KR100966648B1 - 변압기용 소음저감장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 변압기용 소음저감장치에 관한 것이다. 본 발명에서는 차음판(20)의 구성이 다음과 같다. 즉, 차음판(20)의 가로길이(a)와 세로길이(b)의 비가 1 또는 1에 가까운 사각형 판상이고, 가장자리가 변압기(10)의 외함(12)에 설치된 브레이스(14)에 체결구(26)에 의해 체결되어 상기 외함(12)과의 사이에 공기층(21)을 형성한다. 상기 차음판(20)과 상기 브레이스(14)의 사이에는 탄성변형이 가능한 재질로 만들어지는 완충재(28)가 설치될 수 있다. 상기 차음판(20)의 외면에는 적어도 하나 이상의 손잡이(22)가 구비된다. 본 발명에서는 차음판(20)이 외함(12)에서 발생하는 소음과 공진되지 않으면서 소음 차단효과를 얻을 수 있도록 하였고, 차음판(20)과 외함(12)의 사이에 공기층(21)이 형성되어 소음이 공기층(21)을 지나면서 감쇄되어 제거될 수 있도록 하였으므로, 소음이 최소화되는 효과가 있다.

변압기, 소음, 차음판, 공기층

Description

변압기용 소음저감장치{Noise reduction apparatus for transformer}

본 발명은 변압기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이미 설치되어 사용되고 있는 변압기의 내부에 설치된 코어에서 발생하는 소음이 외부로 전달되는 것을 차단하는 변압기용 소음저감장치에 관한 것이다.

도 1에는 일반적인 변압기의 외부 구성이 사시도로 도시되어 있다. 이에 따르면, 변압기(1)의 외관을 외함(3)이 형성한다. 상기 외함(3)의 내부에는 변압기(1)를 구성하는 코어 등 주요부품이 들어있고, 상기 외함(3)의 내부에는 절연유가 채워져 있다. 상기 외함(3)의 외면에는 브레이스(5)가 격자모양으로 구비되어 있다.

이와 같은 변압기(1)에서는 그 동작중에 소음이 발생된다. 이들 소음중 하나는 내부코어에 의해 발생되는 120hz 기본주파수와 고조파성분들에 의해 발생되고, 이들이 코어를 지지하는 구조물과 비압축성유체인 절연유에 의해 외함(3)의 표면으로 전달된다.

이와 같이 외함(3)의 표면으로 전달된 소음은 외함(3)의 표면에서 국부적인 공진을 일으킬 수 있는데, 이와 같은 공진은 소음을 보다 증폭시키게 된다. 이를 해소하기 위해 도 1에 표시된 바와 같이 시도질량(7)을 외함(3)의 특정 위치에 부착하였다. 즉, 시도질량(7)을 사용함에 의해 외함(3)의 특정 위치의 질량과 강성을 변화시켜서 공진을 회피하는 것이다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래 기술에 의한 변압기용 소음저감장치에서는 다음과 같은 문제점이 있다.

상기 시도질량(7)을 상기 외함(3)의 표면에 고정하는 것은 일반적으로 용접으로 하게 된다. 하지만, 이미 설치되어 사용되고 있는 변압기(1)의 외함(3)에 용접을 하는 것은 외함(3)의 내부에 있는 절연유의 누설을 야기할 가능성이 크다.

그리고, 상기한 바와 같은 시도질량(7)은 외함(3)의 부분적인 공진을 제거할 수는 있지만, 외함(2) 내부의 코어에서 발생된 소음을 완전히 차단하지는 못하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 이미 설치되어 사용되고 있는 변압기의 외함에 거의 정사각판 형상 차음판을 장착하여 변압기의 내부코어에서 발생하는 소음이 외부로 전달되는 것을 차단하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 차음판과 변압기의 외함 사이에 공기층을 형성하여 변압기 외함 내부의 소음이 외부로 전달되는 것을 차단하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 차음판이 변압기의 외함에 밀착되는 부분에 완충재를 두어 외부로 소음이 누설되는 것을 방지하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 차음판의 취급이 용이하게 되도록 하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 외함이 외관을 구성하고, 외함의 외면에 브레이스가 구비되어 있는 변압기용 소음저감장치에 있어서, 가로길이(a)와 세로길이(b)의 비가 1 또는 1에 가까운 사각형 판상이고, 가장자리에 형성된 일정 간격으로 천공된 체결공을 체결구가 관통하여 상기 브레이스에 체결되어 상기 외함과의 사이에 공기층을 형성하는 차음판을 포함하여 구성된다.

