JP3385731B2 - 変圧器のタップ切換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、変圧器付属の電動操
作形タップ切換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】変圧器のタップ切換装置は、送配電系統
に電圧変動が生じないように変圧器巻線のタップを切り
換え、系統の電圧が常に一定になるように保つためのも
のである。電動操作形のタップ切換装置は、これまでギ
ヤードモータの入切制御のための電磁接触器やリレー、
駆動軸の位置検出のためのカムスイッチ、ダイヤルスイ
ッチなど多くの接点を必要としていた。そのために、接
触不良や溶着などの障害が起きる場合も発生し、その信
頼性確保のためのメンテナンスに多大な労力が注がれて
いた。そこで、半導体スイッチやプログラマブルコント
ローラなどの適用によるタップ切換装置の無接点化が検
討されはじめ、信頼性の高い装置が実現されるようにな
った（文献１）。

【０００３】文献１・・・隅他：負荷時タップ切換器用
高信頼度制御装置，富士時報 Ｖｏ１．６６，Ｎｏ．１
１，Ｐ．６６８〜６７２（１９９３） 図８は、無接点化された変圧器のタップ切換装置の構成
を示す断面図である。タップ切換部本体１が変圧器２に
付属され、このタップ切換部本体１を駆動させるための
駆動軸３，５が歯車部４を介して連結されている。変圧
器２の側面にはドライブ箱７が取り付けられ、このドラ
イブ箱７に駆動軸５の一方端がトルクセンサ１６を介し
て挿入されている。ドライブ箱７の内部には、後述され
るように駆動軸５に連結されるギヤードモータ、駆動軸
位置検出部、およびタップ位置検出部よりなる機構部６
が収納されている。

【０００４】また、図８において、変圧器２とは離れた
別置盤８が備えられている。この別置盤８の内部には、
ギヤードモータの操作回路１０と、この操作回路１０を
制御するディジタル制御回路９と、タップ位置を表示す
る表示部１４とが収納されている。また、別置盤８の内
部には、さらに、ギヤードモータの駆動電流を検出する
変流器１１と、この変流器１１の出力を直流に変換する
変換器１２と、この変換器１２の出力を受ける動作電流
診断部１３と、トルクセンサ１６の出力を受けるトルク
診断部１５とが収納されている。

【０００５】図９は、図８の駆動部６の詳細構成を示す
分解斜視図である。ギヤードモータ２０に歯車機構部３
５を介して駆動軸５と、２台のロータリエンコーダ２
１，２２とダイヤルプレート３０とが連結されている。
歯車機構部３５は、歯車２４，２５，２９，３４と、か
さ歯車２３と、一部破砕して示された差動歯車２６，２
７，２８とから構成されている。ギヤードモータ２０
は、モータと減速機とが一体に構成されたもので駆動軸
５に直結され、ギヤードモータ２０の回転がそのまま一
対一に駆動軸５に伝達され、図８で示されたタップ切換
部本体１を駆動させる。駆動軸５には歯車２４が固定さ
れ、この歯車２４に歯車２５が噛み合わさっている。歯
車２５にはもう一つの歯車３４が同軸に固定され、この
歯車３４にかさ歯車２３が噛み合わさっている。かさ歯
車２３は軸２３Ａを手動で回転させることができ、駆動
軸５を手動操作するときに用いられる。また、歯車２５
の回転運動は、その軸２５Ａがカップリング３２を介し
てロータリエンコーダ２１へ伝達される。歯車２５は、
さらに歯車２９に噛み合わさっている。歯車２９は差動
歯車２８を備え、この差動歯車２８が差動歯車２６，２
７と噛み合うことによって歯車２９の回転が減速されて
軸３３に伝達される。ダイヤプレート３０は軸３３に同
軸に固定されるとともに、軸３３の回転はカップリング
３１を介して、もう一つのロータリエンコーダ２２へ伝
達される。

【０００６】図９において、駆動軸５がギヤードモータ
２０によって一回転する度に、変圧器巻線のタップが一
つ移動する。たとえば、駆動軸５が矢印５Ａの方向に回
転すればタップが一つ進み、駆動軸５が矢印５Ａの逆方
向に回転すれば、タップが元の位置に戻る。このよう
に、ギヤードモータ２０を正方向または逆方向に回転さ
せることにより、変圧器巻線内のタップが順次切り換え
られる。

