JP2008177325A - Stationary induction apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は変圧器やリアクトル等の静止誘導電器に係り、特に鉄心締付金具に非磁性体シールドを備えた静止誘導電器に関するものである。 The present invention relates to a stationary induction device such as a transformer or a reactor, and more particularly to a stationary induction device having a non-magnetic shield on an iron core fastening bracket.
変圧器やリアクトル等の静止誘導電器は、ますます大容量化しており、例えば変圧器の場合には全体構造が大型化している。変圧器の大型化は、運転の際にタンク内部に収納する巻線や巻線より引き出すリード線からの漏れ磁束も増加することになる。漏れ磁束は、変圧器の構造物に侵入して渦電流を誘起し、渦電流に基づき局部的な温度上昇を引き起こし、損失を増大させるため、製品の性能や信頼性等の面から問題となる。 Static induction machines such as transformers and reactors have an increasing capacity. For example, in the case of a transformer, the overall structure is enlarged. Increasing the size of the transformer also increases the leakage magnetic flux from the windings housed in the tank and the lead wires drawn from the windings during operation. Leakage magnetic flux penetrates into the structure of the transformer, induces eddy currents, causes a local temperature rise based on the eddy currents, and increases losses. This causes problems in terms of product performance and reliability. .
珪素鋼板を積層して形成する変圧器鉄心は、鉄心脚間を連結する上下の継鉄部に、断面がL字状やコ字状の鉄心締付金具を配置して締め付けて一体に構成している。この上下の鉄心締付金具は、通常継鉄部を押圧する垂直部材と、この垂直部材の一端側に固定して巻線の端面に対向する水平部材とから形成される。 Transformer iron cores formed by laminating silicon steel sheets are constructed integrally by placing and tightening L-shaped or U-shaped iron core fasteners on the upper and lower yokes connecting the core legs. ing. The upper and lower iron core fastening brackets are formed of a vertical member that normally presses the yoke portion, and a horizontal member that is fixed to one end of the vertical member and faces the end face of the winding.
鉄心締付金具の水平部材は、巻線端面に近接して対向することから、漏れ磁束の侵入による局部温度上昇を極力低減する必要がある。このため、鉄心締付金具は、巻線端面と直接対向する水平部材、更には垂直部材の他端側或いは反巻線側の水平部材の面に、鉄心締付金具の電気抵抗よりも小さな銅やアルミニュウムの非磁性体シールドを、鉄心締付金具の長手方向に延びるように配置することが提案されている(特許文献1参照)。 Since the horizontal member of the iron core clamp is close to and opposed to the end face of the winding, it is necessary to reduce the local temperature rise due to the intrusion of the leakage magnetic flux as much as possible. For this reason, the iron core clamp is made of copper that is smaller than the electrical resistance of the iron core clamp on the horizontal member that directly faces the winding end face, and on the other end of the vertical member or the horizontal member on the non-winding side. It has been proposed to arrange a nonmagnetic shield of aluminum or aluminum so as to extend in the longitudinal direction of the iron core fastener (see Patent Document 1).
鉄心締付金具の水平部材の面等に配置する非磁性体シールドは、漏れ磁束がに進入した場合、この非磁性シールドには漏れ磁束による渦電流が流れ、渦電流により生ずる磁束が、漏れ磁束を打ち消すように働くから、漏れ磁束の侵入を抑制でき、鉄心締付金具部分が局部的に温度上昇するのを防ぎ、損失の増大を防止できる。 The non-magnetic shield placed on the surface of the horizontal member of the iron core clamp, etc., when leakage magnetic flux enters the eddy current due to the leakage magnetic flux flows into this non-magnetic shield, and the magnetic flux generated by the eddy current becomes the leakage magnetic flux. Therefore, the intrusion of leakage magnetic flux can be suppressed, the temperature of the iron core fastener can be prevented from rising locally, and the loss can be prevented from increasing.
鉄心締付金具の水平部材に、特許文献1の如く非磁性体シールドを配置すると、特に巻線に対向する位置付近では、漏れ磁束が鉄心締付金具の水平部材に侵入するとき、非磁性体シールドに漏れ磁束を打ち消す方向に渦電流が水平方向に流れる。この渦電流で生ずる磁束の反抗力で打ち消し、漏れ磁束が鉄心締付金具へ侵入するのを阻止し、局部的な温度上昇を引き起こすのを防止できる。 When a non-magnetic shield is arranged on the horizontal member of the iron core fastener as in Patent Document 1, when the leakage magnetic flux enters the horizontal member of the iron core fastener, particularly near the position facing the winding, the non-magnetic material is used. An eddy current flows in the horizontal direction in a direction that cancels out the leakage flux to the shield. The magnetic flux generated by the eddy current can be counteracted to prevent the leakage magnetic flux from entering the iron core fastening bracket, thereby preventing a local temperature rise.
