KR100957358B1 - 저소음 저진동 주상변압기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 저소음 저진동 주상변압기에 관한 것이다.

이와 같은 본 발명은 내벽면 일측에 공명 장치가 형성된 외부단자함;과 상기 외부단자함 내부에 설치되며 전압을 변압하는 변압유닛;과 상기 변압유닛에서 발생하는 열을 방열시키는 절연유;와 상기 절연유를 냉각시키며 외부단자함 외부에 구비된 방열부를 포함하도록 한다.

Description

저소음 저진동 주상변압기{Pole Transformer with Low Vibration and Low Noise}

본 발명은 저소음 저진동 주상변압기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주상 변압기에서 발생하는 순음형 소음을 저감하는 저소음 저진동 주상변압기에 관한 것이다.

일반적으로 주상 변압기는 철심과 권선의 전자유도작용으로 변전소에서 보내온 고전압을 저전압으로 바꾸어 공장이나 주택가 단지에 전기를 공급하는 핵심기기로 전기 공급에 필수적인 기기의 하나이다.

이러한 주상 변압기는 말단 소비자에게 직접적으로 전력을 공급해주는 소비자형 기기이기 때문에 주택가에 인접하여 전봇대 등에 설치하게 된다. 하지만, 주상 변압기는 고소음을 유발하는 기계적 특성과 지지물에 주상 변압기가 고정되기 때문에 이로 인한 변압기 자체의 진동이 증폭되어 변압기 외부로 전파되는 소음은 더욱 커지게 된다.

주상 변압기의 주요 소음원은 철심이며 자속의 변화에 따라 크기가 변하는 자기변형에 의한 진동, 철심 접합부나 적층 면에서 발생하는 진동 등이 철심에서 발생된다.

주상 변압기에서 발생하는 소음은 고소음으로 특정의 주파수에 따르는 순음이 발생하게 된다. 따라서, 변압기 주위에 인접한 주변 거주자들에게 소음으로 인한 피해를 주어 지속적인 민원이 들어오고 있는 실정이다.

이와 같은 순음은 같은 소음레벨에 비해 사람들에게 더욱 큰 정신적 피해를 주고 있다. 따라서, 주상 변압기의 철판을 두껍게 하거나 자속을 낮추는 등의 소음 대책을 마련하여 행하고 있지만 이는 주상 변압기 성능의 저감과 주상 변압기의 제작시 대폭적인 제작비용 증가를 가져오게 되는 단점이 있다.

본 발명은 이와 같은 종래 기술의 결점을 해결하기 위하여 안출한 것으로,

주상 변압기에서 발생하는 특정 주파수들의 소음을 효과적으로 흡입하여 소음을 저감 시킬 수 있는 주상 변압기를 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여,

본 발명의 일 형태에 따르면, 본 발명은 내벽면 일측에 공명 장치가 형성된 외부단자함;과 상기 외부단자함 내부에 설치되며 전압을 변압하는 변압유닛;과 상기 변압유닛에서 발생하는 열을 방열시키는 절연유;와 상기 절연유를 냉각시키며 외부단자함 외부에 구비된 방열부를 포함하는 것이 제공된다.

본 발명에 따른 주상 변압기는 공진기를 통해 철심에서 발생하는 진동을 줄이고, 순음 저감을 위해 주상 변압기 외함의 내부에 공명기를 설치함으로써 주상 변압기 내부에서 발생되는 특정 주파수의 소음을 효과적으로 포집할 수 있음은 물론 신속하게 요도하여 외부로 확산되는 것을 방지하는 효과가 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 주상 변압기의 부분 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 공진기를 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 헬름홀츠 공명 장치를 나타낸 투시도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 주상 변압기는 외부단자함(1), 변압유닛(3), 절연유(5) 및 방열부(7)로 구성될 수 있다.

상기 외부단자함(1)은 원통형이며 내부에 공명 공간(31)이 형성된다. 그리고 상면에는 외부로부터 공급되는 전류를 변압기 내부로 운송하기 위하여 도체와 도체 절연을 위한 고압 부싱(12)이 설치되고 측면에는 감압된 전기가 출력될 수 있도록 저압 부싱(15)이 설치될 수 있다.