【０００７】図９のロータリエンコーダ２１，２２は、
それぞれ軸２５Ａ，３３の回転角度を検出して信号を出
力するものであり、ロータリエンコーダ２１，２２が回
転角度を検出する原理は、内蔵の円板に形成されたスリ
ットに光を通過させることにもとづいている。すなわ
ち、軸３３、２５Ａに同軸に固定された円板に特定のパ
ターンで書き込まれたスリットを設け、その円板の片面
から発光素子によって光を発射させる。円板の他方の面
からその発射光を受光素子によって受け、受光素子がス
リットを通過した光の有無に対応して電気信号を出力す
る。スリットの形状は、円板の各回転角度に対応して出
力される信号がすべて異なるように形成されているの
で、この信号から軸３３，２５Ａの回転角度（駆動軸５
の位置）を知ることができる。発光素子と受光素子との
対は複数対備えられ、各回転角度の位置において複数対
の信号が同時に出力される。この信号数は、回転角度の
分解能（円板１周の分割数）によって決まり、分解能が
大きいほど多数の信号対を必要とする。例えば、分解能
３２，６４の場合に必要な信号対の数（ビット数）はそ
れぞれ５，６になる。このように、ロータリエンコーダ
２１，２２は光応用機器なので、従来、用いられていた
カムスイッチやダイヤルスイッチのような接点機構は備
えていない。また、分解能を大きくすることによって、
回転角度をさらに小きざみに検出することができるとい
う利点もある。

【０００８】ロータリエンコーダ２１は、通常、分解能
３２程度のものが用いられ、駆動軸５の回転角度を検出
するために使われる。タップを１回切り換える度に駆動
軸５の回転を停止させる必要があるので、ロータリエン
コーダ２１から１回転（３６０度）ごとに出力される信
号を用いてギヤードモータ２０を停止させる。したがっ
て、このロータリエンコーダ２１が駆動軸位置検出部と
なっている。

【０００９】また、図９において、ダイヤルプレート３
０とロータリエンコーダ２２とは、切り換えられたタッ
プの位置を検出するためのタップ位置検出部を構成して
いる。軸３３は駆動軸５の回転速度に対して減速比が数
十分の一に設定されている。例えば、減速比を１／４０
にしておけば、駆動軸５が４０回転したときに軸３３が
１回転するので、最大４０タップの位置を検出すること
ができる。ダイヤルプレート３０の外周側面には、例え
ば、４０タップの場合１から４０までの数字が順番に、
かつ等ピッチで書き込まれている（図９では数字の代わ
りに黒丸が示されている）。この数字を一個所から眺め
ていれば、現在のタップ位置を目視で知ることができ
る。さらに、ロータリエンコーダ２２もダイヤルプレー
ト３０と同時に回転する。例えば、４０タップの場合、
ロータリエンコーダ２２の分解能を４０以上にしておけ
ば、各タップ位置においてそれぞれ異なる信号がロータ
リエンコーダ２２から出力され、現在のタップ位置を電
気的に検出することができる。

【００１０】図８に戻り、ディジタル制御回路９は機構
部６内のロータリエンコーダからの出力信号を信号線６
Ａ（点線）を介して受けている。ディジタル制御回路９
は、その時のタップ位置を示す信号を表示部１４に送
り、表示部１４がそのタップ位置を数字で示すようにな
っている。別置盤８内の図示されていない昇降スイッチ
を手動で操作する度にディジタル制御回路９が操作回路
１０に信号を送り、操作回路１０が正方向または逆方向
の駆動電流を配線１０Ａ（点線）を介して機構部６内の
ギヤードモータに送る。駆動軸５が一回転する度に、機
構部６内のエンコーダからの信号が信号線６Ａを介して
ディジタル制御回路９に入力されるので、ディジタル制
御回路９が操作回路１０にギヤードモータ停止の信号を
送り、駆動軸５の回転を停止させる。

【００１１】図８の装置には、タップ切換部本体１の異
常を検知する機構が備えられている。駆動軸５に取り付
けられたトルクセンサ１６は、タップ切り換え時に駆動
軸５にかかるトルクを電気信号に変換し、信号線１６Ａ
（点線）を介してトルク診断部１５へ送る。トルク診断
部１５には、このトルクセンサ１６からの信号波形（ト
ルクの時間変化）としてタップ切り換え部本体１が正常
に作動している状態のものを予め記憶させておく。タッ
プ切換部本体１にかじりや溶着などによる異常があれ
ば、トルクが変化するので、信号波形を正常な場合のも
のと比較することによってタップ切換部本体１の異常を
検出することができる。タップ切り換えごとにトルク診
断部１５は、トルクの信号波形を正常なものと比較し、
各時間におけるトルクが正常値から外れたときに異常が
発生したことを知らせる報知信号を表示部１４に出力す
る。表示部１４は、この報知信号を受けたときにタップ
切換部本体１に異常があることを表示する。

