JPH0430408A - 変圧器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、高い％インピーダンス電圧を有する変圧器
に関する。

〔従来の技術〕

変圧器の％インピーダンス電圧とは、定格電流を流した
ときに変圧器の漏れインピーダンスによって生ずる電圧
降下分（インピーダンス電圧という）の定格電圧に対す
る百分率として定義され、その変圧器の結線される系統
の安定度や短絡容量などに大きく関係する値である。す
なわち、変圧器の％インピーダンス電圧があまり大きす
ぎると電圧変動率が大きくなりすぎ、またあまり小さす
ぎても系統短絡時の事故電流が増大し変圧器のみでなく
他の直列機器などが機械的または熱的に青かされる恐れ
がある。従うて、％インピーダンス電圧は通常１０％前
後が標準とされているがユーザの仕様によって決められ
、要求された値に納まるように変圧器が設計される。

第２図は従来の変圧器にかかる構成例を示す片側断面図
であり、鉄心１と、この鉄心ｌを巻回する１次巻！２お
よび２次ｔ１＆ｌＩ３より構成されている。

第２図の構成において、１次側に換算された漏れインダ
クタンスＬ０は次式となることはよく知られている　（
例えば、大岡登「変圧器」、昭和４３年、東京電機大学
出版局、り、１７３）　６ｈ ここで、 μ。：真空の透磁率（４πＸｌ０−’　ＩＩ／■）Ｎ　
：工次巻ＮｌＡ２の巻数 １　：１次巻線２および２次巻線３の平均周長の平均値
（ｍ） α　：１次ｔＩ＆ｌＩ２と２次巻線３との絶縁間隙（ｍ
） ｄｌ　：１次巻線２の半径方向幅（ｍ）ｄ３　：２次巻
線３の半径方向幅（ｍ）ｈ　：１次巻線２．２次＠ｗＡ
３の高さ（ｍ）ｋは補正係数であり、次式による。

π　ｈ １次側の定格電流を工、１次側の定格電圧を■、周波数
をｆとすると、パーセントインピーダンス電圧（％ＸＺ
＊）は前述の定義より、 （％Ｉ　Ｚ＠）”　（２πｆ　Ｌｅ　’　Ｉ／Ｖ）　ｘ
ｉｏｏ　　　（３）であるから、変圧器の容量をＰ（−
Ｖｌ）とすると、 （Ｖ／Ｎ）”ｈ ｄ、　　＋ｄ。

＋　　　　　　　　　　）　　　　　　　　　　　　＋
４１となり、（４式より　（％ＩＺ＊）を算出すること
ができる。

従って、変圧器の％インピーダンス電圧をより高い値に
調整するためには、（４）式よりαを増加させる、また
はり、Ｖ／Ｎを減少させるなどの手段が用いられていた
。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前述したような従来の装置は高い％イン
ピーダンス電圧が要求される場合には変圧器全体の寸法
や重量が増加する、または冷却器が大型化するなどの問
題点かあうた。

すなわち、αを大きくするとＳｗＡ径の増加、しいては
変圧器全体の寸法や重量が増加する。また、ｈを小さく
することは、巻線の半径方向幅（ａｔｄＸ）の増加につ
ながるので、（４）式より判るように％■ｚ、はそれ程
増えずあまり効果的ではない。

さらに、Ｖ／Ｎが小さくなるようにＮを増やす方法も、
ｔ１１ａｗ４材が増える　（いわゆる銅機器化する）た
めに負荷損が増大し冷却器を大型にしなければならずコ
ストアップにつながっていた。

この発明の目的は、巻線間に磁性体を介在させることに
より高い％インピーダンス電圧を有する変圧器を提供す
ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、この発明によれば、鉄心と
、この鉄心を巻回する１次巻線および２次巻線とよりな
り、前記１次巻線と前記２次巻線との間に設けられ前記
鉄心を周回するように形成された磁性体を備えてなるも
のとする。

〔作用〕

この発明の構成によれば、１次＠線と２次＠線との間に
鉄心を周回するように形成された磁性体を備えたことに
より、磁性体の比透磁率が大きいので漏れインダクタン
スが増加し、それによって変圧器が高い％インピーダン
ス電圧を有するようになる。