상기 차음판과 상기 브레이스의 사이에는 탄성변형이 가능한 재질로 만들어지는 완충재가 더 설치된다.

상기 차음판의 외면에는 적어도 하나 이상의 손잡이가 구비된다.

상기 차음판과 외함의 사이에 형성되는 공기층의 두께는 125mm-240mm 사이의 값을 가진다.

본 발명에 의한 변압기용 소음저감장치는 변압기의 외함에 부착되는 차음판을 거의 정사각판상으로 설계하고, 그 가장자리를 둘러 체결구인 볼트가 관통하여 외함의 브레이스에 체결되도록 하였으므로 차음판 자체의 강성이 유지되면서 차음판이 외함에서 발생하는 소음과 공진되지 않으면서 소음 차단효과를 얻을 수 있도록 하였다.

그리고, 차음판과 외함의 사이에 공기층이 형성되어 소음이 공기층을 지나면서 감쇄되어 제거될 수 있도록 하였으므로, 소음이 최소화되는 효과가 있다.

또한, 본 발명에서는 차음판과 외함의 브레이스에 차음판이 체결구인 볼트에 의해 장착될 때, 차음판과 브레이스 사이에 완충재가 설치되므로 완충재에 의해 소음의 누설이 방지되어 변압기 주변으로 소음전달이 최소화되는 효과도 있다.

그리고, 본 발명에서는 차음판에 손잡이를 설치하였으므로, 작업자가 차음판을 보다 쉽게 다룰 수 있어 차음판 착탈작업의 작업성이 크게 좋아지는 효과도 있다.

이하 본 발명에 의한 변압기용 소음저감장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 2에서 도 4에 도시된 바에 따르면, 변압기(10)의 외관을 외함(12)이 형성한다. 상기 외함(12)은 일반적으로 금속재질, 보다 상세하게는 강재질로 만들어진다. 상기 외함(12)의 내부에는 코어를 비롯한 변압기(10)를 구성하는 부품들과 절연유가 구비된다. 상기 외함(12)의 외면에는 브레이스(14)가 구비된다. 상기 브레이스(14)는 외함(12)의 외면에 격자모양으로 형성될 수 있다.

상기 변압기(10)의 외함(12)에 구비되는 브레이스(14)에는 차음판(20)이 장착된다. 상기 차음판(20)은 금속재질의 사각형상의 판이다. 상기 차음판(20)은 정사각형이거나 정사각형상에 가깝게 형성되는 것이 좋다. 즉, 그 가로길이(a)와 세로길이(b)의 비율이 1 또는 거의 1에 가깝도록 되는 것이 좋다. 이는 직사각형으로 차음판(20)이 형성되는 경우, 단변방향에 비해 상대적으로 장변방향으로의 강성이 약해 외부 진동에 의해 쉽게 진동을 일으킬 수 있기 때문이다. 실험적으로 살펴봤을 때, 가로길이(a)는 대략 650에서 670mm의 값이 적당하고, 세로길이(b)는 700에서 720mm정도의 값이 적당하다. 가장 바람직하기로는 가로길이(a)가 659mm이고 세로길이(b)가 714mm이다.

참고로, 차음판(20)이 설치되는 위치에 따라서는 차음판(20)의 치수가 위에서 설명된 것과 반드시 일치하게 될 수는 없을 수도 있다. 즉, 상기 브레이스(14)의 위치나 간격 등이 서로 다를 수 있고, 그 위치에서의 차음성능이 반드시 위에서 설명된 치수의 차음판(20)이 사용되지 않아도 되기 때문이다. 물론, 원하는 차음성능을 얻기 위해서는 차음판(20)의 구성을 되도록 위에서 설명한 형태로 만들고, 이를 장착할 수 있는 브레이스(14) 대체구조물을 외함(12)에 더 설치할 수도 있다.

상기 차음판(20)이 상기 외함(12)의 브레이스(14)에 장착됨에 의해 상기 차음판(20)과 상기 외함(12)의 사이에는 공기층(21)이 형성된다. 상기 공기층(21)은 상기 외함(12)의 내부에서 발생된 소음을 감쇄시키는 역할을 한다.