【００１２】図８の装置には、タップ切換部本体１の異
常を検知するもう一つの機構が備えられている。ギヤー
ドモータに流れる駆動電流を変流器１１により検出し、
その出力信号が変換部１２を介して動作電流診断部１３
へ送られる。変換部１２と変流器１１とは、電流センサ
を形成し、そのうち変換部１２は変流器１１からの交流
出力を変換し、この交流出力に比例する直流電流を出力
するものである。動作電流診断部１３には、変換器１２
からの信号波形（動作電流の時間変化）としてタップ切
換部本体１が正常に作動している状態のものを予め記憶
させておく。タップ切換部本体１にかじりや溶着などに
よる異常があれば、ギヤードモータに負荷がかかり動作
電流が変化するので、信号波形を正常な場合のものと比
較することによってタップ切換部本体１の異常を検知す
ることができる。タップ切り換えごとに動作電流診断部
１３は、動作電流の信号波形を正常なものと比較し、各
時間における動作電流が正常値から外れたときに異常が
発生したことを知らせる報知信号を表示部１４に出力す
る。表示部１４は、この報知信号を受けたときにタップ
切換部本体１に異常があることを表示する。

【００１３】なお、表示部１４は、前述のタップ位置の
表示、トルク異常の表示、および動作電流異常の表示を
同一画面にて行うようになっている。また、ディジタル
制御回路には、プログラマブルコントローラ（ＰＣ）が
採用され、従来のリレーのような接点が全くない。さら
に、操作回路にもソリッドステートリレー（ＳＳＲ）が
電磁接触器に代えて用いられ無接点化されるとともに、
従来のリミットスイッチが使われていたところは光リミ
ットスイッチに代えられ、図８の装置は無接点化された
タップ切換装置になっている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たような従来の装置は、ディジタル制御回路などの制御
機器を別置盤に収納しなければならないという問題があ
った。すなわち、変圧器２のタンク表面には開閉サージ
や雷サージによる、シース電流が流れると、半導体素子
やディジタル制御回路の一部が電位上昇し、その素子や
回路が絶縁破壊する可能性がある。そのために、図８の
ように別置盤８を設け、その別置盤８の中に、操作回路
１０やディジタル制御回路９が収納されていた。ドライ
ブ箱７と別置盤８との間は、点線で示された信号線６
Ａ，１６Ａおよび配線１０Ａが設けられていた。これに
より、変圧器２に流れるシース電流が別置盤８にまで侵
入しないようにしていた。したがって、制御機器の収納
盤を２個も必要とする上に、据付現地で盤間を結ぶ配線
作業も必要であった。さらに、信号線６Ａ，１６Ａや配
線１０Ａを収納する側溝や収納管も設ける必要があっ
た。そのために、装置の製作費用や現地での据付費用が
非常に嵩んでいた。

【００１５】この発明の目的は、制御機器などの収納盤
を１台にまとめることにより、装置の製作費用や現地で
の据付費用を低減させることにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明によれば、変圧器巻線のタップを切り換え
るタップ切換部本体と、このタップ切換部本体へ回転駆
動力を伝える駆動軸と、この駆動軸に連結され駆動軸を
回転させるギヤードモータと、このギヤードモータに駆
動電流を送る操作回路と、この操作回路を制御するディ
ジタル制御回路と、駆動軸に歯車機構部を介して連結さ
れロータリエンコーダにより駆動軸の回転角度を検出し
てディジタル制御回路に信号を出力する駆動軸位置検出
部と、駆動軸に歯車機構部を介して連結されロータリエ
ンコーダにより駆動軸の回転数を検出してディジタル制
御回路に信号を出力するタップ位置検出部と、ディジタ
ル制御回路からの出力信号を受けタップの位置を表示す
る表示部とにより構成され、ギャードモータと、ロータ
リエンコーダとが駆動軸の一方端とともにドライブ箱に
収納されたものにおいて、ドライブ箱の内部に絶縁体を
介して専用パネルが固定され，この専用パネルに操作回
路とディジタル制御回路と表示部とが取り付けられると
ともに、専用パネルが専用の接地線を介して接地されて
なるものとするとよい。

