JPH0883721A - 三相変圧器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高圧リードをタンクに設けられた貫通穴から
引き出す構成、および水平方向に複数分割構成されたタ
ンクからなる三相変圧器においても、漏れ磁束を磁気シ
ールドで確実に収束してタンクの局部温度上昇を回避す
ることのできる、低損失で構造の簡単な三相変圧器を提
供する。 【構成】 タンク４は、一組の低圧巻線２と高圧巻線３
を各主脚に巻装した三脚鉄心１を収納し、三相分の巻線
に対向するタンク壁の中央部にはタンク４を貫通する貫
通穴８を設けている。巻線からの高圧リード７は貫通穴
８からタンク４外部へ引き出される。また、方向性けい
素鋼板のような磁束を通しやすいと材質による磁気シー
ルド５は、高圧リード７および貫通穴８を避け、低圧巻
線２と高圧巻線３の端部間の長さの軸長を有しつつその
軸方向を巻線配置方向に且つタンク内壁面上下方向に分
離して並列配置される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、巻線からの漏れ磁束を
収束するためタンク内壁面に磁気シールドを設けた三相
変圧器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に変圧器が負荷をとると巻線から漏
れ磁束が発生する。図５は漏れ磁束発生の一例を示した
三相変圧器の断面図である。この三相変圧器は、三脚鉄
心１の周囲に低圧巻線２および高圧巻線３を配置し、こ
れをタンク４内に収納して構成されている。このような
三相変圧器に負荷を接続して運転した場合に、低圧巻線
２および高圧巻線３より生じた漏れ磁束が一例として図
中破線で表すように発生する。この漏れ磁束がタンク４
を構成する金属構造物に入射すると、漂遊損失の増大
や、漂遊損失により局部的な温度上昇をひきおこすこと
がある。これは、変圧器の品質、性能および信頼性を低
下させるものである。したがってこのような問題点を軽
減または除去するために、図６及び図７に示されるよう
に、タンク４の内壁面に磁気シールド５を設ける対策が
とられている。図６は従来の三相変圧器本体の断面図、
図７は従来の三相変圧器本体の平面図をそれぞれ示した
ものである。このような従来技術では、各相の高圧巻線
３に対向するタンク４内壁面上下方向に沿って、方向性
けい素鋼板のような磁束を通しやすい材質の磁気シール
ド５がそれぞれ設けられている。

【０００３】上記のような構成を有する従来の三相変圧
器に負荷を接続し運転すると、低圧巻線２と高圧巻線３
のギャップ間の漏れ磁束は、三脚鉄心１以外の部分に漂
遊するが、その中でタンク４の壁面方向に漂遊した磁束
はタンク４に入射することなしに、タンク４よりも透磁
率の大きい磁気シールド５の中を流れる。従って、タン
ク４が過熱することなく、また磁気シールド５がない場
合に比べて、発生する漂遊損失も低減できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の三相変圧器はいくつかの問題点を有してい
た．まず、図６および図７に示されているように、各相
の巻線ごとに専用の磁気シールド５が設けられている従
来の三相変圧器の構成では、磁気シールド５は、磁束を
分断しないためにもタンク内壁面上下方向に連結したも
のとして構成されることが望ましい。しかしながら、い
わゆる図８および図９に示されるようなベル形タイプの
三相変圧器のごとくタンク４を水平方向に複数個に分割
した構成を有する三相変圧器では、タンク４の分割部６
ａ，６ｂに合わせて各相の磁気シールド５もそれぞれ分
割する必要が生じる。このため、変圧器の構成が複雑に
なるばかりでなく、磁気シールドの分割部５ａ，５ｂ付
近では、磁束の一部がタンク４に入射することとなる。
この結果、磁束の集中がタンク４の局部温度上昇をひき
おこすという問題点を有していた。

【０００５】また、実際に三相変圧器を製造する場合に
は、巻線のリード７を外部に引き出すため、図１０およ
び図１１に示すように巻線に対向するタンク４の側面に
貫通穴８を設けることが必要になることがある。磁気シ
ールド５は、漏れ磁束を収束するというそれ固有の目的
を達成するため、その取付範囲にはおのずから制約があ
る。したがって貫通穴８を避けて、しかも各巻線専用の
磁気シールド５を分離することなく配置することにはし
ばしば困難が生じるという問題点を有していた。

【０００６】本発明は上記のような従来技術の問題点を
解消するために考案されたものであり、その主な目的
は、磁気シールドをタンク内壁面上下方向に分離して配
置した場合であっても、漏れ磁束を磁気シールドで確実
に収束してタンクの局部温度上昇を回避することのでき
る、構造の簡単な三相変圧器を提供することである。ま
た、本発明の他の発明は、高圧リードを、タンクに設け
られた貫通穴から引き出す構成、および水平方向に分割
構成されたタンクを有する三相変圧器においても、漏れ
磁束を効果的に収束できる三相変圧器を提供することで
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、請求項１の発明は、タンク内に配置された複数の
鉄心脚の外周囲に各々巻線された巻線を収納して成る三
相変圧器において、複数の巻線が配置される方向に延び
る軸長を有し且つこの軸長が少なくとも両端に位置する
巻線の端部間の長さを有する複数の磁気シールド板を備
え、これら複数の磁気シールド板をその軸方向を巻線配
置方向に向け且つタンク内壁面上下方向に分離して並列
配置したことを特徴とする。

