JPH06310348A - ３相変圧器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】３相電力とともに単相電力を供給する場合に、
３相負荷系統と単相負荷系統との相互干渉を少なくする
ことができる３相変圧器を提供する。 【構成】３相の２次巻線Ｃ2u〜Ｃ2wの所定の端部どうし
を相結線して、３相の２次巻線をデルタ結線し、３相の
２次巻線の３つの相結線部からそれぞれ３相の２次側端
子Ｕ2 ，Ｖ2 ，Ｗ2 を引き出す。１つの相に単相負荷駆
動用の３次巻線Ｃ3uを設けておく。３次巻線Ｃ3uの中点
から中点タップＯを引き出し、他の２つの相の２次巻線
Ｃ2v及びＣ2wの相結線部に３次巻線Ｃ3uの中点タップＯ
を接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、３相電力とともに単相
電力をも供給できる３相変圧器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】３相電力と単相電力とを１台の変圧器で
供給する場合がある。図８は、この種の目的に使用され
ていた従来の３相変圧器の２次側の構成を示す電圧ベク
トル図である。従来のこの主の変圧器では、Ｕ，Ｖ，Ｗ
３相の２次巻線Ｃ2u，Ｃ2v，Ｃ2wをデルタ結線して、こ
れらの巻線の相結線部から２次側端子Ｕ2 ，Ｖ2 及びＷ
2 を引出し、１相の２次巻線Ｃ2uの中点から中性点Ｏを
引出して、該中性点Ｏを接地していた。３相の２次巻線
は３脚鉄心の３つの脚部にそれぞれ１次巻線とともに巻
回され、１次巻線はスター結線されていた。この変圧器
では、Ｕ相の巻線を巻回した鉄心の脚部が３相単相共用
脚となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】３相電力とともに単相
電力をも供給する図８に示した３相変圧器では、以下に
示すような問題があった。

【０００４】（ａ）３相負荷電流により単相出力電圧が
影響を受けるため、３相モータを負荷とする場合に、そ
の起動電流により単相出力電圧が低下し、電灯負荷のち
らつき等が生じるという問題があった。

【０００５】（ｂ）大きな単相負荷電流が流れると、３
相出力電圧に不平衡が生じるという問題があった。例え
ば単相負荷の力率が１で、Ｕ相の２次巻線Ｃ2uに力率が
１の電流が流れていても、Ｖ相の２次巻線Ｃ2vにはＶ相
電圧に対して６０度位相が遅れた電流が流れ、Ｗ相には
Ｗ相電圧に対して６０度位相が進んだ電流が流れるた
め、Ｕ，Ｖ相の出力電圧が下降し、Ｗ相の出力電圧が上
昇して、３相の出力電圧が不平衡になる。このような３
相出力電圧の不平衡を抑制するため、単相出力を制限せ
ざるを得なかった。

【０００６】（ｃ）上記の理由により、３相出力に対す
る単相出力の比を大きくとることができないが、単相出
力が小さい場合でも、３相出力が大きければ、単相回路
の短絡電流が大きくなる。そのため、単相回路の配線用
遮断器として、単相出力の大きさの割に遮断容量が大き
いものを用いる必要があり、不経済であった。

【０００７】（ｄ）３相負荷系統と単相負荷系統とが相
互干渉するため、一方の負荷系統で発生した電気ノイズ
がそのまま他方の負荷系統に移行するという問題があっ
た。特に３相負荷系統は動力負荷を多く含むため、ノイ
ズが発生しやすく、３相負荷系統で発生したノイズはそ
のまま単相負荷系統に移行することになる。一般に単相
負荷系統はＯＡ機器等のノイズを嫌う負荷を多く含むた
め、単相負荷系統へのノイズの侵入は極力避ける必要が
ある。

【０００８】本発明の目的は、３相電力とともに単相電
力を供給する場合に、３相負荷系統と単相負荷系統との
相互干渉を少なくすることができる３相変圧器を提供す
ることにある。

