WO2019181520A1 - 静止誘導電器 - Google Patents

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WO2019181520A1
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tertiary
impedance
divided
series
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元崇 佐藤
学 西條
春彦 篠永
和弘 武藤
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富士電機株式会社
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    • H01F30/02—Auto-transformers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/34—Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
    • H01F27/38—Auxiliary core members; Auxiliary coils or windings
    • H—ELECTRICITY
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    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
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    • H01F30/06—Fixed transformers not covered by group H01F19/00 characterised by the structure
    • H01F30/12—Two-phase, three-phase or polyphase transformers

Definitions

  • the present invention relates to a static induction electric machine having a tertiary winding used for aluminum refining and the like.
  • a single-phase three-leg iron core consisting of a main leg and two side legs, and a divided shunt winding and series winding are arranged on the main leg and one side leg.
  • a single-phase single-winding transformer has been proposed in which a tap winding is connected in series to a series winding or a shunt winding, and a tertiary winding is arranged between the main leg and the shunt winding. (For example, refer to Patent Document 1).
  • an object of the present invention is to provide a static induction device capable of reducing the inductance of the tertiary winding to near zero.
  • one aspect of the static induction device is a static induction electric device in which a shunt winding, a series winding and a tertiary winding are arranged on a main leg iron core, One of the divided tertiary windings is arranged between the shunt winding and the series winding.
  • a three-phase tripod transformer according to the present invention includes a stationary induction device having the above-described configuration.
  • the tertiary winding is separated, and one of the divided tertiary windings is arranged between the shunt winding and the series winding, thereby separating the tertiary winding. Impedance can be reduced to near zero.
  • mode of the three-phase tripod transformer which concerns on this invention can reduce the isolation impedance of a three-phase tertiary winding.
  • FIG. 2 is a connection diagram of a U-phase winding in FIG. 1. It is a connection diagram which shows the part for one phase of a separate winding transformer. It is a figure which shows magnetic flux distribution of FIG.2 and FIG.3.
  • 4 is a graph showing the impedance characteristics of FIG. 3, wherein (a) shows the characteristics of primary-secondary impedance, secondary-third-order impedance, and tertiary-primary impedance, and (b) shows the primary separation impedance, secondary-order impedance. It is a graph which shows isolation
  • FIG. 3 is a graph showing impedance characteristics of FIG. 2, where (a) shows primary-secondary impedance, secondary-third-order impedance, and tertiary-primary impedance characteristics, and (b) shows primary isolation impedance, secondary It is a graph which shows isolation
  • the static induction electric device is constituted by a three-phase tripod single-turn transformer.
  • the three-phase tripod single-turn transformer 10 includes a tripod iron core 11, a U-phase main leg iron core 11U, a V-phase main leg iron core 11V, and a W-phase main leg iron core 11W.
  • a phase winding 12U, a V-phase winding 12V, and a W-phase winding 12W are wound. Since the U-phase winding 12U, the V-phase winding 12V, and the W-phase winding 12W have the same configuration, the configuration will be described below with the U-phase winding 12U as a representative.
  • the U-phase winding 12U includes one split tertiary winding LTb, shunt winding LC, tap winding of the tertiary winding LT divided into two outwards on the main leg core 11U.
  • the line Ltap, the other divided tertiary winding LTa of the tertiary winding LT, and the series winding LS are coaxially arranged in that order.
  • the connection of each winding is such that a three-phase AC U-phase primary terminal U is connected to one end of a series winding LS, and the other end of this series winding LS is one end of a shunt winding LC.
  • the other end of this shunt winding LC is connected to the middle point O of the star connection via the tap winding Ltap.
  • the tap winding Ltap is provided with a tap selector (not shown), and the tap selected by the tap selector is connected to the U-phase secondary terminal u.
  • one end of the divided tertiary winding LTa of the tertiary winding LT is connected to the terminal a, and the other end of the divided tertiary winding LTa is connected to one end of the divided tertiary winding LTb of the tertiary winding LT.
  • the other end of LTb is connected to terminal b. That is, the divided tertiary windings LTa and LTb are connected in series between the terminals a and b.
  • the V and W phases are arranged in the order of the divided tertiary winding LTa, the shunt winding LC, the tap winding Ltap, the divided tertiary winding LTb, and the series winding LS on the main leg iron core.
  • the divided tertiary windings LTa and LTb are connected in series between the terminals b and c
  • the divided tertiary windings LTa and LTb are connected in series between the terminals c and a. Therefore, the U-phase, V-phase, and W-phase tertiary windings LT are delta-connected.
