JPH05182845A

JPH05182845A - 自動タップ切替装置付き変圧器

Info

Publication number: JPH05182845A
Application number: JP25758091A
Authority: JP
Inventors: Isao Fukao; 勲深尾
Original assignee: C-MITSU KK
Current assignee: C-MITSU KK
Priority date: 1991-10-04
Filing date: 1991-10-04
Publication date: 1993-07-23

Abstract

(57)【要約】【目的】自家用変電設備における汎用の変圧器を利用
し、極めて安価な自動タップ切替変圧器を提供すること
が可能となった。【構成】自家用変電設備における汎用変圧器のタップ
切替用開口の上部に負荷時自動タップ切替用スイッチ２
２を設ける。スイッチの切替えは、変圧器二次電圧を目
標電圧値に維持するように自動タップ調整するタップ自
動調整演算回路４４、あるいは、変圧器を含めた負荷側
回路全体での電気使用の最大効率電圧を演算し、その結
果により自動タップ調整するタップ自動調整演算回路４
６により行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、汎用変圧器に係る自動
タップ切替装置付き変圧器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】変圧器は自家用変電設備における重要機
器であり、受電した高電圧（通常６．６ＫＶ）を需要電
圧である低圧電圧（通常２１０／１０５Ｖ）に変圧す
る。しかし、この受電電圧は電力会社の供給電圧と需要
家の負荷状況との関係（配電線での電圧降下）で、常に
変動が付きまとうものである。そこで電気事業法では、
電圧変動に対する規制が電気事業法で下記の通り定めら
れている。

【０００３】１００Ｖ系＝１０１±６Ｖ・・・・９５Ｖ〜１０７Ｖ２００Ｖ系＝２０２±２０Ｖ・・・１８２Ｖ〜２２２Ｖ自家用に設置される変圧器には、変圧器の二次側電圧を
受電電圧に応じて調整できるタップ切替盤が装備されて
いるが、これはあらかじめ受電電圧に応じて適当なる二
次電圧になるように特定のタップ値を選択しておくにし
かすぎない。タップ切替盤のタップは標準的に６７５０
／６６００／６４５０／６３００／６１５０Ｖの５タッ
プが装備されている。図１は、このようなタップ切替盤
を備えた変圧器の一次コイルおよび二次コイルを示して
いる。図中、，，，，は、タップを示してい
る。例えば、タップを短絡バーで接続すると、一次側
は６７５０Ｖのタップとなる。

【０００４】特別高圧用変圧器や特殊なものには負荷時
電圧調整器付の変圧器もあるが、汎用６ＫＶ（３ＫＶ）
変圧器には前述の通り無電圧切替タップ（停電してから
電圧を手動にて切替または人手によりタップをから
またはまたは等に接続変更する。）が現状である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このようなタ
ップ切替装置が装備されていたとしても、受電電圧（変
圧器１次電圧）に変動が付きまとう限り、変圧器のタッ
プを予め適正値に選定していたとしても、変圧器の二次
電圧は同様に変動してしまうことになるという不都合が
ある。

【０００６】変圧器の二次電圧が変動するということ
は、需要機器への入力電圧が変動することであり各種の
問題が発生することになる。例え電気事業法で定める規
制値内に維持されたとしても、次のような問題がある。（１）電圧の上昇により機器が過励磁となり、励磁電流
の増大，力率の低下，浪費電力の増加となり、発熱劣化
の増大と電気使用効率の低下となる。また、照明器具は
若干の照度上昇とはなるが、それにもまして電気使用量
の増加が大きく電気使用効率の低下となり、また大巾な
器具の寿命低下をもたらす。（２）電圧の低下により定トルクモータの場合には負荷
電流の増大となり、効率低下，損失増大となり発熱の原
因になってしまう。また、照明器具は電気使用量の低下
にはなるが照度が極端に低下することになり、寿命につ
いても低下してしまう。

【０００７】機器効率や寿命・機器劣化・消費電力の軽
減等を考慮すると、需要機器への供給電圧は機器に最適
な一定電圧で供給することが機器の寿命は省エネの観点
からも重要であることがわかる。

【０００８】本発明の目的は、このような問題を解決し
た自動タップ切替装置付き変圧器を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の自動タップ切替
装置付き変圧器は、自家用変電設備における汎用変圧器
のタップ切替用開口の上部に負荷時自動タップ切替用ス
イッチを具備し、変圧器二次電圧を一定値内に維持する
ことを特徴とする。

