JPH08111332A - 変流器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 二次巻線の巻き直し作業をしなくても、出力
電圧の誤差調整を行うことができる変流器を提供する。 【構成】 空心変流器１の二次巻線３である複数の巻線
５を、一次導体６の作る磁路４の全周にわたり均等に巻
回する。複数の巻線５の巻線端を容易に直列接続でき、
かつ順直列接続とすることも逆直列接続とすることも可
能となるように外部に引き出す。二次巻線３を、主二次
巻線７と複数の調整巻線８により構成する。。主二次巻
線７は出力電圧の誤差が±３％以内となるように巻回す
る。調整巻線８を主二次巻線７の０．５，１．０，１．
５，２．０，２．５，３．０％の巻回数を持つ複数の巻
線によって構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電力系統における高電
圧または大電流を測定するために、高電圧または大電流
を測定可能な値に変成する変流器に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に電力系統における高電圧、大電流
を測定する場合には、計器を直接回路に接続すると計器
が破壊されてしまう。そこで、電力系統においては、電
圧、電流を測定可能な値に変成するために、計器用変成
器が用いられている。この計器用変成器のうち、電流測
定のために用いられるものが変流器である。変流器を巻
線方式によって分類すると、巻芯に一次巻線および二次
巻線を巻回した巻線形、二次巻線を巻回した巻芯に銅板
の一次導体を通した棒形、二次巻線を巻回した巻芯に貫
通穴を設け、この貫通穴にケーブルや母線を一次導体と
して貫通させて使用する貫通形等がある。

【０００３】このような変流器の一例として、貫通形で
巻芯に非磁性材料を用いた空心変流器１を以下に説明す
る。すなわち、図７（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すよう
に、非磁性材料によって構成された環状の巻芯２が絶縁
容器（図示せず）内に収納されている。巻芯２には二次
巻線３が巻回されている。絶縁容器における巻芯２の中
心に対応する部分には、貫通穴が設けられている。貫通
穴には、ケーブルや母線等の一次導体（図示せず）が挿
通される。この空心変流器においては、二次巻線出力電
圧Ｅは、次のような式で表される。なお、式中、ｋ＝係
数、Ｎ＝二次巻線回数、Ｓ＝有効断面積（ｍ² ）、μ0
＝真空の透磁率、Ｉ1 ＝一次電流、ｆ＝一次電流の周波
数（Ｈｚ）、ｒ＝平均磁路半径（ｍ）とする。

【０００４】

【数１】 上記の式における断面積Ｓや平均磁路半径ｒは、巻芯２
の寸法の精度や二次巻線３の巻き状態などにより、設計
値との差がでてくる。これらの差は、空心変流器１の出
力電圧に影響を与え誤差の原因となるため、厳しい精度
を要求される場合には無視できない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に、変
流器の出力電圧の調整は、二次巻線の巻回数Ｎの調整に
よって行われる。このため、製作後の試験で誤差が設計
範囲から外れた場合に、この誤差を修正するためには、
二次巻線３を巻戻したり巻き足したりすることによって
巻回数を調整すればよい。しかし、空心変流器１におい
ては、外部磁界の影響を緩和するために、二次巻線３を
磁路４の全周にわたって均等な分布巻となるように巻回
しなければならない。ところが上記のような単純な巻戻
しや巻き足しでは、磁路４の全周にわたって二次巻線３
を均等に配置することができず、外部磁界の影響を緩和
できない。したがって、出力電圧を調整するためには、
既に一旦巻かれた二次巻線３を除去して、あらためて均
等な分布巻となるように巻き直す等の後戻り作業が必要
となる。

【０００６】また、空心変流器１を所定の場所に据え付
けた時など、外部磁界や一次導体の構成、近接した磁性
体の影響で誤差が生じる場合がある。かかる場合におい
ても、この誤差の修正を目的とした二次巻線３の巻回数
調整が必要になるが、空心変流器１を取付構造物から取
り出して、二次巻線３を巻き直すためには、取付構造物
の分解などの複雑な作業を行う必要がある。

【０００７】そして、出力電圧の誤差が生じるといって
も、巻芯２の寸法の精度や二次巻線３の巻き状態の影響
を考慮して計算し、誤差が±０．５％〜１０％以内に納
まるように二次巻線３の巻数を決定することは十分に可
能である。よって、計算された値にしたがって二次巻線
を巻回すれば、誤差は±０．５％〜１０％以内に納まる
ので、巻直す必要があるのはごく一部にすぎない。しか
し、上記のように巻線全体が均等に分布されるように巻
く必要があることから、出力電圧との関係では巻直しの
必要のない部分まで巻直さなければならず、作業効率が
よくない。