【０００９】本発明は主として３相２００Ｖ級の配電系
統及び単相３線式２００／１００Ｖ級の配電系統に電力
を供給する３相変圧器を対象とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、等しい巻数ｎ
2 を有する３相の２次巻線の所定の端子どうしを相結線
してデルタ結線し、デルタ結線された３相の２次巻線の
相結線部からそれぞれ３相の２次側端子を引き出した３
相変圧器に係わるものである。

【００１１】本発明においては、１つの相に単相負荷駆
動用の３次巻線を設けて該３次巻線の中点から中点タッ
プを引き出し、他の２相の２次巻線の互いに相結線され
た端子に３次巻線の中点タップを接続する。

【００１２】上記３次巻線は１次巻線を間にして２次巻
線と対向するように配置するのが好ましい。

【００１３】１次側にタップを設ける場合には、３相の
１次巻線のそれぞれの端部にタップ引出部を設け、各相
の１次巻線のタップ引出部が設けられていない側の端部
を隣接相のタップ引出部にタップ切換手段を介して相結
線することにより３相の１次巻線をデルタ結線すればよ
い。

【００１４】１次側にタップを設ける場合に、３次巻線
が設けられていない２つの相の１次巻線のそれぞれの所
定の端部側にのみタップ引出部を設けるようにすること
もできる。この場合は、２つの相の内の一方の相の１次
巻線に設けられたタップ引出部の所定のタップ及び他方
の相の１次巻線に設けられたタップ引出部の所定のタッ
プをそれぞれ３次巻線が設けられている１つの相の１次
巻線の一端及び他端に接続するとともに、２つの相の１
次巻線のそれぞれのタップ引出部と反対側の端部どうし
を互いに相結線してて３相の１次巻線をデルタ結線す
る。そして３次巻線が設けられていない２つの相の１次
巻線のそれぞれのタップ引出部からタップ切換手段を介
して２つの１次側端子をそれぞれ引き出し、３次巻線が
設けられていない２つの相の１次巻線のそれぞれのタッ
プ引出部と反対側の端部どうしの相結線部から他の１つ
の１次側端子を引き出す。

【００１５】上記のように、３次巻線が設けられていな
い２つの相の１次巻線にタップ引出部を設ける場合、タ
ップ引出部が設けられた２つの相の１次巻線を互いに逆
方向に巻回して、該２つの相の１次巻線のタップ引出部
をともに巻終り側の端部に配置するのが好ましい。

【００１６】

【作用】上記のように、単相負荷駆動用の３次巻線を３
相の２次巻線と別個に設けると、３相負荷電流が単相出
力電圧に与える影響及び単相負荷電流が３相出力電圧に
与える影響を少なくして３相負荷系統と単相負荷系統と
の相互干渉を少なくすることができ、３相回路側から単
相回路側へのノイズの侵入、及び単相回路側から３相回
路側へのノイズの侵入を抑制することができる。

【００１７】上記のように構成すると、単相回路の２次
短絡電流を抑制できるため、配線用遮断器として容量が
小さいものを用いることができる。

【００１８】上記のように、３次巻線が設けられない２
つの相の１次巻線のみにタップ引出部を設けるようにす
ると、タップ切換機構を簡単にすることができる。また
単相負荷駆動用３次巻線を設ける相にはタップ引出部を
設けないため、３次巻線が設けられる相の巻線の巻回厚
の増大を抑制することができる。

【００１９】上記のように、３次巻線が設けられていな
い２つの相の１次巻線にタップ引出部を設ける場合に、
タップ引出部が設けられた２つの相の１次巻線を互いに
逆方向に巻回して、該２つの相の１次巻線のタップ引出
部をともに巻終り側の端部に配置すると、タップの引出
を容易にすることができるだけでなく、インピーダンス
特性の３相間の平衡をよくすることができ、タップによ
る変動を小さくすることができる。

