JPH0787155B2

JPH0787155B2 - 計器用変成器

Info

Publication number: JPH0787155B2
Application number: JP62111633A
Authority: JP
Inventors: ウィリアム・リチャード・ウルフ; デビッド・マースチック
Original assignee: イートンコーポレイション
Priority date: 1986-05-07
Filing date: 1987-05-07
Publication date: 1995-09-20
Anticipated expiration: 2010-09-20
Also published as: GB2190247A; GB8710263D0; US4713642A; JPS62268112A; AU7154887A; PH24146A; AU607413B2; IN167076B; ES2003295A6; BR8702313A; CA1274588A; GB2190247B

Description

【発明の詳細な説明】本発明の計器用変成器、特に計器用変成器筺体の別々の
面に設けた外部端子に接続された複数の１次または２次
巻線を有する計器用変成器に係る。

計器用変成器は公知であり、計測及び制御回路に使用さ
れ、１次電圧及び電流を、各種のメータ、リレー、制御
回路などに使用するのに好適な値に変換する。計器用変
成器は従来、１次電圧または電流の大きさがそれぞれ48
0ボルトまたは５アンペア以上である多相交流を用いる
用途に使用されている。これ以下の大きさなら、１次電
流及び電圧を直接使用することができる。分圧回路及び
分流回路を利用する場合もある。しかし、このような装
置を使用するとワット損が比較的大きくなり、コスト高
になる。

本質的には、２種類の計器用変成器がある。即ち、変圧
器と変流器である。変圧器は１次回路の電圧測定に使用
され、変流器は１次回路の電流測定に使用されている。

変圧器も変流器もその利用範囲は広く、例えば電圧計、
電流計、力率計、電力計、需要計、電力量計などが挙げ
れらる。さらには、モータ制御回路からメタルクラッド
開閉装置遮断器の動作制御回路に至る各種制御回路にも
使用されている。

変圧器も変流器も構造は似ているが用途が異なる。たと
えば、変圧器は１次回路の導体間または接地されたシス
テムの１次回路の導体とアースとの間に接続される。変
圧器の１次巻線を流れる電流は１次回路の線電流よりも
はるかに小さい。変流器の１次巻線は導体と直列に接続
されるのが普通である。従って、変流器の１次巻線は１
次回路の線電流の作用を受けることになる。

種々の公知構成の計器用変成器がすでに利用されてる。

典型的には、計器用変圧器は互いに絶縁され、成層鉄心
上に恒久的に巻かれた１次巻線及び２次巻線から成る巻
線形標準タイプである。変流器の構成には種々のタイプ
があり、その１つは変圧器と同様の巻線形標準タイプ、
もう１つは１次巻線が単一の導体であることを除けば巻
線形標準タイプと同様の、バー・タイプである。２次巻
線だけから成るウィンド・タイプは１次巻線として線導
体を使用する。

最近、成形ケース式回路遮断器に電子制御装置を併用す
る傾向がある。このように電子制御される回路遮断器に
は、電子制御回路に適応可能な電源として変流器が使用
される。成形ケース式回路遮断器はコンパクトであるか
ら、変流器を成形ケース式回路遮断器筺体の外部に取り
付け、成形ケース式回路遮断器電子制御回路に対して手
作業で配線するのが普通である。その結果として、変流
器の取り付けと電子制御回路への配線に必要な労力が増
大する。さらにまた、このように電子制御される成形ケ
ース式回路遮断器と併用される変流器は多くの場合、複
数の変成比を有するが、変成比の切り換えには種々の手
段によって巻線の一部を短絡させねばならない。従っ
て、使用現場における変流器の変成比切り換えは極めて
煩雑な作業であった。

本発明の目的は迅速かつ容易に切り換えることのできる
複数の変成比を有する計器用変成器を提供することにあ
る。本発明によれば、回路遮断器を流れる１次電流に比
例する電流を供給するため、電子制御される成形ケース
式回路遮断器内に収納できる小型の計器用変成器が提供
される。

本発明は、複数の変成比を有し、少なくとも１つの外部
回路と接続する計器用変成器であって、長手方向に段差
のある複数の表面を含む少なくとも１つの面を有する細
長い筺体と、各対が同一平面に位置し、他の対とは互い
に長手方向に段差のある位置を占めるように複数の面の
それぞれに近く配置された複数対の第１回路端子と、そ
れぞれが各対の第１回路端子と電気的に接続するように
筺体内に配置された複数の第１回路巻線と、筺体外部に
配置された１対または２対以上の第２回路端子と、第１
回路巻線の少なくとも１つと磁気結合関係に筺体内に配
置され、１対または２対以上の第２回路端子と電気的に
接続する１つまたは２つ以上の第２回路巻線から成るこ
とを特徴とする計器用変成器を提案する。