【０００８】さらに、巻芯２に対しての二次巻線３の巻
き進み方向は、通常一方向なので、空心変流器の貫通穴
を貫通する外部磁界に対して、ループ回路が構成され
る。したがって、外部磁界によるノイズ電圧が発生する
原因となる。

【０００９】本発明は上記のような従来技術の問題点を
解決するために提案されたものであり、その主たる目的
は、二次巻線の巻き直し作業をしなくても、出力電圧の
誤差調整を行うことができる変流器を提供することであ
る。

【００１０】第２の目的は、据え付け後に発生する出力
電圧の誤差調整を行う際に、取付構造物の分解などの複
雑な作業を行う必要がない変流器を提供することであ
る。

【００１１】第３の目的は、出力電圧の誤差調整を効率
よく、確実におこなうことができる変圧器を提供するこ
とである。

【００１２】第４の目的は、外部磁界によるノイズ電圧
を防止できる変流器を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１記載の発明は、巻芯に巻回された二次巻
線または被測定電流の作る磁路に沿って構成された二次
巻線を有し、被測定電流の流れる一次導体と磁気的結合
をなして被測定電流を電圧に変成して検出する変流器に
おいて、前記二次巻線が、磁路全周に渡って均等な分布
で巻回された複数の巻線によって構成され、所望の出力
電圧に対応させて、前記複数の巻線が互いに接続可能ま
たは切り離し可能に設けられていることを特徴とする。

【００１４】請求項２記載の発明は、請求項１記載の変
流器において、前記複数の巻線における各々の接続用の
端子が、外部に引き出されていることを特徴とする。

【００１５】請求項３記載の発明は、請求項１記載の変
流器において、前記複数の巻線が、二次巻線として必要
な巻回数の９５％〜１０５％の巻回数を持つ単数の主二
次巻線と、二次巻線として必要な巻回数の０．５％〜１
０％の巻回数をもつ単数または複数の補助巻線とによっ
て構成されていることを特徴とする。

【００１６】請求項４記載の発明は、請求項１記載の変
流器において、前記複数の巻線を偶数有し、前記複数の
巻線のうちの半数の巻き進み方向が、残り半数の巻き進
み方向と逆であることを特徴とする。

【００１７】

【作用】以上のような構成を有する本発明の作用は以下
の通りである。すなわち、請求項１記載の発明では、変
流器の出力電圧が、所望の出力電圧よりも低い場合には
巻線を順直列に接続することによって、個々の巻線の電
圧が足し合わさるようにする。また、出力電圧が所望の
出力電圧よりも高い場合には、巻線を逆直列接続するこ
とによって、個々の巻線の電圧が打ち消し合うようにす
る。これらの接続数を調節することによって出力電圧を
調節し、誤差を修正する。

【００１８】請求項２記載の発明では、各々の巻線にお
ける接続用の端子が外部に引き出されているので、取付
け構造物等を分解しなくとも、巻線間を接続することが
できる。

【００１９】請求項３記載の発明では、まず、主二次巻
線のみによって誤差が±０．５〜１０％以内に納まるよ
うに出力電圧が決定される。そして、補助巻線を主二次
巻線に対して順直列接続または逆直列接続することによ
って、二次巻線の総巻回数を調節し、前記の誤差を修正
する。

【００２０】請求項４記載の発明では、複数の巻線のう
ちの半数の巻き進み方向が、残り半数の巻き進み方向と
逆になっているので、外部磁界に対してループ回路が構
成されることがなく、ノイズ電圧が除去される。

【００２１】

【実施例】

（１）第１実施例 （Ａ）第１実施例の構成 請求項１〜３記載の発明に対応する一実施例を第１実施
例として、図面にしたがって以下に説明する。本実施例
は空心変流器であり、従来例と同一の部材は同一の符号
を付し、説明は省略する。まず、本実施例の基本構成を
説明する。すなわち、図１（ａ），（ｂ），（ｃ）に示
すように、空心変流器１の二次巻線３は複数の巻線５に
よって構成されている。それぞれの巻線５は、図２に示
すように、一次導体６の作る磁路４の全周にわたりθを
ほぼ同等とすることによって、均等な分布巻きとなるよ
うに巻き回しておく。それぞれの巻線５の巻回数は出力
電圧に応じて種々な値を選定する。また、複数の巻線５
は、図３に示すように、容易に直列接続でき、かつ順直
列接続とすることも逆直列接続とすることも可能となる
ように、個々の巻線５の巻線端を引き出した構造となっ
ている。

