JPH06251966A - 鉄損の低い三相積鉄心変圧器 - Google Patents
鉄損の低い三相積鉄心変圧器Info
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- JPH06251966A JPH06251966A JP5033447A JP3344793A JPH06251966A JP H06251966 A JPH06251966 A JP H06251966A JP 5033447 A JP5033447 A JP 5033447A JP 3344793 A JP3344793 A JP 3344793A JP H06251966 A JPH06251966 A JP H06251966A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 三相積変圧器鉄心のＴ接合部分には二方向性
電磁鋼板を配置する一方、それ以外の部分には一方向性
電磁鋼板を配置する。 【効果】 変圧器鉄損が格段に低減すると共に、騒音も
減少する。
電磁鋼板を配置する一方、それ以外の部分には一方向性
電磁鋼板を配置する。 【効果】 変圧器鉄損が格段に低減すると共に、騒音も
減少する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、鉄損の低い三相積鉄
心変圧器に関するものである。
心変圧器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】周知のように変圧器の鉄心としては、主
に一方向性電磁鋼板が用いられているが、その鉄心構造
によって積鉄心変圧器と巻鉄心変圧器とに大別される。
積鉄心変圧器は、所望の形状に切断した鋼板を積層する
ことによって鉄心を形成するものであり、一方、巻鉄心
変圧器は、所望の幅にスリットした鋼帯を巻き重ねるこ
とにより鉄心を形成するものである。大容量用の変圧器
としては専ら積鉄心変圧器が使用されている。ところで
変圧器に要求される重要な特性として変圧器鉄損が挙げ
られる。この変圧器鉄損は、変圧器鉄心が励磁された時
に生じるエネルギー損失であり、これが大きければ電力
損失が大きくなるため、できるだけ低減することが必要
とされる。
に一方向性電磁鋼板が用いられているが、その鉄心構造
によって積鉄心変圧器と巻鉄心変圧器とに大別される。
積鉄心変圧器は、所望の形状に切断した鋼板を積層する
ことによって鉄心を形成するものであり、一方、巻鉄心
変圧器は、所望の幅にスリットした鋼帯を巻き重ねるこ
とにより鉄心を形成するものである。大容量用の変圧器
としては専ら積鉄心変圧器が使用されている。ところで
変圧器に要求される重要な特性として変圧器鉄損が挙げ
られる。この変圧器鉄損は、変圧器鉄心が励磁された時
に生じるエネルギー損失であり、これが大きければ電力
損失が大きくなるため、できるだけ低減することが必要
とされる。
【０００３】変圧器鉄損を小さくするためには、一般
に、鉄心の素材となる鋼板の鉄損を小さくすれば良いと
考えられている。しかしながら、巻鉄心変圧器において
は素材鉄損と変圧器鉄損がほぼ一対一で対応することか
ら、素材鉄損を小さくすることによって変圧器鉄損を小
さくすることができるけれども、積鉄心変圧器において
は素材鉄損と変圧器鉄損とが一定の対応関係とならず、
このため素材鉄損が小さいからといって必ずしも変圧器
鉄損が小さくなるとは限らないのが実情である。その理
由は、素材鉄損の測定法（エプスタイン試験：JIS C 25
50）では磁束は正弦波状態であり、その方向もほぼ圧延
方向であるので、巻鉄心変圧器ではほぼ素材鉄損測定時
と同様な磁束状態にあるものの、積鉄心変圧器では磁束
は回転したり歪んだり、また圧延方向以外にも流れたり
して、磁束状態が素材鉄損測定時とは異なってしまうた
めと言われている。
に、鉄心の素材となる鋼板の鉄損を小さくすれば良いと
考えられている。しかしながら、巻鉄心変圧器において
は素材鉄損と変圧器鉄損がほぼ一対一で対応することか
ら、素材鉄損を小さくすることによって変圧器鉄損を小
さくすることができるけれども、積鉄心変圧器において
は素材鉄損と変圧器鉄損とが一定の対応関係とならず、
