JP5333412B2 - 灯動共用変圧器 - Google Patents

Description

この発明は、単相負荷（電灯負荷）と三相負荷（動力負荷）に電力を供給する灯動共用変圧器に関するものである。

電気設備には、単相負荷と三相負荷が共存し、各々に単相変圧器、三相変圧器を介して電力を供給する方式が一般であるが、灯動共用変圧器は三相変圧器と単相変圧器の２台を１台の共用形変圧器にまとめ、単相負荷と三相負荷に同時給電を可能とした変圧器である。
図３は、灯動共用変圧器の結線図の一例である。図に示すように、灯動共用変圧器は、変圧器巻線の一次側をスター結線、二次側をデルタ結線とし、３つの相巻線の内、単相負荷に電力を供給する１相（以後、単相三相共用巻線と記す）は他の２相（以後、三相専用巻線と記す）より容量が大きくなっている。

図４は、従来の三相変圧器の中身組立図である。図において、２１は鉄心と巻線から構成される中身構造体、２２ａ、２２ｂは内側鉄心、２２ｃは外側鉄心、２３は三相専用巻線である。また、２４ａ、２４ｂ、２４ｃは三相専用巻線２３の幅、２５ａ、２５ｂは三相専用巻線２３、２３の巻線間寸法、２６ａ、２６ｂは内側鉄心２２ａ、２２ｂの窓幅である。ここで、内側鉄心２２ａ、２２ｂは同一寸法である。
通常の三相変圧器においては、３つの相巻線は同様であり、線間の電位差に耐える、あるいは機器として必要な絶縁レベルを満足するための絶縁距離は、各巻線間で等しく必要であり、これに応じて鉄心の各窓幅も同じ寸法になっている。
三相専用巻線２３の幅：２４ａ＝２４ｂ＝２４ｃ
三相専用巻線２３の巻線間寸法：２５ａ＝２５ｂ
内側鉄心２２ａの窓幅：２６ａ＝２６ｂ

図５は、従来の灯動共用変圧器の中身組立図である。図において、３１は鉄心と巻線から構成される中身構造体、３２ａ、３２ｂは内側鉄心、３２ｃは外側鉄心、３３ａは三相専用巻線、３３ｂは単相三相共用巻線である。また、３４ａ、３４ｂは三相専用巻線３３ａの幅、３４ｃは単相三相共用巻線３３ｂの幅、３５ａは三相専用巻線３３ａ、３３ａの巻線間寸法、３５ｂは三相専用巻線３３ａと単相三相共用巻線３３ｂとの巻線間寸法、３６ａ、３６ｂは内側鉄心３２ａ、３２ｂの窓幅である。ここで、内側鉄心３２ａ、３２ｂは同一寸法である。
図においては、Ｕ相、Ｖ相を三相専用巻線３３ａ、Ｗ相を単相三相共用巻線３３ｂとした例を示した。

灯動共用変圧器は、単相三相共用巻線３３ｂの容量が他の２相の三相専用巻線３３ａの容量より大きくなっているため、単相三相共用巻線３３ｂの幅３４ｃは三相専用巻線３３ａの幅３４ａ、３４ｂよりも大きくなり、
３４ｃ＞３４ａ、３４ｂ（ここで、３４ａ＝３４ｂ）となる。
したがって、三相専用巻線と単相三相共用巻線との巻線間寸法３５ｂを必要な絶縁距離とした場合に、内側鉄心３２ａの窓幅は３６ａ＝３６ｂであることから、
三相専用巻線と三相専用巻線との巻線間寸法３５ａは、３５ａ＞３５ｂと、
三相専用巻線と三相専用巻線との必要な絶縁距離より大きくなり、同容量の三相変圧器と比べ、鉄心材使用量の増加、中身体積の増大といった問題点があった。また、無負荷損が増すといった問題点があった。

図６は、三相専用巻線と三相専用巻線との巻線間寸法と、三相専用巻線と単相三相共用巻線との巻線間寸法とを略同寸法とした灯動共用変圧器の中身組立図である。図において、４１は鉄心と巻線から構成される中身構造体、４２ａ、４２ｂは内側鉄心、４２ｃは外側鉄心、４３ａは三相専用巻線、４３ｂは単相三相共用巻線である。また、４４ａ、４４ｂは三相専用巻線４３ａの幅、４４ｃは単相三相共用巻線４３ｂの幅、４５ａは三相専用巻線４３ａ、４３ａの巻線間寸法、４５ｂは三相専用巻線４３ａと単相三相共用巻線４３ｂとの巻線間寸法、４６ａ、４６ｂは内側鉄心４２ａ、４２ｂの窓幅である。
図においては、Ｕ相、Ｖ相を三相専用巻線４３ａ、Ｗ相を単相三相共用巻線４３ｂとした例を示した。

