JPH04320308A - 円板巻線 - Google Patents
円板巻線Info
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- Coils Of Transformers For General Uses (AREA)
Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
Aの大容量変圧器の154kV又は275kVなどの超
高圧電力系統に接続される巻線、特に円板コイルを軸方
向に積み重ねその内径側端部又は外形側端部の導体同士
を交互に接続することによって全体が直列接続されてな
る双成線輪形の円板巻線に関する。
であり、図の左側が内径側、右側が外径側である。大容
量変圧器の多くは高圧巻線、中圧巻線及び低圧巻線から
なる3巻線変圧器で、図示のような円板巻線100は前
述のように154kV又は275kV系統に接続される
高圧巻線又は中圧巻線に使用されることが多い。
下端から引き出され、3相の巻線が星形結線される。上
端の端子91は超高圧系統に接続される線路端子であり
、端子92は他の相の端子と接続されて中性点を形成す
る中性点端子である。この図では大容量変圧器の通例で
ある三相変圧器のU相の低圧巻線として図示してあり、
したがって線路端子91の相記号をU、中性点端子92
の記号をOとしてある。
〜19からなっており、これらの円板コイル11〜19
は導体2が半径方向に積み重ねられて螺旋状に巻回され
てなるもので、円板コイル11は図の右側の外径側の端
部導体111、内径側の端部導体113及びこれらの端
部導体の間の中部導体112とからなり端部導体111
には補強絶縁物31が取付けられており、巻回番号2と
3の中部導体112の間には冷媒としての絶縁油が下か
ら上に向かって流れる冷却ダクト5が設けられ、内径、
外径の違いはあっても円板コイル12,13,14及び
図示を省略した更に下に位置する円板コイルも同様であ
り、中性点端子96に近い側の円板コイル18,19は
補強絶縁物は取付けらてはいない。補強絶縁物31〜3
4が取付けられる円板コイルの数は円板巻線100の円
板コイルの数の4分の1程度である。
間隔片によって寸法が保持される油間隙41が、同じく
円板コイル12と13との間は油間隙42が設けられて
おり、中性点端子96に近い円板コイル18,19まで
類似の構成になっている。油間隙41は冷却のための冷
却ダクトの役目と同時に隣接する円板コイル11と12
との間に誘起される電圧に耐える絶縁耐力を確保するた
めのものであり、油間隙42,43,49及び図示しな
い他の円板コイル間の油間隙も同様である。
れる変圧器の巻線は雷サージに対する絶縁耐力が要求さ
れる。雷サージが侵入したきたときには円板巻線100
のように巻数の大きな巻線では雷サージ波頭部での巻線
内の電位分布が極端に不平衡になる。雷サージが侵入し
てくる端子である線路端子91に最も近い円板コイル1
1と12の間に発生する電圧は巻数に比例して分布する
平等分布に対して数十倍の不平衡分布にもなることがあ
る。この円板コイル11,12間の発生電圧の倍率は線
路端子91に近い程大きいという特徴があるので、図示
のように図の上部の円板コイル11〜14では内径側又
は外径側のそれぞれの端部の導体2にL字断面をした補
強絶縁物31、32、33、34が取付けられている。 これに対して図では円板コイル18,19の2つだけを
示した中性点端子96側の円板コイルは補強絶縁物を取
付けない構成になっている。
従って1から順に番号を付けてあるが、この図では円板
コイル11〜19はそれぞれ4ターンずつの巻数でなっ
ているものとして図示してある。前述のように数百MV
Aの大容量変圧器の巻線はたとえ電圧が154kVなど
の超高圧であっても電流はかなり大きな値になるので、
必要とする導体断面積が大きくなることから、断面が小
さな平角導線を複数本束にして一括して絶縁被覆を施す
いわゆる転位導体が使用されることが多い。
圧の大きいのは巻回番号1の端部導体111と巻回番号
8の端部導体121であり、線路端子91に近い端部導
体111の下角部に電界がより大きく集中することから
この部分の絶縁耐力を向上させるために補強絶縁物31
がこの角部を囲うように取付けられている。したがって
図示しない間隔片の形状は補強絶縁物31が下に出っ張
っている部分が切欠かれた形状になっており、補強絶縁
物31のある分以外では油間隙41の図の上下方向の寸