このため素材鉄損が小さいからといって必ずしも変圧器
鉄損が小さくなるとは限らないのが実情である。その理
由は、素材鉄損の測定法（エプスタイン試験：JIS C 25
50）では磁束は正弦波状態であり、その方向もほぼ圧延
方向であるので、巻鉄心変圧器ではほぼ素材鉄損測定時
と同様な磁束状態にあるものの、積鉄心変圧器では磁束
は回転したり歪んだり、また圧延方向以外にも流れたり
して、磁束状態が素材鉄損測定時とは異なってしまうた
めと言われている。
【０００４】上記の影響は、これまでの研究により、三
相変圧器の場合、図１に斜線で示すＴ接合部分１で最も
大きいことが判っている。すなわちＴ接合部分以外２で
は、磁束はほとんど圧延方向に流れるので鉄損の大きな
増大は招かないけれども、Ｔ接合部分１では、磁束は不
可避的に圧延方向以外の方向へも流れざるを得ないた
め、鉄損の増大を招くわけである。また、Ｔ接合部分で
は回転磁束を生じることが知られており、この回転鉄損
の値は通常の交番鉄損の２〜３倍にも達するため、変圧
器鉄損を一層劣化させる。
相変圧器の場合、図１に斜線で示すＴ接合部分１で最も
大きいことが判っている。すなわちＴ接合部分以外２で
は、磁束はほとんど圧延方向に流れるので鉄損の大きな
増大は招かないけれども、Ｔ接合部分１では、磁束は不
可避的に圧延方向以外の方向へも流れざるを得ないた
め、鉄損の増大を招くわけである。また、Ｔ接合部分で
は回転磁束を生じることが知られており、この回転鉄損
の値は通常の交番鉄損の２〜３倍にも達するため、変圧
器鉄損を一層劣化させる。
【０００５】一般に、配向性の高い材料ほど圧延方向の
鉄損には優れるものの、圧延方向以外の方向の鉄損は高
く、また回転鉄損の値も高くなる傾向がある。従って、
三相積鉄心変圧器では、高配向性材料を使用しても、素
材の低鉄損特性が変圧器鉄心には十分に活かされないと
いう問題があった。
鉄損には優れるものの、圧延方向以外の方向の鉄損は高
く、また回転鉄損の値も高くなる傾向がある。従って、
三相積鉄心変圧器では、高配向性材料を使用しても、素
材の低鉄損特性が変圧器鉄心には十分に活かされないと
いう問題があった。
【０００６】ところで、三相積鉄心変圧器のＴ接合部分
の鉄損を改善することによって、変圧器鉄損の低減を図
ろうとする試みは、従来から種々提案されている。たと
えば特開昭56-60005号公報には、三相変圧器鉄心の回転
磁束を生ずる部分にレーザービームを照射する方法が開
示されている。この方法は、三相変圧器のＴ接合部分の
鋼板に、その圧延方向と平行にレーザービームを照射す
ることによって、圧延方向と直角な方向の鉄損を改善し
ようとするものであるが、変圧器鉄損の改善率は３％強
にすぎない。
の鉄損を改善することによって、変圧器鉄損の低減を図
ろうとする試みは、従来から種々提案されている。たと
えば特開昭56-60005号公報には、三相変圧器鉄心の回転
磁束を生ずる部分にレーザービームを照射する方法が開
示されている。この方法は、三相変圧器のＴ接合部分の
鋼板に、その圧延方向と平行にレーザービームを照射す
ることによって、圧延方向と直角な方向の鉄損を改善し
ようとするものであるが、変圧器鉄損の改善率は３％強
にすぎない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
方法では、圧延方向へのレーザービームの照射により、
圧延方向と直角な方向の鉄損は改善されるものの、圧延
方向に対する直角方向の相対透磁率はかえって低くな
り、Ｖ脚の磁束ゼロ時におけるＶ脚への回り込み磁束が
増加するため、Ｖ脚での磁束波形の歪がより大きくなる
ところに問題を残していた。この発明は、上記の問題を
有利に克服した、鉄損の低い三相積鉄心変圧器を提案す
ることを目的とする。
方法では、圧延方向へのレーザービームの照射により、
圧延方向と直角な方向の鉄損は改善されるものの、圧延
方向に対する直角方向の相対透磁率はかえって低くな
り、Ｖ脚の磁束ゼロ時におけるＶ脚への回り込み磁束が
増加するため、Ｖ脚での磁束波形の歪がより大きくなる
ところに問題を残していた。この発明は、上記の問題を
有利に克服した、鉄損の低い三相積鉄心変圧器を提案す
ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】さて発明者らは、上記の
問題を解決すべく鋭意実験・研究を重ねた結果、三相積
鉄心変圧器において、磁束が圧延方向以外の方向へも不
可避に流れるＴ接合部分について、二方向性電磁鋼板を
適用することが、所期した目的の達成に関し、極めて有
効であることを新たに見出した。この発明は、上記の知
見に立脚するものである。
問題を解決すべく鋭意実験・研究を重ねた結果、三相積
鉄心変圧器において、磁束が圧延方向以外の方向へも不
可避に流れるＴ接合部分について、二方向性電磁鋼板を
適用することが、所期した目的の達成に関し、極めて有
効であることを新たに見出した。この発明は、上記の知
見に立脚するものである。
【０００９】すなわちこの発明は、三相積変圧器鉄心に
おいて、そのＴ接合部分に二方向性電磁鋼板を、一方Ｔ
接合部分以外には一方向性電磁鋼板を配置したことを特
徴とする鉄損の低い三相積鉄心変圧器である。この発明
では、二方向性電磁鋼板と一方向性電磁鋼板の圧延方向
における磁束密度：1.7 Ｔ、周波数：50Hzにおける鉄損
の比Ｗt17/50／Ｗo17/50が３以下とすることが好まし
い。
おいて、そのＴ接合部分に二方向性電磁鋼板を、一方Ｔ
接合部分以外には一方向性電磁鋼板を配置したことを特
徴とする鉄損の低い三相積鉄心変圧器である。この発明
では、二方向性電磁鋼板と一方向性電磁鋼板の圧延方向
における磁束密度：1.7 Ｔ、周波数：50Hzにおける鉄損
の比Ｗt17/50／Ｗo17/50が３以下とすることが好まし
い。
【００１０】以下、この発明を具体的に説明する。ま
ず、この発明を由来するに至った知見について説明す
る。さて発明者らは、三相変圧器のＴ接合部では圧延方
向以外の磁束及び回転磁束が生じることから、板厚：0.
23mmの方向性電磁鋼板単結晶試料について、種々の方向
における交番鉄損及び円回転磁束状態での回転鉄損につ
いて調査した。得られた結果のうち、（１１０）及び
（１００）面に関し、＜００１＞方向及び＜００１＞か
ら９０°の方向における磁束密度：1.7 Ｔ、周波数：50
Hzでの交番鉄損、ならびにそれぞれの面の 1.7Ｔ、50Hz
での回転鉄損を表１に示す。
ず、この発明を由来するに至った知見について説明す
る。さて発明者らは、三相変圧器のＴ接合部では圧延方
向以外の磁束及び回転磁束が生じることから、板厚：0.
23mmの方向性電磁鋼板単結晶試料について、種々の方向
における交番鉄損及び円回転磁束状態での回転鉄損につ
いて調査した。得られた結果のうち、（１１０）及び
（１００）面に関し、＜００１＞方向及び＜００１＞か
ら９０°の方向における磁束密度：1.7 Ｔ、周波数：50
Hzでの交番鉄損、ならびにそれぞれの面の 1.7Ｔ、50Hz
での回転鉄損を表１に示す。
【００１１】
【表１】
【００１２】表１より明らかなように、＜００１＞方向
の鉄損は（１１０）面の方が低いのに対し、＜００１＞
方向と直角方向の鉄損は（１００）面の方が低い。また
回転鉄損の値も（１００）の方が低い。この理由は、
（１００）面では磁化容易軸が２方向にあり、磁化がい
ずれも面内で行われるため、環流磁区の生成が起こらな
いことによるものと考えられる。
の鉄損は（１１０）面の方が低いのに対し、＜００１＞
方向と直角方向の鉄損は（１００）面の方が低い。また
回転鉄損の値も（１００）の方が低い。この理由は、
（１００）面では磁化容易軸が２方向にあり、磁化がい
ずれも面内で行われるため、環流磁区の生成が起こらな
いことによるものと考えられる。
【００１３】上記の結果から、発明者らは、三相積鉄心
変圧器のＴ接合部分に二方向性電磁鋼板を適用すれば、
変圧器鉄損の低減が可能ではないかと予測し、実際に積
鉄心変圧器を作製して検証した。その結果を以下に示
す。
変圧器のＴ接合部分に二方向性電磁鋼板を適用すれば、
変圧器鉄損の低減が可能ではないかと予測し、実際に積
鉄心変圧器を作製して検証した。その結果を以下に示
す。
【００１４】作製した変圧器は、板厚：0.23mmの電磁鋼
板製品を積層したものであり、その鉄心構成は図２
（ａ）、（ｂ）に示すとおりである。（ａ）は全て一方
向性電磁鋼板製品で構成したもの、（ｂ）はＴ接合部分