【００２２】つぎに、二次巻線３の構成を以下に詳説す
る。すなわち、二次巻線３は、図４に示すように、空心
変流器１の出力電圧の誤差を０％とするのに必要な二次
巻線３の巻回数の±３％以内の巻回数を持つ巻線（以
下、主二次巻線７という）と、主二次巻線７の０．５，
１．０，１．５，２．０，２．５，３．０％の巻回数を
持つ複数の巻線（以下、調整巻線８という）によって構
成されている。この主二次巻線７は出力電圧の誤差が上
記の±３％以内に納まるように巻数を決定するが、この
巻数は、巻芯２の寸法の精度や二次巻線３の巻き状態の
影響を考慮しても計算で十分に推定可能な値である。主
二次巻線７と複数の調整巻線８は、それぞれが上述のよ
うに巻心２の磁路４全周にわたり均等に巻かれている。

【００２３】（Ｂ）第１実施例の作用 以上のような構成を有する本実施例の作用は以下の通り
である。すなわち、空心変流器１の一次導体６に被測定
電流が流れると、主二次巻線７には誤差±３．０％以内
の出力電圧が誘起される。一方、それぞれの調整巻線８
には、主二次巻線７に誘起される電圧の０．５，１．
０，１．５，２．０，２．５，３．０％の電圧が誘起し
ている。そして、たとえば、主二次巻線７に−３．０％
の誤差を含んだ電圧が誘起された場合には、主二次巻線
７に誘起される電圧の３．０％の電圧を誘起している調
整巻線８を、主二次巻線７に順直列接続（＋と−を接
続）する。すると、誤差−３．０％の主二次巻線７の電
圧に、主二次巻線７の電圧の３．０％の値を持つ巻線５
の電圧が足し合わされるので、誤差０％に近い出力電圧
が容易に得られる。

【００２４】逆に、主二次巻線７に＋３．０％の誤差を
含んだ電圧が誘起された場合には、主二次巻線７に誘起
される電圧の３．０％の電圧を誘起している調整巻線８
間に、逆直列接続（＋と＋，−と−を接続）した箇所を
設ける。すると、誤差＋３．０％の主二次巻線７の電圧
に対して、主二次巻線７の電圧の３．０％の値を持つ巻
線５の電圧が打ち消しあうように働くので、誤差０％に
近い出力電圧が容易に得られる。

【００２５】さらに、空心変流器１を所定の場所に据え
付けた時など、外部磁界や一次導体の構成、近接した磁
性体の影響で、主二次巻線７の出力電圧に±３％以内の
誤差が生じる場合がある。この場合には、主二次巻線７
の０．５，１．０，１．５，２．０，２．５，３．０％
の巻回数を持つ複数の調整巻線８間を順直列接続、逆直
列接続したり、未接続の箇所を設けたりすることによっ
て、誤差を調整する。

【００２６】（Ｃ）第１実施例の効果 以上のような本実施例によれば、主二次巻線７の設計上
発生する出力電圧の誤差に応じて、既に均等に巻かれた
調整巻線８との接続状態を変えることによって、二次巻
線３の巻き数調整が行える。したがって、電圧調整のた
めに、既に一旦巻かれた二次巻線３を除去して、あらた
めて均等な分布巻となるように巻き直す等の後戻り作業
の必要はない。特に、主二次巻線によって、大体の出力
電圧の値は決定され、誤差の調整が必要な値は±３％程
度なので、誤差調整を効率よく確実におこなうことがで
きる。

【００２７】また、空心変流器１を所定の場所に据え付
けた時など、外部磁界や一次導体の構成、近接した磁性
体の影響で主二次巻線７の出力電圧に誤差が生じても、
各巻線の巻線端は容易に相互接続できるように引き出さ
れているので、取付構造物の分解などの複雑な作業を行
わなくとも、複数の調整巻線８の接続を組み合わせるこ
とによって、容易に誤差の調整を行う事ができる。

【００２８】さらに、二次巻線３を構成する複数の巻線
５は、磁路４全周にわたって均等な分布巻きとなってい
るため、巻線５の組み合わせにより、二次巻線３の巻回
数調整を行っても、外部磁界に対する性能は低下しな
い。

【００２９】（２）第２実施例 （Ａ）第２実施例の構成 請求項１、請求項２および請求項４記載の発明に対応す
る一実施例を第２実施例として図面にしたがって以下に
説明する。なお、第１実施例と同一の部材は同一の符号
を付する。すなわち、本実施例の空心変流器１は、二次
巻線３が偶数個ｎの巻線５によって構成されている。そ
れぞれの巻線５は、磁路４全周にわたり均等な分布巻き
となるように巻回され、偶数個ｎの巻線５の総巻回数
が、空心変流器１の誤差を指定誤差範囲以内に納めるの
に必要な数となるように設定されている。ここで、巻線
５相互の接続は、図５に示すように、ｎ／２個の巻線
と、残りｎ／２個の巻線の磁路に沿った巻き進み方向が
逆方向となるようにおこなう。