【００２０】

【実施例】図１は本発明の実施例の巻線構成を示したも
ので、同図においてＣ1u〜Ｃ1wはそれぞれＵ，Ｖ，Ｗ３
相の１次巻線、Ｃ2u〜Ｃ2wはそれぞれ３相の２次巻線、
Ｃ3uは１つの相（本実施例ではＵ相）に設けられた単相
負荷駆動用の３次巻線である。

【００２１】３相の２次巻線Ｃ2u〜Ｃ2wは等しい巻数ｎ
2 を有し、これらの２次巻線はそれぞれの所定の端子ど
うしを相結線することによりデルタ結線されている。更
に詳細に説明すると、Ｗ相の２次巻線Ｃ2wの巻終り側端
子２weとＵ相の２次巻線Ｃ2uの巻始め側端子２u とが相
結線されてその相結線部からＵ相の２次側端子Ｕ2 が引
き出され、Ｕ相の２次巻線Ｃ2uの巻終り側端子２ueとＶ
相の２次巻線Ｃ2vの巻始め側端子２v とが相結線され
て、その相結線部からＶ相の２次側端子Ｖ2 が引き出さ
れている。またＶ相の２次巻線Ｃ2vの巻終り側端子２ve
とＷ相の２次巻線Ｃ2wの巻始め側端子２w とが相結線さ
れてその相結線部からＷ相の２次側端子Ｗ2 が引き出さ
れている。これら３相の２次側端子Ｕ2 〜Ｗ2 を用いて
２００Ｖ級の３相配電が行われる。

【００２２】３次巻線Ｃ3uの巻始め側端子３u 及び巻終
り側端子３ueからそれぞれ単相出力端子Ｕ3 及びＶ3 が
引き出され、出力端子Ｕ3 ，Ｖ3 と中点端子Ｏとを用い
て２００／１００Ｖ級の３相単線式の配電を行うことが
できるようになっている。

【００２３】３相の１次巻線Ｃ1u〜Ｃ1wはそれぞれの巻
終り側の端部１ue，１ve及び１weにそれぞれタップ引出
部ｔｕ，ｔｖ及びｔｗを有している。タップ引出部ｔｕ
〜ｔｗはそれぞれ５つのタップｔu1〜ｔu5，ｔv1〜ｔv5
及びｔw1〜ｔw5を有し、Ｗ相の１次巻線Ｃ1wのタップ引
出部ｔｗがタップ切換手段４ｗを介してＵ相の１次巻線
Ｃ1uの巻始め側端子１ｕに相結線されている。またＵ相
の１次巻線Ｃ1uのタップ引出部ｔｕがタップ切換手段４
ｕを介してＶ相の１次巻線Ｃ1vの巻始め側端子１ｖに相
結線され、Ｖ相の１次巻線Ｃ1vのタップ引出部ｔｖがタ
ップ切換手段４ｖを介してＷ相の１次巻線Ｃ1wの巻始め
側端子１ｗに相結線されて、３相の１次巻線がデルタ結
線されている。そしてタップ引出部ｔｗと１次巻線Ｃ1u
の巻始め側端子１ｕとの相結線部、タップ引出部ｔｕと
１次巻線Ｃ1vの巻始め側端子１ｖとの相結線部、及びタ
ップ引出部ｔｖと１次巻線Ｃ1wの巻始め側端子１ｗとの
相結線部からそれぞれ１次側端子Ｕ1 ，Ｖ1 及びＷ1 が
引き出されている。図示の状態では、タップ切換手段４
ｕ〜４ｗがタップ引出部ｔｕ〜ｔｗの最高タップｔu5，
ｔv5及びｔw5を選択している。

【００２４】本発明においては、１次側をスター結線し
てもよいが、単相電流が流れる範囲を限定するために
は、上記の実施例のようにデルタ結線することが好まし
い。以下その理由を説明する。

