JPH03289111A - 負荷時タップ切換器 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は負荷時タップ切換器に係り、特に電流開閉を行
う切換開閉器を動作させる蓄勢機構の改良に関するもの
である。

（従来の技術） 一般に、電流を遮断する接点は可動側接点を所定の速さ
で開極させることによりアーク時間を短縮し接点寿命を
極力延長するように配慮されている。負荷時タップ切換
器のアーク接点も同じであって、アーク接点の開極速度
を与える駆動源は一般に圧縮あるいは引張ばねのような
蓄勢ばねの静的エネルギーを動的エネルギーに変える蓄
勢機構が用いられる。

このような蓄勢ばねを利用した蓄勢機構においては、そ
の開極速度が蓄勢ばねの変位量にしたがって２次曲線的
に増加する８負荷時タップ切換器のように複数個のアー
ク接点を蓄勢ばねで開極させる場合には、ばねの変位が
進むにしたがって速度が早まり後続の接点はど開極、投
入時間が短くなるという傾向がある。

特に近年大容量化の一途をたどっている大容量の負荷時
タップ切換器では、蓄勢機構に用いられるばね力が高め
られていることからこの影響が強くでてくる。このよう
な従来の負荷時タップ切換器の蓄勢機構の不具合な点を
第５図ないし第８図を参照して説明する。

第５図は代表的な２抵抗式の負荷時タップ切換器の切換
回路図である。すなわち、変圧器の巻線に接続されたタ
ップ巻線ＴＶに複数個タップを設ける。図示では２個の
タップＴ、、Ｔ、を設ける。そしてタップＴ１．Ｔ、に
はそれぞれタップ選択器可動接点Ｍ１９Ｍｚが接触接続
される。

このタップ選択器可動接点Ｍ１にはａ側の主アーク接点
Ｈａ　（以下接点Ｈａと略記する）及び限流抵抗器Ｒを
通して抵抗アーク接点Ｗａ　（以下接点Ｗａと略記する
）が接続され、接点Ｈａ、υａは切換開閉器可動接点Ｓ
の移動により電流遮断を行う。同様にタップ選択器可動
接点Ｍ２にはｂ側の主アーク接点Ｈｂ（以下接点Ｈｂと
略記する）及び限流抵抗器Ｒを通して抵抗アーク接点Ｗ
ｂ　（以下接点ｗｂと略記する）が接続され、切換開閉
器可動接点Ｓの移動により電流遮断を行う。なお、可動
接点Ｓは中性点Ｎと接続されている。

第６図は第５図の切換回路の動作順序を示す切換のシー
ケンス図である６すなわち、従来の蓄勢機構のばねの解
放により可動接点Ｓが移動を開始し、時間ｔ。後まず接
点Ｗａが閉じ、時間ｔ１後に接点Ｈａが開き、負荷電流
の遮断を行う。時間ｔ２後接点ｗｂが閉じ、限流抵抗器
Ｒを介してタップ間短絡状態となる。時間ｔ、後接点Ｗ
ａが開き負荷電流とタップ間短絡電流を遮断する。次い
で時間ｔ４後接点Ｈｂが閉じ、さらに接点ｗｂが閉じて
切換の時間Ｔで１タツプの切換えが完了する。

上述したように接点Ｈａから接点Ｈｂ方向へ切換順序を
説明したが、接点Ｈｂから接点Ｈａ力方向の切換も同様
になるので説明を省略する。この切換回路では接点Ｈａ
と接点ｗａがそれぞれその切換時間Ｔ２及びｔ４内で電
流遮断を確実に行う必要があるので、これら切換時間は
消弧に必要なる十分な時間でかつ均一であることが望ま
しい。

上記したように構成した従来の負荷時タップ切換器を駆
動する蓄勢機構の構成を第７図に示す。

すなわち、図示しない電動機によって駆動される駆動軸
１に偏心カム２を固着する。また往復台５に設けられた
案内棒４に案内され、偏心カム２の回転によって往復動
作を行う巻上板３を設ける。

