JPH06314626A - 巻線形変流器 - Google Patents

巻線形変流器

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JPH06314626A
JPH06314626A JP5103951A JP10395193A JPH06314626A JP H06314626 A JPH06314626 A JP H06314626A JP 5103951 A JP5103951 A JP 5103951A JP 10395193 A JP10395193 A JP 10395193A JP H06314626 A JPH06314626 A JP H06314626A
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JP
Japan
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winding
primary
turns
current transformer
primary winding
Prior art date
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Pending
Application number
JP5103951A
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English (en)
Inventor
Fukuzo Hirai
福造 平井
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HIRAI DENKEIKI KK
Original Assignee
HIRAI DENKEIKI KK
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】巻線形変流器に関し、所定の定格耐電流を確保
しつつ、1次巻線導体を細くして小型化及び軽量化を図
ることを目的とする。 【構成】1次巻線と2次巻線とが鉄心31に対して同心
配置された巻線形変流器1において、1次巻線が、鉄心
31の周方向に間隙を設けて配置され且つ直列に導電接
続された複数の分割1次巻線11A,11Bから構成さ
れ、各分割1次巻線11A,11Bの巻数N1a,N1
bの合計が変流比と2次巻線の巻数とによって定まる1
次側巻数と一致するように構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、巻線形変流器に関す
る。
【0002】
【従来の技術】一般に、巻線形変流器は、電流値が10
00A以下の1次電流をそれよりも小電流の2次電流に
変成する計器用変成器として用いられている。
【0003】図5(a)〜(c)は従来の巻線形変流器
1jの概略の構成を示す図である。図5(a)は巻線構
造を模式的に示し、図5(b)は外観形状の一例を示
し、図5(c)は図5(b)のC−C矢視断面構造を示
している。
【0004】巻線形変流器1jは、断面が矩形の鉄心3
0、測定対象の大電流の線路(高電圧系統)に直列に接
続される1次巻線10、電流計などの計器と接続される
2次巻線20、及び各巻線10,20を被覆する注型樹
脂40などから構成されている。
【0005】1次巻線10及び2次巻線20は、鉄心3
0に対して2次巻線20を内側に同心配置されており、
それぞれの端末が注型樹脂40の内部で外部接続用の端
子金具50、60の埋設部と導電接続されている。
【0006】巻線形変流器1jは、図から明らかなよう
に1脚鉄心構造の変成器であり、使用に際しては各巻線
10,20のコイル軸方向が水平方向となるように支持
体に取り付けられる。
【0007】なお、1次巻線10の巻数N1及び2次巻
線20の巻数N2は、定格1次電流I1 と通常は5Aで
ある定格2次電流I2 との比(公称変流比:I1
2 )に応じて、1次側及び2次側のアンペアターンが
等しくなるように適当に選定される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】変流器では、高電圧系
統内で発生する相間短絡事故、あるいは開閉サージなど
に起因して定格1次電流I1 と比べて過大の電流が1次
巻線10に流れると、漏れ磁束による電磁力が機械的応
力として1次巻線10に加わる。コイル軸方向の電磁力
は比較的に小さいので無視できるが、コイル径方向の電
磁力は1次巻線10の変形又は破損の原因となる。
【0009】コイル径方向の電磁力Frは、式(1)で
表される。 Fr≒6.4×(N1・Im)2 ×(Um/h)×10- 2 [kg]…(1) N1:1次巻線の巻数 Im:電流波高値(≒2.5×実効値) [k
A] Um:1次巻線の平均長 [c
m] h :1次巻線の高さ(コイル軸方向の長さ) [c
m] 式(1)が示すように、電磁力Frは1次巻線の巻数N
1の2乗、あるいは電流波高値の2乗に比例するので、
巻数N1を少なくすれば電磁力Frを小さくすることが
できる。しかし、巻数N1を少なくすると、励磁電流が
増加して変成の誤差が大きくなってしまう。誤差を抑え
るには、鉄心断面積を大きくして磁束密度を下げればよ
いが、そうすると、巻線の平均長が長くなって電磁力F
rが増大することから、巻数N1を少なくすることの意
義が薄れる。
【0010】このため、従来では、所定の定格過電流強
度(性能の指標の1つであり、保証する過電流を定格1
次電流で除した値)を得るために、熱的な電流容量の上
で必要とされる断面積に比べて1.5〜十数倍程度の断
面積を有する機械的に丈夫な導体(銅線)を用いて1次
巻線10が形成されており、大型で重いという問題があ
った。また、定格耐電流(定格過電流強度又は保証する
過電流の値で表す)の増大が困難であった。
【0011】なお、1次巻線導体の断面積を小さく(導
体を細く)するために、単位面積当たりの許容応力の大
きい材質の導体を用いるか、又は誤差を抑えることので
きる材質の鉄心を用いて巻数N1を少なくすることが考
えられるが、それらの場合には特殊な材料を用いること
になり、製品価格が大幅に上昇してしまう。
【0012】本発明は、上述の問題に鑑み、所定の定格
耐電流を確保しつつ、1次巻線導体を細くして小型化及
び軽量化を図ることを目的としている。
【0013】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係る変
流器は、上述の課題を解決するため、図1に示すよう
に、1次巻線と2次巻線とが鉄心に対して同心配置され
た巻線形変流器において、前記1次巻線が、前記鉄心の
周方向に間隙を設けて配置され且つ直列に導電接続され
た複数の分割1次巻線から構成され、当該各分割1次巻
線の巻数の合計が変流比と前記2次巻線の巻数とによっ
て定まる1次側巻数と一致するように構成される。
【0014】請求項2の発明に係る変流器は、前記鉄心
が互いに平行な2つの鉄心脚を有し、前記1次巻線が、
