JP6391906B2 - 負荷時タップ切換器用の切換スイッチ - Google Patents

Description

本発明は、負荷時タップ切換器に設けられ、負荷電流を切換えるための切換スイッチに関するものである。

一般に、この種の負荷時タップ切換器としては、例えば図７に示すような構成が知られている。なお、図７の構成は、三相分設けられるが、図７には一相分が示されている。
この負荷時タップ切換器においては、タップ選択器３１と切換開閉器３２とが装備されている。タップ選択器３１には、調整変圧器の主巻線３３に直列に接続されたタップ巻線３４上の奇数タップ３４１，３４３，３４５，・・・を選択する奇数タップ選択器３１１と、タップ巻線３４上の偶数タップ３４２，３４４，３４６，・・・を選択する偶数タップ選択器３１２とが備えられている。切換開閉器３２には、切換スイッチ３５と第１真空バルブ３７と第２真空バルブ３８とが備えられている。

前記切換スイッチ３５には、奇数タップ選択器３１１及び偶数タップ選択器３１２にそれぞれ接続された第１及び第２固定接触子３５１，３５２と、それらの固定接触子３５１，３５２に選択的に接触する可動接触子３５３とが設けられている。前記第１真空バルブ３７は、変圧器の中性点３６と切換スイッチ３５の可動接触子３５３との間に接続されている。前記第２真空バルブ３８は、変圧器の中性点３６と奇数タップ選択器３１１との間に接続されている。第２真空バルブ３８と奇数タップ選択器３１１との間には、限流抵抗器３９が接続されている。

このような構成の負荷時タップ切換器において、例えば図７に示すように、切換スイッチ３５が奇数タップ選択器３１１側に切換えられているときには、両真空バルブ３７,３８が閉じられた状態にある。この状態において、タップを奇数タップ３４１から偶数タップ３４２に切換える場合には、先ず偶数タップ選択器３１２により偶数タップ３４２のいずれかが選択される。その後、第１真空バルブ３７が開かれて、負荷電流が限流抵抗器３９に移行される。この状態で、切換スイッチ３５が奇数タップ選択器３１１側から偶数タップ選択器３１２側に無アークで切換えられる。そして、第１真空バルブ３７が閉じられるとともに、第２真空バルブ３８を開かれることにより、タップ切換えが終了する。この場合、切換スイッチ３５が偶数タップ選択器３１２に切換えられて第１真空バルブ３７が閉じられた際には、タップ３４１，３４２間を通してタップ間短絡電流が流れるが、この短絡電流は限流抵抗器３９によって制限される。

このように、偶数タップが選択されているときには、切換スイッチ３５が偶数タップ選択器３１２側に切換えられて、第１真空バルブ３７が閉じられるとともに、第２真空バルブ３８が開かれた状態にある。この状態において、タップを例えば偶数タップ３４２から奇数タップ３４３に切換える場合には、先ず奇数タップ選択器３１１により奇数タップ３４３のいずれかが選択される。その後、第２真空バルブ３８が閉じられて、限流抵抗器３９が奇数タップ選択器３１１を通して奇数タップ３４３に接続される。この状態で、第１真空バルブ３７が開かれて、負荷電流が限流抵抗器３９に移行される。次いで、切換スイッチ３５が奇数タップ選択器３１１側に無アークで切換えられた後、第１真空バルブ３７が閉じられて、タップ切換えが終了する。

従来、前記のような構成の負荷時タップ切換器における切換スイッチ３５としては、例えば特許文献１に開示されるような構成が提案されている。この従来構成においては、装置ケースを構成する絶縁筒の内周面に一相につき一対の固定接触子が間隔をおいて配置されている。絶縁筒内には、両固定接触子に交互に接触可能な一対の接触部を有する可動接触子が回動可能に配置されている。絶縁筒内には、自身の中心を中心として回転されるカム円盤が固定されている。カム円盤の外周には、可動接触子上のカムフォロワに係合する凹状カムが形成されている。

この切換スイッチにおいて、駆動軸によりカム円盤が一方向または他方向に回転されたとき、凹状カムがカムフォロワに係合される。そして、この凹状カムの作用により可動接触子が回動されて、一方の接触部と一方の固定接触子との接触状態から他方の接触部と他方の固定接触子との接触状態に、またはその逆方向に可動接触子が切換えられる。その後、カムフォロワが凹状カムから離脱されてカム円盤の外周面に接触されることにより、可動接触子が一方又は他方の固定接触子に接触した状態に保持される。