  • the single-winding transformer has a configuration in which two divided tertiary windings LTa obtained by dividing the tertiary winding LT into two parts and a divided tertiary winding LTb are connected in series.
  • the other divided tertiary winding LTb is arranged between the shunt winding LC and the main leg iron core 11, and is arranged between the shunt winding LC and the series winding LS.
  • the separation impedance (% Zt) can be set to substantially zero.
  • the separation impedance (% Zt) of the tertiary winding LT can be set to substantially zero in the single-winding transformer will be described with reference to the separation winding transformer 20 shown in FIG.
  • the primary winding L1, the tertiary winding L3, the secondary winding L2, and the tap winding Ltap are coaxially arranged on the main leg core 21 in this order.
  • the primary winding L1 and the secondary winding L2 are separated.
  • the separated impedance (% Z) of the tertiary winding L3 can be made substantially zero by arranging the tertiary winding L3 in the middle of the primary winding L1 and the secondary winding L2. That is, the separation impedance (% Z) of each winding is expressed as follows:% Z ⁇ n2 ⁇ L where n is the number of turns and L is the distance between windings The separation impedance (% Z) is proportional to the product of the square of the number of turns n and the inter-winding distance L.
  • the number of turns n of the primary winding L1, the secondary winding L2, and the tertiary winding L3 is made equal, and the inter-winding distance L13 between the primary winding L1 and the tertiary winding L3, the tertiary connection L3, and the secondary winding
  • the interwinding distance L32 between the windings L2 is set equal.
  • the leakage magnetic flux distribution of the separated winding transformer 20 has a trapezoidal shape with a long upper base between the primary winding L1 and the secondary winding L2, and the primary winding L1 and the tertiary winding.
  • a trapezoidal shape with a short upper base is formed between the lines L3 and between the tertiary winding L3 and the secondary winding L2. Therefore, in the separate winding transformer 20, the impedance% Z3 of the tertiary winding L3 can be made substantially zero only by arranging the tertiary winding L3 between the primary winding L1 and the secondary winding L2. .
  • the relationship between the line impedance and the tap position at this time is such that the impedance between the primary winding and the secondary winding and the impedance between the secondary winding and the tertiary winding are both the maximum tap numbers.
  • the impedance between the tertiary winding and the secondary winding becomes a substantially constant value regardless of the tap number.
  • the separation impedance of the primary winding L1 becomes constant at about 12%, and the secondary winding
  • the separation impedance of the winding L2 is irregularly reduced from 12% because the tap number is reduced from the maximum tap number.
  • the separation impedance of the tertiary winding L3 is kept constant at about 2% close to zero regardless of the tap number.
  • a primary winding is formed by a part of the series winding LS and a part of the shunt winding LC, and the shunt winding LC constitutes a secondary winding.
  • the primary winding is composed of part of the series winding LS and part of the shunt winding LC, and the secondary winding is composed of the shunt winding LC.
  • the isolation impedance% Z3 of the tertiary winding LT is made substantially zero only by arranging the tertiary winding LT between the shunt winding LC and the series winding LS as in the separation winding transformer 20. It cannot be set.
  • the tertiary winding LT is divided into two to form divided tertiary windings LTa and LTb, and one of the divided tertiary windings LTa is disposed between the shunt winding LC and the series winding LS. Then, by arranging the other divided tertiary winding LTb between the shunt winding LC and the main leg core 11, the impedance% Z3 of the tertiary winding LT can be set to substantially zero.
  • the leakage magnetic flux distribution is between the shunt winding LC and the series winding LS corresponding to between the primary winding and the secondary winding of the separation winding transformer.
  • the magnetic flux distribution corresponding to between the primary and tertiary tertiary windings is negative in the split tertiary winding LTb, and the tap winding Ltap is between the shunt winding TC and the series winding LS.
  • the fluctuation waveform which becomes a peak at the position of the series winding LS the leakage magnetic flux distribution corresponding to the secondary-tertiary winding becomes negative at the divided tertiary winding LTb, becomes a positive peak at the position of the shunt winding LC, and thereafter
  • the fluctuation waveform decreases and becomes negative again at the divided tertiary winding LTa. In any case, an irregular leakage magnetic flux distribution is exhibited.
  • the impedance distribution of the U-phase winding 12U corresponds to the impedance between the primary winding and the secondary winding and the impedance between the secondary winding and the tertiary winding, respectively, as shown in FIG.
