JPH02895Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、電磁誘導機器に関するものであ
り、さらに詳しくいうと、電圧調整用のタツプ巻
線を備えた変圧器のごとき電磁誘導機器に関する
ものである。

従来、この種の機器として、変圧器を例に採
り、第１ａ図または第２ａ図に示すものがあつ
た。第１ａ図に示す変圧器は、磁気回路を形成す
る鉄心（図示せず）に低圧巻線LVと、この低圧
巻線LVとコイル中心Ｃに関して同心状に高圧巻
線HVが巻回されており、この高圧巻線HVは電
圧調整を必要とする巻線で、主巻線HV₁，HV₂
および中央部のタツプ巻線HVT₁，HVT₂を備え
て構成されている。L₁，L₂，H₁，H₂はそれぞれ
巻線端部を示す。

第２ａ図に示すものは、同様に磁気回路を形成
する鉄心（図示せず）に低圧巻線LVと高圧巻線
HVが互いに同心的に巻回されているが、高圧巻
線HVは、主巻線HV₁とタツプ巻線HVT₁′と
HVT₂′が互いに別個の巻線で構成されている。
すなわち、主巻線HV₁とタツプ巻線HVT₁′，
HVT₂′とは同心円の直径を異にしており、高圧
巻線HVとタツプ巻線HVT₁′およびHVT₂′には、
低圧巻線LV−主巻線HV₁間と同様に、HV₁−
HVT₁′，HVT₂′間に必要な絶縁距離を保ち、必
要によつては絶縁バリヤー（図示せず）も用いら
れる。

以上、第１ａ図、第２ａ図に示す巻線構成は、
一般に前者は小容量の変圧器に、後者は大容量の
変圧器に適用される。その理由を以下に説明す
る。変圧器においては負荷に伴つて漏れ磁束を発
生する。この漏れ磁束の分布を第１ａ図の巻線構
成の場合について、第１ｂ図によつてみると、低
圧巻線LV側で発生する漏れ磁束は高圧巻線HV
に近づくにしたがつて次第に多くなり、やがて高
圧巻線HVにもつとも近い側で最大となる。この
最大漏れ磁束密度がB₀である。この漏れ磁束は、
高圧巻線HV内では、低圧巻線LVから遠ざかる
にしたがつて次第に打ち消され、高圧巻線HVの
最外側で零となる。

同様に、第２ａ図の巻線構成においては第２ｂ
図に示すように、低圧巻線LVに発生した漏れ磁
束はB₀′のレベルまで達したのち、主巻線HV₁に
おいてB_0Tまで減少し、タツプ巻線の最外側です
べての漏れ磁束が打ち消される。なお、このよう
な別巻きタツプ方式では、タツプ巻線HVT₁′，
HVT₂′を全く使用していない場合は破線のよう
に高圧巻線HV₁ですべての漏れ磁束が打ち消さ
れる。

以上のような漏れ磁束について、さらに第１ａ
図の巻線構成を例にとつて詳細に考察すると、高
圧巻線HV₁，HV₂およびタツプ巻線HVT₁，
HVT₂は第３ａ図に示すように、高圧巻線HVは
１，…ｊ，ｊ＋１，…Ｎの円板コイルからなつて
おり、このうち主巻線HV₁は１〜ｊ、主巻線
HV₂は（ｊ＋３）〜Ｎ、タツプ巻線HVT₁はｊ＋
１、タツプ巻線HVT₂はｊ＋２で構成されてい
る。これら個々の円板コイルは数ターンの巻線で
構成されており、第３ａ図では１つの円板コイル
が６ターンからなつている例を示している。ま
た、この１ターンは２本以上の素線でなつてお
り、この素線数は容量の大きいほど、すなわち電
流が大となるほど多くする。第３ａ図のものは３
本の素線で１ターンを形成するコイルの例で示
す。さらに、第３ａ図の例では、３ターンで１タ
ツプを構成している。そうして漏れ磁束は第３ｂ
図に示すように低圧巻線LVに近い側から漸次減
少している。

ところで、第４図に示すごとく、導体で形成さ
れた閉ループＡと磁束Φが交差すると、閉ループ
Ａの両端Ｘ，Ｙ間に電圧が誘起されることは周知
であり、同様の現象が上記の変圧器のタツプ巻線
でも発生する。すなわち、第３ａ図、第３ｂ図に
おいて、１ターンを形成する３本の素線は互いに
絶縁はされているが、タツプの引出し口T₁，T₂，
T₃，T₄，T₅およびT₆の点では、タツプリードと
接続され、３本の素線が互いに接触した状態にな
つている。一方、素線間には第３ｂ図で示すよう
な分布の漏れ磁束が貫通しており、第４図と同一
の現象により電圧が発生し、その巻線のインピー
ダンスによつて決まる電流が巻線内を循環し、エ
ネルギの損失を生じる。この内部損失は巻線に局
部加熱をもたらし、変圧器の重大事故につながる
おそれがある。