法は一定なので、厚み一定の間隔片となっている。油間
隙42、43及び図示しない更に下の油間隙も同様であ
る。円板コイル円板コイル18と19は補強絶縁物が取
付けられないので油間隙49を形成する間隔片の厚みは
一定である。補強絶縁物が取付けられた円板コイルの数
は円板巻線100を構成する円板コイルの数のの約4分
の1である。
大きいために補強絶縁物31〜34が取付けられるとと
もに油間隙寸法も大きくして絶縁強度を向上させてある
。したがって、図示しない円板巻線100の中央部の油
間隙は小さな寸法になっている。また、円板巻線100
の磁気中心を幾何学的中心と一致させて電磁力の不平衡
を小さくするために、油間隙49のような中性点端子9
6に近い油間隙の寸法は上下対称になるように線路端子
91に近い油間隙41と同じ寸法が採用される。中性点
端子96に近い油間隙49などでも衝撃電圧印加による
発生電圧の不平衡は生ずるのであるが、衝撃電圧が線路
端子91から中性点端子96の方へ伝播してくる間に減
衰することから、線路端子91近くの油間隙ほど絶縁耐
力を高くなくてよいという関係がある。
電圧差の最大値は次式で計算される。なお、記号√は次
の()の中を平方根することを表す。 ΔV=V・√(C/K) ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥
‥‥‥‥‥‥‥‥‥(1) ここで、ΔV;円板コイル間電圧差波高値V ;印加
電圧波高値 C ;円板コイル11,12の対地キャパシタンスK
;円板コイル11,12間のの直列キャパシタンス
他の巻線又は鉄心などとの間の絶縁距離で概ね決まり、
直列キャパシタンスKは油間隙41の軸方向の寸法に略
逆比例する。したがって、例えば油間隙41の絶縁耐力
を上げるためにその寸法を大きくすると直列キャパシタ
ンスKが小さくなって(1)式から発生電圧ΔVが増大
するという関係があるために、油間隙41の寸法を大き
くするほどには絶縁耐力が向上しないという特徴がある
。補強絶縁物31が取付けられているのは直列キャパシ
タンスKを小さくしないで油間隙41の絶縁耐力を向上
するためである。
端子91に衝撃電圧が印加されたときの円板コイル11
と12とのそれぞれの間の導体間の電圧差の波高値は概
ね巻回数の差に比例する。端部導体113と123では
図では線で接続されたように図示してあるが実際には1
ターンに相当する電圧差があり端部導体111と121
とでは7ターン分の電圧差である。したがって、円板コ
イル11と12との間の導体間の電圧差は外径側の端部
導体同士である端部導体111と121との間が最も大
きい。そのため、これらの端部導体111と121間で
絶縁破壊する可能性が最も高いことから補強絶縁物31
が端部導体111に取付けられている。端部導体121
に補強絶縁物が取付けられていないのは端部導体111
に取方が電圧が高いためにこの導体の角部に電界が集中
するためである。
導体111,121間の電圧差によって決まっており、
他の導体間の電圧差に対しては必要以上の絶縁寸法にな
っている。その結果、円板巻線100の巻線体格が大き
くなって円板巻線100の断面積に占める電流が流れ得
る導体断面積の総和の比率である占積率が小さいという
問題がある。
かも占積率の大きな円板巻線を提供することにある。
に、この発明によれば、絶縁被覆された導体が半径方向
に重ねられて複数ターン巻回されてなる円板コイルの複
数個が油間隙を挟んで軸方向に積み重ねられてなり、隣
同士の円板コイルの外径側又は内径側の半径方向端部の
導体同士が交互に電気的に連結されてなる円板巻線にお
いて、この円板巻線の軸方向端部の一方から引き出され
る線路端子側の複数個の円板コイルの、内径側と外径側
の少なくとも一方の半径方向端部の導体を、この端部で
互いに連結されない隣接する円板コイルに対して軸方向
に離れた位置に配置してなるものとし、また、円板コイ
ルの両側の半径方向端部導体を軸方向に離れた位置に配
置してなるものとし、又は、線路端子側に隣接する円板
コイルの端部導体と連結する端部導体だけを軸方向に離
れた位置に配置してなるものとし、また、端部導体の端
部側角部にL字断面状の補強絶縁物が取付けられた円板
コイルの、この補強絶縁物と他の導体とが油間隙の共通
の面に接してなるものとし、また、補強絶縁物を取りつ
けた端部導体に隣接する導体の端部導体と同じ側の角部
にL字断面状の補強絶縁物を取付けてなるものとし、ま