前記各鉄心脚を周回する2つの分割1次巻線から構成さ
れてなる。
【0015】
【作用】1次巻線及び2次巻線は、複数脚鉄心構造を形
成するように、それぞれ鉄心の周方向に分割して配置さ
れ、各配置位置において同心配置される。
【0016】1次巻線を例えば二等分割した場合、各分
割1次巻線の巻数は、変流比と2次側巻数とによって定
まる1次側巻数の2分の1となり、分割1次巻線に加わ
る電磁力、すなわち1脚当たりの機械的応力は非分割時
の4分の1になる。
【0017】このため、原理的には1次巻線導体の断面
積を4分の1にしても非分割時と同じ定格過電流強度を
得ることができ、1次巻線全体の重量及び体積を低減す
ることができる。また、各鉄心脚が互いに平行になるよ
うに各分割1次巻線を設ければ、巻数の減少にともなっ
て必然的に各鉄心脚の長さが短くなるので、鉄心の小型
化を図ることができる。
【0018】
【実施例】図1及び図2は本発明に係る巻線形変流器1
の概略の構成を示す正面断面図及び部分断面平面図、図
3は図1の巻線形変流器1の巻線構造を模式的に示す
図、図4は図1の巻線形変流器1の外観形状を示す図で
ある。
【0019】巻線形変流器1は、2脚内鉄形の変成器で
あり、方向性珪素鋼板を巻き固めたカットコア型の鉄心
31、鉄心脚31Aを周回する分割2次巻線21A、分
割2次巻線21Aの外側に同心状に配置された分割1次
巻線11A、鉄心脚31Aと平行な鉄心脚31Bを周回
する分割2次巻線21B、分割2次巻線21Bの外側に
同心状に配置された分割1次巻線11B、絶縁材及び外
装形成部材として1次側及び2次側の各巻線11A,1
1B,21A,21Bを被覆する注型樹脂41、ネジ止
め穴52を有した1次側の端子金具51、2次側端子と
なる埋金61とそれらにねじ込まれたビス62、及び取
付け用のブラケット81などから構成されている。ブラ
ケット81は、位置決め用の溝82とネジ止め用の長穴
83とを有し、鉄心31の外側を周回する締付バンド7
1とボルト73とによって鉄心31の下面に固定されて
いる。
【0020】分割1次巻線11A,11Bは、断面外形
寸法が2mm×12mmの平角銅線を2本重ねて整列積
層巻方式で巻回したものであり、ターン間の絶縁はワニ
スを含浸した絶縁紙によって行われている。分割1次巻
線11A,11Bの一端(外端)は、注型樹脂41の内
部で端子金具51の埋設部に導電接続されている。ま
た、分割1次巻線11A,11Bのそれぞれの他端(内
端)は互いに導電接続されており、その接続部12は注
型樹脂41によって被覆されている。つまり、分割1次
巻線11A,11Bは、電気的に直列に接続されてい
る。
【0021】分割2次巻線21A,21Bは1.5φの
銅線を巻回したものである。分割2次巻線21A,21
Bの一端は、注型樹脂41内に埋没した埋金61に導電
接続されている。また、分割2次巻線21A,21Bの
他端は互いに導電接続されており、その接続部22も注
型樹脂41によって被覆されている。
【0022】なお、各巻線11A,11B,21A,2
1Bの導電接続には、半田付け、溶接、リベット圧着な
どの接続手法を適宜選択して用いることができる。巻線
形変流器1の公称変流比は4(20アンペア/5アンペ
ア)である。分割2次巻線21A,21Bの巻数N2
a,N2bは共に50とされており、2次側のアンペア
ターンは500〔5×(50+50)〕ATである。一
方、分割1次巻線11Aの巻数N1aは13とされ、分
割1次巻線11Bの巻数N1bは12とされている。す
なわち、巻数N1aと巻数N1bとの合計25は、2次
側の巻数N2(N2a+N2b=100)と変流比4と
によって一義的に定まる1次側の巻数N1(N2/変流
比=100/4=25)と一致する。
【0023】以上の構成の巻線形変流器1の作製に際し
ては、各巻線11A,11B,21A,21Bを別個に
形成し、巻線間の接続と端子金具51などの取付けを行
った後、各巻線11A,11B,21A,21Bを金型
内に配置し、真空雰囲気中で例えばエポキシ系の熱硬化
性樹脂を金型に注入して樹脂モールドを行う。そして、
2分割状態の鉄心31を嵌め込み、締付バンド71によ
ってブラケット81を取り付けるとともに鉄心31を締
め付けて組み立てを終える。
【0024】本実施例の巻線形変流器1は、表1に示す
ように、1次巻線導体の断面積の縮小により、同一仕様
の従来の巻線形変流器1jとの比較の上で、重量(主材
料質量)が40%低減されており、容積が45%低減さ
れている。また、巻線形変流器1は、特に外形寸法の奥
行D(1次側端子の導出方向と直交する方向の長さ)が
従来の235mmから155mmに短縮されているの
で、収納スペース寸法(相間ピッチ)が180〜200
mmであるキュービクル式高圧受電設備での使用が可能
である。
【0025】なお、表1で比較する巻線形変流器1,1
jの仕様は、定格1次電流:20A、定格周波数:50
/60Hz、定格耐電流:12.5kA/0.125
s、最高電圧:6.9kV、定格2次電流:5A、定格
負担:40VA、確度階級:1PS、定格過電流定数:
n>10、絶縁階級:6号Aである。
【0026】
【表1】 上述の実施例によれば、1次巻線及び2次巻線をそれぞ
れ鉄心31の周方向に2分割して配置し、1鉄心脚当た
りの巻数を低減したので、1次巻線に過電流が流れたと
きに漏れ磁束により生じる電磁力が小さく、1次巻線導
体の断面積を小さくしても1次巻線の変形や破損を抑え
ることができる。
【0027】上述の実施例によれば、1次側巻数は各分
割1次巻線11A,11Bの巻数N1a,N1bの合計
になるので、従来の1次側巻数よりも各巻数N1a,N
1bを少なくしても、全体として1次側巻数を増大する
ことができ、特に微小電流域の誤差を軽減することがで
きる。
【0028】上述の実施例によれば、1次側の巻数N1
と1次巻線導体の断面積の選定の自由度が大きく、規定
の仕様を実現する各部の設計が容易になる。上述の実施
例によれば、1次側の巻数N1を奇数とし、分割1次巻
線11Aの巻数N1aを分割1次巻線11Bの巻数N1
bより1だけ多くしたので、分割1次巻線11A及び分
割1次巻線11Bの巻回の開始/終了位置が近接し、こ
れらの導電接続が容易である。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、所定の定格耐電流を確
保しつつ、1次巻線導体を細くすることができ、小型化
及び軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る巻線形変流器の概略の構成を示す
正面断面図である。
【図2】本発明に係る巻線形変流器の概略の構成を示す
部分断面平面図である。
【図3】図1の巻線形変流器の巻線構造を模式的に示す
図である。
【図4】図1の巻線形変流器の外観形状を示す図であ
る。
【図5】従来の巻線形変流器の概略の構成を示す図であ
る。
【符号の説明】
1 巻線形変流器 31 鉄心 11A,11B 分割1次巻線 N1a,N1b 巻数 31A,31B 鉄心脚