  • the interwinding impedance gradually increases in a sawtooth waveform, and the tertiary winding-sustain winding impedance becomes constant at about 15%.
  • the separation impedance (% Z1) corresponding to the primary winding
  • the separation impedance (% Z2) corresponding to the secondary winding
  • the tertiary shunt impedance % Z3
  • the impedance distribution (% Z1) corresponding to the primary winding L1 gradually increases as the tap number decreases, but corresponds to the secondary winding L2.
  • the separation impedance (% Z2) increases while fluctuating in a sawtooth waveform.
  • the separation impeder (% Zt) of the tertiary winding LT corresponding to the tertiary winding L3 gradually decreases as the tap number decreases from 2.5% at the maximum tap number, and the tap number is halved. It can be made substantially zero when
  • the separation impedance% Z3 of the tertiary winding LT can be adjusted by the number of turns of the entire tertiary winding LT and the number of individual turns of the divided tertiary windings LTa and LTb.
  • the separation impedance (% Zt) of the tertiary winding LT is substantially zero
  • (% Z) can be set to a minimum value that is substantially zero.
  • the separation impedance of the tertiary winding LT is larger than the minimum value because the distance from the winding adjacent to the divided tertiary windings LTa and LTb changes. It becomes.
  • the tertiary separation impedance (% Zt) of the tertiary winding LT can be finely adjusted by making the number of turns of the divided tertiary windings LTa and LTb different.
  • the maximum change range of the number of turns of the divided tertiary windings LTa and LTb is preferably about 60% to 40%.
  • the number of turns of any one of the divided tertiary windings LTa and LTb is increased.
  • the tertiary separation impedance (% Zt) of the tertiary winding LT is not limited to being determined only by the number of turns of the divided tertiary windings LTa and LTb.
  • the number of turns may be set so that the impedance becomes negative, and the tertiary separation impedance may be controlled by connecting a current limiting reactor to the tertiary winding LT.
  • one of the divided tertiary windings LTa and LTb obtained by dividing the tertiary winding LT by a single-winding transformer is arranged between the shunt winding LC and the series winding LS.
  • the tertiary impedance of the entire tertiary winding LT can be set to substantially zero.
  • the winding ratio of the divided tertiary windings LTa and LTb is not limited to 50% equal to each other, and even when different winding numbers are set.
  • the tertiary separation impedance can be adjusted, and the degree of freedom in setting the tertiary separation impedance can be increased.
  • the series winding LS to which the primary high voltage is applied needs to have a longer insulation distance. Since only the distance needs to be considered, the outer diameter of the autotransformer can be reduced.
  • the series winding LS can be arranged inside and the shunt winding LC can be arranged outside. In this case, it is necessary to increase the insulation distance between the inside and outside of the series winding LS and the divided tertiary windings LTa and LTb, so that the outer diameter of the autotransformer increases.
  • the present invention is not limited to this, and the divided tertiary windings LTa and LTb can also be connected in parallel.
  • the number of turns of the divided tertiary windings LTa and LTb it is necessary to make the number of turns of the divided tertiary windings LTa and LTb equal, and since the tertiary current is in parallel, half the value when the currents flowing through the divided tertiary windings LTa and LTb are connected in series.
  • the number of turns may be set to a value twice that in the case of series connection.
  • care must be taken so that the current is not unbalanced.
  • the other end of the divided tertiary winding LTa passes through the periphery of the series winding LS, passes through the upper portion of the divided tertiary winding LTa, the tap winding Ltap, and the shunt winding LC.
  • the case of wiring up to the divided tertiary winding LTb has been described.
  • the present invention is not limited to the above configuration, and by reversing the winding direction of the divided tertiary winding LTb, the tap winding Ltap, the split winding from the divided tertiary winding LTa as shown by the dotted line in FIG.
  • the divided tertiary winding LTb can be wired through the lower side of the path winding LC.
  • the tap winding Ltap is arranged between the shunt winding LC and the divided tertiary winding LTa.
  • the tap winding Ltap may be arranged between the shunt winding LC and the divided tertiary winding LTb.
  • the tap winding Ltap may be divided into two and arranged inside and outside the shunt winding LC.
  • the divided tap windings Ltap may be connected in series or in parallel. However, in the case of parallel connection, care must be taken so that the current is not unbalanced.
  • a side leg iron core may be provided in addition to the main leg iron core, and a tap winding may be arranged on the side leg iron core together with the excitation winding. In this case, one tap winding may be divided.
  • the present invention is applied to a three-phase tripod transformer has been described.