상기 차음판(20)에는 도 3에 잘 도시된 바와 같이 손잡이(22)가 설치될 수 있다. 상기 손잡이(22)는 작업자가 차음판(20)을 쉽게 잡을 수 있도록 하기 위한 것이다. 상기 손잡이(22)는 차음판(20)의 표면에 밀착되거나 차음판(20)의 표면에 대해 직교하게 위치되도록 회전가능하게 할 수 있다. 하지만, 상기 손잡이(22)는 반드시 사용하여야 하는 것은 아니다. 즉, 손잡이(22)가 없는 형태의 차음판(20)이 사용될 수도 있다. 상기 손잡이(22)는 1개 이상이 구비되는 것이 좋다. 상기 손잡이(22)의 갯수는 차음판(20)의 무게나 크기에 따라 달라질 수 있다.

상기 차음판(20)의 가장자리를 둘러서는 체결공(24)이 천공된다. 상기 체결공(24)은 일정한 간격으로 상기 차음판(20)의 가장자리를 둘러 천공되어 있다. 이와 같이 체결공(24)을 차음판(20)의 가장자리를 둘러 천공하는 것은 차음판(20)의 가장자리가 브레이스(14)에 견고하게 체결되어 장착됨에 의해 외부 진동에 의해 차음판(20)이 진동되어 소음을 발생시키지 않도록 하기 위함이다.

상기 차음판(20)의 체결공(24)을 체결구(26)가 관통한다. 본 실시예에서 상기 체결구(26)는 볼트가 사용된다. 상기 체결구(26)는 상기 차음판(20)의 체결공(24)을 관통하여 상기 브레이스(14)에 체결된다. 상기 브레이스(14)에서 상기 체결구(26)가 체결되는 부분은 단차가 진 단차부(15)이다. 물론, 상기 체결구(26)가 체결되는 부분이 반드시 단차진 단차부(15)일 필요는 없다.

상기 차음판(20)이 상기 브레이스(14)에 체결될 때, 브레이스(14)와 차음판(20)의 사이에는 완충재(28)가 위치된다. 상기 완충재(28)는 상기 차음판(20)과 브레이스(14)사이에 틈새가 없도록 하여, 소음이 누설되는 것을 방지하는 역할을 한다. 상기 완충재(28)로는 코르크나 스펀지와 같은 탄성변형이 가능한 재질로 된 것이 사용된다. 참고로, 상기 코르크로 된 완충재(28)는 스펀지로된 것에 비해 체결구(26)에 의한 변형이 상대적으로 작아 보다 차음성능이 좋다.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 변압기용 소음저감장치의 작용을 상세하게 설명한다.

본 발명의 차음판(20)은 이미 설치되어 사용되고 있는 변압기(10)에 설치하기에 좋다. 즉, 변압기(10)의 외함(12)에 변형 등을 발생시키기 않으면서 장착할 수 있기 때문이다. 이를 위해 상기 차음판(20)은 브레이스(14)에 체결구(26)에 의해 체결된다.

즉, 상기 브레이스(14)의 단차부(15)에 상기 완충재(28)를 안착시킨 상태에서 상기 차음판(20)을 위치시킨다. 이때, 작업자는 상기 차음판(20)의 손잡이(22)를 손으로 잡아 차음판(20)을 원하는 위치에 두게 된다. 이 상태에서 상기 체결구(26)를 상기 체결공(26)을 관통하여 상기 브레이스(14)에 각각 체결한다. 상기 체결구(26)는 처음에 완전히 조이지 않고 각각 일부씩만 조인 상태로 전체 체결구(26)가 상기 브레이스(14)에 일부 체결된 상태에서 차례로 조금씩 조여 완전히 체결되게 한다. 이는 상기 완충재(28)의 변형이 국부적으로 일어나는 것을 방지하기 위함이다.

이와 같이 체결구(26)를 체결하여 변압기(10)의 외함(12)에 차음판(20)을 장착시킨 상태가 도 4에 도시되어 있다. 상기 차음판(20)이 상기 외함(12)의 외면에 장착됨에 의해 상기 차음판(20)과 외함(12)의 외면 사이에는 공기층(21)이 형성되고, 상기 공기층(21)은 외함(12)의 내부에 있는 코어에서 발생된 소음을 감쇄시켜 제거하는 역할을 담당하게 된다.

한편, 상기 차음판(20)은 가로길이(a)와 세로길이(b)의 비율이 거의 1에 가까운 정사각형상으로 되는 것이 가장 바람직하다. 그리고, 상기 차음판(20)의 크기는 위에서 설명한 크기보다 크지 않게 하는 것이 좋다. 이는 차음판(20)의 크기가 커지게 되면, 다자유도계에 가까워 차음판(20)의 고유진동수의 개수가 조밀하게 많아지게 되고, 이에 따라 120Khz 가진원의 하모닉스 성분들을 회피하기 어려워지게 되기 때문이다.