本発明の計器用変成器は電子制御される成形ケース式回
路遮断器などと併用される回路遮断器フレームに嵌入
し、それぞれが別々の１次巻線端子と対応する少なくと
も２つの位置で回路遮断器筺体へ挿入されるようにキー
イングすることができる。１次巻線の接続、従って変成
比は計器用変成器を成形ケース式回路遮断器筺体から抜
取り、第２の位置へ再挿入することによって切り換える
ことができる。ここでは電子制御される回路遮断器と併
用される複数の１次巻線を有する変流器として新規の計
器用変圧器を開示し、説明するが、本発明の原理は変圧
器にも応用でき、複数の面接続２次巻線を有する変成器
などにも応用できる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明
する。

第１図は電子制御される成形ケース式回路遮断器との関
連で説明する計器用変成器20を示す。やや詳細に後述す
るように従来形回路遮断器の標準的なフレームに少しば
かりの改良を加えるだけで計器用変成器20をフレーム内
に組込み、自蔵ユニットとすることができる。

第１図の従来型成形ケース式回路遮断器30は電気機械的
に作動するものであり、フレーム40、（図示しない）主
引き外し接点、（図示しない）電気機械式アクチュエー
タ、オーバセンタ・トグル機構50、バイメタル過負荷装
置60、及び複数のファスナ80によってフレーム40に固定
された着脱自在な正面カバー70を含む。

（各相に１対づつの）３対の接点をフレーム40の後壁90
を貫通するように取り付け、筺体の外側からアクセスし
て回路遮断器を電気回路と接続できるようにしてある。
第４図に示すように、各接点対は負荷側接点100と線側
接点110から成り、各負荷側接点100は主引き外し接点と
直列に接続し、主引き外し接点はバイメタル過負荷装置
60と直列に接続する。各バイメタル過負荷装置60は線側
接点110と接続する。

電子制御回路遮断器では主引き外し接点が電子制御され
る。従って、電気機械式アクチュエータ及びバイメタル
過負荷装置60の代わりに（図示しない）電子回路によっ
て制御されるアクチュエータが採用される。電子回路が
線電流によって損傷または破壊されないようにするた
め、変流器を使用することによって電子回路に線電流を
比例する低振幅信号を供給するのが普通である。本発明
ではこのような変流器20を、改良を施した回路遮断器フ
レーム内に取込む。施すべき改良は第１図に示した従来
型成形ケース式回路遮断器フレームと比較することで理
解できるであろう。

改良を加えたフレームは第２−４図に示した通りであ
り、第１図の場合にはバイメタル過負荷装置60によって
占有されているが本発明の計器用変成器20が収容される
ように改良したコンパートメント120を含む。図示の回
路遮断器フレームは３つのコンパートメント120（第３
図）を備えている。コンパートメント120ごとに、内側
にむかって開口した１対のスロット130を回路遮断器フ
レーム40に一体形成する。これらのスロット対130には
計器用変成器20の基部と一体に形成したシュー140（第
２、５及び６図）の両側縁が嵌入する。スロットとシュ
ー側縁が相互嵌合部を形成し、これによって変成器ユニ
ットをフレームのそれぞれ異なる所定位置へ選択的に挿
入する一方、変成器ユニットが他の位置へ挿入されるの
を防止することができる。具体的には、シュー140の側
縁とスロット130の組合わせにより、計器用変成器20を
各コンパートメント120の、その１つを図面に示したよ
うな任意の位置へ挿入し、他の位置へ挿入する際には計
器用変成器20をコンパートメントから抜取り、180゜回
転させたのち、シュー140の側縁を再びスロット130内へ
嵌入させることによって再びコンパートメントへ挿入す
ることができる。

スロット対130を設けると共に、標準的な回路遮断器フ
レーム40に別設のハートウエアを付加しなければならな
い。即ち、計器用変成器20と回路遮断器30とを電気的に
接続する接点対150、160を各コンパートメント120内に
配置しなければならない。各接点対150、160は一般に銅
製であり、計器用変成器20を取り付けるための等高の取
り付け面を形成する。第３図に示すように、計器用変成
器20は接点150、160の近傍に位置する空洞へ挿入され
る。

接点150は公知手段で線側接点110と、接点160は編組導
線170を介して主引き外し接点とそれぞれ電気的に接続
することができる。各接点150、160は計器用変成器20を
コンパートメント120内に位置決めし、保持するための
ファスナ172が嵌入する孔を有する。これに代わる方式
として、回路遮断器カバー70によって計器用変成器を固
定してもよい。以上の説明から明らかなように、変流器
20の組み込みを可能にするため従来形回路遮断器フレー
ムに施すべく変更は些細なものである。