  • the present invention is not limited to this, and the present invention is also applied to a three-phase five-leg transformer and a single-phase tripod transformer. Can be applied.
  • SYMBOLS 10 Three-phase tripod autotransformer, 11 ... Three-phase tripod iron core, 11U ... U-phase main leg iron core, 11V ... V-phase main leg iron core, 11W ... W-phase main leg iron core, 12U ... U-phase winding, 12V ... V phase winding, 12W ... W phase winding, LC ... shunt winding, LS ... series winding, LT ... tertiary winding, LTa, LTb ... divided tertiary winding, Ltap ... tap winding

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  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)

Abstract

主脚鉄心（１１）に分路巻線（ＬＣ）、直列巻線（ＬＳ）及び三次巻線（ＬＴ）を配置した静止誘導電器であって、三次巻線を分割し、分割した三次巻線（ＬＴａ）及び（ＬＴｂ）の一つを分路巻線（ＬＣ）及び直列巻線（ＬＳ）間に配置した。これにより、三次インピーダンスを零近傍まで低下させることができる。

Description

静止誘導電器
　本発明は、アルミニウム精錬等に使用される三次巻線を有する静止誘導電器に関する。
　この種の単巻変圧器としては、例えば主脚と２つの側脚からなる単相３脚鉄心と、分割した分路巻線及び直列巻線を主脚及び一方側の側脚とに配置し、タップ巻線を直列巻線又は分路巻線に直列に接続し、三次巻線を主脚と分路巻線との間に配置するようにした単相単巻変圧器が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
　この単巻変圧器では、三次巻線の遮断部の遮断容量を低減し、かつ短絡電流による電磁機械力も抑えるためには三次巻線と他の巻線とのインピーダンスを大きくする必要があり、この三次巻線と他の巻線とのインピーダンスを大きくするために、三次巻線のインピーダンスを大きくするようにしている。
特開平５－１５９９４８号公報
　しかしながら、上記特許文献１に記載された先行技術では、一次～二次インピーダンスを小さくすることにより、相対的に三次巻線のインピーダンスを大きくするようにしているが、逆に三次巻線のインピーダンスを小さくしたいという要求には応えることはできない。
　そこで、本発明は、上記先行技術の課題に着目してなされたものであり、三次巻線のインダクタンスを零近傍まで低下させることが可能な静止誘導電器を提供することを目的としている。
　上記目的を達成するために、本発明に係る静止誘導機器の一態様は、主脚鉄心に分路巻線、直列巻線及び三次巻線を配置した静止誘導電器であって、三次巻線を分割し、分割した三次巻線の一つを分路巻線及び直列巻線間に配置している。
　また、本発明に係る三相三脚変圧器は、上記構成を有する静止誘導機器を備えている。
　本発明に係る静止誘導機器の一態様によれば、三次巻線を分割し、分割した三次巻線の一つを分路巻線及び直列巻線間に配置することにより、三次巻線の分離インピーダンスを零近傍まで低減させことができる。
　また、本発明に係る三相三脚変圧器の一態様は、三相の三次巻線の分離インピーダンスを低減させることができる。
