JP3391748B2 - 負荷時タップ切換器の真空バルブ式切換開閉器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は変圧器や電圧調整器
の一部品である負荷時タップ切換器の真空バルブ式切換
開閉器に関する。さらに詳しく言えば、１抵抗式で単一
回路歩進方式の負荷時タップ切換器の真空バルブ式切換
開閉器に関する。 【０００２】 【従来の技術】負荷時タップ切換器の真空バルブ式切換
開閉器において、１抵抗式で単一回路歩進方式のもの
は、図５および図６にしめすように、Ｕ、Ｖ、Ｗ各相当
たり三個の真空バルブＡ，Ｂ，Ｃを順次開閉してタップ
を切換えるものである。 【０００３】各相（図面ではＵ相）の三個の真空バルブ
Ａ，Ｂ，Ｃの開閉動作を詳しく説明すれば、タップが奇
数側から偶数側（以下、奇から偶と略する）へ切換わる
際には、奇数側の真空バルブＡが閉じたまま真空バルブ
Ｂが開から閉になり、その後、奇数側の真空バルブＡが
閉から開になり、最後に、偶数側の真空バルブＣが開か
ら閉になる。また、偶から奇へ切換わる際には、真空バ
ルブＢが閉じたまま偶数側の真空バルブＣが閉から開に
なり、その後、奇数側の真空バルブＡが開から閉にな
り、最後に、真空バルブＢが閉から開になる。従って、
開閉シーケンスが左右非対称であった。 【０００４】上述した開閉動作をする従来の負荷時タッ
プ切換器の真空バルブ式切換開閉器の構造は、図８及び
図９に示すように、タップが切換わる際には、蓄勢機構
の出力軸９１を急速に回転させることによって、三個の
駆動カム９２を固着した駆動軸９３を所定角度正転又は
反転させ、各駆動カム９２によって真空バルブ操作機構
９４を作動するものである。 【０００５】各駆動カムには、真空バルブ操作機構の捩
じりコイルバネ９５の押圧力がローラから常に加わって
おり、この押圧力は駆動軸の正転または反転によって、
駆動軸の回転速度を加速または減速する負荷トルクとな
る。つまり、真空バルブが開から閉になるときは、捩じ
りコイルバネの押圧力に反してローラが駆動カムの傾斜
部を登るため、駆動軸が減速される。一方、閉から開の
ときは、カムの傾斜部をローラが捩じりコイルバネの押
圧力を利用して下るため、加速されるのである。 【０００６】ところで、タップが切り換わる際には真空
バルブＢに直列接続した抵抗器Ｒに、一時的に電流が流
れることとなる。そのため抵抗器Ｒは、通電による温度
上昇で溶断しないように、通電時間ｔに対応した容量が
必要とされる。抵抗器を小容量にするには、通電時間ｔ
を短くすれば良いが、通電時間ｔは、真空バルブＡ、Ｃ
のアークが完全に消滅するための時間が最低限必要なの
で、消滅時間よりも短縮できないものである。 【０００７】従来の負荷時タップ切換器の真空バルブ式
切換開閉器は、奇から偶へ切換わる場合と、偶から奇へ
切換わる場合とでは、抵抗器Ｒへの通電時間ｔに極端に
差があった。なぜなら、図４（イ）に示すように奇から
偶へ切り換わる場合には、三つの真空バルブ操作機構か
ら駆動軸に減速、加速、減速の負荷トルクが順次与えら
れるので、この場合の通電時間ｔは減速された駆動軸を
加速した後から、減速が終わるまでの所要時間となる。
一方、偶から奇へ切り換わる場合には、駆動軸に加速、
減速、加速の負荷トルクが順次与えられるので、この場
合の通電時間ｔは、駆動軸を加速させた後から、減速が
終わるまでの所要時間となる。結果、通電時間が始まる
時の駆動軸の回転速度に差ができることになるからであ
る。 【０００８】従って、アークの消滅時間を確保するに
は、短いほうの通電時間、つまり図面では奇から偶へ切
換わる場合での通電時間ｔを消滅時間に合わせる必要が
あり、それ故、偶から奇へ切換わる場合での通電時間ｔ
