JP7104550B2

JP7104550B2 - 炉用変圧器

Info

Publication number: JP7104550B2
Application number: JP2018085915A
Authority: JP
Inventors: 優志中村; 広明佐藤; 幸治小島
Original assignee: Aichi Electric Co Ltd
Current assignee: Aichi Electric Co Ltd
Priority date: 2018-04-27
Filing date: 2018-04-27
Publication date: 2022-07-21
Anticipated expiration: 2038-04-27
Also published as: JP2019192843A

Description

本発明は、銅バー近傍に位置するタンクに局部加熱が生じることを防止できる炉用変圧器に関する。

電気炉に使用される炉用変圧器は、一般的に低圧回路の電流が大電流となる。したがって、大電流を分散させるために、低圧巻線と低圧側引き出し部間の接続には複数本の導体（銅バー）が必要になる。

この種の炉用変圧器の構造を示すものとしては下記特許文献１が例示できる。図４（ａ），（ｂ）は特許文献１で開示される炉用変圧器Ｂ，Ｂ´の内部構造を示す横断面図である。図４において、１０１は炉用変圧器Ｂのタンクであり、１０２は主変圧器を示している。

１０３は前述した導体（銅バー）を示している。当該導体（銅バー）は、同図（ａ），（ｂ）に示すように、タンク１０１の側板に近い位置を立上がるのが通常である。

実開昭４７－２５７０５

以上のように構成される炉用変圧器Ｂ，Ｂ´であるが、上記銅バー１０３に大電流が流れ、銅バー１０３周りに磁束が発生する。この磁束が銅バー１０３近傍のタンク１０１の側板を通過すると、タンク１０１に局部加熱を生じる恐れがある。

この局部加熱を防止しようとする場合、タンク１０１側板を通過する磁束が少なくなる程度の距離を銅バー１０３とタンク１０１間に確保するか、タンク１０１の側板を通過する磁束が少なくなるように、銅バー１０３とタンク１０１間にシールドを設置する必要がある。

しかし、上記離隔距離を確保すれば、炉用変圧器の大型化を招く。また、シールドを設ける場合もそのためのスペースが必要なことから、同様に機器の大型化を招く。さらに、シールド分だけ機器のコストが上昇してしまう。

そこで、本発明は機器の大型化やコストアップを招くことなく、タンクの局部加熱を防止できる炉用変圧器を提供するものである。

請求項１記載の発明は、主変圧器の低圧巻線をオープンデルタ結線とするとともに、多段に並列関係が形成されるように巻回し、当該低圧巻線の末端を分岐させて、当該分岐数に応じた本数の銅バーに接続し、かつ、隣り合う銅バーに流れる電流の向きが逆になるように、前記低圧巻線と銅バーを接続したことに特徴を有する。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の低圧巻線を高圧巻線の外側に巻回したことに特徴を有する。

請求項１記載の発明によれば、各巻線の断面積を小さくすることができる。また、隣り合う銅バーに発生した磁束が打ち消し合い、タンク側板を通過する磁束を低減できるので、銅バーとタンク間の離隔距離を確保したり、銅バーとタンク間にシールドを設置することなく、タンクの局部加熱を抑制できる。この結果、機器の小型化とコストダウンに貢献できる。

請求項２記載の発明によれば、低圧巻線を高圧巻線の外側に巻回することにより、低圧巻線と銅バーの接続が容易となる。

本発明の炉用変圧器の内部構造を示す横断面図である。（ａ）は本発明の炉用変圧器を構成する主変圧器の低圧巻線の結線図であり、（ｂ）は当該低圧巻線と銅バーの接続状態および銅バーと低圧側引き出し部の接続状態を示す図である。（ａ）は本発明の炉用変圧器の低圧巻線の巻回方法を示す図であり、（ｂ）は高圧巻線と低圧巻線の配置を示す図である。（ａ），（ｂ）とも、従来の炉用変圧器の内部構造を示す横断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図１乃至図３により説明する。図１は本発明の炉用変圧器の内部構造を示す横断面図である。図１において、１は炉用変圧器Ａのタンクであり、２は主変圧器を示している。３は主変圧器の低圧巻線と図示しない低圧引き出し部間を接続する銅バーである。

前記主変圧器２の低圧側は、低圧大電流を流すためにオープンデルタ結線となっている。当該主変圧器２の上方のタンク１内には、図示しないタップ切換器が配置されて、本発明の炉用変圧器Ａは概略構成される。

前記銅バー３は低圧側の大電流をどれだけ分岐させるかによってその本数が変更されるが、一例としては１２本が配置される。銅バー３がタンク１の側板近傍に立ち上げられることは、図４に示す従来の炉用変圧器と同様である。

図２（ａ）は主変圧器２の低圧巻線の結線図を示しており、（ｂ）は当該低圧巻線と１２本の銅バー３間の接続状態及び銅バー３と低圧側引き出し部間の接続状態を示している。本発明の炉用変圧器では、図２（ａ）に示す低圧巻線のu，v，w，x，y，zは同図（ｂ）に示すu，v，w，x，y，z位置の銅バー３に接続される。

なお、図２（ｂ）に示すu₁とu_2、x₁とx_2、v₁とv_2、y₁とy_2、w₁とw₂がそれぞれ１本の低圧側引き出し部と接続されることで、低圧側引き出し部は都合６本必要となる。

前述したとおり、低圧巻線と銅バー３を図２（ｂ）に示すように接続することで、銅バー３には図２（ｂ）に示す方向に電流が流れる。つまり、隣り合う銅バー３にはそれぞれ逆向きの電流が流れる。

銅バー３に電流が流れることにより、銅バー３は磁束を発生するが、隣り合う銅バー３で磁束の向きが逆となるので、銅バー３周りの磁束を互いに打ち消し合う。この結果、銅バー３をタンク１の側板近傍に配置した場合でも、タンク１側板に磁束が通過することを抑制でき、タンク１に局部加熱が発生することを防止できる。

図３（ａ）は前記低圧巻線の巻回方法を示している。本発明の炉用変圧器では低圧巻線が並列で巻かれており、流れる大電流を想定して、太い巻線が少ない巻数で多段に並列関係が形成されるように巻回されている。このように巻回することによって、各巻線の断面積を小さくすることが可能となる。

また、前記低圧巻線は図３（ｂ）に示すように，タップ巻線の外側に巻回された高圧巻線の外側に巻回される。前記低圧巻線は格段の巻終わりを前記銅バー３に接続する構成のため、低圧巻線を高圧巻線の外側に巻回することで、接続の際の作業性を向上している。

以上説明したように、本発明の炉用変圧器によれば、機器を大型化することなく、タンクに局部加熱が生じることを抑制することができる。

また、局部加熱を防止するためのシールドも不要なためコストメリットも高い。

本発明は、低圧側に大電流が流れる変圧器に適用可能である。

１，１０１タンク
２，１０２主変圧器
３，１０３導体（銅バー）
Ａ，Ｂ，Ｂ´ 炉用変圧器

Claims

主変圧器の二次側コイルをオープンデルタ結線とするとともに、多段に並列関係が形成されるように巻回し、当該二次側コイルの末端を分岐させて、当該分岐数に応じた本数の銅バーに接続し、かつ、隣り合う銅バーに流れる電流の向きが逆になるように、前記二次側コイルと銅バーを接続したことを特徴とする炉用変圧器。
前記二次側の電流を誘起する二次側巻線を一次側巻線の外側に巻回したことを特徴とする請求項１記載の炉用変圧器。