【００１７】また、かかる構成において、駆動軸位置検
出部とタップ位置検出部とが共通の歯車機構を介して取
り付けられた一台の共通のロータリエンコーダより構成
され、ディジタル制御回路が共通のロータリエンコーダ
からの出力信号を駆動軸の回転角度と回転数とに読み換
えてなるものとするとよい。また、歯車機構部が密封容
器内に収納され、この密封容器内に潤滑剤が充填されて
なるものとするとよい。

【００１８】また、駆動軸に直結され駆動軸に発生する
トルクに比例する電気信号を出力するトルクセンサと、
このトルクセンサの出力信号が予め設定された値より外
れたときに表示部へ報知信号を出力するトルク診断部と
がドライブ箱の内部に収納され、トルク診断部が専用パ
ネルに取り付けられるとともに、表示部が報知信号を受
けたときにタップ切換器に異常が発生したことを表示す
るものとするとよい。

【００１９】また、トルク診断部が駆動軸位置検出部の
出力信号を受け、駆動軸の各回転角度におけるトルクセ
ンサの出力信号が予め設定された値より外れたときに報
知信号を出力するものとするとよい。また、トルク診断
部がディジタル制御回路内で共通に構成されてなるもの
とするとよい。

【００２０】また、ギヤードモータに流れる動作電流を
検出して信号を出力する電流センサと、この電流センサ
の出力信号が予め設定された値より外れたときに表示部
へ報知信号を出力する動作電流診断部とがドライブ箱の
内部に収納され、動作電流診断部が専用パネルに取り付
けられるとともに、表示部が報知信号を受けたときにタ
ップ切換装置に異常が発生したことを表示するものとす
るとよい。

【００２１】また、動作電流診断部が駆動軸位置検出部
の出力信号を受け、駆動軸の各回転角度における電流セ
ンサの出力信号が予め設定された値より外れたときに報
知信号を出力するものとするとよい。また、動作電流診
断部がディジタル制御回路内で共通に構成されてなるも
のとするとよい。

【００２２】

【作用】この発明の構成によれば、ドライブ箱の内部に
絶縁体を介して専用パネルが固定される。この専用パネ
ルに操作回路とディジタル制御回路と表示部とが取り付
けられる。専用パネルは専用の接地線を介して接地され
ている。これにより、シース電流がドライブ箱を流れ、
ドライブ箱自体の電位が上昇しても専用パネルは絶縁体
と専用の接地線とによって別の回路になるので、専用パ
ネルにシース電流が流れ込むことはない。そのために、
操作回路やディジタル制御回路をまとめて一台のドライ
ブ箱に収納してもサージに比較的弱いとされている半導
体素子やＰＣが絶縁破壊することはない。

【００２３】かかる構成において、駆動軸位置検出部と
タップ位置検出部とが共通の歯車機構を介して取り付け
られた一台の共通のロータリエンコーダより構成され
る。ディジタル制御回路が共通のロータリエンコーダか
らの出力信号を駆動軸の回転角度と回転数とに読み換え
る。ロータリエンコーダが一回転する間に、駆動軸が全
タップ数回転し終えるように歯車機構を構成しておき、
かつロータリエンコーダの分解能を大きくし、駆動軸が
少なくとも一回転するごとに信号がロータリエンコーダ
から出力されるようにしておく。これにより、一台のロ
ータリエンコーダの出力信号から駆動軸の回転位置とタ
ップ位置との両方を知ることができる。

【００２４】また、歯車機構部が密封容器内に収納さ
れ、この密封容器内に潤滑剤が充填される。歯車機構部
に連結される駆動軸、ギヤードモータの回転軸およびロ
ータリエンコーダの軸がオイルシールにて油密にシール
されてあれば、歯車の噛み合わせ部や摺動部の定期的な
注油作業が不用になる。また、トルクセンサとトルク診
断部とがドライブ箱に収納される。トルク診断部は専用
パネルに取り付けられたので、一台のドライブ箱内に収
納してもサージによってトルク診断部が故障することが
ない。また、タップ位置を表示する表示部に報知信号も
送り、タップ切換器に異常が発生したことを表示部で共
通に表示させるようにした。これにより、トルクセンサ
とトルク診断部との間、およびトルク診断部と表示部と
の間の信号線を一台のドライブ箱の中で結線することが
できる。

【００２５】また、トルク診断部が駆動軸位置検出部の
出力信号を受け、駆動軸の各回転角度におけるトルクが
予め設定された値より外れたときに報知信号を表示部へ
出力する。これにより、タップの切り換え動作中、どの
位置（どの角度）で異常が生じているのかがすぐに判
る。また、トルク診断部がディジタル制御回路内で共通
に構成される。ディジタル制御回路には、トルク診断部
の機能である駆動軸の各回転角度におけるトルクを記憶
する機能やトルクの正常異常を判定する機能を持たすこ
とが容易にできるので、タップ切換部の制御機能と共通
に構成することができる。

