特許 7522253 負荷時タップ切換装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-16

(45)【発行日】2024-07-24

(54)【発明の名称】負荷時タップ切換装置

(51)【国際特許分類】

   H01F 29/04 20060101AFI20240717BHJP

【ＦＩ】

H01F29/04 502Z

H01F29/04 502K

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2023045412

(22)【出願日】2023-03-22

【審査請求日】2023-04-24

(73)【特許権者】

【識別番号】000000262

【氏名又は名称】株式会社ダイヘン

(74)【代理人】

【識別番号】100114557

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 英仁

(74)【代理人】

【識別番号】100078868

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 登夫

(72)【発明者】

【氏名】辻本 剛平

【審査官】古河 雅輝

(56)【参考文献】

【文献】特開平０８－０３７１１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０３－０９３４９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０２－１３１３９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６３－１４０６９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１３０９５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１９２０５４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｆ ２９／００－３８／１２

Ｈ０１Ｆ ３８／１６

Ｈ０２Ｊ １３／００

Ｈ０２Ｐ ８／００－ ８／４２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

負荷時タップ切換器と、
前記負荷時タップ切換器のタップ切換を制御する制御装置を備える制御盤と、
前記制御盤からの制御信号に応じて、前記負荷時タップ切換器の切換動作を行う切換駆動部とを備え、
前記制御装置は、
前記切換駆動部に設けられた位置センサからの位置情報を取得し、
取得した位置情報に基づき、前記負荷時タップ切換器におけるタップ位置を示すタップ位置信号を生成し、
生成したタップ位置信号を前記制御盤に設けられた表示器に出力し、
前記制御装置の出力接点には、カムスイッチが接続されており、
前記カムスイッチは、奇数側のタップに対応する奇数側カムスイッチと、偶数側のタップに対応する偶数側カムスイッチとを含み、
前記負荷時タップ切換器のタップが切り換えられる際、前記奇数側カムスイッチ及び前記偶数側カムスイッチは非通電状態となることにより、前記制御装置の前記出力接点から前記表示器への導通を遮断する
負荷時タップ切換装置。

【請求項2】

前記切換駆動部は、ステッピングモータ又はサーボモータであり、
前記位置センサは、前記ステッピングモータ又はサーボモータを駆動するパルス信号に基づき生成した位置情報を出力する
請求項１に記載の負荷時タップ切換装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、負荷時タップ切換装置に関する。

【背景技術】

【0002】

タップ切換器制御機構により駆動されるように構成されたタップ位置信号器が知られている（特許文献１）。特許文献１のタップ位置信号器は、タップ切換器の現在のタップ位置でオン又はオフするスイッチであり、制御盤のタップ位置表示等にて使用される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】実全昭５２－０４７７１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１のタップ位置信号器は、負荷時タップ切換器の切換動作を行う切換駆動部に設けられた位置センサからの位置情報に基づき、タップ位置信号を生成する観点について考慮されていない。

【0005】

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、負荷時タップ切換器の切換動作を行う切換駆動部に設けられた位置センサからの位置情報に基づき、タップ位置信号を効率的に出力することができる負荷時タップ切換装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様に係る負荷時タップ切換装置は、負荷時タップ切換器と、前記負荷時タップ切換器のタップ切換を制御する制御装置を備える制御盤と、前記制御盤からの制御信号に応じて、前記負荷時タップ切換器の切換動作を行う切換駆動部とを備え、前記制御装置は、前記切換駆動部に設けられた位置センサからの位置情報を取得し、取得した位置情報に基づき、前記負荷時タップ切換器におけるタップ位置を示すタップ位置信号を生成し、生成したタップ位置信号を前記制御盤に設けられた表示器に出力する。