巻上板３と同様案内棒４に案内される往復台５が図示の
通り巻上板３とかみ合う形に構成され、両者間に蓄勢ば
ね例えば圧縮ばねｌＯが案内棒４を案内として設けられ
る。

駆動ボス６は往復台５の底側に固着されており、切換ク
ランク７に固着されたローラー７ａが駆動ボス６に設け
られた溝６ａの中に駆動自在に挿入される。また切換ク
ランク７は駆動軸８を介して切換開閉器９に連結される
。

このように構成された従来の蓄勢機構の圧縮ばねｌＯの
巻上げ動作について説明する。駆動軸１が矢印１１ａの
方向に回転すると、これと同時に偏心カム２が矢印１１
ｂに示すように同方向に回転する。

この偏心カム２の回転によって、巻上板３が矢印ｌｉｅ
の方向へ移動する。この移動により往復台５との間の圧
縮ばね１０が圧縮され、ばねエネルギーを蓄勢し終ると
図示しないキャッチにより往復台５が保持される。必要
量のばねエネルギーが蓄勢されると図示されないキャッ
チが外れ圧縮ばね１０の蓄勢エネルギーで往復台５は矢
印ｌｉｄの方向に移動を開始する。その変位量に従って
速度を高めてゆく。

この往復台５の移動により駆動ボス６に設けられた溝６
ａに挿入されるローラー７ａによって、このローラー７
８が取付けられた切換クランク７が駆動軸８を中心とし
て回動半径Ｒとなるように矢印１１ａ方向に回転し、駆
ａ軸８を回転させる。駆動軸８は切換開閉器９内の可動
接点（図示せず）と連結され第５図に示す如く可動接点
Ｓを移動させ１タツプの切換を行う。

第８図は縦軸にばね荷重Ｐと駆動軸８の回転速度Ｖとを
とり、横軸に往復台５の変位量Ｘをとると、この蓄勢機
構のばね荷重Ｐ、回転速度■と変位置Ｘとの関係を示す
線図である。すなわち、圧縮ばね１０の圧縮ばね力はＰ
工からＰ２に変化する。この時の回転速度Ｖは速度■１
となり、図示の通り２次曲線状に上昇する。

しかしながら、一般に接点が開極した際に発生するアー
クは、交流電流の場合電流値が零点となった時に消滅す
る。従って負荷時タップ切換器の切換開閉器の接点の場
合、接点が開極して次の接点が投入するまでの時間は交
流電流の半周期以上、例えば５０Ｈｚ電流の場合は１０
ｍ５ｅｃ、以上でなければならない。前述の従来の蓄勢
機構では圧縮はね１０の釈放につれ駆動軸８の回転速度
Ｖは増加を続けるから第６図に示す切換開閉器のシーケ
ンスに於いて切換時間ｔ４は切換時間ｔ２よりも必ず短
くなる。

しかし、この時間は上述の制限値以上に必ず調節する必
要がある。

このような調節機能を持って蓄勢機構を有する負荷時タ
ップ切換器の第一の例として特開昭６１−７４２１９号
公報及び第二の例として特開昭６１−１９８７０７号公
報が公知となっている。しかし、第一の例では往復台に
設けた案内溝が曲線経路となっている為案内溝にはまり
一直線方向力を受は移動するローラーが案内溝からかな
りの摩擦力を受け、切換クランクの回転動作が円滑に行
なわれない可能性が予測される。

また第二の例では切換時間ｔ２制御用の圧縮ばねと切換
時間ｔ４制御用の圧縮ばねが設けられているが、これら
の圧縮ばねと蓄勢ばねとのばね力の関係をバランスする
状態に設定することは困難を極める。つまり制御用の圧
縮ばねは衝撃力を受けるから、この圧縮ばねの反力は連
続的に増加するのではなく、例えば圧縮ばねを床面に落
下させると床面で何度も飛びはねる如くのように反力が
断続的に発生するからである。

さらに両者の例とも以下に記す如く個々の負荷時タップ
切換器について、各々、切換時間を調整する機能を有し
ているものでは無い。すなわち、従来の蓄勢機構に於い
て、駆動軸８の回転速度■は切換開閉器１の負荷力によ
って大きく影響を受ける。つまり切換開閉器９が駆動す
る際の各機構が持つ摩擦力は個々の切換開閉器によりあ
る程度差があるから、回転速度Ｖ及びこれによるところ
の切換時間ｔ２＃ｔ４も個々の負荷時タップ切換器によ
って異なってしまい、これら切換時間ｔＺｌｔ４をアー
クを消弧するに必要な時間以上となるように個々の負荷
時タップ切換器について自在に調整可能とせねばならな
い。

