KR101178101B1 - 대류 냉각형 변압기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내측에 절연유가 충진되는 변압기 하우징의 외측면 적어도 한면 이상에 냉각판이 지그재로로 접철되어 연결되는 방열부가 일체로 형성되고, 상기 방열부에 변압기 하우징의 상,하부를 향하는 유로를 형성토록 열차단판이 연결되는 구성으로 태양으로 부터 직접 가열되는 냉각판에 의한 냉각효과 저하 현상을 태양에 의한 직접가열을 방지하면서 공기의 대류에 의한 냉각으로 냉각효과를 높이도록 하는 대류 냉각형 변압기에 관한 것이다.

Description

대류 냉각형 변압기{a transformer with convector cooling}

본 발명은 내측에 절연유가 충진되는 변압기용 하우징의 외측면 적어도 한면 이상에 냉각판이 지그재로로 접철되어 연결되는 방열부가 설치되고, 상기 방열부에 변압기 하우징의 하부에서 상부를 향하는 유로를 형성토록 열차단판이 연결되는 구성으로 태양으로 부터 직접 가열되는 냉각판에 의한 냉각효과 저하 현상을 태양에 의한 직접가열을 방지하면서 공기의 대류에 의한 냉각으로 냉각효과를 높이도록 하는 대류 냉각형 변압기에 관한 것이다.

일반적으로, 발전소로부터 전력수용가로 이르는 송배전 경로상에는 적절한 전압으로 변압하기 위한 변압기가 설치되어 있다.

이러한 변압기는 변전소 및 배전경로상에 설치되어 있고, 변전소에 설치되는 것은 변전용 변압기라하고, 배전경로상의 전주 상에 설치되는 변압기는 주상 변압기라 한다.

이러한 변전소 또는 전주 상에 설치되는 변압기는 절연 및 냉각목적으로 변압기 내에 절연유가 충진된다.

특히, 상기 절연유는 변압기 내의 습기나 먼지로 인한 절연내력이 저하되는 것을 방지하며, 특히 권선에서 발생 되는 열을 방열기를 통해 외부로 방열시키는 역할을 하고, 상기 변압기가 과열되면 정전을 일으킬 수 있기 때문에 변압기에는 안정적인 작동을 위한 방열기능을 갖춘 방열부가 구비되어 있다.

이러한 기술과 관련된 종래의 변압기는, 변압기 내에 저장된 절연유의 냉각을 위해 변압기 내부와 연통되어 절연유의 대류현상을 통한 열교환 작용으로 절연유를 냉각시킬 수 있도록 설치된 방열부가 구비된다.

그리고, 종래의 방열부는 상호 대향하는 요철부를 형성한 두 장의 판체가 마주 접합되어 절연유가 이동할 수 있는 유로를 형성하며 유로를 통해 이동할 때, 열교환을 통해 가열된 절연유를 냉각시킨다.

그러나, 종래의 방열기에서는 유로를 통과하는 절연유 중 판체와 접촉되는 부분에서의 열교환은 활발하게 이루어지지만 방열부에 형성된 유로의 중심에서 이동하는 절연유는 외부로의 열교환이 원활하게 이루어지지 못하므로 절연유가 충분히 냉각되지 못하는 경우가 발생하였다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 한 방편으로 특허 제769739호에 변압기가 개시되어 있으며 그 구성은 도1에서와 같이, 변압기를 방열하는 방열부가 변압기 하우징의 측면에 설치되는 배출관(21) 및 유입관을 통하여 절연유가 유동하도록 설치되고, 상기 절연유는 복수의 가이드돌기(31)를 갖는 가이드판(30)을 따라 흐를 때 상기 가이드판(30)에 결합되면서 공기중에 노출토록 골(42)을 갖는 복수의 방열핀(41) 조합으로 이루어진 방열판(40)을 절연유가 흐를 수 있도록 설치되는 구성으로 이루어 진다.

그러나, 상기와 같은 변압기 역시 온도가 상승되는 여름철 방열판(40)에 태양에 그대로 노출되어 있어 공기와의 접촉을 통한 냉각효과 보다는 태양에 의한 복사열로 오히려 절연유의 온도를 상승시키게 되어 변압기의 특성을 저하시키는 문제점이 발생되었다.

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 변압기의 방열효과를 높일 수 있도록 하고, 태양으로 부터 직접 가열되는 냉각판에 의한 냉각효과 저하 현상을 태양에 의한 직접가열을 방지하면서 공기의 대류에 의해 냉각으로 냉각효과를 높이도록 하며, 대류에 의한 공기의 흐름이 발생되어 변압기의 온도를 일정하게 유지할 수 있도록 하고, 간단한 구성으로 제작 및 설치가 용이하게 되는 대류 냉각형 변압기를 제공하는 데 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 내측에 절연유가 충진되는 변압기 하우징의 외측면 적어도 한면 이상에 냉각판이 지그재로로 접철되어 연결되는 방열부가 일체로 형성되고, 상기 방열부에 변압기 하우징의 상,하부를 향하는 유로를 형성토록 열차단판이 일체로 연결되는 구성으로 이루어진 대류 냉각형 변압기를 제공한다.