【０００８】請求項２の発明は、請求項１記載の三相変
圧器において、変圧器タンクがその中央部に巻線から高
圧リードを引き出すための貫通穴を備え、この貫通穴部
に合わせて磁気シールドが分離して配置されていること
を特徴とする。

【０００９】請求項３の発明は、請求項１記載の三相変
圧器において、変圧器タンクが分割部を有し、この分割
部においてタンクが水平方向に分割構成され、タンクの
分割部と対向するタンク内壁面には磁気シールド板を配
置しないことを特徴とする。

【００１０】

【作用】上記のような構成を有する本発明の三相変圧器
は、以下のような作用を有する。

【００１１】三相変圧器の場合、各相の巻線に対向する
タンクの同一高位に入射する漏れ磁束は、大きさが等し
く、位相が１２０度ずれたものとなっている。本発明の
三相変圧器では、複数の巻線が配置される方向に延びる
軸長を有し、且つこの軸長が少なくとも両端に位置する
巻線の端部間の長さを有する複数の磁気シールド板が設
けられており、これら複数の磁気シールド板はその軸方
向を巻線配置方向に向けて配置されている。したがっ
て、タンク内壁に三相通しで取付けた磁気シールド内の
磁束は、位相の１２０度ずれた三相分の入射磁束を合成
することによってベクトル的に打ち消し合う。

【００１２】また、本発明の三相変圧器では磁気シール
ドがタンク内壁面上下方向に分離されて設けられてい
る。したがって、磁気シールドの分離された部分におけ
る漏れ磁束の集中は当然懸念されるところである。ここ
で、タンク内壁面上下方向のタンク内壁の入射磁束分布
を図１２に示す。図中、９は入射磁束量、１０はタンク
４壁面を示したもので、１１が漏れ磁束分布となる。漏
れ磁束分布１１より明らかなように、巻線の端部に対向
する部分で入射磁束は最大となり、タンク内壁面上下方
向の中央部分に対向する部分の入射磁束量は極めて少な
くなる。このように、タンク中央部は入射磁束が小さい
ため、この部分に限っては磁気シールドの取付が不要と
なる。したがって、前記三相分の入射磁束のキャンセル
作用と、この漏れ磁束分布による作用との組み合わせに
より、タンク内壁面上下方向に分離された磁気シールド
であっても漏れ磁束を効果的に収束できる。また、請求
項２記載の三相変圧器のようにタンク壁面の高さ方向中
央部に貫通穴が設けられてそこから高圧リードを引き出
す場合や、請求項３記載の三相変圧器のようにタンクが
水平方向に分割構成されている場合において、貫通穴お
よびタンク分割部を避けて分離された磁気シールドを設
けたとしても、前記の理由からタンクの内壁に漏れ磁束
の集中を起こすことはなく、タンクの局部的過熱が回避
される。

【００１３】

【実施例】以下、本発明による三相変圧器の実施例を添
付図面にしたがって具体的に説明する。なお、図１から
図１２において同一部分には同一符号を付すものとす
る。 （１）第一実施例 図１に示す第一実施例は、本発明の請求項２に対応する
三相変圧器における磁気シールド取付構成を示す断面図
であり、図２はその平面図を示したものである。図１に
おいて、タンク４は、一組の低圧巻線２と高圧巻線３を
各主脚に巻装した三脚鉄心１を収納し、三相分の巻線に
対向するタンク壁の中央部にはタンク４を貫通する貫通
穴８を設けている。巻線からの高圧リード７は貫通穴８
からタンク４外部へ引き出される。また、方向性けい素
鋼板のような磁束を通しやすいと材質による磁気シール
ド５は、高圧リード７および貫通穴８を避け、低圧巻線
２と高圧巻線３の端部間の長さの軸長を有しつつその軸
方向を巻線配置方向に且つタンク内壁面上下方向に分離
して並列配置される。

【００１４】上記のような構成を有する三相変圧器に負
荷を接続すると、低圧巻線１と高圧巻線２の間に漏れ磁
束が生じ、三脚鉄心１以外の部分に漂遊する。タンク４
の内側に漂遊した漏れ磁束は、タンク４よりも透磁率の
高い磁気シールド５に流入する。三相変圧器の場合、同
じ高位に入射するこの３つの磁束の大きさが等しいこと
は周知のとおりであり、磁気シールド内の磁束は、位相
の１２０度ずれた三相分の入射磁束を合成することによ
ってベクトル的に互い相殺される。本実施例では磁気シ
ールド５はタンク内壁面上下方向に分割して設けられて
いるが、前記の理由からタンクの内壁面における部分的
な過熱を回避することができる。

