JPH0213449B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、変流比一次切換式変流器に関し、
特にその定格電流の向上に関するものである。

〔従来技術〕

従来、変流比一次切換式変流器の一次導体は、
平角銅線に絶縁紙を巻いた直線状のものを４本束
ねて碍管内に通して構成されている。しかし、こ
のものには、一次回路に線路故障による大電流が
通過した時に電磁機械力に耐えるように、銅線を
強固に緊縛する必要があるため、一次導体の放熱
に十分な絶縁油道を確保できず、小電流用の変流
器に限られるという欠点があつた。

上記の欠点を解消するものとして、第１図に示
す変流比一次切換式変流器が知られている（例え
ば特公昭43−3129号公報参照）。第１図はその変
流比一次切換式変流器の断面図、第２図は第１図
の−線に沿う断面図、第３図は第１図の−
線に沿う断面図、第４図は第１図の−線に
沿う断面図である。一次コイルを構成する、管状
導体である直線状導体１と円環状導体２とは、直
線状導体１の下端部で円環状導体２と接続されて
いる。直線状導体１と円環状導体２との外周は、
絶縁層３で覆われている。円環状導体２は、鉄心
および二次コイル４と鎖交して、下部タンク５内
に収納されている。下部タンク５には碍管６が塔
載されている。碍管６の上部には、一次端子を備
えた放熱タンク８が設けられている。放熱タンク
８の上部空間を残して、下部タンク５、放熱タン
ク８内には絶縁油９が充填されている。

直線状導体１の中心軸上には、直線状導体１を
二分割にする絶縁板１０が挿入されている。円環
状導体２も第３図に示すように絶縁板１１を介し
て、外側導体２ａ、内側導体２ｂとに分割されて
いる。そして、直線状導体１のうち、外層半管状
導体１ａの基端部は外側導体２ａの一端部に接続
され、この外側導体２の他端部は、外層半管状導
体１ｂの基端部に接続されている。また、内層半
管状導体１ｃの基端部は内側導体２ｂの一端部に
接続され、この内側導体２ｂの他端部は、内層半
管状導体１ｄの基端部に接続されている。

直線状導体１の内外層半管状導体１ａ，１ｂ，
１ｃ，１ｄのそれぞれの先端部は、第４図に示す
ように４個の一次端子１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，
１２ｄにそれぞれ接続されている。そして、この
一次端子１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄは、外
部の接続板（図示せず）に取付けられることによ
り、一次コイル側の直並列切換が可能になつてい
る。

内層半管状導体１ｃ，１ｄの内側の絶縁油道
は、円環状導体２内の絶縁油道の一端に連通さ
れ、内層半管状導体１ｃ，１ｄの外側の絶縁油道
は、円環状導体２内の絶縁油道の両端に連通され
ている。内層半管状導体１ｃ，１ｄの断面積は、
外層半管状導体１ａ，１ｂの断面積よりも小さい
ので、電流が流れたときに発生する発熱量は、内
層半管状導体１ｃ，１ｄの方が外層半管状導体１
ａ，１ｂよりも大きい。したがつて、内層半管状
導体１ｃ，１ｄの内側の絶縁油９の温度は、その
外側の絶縁油９の温度よりも高くなり、サイフオ
ン効果で第１図の矢印で示す方向に絶縁油９の自
然循環対流が生じる。

従来の変流比一次切換式変流器は上記のように
構成されており、直線状導体１を流れる電流は、
一次端子１２ａと一次端子１２ｃ、一次端子１２
ｂと一次端子１２ｄとを接続して一次コイルを並
列接続にした時は、絶縁板１０の左右で逆方向に
なつている。そのため、一次回路に線路故障によ
り大電流が通過した場合には次のような欠点があ
つた。

(1) 内外層半管状導体１ｃ，１ａと内外層半管状
導体１ｄ，１ｂとの間には反発力が作用し、絶
縁層３を損傷する恐れがある。

(2) 表皮効果のため電流が直線状導体１内の一部
に集中して流れ、例えば200A用の銅管を用い
た直線状導体１では、直流損に対して交流損が
250％にも達し、交流損が増大する。