그리고, 본 발명의 열차단판은, 저면에 열차단판 측면의 공기를 유로에 유입시키는 리브홈이 구비되는 구성으로 이루어진 대류 냉각형 변압기를 제공한다.

더하여, 본 발명의 열차단판은, 하부에 큰 직경의 홈이 상부에 벤튜리의 역활을 수행하는 미세홈이 형성되는 구성으로 이루어진 대류 냉각형 변압기를 제공한다.

또한, 본 발명의 열차단판이 단열재로 이루어지고, 냉각판에 최대의 열전달 면적을 갖는 주름부가 구비되는 대류 냉각형 변압기를 제공한다.

계속하여, 본 발명의 방열부는 상부의 폭이 축소되고 하부의 폭이 증대토록 설치되는 대류 냉각형 변압기를 제공한다.

그리고, 본 발명의 하우징은 방열부의 외측에 엠보싱면이 일체로 구비되는 대류 냉각형 변압기를 제공한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 변압기의 방열효과를 높이고, 태양에 의한 직접가열을 방지하면서 공기의 대류에 의한 냉각으로 냉각효과를 높이며, 대류에 의해 항상 공기의 흐름이 일정하게 발생되어 변압기의 온도를 일정하게 유지하고, 간단한 구성으로 제작 및 설치가 용이한 효과가 있는 것이다.

도1은 종래의 변압기를 도시한 사시도이다.
도2는 본 발명에 따른 방열구조를 갖는 변압기를 도시한 사시도이다.
도3은 본 발명에 따른 방열구조를 갖는 변압기를 도시한 요부 분해도이다.
도4 내지 도6은 각각 본 발명의 실시예에 따른 변압기의 방열구조를 도시한 사시도이다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도2는 본 발명에 따른 방열구조를 갖는 변압기를 도시한 사시도이고, 도3은 본 발명에 따른 방열구조를 갖는 변압기를 도시한 요부 분해도이며, 도4 내지 도6은 각각 본 발명의 실시예에 따른 변압기의 방열구조를 도시한 사시도이다.

본 발명은, 내측에 절연유(O)가 충진되는 변압기 하우징(100)의 외측면 적어도 한면 이상에 냉각판(133)이 단위면적에서 최대의 공기접촉면적 즉 지그재로로 접철되어 연결되는 방열부(130)가 일체로 형성된다.

상기 방열부(130)는, 가열되는 하우징(100)에 연결될 때 절연유의 열전달에 의한 대류현상으로 변압기 하우징(100)의 하부에서 상부를 향하도록 하는 일정폭의 유로(F)를 형성토록 열차단판(200)이 연결된다.

그리고, 상기 열차단판(200)은, 압력차에 의해 열차단판 외부에서 유로의 내측으로 향하는 공기흐름을 형성하도록 저면에 일방향으로 길게 형성되는 리브홈(210)이 구비된다.

이때, 상기 열차단판(200)은, 금속재로 이루어 진다.

더하여, 상기 열차단판(200)은, 하부에 큰 직경의 홈(231)이 상부에 벤튜리의 역활을 수행하는 미세홈(233)이 형성된다.

한편, 상기 열차단판(200)은, 유로의 내측에서 태양에 의한 복사열로서 가열되는 현상을 최소화 하도록 단열재(201)로 이루어져도 좋다.

그리고, 상기 냉각판(133)이 최대의 열전달 면적을 갖는 주름부(133a)가 구비된다.

계속하여, 상기 방열부(130)는 상부의 폭(d2)이 축소되고 하부의 폭(d1)이 증대토록 설치된다.

그리고, 상기 변압기 하우징(100)은, 방열부의 외측에 엠보싱면(105)이 일체로 구비되는 구성으로 이루어 진다.

상기와 같은 구성으로 이루어 진 본 발명의 동작을 설명한다.

도2 내지 도6에서 도시한 바와같이 본 발명은, 내측에 절연유(O)가 충진되는 변압기 하우징(100)의 외측면 적어도 한면 이상에 외부 공기와 최대의 접촉면적을 갖도록 냉각판(133)이 지그재그로 접철되어 하우징(100)의 외면에 연결되는 방열부(130)가 일체로 형성된다.

이와같이 최대의 공기 접촉면적을 갖는 방열부(130)를 통하여 변압기의 동작시 가열되는 절연유(0)의 열이 방열부(130)를 통하여 외부의 공기와 열전달 되도록 한다.

이때, 일반적인 방열부(130)는 단순히 지그재그 형상으로 형성되어 여름철의 경우 외부공기와 접촉에 의한 열전달 보다 태양의 열에 의한 가열로 발생되는 열량유입이 더 많게 되어 방열효과를 저하시키게 되는 문제점이 발생되나 본 발명에서는 태양에 의한 방열부의 가열 문제점을 상기 방열부(130)에 부착되는 열차단판(200)에 의해 해소토록 한다.

