JP2003015747A - 負荷時タップ切換器の駆動制御装置 - Google Patents
負荷時タップ切換器の駆動制御装置Info
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Abstract
動系に大きな衝撃力が発生しないようにして、駆動伝達
機構おける疲労折損や異常摩耗などを少なくし、製品信
頼性を向上させる。 【解決手段】 タップ選択器及び転換器を有する負荷時
タップ切換器の動作位置を検出する位置検出器と、この
負荷時タップ切換器を駆動する電動機の電源周波数を制
御するインバータと、上記位置検出器の出力に基づいて
論理演算を行い、上記負荷時タップ切換器がその動作進
度に応じて予め設定された切換速度になるように上記イ
ンバータの出力電源周波数を制御する論理演算装置とを
備えることにより、上記負荷時タップ切換器の動作進度
に応じて切換速度を制御し、その駆動系に大きな衝撃力
が発生しないようにする。
Description
に設けられる負荷時タップ切換器の切換速度を制御する
駆動制御装置に関するものである。
取り付けられた負荷時タップ切換器LTCは、タップ切換
器TS、転換器RS、切換開閉器DS、伝達機構DTとを有し、
変圧器が励磁されている状態又は負荷がかかった状態
で、変圧器タンクTRTの側壁に設置された電動駆動装置M
Dによって連結軸SA及び歯車機構GBを通じて伝達機構DT
の駆動軸(以下LTC駆動軸という)SBに駆動力を与えら
れ、所定の順序でタップ選択器TS、転換器RS、切換開閉
器DSを動作させ、変圧器の巻線のタップを切換える装置
であるが、タップ切換器LTCの切換動作は、電動駆動装
置MD内の電動機Mの回転速度、すなわち磁極数と、供給
電源の周波数によって一定速度に決定されていた。な
お、図5において,CVはコンサベータ、PRは保護リレー
を示す。
器の駆動制御装置と、それによるタップ切換器の切換速
度、すなわち電動駆動装置MD内の電動機Mの速度制御例
を示す。図3において、Wは変圧器の巻線、T1,T2,T3,T
4,R1及びR2はこのタップ巻線に設けられたタップ、LTC
は負荷時タップ切換器でタップ選択機能を司るタップ選
択器TSと、タップ点数増加機能を司る転換器RSと、電流
開閉転流機能を司る切換開閉器DSから構成されている。
タップ選択器TSは、前記タップT1,T2,T3,T4にそれぞれ
接続された固定接点FC1,FC2,FC3,FC4と可動接点TS1,TS2
から成る。転換器RSは前記タップR1,R2にそれぞれ接続
された固定接点RC1,RC2と可動接点RS1から成る。またM
は電動駆動装置内に設けられ、伝達機構を介して負荷時
タップ切換器LTCを駆動する電動機で、Aは電動機Mの
電源を制御する電磁接触器である。Bは電動機への供給
電源解放後、電動機の惰性回転にブレーキ作用を与える
ための電磁接触器である。
び電動機Mの動作及び切換速度のシーケンスを示すが、
図ではタップ選択器TSがタップT3からタップT1へ、転換
器RSがタップR2からR1へ切換える場合を例示している。
横軸は時間を、横帯は各接点の閉成区間を、また縦軸は
切換速度と駆動軸応力の大きさを示す。下表に示す順序
で動作して、1タップ切換を完了する。
駆動制御装置によるタップ切換器LTCの駆動において
は、次の(1)式に示すように電動機Mの同期回転速度Nに
決定付けられた速度で切換動作するため、次のような問
題があった。 N=120 f/p [rpm] -------(1) 但し、N=同期回転速度, p=磁極数, f=電源周波数(Hz) 1) 電動機Mの低速度起動回転から一気に同期回転速度
(高速度)へ変化する時、電動駆動装置とタップ切換器と
の間を連結している伝達機構駆動軸の連結用ピン、ピン
穴の箇所に、駆動軸系統のガタ(伝達機構の歯車のバッ
クラッシュや締結ピンとピン穴間の隙間によるガタ)に
影響されて発生する衝撃力が作用し、繰り返し切換動作
でピン穴が摩耗拡大すると共に、連結用ピンの疲労強度
も低下し、変圧器の運転中に疲労折損する恐れがあっ
た。このために、定期的な周期でこれらの部品を新品へ
更新しなければならず、品質的な問題のみならず、経済
的にも無駄があった。 2) タップ切換器LTCのタップ選択器TS及び転換器RSの
接点切換動作は、電動機Mの同期回転速度に応じた速度
で行われるため、特にこれら接点の可動接点が固定接点
へ投入される時、接点同志がぶつかって係合するために
駆動軸に極めて大きい衝撃力が作用する。(衝撃力はぶ
つかる時の速度に大きく影響される。) このために、繰り返し切換動作による疲労強度低下も考
慮し、この衝撃力に充分耐え得る強度を持った高価な材
料を適用しなければならなかった。(衝撃力は、接点の
静的投入力に比べ3倍程度と大きい。) また、接点同志が衝突するために、タップ切換器LTCの
規定寿命耐用動作回数に到達する前に接点が異常摩耗す
る不具合もあった。 3) 電動機M停止時、電動機M及びタップ切換器LTCの負
荷による慣性で、電動機出力軸がスリップし、タップ切