また、圧縮ばね１０のばね力自体も個々にある程度の差
があるから同様に個々の負荷時タップ切換器によって切
換時間ｔ２及びｔ４は異なりこれによっても切換時間を
ｗＩＩＪ節せねばならない。

さらに負荷時タップ切換器固有の問題として以下に述べ
る課題がある。切換開閉器の各接点Ｈａ。

Ｗａ、　Ｗｂ、　Ｈｂは切換が進行するにつれ接点が消
耗して来るが、各接点がしゃ断する電流値は各々異なる
ので消耗量は各接点毎に異なって来る。これにより、接
点の投入、開極距離が各接点毎に著しく異なり始め、切
換が進行するにつれ切換時間ｔ２もしくはｔ４時間が変
化して来るという現象がある。

（発明が解決しようとする課題） しかしこのような個々の負荷時タップ切換器に対応して
切換時間を調整可能とした負荷タップ切換器が考案され
ている。それは蓄勢機構の切換開閉器駆動軸に回転半径
方向に突出するシャフトを設け、これに錘りを通し錘り
の取付位置を変えることにより回転慣性モーメントを変
化させ個々の負荷時タップ切換器の切換時間を調節する
ものであった。

しかしながら、上述の提案には以下に述べる改良点があ
った。すなわち、負荷時タップ切換器が大容量化するに
つれ切換開閉器も大形化する。この為切換開閉器の駆動
を始動させる為により大きな力を必要とするので、蓄勢
機構部に用いられる蓄勢ばねは、ばね力の大きなものを
用いる必要がある。

しかしながら、切換開閉器が始動後は逆に蓄勢ばねの放
勢力が大きいので切換開閉器駆動軸の回転速度■の増加
量が著しく大きくなる。この回転速度の増加量を押える
為に錘りの取付位置は駆動軸の回転中心からより遠方に
取付しておかなければならないので蓄勢機構が大形化す
るという問題があった。

従って、切換開閉器が始動した後も蓄勢ばねの放勢力と
バランスする回転慣性モーメントをあらかじめ持たせ駆
動軸の回転速度の増加量を押えかつ錘りの取付位置が回
転中心から遠方とならないようにして蓄勢機構の大形化
を防がねばならない。

本発明の目的は、圧縮ばねの蓄勢を放勢して切換る切換
速度すなわち切換時間を調節することができる蓄勢機構
を備えた負荷時タップ切換器に於いて、蓄勢ばねの放勢
力が大きな場合でも、切換開閉器始動後の切換速度の増
加量をおさえた上で切換速度の調節を行うことができる
蓄勢機構を備えた負荷時タップ切換器を提供することに
ある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段及び作用）上記目的を達成
するために、本発明では限流インピーダンスと、複数個
のアーク接点を備えた切換開閉器と、このアーク接点を
蓄勢ばねを設けた蓄勢機構とによって変圧器タップ巻線
のタップを開閉させて切換する負荷時タップ切換器にお
いて、前記切換開閉器を駆動する駆動軸にフライホイー
ルを設け、これにより切換開閉器始動後の駆動軸の回転
速度の増加量をおさえる。さらにこのフライホイールの
円周上に錘りを設けこの錘りを取付する位置を調節可能
にすることによって負荷側の慣性モーメントを調節して
切換速度すなわち切換時間を調節可能とすることを特徴
とするものである。

（実施例） 以下本発明を第１図ないし第４図に示す一実施例を参照
して説明する。なお、従来の第５図ないし第７図と同一
部分については同一符号を付してその説明を省略する。

第１図および第２図において、図示しない電動機によっ
て駆動される駆動軸１に偏心カム２を固着する。また往
復台５に設けられた案内棒４に案内され、偏心カム２の
回転によって往復動作を行う巻上板３を設ける。巻上板
３と同様案内棒４に案内される往復台５が図示の通り巻
上板３とはがみ合う形に構成され、両者間に蓄勢ばね例
えば圧縮ばね１０が案内棒４を案内として設けられる。

