JPH02203507A - 三相分路リアクトル鉄心 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分Ｗ〕 この発明は、主に超高圧や超々高圧の電力系統の力率改
善のために設置される分路リアクトル、とりわけヨ相分
路リアクトルの鉄心に関する。

（従来の技術〕 超高圧や超々高圧の電力系統では、送を線の漂遊静電容
量の充電電流が負荷側の電圧を異常に上昇させたりする
ことから、この充ｉｔ流を９収するために分路リアクト
ルが設置されるのが普通である。このような分路リアク
トルの容量は、例えば５００ＫＶ系統の場合１Ｏ０ＭＶ
Ａ前後の大容量であり、１５４にＶや２７５にＶ系統に
設置される分路リアクトルも静止誘導電器として大容量
であるのが普通である。このような大容量の分路リアク
トルは変圧器と同様三相分が一括された三相分路リアク
トルとするのが普通である。

第３図は三相分路リアクトルの主として鉄心と巻線で構
成される中身の平面図、第４図は同じく立面図であり、
第４図の右３分の１は第３図のＢ−Ｂ断面を示している
。これらの図に示した三相分路リアクトルのと中身はタ
ンクに収納されて絶縁油を満たして密封される油入電器
である。

鉄心は川の字状に垂直に配置された３本の空隙付鉄心脚
２、これら空隙付鉄心脚２の上部を磁気的に連結する上
部継鉄３１及び空隙付鉄心脚２の下部を磁気的に結合す
る下部継鉄３３とからなっている。空隙付鉄心脚２には
空隙寸法が１０ｍｍ前後の空隙部２２が複数箇所に分散
して設けられており、図では１本の線で示しである。１
本の空隙付鉄心１１２は、けい素鋼板を積層して形成さ
れた厚みが数１０園−の円板状の円板鉄心２１と、空隙
長を正確に保持するための磁器性の間隔片が挿入された
空隙部２２とを交互に積み重ねて構成されており、その
高さ寸法は２ｍ近くある。上部継鉄３１や下部継鉄３３
と空隙付鉄心脚２との接続部も空隙が設けられていて空
隙部２２の一部を構成している。

上部継鉄、下部継鉄はいずれも断面が長方形でけい素鋼
板を積層して形成されており、その積層方向は第４図の
紙面に直角の方向である。

空隙部２２構成する磁器性の間隔片と円板鉄心２１とは
製作時の便宜上から一時的な接着をする以外の機械的な
接着はなく、上下方向の圧縮力による摩擦によって鉄心
全体が機械的に一体化されている。圧縮力は、上部継鉄
３１の上部に設けられた上部押え板４と下部継鉄３３の
下部に設けられた下部押え板５とを連結する複数本の締
付はボルト６で締付けることにより与えられている。締
付はボルト６は図では１本の直線で示してあり締付は力
を与えるためのナツトの図示も省略しであるが、締付は
ボルト６の上部押え板４から突出した部分と下部押え板
５から下に向かって突出した部分にナツトが設けられて
いる。

上部押え板４、下部押え板５はそれぞれ３本の空隙付鉄
心脚２のある位置に設けられており、それぞれの空隙付
鉄心脚２に直接締付は力がかかるようにしているが、実
際には上部継鉄３１．下部継鉄３３は剛性が大きく自由
に湾曲しないので、それぞれの相ごとの締付は力がその
ままその相の空隙付鉄心脚２の圧縮力になる訳ではない
。