本発明に係る静止誘導電器の構成図である。 図１のＵ相巻線の結線図である。 分離巻線変圧器の一相分を示す結線図である。 図２及び図３の磁束分布を示す図である。 図３のインピーダンス特性を示すグラフであって、（ａ）は一次－二次間インピーダンス、二次－三次間インピーダンス及び三次－一次間インピーダンスの特性を示し、（ｂ）は一次分離インピーダンス、二次分離インピーダンス及び三次分離インピーダンス特性示すグラフである。 図２のインピーダンス特性を示すグラフであって、（ａ）は一次－二次間インピーダンス、二次－三次間インピーダンス及び三次－一次間インピーダンスの特性を示し、（ｂ）は一次分離インピーダンス、二次分離インピーダンス及び三次分離インピーダンス特性示すグラフである。 本発明に係る静止誘導電器の第１変形例を示す結線図である。 本発明に係る静止誘導電器の第２変形例を示す結線図である。
　次に、図面を参照して、本発明の一実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。
　また、以下に示す実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
　以下、本発明の第１の実施形態に係る静止誘導電器について図面を参照して説明する。
　本実施形態では静止誘導電器を三相三脚単巻変圧器で構成している。
　三相三脚単巻変圧器１０は、図１に示すように、三脚鉄心１１と、この三脚鉄心１１のＵ相主脚鉄心１１Ｕ、Ｖ相主脚鉄心１１Ｖ及びＷ相主脚鉄心１１Ｗに夫々Ｕ相巻線１２Ｕ、Ｖ相巻線１２Ｖ及びＷ相巻線１２Ｗが巻回されている。
　Ｕ相巻線１２Ｕ、Ｖ相巻線１２Ｖ及びＷ相巻線１２Ｗは、同一の構成を有するので、その構成をＵ相巻線１２Ｕを代表として以下に説明する。
　すなわち、Ｕ相巻線１２Ｕは、図２に示すように、主脚鉄心１１Ｕに、外側に向けて２分割した三次巻線ＬＴの一方の分割三次巻線ＬＴｂ、分路巻線ＬＣ、タップ巻線Ｌｔａｐ、三次巻線ＬＴの他方の分割三次巻線ＬＴａ、直列巻線ＬＳがその順に同軸的に配置されている。
　各巻線の結線は、図２に示すように、三相交流のＵ相一次側端子Ｕが直列巻線ＬＳの一端に接続され、この直列巻線ＬＳの他端が分路巻線ＬＣの一端に接続され、この分路巻線ＬＣの他端がタップ巻線Ｌｔａｐを介してスター結線の中点Ｏに接続されている。そして、タップ巻線Ｌｔａｐには図示しないタップ選択器が設けられ、このタップ選択器で選択されたタップがＵ相二次側端子ｕに接続されている。
　また、三次巻線ＬＴの分割三次巻線ＬＴａは一端が端子ａに接続され、分割三次巻線ＬＴａの他端が三次巻線ＬＴの分割三次巻線ＬＴｂの一端に接続され、分割三次巻線ＬＴｂの他端が端子ｂに接続されている。すなわち、分割三次巻線ＬＴａ及びＬＴｂが端子ａ及びｂ間に直列に接続されている。
　Ｖ相及びＷ相についても主脚鉄心に上記Ｕ相と同様に、分割三次巻線ＬＴａ、分路巻線ＬＣ、タップ巻線Ｌｔａｐ、分割三次巻線ＬＴｂ及び直列巻線ＬＳの順に配置されている。
　ただし、Ｖ相では端子ｂ及びｃ間に分割三次巻線ＬＴａ及びＬＴｂが直列に接続され、Ｗ相では端子ｃ及びａ間に分割三次巻線ＬＴａ及びＬＴｂが直列に接続されている。したがって、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の三次巻線ＬＴがデルタ結線されている。
　本実施形態では、単巻変圧器において、三次巻線ＬＴを２分割した２つの分割三次巻線ＬＴａ及び分割三次巻線ＬＴｂを直列に接続した構成を有し、一方の分割三次巻線ＬＴａを分路巻線ＬＣ及び直列巻線ＬＳの間に配置し、他方の分割三次巻線ＬＴｂを分路巻線ＬＣ及び主脚鉄心１１の間に配置している。これによって、全体の三次巻線ＬＴの分離インピーダンス（％Ｚｔ）が略零となるように設定することができる。
　このとき、分割三次巻線ＬＴａ及びＬＴｂの巻き数は、三次巻線ＬＴ全体の巻き数を１００％したとき例えば５０％ずつとなるように設定することにより、三次巻線ＬＴの分離インピーダンス（％Ｚｔ）を略零に設定することができる。