【００２６】また、電流センサと動作電流診断部とが、
ドライブ箱に収納される。動作電流診断部は専用パネル
に取り付けられたので、一台のドライブ箱内に収納して
もサージによって動作電流診断部が故障することがな
い。また、タップ位置を表示する表示部に報知信号も送
り、タップ切換器に異常が発生したことを表示部で共通
に表示させるようにした。電流センサと動作電流診断部
との間、および動作電流診断部と表示部との間の信号線
を一台のドライブ箱の中で結線することができる。

【００２７】また、動作電流診断部が駆動軸位置検出部
の出力信号を受け、駆動軸の各回転角度における動作電
流が予め設定された値より外れたときに報知信号を表示
部へ出力する。これにより、タップの切り換え動作中、
どの位置（どの角度）で異常が生じているのかがすぐに
判る。また、動作電流診断部がディジタル制御回路内で
共通に構成される。ディジタル制御回路には、動作電流
診断部の機能である駆動軸の各回転角度における動作電
流を記憶する機能や動作電流の正常異常を判定する機能
を持たすことが容易にできるので、タップ切換部の制御
機能を共通に構成することができる。

【００２８】

【実施例】以下、この発明を実施例に基づいて説明す
る。図１は、この発明の実施例にかかる変圧器のタップ
切換装置の構成を示す断面図である。従来の装置で備え
られていた別置盤８（図８）は使わず、その代り、別置
盤８に内蔵されていたもの、すなわち、ディジタル制御
回路３８、操作回路１０、電流センサ（変流器１１、お
よび変換部１２）、表示部１４、および従来ドライブ箱
７（図８）の上部外側に取り付けられていたトルクセン
サ１６はすべて一つのドライブ箱３６内に収納されてい
る。

【００２９】図２は、図１のドライブ箱内部の構成を示
す斜視図である。図２はドライブ箱３６（点線）が除外
して示され、内部が見えるようにしたものである。ま
た、歯車機構３５は六面体で示されているが、図９の従
来の装置のものと同じである。専用パネル４０が絶縁体
４１を介してドライブ箱３６の奥面に固定されている。
この専用パネル４０上にディジタル制御回路３８、操作
回路１０、表示部１４、変流器１１、および変換器１２
が載置されている。また、専用パネル４０は専用の接地
線４３を介してアースバー４２に接続されている。アー
スバー４２は、ドライブ箱３６とともに変圧器が設置さ
れる現地の図示されていないアース線に接続されてい
る。

【００３０】図１、図２のその他の構成は図８、図９の
従来の装置と同じである。同じ部分には、同一参照符号
を用いることにより詳細な説明を繰り返すことは省略す
る。図２において、専用パネル４０上に配されているも
のは、半導体素子やディジタル制御回路などサージに弱
いもの多い。しかし、サージによって変圧器に流れるシ
ース電流は、ドライブ箱３６を介して接地側へ流れる
が、専用パネル４０へはドライブ箱３６から絶縁されて
いるのでシース電流は流れ込まない。そのために、専用
パネル４０上で電位上昇が起きることはなく、機器が故
障することがない。この専用パネル４０の設置によっ
て、従来、保護のために必要とされていた別置盤は不用
となった。収納盤の減少によって製作費用が低減される
とともに、収納盤同士の配線作業がなくなり、現地据付
費用も低減される。

【００３１】図３は、この発明の異なる実施例にかかる
変圧器のタップ切換装置の構成を示す要部分解斜視図で
ある。図２におけるロータリエンコーダ２１を除去し、
一台のロータリエンコーダ５０だけで構成されている。
そのために、歯車機構４５も図９の歯車機構３５に対し
て若干異なる。すなわち、図９における歯車２５，３４
が取り除かれ、歯車２４と歯車２９とが噛み合わさって
いる。さらに、歯車２４と同軸に歯車４４が固定され、
この歯車４４に手動用のかさ歯車２３が噛み合わさって
いる。その他の構成は図９のものと同じである。

