JPS6158961B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、単巻変圧器に関し、殊に輸送の制
限から複数個に分割される単相単巻変圧器の結線
方法に関するものである。

一般に、大容量の単相単巻変圧器は、輸送制限
等の理由から複数個の単位変圧器に分割して製造
し、据付時に適宜結線を行つている。

従来、第１図に示すような単相単巻変圧器を二
分割構成とし、それらの間の結線を行う場合、第
２図に示すように、同一構成の単位変圧器Ａ，Ｂ
を２個製作し、これらの単位変圧器Ａ，Ｂを並列
接続するものであつた。すなわち、単位変圧器
Ａ，Ｂは、夫々鉄心１０に三次巻線１２、分路巻
線１４、直列巻線１６およびタツプ巻線１８を巻
回配置した構成からなり、各三次巻線１２と分路
巻線１４は夫々並列接続すると共に直列巻線１６
とタツプ巻線１８とは各単位変圧器毎に直列接続
してこれらを互いに並列接続するものである。こ
のような巻線配置の単巻変圧器においては、１―
２次間％インピーダンス電圧傾向は、第３図に示
すように、タツプ位置により相当変化が大きいこ
とは周知の通りである。すなわち、第３図から明
らかなように、％インピーダンス電圧は、最高タ
ツプで大きく、最低タツプで小さくなつている。
このため、最高タツプでは漏れ磁束が大きくな
り、周辺構造物の局部過熱が問題になる。また、
最低タツプでは、短絡時の電磁機械力が大きくな
る。また、従来の分割した単位変圧器は全ての巻
線を備えるため、構造を小型化するにも限度があ
り、輸送制限を克服するのに充分満足すべきもの
ではなかつた。

そこで、本発明者等は、前述した従来技術の問
題点を全て克服すべく種々検討並びに試作を重ね
た結果、単相単巻変圧器において、２分割した単
位変圧器の直列巻線およびタツプ巻線を直列接続
すると共に分路巻線を並列接続し、タツプ巻線と
三次巻線とを夫々別の単位変圧器のみに構成配置
することにより、１―２次間の％インピーダンス
電圧傾向が最高タツプ、中央タツプ、最低タツプ
で殆んど変化せず、このため従来問題とされた最
高タツプでの余分な漏れ磁束や最低タツプでの短
絡時の電磁機械力等による問題を改善することが
できる。

従つて、本発明の目的は、複数個に分割される
各単位変圧器の構造を簡略かつ小型化すると共に
１―２次間の％インピーダンス電圧が各タツプ位
置において変化しないよう各単位変圧器の巻線を
接続してなる単巻変圧器を提供するにある。

前記の目的を達成するため、本発明において
は、複数個に分割した単位変圧器の各巻線を相互
に接続してなる単巻変圧器において、各単位変圧
器にそれぞれ直列巻線と分路巻線とを配置し、各
単位変圧器の直列巻線を相互に直列接続すると共
に各単位変圧器の分路巻線を相互に並列接続し、
さらにいずれかの単位変圧器にタツプ巻線を設け
てこのタツプ巻線と直列巻線とを相互に直列接続
することを特徴とする。

次に、本発明に係る単巻変圧器の実施例につき
添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。な
お、説明の便宜上、第１図および第２図に示す従
来の単巻変圧器と同一の構成部分については、同
一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。

第５図および第６図は、単相単巻変圧器の結線
および巻線の配置を夫々示すものである。すなわ
ち、本実施例はタツプ範囲±10％の場合を示し、
一方の単位変圧器２０Ａは鉄心１０に三次巻線１
２、分路巻線１４および約60％の巻数を有する直
列巻線１６を巻回配置し、また他方の単位変圧器
２０Ｂは鉄心１０に分路巻線１４、約40％の巻数
を有する直列巻線１６およびタツプ巻線１８を巻
回配置した構成からなり、各単位変圧器２０Ａ，
２０Ｂの直列巻線１６，１６はタツプ巻線１８と
共に全て直列に接続し、分路巻線１４，１４は並
列に接続し、そして三次巻線は単独で外部へ接続
導線を導出したものである。

このように構成配置された本実施例に係る単相
単巻変圧器の１―２次間％インピーダンス電圧
は、第７図に示すように、最高タツプ、中央タツ
プおよび最低タツプ間において略平担となる傾向
を示す。

