなわち切換時間を調節可能とすることを特徴と
するものである。

（実施例） 以下本発明の実施例を図面を用いて説明する。なお、
従来の構成と同一部分については同一符号を付し説明は
省略する。

第１図は本発明の一実施例の斜視図、第２図及び第３
図はそれぞれ第１図の駆動軸８近傍及び錘り21の取付部
分の詳細図である。図示しない電動機によって駆動され
る駆動軸１に偏心カム２を固着する。また往復台５に設
けられた案内棒４に案内され、偏心カム２の回転によっ
て往復動作を行う巻上板３を設ける。巻上板３と同様案
内棒４に案内される往復台５が図示の通り巻上板３とは
かみ合う形に形成され、両者間に蓄勢ばね例えば圧縮ば
ね10が案内棒４を案内として設けられる。駆動ボス６は
往復台５の底側に固着されており、切換クランク７に固
着されたローラ7aが駆動ボス６に設けられる溝6aの中に
摺動自在に挿入される。また切換クランク７は駆動軸８
を介して切換開閉器９に連結される。22は駆動軸８に設
けたシャフトであり、駆動軸８の回転半径方向に突出す
るように設けてある。このシャフト22にある程度の質量
を有する錘り21を通す。錘り21は取付位置が固定ネジ23
によって調節できるように構成されてある。錘り21を取
付することによって慣性モーメントrm（ここでｒは錘り
取付位置半径、ｍは錘りの質量）を有することにより駆
動軸８の回転速度ｖはこれによって支配されることにな
る。従って錘り21の取付位置を変化させると取付半径ｒ
が変化するから慣性モーメントを増加あるいは減少させ
ることができる。これによって切換開閉器の切換時間を
調節することができる。すなわち切換時間t₂、もしくは
t₄が短い時錘り21を駆動軸８より遠い位置に取付調節す
れば、慣性モーメントが増加して駆動軸８の回転速度ｖ
を遅くすることができ切換時間を長くすることができ
る。

一方、従来装置では個々の負荷時タップ切換器で切換
開閉の負荷力の差によって切換時間が異なったり、圧縮
ばね10のばね力の差によって切換時間が異なったり、接
点の消耗量の差によって切換時間が変化して来るという
問題があったが、本発明ではこれら切換時間を変化させ
る要因に合わせて錘り21の取付位置を調節することによ
って切換時間を一定の時間に保持することができる。

第４図は本発明の他の実施例の錘り取付部分の断面図
である。

同図（ａ）に示すように、駆動軸８の回転半径方向に
突出するように駆動軸８にシャフト22を設ける。錘り31
はシャフト22に取付けされた座34によって座34より駆動
軸８側へは移動できないようにする。錘り31の内部は円
筒上にくり抜かれ内部に圧縮ばね32を入れる。この圧縮
ばね32はシャフト22に取付けされたばね受33によって受
けられている。

上記のように構成すれば、同図（ｂ）に示すように蓄
勢機構の圧縮ばね10が放勢し駆動軸８が回転開始すると
ともに錘り31はシャフト22に沿って圧縮ばね32のばね力
と錘り31の円心力がつり合う位置まで移動する、錘り31
の慣性モーメントは駆動軸８の回転とともに増加するか
ら第８図中の一点鎖線に示すように回転速度はv₂の如く
一定におさえることができる。

これにより従来装置の課題であった切換時間t₄が切換
時間t₂より短くなるという点が解消され両者を均一にす
ることができる。各切換時間の長さ自体を調整するには
前述の実施例と同じく固定ねじ35,36によって、座34と
ばね受け33の位置をシャフト22に沿って移動させてやれ
ば良い。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の負荷時タップ切換器に
よれば、切換開閉器を駆動する駆動軸に慣性モーメント
を調節可能とするように錘りを設け、これにより切換速
度を調節できるので切換時間を一定の時間以上に保持す
ることが可能になる。

さらに、錘りの位置が駆動軸が回転するにつれ慣性モ
ーメントを増加するように移動させることにより駆動軸
の回転速度を一定におさえることができるので、切換開
閉器の各接点の切換時間を等しくすることができるとい
う効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の斜視図、第２図は第１図の
切換開閉器駆動軸近傍の横断面図、第３図は第１図の蓄
勢機構の錘り取付部分の断面図、第４図は本発明の他の
実施例の錘り取付部分の断面図、第５図は本発明が適用
される負荷時タップ切換器の切換回路図、第６図は第５
図の切換シーケンス図、第７図は従来の負荷時タップ切
換器の蓄勢機構の斜視図、第８図は従来及び本発明の切
換開閉器の駆動軸回転速度と蓄勢ばね力との関係を示す
線図である。 １……駆動軸、２……偏心カム ３……巻上板、４……案内棒 ５……往復台、６……駆動ボス 6a……溝、７……切換クランク 7a……ローラー、８……駆動軸 ９……切換開閉器、10,32……圧縮ばね 21,31……錘り、22……シャフト 23,35,36……固定ねじ、33……ばね受け 34……座

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】限流インピーダンスと、複数個のアーク接
   点を備えた切換開閉器と、このアーク接点を蓄勢ばねを
   設けた蓄勢機構によって開閉させて変圧器タップ巻線の
   タップを切換する負荷時タップ切換器において、前記蓄
   勢ばねの蓄勢の放勢により動作する往復台と、この往復
   台に固着された駆動ボスと、この駆動ボスに設けた溝内
   を回転摺動して移動するローラを設けた切換クランク
   と、前記ローラの移動によって回転する切換クランクの
   回転を切換開閉器に伝える駆動軸と、この駆動軸の回転
   半径方向に突出するように当該駆動軸に設けたシャフト
   と、このシャフトに通された錘りと、この錘り取付位置
   を自在に変えることができる取付ネジとから構成された
   ことを特徴とする負荷時タップ切換器。
2. 【請求項２】錘りをばねとばね受けを介してシャフトに
   通すようにしたことを特徴とする請求項１記載の負荷時
   タップ切換器。