は、消滅時間よりも大幅に長くなった。溶断を防ぐには
抵抗器の容量を、長い方の通電時間ｔに合わせて設定す
る必要があるので、通電時間に極端に差があることは、
抵抗器を小型化できない要因となっていた。 【０００９】そこで、通電時間ｔを等しくして抵抗器Ｒ
を小型化する従来の手段として、図７に示すように、真
空バルブＢをタップ切り換え時に閉、開、閉となるよう
にして、開閉シーケンスを左右対称にすることが考えら
れた。ところが、この場合、真空バルブＢの開閉動作が
増えて機械的寿命が半減するという不都合があった。ま
た、上述した手法では、負荷トルクのピーク値を下げる
ことはできないため、蓄勢機構を小型化することはでき
なかった。 【０００１０】 【発明が解決しようとする課題】本発明は上記実情に鑑
みて成されたものであり、その目的は、真空バルブの機
械的寿命を維持しつつ抵抗器と蓄勢機構の小型化を一挙
に図ることにより、全体として大幅に小型にできる負荷
時タップ切換器の真空バルブ式切換開閉器を提供するこ
とである。 【０００１１】 【課題を解決するための手段】本発明は、駆動軸を蓄勢
機構によって正転又は反転させ、駆動軸の回転によって
一相当たり三個の真空バルブ操作機構を作動し、全ての
真空バルブ操作機構から伝わる合成トルクが駆動軸の回
転速度を加速または減速する負荷時タップ切換器の真空
バルブ式切換開閉器において、駆動軸に制御カムを固着
すると共に、ローラを有するアームを制御カムの外側に
配置し、アームを制御バネで押し込んでローラを制御カ
ムに常に接触させ、ローラから制御カムを経て駆動軸に
伝わる制御バネの負荷トルクが、前記した合成トルクを
平滑化し且つ正負を反転したものであることを特徴とす
る。 【００１２】駆動軸は蓄勢機構の出力軸に対して偏心し
ている場合と、出力軸の軸線方向と同一直線上に配置し
てある場合とがある。前者の場合は、駆動軸と出力軸を
連杆で連結して、出力軸の回転角度を駆動軸で必要な回
転角度に変更するために利用する。また、後者の場合
は、駆動軸と出力軸を直結するか、駆動軸と出力軸を同
一軸で形成するものである。 【００１３】一相当たり三個の真空バルブ操作機構と
は、一抵抗式で単一回路歩進方式であることを意味す
る。国内では通常、三相三線式の送電方式が採られてい
るので、この場合に用いる真空バルブ操作機構の全ての
個数は、九個となる。 【００１４】 【発明の実施の形態】本発明の負荷時タップ切換器の真
空バルブ式切換開閉器を、図１〜図３に基づいて説明す
る。図３に示すように蓄勢機構（図示省略）の出力軸１
に対して駆動軸２を偏心して配置し、出力軸１の端部に
第一連杆３を固着すると共に駆動軸２の端部に第二連杆
４を固着し、第一連杆３と第二連杆４を連結ピン５によ
って連結して出力軸１よりも駆動軸２の回転角度を大き
くし、駆動軸１には三つの駆動カム６を間隔を開けて固
着してあり、図１及び図２に示すように各駆動カム６に
対して三個の真空バルブ操作機構７を駆動カム６の外周
方向に間隔を開けて配置してある。図１では、三個の真
空バルブ操作機構７が駆動軸２の軸線方向に並列してあ
るが、これはＵ相用のもので、Ｖ，Ｗ相用のものは、便
宜上、省略してある。また、第二連杆４に制御カム８を
固着し、制御カム８の外側にアーム９を揺動可能に支持
すると共に、アーム９の外側に制御バネ１０を配置し、
制御バネ１０でアーム９の揺動する先部を押し込むこと
によって、アーム９の先に有するローラ１１を制御カム
８に常に接触させてある。 【００１５】上述した本発明は、出力軸１の正転又は反
転によって駆動軸２をα角度回転し、駆動カム６によっ
て駆動軸２の回転運動を真空バルブ操作機構７の揺動運
動に変え、真空バルブ操作機構７の揺動運動を真空バル