三相専用巻線４３ａ、４３ａを巻回する内側鉄心４２ａの窓幅４６ａを、図５の三相専用巻線３３ａ、３３ａを巻回する内側鉄心３２ａの窓幅３６ａよりも、小さくすることにより、三相専用巻線４３ａ、４３ａの巻線間寸法４５ａを三相専用巻線と三相専用巻線との必要な絶縁距離まで短くすることができ、灯動共用変圧器全体の外形を小形にすることができる。
しかしながら、鉄心窓幅の寸法を変えると、二つの内側鉄心形状が異なることになり、鉄心組立作業が複雑となるといった問題点があった。

また、機器全体の外形寸法の小形化を図った静止誘導電器として特許文献１がある（例えば、第１図参照）。
従来、磁性板を積層あるいは巻回して形成された鉄心の三つの鉄心脚に夫々巻線を巻回して構成される三相変圧器は、その各巻線の外側巻線（一般には高圧巻線）の巻回方向は同じ方向となっているのが一般であったが、特許文献１に記載の静止誘導電器においては、三相三脚鉄心の各鉄心脚に巻回されて三角結線する巻線を夫々多重筒状巻線で構成し、その三巻線のうちの一巻線を他の二巻線の巻回方向に対して逆方向に巻回して隣接する一方の二巻線を最外側の巻線層で接続し、この二巻線の鉄心窓幅を他の二巻線の鉄心窓幅より狭く構成することにより、機器全体の外形寸法の小形化を図ったものである。

実開昭６３−１０６１２２号公報（第１図〜第３図）

特許文献１は、機器全体の外形寸法の小形化を図ったものであるが、鉄心窓幅の寸法が異なったため、二つの内側鉄心形状が異なることになり、組立作業が複雑となるといった問題点があった。
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたもので、機器全体の外形寸法の小形化を図るとともに組立作業の容易な灯動共用変圧器を提供することを目的とする。

この発明に係る灯動共用変圧器は、２相分の三相専用巻線と１相分の単相三相共用巻線とを有し、単相負荷（電灯負荷）と三相負荷（動力負荷）に電力を供給する灯動共用変圧器において、
三相三脚鉄心の各鉄心に巻回されて結線する巻線をそれぞれ多重筒状巻線で構成するとともに、前記単相三相共用巻線を隣合う前記三相専用巻線の巻回方向に対して逆方向に巻回して、前記単相三相共用巻線と隣合う前記三相専用巻線とを最外層の巻線層で接続するようにしたものである。

この発明によれば、機器全体の外形寸法の小形化を図るとともに組立作業の容易な灯動共用変圧器を得るという効果を有する。さらに、小形化により鉄心の形状に比例する無負荷損を減らすことができ、省エネ効果が得られる。

実施の形態１に係る灯動共用変圧器の中身組立図である。 実施の形態１に係る灯動共用変圧器の巻線の巻回方向を説明する図である。 灯動共用変圧器の結線図の一例である。 従来の三相変圧器の中身組立図である。 従来の灯動共用変圧器の中身組立図である。 三相専用巻線と三相専用巻線との巻線間寸法と、三相専用巻線と単相三相共用巻線との巻線間寸法とを略同寸法とした灯動共用変圧器の中身組立図である。

以下にこの発明にかかる灯動共用変圧器の好適な実施の形態を説明する。なお、これらの実施の形態により本発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る灯動共用変圧器の中身組立図である。図において、１は鉄心と巻線から構成される中身構造体、２ａ、２ｂは内側鉄心、２ｃは外側鉄心、３ａ、３ｂは三相専用巻線、３ｃは単相三相共用巻線である。また、４ａ、４ｂは三相専用巻線３ａ、３ｂの幅、４ｃは単相三相共用巻線３ｃの幅、５ａは三相専用巻線３ａ、３ｂの巻線間寸法、５ｂは三相専用巻線３ｂと単相三相共用巻線３ｃとの巻線間寸法、６ａ、６ｂは内側鉄心２ａ、２ｂの窓幅である。
図においては、Ｕ相、Ｖ相を三相専用巻線３ａ、３ｂ、Ｗ相を単相三相共用巻線３ｃとした例を示した。

灯動共用変圧器は、単相三相共用巻線３ｃの容量が他の２相の三相専用巻線３ａ、３ｂの容量より大きくなっているため、単相三相共用巻線３ｃの幅４ｃは三相専用巻線３ａ、３ｂの幅４ａ、４ｂよりも大きくなり、
４ｃ＞４ａ、４ｂ（ここで、４ａ＝４ｂ）となる。