　このように、単巻変圧器において三次巻線ＬＴの分離インピーダンス（％Ｚｔ）を略零に設定することができる理由について、図３に示す分離巻線変圧器２０を参考にして説明する。
　この分離巻線変圧器２０では、図３に示すように、主脚鉄心２１に一次巻線Ｌ１、三次巻線Ｌ３、二次巻線Ｌ２及びタップ巻線Ｌｔａｐの順に同軸的に配置されている。ここで、一次巻線Ｌ１と二次巻線Ｌ２とは分離されている。この分離巻線変圧器２０では、三次巻線Ｌ３を一次巻線Ｌ１及び二次巻線Ｌ２の中間に配置することで三次巻線Ｌ３の分離インピーダンス（％Ｚ）を略零とすることができる。
　すなわち、各巻線の分離インピーダンス（％Ｚ）は巻き数をｎとし、巻線間距離をＬとすると
　％Ｚ∝ｎ２×Ｌ
で表され、分離インピーダンス（％Ｚ）は巻き数ｎの二乗と巻線間距離Ｌの積に比例する。
　このため、一次巻線Ｌ１、二次巻線Ｌ２及び三次巻線Ｌ３の巻き数ｎを等しくし、且つ一次巻線Ｌ１及び三次巻線Ｌ３間の巻線間距離Ｌ１３と三次結線Ｌ３と二次巻線Ｌ２間の巻線間距離Ｌ３２とが等しく設定する。そして、一次巻線－三次巻線間インピーダンスを％Ｚ１３とし、三次巻線－二次巻線間インピーダンスを％Ｚ３２、二次巻線－一次巻線間インピーダンスを％Ｚ２１としたとき、％Ｚ１３＝％Ｚ３２＝１０％とすると、％Ｚ２１＝２０％となる。
　この場合の全体の合計インピーダンス％ＺＴは、
　％ＺＴ＝（％Ｚ１３＋％Ｚ３２＋％Ｚ２１）／２＝（１０＋１０＋２０）／２＝２０％となる。
　したがって、三次分離インピーダンス％Ｚ３は合計インピーダンス％ＺＴから二次巻線－一次巻線間インピーダンス％Ｘ２１を減算した値となるので、％Ｚ３＝％ＺＴ－％Ｚ２１＝２０－２０＝０となる。
　この分離巻線変圧器２０の漏れ磁束分布は、図４（ａ）に示すように、一次巻線Ｌ１及び二次巻線Ｌ２間では上底が長い台形状となり、一次巻線Ｌ１及び三次巻線Ｌ３間及び三次巻線Ｌ３及び二次巻線Ｌ２間では上底が短い台形状となる。
　したがって、分離巻線変圧器２０では、一次巻線Ｌ１と二次巻線Ｌ２との間に三次巻線Ｌ３を配置するだけで、三次巻線Ｌ３のインピーダンス％Ｚ３を略零とすることができる。
　このときの線間インピーダンスとタップ位置との関係は、図５（ａ）に示すように、一次巻線－二次巻線間インピーダン及び二次巻線－三次巻線間インピーダンスはともに最大タップ番号からタップ番号が減少するに応じてインピーダンスが減少するが、三次巻線－二次巻線間インピーダンスはタップ番号に関わらず略一定値となる。
　この図５（ａ）の線間インピーダンス特性から一次巻線Ｌ１、二次巻線Ｌ２及び三次巻線Ｌ３のインピーダンスを分離すると、一次巻線Ｌ１の分離インピーダンスは１２％程度で一定となり、二次巻線Ｌ２の分離インピーダンスは最大タップ番号からタップ番号が低下する従って１２％から不規則に低下する。これに対して、三次巻線Ｌ３の分離インピーダンスはタップ番号に関わらず零に近い２％程度で一定に維持される。
　しかしながら、単巻変圧器では、直列巻線ＬＳの一部と分路巻線ＬＣの一部とで一次巻線を形成するとともに、分路巻線ＬＣが二次巻線を構成する。言い換えると、一次巻線は直列巻線ＬＳの一部と分路巻線ＬＣの一部とで構成され、二次巻線は分路巻線ＬＣで構成される。
　このため、分離巻線変圧器２０のように、分路巻線ＬＣと直列巻線ＬＳとの間に三次巻線ＬＴを配置しただけでは、三次巻線ＬＴの分離インピーダンス％Ｚ３を略零に設定することはできない。
　したがって、本実施形態は、三次巻線ＬＴを２分割して分割三次巻線ＬＴａ及びＬＴｂを形成し、一方の分割三次巻線ＬＴａを分路巻線ＬＣと直列巻線ＬＳとの間に配置し、他方の分割三次巻線ＬＴｂを分路巻線ＬＣと主脚鉄心１１との間に配置することにより、三次巻線ＬＴのインピーダンス％Ｚ３を略零に設定することができる。
　この単巻変圧器では、漏れ磁束分布が図４（ｂ）に示すように、分離巻線変圧器の一次巻線－二次巻線間に対応する分路巻線ＬＣ及び直列巻線ＬＳ間で上底が広い台形状となるが、一次－三３次巻線間に対応する磁束分布は分割三次巻線ＬＴｂで負となり、分路巻線ＴＣ及び直列巻線ＬＳ間でタップ巻線Ｌｔａｐ及び直列巻線ＬＳ位置でピークとなる変動波形となり、二次－三次巻線間に対応する漏れ磁束分布は分割三次巻線ＬＴｂで負となり、分路巻線ＬＣ位置で正のピークとなり、その後減少して分割三次巻線ＬＴａで再度負となる変動波形となる。何れにしても不規則な漏れ磁束分布を呈する。
