(57)【特許請求の範囲】
【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、
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で、かつ上記負荷時タップ切換器の駆動系に大きな衝撃力を発生しない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負荷時タップ切換器の駆動制御装置。
【請求項２】
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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電力用変圧器等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。
【０００２】
【従来の技術】
図５に示すように、変圧器タンクTRTに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MD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。
【０００３】
図３及び図４に、従来の負荷時タップ切換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,T4,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。
【０００４】
図４に、これら負荷時タップ切換器LTC及び電動機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。
【０００５】
【表１】
0004592223.tif 000002
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような、従来の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。
【０００７】
この発明は上記のような課題を解決する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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題の解決のために、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、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で、かつ上記負荷時タップ切換器の駆動系に大きな衝撃力を発生しない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ものである。
【００１０】
また、この発明に用いる位置検出器は、ロータリーエンコーダ、タイマー、シーケンサー、機械的カムスイッチのいづれかで構成されている。
【００１１】
さらに、この発明に用いる論理演算装置は、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。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図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,T4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。
【００１３】
次に、タップ切換器LTCの動作進度に応じた切換速度と、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。
【００１４】
【表２】
0004592223.tif 000003
【００１５】
上記のように、タップ切換器の動作進度の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。
【００１６】
このようにすることにより次のような効果が得られる。
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。
【００１７】
実施の形態２．
実施形態２では、上記実施形態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。
【００１８】
この形態では、タップ切換器LTCの動作進度を、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。
【００１９】
実施の形態３．
実施形態３では、更に、タップ切換器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LTC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。
【００２０】
この形態では、論理演算をシーケンサプロ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。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように、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、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、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。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による負荷時タップ切換器の駆動制御装置を示す構成図。
【図２】この発明の実施の形態１による負荷時タップ切換器の切換速度制御の動作シ−ケンスを示す図。
【図３】従来の負荷時タップ切換器の駆動制御装置を示す構成図。
【図４】従来の負荷時タップ切換器の切換速度制御の動作シ−ケンスを示す図。
【図５】従来の負荷時タップ切換器の構成を示す斜視図。
【符号の説明】
Ｗ  変圧器の巻線
R1,R2,T1,T2,T3.T4  タップ
LTC  負荷時タップ切換器
TS  タップ選択器
RS  転換器
DS  切換開閉器
FC3,FC4  固定接点
TS1,TS2  可動接点
RC1,RC2  固定接点
RS1  可動接点
Ｍ  電動機
Ｃ  インバータ
DT  位置検出装置
LG  論理演算装置
【図１】
0004592223.tif 000004
【図２】
0004592223.tif 000005
【図３】
0004592223.tif 000006
【図４】
0004592223.tif 000007
【図５】
0004592223.tif 000008