【００１０】また本発明の自動タップ切替装置付き変圧
器は、前記負荷時自動タップ切替用スイッチを制御する
制御手段を備えることを特徴とする。

【００１１】前記制御手段は、変圧器二次電圧を目標電
圧値に維持するように自動タップ調整するタップ自動調
整演算回路を有している。

【００１２】あるいは、前記制御手段は、変圧器を含め
た負荷側回路全体での電気使用の最大効率電圧を演算
し、その結果により自動タップ調整するタップ自動調整
演算回路を有している。

【００１３】

【作用】汎用変圧器のタップ切替用の開口の上部に負荷
時自動タップ切替用スイッチを具備することで、変圧器
二次電圧を一定値内に維持しようとするものである。電
圧調整モードとしては、（１）変圧器二次電圧を目標電圧値に維持するように自
動タップ調整するモード（２）変圧器を含めた負荷側回路全体での電気使用の最
大効率電圧を演算し、その結果による電圧調整するモー
ドの２つがある。

【００１４】

【実施例】図２は、本発明の一実施例である自動タップ
切替装置付き変圧器の外観斜視図、図３は上面図、図４
は内部構造を示す断面図である。この自動タップ切替装
置付き変圧器１０は、汎用変圧器１２のタップ切替用開
口４の上部に、自動タップ切替装置収納絶縁箱１６を設
ける。この収納絶縁箱は、台座部１８と上蓋部２０とか
ら構成され、台座部１８には切替用マグネットスイッチ
２２が設置されている。

【００１５】変圧器１２は、鉄心２４とこの鉄心に巻回
されたコイル２６とを有する三相変圧器であり、一次コ
イルからタップ口出し線２８がタップ蓋３０に引き出さ
れている。このタップ盤３０は、従来の汎用変圧器の構
成部材である。従来のタップ盤３０から、人手切替タッ
プバーを取り外し、その端子を自動タップ切替用リード
線３２を介して、本発明の特徴をなす自動タップ切替装
置のマグネットスイッチ２２に接続している。

【００１６】図５に、本実施例の３相変圧器の一次コイ
ルおよび二次コイルと、一次コイルとマグネットスイッ
チとの結線を示す。なお、この例では一次コイルのタッ
プは、６７５０Ｖ，６６００Ｖ，６４５０Ｖ，６３００
Ｖ，６１５０Ｖであり、マグネットスイッチは図面を簡
単にするため、各相の６７５０Ｖのタップに接続された
スイッチのみを図示してある。他のタップについても同
様にそれぞれ対応するマグネットに接続される。

【００１７】図６に、一次コイルのＵ相のみを取り出
し、タップ切替方法を説明する。図を簡単にするため、
マグネットスイッチは６７５０Ｖ，６４５０Ｖ，６１５
０Ｖのタップに接続されたマグネットスイッチ３４，３
６，３８のみを示している。さらに、６４５０Ｖのタッ
プには、マグネットスイッチ４０，限流抵抗４２が接続
される。なお、限流抵抗の値は、切替瞬時のみ限流抵抗
の電圧低下が生じるが、実用上これを無視することがで
きるような抵抗値とする。

【００１８】例えば、６４５０Ｖのタップから６７５０
Ｖのタップに切替える場合、まずスイッチ３６をＯＮ
し、続いてスイッチ４０をＯＮし、続いてスイッチ３６
をＯＦＦし、これを確認後、スイッチ３８をＯＮし、ス
イッチ４０をＯＦＦすることにより切替を完了する。

【００１９】次に、このようなタップ切替を自動的に行
う２つの制御方法について説明する。（１）変圧器二次側電圧を一定値内に維持する制御方法変圧器目標電圧を定め目標電圧に一番近いタップ位置に
電圧を切替える。このためには、図７に示すように変圧
器の二次コイルから二次側電圧を検出し、マグネットス
イッチを切替制御するタップ自動調整演算回路４４を設
ける。例えば目標電圧を２１０Ｖい設定するとその±３
％の電圧範囲をある時間外れるとタップを切替えて二次
電圧を適正電圧値に維持する。今、受電電圧が６４５０
Ｖで、一次コイルは６４５０Ｖのタップ位置にあるとす
ると、二次電圧は２１０Ｖである。このとき、二次電圧
が＋３％上昇（２１６．３Ｖ）し継続したとすると、タ
ップは６６００Ｖに切替わる。６４５０Ｖのタップで２
１６．３Ｖということは、一次電圧では６６４０Ｖ、こ
の時タップは６６００Ｖであるから、６６４０÷（６６
００／２１０）＝２１１．３であり、二次電圧は２１
１．３Ｖとなる。