ブ１２の開閉運動に変えてある。また、駆動軸２の回転
運動によって、三相全部で九個の真空バルブ操作機構７
からの合成トルクと、制御バネ１０からの負荷トルクと
が駆動軸２に伝わり、該負荷トルクが合成トルクの大部
分を打ち消すものである。 【００１６】制御カム８にローラ１１を常に接触させる
構造を、以下に詳しく説明する。フレームＦには制御カ
ム８より外側に第一，第二支持ピン１３，１４を内外に
間隔を開けて突出し、外側の第二支持ピン１４に制御バ
ネ１０の巻筒部を通して保持し、第一支持ピン１３でア
ーム９を揺動可能に支え、制御バネ１０の一端部をフレ
ームＦから突出した第一係止ピン１５に引っ掛けると共
に他端部をアーム９の先部から突出した第二係止ピン１
６に引っ掛けて、両係止ピン１５，１６で制御バネ１０
を押し開く状態で保持し、アーム９の先部を制御カム８
側に押し込み、それによってローラ１１を制御カム８に
常に接触させてある。 【００１７】各真空バルブ操作機構７は、駆動カム６の
回転運動を真空バルブ１２の可動電極棒１７の直線往復
動に変えて真空バルブ１２を開閉する役割を果たすもの
である。より詳しく言えば、駆動カム６の回転運動を、
レバー１８の揺動運動に変え、その揺動運動を可動電極
棒１７の上下動に変えるものである。構造は通常通り
で、フレームＦから突出した第三支持ピン１９でレバー
１８の中央部を揺動可能に支え、レバー１８の側面に捩
じりコイルバネ２０を沿わせ、捩じりコイルバネ２０の
一端部をレバー１８自体から突出した第三係止ピン２１
に、他端部をフレームＦから突出した第四係止ピン２２
にそれぞれ引っ掛けて、捩じりコイルバネ２０を押し開
く力を保有した状態で保持し、レバー１８の一端部に有
するローラ２３を駆動カム６に常に接触させ、レバー１
８の他端部に接触圧供給バネ２４を内蔵したケース２５
を第五係止ピン２６で連結し、可動電極棒１７に連続し
て延長する絶縁棒２７をケース２５に固着してある。 【００１８】各相の三個の真空バルブＡ，Ｂ，Ｃの開閉
手順は、従来の技術の欄で説明した通りであるので説明
を省略するが、図４（イ）（ロ）（ハ）に示すように、
駆動軸２の回転に伴って各相の三個の真空バルブ操作機
構７から捩じりコイルバネ２０の負荷トルクが駆動軸２
に与えられ、駆動軸２の回転速度を加速または減速させ
ることになる。駆動軸２の回転速度をできるだけ一定に
保つためにＵ，Ｖ，Ｗ各相の真空バルブの開閉タイミン
グをずらして駆動軸２にそれぞれ伝わる負荷トルクを最
大限に相殺し、図４（ニ）に示すように九個の真空バル
ブ操作機構７の合成トルクのピーク値をできる限り抑え
てある。合成トルクは振幅の激しいカーブとなり、合成
トルクと全く同じ負荷トルクを一個のカムで実現するこ
とは極めて困難であるので、カーブの大筋を把握して図
４（ホ）に示すように平滑化トルクを想定し、さらに図
４（ヘ）に示すように、平滑化トルクの正負を反転した
ものを、制御バネ１０の負荷トルクとして駆動軸２に与
えるように、制御カム８の輪郭の設計や制御バネ１０の
選定をする。このようにすれば、一個の制御カム８から
伝えられる負荷トルクによって、最終的に駆動軸２に与
えられる負荷トルクのピーク値が激減する。 【００１９】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではない。たとえば制御カム８は第二連杆４に固着
することなく、駆動軸２に直に固着しても良い。また、
アーム９は揺動する構造に限らず、その長手方向に沿っ
て直線往復運動する構造であっても良い。ただし、アー
ム９の先部を揺動させ、しかも、制御バネ１０がアーム
９に沿わせるような並列形態の場合は、コンパクトな形