【0007】

本態様にあたっては、負荷時タップ切換装置は、負荷時タップ切換器の動力に、例えばステッピングモータ又はサーボモータ等にて構成された切換駆動部を用いる。負荷時タップ切換装置を制御する制御盤は、例えば、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）にて構成される制御装置を含み、当該制御装置は、制御信号を切換駆動部に出力することにより、切換駆動部の駆動量を制御する。これにより、負荷時タップ切換器のタップを切り換え、定められている変圧比となるタップ位置にすることができる。制御装置（ＰＬＣ）は、切換駆動部に設けられた位置センサからの位置情報を取得し、当該位置情報を変換することにより、タップ位置信号を生成する。制御装置（ＰＬＣ）は、生成したタップ位置信号を例えば、制御盤に設けられた表示器（制御盤表示器）に出力する。このように切換駆動部に設けられた位置センサからの位置情報を用いて、タップ位置信号を生成することにより、タップ位置信号器の機能を満足しつつ、低コスト、省スペース及び高寿命化を図った負荷時タップ切換装置を提供することができる。すなわち、タップ点数分の固定接点とこれを選択する可動接点から構成されたタップ位置信号器においては、組み立て工数、配線作業の難易性、及び設置スペースの占有が大きくなる等が想定される。更にスペース上の観点から接点容量を大きくすることにも制約があり、比較的に接点寿命が短いことに加え、機械的な摺動による摩耗も寿命に影響することが懸念される。これに対し、本態様の負荷時タップ切換装置を用いることにより、これら事項に対し有効に対応することができる。

【0008】

本開示の一態様に係る負荷時タップ切換装置は、前記制御装置の出力接点には、カムスイッチが接続されており、前記カムスイッチは、奇数側のタップに対応する奇数側カムスイッチと、偶数側のタップに対応する偶数側カムスイッチとを含み、前記負荷時タップ切換器のタップが切り換えられる際、前記奇数側カムスイッチ及び前記偶数側カムスイッチは非通電状態となることにより、前記制御装置の前記出力接点から前記表示器への導通を遮断する。

【0009】

本態様にあたっては、制御装置（ＰＬＣ）の出力接点（ＰＬＣ出力接点）には、カムスイッチが接続されており、カムスイッチは、奇数側のタップに対応する奇数側カムスイッチと、偶数側のタップに対応する偶数側カムスイッチとを含む。負荷時タップ切換器のタップが切り換えられる際、奇数側カムスイッチ及び偶数側カムスイッチは無通電状態となることにより、制御装置（ＰＬＣ）の出力接点（ＰＬＣ出力接点）から表示器への導通が、遮断されるものとなる。このように負荷時タップ切換器の外部に設けた独立したカムスイッチを用いることにより、仮に、制御装置（ＰＬＣ）の出力接点（ＰＬＣ出力接点）の接点寿命が、従来のタップ位置信号器に相当する寿命を満足していない場合であっても、タップが切り換えられる際において制御装置（ＰＬＣ）の出力接点（ＰＬＣ出力接点）は無通電状態とすることができる。これにより、制御装置の出力接点（ＰＬＣ出力接点）を保護することができ、制御装置の出力接点（ＰＬＣ出力接点）の経年劣化が過度に進むことを抑制し、製品寿命を担保することができる。

【0010】

本開示の一態様に係る負荷時タップ切換装置は、前記切換駆動部は、ステッピングモータ又はサーボモータであり、前記位置センサは、前記ステッピングモータ又はサーボモータを駆動するパルス信号に基づき生成した位置情報を出力する。

【0011】

本態様にあたっては、切換駆動部（ステッピングモータ又はサーボモータ）は、ステッピングモータ又はサーボモータであり、当該ステッピングモータ又はサーボモータは、制御装置（ＰＬＣ）から出力された制御信号が変換されたパルス信号に応じて、回転数又は回転角度等の駆動制御が行われる。位置センサは、当該パルス信号に基づき生成した位置情報を制御装置（ＰＬＣ）に出力するため、制御装置（ＰＬＣ）は、タップ位置信号の元データとなる位置情報を効率的に取得することができる。なお、位置センサによる位置情報の生成はパルス信号に基づく場合に限定されず、位置センサは、例えば、ロータリーエンコーダ又はフォトトランジスタ等のセンサにて構成され、ステッピングモータ又はサーボモータの回転子の回転状態（回転位置）を検出することにより、位置情報を生成するものであってもよい。

【発明の効果】

【0012】

負荷時タップ切換器の切換動作を行う切換駆動部に設けられた位置センサからの位置情報に基づき、タップ位置信号を効率的に出力する負荷時タップ切換装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】実施形態１に係る負荷時タップ切換装置の構成例を示す図である。

【図2】負荷時タップ切換器の回路図である。

【図3】カムスイッチの動作態様を示す説明図である。

【図4】制御装置（ＰＬＣ）の処理手順の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

（実施形態１）
以下、実施の形態について、図面に基づいて説明する。図１は、実施形態１に係る負荷時タップ切換装置１の構成例を示す図である。図２は、負荷時タップ切換器２の回路図である。負荷時タップ切換装置１は、負荷時タップ切換器２、制御盤３、及び切換駆動部５を備える。