　これに応じて、Ｕ相巻線１２Ｕのインピーダンス分布は、図６（ａ）に示すように、一次巻線－二次巻線間インピーダンス及び二次巻線－三次巻線間インピーダンに夫々対応する巻線間インピーダンスはタップ番号が減少するにつれ鋸歯状波状に緩やかに増加し、三次巻線－維持巻線間インピーダンスは１５％程度で一定となる。
　この図６（ａ）のインピーダンス分布から一次巻線に対応する分離インピーダンス（％Ｚ１）、二次巻線に対応する分離インピーダンス（％Ｚ２）及び三次巻線に対応する三次分流インピーダンス（％Ｚ３）を分離したインピーダンス分布は図６（ｂ）に示すように、一次巻線Ｌ１に対応する分離インピーダンス（％Ｚ１）はタップ番号が減少するにつれて緩やかに増加するが、二次巻線Ｌ２に対応する分離インピーダンス（％Ｚ２）は鋸歯状波状に変動しながら増加する。これらに対して、三次巻線Ｌ３に対応する三次巻線ＬＴの分離インピーダ（％Ｚｔ）は、最大タップ番号での２．５％からタップ番号が減少するにつれて緩やかに減少し、タップ番号が半分以下になると略零とすることができる。
　この三次巻線ＬＴの分離インピーダンス％Ｚ３は、三次巻線ＬＴ全体の巻き数や分割三次巻線ＬＴａ及びＬＴｂの個々の巻き数によって調整することができる。
　ここで、分割三次巻線ＬＴａ及びＬＴｂの巻き数ｎａ及びｎｂは三次巻線ＬＴの分離インピーダンス（％Ｚｔ）を略零とする場合には、ｎａ＝ｎｂとして５０％ずつとすることにより分離インピーダンス（％Ｚ）を略零とする最小値に設定することができる。この理由は、分割三次巻線ＬＴａ及びＬＴｂの巻き数を等しく設定することにより、分割三次巻線ＬＴａ及びＬＴｂの外径が等しくなり、分割三次巻線ＬＴａとタップ巻線Ｌｔｑｐ及び直列巻線ＬＳとの距離が等しくなるとともに、分割三次巻線ＬＴｂと分路巻線ＬＣとの距離も等しくなる。
　しかしながら、分割三次巻線ＬＴａ及びＬＴｂの巻き数を異ならせると、分割三次巻線ＬＴａ及びＬＴｂに隣接する巻線との距離が変化することで三次巻線ＬＴの分離インピーダンスが最小値より大きな値となる。
　しかしながら、分割三次巻線ＬＴａ及びＬＴｂの巻き数を異ならせることにより、三次巻線ＬＴの三次分離インピーダンス（％Ｚｔ）を微調整することが可能となる。この場合分割三次巻線ＬＴａ及びＬＴｂの巻き数が極端に異なる場合にはバランスが崩れることから三次分離インピーダンス（％Ｚｔ）の低下に影響が及ぶ。このため、分割三次巻線ＬＴａ及びＬＴｂの巻き数の変化範囲は、最大で６０％対４０％程度が好ましい。
　このとき、各巻線の巻き数を変えずに各インピーダンスを微調整する場合には、分割三次巻線ＬＴａ及びＬＴｂのうちの何れか一方の巻き数を多くする。
　また、三次巻線ＬＴの三次分離インピーダンス（％Ｚｔ）を略零に設定するためには、分割三次巻線ＬＴａ及びＬＴｂの巻き数のみで決定する場合に限らず、三次巻線ＬＴの三次分離インピーダンスが負となるように巻き数を設定し、三次巻線ＬＴに限流リアクトルを接続することにより、三次分離インピーダンスを制御するようにしてもよい。
　このように、第１の実施形態では、単巻変圧器で三次巻線ＬＴを２分割した分割三次巻線ＬＴａ及びＬＴｂの一方を、分路巻線ＬＣ及び直列巻線ＬＳ間に配置し、他方を分路巻線ＬＣと主脚鉄心１１との間に配置することで、三次巻線ＬＴ全体の三次インピーダンスを略零に設定することができる。
　このとき、分割三次巻線ＬＴａ及びＬＴｂを直列に接続することにより、分割三次巻線ＬＴａ及びＬＴｂの巻き数比を互い等しい５０％に設定する場合に限らず、異なる巻き数に設定する場合でも三次分離インピーダンスを調整することができ、三次分離インピーダンスの設定の自由度を大きくとることができる。
　また、分路巻線ＬＣを内側とし、直列巻線ＬＳを外側に配置することにより、一次側の高電圧が印加される直列巻線ＬＳでは絶縁距離を長くする必要があるが、内側の絶縁距離のみを考慮すればよいので、単巻変圧器の外径を小型化することができる。
