KR101353705B1 - 변압기의 특성 분석장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 장치프레임와 상기 장치프레임에 설치되고 자성소재가 안착되는 안착부와 상기 장치프레임에 설치되고 상기 안착부의 자성소재에 자성을 유도토록 제공되는 자성유도부 및 상기 안착부의 자성소재에 인가되는 압력 변화에 인한 자성소재의 특성 변화를 감지토록, 상기 장치프레임에 설치되는 자성소재 가압수단을 포함하는 변압기의 특성 분석장치에 관한 것으로, 본 발명에 의하면 변압기의 특성을 신속 정확하게 측정할 수 있는 효과가 있다.

Description

변압기의 특성 분석장치{Apparatus for analysis of transformer's properties}
본 발명은 변압기의 특성 분석장치에 관한 것으로, 구체적으로 변압기의 특성을 신속 정확하게 측정 가능토록 구성된 변압기의 특성 분석장치에 관한 것이다.
각각의 사용환경에 맞는 변압기를 설계하기 위해서는 우선 모델 변압기를 사용하여 실제 사용환경과 유사한 가상 상황의 실험조건을 형성하고 분석하고자 하는 실험 과제를 선정하여 실험을 진행한다.
이때 통상 선정되는 실험 과제는 모델 변압기에 인가되는 전압을 달리하였을 때 무부하손, 진동/소음 등의 특성이 어떻게 변화하는지, 가압되는 압력을 달리하였을 때 특성이 어떻게 변화하는지 등이다. 이러한 실험에 의해 도출된 결과는 수치해석 프로그램에서의 경계조건 설정 및 검증 자료로 활용하게 된다.
여기서 변압기를 설계함에 있어서 제1,2 차 코일을 연계하는 철심으로 방향성 전기강판이 사용될 수 있다. 따라서 모델 변압기에서도 방향성 전기강판을 자성소재로 적용하여 상기 실험을 진행할 수 있는데, 이때 방향성 전기강판의 모델 변압기 특성 분석 실험은 일정한 크기로 절단된 자성소재를 다수 개로 적층하여 권선코일에 전압을 공급하여 전압의 변화에 따른 소음 및 진동, 가압력에 따른 특성 변화 등을 체크한다.
그런데 현재 모델 변압기 특성 분석 실험을 위한 장치는 특별히 규격화된 것이 없으며 실험공정에서 특성을 고려하여 개별적으로 제작하여 사용하고 있다.
이에 따라 자성소재를 일정한 형태로 규격화하여 실험을 진행할 수 없어 실험과정에서 단단히 고정하는 것에 어려움이 있으며, 자성소재에 자성을 유도하는 권선코일 또한 자성소재와의 관계에서 항상 일정한 위치가 유지되는 것이 아니라, 코일을 교체함에 따라 편차가 발생한다. 결과적으로 이러한 편차를 보정하기 위해서는 작업자가 교환시마다 수평, 수직 등의 레벨을 조정해야 하므로 많은 시간과 노력이 소요된다.
또한 자성소재를 가압하더라도 자성소재의 전면에 걸쳐 균일한 압력을 가하는 것이 규격화된 모델 변압기 실험 장비가 없어 수월하지 않은 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해소하기 위해서 제안된 것으로서, 모델 변압기에서 자성소재가 실험과정 동안 안착 고정되고, 자성소재와 권선코일의 위치 관계가 항상 일정하게 유지되며 권선코일이 교체될 수 있으며, 자성소재에 인가되는 압력이 자성소재의 전면에 걸쳐 균일하게 가압될 수 있도록 하여 변압기의 특성을 보다 신속 정확하게 측정할 수 있는 규격화된 장치를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 실시예는 다음과 같은 변압기의 특성 분석장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에서는 장치프레임(110); 상기 장치프레임(110)에 설치되고 자성소재가 안착되는 안착부(130); 상기 장치프레임(110)에 설치되고 상기 안착부(130)의 자성소재에 자성을 유도토록 제공되는 자성유도부(150); 및 상기 안착부(130)의 자성소재에 인가되는 압력 변화에 인한 자성소재의 특성 변화를 감지토록, 상기 장치프레임(110)에 설치되는 자성소재 가압수단(170); 을 포함하며, 상기 가압수단(170)은, 상기 안착부(130)의 자성소재에 밀착되며 배치되는 가압판(171); 및 상기 가압판(171)에 의해 자성소재를 가압토록 상기 장치프레임(110)과 가압판(171)간에 연계되며 상기 장치프레임(110)과 가압판(171)의 간격을 조절하는 간격조절부재(175);를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 간격조절부재(175)는 볼트로 제공되되, 상기 볼트의 조임 정도를 조절하여 상기 가압판(171)에 의해 자성소재에 인가되는 압력을 조절하도록 구성될 수 있다.