〔発明が解決しようとする課題〕

それぞれの空隙付鉄心脚２に高さ寸法の差があると、上
部継鉄３１や下部継鉄３３の剛性が大きいことから高さ
寸法の小さい相の空隙付鉄心脚２の圧縮力は小さくなっ
てしまう、極端な例では、１つの相の空隙付鉄心脚２が
他の相の空隙付鉄心脚２より極端に小さいとき、３相の
締付は力が全部２つの相にかかってしまい高さ寸法の小
さい空隙付鉄心脚２には圧縮力が全くかからないという
状態になることも有り得る。このような状態は、上部継
鉄３１や下部継鉄３３の湾曲による変形量に比べ空隙付
鉄心脚２の高さ寸法の差が大きいときに生ずるものであ
る。締付は力を大きくすれば変形量は大きくなるが、他
の相の空隙付鉄心脚２に過大の圧縮力がかかるとともに
、上部継鉄３１と押え板４、下部継鉄３３と押え仮５と
の接触部に過度の圧力がかかってこの部分のけい素鋼板
間で局部的な短絡が生じて磁気特性が悪化したり、鉄損
が増加したりするので、締付は力を大きくするのにも限
界がある。

異なる相間の空隙付鉄心脚２の高さ寸法の差は円板鉄心
２１や空隙部２１を構成する間隔片の厚さ寸法の製作誤
差に起因するものであるが、差が生ずるといっても１＋
ｕ＋以下の僅かのものである。

しかし、前述のように上部継鉄３１、下部継鉄３３の剛
性が大きいことから、締付は力による変形量も０．１−
一レベルの小さい値であることが多いので、締付は力を
増加して空隙付鉄心脚２の高さ寸法の差を吸収すること
ができない場合がある。

３本のうちの１本の締付は力が不足すると、空隙部２１
に発生する磁気力によって振動が大きく発生し、この振
動によって誘導電器としての三相分路リアクトルの使用
状態での騒音が増大して仕様に基づく制限値を超過して
しまうことがある。

実際には最初の組立作業時点で３本の空隙付鉄心脚２の
高さ寸法の差がなるべく小さくなるように管理するので
あるが、その場合の高さ寸法の差の管理限界値は上部継
鉄３１と下部継鉄３３による寸法差の吸収可能寸法に基
づくことになるが、それでもときに前述のような騒音が
異常に増大するという事態が生ずる場合があり、締付は
力を増加させても所定の値以下に騒音が低減しない場合
には、いったん上部継鉄３１を取外してすぐ下の空隙部
２２に０．１−前後の薄板を挿入することにより空隙付
鉄心脚２の寸法を調整して再度締付けるという作業を行
うことになる。

この発明は、３本の空隙付鉄心脚の高さ調整をする原の
寸法差の管理限界値を大きくシフ、また騒音が異常に増
大した場合の対策としての締イ１げ力を増大して騒音値
を低減する効果の大きい三相分路リアクトルの鉄心を提
供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、この発明によれば、並んで
垂ｉｎに配置された３本の丸棒状の空隙付鉄心脚ど、こ
れら空隙付鉄心脚の１一部を磁気的に結合する断面が長
方形の上部継鉄と、下部を結合する断面が長方形の下部
継鉄とからなる三相分路リアクトル鉄心において、前記
上部継鉄と下部継鉄とをそれぞれ積層方向に対して直角
の分割面で対称に分割して断面の中央部に位置する中央
継鉄とその両側の側継鉄とを構成し、上部の中央継鉄と
下部の中央継鉄とを磁気的に結合す゛る帰路脚鉄心を設
けるものとする。

〔作用〕

この発明の構成において、上部継鉄と下部継鉄とをそれ
ぞれ１ｌｌｌｌｉ方向に対して直角の分割面で対称に分
割して断面の中央部に位置する中央継鉄とその両側の側
継鉄とを構成すると、空隙付鉄心脚の断面積が円形であ
ることから、この空隙付鉄心脚から中央継鉄に侵入する
磁束量は多く、側継鉄に侵入する磁束量は少ない。上下
の中央継鉄を両端で帰路脚鉄心で磁気的に結合すると、
この帰路脚鉄心に磁束が流れて中央継鉄に流れる磁束量
は約６０％に減少するので、同じ磁束密度を維持づ゛る
ことにより高さ方向としての中央継鉄の幅寸法を６０％
に低減することができる。一方、側継鉄は前述のように
中央継鉄に比べ侵入する磁束量が少ないことから、中央
継鉄に合わせて６０％に低減してもその磁束密度を中央
継鉄と同等程度になり、過大な磁束密度になることはな
い。中央継鉄、側継鉄とも幅寸法を６０％に縮小するこ
とができるので、締付は力に対する継鉄の剛性は幅寸法
の３乗に比例することから、幅寸法が１００％の場合比
べその剛性は約２０％になり、空隙付鉄心脚の高さ寸法
の差を吸収する作用が５倍になる。