【００２５】今、各相の１次巻線、各相の２次巻線及び
３次巻線の巻数が全て等しいとし、３次巻線Ｃ3uに３Ｉ
の電流が流れた場合を想定する。１次側がスター結線さ
れている場合には、３次巻線が設けられているＵ相の１
次巻線Ｃ1uに２Ｉの電流が流れ、他の２相の１次巻線Ｃ
1v及びＣ1wには電流Ｉが流れる。このとき２次巻線Ｃ2
u，Ｃ2v及びＣ2wに電流Ｉが還流する。

【００２６】これに対し、１次側がデルタ結線されてい
る場合には、１次巻線Ｃ1uと他の２相の１次巻線Ｃ1v，
Ｃ1wとの電流分担比は特定の比に限定されるわけではな
いが、一般には３次巻線が設けられた相の１次巻線Ｃ1u
に略３Ｉの電流が流れ、他の２相の１次巻線Ｃ1v及びＣ
1wの電流は略零となる。従って２次巻線Ｃ2u，Ｃ2v及び
Ｃ2wの電流も略零となる。これより、１次側をデルタ結
線すると、単相電流が流れる範囲を限定することができ
ることが分かる。

【００２７】上記の３相変圧器においては、３相の巻線
がそれぞれ３脚鉄心の３つの脚部に巻回されるが、通常
は図３に示すように、外側から内側に１次巻線Ｃ1u、２
次巻線Ｃ2u及び３次巻線Ｃ3uの順にＵ相の脚部５に配置
する。図３のように巻線を配置すると、単相回路の短絡
電流を特に小さくすることができるため、配線用遮断器
の遮断容量を小さくする上で有利である。

【００２８】また図４に示したように、外側から内側に
３次巻線Ｃ3u、１次巻線Ｃ1u及び２次巻線Ｃ2uの順に配
置することもできる。図４のように巻線を配置すると、
単相回路及び３相回路の一方の電流が他方の出力電圧に
与える影響を少なくすることができ、３相回路側から単
相回路側へのノイズの移行及び単相回路側から３相回路
側へのノイズの移行を少なくすることができる。

【００２９】図５は本発明の他の実施例を示したもの
で、この実施例の１次側の電圧ベクトルを図７に示し
た。この実施例では、３相の１次巻線Ｃ1u〜Ｃ1wの内、
３次巻線Ｃ3uが設けられていない２つの相（Ｖ相及びＷ
相）の巻線Ｃ1v及びＣ1wにのみタップ引出部ｔｕ及びｔ
ｗが設けられている。この例では、３次巻線が設けられ
ていない２つの相の内の一方の相の１次巻線Ｃ1vに設け
られたタップ引出部ｔｖの所定のタップｔv3と他方の相
の１次巻線Ｃ1wに設けられたタップ引出部ｔｗの所定の
タップｔw3とがそれぞれ３次巻線が設けられている１つ
の相の１次巻線Ｃ1uの巻終り側端子１ue及び巻始め側端
子１u に接続されるとともに、２つの相の１次巻線Ｃ1v
及びＣ1wのそれぞれのタップ引出部ｔｖ及びｔｗと反対
側の端部どうしが互いに相結線されて、３相の１次巻線
がデルタ結線されている。そして３次巻線が設けられて
いない２つの相の１次巻線Ｃ1v及びＣ1wのそれぞれのタ
ップ引出部ｔｖ及びｔｗからそれぞれタップ切換手段を
介して２つの１次側端子Ｖ1 及びＵ1 がそれぞれ引き出
され、３次巻線が設けられていない２つの相の１次巻線
Ｃ1v及びＣ1wのそれぞれのタップ引出部と反対側の端部
どうしの相結線部から他の１つの１次側端子Ｗ1 が引き
出されている。この場合、２つの相の１次巻線Ｃ1v及び
Ｃ1wのタップ引出部は、該２つの相の電圧ベクトル上の
位置を異ならせて設ける。図５に示した例では、図７の
ベクトル図のように、タップ引出部ｔｖを１次巻線Ｃ1v
の電圧ベクトルの終点側に位置させ、タップ引出部ｔｗ
を１次巻線Ｃ1wの電圧ベクトルの始点側に位置させてい
る。