【0015】

負荷時タップ切換器２は、タップ選択器２１と切換開閉器２２とを備える。タップ選択器２１は、主巻線Ｗが接続されるタップ巻線Ｗｔと、タップ巻線Ｗｔに設けられた偶数側タップ（ｔ２，ｔ４，ｔ６，ｔ８，ｔ１０）及び奇数側タップ（ｔ１，ｔ３，ｔ５，ｔ７，ｔ９，ｔ１１，）を有する。タップ選択器２１は、更に偶数タップ選択器Ｔ２と奇数タップ選択器Ｔ１とを有する。奇数タップ選択器Ｔ１は、奇数側タップ（ｔ１，ｔ３，ｔ５，ｔ７，ｔ９，ｔ１１，）のいずれかのタップと電気的に接続され、タップ巻線Ｗｔのリアクトルの巻き数を可変させることにより、変圧比を調整する。偶数タップ選択器Ｔ２は、偶数側タップ（ｔ２，ｔ４，ｔ６，ｔ８，ｔ１０）のいずれかのタップと電気的に接続され、タップ巻線Ｗｔのリアクトルの巻き数を可変させることにより、変圧比を調整する。

【0016】

負荷時タップ切換器２は、切換駆動部５からの動力によって動かされる可動接点として、奇数タップ選択器Ｔ１と偶数タップ選択器Ｔ２とを有する。負荷時タップ切換器２は、偶数側タップ（ｔ２，ｔ４，ｔ６，ｔ８，ｔ１０）及び奇数側タップ（ｔ１，ｔ３，ｔ５，ｔ７，ｔ９，ｔ１１，）から成るタップ点数分の固定接点を有する。

【0017】

切換開閉器２２は、第１固定接点、第２固定接点及び可動接点を備える。第１固定接点は、奇数タップ選択器Ｔ１に電気的に接続されている。第２固定接点は、偶数タップ選択器Ｔ２に電気的に接続されている。可動接点は、中性線に接続されている。第１固定接点と、可動接点と中性線との接続接点との間には、限流抵抗Ｒが介在してある。可動接点は、第１固定接点及び第２固定接点の間で揺動可能に構成されており、いずれかの固定接点と接触することにより、この固定接点に接続されているタップを介して、主巻線Ｗと中性線Ｎとが接続される。可動接点を第１固定接点及び第２固定接点の間で切り替える際に循環電流が流れるが、限流抵抗（Ｒ）によって循環電流を抑制することができる。

【0018】

制御盤３は、例えばＰＬＣ（Programmable Logic Controller）にて構成される制御装置４、及び表示器３１、切換駆動部５、カムスイッチ６を含む。切換駆動部５は、制御盤３の内部に設けられている場合に限定されず、制御盤３の外部に配置されているものであってもよい。制御盤３に設けられた制御装置４は、切換駆動部５及び表示器３１（制御盤表示器）と、例えば信号線又は通信線等により通信可能に接続されている。切換駆動部５と負荷時タップ切換器２とは連接されており、負荷時タップ切換器２のタップの切り換えは、切換駆動部５から印加された動力によって行われる。すなわち、負荷時タップ切換器２の動力に切換駆動部５が用いられている。

【0019】

制御盤３に設けられた制御装置４は、所定の変圧比となるように制御信号を切換駆動部５に出力する。切換駆動部５は、例えばステッピングモータ又はサーボモータにて構成されており、制御装置４からの制御信号に応じて回転駆動することにより、負荷時タップ切換器２のタップを所定の変圧比となるタップ位置に切り換える。

【0020】

ステッピングモータ又はサーボモータにて構成された切換駆動部５は、当該ステッピングモータ又はサーボモータの位置情報を検出する位置センサ５１を備える。当該位置センサ５１は、ステッピングモータ又はサーボモータに内蔵されているものであってもよい。切換駆動部５（ステッピングモータ又はサーボモータ）は、制御装置４からの制御信号に応じて回転駆動するものとなり、当該制御信号が変換されたパルス信号に応じて、回転数又は回転角度等の駆動制御を行う。

【0021】

位置センサ５１は、例えば、当該パルス信号に基づき位置情報を生成する。又は、位置センサ５１は、例えば、ロータリーエンコーダ又はフォトトランジスタ等のセンサにて構成されるものであってもよい。この場合、位置センサ５１は、ステッピングモータ又はサーボモータの回転子の回転状態（回転位置）を検出することにより、位置情報を生成するものであってもよい。位置センサ５１は、生成した位置情報を、信号線等を介して制御装置４に出力する。