〔実施例〕

以下この発明を実施例に基づいて説明する。第１図はこ
の発明の実施例を示す平面図、第２図は同じく立面図で
あり、第２図の右側の一部は第１図のＡ−Ａ断面を示し
ている。　これらの図において、第３図、第４図と同じ
部材については、同じ参照符号を付けることにより詳細
な説明を省略する。

第１図に示すように、上部継鉄３４を中央継鉄３４Ａと
、この中央継鉄３４Ａを挟んだ２つの側継鉄３４Ｂ、　
３４Ｃの３つに分割した構成とＬ７、同じようにして下
部継鉄３６も中央継鉄３６Ａ５側継鉄３６Ｂ。

３６Ｃの３つに分割する。側継鉄３６Ｃは図示され−こ
いないが、下部継鉄３６は第１図に示す上部継鉄３４と
対称関係にある。

中央継鉄３４＾と中央継鉄３６Ａの両側は２本の帰路１
ｓ鉄心３５Ａで上下杢連結してあり、例えば、右側の空
隙（１鉄心脚２から中央継鉄３４Ａに侵入した磁束は中
央継鉄３４Ａの中を左に向かう成分台に向かって帰路脚
鉄心３５Ａを通り中央継鉄３６Ａに至る成分と、２つの
方向に分流する。ちなみに、側継鉄３４Ｂ　、　３４Ｃ
の場合は、第３図や第４図の場合と同様に、右側の空隙
付鉄心脚２から側継鉄３４Ｂ、３４Ｃに侵入した磁束は
全て側継鉄、３４Ｂ　、　３４Ｃの中を左側に流れ、中
の空隙付鉄心１１２から侵入した磁束と合体する。三相
分路リアクトルに印加される電圧は三相平衡電圧であり
、三相分路リアクトルの各相のりアクタンスも平衡して
いるので各空隙付鉄心脚２に流れる磁束も三相平衡磁束
となっている。したがって、３相の空隙付鉄心ｌｊ２か
ら第４図の上部継鉄３１、あるいは第２図の側継鉄３４
Ｂに侵入した３相の磁束は互いに打ち消しあうので、帰
路脚鉄心がなとくても継鉄の機能は充分果たしているの
である。

中央継鉄３４Ａ　、　３６Ａを帰路脚鉄心３５Ａで連結
すると前述のように中央継鉄３４Ａ　、３６Ａ内の磁束
は帰路脚鉄心３５Ａへも分流する結果、中央継鉄３４Ａ
。

３６Ａの隣合う空隙付鉄心脚２を連結する部分の磁束量
は約６０％に低減する。この低減割合は中央継鉄３４Ａ
の隣合う空隙付鉄心脚２を連結する部分の磁気抵抗と中
央ｍ鉄３４Ａ　、３６Ａの端部と帰路ｍ鉄心３５Ａとで
構成するコの字状の部分との磁気抵抗の比率によって決
まるのであるが、けい素胸板の磁気特性が飽和特性を持
っていることから、実際に採用される磁束密度領域では
僅かの磁束密度の差が大きな磁界強度の違いになるので
、両者の断面積が同じであれば、磁路長の違いに関わら
ず磁束密度の波高値は略同じになるので、波形がひずむ
ことを無視すれば、隣合う空隙付鉄心ｌ１２を連結する
中央継鉄３４Ａ　、３６Ａの部分の磁束密度と帰路脚鉄
心３５Ａの磁束密度とは同じとして取り扱ってよい。こ
のような条件を考慮すると、これらの部分を通る磁束量
は空隙付鉄心Ｉ！１２の磁束量の３の平方根の逆数であ
る０、５７？、すなわち、約０．６になる。このことは
、変圧器の５ｍｌ鉄心ではよく知られていることである
。したがって、、ｒａ磁束密度波高値を同じにすると、
中央継＃３４Ａ　、３６Ａの幅寸法は従来技術の上部継
鉄３１のそれの６０％に縮小することができる。