上記の欠点(2)を解消するものとして、例えば第
５図に示すものが知られている。第５図は一次コ
イル内の電流の流れを表わす説明図であつて、第
１図に示す直線状導体１内の内外層半管状導体１
ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄと内外層導体２ａ，２ｂと
の各接続を変更したものである。このものの場
合、外層半管状導体１ａ，１ｂと内層半管状導体
１ｃ，１ｄとの電流の向きが反対となり、電流は
中心軸から見て均一に分布するため、表皮効果は
大幅に低減され、例えば、先に挙げた例では、直
流損に比べて交流損は150％程度となる。

しかしながら、上記のものについては、次のよ
うな欠点があつた。

(1) 前記の(1)と同様に直線状導体１は絶縁板１０
を介して分割されているため、大電流が直線状
導体１に流れた場合に内外層半管状導体１ｃ，
１ａ間および内外層半管状導体１ｄ，１ｂ間に
反発力による大きな電磁機械力が生じ、その結
果絶縁層３を損傷する恐れがある。

(2) 外側導体２ａと内側導体２ｂとをその途中で
転位する必要があるが、大電流用の断面積の大
きい平板状の内外側導体２ｂ，２ａを転位する
ことは、複雑な構造のものとなる。

(3) 電流分布は直線状導体１の周方向では均一で
あるが、その軸方向では、電流が対向して流れ
ている関係上、外層半管状導体１ａ，１ｂの電
流は、ほとんどその最外周面近くを流れ、内層
半管状１ｃ，１ｄを流れる電流は、最内周面近
くを流れるため、表皮効果を低減させるには不
充分である。

〔発明の概要〕

この発明は、上記の欠点を除去する目的でなさ
れたもので、一次コイルを構成する直線状導体を
同心よりなる４層管状導体で構成し、かつ一次電
流が各層で均一に流れるように円環状導体に管状
導体のそれぞれの基端部を接続することにより、
交流の表皮効果による電流分布の偏りを小さくし
て、交流損を大幅に低減することができるととも
に、直線状導体と絶縁油との接触面積を増大させ
て、直線状導体の冷却効率を高めることができ、
また耐電磁機械力性に優れた変流比一次切換式変
流器を提供するものである。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の変流比一次切換式変流器の一
実施例を第６図を用いて説明する。第６図はこの
発明の一実施例を示す断面図であつて、第１図と
同一または相当部分は同一符号を付し、その説明
は省略する。一次コイルを構成する管状導体であ
る直線状導体１３は、最外層導体である第１層導
体１３ａ、第２層導体１３ｂ、第３層導体１３ｃ
および最内層導体である第４層導体１３ｄからの
４層管状導体になつている。第１層導体１３ａの
基端部は、外側導体２ａの一端部に接続されてい
る。第２層導体１３ｂの基端部は、内側導体２ｂ
の一端部に接続されている。第３層導体１３ｃの
基端部は、外側導体２ａの他端部に接続されてい
る。第４層導体１３ｄの基端部は、内側導体２ｂ
の他端部に接続されている。一方、各層導体１３
ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄの先端部は、一次端
子１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄにそれぞれ接
続されている。

円環状導体２内の絶縁油道の一端部は、第２層
導体１３ｂの内外側に形成される絶縁油道のそれ
ぞれの先端に連通されている。円環状導体２内の
絶縁油道の他端は、第４層導体１３ｄの内外側に
形成される絶縁油道のそれぞれの先端に連通され
ている。

このように構成されている変流比一次切換式変
流器において、一次端子１４ｂ，１４ｃを外部で
接続し、一次コイル側を直列接続した場合には、
一次端子１４ｄからの電流は、第４層導体１３ｄ
→内側導体２ｂ→第２層導体１３ｂ→一次端子１
４ｂ→一次端子１４ｃ→第３層導体１３ｃ→外側
導体２ａ→第１層導体１３ａ→一次端子１４ａと
流れる。一方、一次端子１４ｃ，１４ｄを接続
し、また一次端子１４ａ，１４ｂを接続して、一
次コイル側を並列接続した場合には、一次端子１
４ｄからの電流は、第４層導体１３ｄ→内側導体
２ｂ→第２層導体１３ｂ→一次端子１４ｂと流
れ、一次端子１４ｃからの電流は、第３層導体１
３ｃ→外側導体２ａ→第１層導体１３ａ→一次端
子１４ａと均等に流れる。