【００３０】（Ｂ）第２実施例の作用、効果 以上のような本実施例によれば、図６に示すように、空
心変流器の貫通穴を貫通する外部磁界に対して、ループ
回路が構成されないため、貫通穴を貫通する外部磁界に
よるノイズ電圧を除去できる。

【００３１】また、本実施例は、第１実施例と同様に、
複数の巻線５の接続の組み合わせによって、所望の出力
電圧を得ることができる。さらに、誤差の調整も、複数
の巻線５の接続の組み合わせによって可能となる。

【００３２】（３）その他の実施例 本発明は、以上のような実施例に限定されるものではな
く、各部材の材質、形状、大きさ等は適宜変更可能であ
る。たとえば、巻芯２の形は環状であっても、矩形であ
ってもよい。上記実施例は巻芯２に非磁性材料を用いた
空心変流器であったが、巻芯２を持たず被測定電流の作
る磁路に沿って二次巻線５を構成した変流器に適用する
ことも可能である。また、巻芯２に磁性材料を用いた変
流器に適用することも可能である。そして、一次導体６
が、二次巻線５と同様に巻芯２に巻かれた一次巻線であ
る小電流用の変流器にも適用可能である。さらに、主二
次巻線と、補助巻線の巻回数の比率は、請求項３に記載
された値に納まるならば、適宜変更可能である。

【００３３】なお、本発明で提供する空心変流器１にお
いては、出力電圧の調整用に使用した調整巻線８等の複
数の巻線５以外に、二次巻線５の一部として未使用の巻
線が存在する場合がある。このような場合には、未使用
の巻線５を空心変流器１の極性チェック用の巻線として
使用したり、試験用巻線として使用することができる。

【００３４】

【発明の効果】以上のような本発明によれば、二次巻線
を構成する複数の巻線が互いに接続可能または切り離し
可能に設けられているので、二次巻線の巻き直し作業を
しなくても、出力電圧の誤差調整可能な変流器を提供す
ることができる。

【００３５】二次巻線を構成する複数の巻線における各
々の接続用の端子が、外部に引き出されているので、据
え付け後に発生する出力電圧の誤差調整を行う際に、取
付構造物の分解などの複雑な作業を行う必要がない変流
器を提供することができる。

【００３６】単数の主二次巻線と、単数または複数の補
助巻線とを組み合わせることによって、出力電圧の誤差
調整を効率よく、確実におこなうことが可能な変圧器を
提供することができる。

【００３７】複数の巻線のうちの半数の巻き進み方向
を、残り半数の巻き進み方向と逆にすることによって、
外部磁界によるノイズ電圧を防止可能な変流器を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による変流器の第１実施例を示す巻線構
成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）はＡ−Ａ断面図、
（ｃ）は結線図である。

【図２】図１の実施例における二次巻線を構成する巻線
の巻き方を示す説明図である。

【図３】図１の実施例における二次巻線を構成する巻線
の接続例を示す説明図であり、（ａ）は順直列接続の
例、（ｂ）は逆直列接続を含んだ例である。

【図４】図１の実施例の巻線構成を示す説明図である。

【図５】本発明による第２実施例の巻線の巻き進み方向
の説明図である。

【図６】本発明の第２実施例の巻線が、貫通穴を通過す
る外部磁界に対してループを構成しないことを示す説明
図である。

【図７】従来の変流器の一例を示す巻線構成図であり、
（ａ）は正面図、（ｂ）はＡ−Ａ断面図、（ｃ）は結線
図である。

【符号の説明】

１…空心変流器 ２…巻芯 ３…二次巻線 ４…磁路 ５…複数の巻線 ６…一次導体 ７…主二次巻線 ８…調整巻線

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 巻芯に巻回された二次巻線または被測定
   電流の作る磁路に沿って構成された二次巻線を有し、被
   測定電流の流れる一次導体と磁気的結合をなして被測定
   電流を電圧に変成して検出する変流器において、 前記二次巻線が、磁路全周に渡って均等な分布で巻回さ
   れた複数の巻線によって構成され、 所望の出力電圧に対応させて、前記複数の巻線が互いに
   接続可能または切り離し可能に設けられていることを特
   徴とする変流器。
2. 【請求項２】 前記複数の巻線における各々の接続用の
   端子が、外部に引き出されていることを特徴とする請求
   項１記載の変流器。
3. 【請求項３】 前記複数の巻線が、二次巻線として必要
   な巻回数の９５％〜１０５％の巻回数を持つ単数の主二
   次巻線と、二次巻線として必要な巻回数の０．５％〜１
   ０％の巻回数をもつ単数または複数の補助巻線とによっ
   て構成されていることを特徴とする請求項１記載の変流
   器。
4. 【請求項４】 前記複数の巻線を偶数有し、 前記複数の巻線のうちの半数の巻き進み方向が、残り半
   数の巻き進み方向と逆であることを特徴とする請求項１
   記載の変流器。