しかし、鉄心締付金具の水平部材の巻線間に対向する位置付近では、その長手方向に流れる漏れ磁束を打ち消すように、非磁性体シールドに渦電流が適切に流れないため、鉄心締付金具の巻線間に対向する位置で局部的な温度上昇を起こし、損失を低減することができない問題がある。これは鉄心締付金具の水平部材の巻線間に対向する位置付近は、渦電流は水平方向から垂直方向に向って流れるため、発生する磁束も漏れ磁束を打ち消すようにはならないことに起因している。 However, since the eddy current does not flow properly through the non-magnetic shield so as to cancel the leakage magnetic flux flowing in the longitudinal direction near the position between the windings of the horizontal member of the iron core clamp, the core clamp There is a problem that a local temperature rise is caused at a position facing between the windings, and loss cannot be reduced. This is because the eddy current flows from the horizontal direction to the vertical direction in the vicinity of the position between the windings of the horizontal member of the iron core clamp, so that the generated magnetic flux does not cancel the leakage flux. ing.
本発明の目的は、簡単な構造で鉄心締付金具部分の温度上昇を抑制でき、損失が低減できる静止誘導電器を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a static induction electric appliance that can suppress a temperature rise of an iron core fastening bracket portion with a simple structure and can reduce loss.
本発明の静止誘導電器は、複数の鉄心脚とこの上下の継鉄部とからなる鉄心と、前記各鉄心脚部に巻回する巻線とを有し、前記各継鉄部の両側に配置する鉄心締付金具は、少なくとも前記継鉄部を押圧する垂直部材と、前記垂直部材の一端側に固定して巻線の端面に対向する水平部材とからなり、前記水平部材の巻線と対向する面及び垂直部材の他端側に、それぞれ前記鉄心締付金具の長手方向に延びる非磁性体シールドを配置して静止誘導電器を構成する際に、前記巻線間に対応する前記鉄心締付金具の水平部材の位置に、前記垂直部材の他端側の非磁性体シールドに向かう渦電流を流す補助非磁性体シールドを設けて構成したことを特徴としている。 The static induction electric machine of the present invention has an iron core composed of a plurality of iron core legs and upper and lower yoke portions, and a winding wound around each of the iron core leg portions, and is disposed on both sides of each of the yoke portions. The iron core fastening bracket includes a vertical member that presses at least the yoke portion, and a horizontal member that is fixed to one end of the vertical member and faces an end face of the winding, and faces the winding of the horizontal member. When the non-magnetic shield extending in the longitudinal direction of each of the iron core clamps is disposed on the other surface and the other end of the vertical member, the iron core clamp corresponding to the gap between the windings is formed It is characterized in that an auxiliary non-magnetic shield that allows an eddy current to flow toward the non-magnetic shield on the other end of the vertical member is provided at the position of the horizontal member of the metal fitting.
好ましくは、前記補助非磁性体シールドは、長手方向に延びる平板状の補助非磁性体シールドと、前記垂直部材の他端側の非磁性体シールド側に延びる平板状の補助非磁性体シールドとから構成したことを特徴としている。 Preferably, the auxiliary nonmagnetic shield includes a flat auxiliary nonmagnetic shield extending in the longitudinal direction and a flat auxiliary nonmagnetic shield extending toward the nonmagnetic shield on the other end of the vertical member. It is characterized by the construction.
また、好ましくは、前記鉄心締付金具は、垂直部材の他端側に固定されて反巻線側となる水平部材を有して断面コ字状に形成され、前記反巻線側の水平部材の面に、非磁性体シールドを設けて構成したことを特徴としている。 Preferably, the iron core fastening bracket has a horizontal member that is fixed to the other end side of the vertical member and that is on the non-winding side, and is formed in a U-shaped cross section, and the horizontal member on the anti-winding side It is characterized in that a non-magnetic shield is provided on the surface.
更に、好ましくは、前記鉄心締付金具は、前記水平部材と前記垂直部材間を連結する補強部材を有し、前記補強部材の両側面に断面がL字状の前記補助非磁性体シールドを設けて構成したことを特徴としている。 Further preferably, the iron core fastening bracket includes a reinforcing member for connecting the horizontal member and the vertical member, and the auxiliary nonmagnetic shield having an L-shaped cross section is provided on both side surfaces of the reinforcing member. It is characterized by being configured.