【００１５】また、本実施例における磁気シールド５
は、タンク４内壁の貫通穴８を除く上半部および下半部
に相当するの磁束量の大きい部位にしか取り付けられて
いない。しかしながら、タンク４内壁に設けてある貫通
穴８は、タンク内壁面上下方向の中央部に対向する位置
に設けているために入射磁束量が小さい。さらに磁気シ
ールド５は、三相分の巻線端部間に相当する長さを有
し、かつ水平方向に設けられている。したがって、問題
とされる漏れ磁束を十分収束し、かつ磁気シールド５の
非設置部分に対向するタンク４内壁の局部的な過熱を引
き起こすことはない。

【００１６】このように本実施例の三相変圧器では、磁
気シールド取り付けの際に貫通穴を障害としない実用的
かつ低損失で構造の簡単な変圧器を提供することができ
る。

【００１７】（２）第二実施例 図３に示す第二実施例は、本発明の請求項３に対応する
三相変圧器における磁気シールド取付構成を示す断面図
であり、図４はその平面図を示したものである。図３に
おいて、タンク４は分割部６ａ，６ｂで接続され、一組
の低圧巻線２と高圧巻線３を各主脚に巻装した三脚鉄心
１を収納している。このタンク４内壁の巻線に対向する
部分において、タンク４の継ぎ目に相当する分割部６
ａ，６ｂを避けた部位に磁気シールド５が取り付けてあ
る。

【００１８】このような構成を有する本実施例における
三相変圧器では、第一実施例と同様、タンク４内側を漂
遊した磁束は、磁気シールド５内でベクトル的に三相分
が打ち消し合う。よって、タンク４の継ぎ目に相当する
分割部６ａ，６ｂに対向するタンクの局部的な過熱は起
こらない。したがって、従来の三相変圧器例のように巻
線の高さ方向に連続して磁気シールドを取り付けること
なく、低損失で構造も簡単な三相変圧器を提供すること
ができる。

【００１９】（３）その他の実施例 なお、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、各構成で用いられる部材の材質および形状は適
宜変更可能である。例えば、貫通穴はタンク内壁におい
てタンク内壁面上下方向に関して中央部に相当する位置
であれば良く、その数および位置は問わない。したがっ
て、タンク両壁面に貫通穴を設けることも可能である。
また、タンクは、水平方向に複数個に分割できる構造し
た場合でも、継ぎ目の両側に三相通しの磁気シールドを
取り付けることで上記と同様の効果を得ることが可能で
ある。さらに、請求項３と請求項４の構造を合わせ持つ
タンクにおいても同様である。

【００２０】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、磁気シー
ルドがタンク内壁面上下方向に分離して並列配置された
三相変圧器、例えば高圧リードをタンクに設けられた貫
通穴から引き出したり、水平方向に分割構成されたタン
クを有する三相変圧器においても、漏れ磁束を磁気シー
ルドで確実に収束してタンクの局部温度上昇を回避する
ことを可能とし、低損失かつ実用的で構造の簡単な三相
変圧器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例の三相変圧器の磁気シール
ド部分の断面図。

【図２】本発明の第一実施例の三相変圧器の磁気シール
ド部分の平面図。

【図３】本発明の第二実施例の三相変圧器の磁気シール
ド部分の断面図。

【図４】本発明の第二実施例の三相変圧器の磁気シール
ド部分の平面図。

【図５】磁気シールドを持たない一般の変圧器断面の漏
れ磁束図。

【図６】従来の三相変圧器における磁気シールド取付構
造の一例を示す断面図。

【図７】図６の平面図。

【図８】従来の三相変圧器タンクが分割された変圧器に
おける磁気シールド取付構造の断面図。

【図９】図８の平面図。

【図１０】従来の高圧リード引き出し用の貫通穴を有す
る三相変圧器における磁気シールド取付構造の断面図。

【図１１】図１０の平面図。

【図１２】磁気シールドを持たない一般の変圧器のタン
ク壁の漏れ磁束分布図。

【符号の説明】

１…三脚鉄心 ２…低圧巻線 ３…高圧巻線 ４…タンク ５…磁気シールド ６ａ、６ｂ…分割部 ７…高圧リード ８…貫通穴 ９…入射磁束量 １０…タンク壁面 １１…漏れ磁束分布

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タンク内に配置された複数の鉄心脚の外
   周囲に各々巻線された巻線を収納して成る三相変圧器に
   おいて、 前記複数の巻線が配置される方向に延びる軸長を有し且
   つこの軸長が少なくとも両端に位置する巻線の端部間の
   長さを有する複数の磁気シールド板を備え、これら複数
   の磁気シールド板をその軸方向を前記巻線配置方向に向
   け且つ前記タンク内壁面上下方向に分離して並列配置し
   たことを特徴とする三相変圧器。
2. 【請求項２】 前記変圧器タンクがその中央部に巻線か
   ら高圧リードを引き出すための貫通穴を備え、この貫通
   穴部に合わせて前記複数の磁気シールドが分離して配置
   されていることを特徴とする請求項１記載の三相変圧
   器。
3. 【請求項３】 前記変圧器タンクが分割部を有し、この
   分割部において前記タンクが水平方向に分割構成され、
   前記タンクの分割部と対向するタンク内壁面には前記磁
   気シールド板を配置しないことを特徴とする請求項１記
   載の三相変圧器。