외부단자함(1)은 정교히 용접된 철판을 사용하여 모든 부품이 취부되도록 구성되어 진다. 이러한 외부단자함(1) 내측 측부에 내부의 소음을 차단하여 외부로 확산됨을 방지하기 위한 헬름홀츠 공명 장치(30)를 만들어 순음형의 주 소음원을 외부 단자함 내부 벽면에서 소멸시켜 외부로 방출되지 못하도록 상기 내측 벽에 소정 간격을 띄워 헬름홀츠 공명 장치(30)를 설치한다. 관심의 대상이 되는 파장에 비해 짧은 목과 부피를 가지는 통을 헬름홀츠 공명 장치(30)라 한다. 이러한 헬름홀츠 공명 장치(30)는 110~500헤르츠(㎐)의 주파수에 맞추어진 공명기를 설치할 수 있다.

공명 공간(31)은 소정크기의 직경을 갖는 다수의 홀(35)이 규칙적으로 천공되어 구성될 수 있다. 상기 홀(35)은 공명 공간(31)의 외부로 신장된 공명기의 목(33)에 형성될 수 있다. 그리고 소정간격의 공기층을 형성하도록 외부단자함(1)의 내측면과 간격을 유지하여 복수개의 독립된 공명 공간(31)이 설치되도록 한다. 헬름홀츠 공명 장치(30)는 각기 다른 공명주파수를 갖는 복수의 공명 공간(31)을 이용하여 여러 종류의 소음을 줄일 수 있는 공명 공간(31)의 배열을 통한 소음 저감장치로 공명기의 목(33) 길이에 변화를 주어 공명 주파수를 제어함에 의해 소음을 효과적으로 저감할 수 있게 된다. 울림공간이 작은 공명 공간(31)은 고주파 영역을 가지고 울림공간이 큰 공명 공간(31)은 저주파 영역을 가진다. 따라서, 고주파 영역의 소음을 제거하기 위해서는 작은 크기의 공명기가 필요하고 저주파 영역의 소음을 제거하기 위해서는 큰 크기의 공명기가 필요하다. 여기서 공명기의 목(33) 부분의 공기는 질량으로 울림 공간의 부피는 스프링으로 작용하여 이 질량과 스프링에 의해서 고유진동수가 결정된다. 임의의 계에 부착할 경우 이 고유진동수의 음을 감소시키거나 증폭시키는 역할을 한다. 따라서 공명기의 목(33) 부위에 대한 길이 조정을 통해 공명 주파수의 특성을 가변화 시키도록 구성되어 소음을 저감함을 특징으로 한다.

상기 변압 유닛(3)은 상기 외부단자함(1) 내부에 설치되며 인입된 고압 전기의 전압을 변압시켜 일반 가정 또는 산업체에서 사용할 수 있는 전압의 전기로 변압해준다.

이러한 변압유닛(3)은 1차 코일과 2차 코일로 이루어진 권선과 상기 권선의 상호유도 작용을 원활하게 하기 위한 철심과 상기 권선과 철심을 결속하여 결합상 태가 유지되도록 하는 상·하부 프레임으로 이루어질 수 있다.

상기 철심은 외부 단자함(1) 내부에 구비되고 상기 철심에는 복수개의 권선이 결합되어 있으며 상기 철심은 프레임에 볼트로 결합 될 수 있다. 이러한 철심은 통상 규소강판을 재질로 하여 강자성(Ferromagnetic)을 띠며 얇은 철편들이 일정한 공극을 두고 적층되어 정면에서 볼 때 사각의 띠 형태를 갖는다.

상기 권선은 기계적은 충분한 강도를 갖도록 설계되어 각종 비정상 전력유입에서 기기를 보호할 수 있는 기능을 갖는다.

따라서, 1차 코일과 2차 코일의 감긴 횟수를 달리하여 전자기 유도작용을 통해 전압을 변환하는 통상적인 변압 방식이 적용된다.