た、補強絶縁物を取付けた端部導体に隣接する導体にも
補強絶縁物を取付けた請求項5記載の円板コイルの複数
個からなる補強円板コイル群を線路端子側に配置し、端
部導体だけに補強絶縁物を取付けてなる請求項4記載の
円板コイルの複数個からなる補強円板コイル群をその次
に配置してなるものとする。
方向端部から引き出される線路端子側の複数個の円板コ
イルの、内径側と外径側の少なくとも一方の半径方向端
部の導体を、この端部で互いに連結されない隣接する円
板コイルに対して軸方向に離れた位置に配置することに
よって、最も電圧差の大きな隣接する円板コイルの端部
導体間の絶縁強度を確保する寸法にすれば他の導体間の
寸法を短縮することができる。そのため、これら隣接す
る2つの円板コイルの油間隙寸法が小さくなるので直列
静電容量が増大して衝撃電圧が印加されたときの電位分
布の不均一度が改善されて隣接する円板コイルの端部導
体間の電圧差が減少する。したがって、更に円板コイル
間の油間隙寸法を短縮することが可能になる。同じよう
にして他の円板コイル間の寸法も短縮することから円板
巻線の占積率が向上する。
向に離れた位置に配置することによって、端部導体と他
の導体との軸方向位置のずれを小さくすることができる
。
端部導体と連結する端部導体だけを軸方向に離れた位置
に配置することによって、隣接する円板コイル間の油間
隙を確保するための間隔片の形状が単純になる。
の補強絶縁物が取付けられた円板コイルの、この補強絶
縁物と他の導体とが間隔片の共通の面に接するように配
置することによって、油間隙を確保するための間隔片の
形状が単純になる。
隣接する導体の端部導体と同じ側の角部ににL字断面状
の補強絶縁物を取付けることによって、この導体の角部
に電界が集中することによる絶縁耐力の低下を補うこと
ができる。
接する導体にも補強絶縁物を取付けた前述の円板コイル
の複数個からなる補強円板コイル群を線路端子側に配置
し、端部導体だけに補強絶縁物を取付けた円板コイルの
複数個からなる補強円板コイル群をその次に配置するこ
とによって、それぞれ隣接する円板コイル間の電圧差の
値に応じた合理的な絶縁構成となる。
の模式的な断面図であり、図5と同じ構成要素に対して
は共通を符号を付けて詳しい説明を省略する。この図に
おいて、補強絶縁物31の油間隙41A側の面はコイル
11Aの巻回番号4の端部導体113、巻回番号2,3
の中部導体112の面と一致させてある。絶縁耐力の点
から、端部導体111と端部導体121との絶縁距離は
図5の場合より大きくはないので、端部導体113,中
部導体112は補強絶縁物31の少なくとも厚み寸法分
だけ円板コイル12Aに近づくことになり、このことは
油間隙41Aの寸法が図5の油間隙41に比べて少なく
とも補強絶縁物31の厚み寸法分だけ小さくなったこと
になる。
られた端部導体123、補強絶縁物33が取付けられた
端部導体131及び補強絶縁物34が取付けられた端部
導体143も同様である。端部導体113と123との
間の距離は補強絶縁物31や32の厚み寸法の2倍分小
さくなるが、この導体間の電圧差は小さいので絶縁耐力
を低下する要因にはならない。端部導体121と131
、133と143も同様である。
は前述のように磁気中心を合わせるために油間隙41A
と同じ寸法にされるので油間隙49Aの寸法も小さくな
る。
だけ端部の導体2の軸方向位置を線路端子91側に移動
した位置に配置するのは油間隙41Aを確保するための
図示しない間隔片の形状が簡単になるという利点がある
からである。端部導体121が上に出っ張ることになる
ので、油間隙41Aの間隔片の製作工数は図5の油間隙
41の間隔片と同程度である。端部導体111と中部導
体112や端部導体113との軸方向のずれの量を補強
絶縁物31の厚み寸法に一致させないで、例えばより小
さくするかより大きくすることも可能である。
短縮すると前述の直列静電容量Kが増大して(1)式か
ら端部導体111,112間の電圧差ΔVが減少する。 例えば、従来の油間隙41Aの寸法を10mm、補強絶
縁物31の厚み寸法を2mmとすると、隣接する円板コ
イル11,12間の静電容量Kは概略油間隙寸法に比例
するので約20%大きくなり、その結果(1)式から電
圧差ΔVは約10%減少する。したがって、衝撃電圧に
対する円板巻線100Aの絶縁耐力は相対的に10%向
上することになる。それゆえ、同じ絶縁耐力にするため
に更に油間隙41Aの寸法を小さくして占積率を上げる