以下、実施例により、本実施例に係る単相単巻
変圧器が第７図に示す特性を有する点につき実証
する。

実験例 第６図に示す実施例に基づき、容量１〔Ｆ〕、
１次電圧110〜100^R〜90〔Ｖ〕、２次電圧50〔Ｖ〕
の単巻変圧器を設定し、単位変圧器２０Ａ，２０
Ｂの直列巻線１６，１６を60％と40％とにし、そ
の他の各巻線のターン数を第８図に示すように規
定して結線した。

単位変圧器の容量分担について 〔最高タツプにおける容量分担〕 単位変圧器２０Ａの容量分担は、 直列巻線において１／１１０×30＝３０／１１０とな
る。

アンペアターンの法則から分路巻線も３０／１１０と
な る。

単位変圧器２０Ｂの容量分担は、 直列巻線において１／１１０×20＝２０／１１０ タツプ巻線において１／１１０×10＝１０／１１０と
なる。

アンペアターンの法則から分路巻線は、直列巻
線＋タツプ巻線の容量となるから、 ２０／１１０＋１０／１１０＝３０／１１０となる。

〔中央タツプにおける容量分担〕

単位変圧器２０Ａの容量分担は、 直列巻線において１／１００×30＝３０／１００とな
る。

アンペアターンの法則から分路巻線も３０／１００と
な る。

単位変圧器２Ｂの容量分担は、 直列巻線において１／１００×20＝２０／１００ タツプ巻線において０となる。

アンペアターンの法則から分路巻線は２０／１００と
な る。

〔最低タツプにおける容量分担〕

単位変圧器２０Ａの容量分担は、 直列巻線において１／９０×30＝３０／９０となる。

アンペアターンの法則から分路巻線も３０／９０とな る。

単位変圧器２０Ｂの容量分担は、 直列巻線において１／９０×20＝２０／９０ タツプ巻線において１／９０×（−10）＝−１０／９
０ アンペアターンの法則から分路巻線は、直列巻
線＋タツプ巻線の容量となるから、 ２０／９０−１０／９０＝１０／９０となる。

各巻線間の％インピーダンス電圧について 単位変圧器２０Ａにおいて（直列―分路）間を
100％とし、単位変圧器２０Ｂにおいて（直列―
分路）間を100％とし、単位変圧器２０Ｂにおい
て（直列―分路）間を55％とすれば、 （直列―タツプ）間は約60％ （分路―タツプ）間は約130％となる。

以上から１―２次間の％インピーダンス電圧を
計算すると次の通りである。

〔最高タツプにおける％インピーダンス電圧〕

〔中央タツプにおける％インピーダンス電圧〕 〔最低タツプにおける％インピーダンス電圧〕 以上の結果から、中央タツプにおける％インピ
ーダンス電圧を100とすれば、各タツプの偏差値
は次の通りである。

最高タツプ…12.40×１００／１１．２０＝111 中央タツプ… 100 最低タツプ…12.35×１００／１１．２０＝110 従つて、本発明によれば、１―２次間の％イン
ピーダンス電圧は、タツプ変位をどのように選択
しても大幅な変化をしないことが諒解されよう。

なお、前述の実験例において、変圧器の％イン
ピーダンス電圧値に関して、単位変圧器２０Ａを
100％、単位変圧器２０Ｂを55％と仮定したが、
単位変圧器２０Ａ，２０Ｂは夫々別鉄心であるた
め、これらの数値は前記実験例の成立に際して余
り問題とならない。

また、％インピーダンス電圧の計算は、次式に
示す回路法によるものである。

Ｚ＝Σｋ・Pi・Pj・Zij 但し、 Ｚ：求めようとする端子からみた％インピーダン
ス電圧 Pi，Pj：端子容量を１〔Ｆ〕とした場合の第ｉ，
第ｊ巻線の容量比 Zij：端子容量ペースにおける第ｉ，第ｊ巻線間
の％インピーダンス電圧 ｋ：第ｉ，第ｊのアンペアターンが 〃 逆向きなら＋１ 〃 同方向なら−１ 次に、比較実験例を挙げて、本発明に係る単巻
変圧器との特性につき比較する。

比較実験例 前記実験例と同様に、容量１〔Ｆ〕、１次電圧
110〜100^R〜90〔Ｖ〕、２次電圧50〔Ｖ〕の単巻変
圧器を設定し、第４図に示すような、標準配置
〔鉄心１０、分路巻線１４、直列巻線１６、タツ
プ巻線１８〕の構成とする。