또한, 변압기의 진동은 누설자속의 영향으로 발생하는 전자기력에 의한 진동이 권선에서 발생하며, 철심에서도 발생되어 외부 단자함으로 전달되기 때문에 진동의 근원지인 철심 상부에는 110~130헤르츠(㎐)에서 진동하는 공진기(20)가 위치한다.

상기 공진기(20)는 'T'형으로 상부의 외주면은 원형의 판으로 형성될 수 있다. 그리고 원통형의 긴 부재가 원형의 판 중심부에 결합되어 있으며 부재의 타단은 변압유닛의 프레임에 고정 가능하도록 구성되어있다.

상기 절연유(5)는 외부단자함(1) 내부에 변압 유닛(3)에서 먼지나 습기로 인한 절연내력이 저하되는 것을 방지하고, 변압유닛(3)에서 발생하는 열을 방열시킬 수 있도록 변압유닛(3)이 수장될 수 있을 정도로 충분히 충진된다.

상기 방열부(7)는 외부단자함(1) 외부에 설치되며 외부단자함(1)과 연통 되 어 절연유(5)가 순환되면서 열교환에 의해 냉각될 수 있도록 구비된다.

이러한 방열부(7)는 판넬형 방열기, 주름형 냉각 핀 방열기등 변압기의 용량과 설치장소의 주변 조건 및 운전조건에 따라 최적의 장치를 선정하여 적용한다.

또한, 도면에 도시되지 않은 변압기 커버. 탭 전환기, 핸들 홀, 온도계 및 유면계 등이 설치될 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술 될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 주상 변압기의 부분 단면도,

도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 공진기를 나타낸 도면,

도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 헬름홀츠 공명 장치를 나타낸 투시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

1: 외부단자함 3: 변압유닛

5: 절연유 7: 방열부

12: 고압 부싱 15: 저압 부싱

20: 공진기 30: 헬름홀츠 공명 장치

31: 공명 공간 33: 공명기의 목

35: 홀

Claims (8)

1. 내벽면 일측에 공명 장치가 형성된 외부단자함;

   상기 외부단자함 내부에 설치되며 전압을 변압하는 변압유닛;

   상기 변압유닛에서 발생하는 열을 방열시키는 절연유;

   상기 절연유를 냉각시키며 외부단자함 외부에 구비된 방열부를

   포함하고,

   상기 공명 장치는 외부단자함의 내측과 이격되어 소정 크기의 공간이 형성되고, 상기 공간은 홀이 천공된 벽으로 밀폐되며, 상기 홀을 갖고 공명 공간 외부로 신장된 공명기 목을 포함하는 것을 특징으로 하는 저소음 저진동 주상 변압기.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 공명 장치는 헬름홀츠 공명 장치인 것을 특징으로 하는 저소음 저진동 주상 변압기.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 헬름홀츠 공명 장치는 110~500㎐의 주파수에 맞추어진 것을 특징으로 하는 저소음 저진동 주상 변압기.
5. 내부에 공명 장치가 형성된 외부단자함;

   상기 외부단자함 내부에 설치되며 사각의 띠 형상의 철심 및 상기 철심에 감기는 권선으로 이루어진 변압유닛;

   상기 변압유닛에서 발생하는 열을 방열시키는 절연유; 및

   상기 절연유를 냉각시키며 외부단자함 외부에 구비된 방열부;를 포함하되,

   상기 변압유닛은 진동 방지 수단을 포함하고,

   상기 진동 방지 수단은 원형의 판으로 형성된 상부 및 상기 원형의 판 중심부에 일단이 결합하는 원통형 부재로 이루어지고, 상기 원통형 부재의 타단은 상기 변압유닛의 프레임에 고정되는 것을 특징으로 하는 저소음 저진동 주상 변압기
6. 삭제
7. 청구항 5에 있어서,

   상기 진동 방지 수단은 공진기인 것을 특징으로 하는 저소음 저진동 주상 변압기
8. 청구항 7에 있어서,

   상기 공진기는 110~130㎐에서 진동하는 것을 특징으로 하는 저소음 저진동 주상 변압기

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