【0022】

制御装置４は、位置センサ５１から取得した位置情報に基づき、負荷時タップ切換器２におけるタップ位置を示すタップ位置信号を生成する。制御装置４は、例えば、ステッピングモータ又はサーボモータの回転特性等に基づき位置情報を変換することにより、タップ位置信号を生成（導出）するものであってもよい。制御装置４は、生成したタップ位置信号を制御盤３に設けられた表示器３１に出力する。表示器３１は、制御装置４からのタップ位置信号に応じた表示態様を行うことにより、当該タップ位置信号に対応した現時点におけるタップ位置が表示又は報知される。

【0023】

図３は、カムスイッチ６の動作態様を示す説明図である。本実施形態における図示にて、タップ位置が変更（タップ位置：１から２）される際における、カムスイッチ６及び制御装置４の出力接点４１（ＰＬＣ出力接点）の状態遷移について説明する。

【0024】

カムスイッチ６は、奇数側カムスイッチ６１と偶数側カムスイッチ６２とを含む。奇数側カムスイッチ６１は、奇数側の出力接点４１（ＰＬＣ出力接点）に接続される。偶数側カムスイッチ６２は、偶数側の出力接点４１（ＰＬＣ出力接点）に接続される。奇数側の出力接点４１（ＰＬＣ出力接点）それぞれは、奇数側タップ（ｔ１，ｔ３，ｔ５，ｔ７，ｔ９，ｔ１１，）それぞれに対応して配設されている。偶数側の出力接点４１（ＰＬＣ出力接点）それぞれは、偶数側タップ（ｔ２，ｔ４，ｔ６，ｔ８，ｔ１０）それぞれに対応して配設されている。偶数側及び奇数側の出力接点４１（ＰＬＣ出力接点）それぞれは、制御盤３の表示器３１（制御盤表示器）に接続されている。表示器３１（制御盤表示器）は、例えばタップ位置それぞれに対応して点灯する点灯部それぞれを備えているものであってもよい。

【0025】

本実施形態における図示において、導通状態は、白丸又は黒丸にて示され、黒丸は導通がされている状態（導通ＯＮ）を示し、白丸は導通がされていない状態（導通ＯＦＦ）を示す。図３の上段部はカムスイッチ６及び出力接点４１の開閉状態を図示し、当該開閉状態を時間経過に応じたチャートにて示している。

【0026】

タップ位置が１（タップ位置：１）の際においては、奇数側タップであるタップ（１）の導通がオンとなっている。この場合、奇数側カムスイッチ６１は閉（オン）となっており、偶数側カムスイッチ６２は開（オフ）となっている。奇数側タップであるタップ（１）に対応する奇数側の出力接点４１（１）は閉（オン）となっており、他の出力接点４１開（オフ）となっている。

【0027】

タップ位置が１から２に移行中における前半（タップ位置：１→２移行中）においては、カムスイッチ６にて表示器３１（制御盤表示器）の導通が遮断される。この場合、奇数側カムスイッチ６１及び偶数側カムスイッチ６２は開（オフ）となっている。奇数側タップであるタップ（１）に対応する奇数側の出力接点４１（１）は閉（オン）となっており、他の出力接点４１は、開（オフ）となっている。

【0028】

タップ位置が１から２に移行中における後半（タップ位置：１→２移行中）においては、制御装置４（ＰＬＣ）からの出力をオフにする。この際、無通電となるため、出力接点４１（ＰＬＣ出力接点）は、電流遮断を行わないものとなる。この場合、奇数側カムスイッチ６１及び偶数側カムスイッチ６２は開（オフ）となっている。奇数側タップであるタップ（１）に対応する奇数側の出力接点４１（１）及び他の出力接点４１は、開（オフ）となっている。

【0029】

タップ位置が２（タップ位置：２）の際においては、偶数側タップであるタップ（２）に対応する制御装置４（ＰＬＣ）の出力をオンにし、表示器３１（制御盤表示器）の導通をオンにする。偶数側タップであるタップ（２）の導通がオンとなっている。この場合、奇数側カムスイッチ６１は開（オフ）となっており、偶数側カムスイッチ６２は閉（オン）となっている。偶数側タップであるタップ（２）に対応する偶数側の出力接点４１（２）は閉（オン）となっており、他の出力接点４１開（オフ）となっている。