換器LTCが途中で停止することを防止するために、電動
駆動装置の出力軸部に機械的にブレーキをかけるブレー
キ機構と、電動機巻線を電源開放直後に短絡して発電制
動によるブレーキをかける電気的制動の両方を採用して
いるが、停止位置にばらつきを生じ、常に安定した位置
へ停止できない難点があった。
めにためされたもので、次のことを目的とする。 1)負荷時タップ切換器の動作において、その駆動系に
大きな衝撃力が発生しないようにして、伝達機構おける
疲労折損や異常摩耗などを少なくし、製品信頼性を向上
させる。 2)タップ切換器のタップ選択器及び転換器駆動軸材料
等に発生する応力を低減させ、安価な材料の適用を図る
と共に、接点の異常摩耗防止も図る。 3)電動機停止時の停止位置を常に安定した位置で行
い、タップ切換器の途中停止の不具合をなくする。
に、この発明による負荷時タップ切換器の駆動制御装置
は、タップ選択器及び転換器を有する負荷時タップ切換
器を駆動する電動機と、この電動機の電源周波数を制御
するインバータと、上記負荷時タップ切換器の動作位置
を検出する位置検出器と、この位置検出器の出力に基づ
いて論理演算を行い、上記負荷時タップ切換器がその動
作進度に応じて予め設定された切換速度になるように上
記インバータの出力電源周波数を制御する論理演算装置
とを備えている。
て、上記電動機の起動及び停止時、または上記タップ選
択器及び転換器接点の投入・開放時において、上記負荷
時タップ切換器の切換速度が他の状態における切換速度
より低速度になるように上記インバータの出力電源周波
数を制御する。
ータリーエンコーダ、タイマー、シーケンサー、機械的
カムスイッチのいづれかで構成されている。
は、シーケンサプログラムまたはリレーシーケンス制御
を行う。
に基づいて説明する。 実施の形態1.図1に、この発明によるタップ切換器切
換切換速度制御の第1の実施形態を示す。図において、
Wは変圧器の巻線、R1,R2,T1,T2,T3及びT4は、このタッ
プ巻線に設けられたタップ、LTCは負荷時タップ切換器
でタップ選択機能を司るタップ選択器TSとタップ点数増
加機能を司る転換器RS、そして電流開閉機能を司る切換
開閉器DSとからなる。タップ選択器TSは前記タップT3,T
4にそれぞれ接続された固定接点FC3,FC4と可動接点TS1,
TS2とからなる。転換器RSは前記タップR1,R2にそれぞれ
接続された固定接点RC1,RC2と可動接点RS1とからなる。
Mは負荷時タップ切換器LTCを駆動する電動機で、Cは
電動機Mの電源を制御するインバータを、DTはタップ切
換動作位置を検出するための位置検出装置を、LGはタッ
プ切換器の動作進度に応じてインバータの出力電源周波
数を所定の値に制御するための論理演算装置を示す。
た切換速度と、この時LTC駆動軸に発生する応力の関係
について図2により説明する。この例は、タップをT3か
らT1へ切換える場合である。
負荷トルクの大きさに応じて、タップ切換器の切換速度
を変化させる。負荷トルクが印加されない区間、すなわ
ち高速度切換で切換えても衝撃力の作用しない区間は、
従来と同様の切換速度で切換え、例えば、電動機の起動
運転及び停止時、またはタップ切換器のタップ選択器及
び転換器の接点開放,投入時は、それより低速度になる
ように制御する。
が得られる。 1) 電動駆動装置からタップ切換器間を連結している
伝達機構駆動軸の連結用ピン、ピン穴の箇所に発生する
疲労折損、異常摩耗をなくし、連結部品一式を定期的に
取り替える必要がなく、経済的効果が得られるばかりで
なく、変圧器の運転信頼性の向上も図られる。(変圧器
停電の必要がなくなる。) 2)タップ切換器の可動接点と固定接点の投入係合時の
衝突動作をなくし、タップ選択器及び転換器駆動軸材料
に発生する応力を低減させ、安価な材料の適用を図ると
共に、接点の異常摩耗防止も図り、製品信頼性を向上さ
せる。 3)電動駆動装置内の機械的ブレーキ機構及び電気的制
動装置が不要となり、製品の原価低減が図られ、かつ常
に安定した停止位置での停止ができ、タップ切換器のス
リップオーバによる途中停止の不適合発生もなくなり、
製品品質が向上する。
形態1におけるタップ切換器LTCの動作位置検出器DT
を、電動駆動装置内に取り付け可能なロータリエンコー
ダ又はタイマー又は既に取り付けられている機械的カム
スイッチ又はリレーで構成し、タップ切換器LTCの動作
位置を検出できるように、すなわちタップ切換器LTCが
動作し始めてからタップ選択器TS及び転換器RSの接点の
開放・投入及び切換完了の全ての動作位置が、これらの
位置検出器を使用することで判るようにする。
度を、タップ切換器LTCを駆動する電動駆動装置内の動
作進度から直接に知り得ることができ、タップ切換器の
動作音を検出する音響位置検出方法等に比べ、はるかに
タップ切換器の動作位置検出の確実性を期することがで
きる。
ップ切換器LTCの動作位置検出装置DTからの信号入力
で、シケンサによるプログラム制御又はリレーシケンス