第５−８図は公知のポッティングまたは射出成形によっ
て形成された独自の幾何学形状を有する筺体180を含む
本発明の計器用変成器20を示す。筺体180は細長く、互
いにほぼ平行な１対の対向端面182、184を有する長方形
である。各端面には複数の互いに平行な段差面が形成さ
れており、いずれも筺体180の長手軸線に対してほぼ直
角である。端面182の段差面は１対の肩部190及び１対の
挿入体220を画定する。端面184の段差面も同様の肩部対
200及び挿入体対210を画定する。端面182の肩部対190は
端面184の挿入体対210と平行かつ軸整列関係にある。同
様に、端面182の挿入体対220は他面184の肩部対200と平
行かつ軸整列関係にある。端面182において肩部対190は
同一平面内にあり、同じく互いに同一平面内にある挿入
体対210と平行であり、このことは端面184における肩部
と挿入体についても同様である。

計器用変成器20は筺体180内に１次巻線及び単一２次巻
線を含む。各１次巻線は端面182、184に設けた端子と電
気的に接続する。判り易くするため、一方の１次巻線の
端子対に参照番号186を付し、第２の１次巻線の端子対
に参照番号188を付して区別した。先ず端面182について
は、各端子186は肩部190の面よりも突出し、各端子188
は一方の挿入体220の面よりも突出している。端面184に
ついては、端子対186は挿入体210上に位置し、端子対18
8は肩部200上に位置する。

端面182、184の端子186、188は回路遮断器フレーム49内
に配置された接点150、160と電気的に接続することがで
きる。すでに、述べたようにシュー140及びストット対1
30はコンパートメント120の２つの異なる位置に計器用
変成器20を挿入することを可能にする。即ち、端面182
または184を接点150、160と係合させることを可能とす
る。計器用変成器20をコンパートメント120へ完全に挿
入すると、肩部対190、200に設けた端子だけが接点15
0、160と係合または電気接触することができる。第４図
に示すように、挿入体210、220に設けた端子は計器用変
成器が完全挿入された状態で接点150、160から離脱し、
このことは端面182、184のどちらからコンパートメント
120に挿入するかに無関係である。従って、接点150、16
0が端面182と係合すると、端子と接続する１次巻線だけ
が作動する。同様に、端面184が係合すると、端子188と
接続する１次巻線だけが作動する。

好ましい実施例においては、２次巻線をシュー140の両
端240、250に設けた２対の端子230と電気接続する。こ
れらの端子230には、フレーム40の後壁90に設けられ、
かつ電子制御回路に対して配線されている雄端子232
（第３図）を嵌着することができる。従って、計器用変
成器20をコンパートメント120に挿入すると、端子230が
電子制御回路と電気的に接続する。端子対230はシュー1
40の各端240、250にあり、各対の端子は等間隔にあって
雄端子と係合する向きであるから、どちらの１次巻線が
作動するにしても２次巻線が接続される。また、２次巻
線のターンはどちらの１次巻線を利用するかに関係な
く、極性が変わらないように巻かれている。

筺体180の各端面182、184に、外方に突出するスペーサ2
60を一体形成する。各スペーサ260は第５図に示すよう
に各対186、188の端子間で筺体180の端部から突出する
長方形の突起から成る。スペーサ260の１つは変成器20
をコンパートメント120に挿入した状態で接点150、160
間の間隔によって画定される空洞内に嵌入される。スペ
ーサ260は嵌着されて計器内変成器筺体180をコンパート
メント120内に正しく位置決めし、端子対186、188の１
つが接点対150、160と係合できるように寸法設定する。
一体形成シュー140を含まない実施態様の場合、スペー
サ260は計器用変成器20が第５図の位置から90゜回転し
た位置に挿入されるのを阻止する。また、計器用変成器
筺体180の矩形断面は計器用変成器20を挿入できる値の
数を制限する。

第９図及び10図には本発明の計器用変成器20の内部巻線
を示した。好ましい実施例では２つの１次巻線を設け
る。各１次巻線に使用する銅線のサイズは１次回路線電
流及び接地電圧に接続する１次線に応じて異なる。