【００３２】図３において、駆動軸５が矢印５Ａの方向
に回転すれば、歯車２９は図９の場合とは逆方向に回転
するが、ロータリエンコーダ５０へ伝達される回転速度
は図９の場合と同じである。したがって、軸３３は駆動
軸５の回転速度に対して減速比が数十分の一に設定され
る。この装置の場合、ロータリエンコーダ５０が一台し
かないので、このロータリエンコーダ５０から駆動軸の
回転角度および回転数を示す信号を出力させる必要があ
る。そのために、ロータリエンコーダ５０の分解能を従
来のものより大きくする。例えば、減速比が１／４０の
場合、ロータリエンコーダ５０の分解能を２５６（８ビ
ット）にする。駆動軸５が４０回転したときに、ロータ
リエンコーダ５０が１回転するので、ロータリエンコー
ダ５０が３６０／４０＝９度回転する度に信号をディジ
タル回路へ出力するようにする。この出力信号でもって
駆動軸５を一回転ごと停止させる。また、この出力信号
をディジタル制御回路の別の入力端へ入力させることに
よって、駆動軸５の回転数をカウントさせ、タップ位置
を検出させる。ロータリエンコーダ５０の分解能を大き
くすることによって、駆動軸５を停止させる信号が出力
される間でもさらに小きざみに分割された角度ごとに信
号出力させることができる。この信号をディジタル制御
回路に入力させることによって、後述されるように、タ
ップ切換部本体の異常を検知するのに使用することがで
きる。

【００３３】図４は、この発明のさらに異なる実施例に
かかる変圧器のタップ切換装置の構成を示す要部分解斜
視図である。歯車機構３５（図９と同じもの）が密封容
器４６（点線）内に収納され、この密封容器４６内に潤
滑剤としてのグリースが充填されている。歯車機構部３
５に連結される駆動軸５、かさ歯車２３の軸２３Ａ、ギ
ヤードモータ２０の回転軸２０Ａおよびロータリエンコ
ーダ２１、２２側の軸２５Ａ，３３Ａが、密封容器４６
から外部へ貫通する部分で図示されていないオイルシー
ルによって油密にシールされている。したがって、歯車
の噛み合わせ部や摺動部の定期的な注油作業が不用にな
り、装置のメンテナンスが省略化される。

【００３４】図５はこの発明のさらに異なる実施例にか
かる変圧器のタップ切換装置の構成を示す要部分解斜視
図である。歯車機構４５（図３と同じもの）が密封容器
４７（点線）内に収納され、この密封容器４７内に潤滑
剤としてのグリースが充填されている。歯車機構部４５
に連結される駆動軸５、かさ歯車２３の軸２３Ａ、ギヤ
ードモータ２０の回転軸２０Ａおよびロータリエンコー
ダ５０側の軸３３Ａが密封容器４７から外部へ貫通する
部分で図示されていないオイルシールによって油密にシ
ールされている。したがって、この場合も歯車の噛み合
わせ部や摺動部の定期的な注油作業が不用になり、装置
のメンテナンスが省略化される。

【００３５】この発明のさらに異なる実施例として、変
圧器のタップ切換装置の異常診断を駆動軸の各回転角度
におけるトルクまたは動作電流が予め設定された値より
外れているか否かを調べて判定する例を次に示す。図６
は、駆動軸の回転角度とトルクとの関係を示す特性線図
である。横軸に駆動軸が一回転したときの回転角度を示
し、縦軸に図１の装置においてトルクセンサ１６から出
力されたトルクの信号レベルを示す。特性４８はタップ
切換部本体１が正常に動作したときの曲線である。回転
角度が増すにつれてトルクは増す。特性４８の途中の３
個所で見られる突起は、タップが切り換わるときに内蔵
の機構部品が摺動し合ったり、当接したりするときに発
生するものであって、タップ切換部本体１の構造によっ
て決まるものである。図１のディジタル回路３８に特性
４８を予め記憶させておき、タップ切り換えごとに各回
転角度におけるトルクが特性４８のレベルから外れたと
きに異常であることを示す信号を表示部１４に出力す
る。表示部１４がこの信号を受けたときにタップ切換部
本体１に異常があることを表示する。従来の装置（図
８）においてはトルク診断部１５は、トルクの時間変化
だけを監視していた。これにより、タップ切り換え動作
中、どの位置で異常が生じているのかが、すぐに判り、
タップ故障に対する対策が立て易くなる。