１（斜線部）のみ二方向性電磁鋼板を積層し、他の部分
２は（ａ）と同様の材料で構成したものである。この時
用いた鋼板の圧延方向における 1.7Ｔ、50Hzの鉄損は、
一方向性電磁鋼板がＷo17/50＝0.90W/kg、二方向性電磁
鋼板はＷt17/50＝1.35W/kgであった。また比較のため、
（ａ）は測定後、Ｔ接合部に相当する部分に圧延方向と
平行にレーザービームを照射し、再度積層したものにつ
いても変圧器鉄損を測定した。得られた結果を表２に示
す。
板製品を積層したものであり、その鉄心構成は図２
（ａ）、（ｂ）に示すとおりである。（ａ）は全て一方
向性電磁鋼板製品で構成したもの、（ｂ）はＴ接合部分
１（斜線部）のみ二方向性電磁鋼板を積層し、他の部分
２は（ａ）と同様の材料で構成したものである。この時
用いた鋼板の圧延方向における 1.7Ｔ、50Hzの鉄損は、
一方向性電磁鋼板がＷo17/50＝0.90W/kg、二方向性電磁
鋼板はＷt17/50＝1.35W/kgであった。また比較のため、
（ａ）は測定後、Ｔ接合部に相当する部分に圧延方向と
平行にレーザービームを照射し、再度積層したものにつ
いても変圧器鉄損を測定した。得られた結果を表２に示
す。
【００１５】
【表２】
【００１６】表２より明らかなように、Ｔ接合部分に二
方向性電磁鋼板を配置した変圧器の鉄損は、一方向性電
磁鋼板のみで構成した変圧器に比べて約７％低減し、ま
たレザービームを照射したものに比べても約２倍の改善
効果が得られている。
方向性電磁鋼板を配置した変圧器の鉄損は、一方向性電
磁鋼板のみで構成した変圧器に比べて約７％低減し、ま
たレザービームを照射したものに比べても約２倍の改善
効果が得られている。
【００１７】
【作用】このように、三相積鉄心変圧器において、その
Ｔ接合部分に二方向性電磁鋼板を、一方Ｔ接合部分以外
には一方向性電磁鋼板を配置することにより変圧器の鉄
損を低減できることが判明したのである。
Ｔ接合部分に二方向性電磁鋼板を、一方Ｔ接合部分以外
には一方向性電磁鋼板を配置することにより変圧器の鉄
損を低減できることが判明したのである。
【００１８】この発明における二方向性電磁鋼板とは、
ミラー指数（１００）〔００１〕で表される結晶面を主
成分とする電磁鋼板であり、例えば冷間圧延を二方向に
施す（クロス圧延）ことによって製造することができ
る。また、Ｔ接合部分に供する二方向性電磁鋼板の圧延
方向における鉄損は、図３に示すとおり、同時に用いる
一方向性電磁鋼板の鉄損の３倍以下とすることが好まし
く、３倍を超える場合には変圧器鉄損はむしろ劣化す
る。
ミラー指数（１００）〔００１〕で表される結晶面を主
成分とする電磁鋼板であり、例えば冷間圧延を二方向に
施す（クロス圧延）ことによって製造することができ
る。また、Ｔ接合部分に供する二方向性電磁鋼板の圧延
方向における鉄損は、図３に示すとおり、同時に用いる
一方向性電磁鋼板の鉄損の３倍以下とすることが好まし
く、３倍を超える場合には変圧器鉄損はむしろ劣化す
る。
【００１９】
【実施例】板厚：0.23mmの電磁鋼板製品を用いて三相積
鉄心変圧器を作製した。変圧器の構成は、図２（ａ）、
（ｂ）に示したものと同じである。用いた鋼板の圧延方
向における鉄損は、一方向性電磁鋼板がＷo17/50＝0.88
W/kg 、二方向性電磁鋼板がＷt17/50＝1.23 W/kg であ
った。各変圧器の 1.7Ｔ、50Hzにおける鉄損及び騒音に
ついて測定した結果を、表３に示す。
鉄心変圧器を作製した。変圧器の構成は、図２（ａ）、
（ｂ）に示したものと同じである。用いた鋼板の圧延方
向における鉄損は、一方向性電磁鋼板がＷo17/50＝0.88
W/kg 、二方向性電磁鋼板がＷt17/50＝1.23 W/kg であ
った。各変圧器の 1.7Ｔ、50Hzにおける鉄損及び騒音に
ついて測定した結果を、表３に示す。
【００２０】
【表３】
【００２１】表３より明らかなように、この発明に従
い、Ｔ接合部分に二方向性電磁鋼板を配置した変圧器
は、従来の一方向性電磁鋼板のみにで構成した変圧器に
比べて、鉄損値を大幅に低減することができた。また表
３には、同時に測定した騒音の値も示したが、この発明
に従う変圧器は従来の変圧器に比べ騒音も低くなった。
