JPH041711Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の属する技術分野〕 本考案は高電圧、大容量変圧器の巻線配置、こ
とに励磁突入電流を抑制した変圧器巻線に関す
る。

〔従来技術とその問題点〕

変圧器の一次側に設けられた遮断器を投入して
変圧器を電源に接続する際、全負荷電流の数倍の
大きさの励磁突入電流（以下励磁突流と呼ぶ）が
一次巻線側に流れ、二次巻線側の負荷回路の短絡
保護のために設けられた継電器を誤動作させるよ
うな不都合を生ずることがあるために、励磁突流
をなるべく低く抑さえることが求められている。

この励磁突流の大きさおよび継続時間を左右す
る要因としては、(イ)鉄心の残留磁束に大きさと極
性ならびに投入瞬時の電圧位相、(ロ)鉄心の飽和特
性、(ハ)巻線および回路のインピーダンスなどがあ
る。しかしながら、(イ)項による励磁突流の制御は
技術的に困難であり、(ロ)項による制御は鉄心重量
の大幅な増大を要するために不得策であるため、
通常(ハ)項による制御が行われている。(ハ)項による
励磁突流の制御は、一次巻線側に限流抵抗あるい
は限流リアクトルを設ける方法、および一次巻線
の空心インダクタンスを大きくする方法に大別で
きるが、前者には経済的不利益をもたらす欠点が
あるために、通常後者による励磁突流の抑制対策
が用いられている。

大容量変圧器において励磁突流が発生した場
合、鉄心は瞬時に飽和してしまうために、励磁突
流の抑制は一次巻線（電源側巻線）の空心インダ
クタンスのみに依存する。この一次巻線の空心イ
ンダクタンスＬは次式で表わされる。

Ｌ＝N²×f₁（ｄ／Ｄ）×f₂（Ｄ／Ｈ）×Ｄ 上式において、Ｎは一次巻線の巻回数，Ｄは一
次巻線の外径、ｄは一次巻線の内径、Ｈは一次巻
線の高さ、f₁（ｄ／Ｄ）はｄ／Ｄが大きい程増大
する関数、f₂（Ｄ／Ｈ）はＤ／Ｈが大きいほど増
大する関数である。

上式から明らかなように、一次巻線の巻回数Ｎ
および高さＨを一定とした場合、一次巻線の外径
Ｄを大きくすることにより、一次巻線の空心イン
ダクタンスＬを大きくできることがわかる。

第３図は従来の変圧器一相分の巻線配置図、第
４図は概略結線図であり、鉄心１の脚部に互いに
絶縁距離を保持するよう同軸状に巻装された内側
から順に一次巻線２、タツプ巻線４、二次巻線３
を備えるよう構成されており、一次巻線２は例え
ば４層の円筒コイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄから
なる円筒巻線、タツプ巻線４は多並列円筒コイル
４Ａ，４Ｂからなる円筒巻線で構成されており、
ｕ端子は一次巻線の電圧印加端であり、他端側が
タツプ巻線４に接続されることにより二次巻線３
との間の巻数比が調整されるよう構成されてい
る。

上述のように構成された変圧器において、巻数
Ｎおよび巻線高さＨを一定として一次巻線２の外
径Ｄを大きくしようとする場合、一次巻線の内外
径比（ｄ／Ｄ）を小さくするか、あるいは（ｄ／
Ｄ）をほぼ一定に保つようｄを大きくする必要が
あり、結果的に鉄心１と一次巻線との間の絶縁距
離ｇあるいは一次巻線内のコイル間絶縁距離を絶
縁に必要な寸法以上に大きくすることになり、経
済不利益をまねく欠点がある。

第５図は従来の異なる巻線配置図、第６図はそ
の概略結線図であり、タツプ巻線４を内側に、一
次巻線２を外側に配した点が前述の従来例と異な
つており、このように構成することにより絶縁距
離の無駄を生ずることなく一次巻線２の外径Ｄを
増大させることができ、したがつて一次巻線２の
空心インダクタンスＬを増大させることができ
る。

ところが、第７図に示すように、一次巻線２と
タツプ巻線４が直列接続され、タツプ切換器５で
タツプ巻線４のタツプ端子A₁〜A_oを選択するよ
う形成された状態で、一次巻線２の印加端Ｕにイ
ンパルス電圧を印加した場合、最低タツプ端子
A₁側が浮動電位となり、電位振動により浮動電
位部が過渡的に高電位になる。第５図に示すよう
に浮動電位となるタツプ巻線４が表面にエツヂ部
を有する鉄心１の脚部と対向するよう構成した場
合には、絶縁の信頼性が低下する危険性があり、
こに部分の絶縁を強化したり、あるいは鉄心１の
表面に電界シールドを設けるなどの対策が必要に
なり、経済的不利益をまねく欠点がある。