【００３６】図７は、駆動軸の回転角度とギヤードモー
タの動作電流との関係を示す特性線図である。横軸に駆
動軸が一回転したときの回転角度を示し、縦軸に図１の
装置において変換部１２から出力された動作電流の信号
レベルを示す。特性４９はタップ切換部本体１が正常に
動作したときの曲線である。回転角度が小さいときのピ
ークは起動電流である。この特性４９は、ギヤードモー
タが受ける負荷の程度に依存し、タップ切換部本体１の
構造によって決まるものである。図１のディジタル回路
３８に特性４９を予め記憶させておき、タップ切り換え
ごとに各回転角度における動作電流が特性４９のレベル
から外れたときに異常であることを示す信号を表示部１
４に出力する。表示部１４がこの信号を受けたときに、
タップ切換部本体１に異常があることを表示する。従来
の装置（図８）においては動作電流診断部１３は、動作
電流の時間変化だけを監視していた。これにより、タッ
プ切り換え動作中、どの位置で異常が生じているかがす
ぐに判り、タップ故障に対する対策が立て易くなる。

【００３７】図１に戻り、ディジタル制御回路３８は、
トルク診断部および動作電流診断部も兼ねている。その
ために、ドライブ箱３６もコンパクトである。このトル
ク診断部および動作電流診断部は、トルクまたは動作電
流の時間変化を監視するものでもよいし、また、各回転
角度における変化を監視するものでもよい。ディジタル
制御回路３８は、本来はタップ切り換えを制御するもの
であるが、トルクセンサ１６や変換部１２の出力信号を
記憶したり、その出力信号を正常なものと比較し、タッ
プ切換部本体１の異常診断をする機能も容易に付加する
ことができる。

【００３８】

【発明の効果】この発明は前述のように、ドライブ箱の
内部に絶縁体を介して専用パネルが固定される。この専
用パネルに操作回路とディジタル制御回路と表示部とが
取り付けられる。専用パネルは専用の接地線を介して接
地される。この専用パネル４０の設置によって、従来保
護のために必要とされていた別置盤は不用となった。収
納盤の減少によって製作費用が低減されるとともに、収
納盤同士の配線作業がなくなり、現地据付費用も低減さ
れた。

【００３９】かかる構成において、駆動軸位置検出部と
タップ位置検出部とが共通の歯車機構を介して取り付け
られた一台の共通のロータリエンコーダより構成され
る。ディジタル制御回路が共通のロータリエンコーダか
らの出力信号を駆動軸の回転角度と回転数とに読み換え
る。これにより、ロータリエンコーダの出力信号から駆
動軸の回転位置とタップ位置との両方を知ることがで
き、部品点数の低減と機構の簡素化がはかれた。

【００４０】また、歯車機構部が密封容器内に収納さ
れ、この密封容器内に潤滑剤が充填される。これによ
り、歯車の噛み合わせ部や摺動部の定期的な注油作業が
不用になり、装置のメンテナンスが省略化された。ま
た、トルクセンサとトルク診断部、または電流センサと
動作電流診断部がドライブ箱に収納されたので、この場
合も別置盤が不用になり製作費用や現地据付費用が低減
される。

【００４１】また、トルク診断部が駆動軸位置検出部の
出力信号を受け、駆動軸の各回転角度におけるトルクが
予め設定された値より外れたときに報知信号を表示部へ
出力する。これによりタップの切り換え動作中、どの位
置で異常が生じているのかがすぐに判り、タップ切換装
置の故障に対する対策が立て易くなる。また、トルク診
断部または動作電流診断部がディジタル制御回路内で共
通に構成される。これによりドライブ箱や内部の装置が
コンパクトになり、装置の製作費用が大幅に低減され
る。

【００４２】また、動作電流診断部が駆動軸位置検出部
の出力信号を受け、駆動軸の各回転角度における動作電
流が予め設定された値より外れたときに報知信号を表示
部へ出力する。これによっても、タップの切り換え動作
中、どの位置で異常が生じているのかがすぐに判り、タ
ップ切換装置の故障に対する対策が立て易くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例にかかる変圧器のタップ切換
装置の構成を示す断面図

【図２】図１のドライブ箱内部の構成を示す斜視図

【図３】この発明の異なる実施例にかかる変圧器のタッ
プ切換装置の構成を示す要部分解斜視図

【図４】この発明のさらに異なる実施例にかかる変圧器
のタップ切換装置の構成を示す要部分解斜視図

【図５】この発明のさらに異なる実施例にかかる変圧器
のタップ切換装置の構成を示す要部分解斜視図

【図６】駆動軸の回転角度とトルクとの関係を示す特性
線図

【図７】駆動軸の回転角度とギヤードモータの動作電流
との関係を示す特性線図

【図８】従来の変圧器のタップ切換装置の構成を示す断
面図

【図９】図８の駆動部の詳細構成を示す分解斜視図

【符号の説明】

１：タップ切換部本体、２：変圧器、３，５：駆動軸、
６：機構部、３６：ドライブ箱、３８：ディジタル制御
回路、１０：操作回路、１４：表示部、１１：変流器、
１２：変換部、１６：トルクセンサ、２１，２２，５
０：ロータリエンコーダ、３５，４５：歯車機構、４
０：専用パネル、４３：接地線、４１：絶縁体、２０：
ギヤードモータ、４６，４７：密封容器、１５：トルク
診断部、１３：動作電流診断部

