タップ (変圧器)

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変圧器タップ英語:tap)は、一定の回転数を選びうる巻線に沿う接続ポイントのこと。これによって、巻数比が可変であり、出力の電圧の調整が可能である変圧器が生産される。タップの選択はタップチェンジャーメカニズムによって行われる。

電圧の考察[編集]

タップが1つしか必要とされないならば、タップのポイントは、接続における現在の操作の要求を最小化するために、通常、高い電圧もしくは低い電流を生み出すように設定される。しかし、利点があるのならば、変圧器が巻線上のタップを含むかもしれない。たとえば、配電ネットワークでは、大きな変圧器が主要なオフロードタップとオンロードタップを持つことがある。巻線の数を最小化し、変圧器を物理的に小さくするために、逆方向に接続され、それによって電圧を打ち消すことができる主要な巻線の一部である、'逆'巻線が使用されることがある。絶縁体とするためには、巻線の低電圧の終端にタップを置く。これは星型結線における星の近くにある。デルタ結線では、タップは通常巻線の中央にある。単巻変圧器では、通常タップは連続巻線、分路巻線、もしくは分路巻線のうち「バックバースト」部の回路に置かれる。

タップの変更[編集]

オフサーキット(DETC)[編集]

低電圧、低出力の変圧器では、タップは接続ターミナルの形式を持ち、手によって電源リードに接続を絶たれることを要求し、新しいターミナルに接続されることができる。このプロセスがロータリースイッチやスライドスイッチによって補助されることもある。

違うタップポイントは違う電圧に対応しているので、短絡を起こし、過大な環流を生み出す恐れがあるとき、2度の接続を同時に行うことはできない。そのため、機器への電力供給は転換の間中断されなければならない。オフサーキット、もしくは電源を止めるタップ変更(de-energized tap changing (DETC))はときどき高い電圧の変圧器のデザインで使用されるが、恒常的な使用においては、電力供給の損失が許容できる設備にしか使用できない。配電ネットワークの中では、変圧器は一般的に、交渉定格の周りの狭い帯域の中でシステムのバリーションを適用する一時巻線の上のオフサーキットの複数のタップを含む。タップはしばしば置くときに一回だけ設定されるが、システムの電圧のプロファイルの長期的な変化を適用するために、工事停電の時に変更されることがある。

オンロードデザイン[編集]

タップ位置2と3の間で前後に切換える、機械的なオンロードタップ切換器(OLTC)、またはアンダーロードタップ切換器(ULTC)

多くの変圧器にとって、タップ切換時の供給停止は受け入れ不可能であり、変圧器はしばりばより高価で複雑なオンロードタップ切換器(OLTC、またはLTC)メカニズムを取り付けられる。オンロードタップ切換装置は、一般に、メカニカルで、電子的に補助されるか、完全に電子的である。

メカニカルなタップ切換器[編集]

メカニカルなタップ切換器は、古い使っているタップセレクタスイッチを切る前に、物理的な新しい接続を構成するが、ショートした回路に一時的に大きなダイバータインピーダンスを置くために切換開閉器を使用し、高い電流が発生するのを防ぐ。このテクニックは、オープンまたはショートした回路のタップの問題を解決する。抵抗タイプのタップ切換器では、転換は、分流加減器のオーバーヒートを避けるために急速にされなければならない。ダイバータインピーダンスとしての役割を果たすために、リアクタンスタイプのタップ切換器は専用の予防単巻変圧器を用い、通常、無制限にオフタップの装填を支えるようにデザインされる。

典型的なダイバータスイッチは、強力なスプリングが低出力モーター(モータードライブユニット(MDU))によってぴんと張られ、タップ変換をもたらすために急速に切られる。接触によって電弧が発生することを減らすために、タップ切換器は絶縁油で満たされた室もしくは六フッ化硫黄の容器の中で動作する。リアクタンスタイプのタップ切換器は、オイルの中で動作するとき、単巻変圧器によって誘導されるフライバックが生成されることを許さなければならず、一般に、切換開閉器と平行に置かれた真空の容器を含む。タップ変換の間、フライバックは容器の中で二つの電極の間に電位を起こし、いくらかのエネルギーが、切換開閉器を横切って不ラッシュする代わりに容器を貫いたアーク放電によって散らされる。

いくらかの電弧(アーク)の発生は不可避で、タップチェンジャーのオイルとスイッチ接触の両方は使用によってゆっくり悪化する。タンクオイルの汚染を防止し、メンテナンスを容易にするために、切換開閉器は通常主要な変圧器が入っている容器から区切られた部屋の中で動作し、しばしばタップ選択スイッチはその区画に置かれる。その時すべてのタップはターミナルの配列を通じて、タップチェンジャー区画に向かって置かれる。

オンロードマシンのタップ切換器の1つの可能なデザイン(フラグタイプ)が右に示される。右手接続経由で直接電力を供給している状態で、タップ位置2で捜査を開始する。分流加減器Aはショートする。分流加減器Bは使われていない。

タップ3に移動するとき、以下のことが行われる。

  1. オフロード命令によりスイッチ3が閉じられる。
  2. ロータリースイッチは回り、1つの接続を切って分流加減器Aを通る負荷電流を供給する。
  3. ロータリースイッチは回り続け、AとBを接続する。分流加減器AとBに電力が供給され、回路はAとBをつなぐ。
  4. ロータリースイッチは回り続け、Aとの接続を切る。回路がAとBをつながなくなり、Bのみに電力が供給される。
  5. ロータリースイッチは回り続け、は分流加減器Bをショートさせる。左手接続経由で直接電力が供給される。Aは使用されない。
  6. オフロード命令によりスイッチ2が開かれる。

このシーケンスはタップ位置2に戻るときに逆に実行される。

サイリスタで補助されたタップ切換器[編集]

二組のサイリスタ(T1,T2)により無電弧タップ切換を実現した例

おもな接触が1つのタップから次に切り替わる間、オンロードの電流を取るために、サイリスタで補助されたタップ切換器はサイリスタを使用する。これは主な接触の上での電弧(アーク)の発生を防止し、より長い耐用年数をもたらすことができる。弱点は、これらのタップ切換機がより複雑で、またサイリスタ電気回路のために低電圧電源を必要とするところである。

ソリッドステート(サイリスタ)タップ切換器[編集]

これは、負荷電流を切り換えることと定常状態において負荷電流をやり過ごすためにサイリスタを使用する比較的最近の開発である。弱点は選択されていないタップに接続された非導電性サイリスタのすべては漏れた電流によって電力を消費していること、短絡への耐性が小さいことである。この電力が合計で数キロワットになることがある。これが熱として除去される必要があり、タップ切換器のサイズと重量を減らすコンパクトなデザインと引き換えに、変圧器の効率の低下を引き起こしている。ソリッドステートタップ切換器は一般により小さな電力の変圧器の上でのみ使用される。