特開２０１０−８０５９０号公報

この従来構成の負荷時タップ切換器用の切換スイッチにおいては、通電状態で可動接触子を高速で切換え動作させる必要があるため、カム円盤も高速で回転される。このように、カム円盤が高速で回転された場合には、凹状カムがカムフォロワに係合することなく、カムフォロワを飛び越えて移動されて、可動接触子が切換え動作されない切換え不良を生じるおそれがある。

本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、カム円盤を高速で回転させた場合でも、可動接触子を切換え不良が生じることなく適切に切換え動作させることができる負荷時タップ切換器用の切換スイッチを提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、外周に凹状カムを有するカム円盤と、一対の固定接触子と、その両固定接触子に対して接離可能な一対の接触部を有するとともに、前記凹状カムに係合するカムフォロワを有する可動接触子とを備え、カム円盤の回転に伴う凹状カムの作用により、前記カムフォロワを介して可動接触子が一方の接触部と一方の固定接触子との接触状態から他方の接触部と他方の固定接触子との接触状態に切換えられる負荷時タップ切換器用の切換スイッチにおいて、前記カム円盤及び可動接触子には、前記凹状カムとカムフォロワとの係合不良による可動接触子の切換え不良が生じた場合に、可動接触子を切換え動作させる補助動作機構を設け、前記カムフォロワが凹状カムに係合することによる可動接触子の中立状態で、前記係合面が突部の回転軌跡から外側に離れて位置され、カムフォロワが凹状カムを飛び越える可動接触子切換え不良状態で、前記係合面が突部の回転軌跡内に侵入し前記係合面と前記突部が係合するようにしたことを特徴としている。

従って、本発明の負荷時タップ切換器用の切換スイッチにおいて、カム円盤を高速で回転させた場合であって、凹状カムがカムフォロワを飛び越えて移動されても、補助動作機構により、可動接触子が強制的に切換え動作される。

以上のように、本発明によれば、カム円盤の回転速度が高速であっても、可動接触子を切換え不良が生じることなく適切に切換え動作させることができるという効果を発揮する。

一実施形態の負荷時タップ切換器用の切換スイッチを示す断面図。 図１の切換スイッチの切換動作の過程を示す要部断面図。 同切換スイッチの切換動作の過程を図２に続いて示す要部断面図。 同切換スイッチの切換動作の過程を図３に続いて示す要部断面図。 同切換スイッチの切換動作の過程で切換不良が生じた状態を示す要部断面図。 カムフォロワと係合面との関係を示す側面図。 通常の負荷時タップ切換器の構成を示す回路図。

以下に、本発明を三相変圧器のタップ切換えを行う負荷時タップ切換器用の切換スイッチに具体化した一実施形態を図１〜図６に従って説明する。なお、この切換スイッチにおいては、図１に示すように、絶縁筒内に三相分の固定接触子や可動接触子等の構成部材が１２０度の間隔おきで配置されているが、それらの構成部材は同一構造となっているため、以下においては一相分の構成について説明する。

図１に示すように、円筒状をなす絶縁筒１１の内周面には、第１固定接触子１２及び第２固定接触子１３が間隔をおいて配置されている。これらの固定接触子１２，１３は、絶縁筒１１の周壁内面にホルダ１４を介して絶縁筒１１の半径方向に移動可能に支持されている。また、各固定接触子１２，１３は、後述する可動接触子１６の接触部１６１，１６２に対する接触圧を確保するためのバネ１５によりに、絶縁筒１１の中心部側に向かって移動付勢されている。絶縁筒１１内には、両固定接触子１２，１３に接触可能な第１及び第２接触部１６１，１６２を有する左右対称な平面形ほぼＹ字状で、かつ両翼がガルウィング状をなす可動接触子１６が、基端部において支軸１６３により回動可能に配置されている。

図６に示すように、各可動接触子１６は、一体に移動される上下一対の接触子板１１６によって構成されている。
図１，図２及び図６に示すように、前記絶縁筒１１内の中心部には、駆動軸１７が回転可能に貫通支持されている。絶縁筒１１内において駆動軸１７の可動接触子１６の前記接触子板１１６間と対応する位置には、カム円盤１８が固定されている。カム円盤１８の外周には、ほぼＶ溝状の凹状カム１８１が形成されている。

図１に示すように、可動接触子１６の接触部１６１，１６２間の中央部の二股部において接触子板１１６間には、カム円盤１８上の凹状カム１８１に係合可能なローラよりなるカムフォロワ１９が支持されている。そして、負荷時タップ切換器のタップ切換えに際して、駆動軸１７によりカム円盤１８が一方向または他方向に回転されたとき、凹状カム１８１がカムフォロワ１９に係合される。すると、凹状カム１８１の作用によりカムフォロワ１９を介して可動接触子１６が回動されて、第１接触部１６１と第１固定接触子１２との接触状態から第２接触部１６２と第２固定接触子１３との接触状態に、または第２接触部１６２と第２固定接触子１３との接触状態から第１接触部１６１と第１固定接触子１２との接触状態に切換えられる。