図２は、実施の形態１に係る灯動共用変圧器の巻線の巻回方向を説明する図で、（ａ）は鉄心、低圧側巻線、高圧側巻線の位置関係を示す図、（ｂ）は高圧側巻線の巻回方向を説明する図である。図において、７は鉄心、８は低圧巻線、９ａ、９ｂ、９ｃは多重筒状巻線で構成する高圧側巻線である。
三相専用巻線３ａ（図では、Ｕ相）の高圧側巻線９ａはＵ端子を巻き始めとしＶ端子を巻き終りとし、三相専用巻線３ｂ（図では、Ｖ相）の高圧側巻線９ｂはＶ端子を巻き始めとしＷ端子を巻き終りとするが、
単相三相共用巻線３ｃ（図では、Ｗ相）の高圧側巻線９ｃは、隣合う高圧側巻線９ｂに対して巻回方向を逆にして、Ｕ端子を巻き始めとしＷ端子を巻き終りとする。
この各巻線９ａ、９ｂ、９ｃを、巻線９ａの最外側の巻線層にある巻き終り端子Ｖと巻線９ｂの最内側の巻線層にある巻き始め端子Ｖとを接続し、
巻線９ｂの最外側の巻線層にある巻き終り端子Ｗと巻線９ｃの最外側の巻線層にある巻き終り端子Ｗとを接続し、
さらに巻線９ｃの最内側の巻線層にある巻き始め端子Ｕと巻線９ａの最内側の巻線層にある巻き始め端子Ｕとを接続して△結線する。
上述のようにすることにより、巻線９ｂと巻線９ｃとの最外側においてＷ端子を有する同電位の巻線層とが対峙することになり、電気絶縁的には距離をとる必要がなく、巻線９ｂと巻線９ｃの相互間の寸法は工作上必要とされる寸法に縮小することができる。

単相三相共用巻線３ｃと三相専用巻線３ｂとの巻線間寸法５ｂを、三相専用巻線３ａ、３ｂの巻線間寸法５ａと比べて小さくすることができるので、
内側鉄心２ａ、２ｂを略同一寸法にすることができ、機器全体の外形寸法の小形化を図るとともに組立作業の容易な灯動共用変圧器を得ることができる。

また、上記では巻鉄心の例を示したが、積鉄心でもよい。

以上のように、本発明にかかる灯動共用変圧器は、機器全体の外形寸法の小形化を図るとともに組立作業が容易な灯動共用変圧器を得ることができる。

１ 鉄心と巻線から構成される中身構造体
２ａ、２ｂ 内側鉄心
２ｃ 外側鉄心
３ａ 単相三相共用巻線
３ｂ、３ｃ 三相専用巻線
４ａ 単相三相共用巻線３ａの幅
４ｂ、４ｃ 三相専用巻線３ｂの幅
５ａ 単相三相共用巻線３ａと三相専用巻線３ｂとの巻線間寸法
５ｂ 三相専用巻線３ｂ、３ｂの巻線間寸法
６ａ、６ｂ 内側鉄心２ａ、２ｂの窓幅
７ 鉄心
８ 低圧巻線
９ａ、９ｂ、９ｃ 多重筒状巻線で構成する高圧側巻線
２１ 鉄心と巻線から構成される中身構造体
２２ａ、２２ｂ 内側鉄心
２２ｃ 外側鉄心
２３ 三相専用巻線
２４ａ、２４ｂ、２４ｃ 三相専用巻線２３の幅
２５ａ、２５ｂ 三相専用巻線２３の巻線間寸法、
２６ａ、２６ｂ 内側鉄心２２ａ、２２ｂの窓幅
３１ 鉄心と巻線から構成される中身構造体
３２ａ、３２ｂ 内側鉄心
３２ｃ は外側鉄心
３３ａ 三相専用巻線
３３ｂ 単相三相共用巻線
３４ａ、３４ｂ 三相専用巻線３３ａの幅
３４ｃ 単相三相共用巻線３３ｂの幅
３５ａ 三相専用巻線３３ａ、３３ａの巻線間寸法
３５ｂ 三相専用巻線３３ａと単相三相共用巻線３３ｂとの巻線間寸法
３６ａ、３６ｂ 内側鉄心３２ａ、３２ｂの窓幅
４１ 鉄心と巻線から構成される中身構造体
４２ａ、４２ｂ 内側鉄心
４２ｃ 外側鉄心
４３ａ 三相専用巻線
４３ｂ 単相三相共用巻線
４４ａ、４４ｂ 三相専用巻線４３ａの幅
４４ｃ 単相三相共用巻線４３ｂの幅
４５ａ 三相専用巻線４３ａ、４３ａの巻線間寸法
４５ｂ 三相専用巻線４３ａと単相三相共用巻線４３ｂとの巻線間寸法、
４６ａ、４６ｂ 内側鉄心４２ａ、４２ｂの窓幅

Claims (1)

1. ２相分の三相専用巻線と１相分の単相三相共用巻線とを有し、単相負荷（電灯負荷）と三相負荷（動力負荷）に電力を供給する灯動共用変圧器において、
   三相三脚鉄心の各鉄心に巻回されて結線する巻線をそれぞれ多重筒状巻線で構成するとともに、前記単相三相共用巻線を隣合う前記三相専用巻線の巻回方向に対して逆方向に巻回して、前記単相三相共用巻線と隣合う前記三相専用巻線とを最外層の巻線層で接続するようにし、
   前記単相三相共用巻線と前記単相三相共用巻線と隣合う前記三相専用巻線とを巻回する鉄心窓幅と、前記単相三相共用巻線と隣合う前記三相専用巻線と他の前記三相専用巻線とを巻回する鉄心窓幅とを略同一寸法としたことを特徴とする灯動共用変圧器。

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