さて、この循環電流は、第３ａ図、第３ｂ図の
例において、つぎのように決定される。まず、引
出口T₂，T₃間の誘起電圧Ｅは、 Ｅ＝2πf（B₁l₁＋B₂l₂＋B₃l₃）ｄ (1) ここで、 ｆ：周波数 B₁：６ターン目の平均漏れ磁束密度 B₂：５ターン目の 〃 B₃：４ターン目の 〃 l₁：６ターン目の導体の平均長 l₂：５ターン目の 〃 l₃：４ターン目の 〃 ｄ：１ターンを構成する導体間距離、 したがつてタツプ巻線内循環電流Icは、 Ic＝Ｅ／Ｚ (2) ここで、 Ｚ：引出し口T₂，T₃間で循環電流を制限する
インピーダンス。

以上のことから、(1)式からもわかるように、誘
起電圧Ｅは、漏れ磁束密度が大きいほど、また、
１ターンを構成する複数本の素線間の距離が大き
いほど、大となる。すなわち、この例では漏れ磁
束の大きい側のタツプT₂−T₃，T₄−T₅間の誘起
電圧が重要であることがわかる。したがつて第１
ａ図のようなタツプ、巻線構成ではB₀および素
線数の大きい大容量変圧器には不可能であり、第
２ａ図の構造をとらざるを得ないことになる。つ
まり、漏れ磁束密度の小さい部位にタツプ巻線を
設けることである。この場合、タツプ巻線がさら
される最大漏れ磁束密度B_0TはB₀′のほぼ10％程度
以下となり、きわめて低い値となる。

以上の説明からわかるように、従来、大容量変
圧器においては、タツプ巻線内局部発熱の防止対
策から、第２ａ図に示す巻線構成が採用されてい
た。しかし、この巻線構成は寸法および経済性の
面では第１ａ図の巻線構成より劣つている。すな
わち、第１ａ図のものは巻線の製作は２つで済
み、巻線の組合せ作業も低圧巻線LVと高圧巻線
HVの組合せで足りるのであるが、第２ａ図の構
成においては、タツプ巻線が別巻き巻線であるた
め、低圧巻線LV、高圧巻線HV₁およびタツプ巻
線HVT₁′，HVT₂′と３つの巻線を製作する要が
あり、さらにはこの３つの巻線を組合わせなけれ
ばならず、自づと作業時間が非常に長くなる。ま
た、高圧巻線HV₁とタツプ巻線間にも絶縁およ
び冷却上必要なダクト（図示せず）を設ける要が
あり、巻線全体が大形となり、ひいては変圧器全
体が大形で重量も大となるという問題があつた。

この考案は、以上の事情に鑑みてなされたもの
で、別巻きタツプ巻線を使用せずに、大容量の変
圧器のごとき電磁誘導機器を提供することを目的
とするものである。

また、この考案の目的は、１つのタツプ巻線を
形成する場合、以上の説明からも明らかなよう
に、このタツプ巻線がさらされる漏れ磁束密度が
少なければタツプ巻線に生じる循環電流が少なる
ことに着目し、漏れ磁束の大きい側にダミーコイ
ル用スペーサを配置し、漏れ磁束の少ない側から
のみタツプを導出する構成になる電磁誘導機器を
得ることである。

以下、この考案を第５ａ図に示す一実施例につ
いて説明すると、電圧調整を必要とする巻線は、
円板状のコイル１〜Ｎからなり、このうちｊ＋
１，ｊ＋２，ｊ＋３およびｊ＋４がタツプ巻線
HVT_o1，HVT_o2，HVT_o3およびHVT_o4をそれ
ぞれ構成している。これらのタツプ巻線は、第５
ｂ図に示す漏れ磁束密度の高い側にダミーコイル
用スペーサＳを配置し、循環電流による局部発熱
が問題とならない部位、すなわち第５ｂ図におけ
る漏れ磁束密度B_0o′まで下がつた点から外側の
部位の配置する。

かような構成により、漏れ磁束が大きい部位に
ダミーコイル用スペーサを配置し、漏れ磁束の小
さい部位にのみタツプ巻線を設けたので、タツプ
巻線を別巻きに形成する要がなく、大容量変圧器
からタツプを引出すことができ、機器の小形、軽
量化を具現できる。また、別巻きタツプ巻線を製
作する要がなく巻線の組合せ作業も単純化され、
経済性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図は従来のものの要部構成略図、第１ｂ
図は同じく漏れ磁束特性線図、第２ａ図は従来の
他のものの要部構成略図、第２ｂ図は同じく漏れ
磁束特性線図、第３ａ図は第１ａ図の一部詳細
図、第３ｂ図は同じく漏れ磁束特性線図、第４図
は磁束による誘起電圧を説明するための図、第５
ａ図はこの考案の一実施例の要部構成略図、第５
ｂ図は同じく漏れ磁束特性線図である。 HV₁，HV₂……高圧巻線の主巻線、HVT_o1，
HVT_o2，HVT_o3，HVT_o4……タツプ巻線、T₁，
T₂，T₃，T₄，T₅，T₆……引出し口、Ｓ……ダミ
ーコイル用スペーサ。なお、各図中、同一符号は
同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 同心状に巻回された複数の巻線を備え前記巻線
   のいずれかが電圧調整用のタツプを有するタツプ
   巻線である電磁誘導機器において、前記タツプ巻
   線が、漏れ磁束の大きい部位に配置されたダミー
   コイル用スペーサと、漏れ磁束の小さい部位にの
   み配置された巻線を備えた円板状でなることを特
   徴とする電磁誘導機器。