ところで、第１層導体１３ａ、第２層導体１３
ｂと、第３層導体１３ｃ、第４層導体１３ｄとに
流れる電流の方向は反対であるので、表皮効果の
関係上、電流は第１層導体１３ａおよび第４層導
体１３ｄに集中して流れるようにするが、第１層
導体１３ａは外側導体２ａを介して電流の集中し
にくにい第３層導体１３ｃと接続され、電流の集
中しにくい第２層導体１３ｂは内側導体２ｂを介
して電流の集中し易い第４層導体１３ｄと接続さ
れているので、各層導体１３ａ，１３ｂ，１３
ｃ，１３ｄの電流分布は、ほぼ均一なものとな
り、先に例に挙げた2000A用の銅管の場合には、
直流損に比べて交流損は120％程度に改善される。

また、直線状導体１３、円環状導体２の発熱に
対しては、前述の従来のものと同様に絶縁油道内
の絶縁油９のサイフオン効果による自然循環対流
により、除去されるとともに、各層導体１３ａ，
１３ｂ，１３ｃ，１３ｄと絶縁油９との接触面積
の増大により、前述の従来のものと比較して、さ
らに効率よく除去される。

さらにまた、直線上導体１３は同心の４層管状
導体であるため、一次回路の線路故障による大電
流が一次コイル側に流れても、電磁機械力が外部
に作用し、絶縁層３を破損するようなことはな
い。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明の変流比一次切換
式変流器によれば、一次コイルを構成する直線状
導体を同心よりなる４層管状導体で構成し、かつ
一次電流が各層で均一に流れるように円環状導体
に管状導体のそれぞれの基端部を接続することに
より、交流の表皮効果による電流分布の偏りを小
さくして、交流損を大幅に低減することができる
とともに、直線状導体と絶縁油との接触面積を増
大させて、直線状導体の冷却効率を高めることが
でき、また耐電磁機械力性に優れたものとなり、
したがつて定格電流の向上に役立つという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の変流比一次切換式変流器の断面
図、第２図は第１図の−線に沿う断面図、第
３図は第１図の−線に沿う断面図、第４図は
第１図の−線に沿う断面図、第５図は従来の
ものの直線状導体と円環状導体との接続方法の他
の例を示す説明図、第６図はこの発明の一実施例
を示す断面図である。 １，１３……直線状導体（管状導体）、２……
円環状導体、２ａ……外側導体、２ｂ……内側導
体、３……絶縁層、４……二次コイル、９……絶
縁油、１０，１１……絶縁板、１２，１４……一
次端子、１３ａ……第１層導体、１３ｂ……第２
層導体、１３ｃ……第３層導体、１３ｄ……第４
層導体。なお、各図中、同一符号は同一又は相当
部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 一次コイルを構成する管状導体と、この管状
   導体の基端部に接続され、管状導体とともに一次
   コイルを構成し、かつ内側導体と外側導体とが絶
   縁板を介してなる円環状導体と、前記管状導体の
   先端部に接続され、一次コイル側の直並列切換を
   可能にする一次端子と、温度差で生じる自然対流
   による循環流で管状導体、円環状導体を冷却する
   絶縁油とを備えており、前記管状導体は、同心
   で、かつ各層間に絶縁油道を有する４層管状導体
   で構成され、この４層管状導体のうち、最外層導
   体の第１層導体の基端部は、前記外側導体の一端
   部に接続され、第２層導体の基端部は、前記内側
   導体の一端部に接続され、第３層導体の基端部
   は、外側導体の他端部に接続され、最内層導体の
   第４層導体の基端部は、内側導体の他端部に接続
   されていることを特徴とする変流比一次切換式変
   流器。