〔考案の目的〕

本考案は前述の状況に鑑みてなされたもので、
経済的不利益をまねくことなく一次巻線の外径寸
法を増大することができ、したがつて励磁突流を
抑制できる変圧器巻線を提供することを目的とす
る。

〔考案の要点〕

本考案は、一次巻線の空心インダクタンスＬに
及ぼす関数f₁（ｄ／Ｄ）、f₂（Ｄ／Ｈ）およびＤの
影響度が通常Ｄ＞f₂（Ｄ／Ｈ）＞f₁（ｄ／Ｄ）とな
ることに着目し、円筒巻線からなる一次巻線を径
方向に２分割して内側一次巻線および外側二次巻
線とし、両巻線間に多並列円筒巻線からなるタツ
プ巻線を配置するよう構成したことにより、一次
巻線およびタツプ巻線全体の断面積を増大させる
ことなく一次巻線の外径を増大させることがで
き、したがつて一次巻線の空心インダクタンスを
経済的に有利に増大させることができるととも
に、タツプ巻線を平滑な円筒状の一次巻線と対向
させることにより浮動電位による絶縁の信頼性の
低下を阻止するようにしたものである。

〔考案の実施例〕

以下本考案を一実施例に基づいて説明する。

第１図は本考案の実施例を示す巻線配置図、第
２図は第１図で示される実施例における巻線の概
略結線図である。図において、４層の円筒コイル
からなる分割一次巻線１２はそれぞれ２層づつの
内側一次巻線１２Ａおよび外側一次巻線１２Ｂに
２分割され、２層の多並列円筒コイルからなるタ
ツプ巻線４が２分割された内側および外側一次巻
線１２Ａと１２Ｂとの間に配置され、外側一次巻
線１２Ｂの外側には二次巻線３が配置されるよう
構成されている。

上述のように構成された変圧器巻線において、
分割一次巻線１２とタツプ巻線４との巻線層数の
和は６層であり、第４図および第６図に示す従来
例における巻線層数の和と同じであり、したがつ
て６層のコイルが占める巻線幅を従来例と同等に
保持した状態で、一次巻線の空心インダクタンス
に及ぼす影響の大きい一次巻線の外径Ｄを大きく
することができ、その結果、変圧器の励磁突流を
抑制することができる。

また、一次巻線の耐インパルス電圧の面から
は、内側一次巻線１２Ａの電圧印加端Ｕ側が固定
電位である鉄心と対向しているために絶縁の信頼
性を第４図で示される従来構造と同様に保持する
ことができ、また浮動電位となるタツプ巻線４は
表面が平滑で局部的電界集中の少ない一次巻線１
２に挟まれているために第６図で示される従来構
造に比べて絶縁の信頼性を保持しやすく、絶縁強
化のために電界シールド等を必要としないため
に、経済的不利益を排除することができる。

なお、前述の実施例においては、一次巻線のコ
イル層数を４層、タツプ巻線の層数を２層とした
例について説明したが、一次巻線のコイル層数が
２層以上、すなわち一次巻線とタツプ巻線のコイ
ル層数の和が３層以上であれば、本考案を適用す
ることができる。

〔考案の効果〕

本考案は前述のように、一次巻線を内側一次巻
線および外側一次巻線に２分割してその間にタツ
プ巻線を配するよう構成したことにより、インパ
ルス電圧が印加されてタツプ巻線が浮動電位とな
つた場合に絶縁の信頼性が低下するという従来技
術における問題点を巻線幅を増大させることなく
排除できるとともに、一次巻線の空心インダクタ
ンスに及ぼす影響が最も大きい一次巻線外径を増
大させることができ、かつ限流抵抗（リアクト
ル）や電界シールド等を必要としない。したがつ
て変圧器の励磁突流を効果的かつ経済的に有利に
抑制できる変圧器巻線を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例を示す巻線配置図、第
２図は第１図で示される実施例の概略結線図、第
３図および第４図は従来構造を示す巻線配置図お
よび結線図、第５図および第６図は異なる従来構
造を示す巻線配置図および結線図、第７図はイン
パルス電圧印加時の状態図である。 １……鉄心、２……一次巻線、３……二次巻
線、４……タツプ巻線、２Ａ〜２Ｄ……円筒コイ
ル、４Ａ，４Ｂ……多並列円筒コイル、１２……
分割一次巻線、１２Ａ……内側一次巻線、１２Ｂ
……外側一次巻線、ｄ……一次巻線内径、Ｄ……
一次巻線外径、Ｈ……一次巻線高さ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 二次巻線の内側に互いに同軸状に鉄心脚部に巻
   着された円筒巻線からなる一次巻線および一次巻
   線側のタツプ巻線を有するものにおいて、円筒巻
   線のコイル層数を２分割してなる外側一次巻線お
   よび内側一次巻線と、当該外側および内側一次巻
   線に配されたタツプ巻線とを備えたことを特徴と
   する変圧器巻線。