本発明のように静止誘導電器を構成すれば、鉄心締付金具部分を複雑にすることなく、簡単な構造で漏れ磁束の侵入を阻止できるから、鉄心締付金具の水平部材の巻線間に対応する位置付近における局部的な温度上昇を大幅に抑制でき、損失の増加を低減することができる効果がある。 If the static induction electric machine is configured as in the present invention, it is possible to prevent intrusion of leakage magnetic flux with a simple structure without complicating the iron core clamp part, and therefore between the windings of the horizontal member of the iron core clamp. There is an effect that a local temperature rise in the vicinity of the corresponding position can be significantly suppressed, and an increase in loss can be reduced.
本発明の静止誘導電器では、複数の鉄心脚部とこの上下の継鉄部とを有し、前記各継鉄部の両側に鉄心締付金具を配置する鉄心と、前記各鉄心脚部に巻回する巻線とを有している。鉄心締付金具は少なくとも前記継鉄部を押圧する垂直部材と、この垂直部材の一端側に固定して巻線の端面に対向する水平部材とからなっており、水平部材が巻線と対向する面及び垂直部材の他端側に、それぞれ鉄心締付金具の長手方向に延びる非磁性体シールドを配置している。しかも、前記垂直部材の他端側の非磁性体シールドに向かう渦電流を流す補助非磁性体シールドを設けて構成している。 The static induction electric machine according to the present invention has a plurality of core leg portions and upper and lower yoke portions, and an iron core in which an iron core fastener is disposed on both sides of each of the yoke portions, and is wound around each of the iron core leg portions. And a winding to rotate. The iron core clamp includes at least a vertical member that presses the yoke portion, and a horizontal member that is fixed to one end of the vertical member and faces the end face of the winding, and the horizontal member faces the winding. A non-magnetic shield extending in the longitudinal direction of the iron core clamp is disposed on the other end of the surface and the vertical member. In addition, an auxiliary nonmagnetic shield that allows eddy current flowing toward the nonmagnetic shield on the other end of the vertical member is provided.
本発明を三相3脚変圧器に適用した図1(a)、(b)及び図2に示す実施例を用いて説明する。三相3脚変圧器は、よく知られているようにタンク(図示しない)の内部に変圧器本体を収納し、タンク内に絶縁用及び冷却媒体用として活用する絶縁油や絶縁ガス等の絶縁媒体を封入して製作する。 The present invention will be described with reference to FIGS. 1 (a), 1 (b) and FIG. 2 in which the present invention is applied to a three-phase / three-leg transformer. As is well known, a three-phase tripod transformer contains a transformer body inside a tank (not shown) and insulates insulating oil and gas used for insulation and cooling medium in the tank. Enclose the medium and make it.
三相3脚の変圧器本体は、図1(a)及び図2に示す如く各相の鉄心脚部1と、各鉄心脚部1の上下に配置する継鉄部2と、上下の継鉄部2の両側にそれぞれ配置して締付固定する鉄心締付金具3とにより、珪素鋼板を積層した積層鉄心を形成し、この各鉄心脚部1に図1(b)に示す如くそれぞれU相、V相、W相の一次側及び二次側の巻線4を配置して構成する。
As shown in FIGS. 1 (a) and 2, the three-phase / three-leg transformer body includes an iron core leg portion 1 for each phase, a
図1(a)、(b)及び図2の例では、上下の各鉄心締付金具3は、継鉄部2を押圧する垂直部材3Aと、この垂直部材3Aの一端側に固定して巻線4の端面に対向する水平部材3Bとからなる略L字状に構成されている。そして、上下の鉄心締付金具3の水平部材3Bには、巻線に直接対向する平面部分に、鉄心締付金具3の長手方向に延びる非磁性体シールド5を配置し、また垂直部材3Aの他端側にも同様に非磁性体シールド6を配置している。非磁性体シールド5、6の材質は、よく知られているように鉄心締付金具3よりも電気抵抗が著しく小さい銅やアルミニウム等の良導電性材料が用いられる。
その上、鉄心締付金具3の水平部材3Bには、本発明により非磁性体シールド5、6を設ける平面とは異なる面の特定位置、つまり左右の巻線4間に対応する位置(相間部)に、平板状の補助非磁性体シールド7を設け、また鉄心締付金具3の垂直部材3Aにも、同様な位置に平板状の補助非磁性体シールド8を設けている。このように配置したので、補助非磁性体シールド7、8と非磁性体シールド6は、電器的に結合された状態となる。これら補助非磁性体シールド7及び8にも、非磁性体シールド5、6と同様な良導電性材料を使用し、同様な手段で固定する。
In the example of FIGS. 1A, 1B, and 2, the upper and lower iron
In addition, the