第１の巻線280は細長いシングル・ターン巻線から成
る。巻線280の各端は細長いポスト300と電気接続する。
巻線280は第２ポスト300をも含む。ポスト300は巻線280
と一体的に形成するか、または別個に形成し、公知手段
によって巻線280と接続すればよい。各ポスト300は長手
方向の孔を含む。第５、７図及び８図から明らかなよう
に、ポスト300は巻線280の全長に相当する長さを有し、
その端部は変成器筺体180の端面182、184に設けた段差
面よりもやや突出して端子186を形成する。従って、ポ
スト300の一端は端面182上に肩部対190を形成し、反対
端は端面184に挿入体対210を形成する。

第２の１次巻線310は第10図に示すような多重ターン巻
線、例えば10ターン巻線で構成するのが好ましい。ター
ンは中心軸線周りに螺線状に巻かれ、ポスト300の近傍
にあってこれと平行な１対の平行ポスト320と電気的に
接続する。短絡を防止するためポスト320は巻線310から
適当な間隔に配置する。巻線310及び／またはポスト320
は絶縁してもよい。各ポスト320の一端は端面184におけ
る端子188の１つを形成し、反対端は端面182における１
対の挿入体220を形成する。

２次巻線のターンはフィッシュ・ペーパーで被覆された
１対のほぼＵ字形端部340から成る楕円形の成層鋼心に
巻着する。２次巻線のターン数は所要の変成比に従って
選択される。例えば1500ターン２次巻線ならば、上述し
たシングル・ターン及び10ターン１次巻線と併用した場
合、その変成器はそれぞれ1500:1及び150:1となる。タ
ーンを形成する銅線のサイズはこれを流れる電流に応じ
て選択される。

２次巻線330のターンを絶縁層で被覆することにより、
１次巻線から絶縁する。第１の１次巻線280も絶縁され
る。好ましい実施例ではKapton（DuPont Company商標）
絶縁フィルムを使用する。

２次巻線330を巻き、そのターンを絶縁層で被覆した
ら、第９及び10図に示すように第１及び第２の１次巻線
を組み立てて１次及び２次巻線を磁気結合する。成層鋼
心を２つのＵ字片で形成することで組立てが容易にな
る。完成した集合体をポッティングまたは射出成形して
計器用変成器20を得る。