この理由は、Ｔ接合部に二方向性電磁鋼板を用いること
によって、磁束波形の歪が小さくなったためと考えられ
る。
い、Ｔ接合部分に二方向性電磁鋼板を配置した変圧器
は、従来の一方向性電磁鋼板のみにで構成した変圧器に
比べて、鉄損値を大幅に低減することができた。また表
３には、同時に測定した騒音の値も示したが、この発明
に従う変圧器は従来の変圧器に比べ騒音も低くなった。
この理由は、Ｔ接合部に二方向性電磁鋼板を用いること
によって、磁束波形の歪が小さくなったためと考えられ
る。
【００２２】
【発明の効果】かくしてこの発明に従い、三相積変圧器
鉄心のＴ接合部分に二方向性電磁鋼板を配置することに
より、一方向性電磁鋼板のみで構成した従来の変圧器よ
りも鉄損を格段に低減することができ、ひいては電力損
失の低減に偉効を奏する。
鉄心のＴ接合部分に二方向性電磁鋼板を配置することに
より、一方向性電磁鋼板のみで構成した従来の変圧器よ
りも鉄損を格段に低減することができ、ひいては電力損
失の低減に偉効を奏する。
【図１】三相変圧器のＴ接合部分を示す図である。
【図２】この発明に従う三相変圧器の構成及び従来の構
成を示す図である。
成を示す図である。
【図３】Ｔ接合部に供する二方向性電磁鋼板と一方向性
電磁鋼板の鉄損比と変圧器鉄損改善率のの関係を示す図
である。
電磁鋼板の鉄損比と変圧器鉄損改善率のの関係を示す図
である。
１ Ｔ接合部分 ２ Ｔ接合部以外の部分
Claims (2)
- 【請求項１】 三相積変圧器鉄心において、そのＴ接合
部分に二方向性電磁鋼板を、一方Ｔ接合部分以外には一
方向性電磁鋼板を配置したことを特徴とする鉄損の低い
三相積鉄心変圧器。 - 【請求項２】 請求項１において、二方向性電磁鋼板と
一方向性電磁鋼板の圧延方向における磁束密度：1.7
Ｔ、周波数：50Hzにおける鉄損の比Ｗt17/50／Ｗo17/50
が３以下である鉄損の低い三相積鉄心変圧器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5033447A JPH06251966A (ja) | 1993-02-23 | 1993-02-23 | 鉄損の低い三相積鉄心変圧器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5033447A JPH06251966A (ja) | 1993-02-23 | 1993-02-23 | 鉄損の低い三相積鉄心変圧器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06251966A true JPH06251966A (ja) | 1994-09-09 |
Family
ID=12386796
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5033447A Pending JPH06251966A (ja) | 1993-02-23 | 1993-02-23 | 鉄損の低い三相積鉄心変圧器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06251966A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2018159604A (ja) * | 2017-03-22 | 2018-10-11 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 鉄損予測方法 |
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| KR20250150098A (ko) | 2023-03-30 | 2025-10-17 | 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 | 방향성 전자 강판 및 권철심 |
-
1993
- 1993-02-23 JP JP5033447A patent/JPH06251966A/ja active Pending
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