駆動ボス６は往復台５の底側に固着されており。

切換クランク７に固着されたローラー７ａが駆動ボス６
に設けられる溝６ａの中に摺動自在に挿入される。また
切換クランク７は駆動軸８を介して切換開閉器９に連結
される。

４】は切換クランク７と駆動軸８の間に設けた円板上の
形状を有するフライホイールである。２１はフライホイ
ール４１の円周上に取付される錘りであり、取付ネジ２
３によってフライホイール４１に固定される。取付ネジ
２３が入る錘り２１の取付穴２４は、フライホイール４
１の半径方向に向かって広がった穴形状としているので
、錘り２１の取付位置が半径方向に調整できるように構
成されである。

次にこのように構成された本発明の負荷時タップ切換器
の作動について説明する。

フライホイール４１を取付することによって、切換開閉
器が始動後は、フライホイール４１の回転慣性モーメン
トによって駆動軸８の回転速度Ｖの増加量をおさえるこ
とができる。この為、錘り２１は従来装置のように回転
中心から遠方に取付する必要が無くなる。さらに、錘り
２１の取付位置をフライホイール４１の半径方向に変化
させると、錘り２Ｉの回転半径が変化するから慣性モー
メントを増加あるいは減少するため、これによって切換
開閉器の切換時間を調節することができる。フライホイ
ール４１によって回転速度の増加量をあらかじめおさえ
であるから、錘り２１を取付する位置すなわち回転半径
を遠方とする必要がなくなる。

さらに回転速度がおさえられているから錘り２１の取付
位置の変化量は少なくとも回転慣性モーメントに及ぼす
影響は大となる。すなわち切換時間の調整能力が大きく
なるという付帯的な効果が発生する。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の負荷時タップ切換器によ
れば、切換開閉器を駆動する駆動軸部にフライホイール
を設けこの円周上に錘りを取付したので、切換開閉器が
始動後の切換速度の増加をおさえることができるので、
錘り取付位置を駆動軸より遠方とする必要が無くなり蓄
勢機構の大形化を防ぐことができる。さらに駆動軸の回
転速度の増加がおさえられているので、錘りの取付位置
の変化量が回転速度に及ぼす影響が大きくなるので切換
時間の調整能力が大きくなるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第工図は本発明の負荷時タップ切換器の一実施例を示す
平面図、第２図は第１図Ａ−Ａ線の横断面図、第３図は
本発明に使用する第１図の切換クランク部を示す平面図
、第４図は第３図Ｂ−Ｂ線の断面図、第５図は本発明が
適用される負荷時タップ切換器の切換回路図、第６図は
第５図の切換シーケンス図、第７図は従来の負荷時タッ
プ切換器の蓄勢機構を示す斜視図、第８図は切換開閉器
の駆動軸回転速度と蓄勢ばね力との関係を示す特性線図
である。 １・・・駆動軸　　　　　　２・・・偏心カム３・・・
巻上板　　　　　　４・・・案内棒５・・・往復台　　
　　　　６・・・駆動ボス６ａ・・・溝　　　　　　　
　７・・・切換クランク７ａ・・・ローラー　　　　　
８・・・駆動軸９・・・切換開閉器 ｌＯ・・・蓄勢ばね（圧縮ばね）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　限流インピーダンスおよび複数個のアーク接点を備え
   た切換開閉器と、このアーク接点を蓄勢ばねを設けた蓄
   勢機構によって開閉させて変圧器タップ巻線のタップを
   切換する負荷時タップ切換器において、前記蓄勢ばねの
   蓄勢の放勢により動作する往復台と、この往復台に固着
   された駆動ボスと、この駆動ボスに設けた溝内を回転摺
   動して移動するローラーを設けた切換クランクと、前記
   ローラーの移動によって回転する切換クランクの回転を
   切換開閉器に伝える駆動軸と、この駆動軸に設けたフラ
   イホィールと、フライホィール円周上に取付された錘り
   と、この錘り取付位置を回転方向に自在に変えることが
   できる取付穴と取付ネジから構成された蓄勢機構を有す
   ることを特徴とする負荷時タップ切換器。