ことが可能になる。油間隙41Aは前述のように冷却ダ
クトも兼ねているので冷却上必要な寸法がとりうる最小
寸法であり、絶縁上許されてもこの最小寸法より小さく
することはできないので、代わりに導体2の被覆絶縁厚
を薄くして冷却効果を上げるという選択も可能である。
巻線100Bの模式的な断面図であり、図1と共通の構
成要素には同じ符号を付けて詳しい説明を省略する。こ
の図において図1と異なる点は端部導体121も軸方向
に下に移動した位置に配置して端部導体111との距離
を確保するようにしたものであり、端部導体121の移
動寸法分だけ油間隙41Bの寸法を小さくすることがで
きるので図1の場合よりも更に占積率を向上させること
ができる。端部導体121の移動寸法は補強絶縁物31
の厚み寸法にこだわる必要はない。ただし、この実施例
の場合は油間隙41Bの間隔片は3段になるので図1や
図5の場合の油間隙41や41Aの間隔片に比べて製作
工数が大きくなる。
巻線100Cの模式的な断面図であり、中央部だけでな
く中性点に近い円板コイルの図示も省略してある。この
図の図1、図2との違いは、補強絶縁物31が取付けら
れた端部導体111の隣の巻回番号2の導体である端部
隣接導体114にも補強絶縁物35を取付けた点である
。
上部に移動した位置に配置すると導体114の右下の角
部が出っ張って電界がより集中することになり絶縁耐力
上の弱点になる場合がある。このような弱点を解消する
ために補強絶縁物35を取付けたものである。この補強
絶縁物35は補強絶縁物31よりも薄くてよいのが普通
である。したがって、図示のように補強絶縁物31、補
強絶縁物35及び中部導体112との油間隙41C側の
面を一致させて図1と同様に間隔片の形状を単純化する
ことができる。勿論、面を一致させることにこだわるも
のではない。
巻線100Dの模式的な断面図であり、線路端子91に
最も近い円板コイル群である補強円板コイル群110を
図3に示した円板コイル11Cや12Cからなる円板コ
イル群とし、次の円板コイル群111を図1の円板コイ
ル11Aや12Aからなる円板コイル群とし、その後は
補強絶縁物が取付けられていない円板コイル18D,1
9Dからなる円板コイル群120を連結する構成である
。
板巻線100Aや図1の円板巻線100Bに比べて隣接
する円板コイル間の電圧差が大きい場合に採用されるも
のである。例えば、円板巻線100Aや100Bが定格
電圧154kVの円板巻線に使用し、円板巻線100C
は定格電圧275kVに使用されるというようにである
。したがって、図4で円板コイル群110の次に連結す
る円板コイル群は補強絶縁を取付けていない円板コイル
群120ではなく、その中間的な円板コイル群111を
連結しその後に円板コイル群120を連結するのが絶縁
構成上合理的であるといえる。なお、これらの異なる構
成の円板巻線の選択は円板巻線の設計時点における総合
的な判断に基づいてなされるものである。
路端子側の複数個の円板コイルの、内径側と外径側の少
なくとも一方の半径方向端部の導体を、この端部で互い
に連結されない隣接する円板コイルに対して軸方向に離
れた位置に配置することによって、これら隣接する円板
コイル間で最も電圧差の大きな端部導体間の絶縁強度を
確保する寸法にしてしかも他の導体間の寸法を短縮する
ことができることから、円板コイル間の油間隙寸法が小
さくなり直列静電容量が増大して衝撃電圧に対する電位
分布の不均一度が改善され、隣接する円板コイルの端部
導体間の電圧差が減少する。したがって、更に円板コイ
ル間の油間隙寸法を短縮することが可能になる。同じよ
うにして他の円板コイル間の寸法を短縮することができ
ることから円板巻線の占積率が向上するという効果が得
られる。また、電圧差の減少を利用するのに油間隙寸法
の短縮ではなく導体の絶縁被覆の厚み寸法を小さくする
と導体の冷却効果が向上するので、円板巻線の温度上昇
値を従来のと同じにするためには電流密度を上げて導線
材料の使用量を減少させるという効果をあげることもで
きる。
寸法が減少を従来よりも小さくなるので、円板巻線の半
径方向寸法である幅寸法を小さくすれば、この円板巻線
は勿論外形側に配置される高圧巻線の半径も小さくなっ
て導線材料が減少し、鉄心、絶縁油の使用量及びこれら
を収納するタンクの寸法縮小を図ることも可能になり、
これら種々の波及効果によってこの発明を採用した円板
巻線を使用することによって大容量変圧器のコストダウ
ンが可能になるという効果が得られる。