즉, 상기 방열부(130)에 부착되는 열차단판(200)이 태양빛을 차단하여 방열부에 그늘을 형성하게 됨으로써 방열부의 직접가열을 방지토록 한다.

이때, 상기 절연유는 변압기의 동작시 대류현상에 의해 하우징(100)의 상부면에 가열되는 절연유가 모이게 되어 이에 대응되는 높이의 방열부(130) 온도가 상대적으로 상승되고, 상승되는 온도는 방열부(130)를 통하여 외부에 열전달될 때 상기 방열부(130)는 열차단판(200)을 통하여 일측이 외부와 차단토록 된 후 하우징(100)의 하부에서 상부로만 향하는 유로(F)를 형성토록 하는 자연대류를 형성하여 대유에 열한 냉각효과를 가져오게 된다.

그리고, 상기 열차단판(200)은, 금속재로 이루어지면서 저면에 리브홈(210)이 구비되어 대류에 의한 유로(F) 형성이 방열부의 하부에서 유입되는 공기에 의해 냉각판을 냉각시키도록 할 때 열차단판(200)의 내부 및 외부의 압력차에 의해 리브홈(210)을 통해 외부의 공기가 용이하게 유입되어 냉각효과를 높이게 된다.

더하여, 상기 열차단판(200)은, 하부에 큰 직경의 홈(231)이 상부에 벤튜리의 역활을 수행하는 미세홈(233)이 형성되어 하부에서는 많은 량의 공기가 상부를 향하여 적은 량의 공기가 외부에서 유입되면서 방열부를 냉각토록 된다.

이때, 상기 열차단판(200)이 단열재(201)로 이루어져 태양에 의한 열이 방열부 측으로 전달되는 현상을 막도록 설치되어도 된다.

또한, 상기 미세홈(233)은, 외측의 직경은 넓게 내측은 최소화 되게 형성되어 열차단판의 내부 및 외부에서 발생되는 압력차에 의해 공기와 최대로 접촉되는 외부의 신선한 공기가 열차단판(200)을 통하여 유로(F)의 내측으로만 공급토록 된다.

그리고, 상기 냉각판(133)이 최대의 열전달 면적을 갖는 주름부(133a)가 구비되어 접촉면적을 확대시킴으로써 냉각효율을 높이게 된다.

계속하여, 상기 방열부(130)는 상부의 폭(d2)이 축소되고 하부의 폭(d1)이 증대토록 설치되어 하부에서는 유속이 빠르게 상부에서는 유속이 느리게 하여 공기와의 접촉시간을 증가시켜 냉각효율을 높이게 된다.

그리고, 상기 변압기 하우징(100)은, 방열부의 외측에 엠보싱면(105)이 일체로 구비되어 최대의 접촉면적을 갖게 함으로써 냉각효과를 제고시키게 되는 것이다.

100...하우징 105...엠보싱면
130...방열부 133...냉각판
200...열차단판 201...단열재
210...리브홈

Claims (6)

1. 내측에 절연유(O)가 충진되는 하우징(100)의 외측면 적어도 한면 이상에 냉각판(133)이 지그재로로 연결되는 방열부(130)가 일체로 설치되고,
   상기 방열부(130)는 그 일측에서 방열부(130)를 따라 변압기 하우징(100)의 하부에서 상부로만 향하는 유로(F)를 형성토록 열차단판(200)이 연결되며,
   상기 열차단판(200)은, 금속재로 이루어지면서 저면에 리브홈(210)이 구비되는 구성으로 이루어진 대류 냉각형 변압기
2. 삭제
3. 내측에 절연유(O)가 충진되는 하우징(100)의 외측면 적어도 한면 이상에 냉각판(133)이 지그재로로 연결되는 방열부(130)가 일체로 설치되고,
   상기 방열부(130)는 그 일측에서 방열부(130)를 따라 변압기 하우징(100)의 하부에서 상부로만 향하는 유로(F)를 형성토록 열차단판(200)이 연결되며,
   상기 열차단판(200)은, 하부에 큰 직경의 홈(231)이 상부에 벤튜리의 역활을 수행하는 미세홈(233)이 형성되는 구성으로 이루어진 대류 냉각형 변압기
4. 제1항에 있어서, 상기 열차단판(200)이 단열재(201)로 이루어지고,
   상기 냉각판(133)에 최대의 열전달 면적을 갖는 주름부(133a)가 구비되는 것을 특징으로 하는 대류 냉각형 변압기
5. 제1항에 있어서, 상기 방열부(130)는 상부의 폭(d2)이 축소되고 하부의 폭(d1)이 증대토록 설치되는 것을 특징으로 하는 대류 냉각형 변압기
6. 제1항에 있어서, 상기 변압기 하우징(100)에는 방열부의 외측으로 돌출되는 엠보싱면(105)이 일체로 구비되는 것을 특징으로 하는 대류 냉각형 변압기

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