制御で論理演算することにより、タップ切換器LTCの動
作開始及び停止時点、 タップ選択器TS及び転換器RSの
接点の動作時点を的確に掴み、それらの動作タイミング
#時は電動機Mの電源周波数をインバータで低周波数と
して電動機Mの回転速度を低速度とし、それ以外の区間
は商用周波数による同期回転速度とし、タップ切換器LT
Cの切換速度をその動作進度に応じて制御するようにす
る。
グラム又はリレーシーケンサ制御で行うので、電動機の
論理演算による速度制御のみでなく、他の制御の機能例
えば、2台以上の変圧器の並列運転制御、タップ位置の
遠方駆動制御装置への表示等に幅広く、その制御機能を
活用できる。
ップ切換器の駆動制御装置は、タップ選択器及び転換器
を有する負荷時タップ切換器を駆動する電動機と、この
電動機の電源周波数を制御するインバータと、上記負荷
時タップ切換器の動作位置を検出する位置検出器と、こ
の位置検出器の出力に基づいて論理演算を行い、上記負
荷時タップ切換器がその動作進度に応じて予め設定され
た切換速度になるように上記インバータの出力電源周波
数を制御する論理演算装置とを備えることにより、上記
負荷時タップ切換器の動作進度に応じて切換速度を制御
し、その駆動系に大きな衝撃力が発生しないようにし
て、駆動伝達機構おける疲労折損や異常摩耗などを極め
て少なくできる。
て、上記電動機の起動及び停止時、または上記タップ選
択器及び転換器接点の投入・開放時において、上記負荷
時タップ切換器の切換速度が他の状態における切換速度
より低速度になるように上記インバータの出力電源周波
数を制御することにより、タップ切換器の可動接点と固
定接点の投入係合時の衝突動作を緩和し、タップ選択器
及び転換器駆動軸材料等に発生する応力を低減させ、安
価な材料の適用を図ることができると共に、接点の異常
摩耗防止も図り、製品信頼性を向上させることができ
る。また、電動機停止時の停止位置を常に安定した位置
で行い、タップ切換器の途中停止の不具合をなくするこ
ともできる。
切換器の駆動制御装置を示す構成図。
切換器の切換速度制御の動作シ−ケンスを示す図。
示す構成図。
動作シ−ケンスを示す図。
図。
Claims (4)
- 【請求項1】 タップ選択器及び転換器を有する負荷時
タップ切換器を駆動する電動機と、この電動機の電源周
波数を制御するインバータと、上記負荷時タップ切換器
の動作位置を検出する位置検出器と、この位置検出器の
出力に基づいて論理演算を行い、上記負荷時タップ切換
器がその動作進度に応じて予め設定された切換速度にな
るように上記インバータの出力電源周波数を制御する論
理演算装置とを備えたことを特徴とする負荷時タップ切
換器の駆動制御装置。 - 【請求項2】 上記論理演算装置は、上記電動機の起動
及び停止時、または上記タップ選択器及び転換器接点の
投入・開放時において、上記負荷時タップ切換器の切換
速度が他の状態における切換速度より低速度になるよう
に上記インバータの出力電源周波数を制御することを特
徴とする請求項1記載の負荷時タップ切換器の駆動制御
装置。 - 【請求項3】 上記位置検出器は、ロータリーエンコー
ダ、タイマー、シーケンサ、または機械的カムスイッチ
のいずれかで構成されていることを特徴とする請求項1
または2記載の負荷時タップ切換器の駆動制御装置。 - 【請求項4】 上記論理演算装置は、シーケンサプログ
ラムまたはリレーシーケンス制御を行うことを特徴とす
る請求項1または2記載の負荷時タップ切換器の駆動制
御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001204237A JP4592223B2 (ja) | 2001-07-05 | 2001-07-05 | 負荷時タップ切換器の駆動制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2001204237A JP4592223B2 (ja) | 2001-07-05 | 2001-07-05 | 負荷時タップ切換器の駆動制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003015747A true JP2003015747A (ja) | 2003-01-17 |
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ID=19040737
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4592223B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2001
- 2001-07-05 JP JP2001204237A patent/JP4592223B2/ja not_active Expired - Fee Related
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