状となる。 【００２０】 【発明の効果】本発明の負荷時タップ切換器の真空バル
ブ式切換開閉器は、一相当たり三個の真空バルブ操作機
構の合成トルク以外に、合成トルクを平滑化し且つ正負
を反転した制御バネの負荷トルクが制御カムから駆動軸
には与えられるので、合成トルクが殆ど打ち消されて、
ピーク値が従来に比べて大幅に小さくなることは勿論、
駆動軸に全体として与えられる負荷トルクが０を基準に
微動するだけになり、その結果、蓄勢機構の小型化が可
能になる。また、全体として与えられる負荷トルクが０
を基準に微動するだけになることから、タップが奇数側
から偶数側に切換わる場合と、偶数側から奇数側に切換
わる場合とで、駆動軸の回転速度の均一化、ひいては抵
抗器への通電時間の均一化が図られ、通電時間をアーク
の消滅時間にできる限り近づけるように設定することが
可能となり、その結果、抵抗器を従来よりも小型にする
ことが可能となる。従って、蓄勢機構と抵抗器の小型化
を図ることよって、制御バネや制御カムなどの部品点数
の増加が全く問題にならないほど、全体として大幅に小
型にすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の負荷時タップ切換器の真空バルブ式切
換開閉器の概略正面図で、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相の三個の真空
バルブのうち一個が、一つの駆動カムによってそれぞれ
作動し、しかも、真空バルブが閉じた状態を示してい
る。 【図２】本発明の負荷時タップ切換器の真空バルブ式切
換開閉器の概略正面図で、真空バルブが開いた状態を示
している。 【図３】本発明の負荷時タップ切換器の真空バルブ式切
換開閉器の概略側面図で、一相分の三個の真空バルブ操
作機構と駆動軸との関係を示している。 【図４】（イ）（ロ）（ハ）（ニ）（ホ）（ヘ）駆動軸
の負荷トルク線図で、（イ）図から順番にＵ相の負荷ト
ルク、Ｖ相の負荷トルク、Ｗ相の負荷トルク、合成トル
ク、平滑化トルク、制御バネからの負荷トルクを示して
いる。 【図５】負荷時タップ切換器の真空バルブ式切換開閉器
の一相分の回路図である。 【図６】負荷時タップ切換器の真空バルブ式切換開閉器
の一相分の開閉シーケンスである。 【図７】従来の負荷時タップ切換器の真空バルブ式切換
開閉器の一相分の開閉シーケンスである。 【図８】従来の負荷時タップ切換器の真空バルブ式切換
開閉器を示す概略側面図である。 【図９】従来の負荷時タップ切換器の真空バルブ式切換
開閉器の概略正面図である。 【符号の説明】 ２ 駆動軸 ７ 真空バルブ操作機構 ８ 制御カム ９ アーム １０ 制御バネ １１ ローラ

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 駆動軸（２）を蓄勢機構によって正転又
   は反転させ、駆動軸（２）の回転によって一相当たり三
   個の真空バルブ操作機構（７）を作動し、全ての真空バ
   ルブ操作機構（７）から伝わる合成トルクが駆動軸
   （２）の回転速度を加速または減速する負荷時タップ切
   換器の真空バルブ式切換開閉器において、 駆動軸（２）に制御カム（８）を固着すると共に、ロー
   ラ（１１）を有するアーム（９）を制御カム（８）の外
   側に配置し、アーム（９）を制御バネ（１０）で押し込
   んでローラ（１１）を制御カム（８）に常に接触させ、
   ローラ（１１）から制御カム（８）を経て駆動軸（２）
   に伝わる制御バネ（１０）の負荷トルクが、前記した合
   成トルクを平滑化し且つ正負を反転したものであること
   を特徴とする負荷時タップ切換器の真空バルブ式切換開
   閉器。