この場合の１―２次間％インピーダンス電圧
は、定格時の％インピーダンス電圧を100とする
と、最高タツプでは約110、最低タツプでは約90
に変化することは周知の通りである。これらの値
に単巻変圧器特有の巻数分比を乗じると、各タツ
プにおける％インピーダンス電圧は次の通りであ
る。

最高タツプ…（１１０−５０／１１０）^２×110＝32.7
％ 中央タツプ…（１００−５０／１００）^２×100＝25.0
％ 最低タツプ…（９０−５０／９０）^２×90＝17.8％ そこで、中央タツプの％インピーダンス電圧を
100とすれば、各タツプの偏差値は次の通りであ
る。

最高タツプ 32.7×１００／２５＝130.8 中央タツプ 100 最低タツプ 17.8×１００／２５＝71.2 従つて、従来の単巻変圧器によれば、１―２次
間の％インピーダンス電圧は、タツプ位置により
大幅に変化することが確認される。

前述した本発明に係る単巻変圧器の実験例と従
来の単巻変圧器の比較実験例から明らかな通り、
本発明の単巻変圧器によれば、次のような多くの
優れた効果を得ることができる。

１―２次間の各タツプにおける％インピーダ
ンス電圧特性が平坦となることから、従来のも
のと比べて余分な漏れ磁束対策が不要となり、
漂遊損が低減する。従つて、損失が減少するの
で冷却器の必要も少なくなる。一方、短絡時の
機械力が小さくなり、巻線の心線断面積を減少
することができると共に相対的に巻線の量を削
減することができ、小形化できる。このため、
輸送を極めて容易化することができる。

三次巻線は、結合される単位変圧器のいずれ
か一方に１個設ければよく、製作工数の削減と
製作作業の短縮を図ることができる。

単位変圧器の巻線個数が減少することによ
り、余分な絶縁寸法をとる必要がなくなり、単
位変圧器のコンパクト化並びに製造コストの低
減化を達成することができる。

単位変圧器を相互に接続するに際し、接続リ
ードの本数が低減する（従来は５本必要であつ
たが本発明では３本で済む）ので、接続用ダク
トがコンパクトとなり、内部に充填するための
使用油量を低減することができる。

以上、本発明の好適な実施例として、単相単巻
変圧器を２分割した場合について説明したが、三
相単巻変圧器においても三相器を２分割とする場
合にも本発明を実施することができる。また、単
相変圧器にも応用することができるばかりでな
く、２分割以外の複数分割についても応用可能で
ある。さらに、本実施例においては、高圧側タツ
プ切換結線について説明したが、低圧側タツプ切
換結線についても同様に達成することができるこ
とは勿論である。

なお、本発明の精神を逸脱しない範囲内におい
て種々の設計変更をなし得ることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の単相単巻変圧器の巻線結線図、
第２図は従来の２分割された各単位変圧器の巻線
配置図、第３図は第２図に示す従来の単相単巻変
圧器の各タツプ位置における％インピーダンス電
圧特性線図、第４図は比較実験例として使用した
従来の単位変圧器の巻線配置図、第５図は本発明
に係る単巻変圧器の一実施例を示す単相単巻変圧
器の巻線結線図、第６図は本発明に係る単巻変圧
器の一実施例を示す２分割された各単位変圧器の
巻線配置図、第７図は第６図に示す本発明に係る
単位変圧器の各タツプ位置における％インピーダ
ンス電圧特性線図、第８図は本発明に係る単巻変
圧器の実験例に使用する単相単巻変圧器の巻線結
線図である。 １０…鉄心、１２…三次巻線、１４…分路巻
線、１６…直列巻線、１８…タツプ巻線、２０
Ａ，２０Ｂ…単位変圧器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 複数個に分割した単位変圧器の各巻線を相互
   に接続してなる単巻変圧器において、各単位変圧
   器にそれぞれ直列巻線と分路巻線とを配置し、各
   単位変圧器の直列巻線を相互に直列接続すると共
   に各単位変圧器の分路巻線を相互に並列接続し、
   さらにいずれかの単位変圧器にタツプ巻線を設け
   てこのタツプ巻線と直列巻線とを相互に直列接続
   することを特徴とする単巻変圧器。