【００２０】以上のようにして、二次電圧を最適値に維
持するようにタップが自動選択される。（２）変圧器を含めた負荷設備において最適効率電圧
（電気の最適有効利用電圧）を演算し、その電圧値近辺
に電圧を自動調整する制御方法電圧切替前後の消費電力を後述する方法により演算算出
し、その電力消費軽減率が最大なるタップ位置に固定す
る。この場合、制御が過剰反応しないように一定のダン
パー要素を加味する。このためには、図８に示すように
変圧器の一次側での電力を測定しマグネットスイッチを
切替制御するタップ自動調整演算回路４６を設ける。こ
のタップ自動調整演算回路の動作を図９を参照しながら
説明する。

【００２１】回路４６では、電圧切り替え前後の負荷電
力を例えば０．１秒間隔で１０回測定し、その平均値を
演算して軽減電力率を算出する。

【００２２】軽減電力率＝（Ｗｓ−Ｗｄ）／Ｗｄ×１００％Ｗｓ：直結時の１秒平均負荷電力Ｗｄ：降圧時の１秒平均負荷電力 Δｔ：測定時間１秒（０．１秒毎に１０回測定）時間毎の使用電力量に上記方法で演算した軽減電力率を
乗じ軽減電力量を求め、積算軽減電力量計に出力する。
以上のようにして、変圧器を含めた負荷設備において最
適効率電圧（電気の最適有効利用電圧）を演算し、マグ
ネットスイッチを切替えその電圧値近辺に電圧を自動調
整する。

【００２３】以上２つのタップ切替えの自動制御方法に
ついて説明したが、これら２つの方法を併用して実施す
ることも可能である。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、自
家用変電設備における汎用の変圧器を利用し、これに自
動タップ切替装置を付加することにより、極めて安価な
自動タップ切替変圧器を提供することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の手動によるタップ切替えを説明するため
の図である。

【図２】本発明の自動タップ切替装置付き変圧器の一実
施例の外観斜視図である。

【図３】図２の自動タップ切替装置付き変圧器の上面図
である。

【図４】図２の自動タップ切替装置付き変圧器の断面図
である。

【図５】本発明の一実施例のコイルおよびマグネットス
イッチの結線を示す図である。

【図６】マグネットスイッチの切替えを説明するための
図である。

【図７】変圧器二次電圧を目標電圧値に維持するように
自動タップ調整するモードを説明するための図である。

【図８】変圧器を含めた負荷側回路全体での電気使用の
最大効率電圧を演算し、その結果による電圧調整するモ
ードを説明するための図である。

【図９】軽減電力率の計算を説明するための図である。

【符号の説明】

１０自動タップ切替装置付き変圧器１２汎用変圧器１４タップ切替用開口１６自動タップ切替装置収納絶縁箱２２マグネットスイッチ２４鉄心２６コイル４４，４６タップ自動調整演算回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】自家用変電設備における汎用変圧器のタッ
プ切替用開口の上部に負荷時自動タップ切替用スイッチ
を具備し、変圧器二次電圧を一定値内に維持することを
特徴とする自動タップ切替装置付き変圧器。
【請求項２】前記負荷時自動タップ切替用スイッチを制
御する制御手段を備えることを特徴とする請求項１記載
の自動タップ切替装置付き変圧器。
【請求項３】前記制御手段は、変圧器二次電圧を目標電
圧値に維持するように自動タップ調整するタップ自動調
整演算回路を有することを特徴とする請求項２記載の自
動タップ切替装置付き変圧器。
【請求項４】前記制御手段は、変圧器を含めた負荷側回
路全体での電気使用の最大効率電圧を演算し、その結果
により自動タップ調整するタップ自動調整演算回路を有
することを特徴とする請求項２記載の自動タップ切替装
置付き変圧器。