タップ (変圧器)

変圧器のタップとその役割

変圧器におけるタップは、巻線の途中から端子を引き出したもので、これにより動的な巻数比の調整が可能になります。タップが取り付けられていることで、出力電圧を容易に変更できるため、特に電力用変圧器ではこの機能が重要視されています。タップは、タップチェンジャーというメカニズムを通じて選択されます。

タップの構造と機能

一般的に、高電圧側の巻線には、電圧調整のために中間タップが設けられています。タップの変更は手動で行うこともできますが、ソフトウェア制御された自動切換えも可能です。特に、負荷時自動タップ切換器（OLTC）は、送電や配電、アーク炉変圧器などの用途で利用されています。音声信号をスピーカーに分配するための音声周波トランスも、個々のスピーカーのインピーダンス調整にタップを活用しています。

タップの配置と電圧の調整

タップが必要な場合、通常は高い電圧や低い電流が生成されるように設定されています。しかし、変圧器自体の巻数を可変にすることで、その機能を最大限に引き出そうとする試みがなされます。例えば、配電ネットワークでは、大型の変圧器においてオフロードタップとオンロードタップが含まれることがあります。

この場合、逆巻線を用いて電圧を打ち消すことができるような設計を施し、物理的なサイズを最小限に抑えつつ、機能を維持することが求められます。タップは巻線の低電圧部や中性点近くに配置されることが多く、デルタ結線においても中央に位置することが一般的です。

タップの変更手法

タップの変更手法には、オフサーキット（DETC）とオンロードタップ切換器（OLTC）があり、それぞれ異なる特性を持ちます。

オフサーキットタップ変更 (DETC)

低電圧、低出力の変圧器では、手動でタップを変更するための接続ターミナルが用意されています。この場合、電源を切った状態でのみ操作できるように設計されており、接続を変更するためには一度電源を遮断する必要があります。オフサーキットでのタップ変更は、事前に設計された状況でのみ使用されるため、電力システムによっては、やむを得ない場合に限られます。

オンロードタップ切換器 (OLTC)

オンロードタップ切換器は、変圧器が電力供給中にタップを変更できるように設計されたおすすめのメカニズムです。セレクタスイッチを使用して、各タップへ流れる電流を制限するリアクターやタップ変更中に切り替える真空スイッチが備えられています。これは、電力供給を中断することなく、電圧を調整するために必要な機能です。

メカニカルなタップ切換器

このタイプのタップ切換器は、物理的な接続を設計する際に、直ちに新しい接続を構成します。タップの切換時には、電弧の発生を抑制するために、特別な機構で設計されています。メカニカルなタップ切換器は、電気的なアークを減少させるために、絶縁油または六フッ化硫黄に浸した状態で使用されます。このようにして、タップの状態や接触機構は、使用を重ねるにつれて劣化していくため、高いメンテナンスが必要です。タップ切換器はタンクオイルの汚染を防ぐために、専用の部屋に隔離して設置されることが多いです。

先進的なタップ切換器

最近では、サイリスタで補助されたタップ切換器や、ソリッドステートタップ切換器が開発されており、効率と耐久性の向上が図られています。これらの技術は、複雑でありながらより高い信頼性を持っており、変圧器の操作において今後重要な役割を果たすことが期待されています。デジタル技術の進化と共に、変圧器のタップ調整は今後さらに進化していくことでしょう。

もう一度検索