このように構成すれば、破線矢印で示すようにU相、V相、W相の巻線4の漏れ磁束Φ1が発生し、鉄心締付金具3に侵入しようとすると、非磁性体シールド5及び6の働き、即ち非磁性体シールド5及び6の両者に、漏れ磁束Φ1を打ち消す方向に流れる渦電流により生ずる磁束の反抗力で阻止され、漏れ磁束Φ1が殆ど鉄心締付金具3に侵入しなくなる。
With this configuration, as indicated by broken line arrows, leakage magnetic flux Φ1 of the U-phase, V-phase, and W-
鉄心締付金具3の垂直部材3A及び水平部材3B間で、実線矢印で示すように循環する渦電流が流れるとき、その大部分が良導電性材料の非磁性体シールド5及び6を流れるため、局部的な温度上昇が抑制される。しかも、各相の巻線4間の位置に対応する個所に補助非磁性体シールド7及び8を配置しているので、鉄心締付金具3の水平部材3B中を破線矢印のように流れる漏れ磁束Φ2に基づく渦電流は、図1(a)及び図2に矢印で示すように良導電性材料の補助非磁性体シールド7及び8を流れる。このため、鉄心締付金具3の水平部材3Bにおける左右の巻線4間に対応する位置(相間部)で、局部的な温度上昇による問題なくすことができ、損失の増加を抑制することができる。
When a circulating eddy current flows between the
本発明の他の実施例である図3及び図4の三相3脚変圧器は、実施例1と同一部分を同符号で示している。この図3では、鉄心締付金具3が、垂直部材3Aの他端側に反巻線側となる水平部材3Cを固定して断面コ字状に形成した例である。そして、反巻線側の水平部材3Cの面に、非磁性体シールド6を設け、鉄心締付金具3の水平部材3Bには、上記実施例と同様に各相の巻線4間の位置に対応する個所に、補助非磁性体シールド7及び8を配置したものである。
3 and 4 which are other embodiments of the present invention, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. FIG. 3 shows an example in which the iron
この実施例においても、漏れ磁束Φ1が鉄心締付金具3に侵入するのを効果的に防止でき、水平部材3Bの巻線4間(相間部)付近を長手方向に流れる漏れ磁束Φ2による渦電流も、図3及び図4に実線矢印で示す如く補助非磁性体シールド7及び8を流れるため、上記実施例と同様な効果を達成することができる。
Also in this embodiment, the leakage magnetic flux Φ1 can be effectively prevented from entering the iron core fastening fitting 3, and the eddy current due to the leakage magnetic flux Φ2 flowing in the longitudinal direction between the windings 4 (interphase portion) of the
本発明の別の実施例である図5及び図6に示す三相3脚変圧器も同様に、実施例1と同一部分を同符号で示している。図5では、鉄心締付金具3は、図3と同様に断面コ字状にしたものを用いており、そして垂直部材3Aと水平部材3Bとの間に補強部材9を配置し、両者間を連結して機械的強度を増加させたものである。この構造では、巻線4間(相間部)に位置する補強部材9を活用し、断面がL字状に加工した補助非磁性体シールド10を、補強部材9の両側面に配置したものである。
Similarly, a three-phase three-leg transformer shown in FIGS. 5 and 6 which is another embodiment of the present invention is denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment. In FIG. 5, the iron core fastening fitting 3 has a U-shaped cross section as in FIG. 3, and a reinforcing
この実施例でも、渦電流は図3及び図4に実線矢印で示す如く、補助非磁性体シールド7及び8を流れるため、上記の各実施例と同様な効果を達成することができる。
Also in this embodiment, the eddy current flows through the auxiliary
上記した各実施例においては、本発明を三相3脚変圧器に適用した例で説明したが、単相変圧器や三相5脚変圧器更にはリアクトルに適用し、同様に巻線間に対応する鉄心締付金具の水平部材の位置に、垂直部材の他端側の非磁性体シールドに向かう渦電流を流す補助非磁性体シールドを設けることができることは明らかであり、この場合にも同様な効果を達成することができる。 In each of the above-described embodiments, the present invention has been described with reference to an example in which the present invention is applied to a three-phase three-leg transformer. However, the present invention is applied to a single-phase transformer, a three-phase five-leg transformer, and a reactor. It is clear that an auxiliary non-magnetic shield that allows eddy current to flow toward the non-magnetic shield on the other end of the vertical member can be provided at the position of the corresponding horizontal member of the iron core clamp. Effects can be achieved.
1…鉄心脚部、2…継鉄部、3…鉄心締付金具、3A…垂直部材、3B、3C…水平部材、4…巻線、5、6…非磁性体シールド、7、8、10…補助非磁性体シールド、9…補強部材。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Iron core leg part, 2 ... Joint part, 3 ... Iron core fastening metal fitting, 3A ... Vertical member, 3B, 3C ... Horizontal member, 4 ... Winding, 5, 6 ... Nonmagnetic shield, 7, 8, 10 ... auxiliary nonmagnetic shield, 9 ... reinforcing member.
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