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】1次巻線と2次巻線とが鉄心に対して同心
    配置された巻線形変流器において、 前記1次巻線が、前記鉄心の周方向に間隙を設けて配置
    され且つ直列に導電接続された複数の分割1次巻線から
    構成され、当該各分割1次巻線の巻数の合計が変流比と
    前記2次巻線の巻数とによって定まる1次側巻数と一致
    することを特徴とする巻線形変流器。
  2. 【請求項2】前記鉄心が互いに平行な2つの鉄心脚を有
    し、 前記1次巻線が、前記各鉄心脚を周回する2つの分割1
    次巻線から構成されてなることを特徴とする請求項1記
    載の巻線形変流器。
JP5103951A 1993-04-30 1993-04-30 巻線形変流器 Pending JPH06314626A (ja)

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JP5103951A JPH06314626A (ja) 1993-04-30 1993-04-30 巻線形変流器

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100832876B1 (ko) * 2006-12-08 2008-05-28 영화산업전기 주식회사 계기용 변류기 및 그 권선방법
US7948345B2 (en) 2008-02-06 2011-05-24 Murata Manufacturing Co., Ltd. Transformer and transformer device
JP2011142218A (ja) * 2010-01-07 2011-07-21 Toshiba Industrial Products Manufacturing Corp 単相変圧器及びそれを用いた配電系統
JP2012244072A (ja) * 2011-05-23 2012-12-10 Hirai Denkeiki Co Ltd 分割型変流器及びそれを構成するコイル絶縁ユニット
JP2022527119A (ja) * 2019-11-21 2022-05-30 陽光電源股▲ふん▼有限公司 変圧器及び変圧器の加工プロセス

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