図１に示すように、前記カム円盤１８及び可動接触子１６には、凹状カム１８１とカムフォロワ１９とによる可動接触子１６の切換え動作に際して切換え不良が生じた場合に、可動接触子１６を強制的に切換え動作させるための補助動作機構２０が設けられている。この補助動作機構２０は、カム円盤１８上の上下両側面において凹状カム１８１と対応する位置に設けられたピンからなる突部２１と、その突部２１と係合するように可動接触子１６の接触子板１１６に設けられた一対の係合面２２とにより構成されている。

そして、図３及び図４に示すように、カムフォロワ１９が凹状カム１８１に係合された状態で、可動接触子１６が切換え動作される際に、突部２１が係合面２２との係合位置から離間した位置の回転軌跡２３上で移動される。また、図５に示すように、凹状カム１８１とカムフォロワ１９による可動接触子１６の切換え動作に際して切換え不良が生じたとき、つまりカムフォロワ１９が凹状カム１８１に係合しない係合不良が生じて、カム円盤１８の外周面上で凹状カム１８１を飛び越えて移動されたとき、突部２１が係合面２２に係合することによって、可動接触子１６が強制的に切換え動作される。

図１に示すように、前記絶縁筒１１内において可動接触子１６の両側位置には、第１及び第２固定接触子１２，１３と対応する第１及び第２真空バルブ２４，２５が配置されている。この第１及び第２真空バルブ２４，２５は、前記図７の第１及び第２真空バルブ３７，３８と対応する。絶縁筒１１の周壁には、第１及び第２真空バルブ２４，２５の外部接続端子２６，２７が取り付けられている。

次に、前記のように構成された負荷時タップ切換器用の切換スイッチの動作を説明する。
図１に示す状態では、可動接触子１６が一方の位置に切換え回動されて、その可動接触子１６の第１接触部１６１が第１固定接触子１２に接触されている。この状態においては、可動接触子１６上のカムフォロワ１９がカム円盤１８上において凹状カム１８１以外の部分のカム円盤１８の外周面に接触され、可動接触子１６が第１固定接触子１２に対する接触状態に保持されている。

この状態で、負荷時タップ切換器のタップ切換えに際して、切換スイッチの切換えのために、駆動軸１７によりカム円盤１８が図１の反時計方向に回転されると、可動接触子１６上のカムフォロワ１９が、図２の状態を経て、図３に示すように凹状カム１８１に係合される。このため、可動接触子１６は支軸１６３を中心に時計方向に回動されて、回動範囲の中立位置に達し、第１接触部１６１が第１固定接触子１２から離間される。

この状態から、カム円盤１８がさらに回転されると、凹状カム１８１の作用によりカムフォロワ１９を介して、可動接触子１６が支軸１６３を中心に時計方向にさらに回動される。これにより、図４に示すように、第２接触部１６２と第２固定接触子１３との接触状態に切換えられる。そして、図４に示すように、カムフォロワ１９が凹状カム１８１から脱出されて、カム円盤１８の外周面に接触されることにより、可動接触子１６が第２固定接触子１３に対する接触状態に保持される。

ここで、可動接触子１６が図３に示す中立位置にあるときには、補助動作機構２０の両方の係合面２２が突部２１の回転軌跡外に位置する。また、図２等に示すように、可動接触子１６が第１及び第２固定接触子１２，１３との接触状態，つまり、カムフォロワ１９がカム円盤１８の凹状カム１８１以外の部分の外周面に接触している状態においては、一方の係合面２２が突部２１の回転軌跡内に侵入する。従って、カムフォロワ１９が凹状カム１８１に係合して、可動接触子１６の切換え動作が正常に行われる場合には、図３及び図４に示すように、補助動作機構２０の突部２１が係合面２２との係合位置から離間した位置の回転軌跡２３に沿って移動される。このため、突部２１が係合面２２と干渉するおそれはない。

一方、前記可動接触子１６の切換え動作において、カム円盤１８の回転速度が高いために、カム円盤１８が例えば図２に示す状態からさらに回転された時点で、図５に示すように、カムフォロワ１９が凹状カム１８１に係合することなく、カム円盤１８の外周面上で凹状カム１８１を飛び越えて移動されて、可動接触子１６に切換え不良が生じることがある。このように、切換え不良が生じた場合には、前記のように、係合面２２が突部２１の回転軌跡内に侵入するため、図５に示すように、補助動作機構２０の突部２１が係合面２２に係合される。そして、この状態からカム円盤１８がさらに回転されると、突部２１と係合面２２との係合を介して、可動接触子１６が同図の時計方向へ強制的に回動されて、図４に示すように、第２接触部１６２と第２固定接触子１３との接触状態に切換えられる。よって、カム円盤１８が高速で回転されても、可動接触子１６に切換え不良が生じるおそれはない。