그리고, 상기 차음판(20)을 브레이스(14)에 체결하기 위한 체결구(26)가 차음판(20)을 관통하는 부분인 체결공(24)은 상기 차음판(20)의 가장자리를 따라서 형성되는데, 이는 상기 브레이스(14)가 외함(12)의 외면에 배치된 상태를 최대로 이용하면서도 차음판(20)과 브레이스(14)와의 사이에 틈새가 발생하지 않도록 하는 것이다. 상기 차음판(20)과 브레이스(14)사이의 틈새를 없애기 위해서 또한, 상기 완충재(28)를 사용한다.

즉, 상기 체결구(26)와 완충재(28)에 의해 상기 차음판(20)이 상기 브레이스(14)에 완전히 밀착되어 체결됨에 의해 차음판(20)과 브레이스(14)사이에서 소음이 누설되는 것을 방지한다. 그리고, 상기 차음판(20)과 브레이스(14) 사이 에 틈새가 있게 되면, 상기 차음판(20)이나 브레이스(14)가 진동하면, 이 진동이 상대쪽으로 전달되어 증폭될 수도 있다. 하지만, 본 발명에서는 상기 체결구(26)와 완충재(28)를 사용하여 이를 방지하는 것이다.

한편, 상기 차음판(20)과 이에 관련된 최적의 제원을 실험을 통해 얻었는데, 이를 살펴본다. 먼저, 상기 차음판(20)은 변압기의 철심진동에 의한 소음을 100dB로 가정했을 경우, 두께(t)를 9mm로 하는 것이 가장 좋은 결과를 얻을 수 있었다. 상기 체결구(26)의 직경은 15mm, 볼트의 가로갯수는 가장 바람직한 차음판(20)의 치수에서 3개 세로갯수는 4개이다.

그리고, 상기 공기층(21)의 두께(t)는 125에서 240mm가 좋고, 외함(12)의 중량 증가를 고려하면 가장 좋기로는 150mm이다. 상기 공기층의 두께(t)는 브레이스(14)가 외함(12)에서 돌출된 정도에 가장 많은 영향을 받을 수 있다. 하지만 상기 단차부(15)의 치수조정을 통해 공기층(21)의 두께(t)를 조절할 수 있다. 상기 공기층(21)의 두께 범위는 브레이스(14) 등 외함(12)의 구조에 의해 한정된다.

이와 같은 최적의 조건에서 차음판(20)을 외함(12)에 설치함을 통해 얻을 수 있는 공진분리여유(Resonance separartion margin)는 주요 가진주파수인 120Khz에서 20%이다.

본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

도 1은 일반적인 변압기의 외관을 보인 사시도.

도 2는 본 발명에 의한 소음저감장치의 바람직한 실시예가 설치된 변압기의 요부 구성을 보인 개략단면도.

도 3은 본 발명 실시예를 구성하는 차음판의 구성을 보인 정면도.

도 4는 본 발명 실시예의 소음저감장치가 변압기의 외함에 부착된 것을 보인 사시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10: 변압기 12: 외함

14: 브레이스 20: 차음판

21: 공기층 22: 손잡이

24: 체결공 26: 체결구

28: 완충재

Claims (4)

1. 외함이 외관을 구성하고, 외함의 외면에 브레이스가 구비되어 있는 변압기용 소음저감장치에 있어서,

   가로길이(a)와 세로길이(b)의 비가 1 또는 1에 가까운 사각형 판상이고, 가장자리에 형성된 일정 간격으로 천공된 체결공을 체결구가 관통하여 상기 브레이스에 체결되어 상기 외함과의 사이에 공기층을 형성하는 차음판을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 변압기용 소음저감장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 차음판과 상기 브레이스의 사이에는 탄성변형이 가능한 재질로 만들어지는 완충재가 더 설치됨을 특징으로 하는 변압기용 소음저감장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 차음판의 외면에는 적어도 하나 이상의 손잡이가 구비됨을 특징으로 하는 변압기용 소음저감장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 차음판과 외함의 사이에 형성되는 공기층의 두께는 125mm-240mm 사이의 값을 가짐을 특징으로 하는 변압기용 소음저감장치.

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