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】変圧器巻線のタップを切り換えるタップ切
   換部本体と、このタップ切換部本体へ回転駆動力を伝え
   る駆動軸と、この駆動軸に連結され駆動軸を回転させる
   ギヤードモータと、このギヤードモータに駆動電流を送
   る操作回路と、この操作回路を制御するディジタル制御
   回路と、駆動軸に歯車機構部を介して連結されロータリ
   エンコーダにより駆動軸の回転角度を検出してディジタ
   ル制御回路に信号を出力する駆動軸位置検出部と、駆動
   軸に歯車機構部を介して連結されロータリエンコーダに
   より駆動軸の回転数を検出してディジタル制御回路に信
   号を出力するタップ位置検出部と、ディジタル制御回路
   からの出力信号を受けタップの位置を表示する表示部と
   により構成され、ギャードモータとロータリエンコーダ
   とが駆動軸の一方端とともにドライブ箱に収納されたも
   のにおいて、ドライブ箱の内部に絶縁体を介して専用パ
   ネルが固定され，この専用パネルに操作回路とディジタ
   ル制御回路と表示部とが取り付けられるとともに、専用
   パネルが専用の接地線を介して接地されてなることを特
   徴とする変圧器のタップ切換装置。
2. 【請求項２】請求項１記載のものにおいて、駆動軸位置
   検出部とタップ位置検出部とが共通の歯車機構を介して
   取り付けられた一台の共通のロータリエンコーダより構
   成され、ディジタル制御回路が共通のロータリエンコー
   ダからの出力信号を駆動軸の回転角度と回転数とに読み
   換えてなることを特徴とする変圧器のタップ切換装置。
3. 【請求項３】請求項１または２記載のものにおいて、歯
   車機構部が密封容器内に収納され、この密封容器内に潤
   滑剤が充填されてなることを特徴とする変圧器のタップ
   切換装置。
4. 【請求項４】請求項１ないし３の何れかに記載のものに
   おいて、駆動軸に直結され駆動軸に発生するトルクに比
   例する電気信号を出力するトルクセンサと、このトルク
   センサの出力信号が予め設定された値より外れたときに
   表示部へ報知信号を出力するトルク診断部とがドライブ
   箱の内部に収納され、トルク診断部が専用パネルに取り
   付けられるとともに、表示部が報知信号を受けたときに
   タップ切換器に異常が発生したことを表示することを特
   徴とする変圧器のタップ切換装置。
5. 【請求項５】請求項４に記載のものにおいて、トルク診
   断部が駆動軸位置検出部の出力信号を受け、駆動軸の各
   回転角度におけるトルクセンサの出力信号が予め設定さ
   れた値より外れたときに報知信号を出力することを特徴
   とする変圧器のタップ切換装置。
6. 【請求項６】請求項４または５に記載のものにおいて、
   トルク診断部がディジタル制御回路内で共通に構成され
   てなることを特徴とする変圧器のタップ切換装置。
7. 【請求項７】請求項１ないし６の何れかに記載のものに
   おいて、ギヤードモータに流れる動作電流を検出して信
   号を出力する電流センサと、この電流センサの出力信号
   が予め設定された値より外れたときに表示部へ報知信号
   を出力する動作電流診断部とがドライブ箱の内部に収納
   され、動作電流診断部が専用パネルに取り付けられると
   ともに、表示部が報知信号を受けたときにタップ切換装
   置に異常が発生したことを表示することを特徴とする変
   圧器のタップ切換装置。
8. 【請求項８】請求項７記載のものにおいて、動作電流診
   断部が駆動軸位置検出部の出力信号を受け、駆動軸の各
   回転角度における電流センサの出力信号が予め設定され
   た値より外れたときに報知信号を出力することを特徴と
   する変圧器のタップ切換装置。
9. 【請求項９】請求項７または８に記載のものにおいて、
   動作電流診断部がディジタル制御回路内で共通に構成さ
   れてなることを特徴とする変圧器のタップ切換装置。