아울러, 상기 안착부(130)는 상기 자성유도부(150)에 의한 자성 유도시 자성소재가 고정되도록 자성소재에 대응하는 형상으로 제공되도록 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예로서, 장치프레임(110); 상기 장치프레임(110)에 설치되고 자성소재가 안착되는 안착부(130); 상기 장치프레임(110)에 설치되고 상기 안착부(130)의 자성소재에 자성을 유도토록 제공되는 자성유도부(150); 및 상기 안착부(130)의 자성소재에 인가되는 압력 변화에 인한 자성소재의 특성 변화를 감지토록, 상기 장치프레임(110)에 설치되는 자성소재 가압수단(170);을 포함하며, 상기 안착부(130)는 상기 자성유도부(150)에 의한 자성 유도시 자성소재가 고정되도록 자성소재에 대응하는 형상으로 제공되고, 상기 자성유도부(150)는, 인덕턴스 성분을 가진 금속 와이어로 적어도 1회 이상 감겨 제공되는 코일부재(151); 및 상기 코일부재(151)를 상기 장치프레임(110)에 고정하는 지지블럭(155);를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 가압수단(170)은, 상기 안착부(130)의 자성소재에 밀착되며 배치되는 가압판(171); 및 상기 가압판(171)에 의해 자성소재를 가압토록 상기 장치프레임(110)과 가압판(171)사이에 연계되며 상기 장치프레임(110)과 가압판(171)의 간격을 조절하는 간격조절부재(175);를 포함하여 구성될 수 있다.
아울러, 상기 지지블럭(155)은 상기 코일부재(151)와 상기 안착부(130)의 자성소재가 수직하게 위치되도록, 상기 코일부재(151)를 상기 장치프레임(110)에 장착하도록 구성될 수 있다.
본 발명인 변압기의 특성 분석장치의 일 실시예는 방향성 전기강판 등의 자성소재가 규격화되어 안착될 수 있는 안착부를 구비함으로써, 실험 과정 중에 자성소재를 단단히 고정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 권선코일을 교환하는 경우에 장치프레임에 분리 또는 결합이 가능토록 제공되는 지지블럭을 구비하여 교환 과정의 신속함 및 교환 후에도 항상 자성소재와의 위치관계가 일정하게 유지되도록 하는 효과가 있다.
그리고, 볼트 등의 간격조절부재에 의한 조임력을 통해 자성소재에 가압되는 압력 변화를 조절하며, 압력측정이 가능한 드라이버 등을 이용하여 볼트 등의 조입압력을 측정함으로써 자성소재의 전면에 걸쳐 균일한 압력이 인가되도록 하는 효과를 기대할 수 있다.
이에 따라 모델 변압기의 소음 및 진동, 가압력 등에 특성 변화를 보다 신속 정확하게 파악할 수 있으며, 도출된 실험데이터의 신뢰도를 또한 향상되는 효과도 있다.
도 1은 본 발명인 변압기의 특성 분석장치의 정면도.
도 2는 도 1에 도시된 발명의 A-A' 단면도.
도 3은 도 1에 도시된 발명의 B-B' 단면도.
도 4는 자성소재의 안착 후 가압판을 설치하는 상태도.
도 5는 자성소재를 가압하는 상태도.
상기와 같은 본 발명의 특징들에 대한 이해를 돕기 위하여, 이하 본 발명의 실시예와 관련된 변압기의 특성 분석장치에 대하여 보다 상세하게 설명하도록 하겠다.
이하 설명되는 실시예의 이해를 돕기 위하여 첨부된 도면에 기재된 부호에 있어서, 각 실시예에서 동일한 작용을 하게 되는 구성요소 중 관련된 구성요소는 동일 또는 연장 선상의 숫자로 표기하였다.
본 발명과 관련된 실시예들은 기본적으로, 자성소재가 실험 중에 고정 안착되고, 자성소재와 권선코일의 위치 관계가 일정하게 유지될 수 있으며, 자성소재에 인가되는 압력이 자성소재의 전면에 걸쳐 균일하게 가압될 수 있도록 하여 자성소재의 특성을 보다 신속 정확하게 측정 가능토록 하는 것을 기초로 한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명인 변아빅의 특성 분석장치의 정면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 발명의 A-A' 단면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 발명의 B-B' 단면도이다.