側継鉄３４Ｂ　、　３４Ｃには帰路脚鉄心を設けないが
、次の理由でこれも幅寸法を６０％に縮小することがで
きる。空隙付鉄心脚２から側継鉄３４Ｂ　、３４Ｃに侵
入する磁束量は第１図に鎖線で示す円形の空隙付鉄心１
１１２の断面のうち側継鉄３４Ｂ　、　３４Ｇと重なる
弓状の部分に比例する。中央継鉄３４Ａの場合は２つの
弓状部に挟まれたひしゃげた太鼓状の部分である。磁束
密度は磁束量を断面積で割っメζ値であるが、幅寸法は
それぞれの継鉄で同じとすると、それぞれの継鉄の磁束
密度は前述の弓または太鼓状の面積をそれぞれの継鉄の
厚さ寸法で割った値に比例する。中央継鉄３４Ａの場合
その値は空隙（づ鉄心脚２の直径に僅か小さい値である
のに対して、側継鉄３４１！　、３４Ｃの場合は弓状の
面積を円弧と弦との間隔で割った値になりこの値は弦の
長さの約７０％であるから、弦の長さが円の直径よりも
小さいことを考慮すると中央継鉄３４Ａの磁束密度に対
する側継鉄３４Ｂ　、　３４Ｇの磁束密度は約６０％と
なる。

以上の計算は中央継鉄３４Ａ１側継鉄３，１Ｂ　、　３
４Ｃの幅寸法が同じという条件に基づいているが、前述
のように、中央継鉄３４Ａは帰路脚鉄心３５Ａを設けた
たとによって、その磁束密度は約６０％に低減されてい
るので、中央１ａ鉄３４Ａと側継鉄３４Ｂ　、　３４Ｃ
とは磁束密度が略−敗することになり、このことは、中
央継鉄３４Ａと側継鉄３４Ｂ　、　３４Ｃとの幅寸法を
同じにすることが合理的な構成であることを示している
。

上部継鉄３４の幅寸法を約６０％に縮小すると、締付は
力による上部継鉄３４の剛性は幅寸法の３乗に比例する
ことから約２０％に低減される。このことは、同じ値の
締付は力に対して上部継鉄３４のたわみ量は幅寸法が従
来の１００％の場合に比べて５倍になることを示してい
る０例えば、上部継鉄３１のたわみ量が０゜２■、空隙
付鉄心［２の高さ寸法差が０．５１のとき、締付は力を
増大することによって高さ寸法差を吸収するのは困畦で
あるが、２０％に低減した剛性の場合はたわみ量が０．
２１の５倍のＬｌになり、締付は量を変えることによっ
て空隙付鉄心Ｍｐ２の高さ寸法の差を吸収することが可
能になる。

これらのことは上部継鉄３４を主にして記載したが、下
部継鉄３６も全く同じである。また、帰路脚鉄心３５Ａ
を設けることによって帰路脚鉄心３５Ａの材料としての
けい素鋼板の使用量が増加し、上部継鉄３４．下部継鉄
３６の断面積が約６０％に縮小することから、その分は
けい素鋼板の使用量が減少することになり、これらが互
いに相殺されることになる。したがって、場合によって
１４い素鋼板の使用量が増加することもあれば減少する
こともあるので、けい素鋼板の使用量に関してはこの発
明の効果、もしくは逆効果のいずれに断定することも妥
当ではない。