【００３０】図５の実施例によると、３次巻線が設けら
れた相の１次巻線Ｃ1uにタップが設けられないため、３
次巻線が設けられた３相単相共用相の巻線の巻回厚の増
大を防ぐことができる。３相間における巻線の巻回厚の
差異が小さいことは、変圧器の特性面及び製作面におい
て好ましいことである。また図５のように構成すると、
タップ引出部が２つしかないため、タップ切換機構を簡
単にすることができる。１次巻線Ｃ1uにタップがないこ
とは、特に図４のように巻線を配置する場合に好都合で
ある。

【００３１】上記の実施例では、タップをデルタ巻線の
内側と外側との双方に設けているが、タップｔv1〜ｔv5
及びｔw1〜ｔw5を全てデルタ巻線の内側または外側に設
けるようにしてもよい。

【００３２】３次巻線が設けられていない２つの相の１
次巻線にタップ引出部を設ける場合、図６に示したよう
に、タップ引出部が設けられる２つの相の１次巻線Ｃ1v
及びＣ1wを互いに逆方向に巻回し、該２つの相の１次巻
線のタップ引出部をともに巻終り側の端部に配置するの
が好ましい。図６において、１次巻線Ｃ1v及びＣ1wにそ
れぞれ施された斜線の向きが異なっているのは、これら
の１次巻線の巻方向が異なっていることを意味する。図
６の実施例の１次側の電圧ベクトルは図７に示したもの
と全く同様であり、図６の実施例においても、図５の実
施例の場合と同様に、１次巻線Ｃ1v及びＣ1wのタップ引
出部ｔｖ及びｔｗの電圧ベクトル上の位置が異なってい
る。

【００３３】図６のように構成すると、１次巻線Ｃ1v及
びＣ1wのタップ引出部をともに巻終り側の端部に配置す
ることができるため、レヤー巻を行う場合にタップの引
出を容易にすることができる。

【００３４】図３のように１次巻線を２次巻線の外側に
配置した場合に、タップ引出部を１次巻線の外側部分に
設けると、選択タップをｔ5 からｔ1 側に移行させるに
つれて（タップが抜けるにつれて）インピーダンス電圧
降下が減少するが、その減少の程度は僅かである。これ
に対し、タップ引出部を巻線の内側部分に設けると、上
記のタップ変化に伴ってインピーダンス電圧降下が増大
するが、その増加の程度は相当に大きくなる。

【００３５】従って、図６のようにタップ引出部ｔｕ，
ｔｖのタップｔ1 〜ｔ5 を１次巻線の外側部分のみ設け
ると、３相間のインピーダンス特性の平衡面及びタップ
間のインピーダンス特性の安定面からも好ましいものと
なる。

【００３６】上記の実施例では、Ｕ相に３次巻線を設け
ているが、他の１相に３次巻線を設けるようにしてもよ
い。

【００３７】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、単相負
荷駆動用の３次巻線を３相の２次巻線と別個に設けたの
で、３相負荷電流が単相出力電圧に与える影響及び単相
負荷電流が３相出力電圧に与える影響を少なくして３相
負荷系統と単相負荷系統との相互干渉を少なくすること
ができ、３相回路側から単相回路側へのノイズの侵入、
及び単相回路側から３相回路側へのノイズの侵入を抑制
することができる利点がある。

【００３８】また本発明によれば、単相回路の２次短絡
電流を抑制できるため、配線用遮断器として容量が小さ
いものを用いることができる。

【００３９】特に請求項４に記載した発明によれば、３
次巻線が設けられない２つの相の１次巻線のみにタップ
引出部を設けるので、タップ切換機構を簡単にすること
ができる。また単相負荷駆動用３次巻線を設ける相には
タップ引出部を設けないため、３次巻線が設けられる相
の巻線の巻回厚の増大を抑制することができる。