【0030】

奇数側カムスイッチ６１及び偶数側カムスイッチ６２を含むカムスイッチ６は、負荷時タップ切換器２の外部にて配設され、当該奇数側カムスイッチ６１と偶数側カムスイッチ６２とが独立して備えられているものであってもよい。その上で、これら奇数側カムスイッチ６１と偶数側カムスイッチ６２は、上述のとおりタップ切り換えが行われる際、開閉状態を遷移することにより、出力接点４１（ＰＬＣ出力接点）の製品寿命を例えば従来のタップ位置信号器に相当するものとし、当該製品寿命を担保することができる。

【0031】

図４は、制御装置４（ＰＬＣ）の処理手順の一例を示すフローチャートである。例えば、ＰＬＣにて構成される制御装置４は、ＣＰＵ又はＭＰＵ等の演算素子、ＲＡＭ又はＲＯＭ等の記憶素子、及び切換駆動部５又は表示器３１に接続される信号線が配設される入出力Ｉ／Ｆを含む。制御装置４は、制御盤３に設けられた電源スイッチ等に対する操作に応じて起動し、切換駆動部５及び負荷時タップ切換器２に対する制御処理を開始する。制御装置４は、負荷時タップ切換器２における現時点のタップ位置を導出するにあたり、以下の処理を行う。

【0032】

制御装置４（ＰＬＣ）は、切換駆動部５に設けられた位置センサ５１からの位置情報を取得する（Ｓ１０１）。ステッピングモータ又はサーボモータ等にて構成されている切換駆動部５は、例えば当該ステッピングモータ又はサーボモータに内蔵されている位置センサ５１が検出した位置情報を制御装置４に出力する。制御装置４は、信号線等を介して通信可能接続されている切換駆動部５から、位置情報を取得する。

【0033】

制御装置４（ＰＬＣ）は、取得した位置情報に基づき、負荷時タップ切換器２におけるタップ位置を示すタップ位置信号を生成する（Ｓ１０２）。制御装置４は、切換駆動部５からの位置情報を、例えば切換駆動部５を構成するステッピングモータ又はサーボモータのモータ特性に基づき変換することにより、タップ位置信号を生成する。

【0034】

制御装置４（ＰＬＣ）は、生成したタップ位置信号を制御盤３に設けられた表示器３１に出力する（Ｓ１０３）。制御装置４は、信号線等を介して通信可能接続されている表示器３１（制御盤表示器）に対し、生成したタップ位置信号を出力する。これにより、表示器３１（制御盤表示器）にて、当該タップ位置信号に対応した現時点におけるタップ位置が表示又は報知される。

【0035】

今回開示された実施形態は全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

【0036】

特許請求の範囲に記載されている複数の請求項に関して、引用形式に関わらず、相互に組み合わせることが可能である。特許請求の範囲では、複数の請求項に従属する多項従属請求項が記載されている。特許請求の範囲では、多項従属請求項に従属する多項従属請求項は記載されていないが、多項従属請求項に従属する多項従属請求項を記載してもよい。

【符号の説明】

【0037】

１ 負荷時タップ切換装置
２ 負荷時タップ切換器
２１ タップ選択器
２２ 切換開閉器
３ 制御盤
３１ 表示器（制御盤表示器）
４ 制御装置（ＰＬＣ）
４１ 出力接点（ＰＬＣ出力接点）
５ 切換駆動部（ステッピングモータ又はサーボモータ）
５１ 位置センサ
６ カムスイッチ
６１ 奇数側カムスイッチ
６２ 偶数側カムスイッチ

【要約】

【課題】負荷時タップ切換器の切換動作を行う切換駆動部に設けられた位置センサからの位置情報に基づき、タップ位置信号を効率的に出力することができる負荷時タップ切換装置を提供する。
【解決手段】負荷時タップ切換装置は、負荷時タップ切換器と、前記負荷時タップ切換器のタップ切換を制御する制御装置を備える制御盤と、前記制御盤からの制御信号に応じて、前記負荷時タップ切換器の切換動作を行う切換駆動部とを備え、前記制御装置は、前記切換駆動部に設けられた位置センサからの位置情報を取得し、取得した位置情報に基づき、前記負荷時タップ切換器におけるタップ位置を示すタップ位置信号を生成し、生成したタップ位置信号を前記制御盤に設けられた表示器に出力する。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】