」二部継鉄３４、下部継鉄３６の剛性が２０％に低減し
た結果、鉄心全体を組み立てて締付は力を調整する際に
、締付はボルト６で締付は力を調整することにより各相
の空隙付鉄心脚２の圧縮力を均一にすることのできる可
能性が多くなるので、上部継鉄を外して上部継鉄３４と
空隙付鉄心脚２との間の空隙部２２に調整用の薄板を挿
入して空隙付鉄心脚２の高さ寸法を調整する調整作業を
行うことが少なくなり、調整作業に要する作業時間や製
作日程が省略することができる。

〔発明の効果〕

この発明は前述のように、上部継鉄と下部継鉄とを中央
継鉄とその両側の側ｍ鉄とを分割Ｌ７て構成すると、空
隙付鉄心脚の断面積が円形であることから、この空隙付
鉄心脚から中央ｍ鉄に入する磁束量は厚さに比べて多く
、側継鉄に侵入する磁束量は少ないという関係がある。

上下の中央継鉄を両端に帰路脚鉄心を設けて磁気的に結
合すると、ごの帰路脚鉄心に磁束が流れて中央継鉄に流
れる磁束量は約６０％に減少する。したがって、磁束密
度をおてしにすると高さ方向としての中央継鉄の幅寸法
を６０％に低減することができる。−・方、側継鉄は前
述のように中央継鉄に比べ厚さ寸法に比べて侵入する磁
束量が少ないことから、中央継鉄に合わせて６０％に低
減しでもその磁束密度を中央継鉄と同等程度になり、過
大な磁束密度になることはない、中央継鉄、側継鉄とも
幅寸法を６０％に縮小することができるので、締付は力
に対する継鉄の剛性は幅寸法の３乗に比例することから
、幅寸法が１００％の場合に比べその剛性は約２０％に
なり、その結果、湾曲し易くなり、同じ締付は力でたわ
み量は約５倍になる。３本の空隙付鉄心脚は製作誤差に
よって僅かではあるが、高ざ寸法に差が生じ、そのため
に、上部継鉄と下部ｍ鉄どを介して締付けると、各相の
空隙付鉄心塵に掛かる圧縮力に差がでるが、上部継鉄、
下部継鉄が湾曲し５易くなることから、締付は力を調整
することによって空隙付鉄心脚の高さ寸法の差を吸収す
ることのできる寸法が増大し、その結果、上部ｍ鉄を取
り外して上部ｍ鉄と空隙付鉄心脚との間の空隙部に調整
用の薄板を挿入したり取り除いたりＬ２て空隙付鉄心脚
の高さ寸法を調整する調整作業を省略できるごとになり
、調整作業に要する作業時間を省略することができる。

したがって、作業時間の短縮による価格低減、製作日程
の短縮などの効果が生ずることになる。

【図面の簡単な説明】

第１回はこの発明の実施例を示す平面図、第２図は同じ
く一部断面図を含む立面図、第３図は従来技術の平面図
、第４図は同じく一部断面図を含む立面図である。 １・・・巻線、２・・・空隙付鉄心脚、３１．３４・・
・上部継鉄、３３．３６・・・下部継鉄、３５＾・・・
帰路脚鉄心、３４Ａ、　３６Ａ・・・中央継鉄、３４Ｂ
、　３４Ｃ，３６Ｂ、　３６Ｃ・・・側継鉄。 代Ｊ！人弁理士　山　口　　巖 ￥３図 第４記

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）並んで垂直に配置された３本の丸棒状の空隙付鉄心
   脚と、これら空隙付鉄心脚の上部を磁気的に結合する断
   面が長方形の上部継鉄と、下部を結合する断面が長方形
   の下部継鉄とからなる三相分路リアクトル鉄心において
   、前記上部継鉄と下部継鉄とをそれぞれ積層方向に対し
   て直角の分割面で対称に分割して断面の中央部に位置す
   る中央継鉄とその両側の側継鉄とを構成し、上部の中央
   継鉄と下部の中央継鉄とを磁気的に結合する帰路脚鉄心
   を設けたことを特徴とする三相分路リアクトル。