도 1 내지 도 3를 참고하면, 본 발명인 변압기의 특성 분석장치의 일 실시예는 장치프레임(110)과 상기 장치프레임(110)에 설치되고 자성소재(10)가 안착되는 안착부(130)와 상기 장치프레임(110)에 설치되고 상기 안착부(130)의 자성소재(10)에 자성을 유도토록 제공되는 자성유도부(150) 및 상기 안착부(130)의 자성소재(10)에 인가되는 압력 변화에 인한 자성소재(10)의 특성 변화를 감지토록, 상기 장치프레임(110)에 설치되는 자성소재 가압수단(170)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 자성소재(10)는 변압기의 철심에 사용되는 방향성 전기강판일 수 있다. 물론 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 1,2 차 코일간에 설치되고 자기장이 유도됨에 따라 입력회로측과 출력회로측간의 전압 변화에 관여할 수 있는 물질이라면 그 대상이 될 수 있다.
상기 장치프레임(110)은 몸체부(111), 받침판(115) 및 받침빔(113)을 포함하여 구성될 수 있다. 상기 몸체부(111)는 상기 장치프레임(110)의 중앙부를 형성하며 상기 안착부(130) 및 자성유도부(150)가 설치되며, 상기 받침판(115)은 상기 장치프레임(110)의 하단부를 형성하며 상기 몸체부(111)를 지면에 대해 지지하는 역할을 한다.
상기 받침빔(113)은 상기 받침판과 수직하게 상기 몸체부(111)상에 설치되고 상기 몸체부(111)를 눕혔을 때 상기 몸체부(111)를 지면에 대해 지지하는 역할을 하게 된다. 여기서 상기 받침빔(113)의 길이는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 받침판(115)의 길이와 동일할 수 있다. 상기 자성소재(10)를 상기 안착부(130)에 안착시키기 위해 상기 장치몸체(110)를 눕힐 때 수평을 유지하게 한다.
상기 장치프레임(110)의 몸체부(111)에는 상기 안착부(130)가 제공될 수 있다. 상기 안착부(130)는 도 1에 도시된 바와 같이 한 쌍의 ㄷ 형으로 이뤄진 안착홈이 서로 마주보는 형태로 제공될 수 있다.
이는 본 발명의 일 실시예에서 상기 자성소재(10)로 제공되는 방향성 전기강판을 사다리꼴 형태로 4개의 조각으로 절단하여 서로 맞붙여 여러겹으로 적층하여 철심 형태로 구성하고 실험을 진행함에 따라 이에 대응하는 형상으로 구성된 것이다. 따라서, 상기 자성소재(10)를 원형 등 다른 형태로 제작하는 경우에는 그 형상에 대응하여 상기 안착부(130)의 형태도 변경될 수 있다.
상기 안착부(130)는 상기 자성소재(10)의 형태에 맞게 제공됨에 따라 실험과정 중에 상기 자성소재(10)가 단단히 고정되게 하는 기능을 수행한다.
다음으로 상기 장치프레임(110)의 몸체부(111)에는 상기 자성유도부(150)가 제공될 수 있다. 상기 자성유도부(150)는 코일부재(151) 및 지지블럭(155)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 코일부재(151)는 전압을 변경해야 할 입력회로와 연결된 1차 코일과 변경된 전압이 적용되는 출력회로와 연결된 2차 코일을 포함할 수 있다. 그리고 상기 1,2 차 코일(153)은 인덕턴스 성분을 가진 구리, 알루미늄 등의 금속와이어로 적어도 1회 이상 감겨 제공될 수 있다. 물론 상기 1,2 차 코일(153)은 상기 자성소재(10)에 자기장을 유도할 수 있을 정도의 권선수는 유지되어야 한다. 상기 코일부재(151)는 상기 1,2 차 코일(153)만으로 제공될 수 있으며, 도 3에 도시된 바와 같이 보빈에 상기 1,2 차 코일(153)이 감겨 제공될 수도 있다.
그리고 상기 지지블럭(155)는 상기 코일부재(151)를 상기 장치프레임(110)에 고정하는 역할을 한다. 도 3를 참고하면 상기 지지블럭(155)은 측단면이 ㄱ 자형으로 제공될 수 있으며, 이 경우 상기 장치프레임(110)의 몸체부(111) 일단측에 볼트 등의 체결구에 의해 결합될 수 있다. 상기 코일부재(151)는 상기 지지블럭(155)의 상단에 장착된다.