（実施例〕 以下この発明を実施例に基づいて説明する。

第１図はこの発明の実施例にかかる変圧器の構成を示す
片側断面図であり、鉄心１と、この鉄心１を巻回する１
次巻線２および２次巻線３と、これらの巻線間に設けら
れ鉄心１を周回するように形成された磁性体４とを備え
た構成となっている。

第１図の実施例における漏れインダクタンスＬの算出式
を誘導すると次式が得られ、実測値ともよく一致するこ
とが判った。

ｈ 十μ。μ３　　Ｎ”　　Ｊ　Ｔ　−（５１ここで、Ｔ、
μ、はそれぞれ磁性体４の半径方向厚さ〔ｍ〕、比透磁
率であり、その他の記号は（１）式における定義と同じ
とする。

（５）式より％インピーダンス電圧（％１ｚ）は、（Ｖ
／Ｎ）”ｈ ｄ、　　＋ｄ。

＋ ）十μ。

Ｔ） となる。

（６）式において、 （α−Ｔ） に係わる項が＠線間 の絶縁間隙の部分に対応する漏れインダクタンス分、（
ｄ　＋　＋　ｄ　婁）／　３に係わる項が１次巻線２お
よび２次巻線３０部分に対応する漏れインダクタンス分
、μｓＴに係わる項が磁性体４の部分に対応する漏れイ
ンダクタンス分である。（６）式を従来の構造における
（４式と比べると、αなる項が（α−Ｔ）に減っている
がμ、Ｔなる項がこれに代わって増えている。μ３は数
百ないし数百の値となるので全体としては（４式より（
６）式の方の　（％ＩＺ）が高くなり、磁性体４の介装
だけによって％インピーダンス電圧を効果的に高めるこ
とができることを発見した。

たとえば、α−０，０２Ｃｍ）　、　ｄｔ　−ｄｇ　−
０，０６（ｍ）　、　Ｔ＝Ｏ，ＯＯｌ　　（ｍ）　、ｌ
５−１００の場合における（６）式および（４）式の％
インピーダンス電圧の比を求めると、　（％ＩＺ）／（
％Ｉ　Ｚ　、）　−０，１６１０，０６−２，６７とな
り、かなり厚さＴの薄い磁性体４でも容易に％インピー
ダンス電圧を高めることができる。従って、絶縁上から
必要なα寸法をＴだけ増加させたとしても、Ｔが薄くて
済むので変圧器の全体寸法や重量の増加にはほとんど影
響しない。

第１図の実施例において、磁性体４が大同性けい素鋼板
ならば、その方向をｔＬ線軸方間に合わせた方がμ、が
大きくなるので有利である。また、第１図の実施例では
磁性体４が１次巻線２と２次巻線３との対向する面全体
にわたって配されているが、この発明の異なる実施例と
して磁性体４が複数に分割され巻線間に磁性体のギャッ
プが生じている場合や、磁性体４の軸方向高さがｈより
小さい場合も、％インピーダンス電圧は（６）式よりは
小さいが、第２図の従来の構造の％インピーダンス電圧
よりは大きくなり、充分に％インピーダンス電圧を高め
ることができる。

また、第１図の実施例は内鉄形変圧器の例であるが、こ
の発明を外鉄形変圧器の場合にも適用することによって
％インピーダンス電圧を高めることもできる。

〔発明の効果〕

この発明は前述のように、１次巻線と２次巻線との間に
鉄心を周回する磁性体が備えられたことにより、従来の
装置では％インピーダンス電圧を高めると変圧器の全体
寸法が大きくなったり、冷却器が大型化するという欠点
があったのが解決され、変圧器の全体寸法や冷却器の大
きさを変えずに％インピーダンス電圧を充分に高めるこ
とができる装置を提供することができ、高い％インピー
ダンス仕様の変圧器のコンパクト化が図れるという利点
が得られる。

また、磁性体の半径方向軍さまたは透磁率を変えるだけ
で％インピーダンス電圧値を広範囲に調整することがで
きるという効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例にかかる変圧器の構成を示す
片側断面図、第２図は従来の変圧器にかかる構成例を示
す片側断面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）鉄心と、この鉄心を巻回する１次巻線および２次巻
   線とよりなり、前記１次巻線と前記２次巻線との間に設
   けられ前記鉄心を周回するように形成された磁性体を備
   えてなることを特徴とする変圧器。