向に離れた位置に配置することによって、端部導体と他
の導体との軸方向位置のずれを小さくすることができる
。
端部導体と連結する端部導体だけを軸方向に離れた位置
に配置することによって、隣接する円板コイル間の油間
隙を確保するための間隔片の形状が単純になり、間隔片
の製作工数が減少することによるコストダウンとなる効
果が得られる。
の補強絶縁物が取付けられた円板コイルの、この補強絶
縁物と他の導体とが間隔片の共通の面に接するように配
置することによって、油間隙を確保するための間隔片の
形状が単純になり、前述と同様の効果が得られる。
隣接する導体の端部導体と同じ側の角部にL字断面状の
補強絶縁物を取付けることによって、この導体の角部に
電界が集中することによる絶縁耐力の低下を補うことが
できる。
接する導体にも補強絶縁物を取付けた前述の円板コイル
の複数個からなる補強円板コイル群を線路端子側に配置
し、端部導体だけに補強絶縁物を取付けた円板コイルの
複数個からなる補強円板コイル群をその次に配置するこ
とによって、それぞれ隣接する円板コイル間の電圧差の
値に応じた合理的な絶縁構成になるという効果が得られ
る。
的な断面図
的な断面図
的な断面図
的な断面図
Claims (6)
- 【請求項1】絶縁被覆された導体が半径方向に重ねられ
て複数ターン巻回されてなる円板コイルの複数個が、油
間隙を挟んで軸方向に積み重ねられてなり、隣同士の円
板コイルの外径側又は内径側の半径方向端部の導体同士
が交互に電気的に連結されてなる円板巻線において、こ
の円板巻線の軸方向端部の一方から引き出される線路端
子側の複数個の円板コイルの、内径側と外径側の少なく
とも一方の半径方向端部の導体を、この端部で互いに連
結されない隣接する円板コイルに対して軸方向に離れた
位置に配置してなるなることを特徴とする円板巻線。 - 【請求項2】円板コイルの両側の半径方向端部導体を軸
方向に離れた位置に配置してなることを特徴とする請求
項1記載の円板巻線。 - 【請求項3】線路端子側に隣接する円板コイルの端部導
体と連結する端部導体だけを軸方向に離れた位置に配置
してなることを特徴とする請求項1記載の円板巻線。 - 【請求項4】端部導体の端部側角部にL字断面状の補強
絶縁物が取付けられた円板コイルの、この補強絶縁物と
他の導体とが油間隙の共通の面に接してなることを特徴
とする請求項1,2又は3記載の円板巻線。 - 【請求項5】補強絶縁物を取りつけた端部導体に隣接す
る導体の端部導体と同じ側の角部にL字断面状の補強絶
縁物を取付けてなることを特徴とする請求項4記載の円
板巻線。 - 【請求項6】補強絶縁物を取付けた端部導体に隣接する
導体にも補強絶縁物を取付けた請求項5記載の円板コイ
ルの複数個からなる補強円板コイル群を線路端子側に配
置し、端部導体だけに補強絶縁物を取付けてなる請求項
4記載の円板コイルの複数個からなる補強円板コイル群
をその次に配置してなることを特徴とする円板巻線。
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP08711091A Expired - Lifetime JP3522290B2 (ja) | 1991-04-19 | 1991-04-19 | 円板巻線 |
Country Status (1)
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JP (1) | JP3522290B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014011221A (ja) * | 2012-06-28 | 2014-01-20 | Sht Co Ltd | 冷却構造を有するコイル装置 |
-
1991
- 1991-04-19 JP JP08711091A patent/JP3522290B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2014011221A (ja) * | 2012-06-28 | 2014-01-20 | Sht Co Ltd | 冷却構造を有するコイル装置 |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP3522290B2 (ja) | 2004-04-26 |
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