이때 상기 지지블럭(155)은 상기 코일부재(151)의 교체를 용이하게 하는 역할도 한다. 실제 실험과정 중에 금속와이어의 권선수가 다른 1,2 차 코일(153)이 요구될 수 있으며, 이 경우 상기 지지블럭(155)을 해체하여 상기 1,2 차 코일(153)을 원활히 교체할 수 있다.
또한 교체된 상기 1,2 차 코일(153)을 재결합시에는 기 고정된 위치에 다시 결합시키게 되므로 상기 안착부(130)에 안착된 자성소재(10)와의 위치관계가 항상 일정하게 유지될 수 있도록 한다.
즉 상기 1,2 차 코일(153)과 자성소재(10)는 수직하게 배치될 경우 유효 자기장 유도비율이 그만큼 좋아지게 되는데, 상기 지지블럭(155)은 상기 1,2 차 코일(153)과 자성소재(10)를 항상 수직하게 위치토록 한다. 종래에는 1,2 차 코일(153)을 교체할 때마다 방향성 전기강판과의 관계에서 수직, 수평 등의 위치를 작업자가 직접해야 하므로 반복되는 레벨 교정작업으로 인해 시간 및 노력이 장시간 소요되었으나, 상기 지지블럭(155)으로 인해 1,2 차 코일(153)과 자성소재(10)의 위치관계는 보다 수월하게 재정립할 수 있게 된다.
한편, 도 4는 자성소재의 안착 후 가압판을 설치하는 상태도이며, 도 5는 자성소재를 가압하는 상태도이다.
도 4 및 도 5를 참고하면, 상기 가압수단(170)은 가압판(171) 및 간격조절부재(175)를 포함할 수 있다. 상기 가압판(171)은 상가 안착부(130)에 안착된 자성소재(10)의 상부를 덮으며, 상기 자성소재(10)에 밀착되며 배치될 수 있다. 상기 가압판(171)은 상기 자성소재(10)의 전면에 걸쳐 밀착되며 상기 자성소재(10)에 전반적으로 균일한 압력을 가하는 역할을 하게 된다.
여기서 상기 간격조절부재(175)는 상기 가압판(171)과 자성소재(10)간의 간격을 조절하면서 상기 가압판(171)이 자성소재(10)를 가압토록 하는 역할을 한다. 본 발명의 일 실시예에서는 상기 간격조절부재(175)는 볼트로 제공될 수 있으며, 이 경우 볼트의 조임 정도를 조절하여 상기 가압판(171)이 상기 자성소재(10)를 가압하는 정도를 조절하게 된다.
본 발명의 일 실시예의 구성은 상기와 같으며, 이하에서는 작동상태를 살펴보도록 한다.
작업자는 각각의 사용환경에 맞는 변압기를 설계하기 위해 초기 실험조건을 설정하고, 상기 실험조건에 부합하는 방향성 전기강판 등의 자성소재(10), 금속와이어로 권선된 1,2 차 코일(153) 등을 선정한다.
이후 작업자는 상기 지지블럭(155)을 이용하여 상기 1,2 차 코일(153)을 포함하는 코일부재(151)를 상기 장치프레임(110)에 고정되도록 설치한다.
다음 작업자는 상기 자성소재(10)를 사다리꼴 형태로 절단한 후 서로 맞붙여 ㅁ 자형으로 구성한 뒤 상기 안착부(130)에 안착하여 고정시킨다. 여기서 자기장이 유도되려면 상기 자성소재(10)는 ㅁ 자형으로 구현되어야 하며, 상기 자성소재(10)는 여러겹으로 적층되어 상기 안착부(130)에 안착될 수 있다.
상기 자성소재(10)가 상기 안착부(130)에 단단히 고정되면, 작업자는 상기 가압판(171)으로 상기 자성소재(10)의 상부를 덮는다. 그리고 볼트(175)를 이용하여 상기 가압판(171)을 상기 장치프레임(110)에 체결한다.
이제 작업자는 전류값의 변화, 1,2 차 코일(153)의 권선수의 변화, 자성소재(10)에 인가되는 압력의 변화 등에 따른 변압기 특성을 검사한다.
여기서 1,2 차 코일(153)의 권선부의 변화는 상기 지지블럭(155)을 상기 장치프레임(110)에서 쉽게 고정 또는 분리할 수 있어 보다 신속하게 상기 코일부재(151)를 교체할 수 있다. 그리고 교체 후에도 상기 자성소재(10)와의 위치관계가 수직하게 유지되므로 작업자가 다시 레벨 조정작업을 할 필요가 없이 시간과 노력이 절감되게 된다.