　ちなみに、直列巻線ＬＳを内側に配置し、分路巻線ＬＣを外側に配置することもできる。この場合には、直列巻線ＬＳと分割三次巻線ＬＴａ及びＬＴｂとの内側及び外側の絶縁距離を長くする必要が生じるので、単巻変圧器の外径が増加することになる。
　なお、上記実施形態では、分割三次巻線ＬＴａ及びＬＴｂを直列に接続する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、分割三次巻線ＬＴａ及びＬＴｂを並列に接続することもできる。この場合には、分割三次巻線ＬＴａ及びＬＴｂの巻き数を等しくする必要があるとともに、三次電流が並列となるので、分割三次巻線ＬＴａ及びＬＴｂに流れる電流を直列とした場合の半分の値に設定し、インピーダンスを確保するために、巻き数を直列きした場合の倍の値に設定すればよい。しかしながら、分割三次巻線ＬＴａ及びＬＴｂを並列に接続する場合には、電流がアンバランスとならないように注意する必要がある。
　また、上記実施形態では、図２で分割三次巻線ＬＴａの他端を直列巻線ＬＳの周囲を通り、分割三次巻線ＬＴａ、タップ巻線Ｌｔａｐ、及び分路巻線ＬＣの上部を通って分割三次巻線ＬＴｂまで配線する場合について説明した。しかしながら、本発明は上記構成に限定されるものではなく、分割三次巻線ＬＴｂの巻き方向を逆にすることにより、図２で点線図示のように分割三次巻線ＬＴａからタップ巻線Ｌｔａｐ、分路巻線ＬＣの下側を通って分割三次巻線ＬＴｂに配線することができる。
　また、上記実施形態では、タップ巻線Ｌｔａｐを分路巻線ＬＣ及び分割三次巻線ＬＴａの間に配置する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図７に示すように、タップ巻線Ｌｔａｐを分路巻線ＬＣ及び分割三次巻線ＬＴｂの間に配置するようにしてもよい。また、図８に示すようにタップ巻線Ｌｔａｐを２分割して分路巻線ＬＣの内側及び外側に配置するようにしてもよい。この場合に、分割したタップ巻線Ｌｔａｐは直列接続又は並列接続の何れでもよいが、並列接続の場合には、電流がアンバランスとならないように注意する必要がある。
　さらには、単相三脚変圧器では主脚鉄心以外に側脚鉄心を設けてこの側脚鉄心に励磁巻線とともにタップ巻線を配置するようにしてもよい。この場合、タップ巻線は１つでも分割するようにしてもよい。
　また、上記実施形態では、三相三脚変圧器に本発明を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、三相五脚変圧器や単相三脚変圧器にも本発明を適用することができる。
　１０…三相三脚単巻変圧器、１１…三相三脚鉄心、１１Ｕ…Ｕ相主脚鉄心、１１Ｖ…Ｖ相主脚鉄心、１１Ｗ…Ｗ相主脚鉄心、１２Ｕ…Ｕ相巻線、１２Ｖ…Ｖ相巻線、１２Ｗ…Ｗ相巻線、ＬＣ…分路巻線、ＬＳ…直列巻線、ＬＴ…三次巻線、ＬＴａ，ＬＴｂ…分割三次巻線、Ｌｔａｐ…タップ巻線

Claims (6)

  1. 　主脚鉄心に分路巻線、直列巻線及び三次巻線を配置した静止誘導電器であって、
    　前記三次巻線を分割し、分割した三次巻線の一つを前記分路巻線及び前記直列巻線間に配置した静止誘導電器。
  2. 　前記三次巻線は２分割され、２分割された一方の三次巻線が前記分路巻線及び前記直列巻線間に配置され、他方の三次巻線が前記主脚鉄心及び前記分路巻線間に配置されている請求項１に記載の静止誘導電器。
  3. 　前記分割された三次巻線は直列に接続されている請求項１又は２に記載の静止誘導電器。
  4. 　前記分割された三次巻線は並列に接続されている請求項１又は２に記載の静止誘導電器。
  5. 　前記三次巻線の短絡インピーダンスが零に設定されている請求項１から４の何れか一項に記載の静止誘導電器。
  6. 　前記分路巻線の外周側及び内周側の少なくとも一方にタップ巻線を配置した請求項１から５の何れか一項に記載の静止誘導電器。
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