【図面の簡単な説明】

第１図はバイメタル過負荷装置を筺体から一部取り出し
た位置で示す電気機械作動式成形ケース回路遮断器の一
部切り欠き斜視図。第２図は本発明の計器用変成器を組込むことができるよ
う改良した筺体を示すと共に、この変成器を筺体から一
部取り出した位置で示す成形ケース式回路遮断器の一部
切り欠き斜視図。第３図は本発明の計器用変成器を筺体に挿入された状態
で示す成形ケース式回路遮断器の一部切り欠き正面図。第４図は本発明の計器用変成器を筺体に挿入した状態で
示す第３図図示成形ケース式回路遮断器の一部切り欠き
側面図。第５図は本発明の計器用変成器の好ましい実施例の斜視
図。第６図は第５図図示計器用変成器の端面図。第７図は第５図図示計器用変成器の頂面図。第８図は第５図図示計器用変成器の正面図。第９図は本発明の計器用変成器を形成する１次及び２次
巻線集合体の斜視図。第10図は第９図図示計器用変成器の１次及び２次巻線の
分解斜視図である。 20……計器用変成器 120……コンパートメント 130……スロット 140……シュー 150、160……接点 180……筺体 300……ポスト 310……一次巻線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の変成比を有し、少なくとも１つの外
部回路と接続する計器用変成器であって、長手方向に段
差のある複数の表面を含む少なくとも１つの面を有する
細長い筺体と、各対が同一平面に位置し、他の対とは互
いに長手方向に段差のある位置を占めるように複数の面
のそれぞれに近く配置された複数対の第１回路端子と、
それぞれが各対の第１回路端子と電気的に接続するよう
に筺体内に配置された複数の第１回路巻線と、筺体外部
に配置された１対または２対以上の第２回路端子と、第
１回路巻線の少なくとも１つと磁気結合関係に筺体内に
配置され、１対または２対以上の第２回路端子と電気的
に接続する１つまたは２つ以上の第２回路巻線から成る
ことを特徴とする計器用変成器。
【請求項２】第１回路巻線が１次巻線であることを特徴
とする特許請求の範囲第１項に記載の計器用変成器。
【請求項３】第１回路巻線が２次巻線であることを特徴
とする特許請求の範囲第１項に記載の計器用変成器。
【請求項４】変流器であることを特徴とする特許請求の
範囲第１項に記載の計器用変成器。
【請求項５】変圧器であることを特徴とする特許請求の
範囲第２項に記載の計器用変成器。
【請求項６】複数の第１回路巻線が２個から成ることを
特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の計器用変成
器。
【請求項７】それぞれの第１回路巻線の一端を１対の第
１回路端子と電気的に接続し、各対の第１回路端子を筺
体の互いにほぼ平行な対向面に配置し、他方の対の第１
回路巻線端子と軸整列させたことを特徴とする特許請求
の範囲第６項に記載の計器用変成器。
【請求項８】端子のそれぞれが、各端の長手方向に段差
のある面の１つの近傍に来るように長手方向筺体の全長
にわたって延びる細長いポストから成ることを特徴とす
る特許請求の範囲第６項または第７項に記載の計器用変
成器。
【請求項９】細長いポストのそれぞれがこれを長手方向
に貫通する孔を有することを特徴とする特許請求の範囲
第８項に記載の計器用変成器。
【請求項１０】第１回路巻線の１つが筺体の全長にわた
って延び、かつ互いに平行な１対の細長いポストに両端
を電気的に接続したシングル・ターン巻線から成ること
を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の計器用変成
器。
【請求項１１】第１回路巻線の１つが中心軸周りに螺線
状に形成し、中心軸と平行に配置され、かつ中心軸に相
当する長さを有する１対の細長いポストに両端を電気的
に接続した銅線の複数ターンから成り、第２回路巻線を
成層鋼心に巻着した銅線の複数ターンによって形成した
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の計器用
変成器。
【請求項１２】成層変成器鋼心が楕円形鋼心を形成する
２つの部分から成ることを特徴とする特許請求の範囲第
11項に記載の計器用変成器。
【請求項１３】複数の変成比を有する計器用変成器であ
って、４対の１次端子と、それぞれが２対の１次端子と
電気的に接続する２つの１次巻線と、１組の２次端子
と、１次巻線と磁気結合すると共に２次端子と電気的に
接続する２次巻線と、１次巻線及び２次巻線を収納する
ための、２つの側面及び２つの対向面を有する閉鎖筺体
から成り、各対が別々の１次巻線と電気的に接続する２
対の端子を対向面のそれぞれに配置したことを特徴とす
る計器用変成器。
【請求項１４】各対の端子が同一平面に位置し、対向面
のそれぞれにおいて他方の端子とは長手方向に位置ずれ
関係にあることを特徴とする特許請求の範囲第13項に記
載の計器用変成器。
【請求項１５】変成器であることを特徴とする特許請求
の範囲第13項に記載の計器用変成器。
【請求項１６】変圧器であることを特徴とする特許請求
の範囲第13項に記載の計器用変成器。
【請求項１７】筺体底に配置された矩形ガイド・シュー
を含むことを特徴とする特許請求の範囲第13項から第16
項までのいずれかに記載の計器用変成器。
【請求項１８】１組の第２端子がガイド・シューの両側
に位置された２対の端子から成り、各対の端子が反対側
の端子対と軸整列し、それぞれの第２端子にピン状端子
が嵌入することを特徴とする特許請求の範囲第17項に記
載の計器用変成器。
【請求項１９】第１巻線と磁気結合すると共に第２端子
対と電気的に接続する少なくとも１つの第２回路巻線
と、複数の第１回路巻線と第１端子及び第２端子を支持
する第２回路巻線とを収容する筺体と、筺体を空洞の所
定数の動作位置にのみ組込むことを可能にする手段とを
含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項から第12項
までのいずれかに記載の計器用変成器。
【請求項２０】動作位置のそれぞれが異なる変成比に対
応することを特徴とする特許請求の範囲第19項に記載の
計器用変成器。
【請求項２１】所定数が２であることを特徴とする特許
請求の範囲第20項に記載の計器用変成器。
【請求項２２】接点支持体と、支持体上の接点部材と、
少なくとも２つの異なる所要位置において支持体に手動
で固定できる変成器ユニットを含み、変成器ユニットが
接点部材と選択的に係合自在な少なくとも複数の端子を
含むと共に端子と電気的に接続する少なくとも複数の巻
線を含み、変成器ユニットを異なる位置で筺体に挿入す
ると接点部材がそれぞれ異なる端子と係合し、従って、
異なる位置において変成器ユニットを支持体と選択的に
組立てると、異なる変成器巻線が接点部材と電気的に接
続することを特徴とする特許請求の範囲第１項から第21
項までのいずれかに記載の計器用変成器。
【請求項２３】支持体及び変成器ユニットが所要位置の
それぞれにおいてユニットを支持体に固定することを可
能にするがユニットがその他の位置にある時ユニット及
び支持体の固定を阻止する相互嵌合部を含むことを特徴
とする特許請求の範囲第22項に記載の計器用変成器。