그리고 자성소재(10)에 인가되는 압력은 볼트(175)의 조임 정도를 조절하여 상기 가압판(171)이 자성소재(10)를 가압하는 정도를 조절하여 변화시킬 수 있으며, 이때 상기 자성소재(10)의 전면에 걸쳐 균일한 압력을 인가하게 되므로, 국지적인 압력 불균형이 발생하지 않아 자성소재(10)의 인가압력에 의한 변압기의 특성 변화를 보다 정확하게 측정할 수 있다.
상기와 같은 구성과 작동상태를 통해 모델 변압기의 소음 및 진동, 가압력 등에 특성 변화를 보다 신속 정확하게 파악할 수 있으며, 도출된 실험데이터의 신뢰도를 향상시키는 효과를 기대할 수 있다.
이상의 사항은 변압기의 특성 분석장치의 특정한 실시예를 나타낸 것에 불과하다.
따라서 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양한 형태로 치환, 변형될 수 있음을 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 파악할 수 있다는 점을 밝혀 두고자 한다.
110...장치프레임 130...안착부
150...자성유도부 151...코일부재
155...지지블럭 170...가압수단
171...가압판 175...간격조절부재, 볼트

Claims (6)

  1. 장치프레임(110);
    상기 장치프레임(110)에 설치되고 자성소재가 안착되는 안착부(130);
    상기 장치프레임(110)에 설치되고 상기 안착부(130)의 자성소재에 자성을 유도토록 제공되는 자성유도부(150); 및
    상기 안착부(130)의 자성소재에 인가되는 압력 변화에 인한 자성소재의 특성 변화를 감지토록, 상기 장치프레임(110)에 설치되는 자성소재 가압수단(170);
    을 포함하며,
    상기 가압수단(170)은,
    상기 안착부(130)의 자성소재에 밀착되며 배치되는 가압판(171); 및
    상기 가압판(171)에 의해 자성소재를 가압토록 상기 장치프레임(110)과 가압판(171)간에 연계되며 상기 장치프레임(110)과 가압판(171)의 간격을 조절하는 간격조절부재(175);
    를 포함하는 변압기의 특성 분석장치.
  2. 장치프레임(110);
    상기 장치프레임(110)에 설치되고 자성소재가 안착되는 안착부(130);
    상기 장치프레임(110)에 설치되고 상기 안착부(130)의 자성소재에 자성을 유도토록 제공되는 자성유도부(150); 및
    상기 안착부(130)의 자성소재에 인가되는 압력 변화에 인한 자성소재의 특성 변화를 감지토록, 상기 장치프레임(110)에 설치되는 자성소재 가압수단(170);
    을 포함하며,
    상기 안착부(130)는 상기 자성유도부(150)에 의한 자성 유도시 자성소재가 고정되도록 자성소재에 대응하는 형상으로 제공되고,
    상기 자성유도부(150)는,
    인덕턴스 성분을 가진 금속 와이어로 적어도 1회 이상 감겨 제공되는 코일부재(151); 및
    상기 코일부재(151)를 상기 장치프레임(110)에 고정하는 지지블럭(155);
    를 포함하는 변압기의 특성 분석장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 간격조절부재(175)는 볼트로 제공되되, 상기 볼트의 조임 정도를 조절하여 상기 가압판(171)에 의해 자성소재에 인가되는 압력을 조절하는 것을 특징으로 하는 변압기의 특성 분석장치.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서
    상기 안착부(130)는 상기 자성유도부(150)에 의한 자성 유도시 자성소재가 고정되도록 자성소재에 대응하는 형상으로 제공되는 것을 특징으로 하는 변압기의 특성 분석장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 안착부(130)는 상기 자성유도부(150)에 의한 자성 유도시 자성소재가 고정되도록 자성소재에 대응하는 형상으로 제공되며,
    상기 자성유도부(150)는,
    인덕턴스 성분을 가진 금속 와이어로 적어도 1회 이상 감겨 제공되는 코일부재(151); 및
    상기 코일부재(151)를 상기 장치프레임(110)에 고정하는 지지블럭(155);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기의 특성 분석장치.
  6. 제2항 또는 제5항에 있어서,
    상기 지지블럭(155)은 상기 코일부재(151)와 상기 안착부(130)의 자성소재가 수직하게 위치되도록, 상기 코일부재(151)를 상기 장치프레임(110)에 장착하는 것을 특징으로 하는 변압기의 특성 분석장치.
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