さらに、図４に示すように、可動接触子１６が第２固定接触子１３に接触保持された状態において、切換スイッチの切換えのために、駆動軸１７によりカム円盤１８が同図の時計方向に回転された場合にも、前記の場合と同様に、凹状カム１８１の作用によりカムフォロワ１９を介して、可動接触子１６が前記と逆の反時計方向に回動される。これにより、図１に示すように、可動接触子１６が第１接触部１６１と第１固定接触子１２との接触状態に切換えられる。この可動接触子１６の切換え動作において切換え不良が生じた場合にも、前記の場合と同様に、補助動作機構２０により可動接触子１６が第１固定接触子１２との接触状態に強制的に切換え動作されて、切換え不良が回避される。

従って、この実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１） この負荷時タップ切換器用の切換スイッチにおいて、カム円盤１８及び可動接触子１６には、凹状カム１８１とカムフォロワ１９とによる可動接触子１６の切換え不良が生じた場合に、可動接触子１６を切換え動作させる補助動作機構２０が設けられている。

このため、この切換スイッチにおいて、カム円盤１８を高速で回転させた場合に切換え不良を生じても、カム円盤１８に設けられた突部２１と可動接触子１６に設けられた係合面２２とよりなる補助動作機構２０により、可動接触子１６が強制的に切換え動作される。よって、カム円盤１８が高速回転されても、可動接触子１６を切換え不良が生じることなく切換え動作させることができる。よって、可動接触子１６の高速切換が可能になる。

（２） この負荷時タップ切換器用の切換スイッチにおいては、前記補助動作機構２０が、カム円盤１８に設けられた突部２１と、その突部２１が係合されるように可動接触子１６に設けられた係合面２２とにより構成されている。このため、補助動作機構２０の構造が簡単であるとともに、切換え不良のおそれがある場合に、前記のように突部２１と係合面２２との係合により、可動接触子１６を適切に切換え動作させることができる。

（３） この負荷時タップ切換器用の切換スイッチにおいては、前記カムフォロワ１９が凹状カム１８１に係合した状態で、可動接触子１６が切換え動作される際に、前記突部２１が係合面２２との係合位置から離間した位置の回転軌跡２３上で移動される。このため、カムフォロワ１９が凹状カム１８１に係合した状態で、カム円盤１８の回転に伴って可動接触子１６が切換え動作される際に、突部２１が係合面２２と干渉するおそれを防止することができる。つまり、突部２１と係合面２２とが不必要に係合することを防止できて、それらの磨耗等を抑制できる。

（変更例）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・ 補助動作機構２０のピンからなる突部２１をローラに変更すること。

・ 補助動作機構２０のピンからなる突部２１をカム円盤１８と一体の突起に変更すること。

１１…絶縁筒、１２…第１固定接触子、１３…第２固定接触子、１６…可動接触子、１６１…第１接触部、１６２…第２接触部、１７…駆動軸、１８…カム円盤、１８１…凹状カム、１９…カムフォロワ、２０…補助動作機構、２１…突部、２２…係合面、２３…回転軌跡。

Claims (1)

1. 外周に凹状カムを有するカム円盤と、
   一対の固定接触子と、
   その両固定接触子に対して接離可能な一対の接触部を有するとともに、前記凹状カムに係合するカムフォロワを有する可動接触子とを備え、
   カム円盤の回転に伴う凹状カムの作用により、前記カムフォロワを介して可動接触子が一方の接触部と一方の固定接触子との接触状態から他方の接触部と他方の固定接触子との接触状態に切換えられる負荷時タップ切換器用の切換スイッチにおいて、
   前記カム円盤及び可動接触子には、前記凹状カムとカムフォロワとの係合不良による可動接触子の切換え不良が生じた場合に、可動接触子を切換え動作させる補助動作機構を設け、
   前記補助動作機構を、カム円盤に設けた突部と、その突部が係合されるように可動接触子に設けた係合面とにより構成し、前記カムフォロワが凹状カムに係合することによる可動接触子の中立状態で、前記係合面が突部の回転軌跡から外側に離れて位置され、カムフォロワが凹状カムを飛び越える可動接触子切換え不良状態で、前記係合面が突部の回転軌跡内に侵入し前記係合面と前記突部が係合するようにしたことを特徴とする負荷時タップ切換器用の切換スイッチ。