【００４０】また請求項５に記載した発明によれば、３
次巻線が設けられていない２つの相の１次巻線にタップ
引出部を設ける場合に、タップ引出部が設けられた２つ
の相の１次巻線を互いに逆方向に巻回して、該２つの相
の１次巻線のタップ引出部をともに巻終り側の端部に配
置するようにしたので、タップの引出を容易にすること
ができるだけでなく、インピーダンス特性の３相間の平
衡をよくすることができ、タップによる変動を小さくす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の巻線の構成を示す巻線構成図
である。

【図２】図１の実施例の２次側の電圧ベクトルを示した
ベクトル図である。

【図３】本発明の実施例における巻線配置の一例を示し
た半部概略断面図である。

【図４】本発明の実施例における巻線配置の他の例を示
した半部概略断面図である。

【図５】本発明の３相変圧器の１次側の巻線構成の変形
例を示した巻線構成図である。

【図６】本発明の３相変圧器の１次側の巻線構成の他の
変形例を示した巻線構成図である。

【図７】図６の実施例の１次側の電圧ベクトルを示すベ
クトル図である。

【図８】従来の３相変圧器の２次側の電圧ベクトルを示
したベクトル図である。

【符号の説明】

Ｃ1u〜Ｃ1w １次巻線 Ｃ2u〜Ｃ2w ２次巻線 Ｃ3u ３次巻線 Ｕ1 〜Ｗ1 １次側端子 Ｕ2 〜Ｗ2 ２次側端子 Ｕ3 ，Ｖ3 単相出力端子 Ｏ 中点端子 ｔu ，ｔｖ，ｔｗ タップ引出部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 等しい巻数ｎ2 を有する３相の２次巻線
   の所定の端子どうしを相結線してデルタ結線し、デルタ
   結線された３相の２次巻線の相結線部からそれぞれ３相
   の２次側端子を引き出した３相変圧器において、 １つの相に単相負荷駆動用の３次巻線が設けられて該３
   次巻線の中点から中点タップが引き出され、 他の２相の２次巻線の互いに相結線された端子に前記３
   次巻線の中点タップが接続されていることを特徴とする
   ３相変圧器。
2. 【請求項２】 前記３次巻線は１次巻線を間にして２次
   巻線と対向するように配置されている請求項１に記載の
   ３相変圧器。
3. 【請求項３】 ３相の１次巻線のそれぞれの端部にタッ
   プ引出部が設けられ、 各相の１次巻線のタップ引出部が設けられていない側の
   端部が隣接相のタップ引出部にタップ切換手段を介して
   相結線されて３相の１次巻線がデルタ結線されているこ
   とを特徴とする請求項１または２に記載の３相変圧器。
4. 【請求項４】 ３次巻線が設けられていない２つの相の
   １次巻線のそれぞれの所定の端部側にタップ引出部が設
   けられ、 前記２つの相の内の一方の相の１次巻線に設けられたタ
   ップ引出部の所定のタップ及び他方の相の１次巻線に設
   けられたタップ引出部の所定のタップがそれぞれ３次巻
   線が設けられている１つの相の１次巻線の一端及び他端
   に接続されるとともに、前記２つの相の１次巻線のそれ
   ぞれのタップ引出部と反対側の端部どうしが互いに相結
   線されて、３相の１次巻線がデルタ結線され、 前記３次巻線が設けられていない２つの相の１次巻線の
   それぞれのタップ引出部からタップ切換手段を介して２
   つの１次側端子がそれぞれ引き出され、 前記３次巻線が設けられていない２つの相の１次巻線の
   それぞれのタップ引出部と反対側の端部どうしの相結線
   部から他の１つの１次側端子が引き出されていることを
   特徴とする請求項１または２に記載の３相変圧器。
5. 【請求項５】 前記タップ引出部が設けられた２つの相
   の１次巻線が互いに逆方向に巻回され、該２つの相の１
   次巻線のタップ引出部がともに巻終り側の端部に配置さ
   れていることを特徴とする請求項４に記載の３相変圧
   器。