KR101429464B1 - 노이즈 차폐 기능을 가지는 전력용 변압기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 변압기에서의 노이즈를 제거시킬 수 있도록 하는 것으로서 철심의 레그에 권취되어 소정 상의 전력이 인가되는 1차 권선과, 상기 철심의 레그에 권취되어 상기 1차 권선에 인가된 소정 상의 전력이 유도되는 2차 권선과, 상기 1차 권선 및 상기 2차 권선을 각기 감싸고 상기 소정 상의 전력에 각기 전기적으로 접속되는 복수의 노이즈 제거부재를 포함하는 노이즈 차폐 기능을 가지는 전력용 변압기에 관한 것이다.

Description

노이즈 차폐 기능을 가지는 전력용 변압기{POWER TRANSFORMER INCLUDING NOISE SHIELDING FUNCTION}

본 발명은 노이즈를 저감시킬 수 있는 노이즈 차폐 기능을 가지는 전력용 변압기에 관한 것이다.

일반적으로 변압기(變壓器, TRANSFORMER)는 교류전압 레벨을 요구되는 전압 레벨로 변환시켜 부하로 전달하기 위한 것이다.

상기 변압기는 전자기 유도를 이용하여 교류전압의 레벨을 변환한다. 즉, 상기 변압기는 1차 권선에 인가되는 교류전압에 따라 자기력선(磁氣力線)이 증가 또는 감소하게 되고, 상기 자기력선의 변화에 따라 2차 권선으로 교류전압이 유도되어 부하 등으로 전달하는 것이다.

이 때, 상기 1차 권선의 횟수 및 상기 2차 권선의 횟수에 따라 상기 1차 권선에 인가된 교류전압과는 상이한 레벨의 교류전압이 상기 2차 권선으로 유도된다.

상기 변압기가 1차 권선에 인가된 교류전압을 2차 권선으로 유도시키면서 1차측 선로의 노이즈가 2차측으로 유입되고, 2차측 선로의 노이즈가 1차측으로 유입되므로 고조파 등을 비롯한 많은 노이즈가 발생한다.

상기 노이즈는 부하의 특성 열화, 손상, 오동작 및 부하의 파괴 등을 유발시키고, 신뢰도의 저하가 발생되며, 시스템이 다운되는 등을 오동작을 유발시켜 제품의 생산에 막대한 지장을 초래하게 된다.

그러므로 상기 변압기를 사용하여 1차 권선에 인가된 전압을 2차 권선으로 유도시키면서도 노이즈가 없는 깨끗한 교류전압을 공급할 수 있도록 해야 된다.

1차 권선에 인가된 전압을 2차 권선으로 유도시키면서 노이즈를 제거하는 변압기로는 대한민국 등록특허 제10-1198031호(발명의 명칭; 다중의 독립형 자장공간을 가지는 전자장 차폐 변압기(안희석, 썬덴코리아 주식회사))가 알려져 있다.

상기 종래의 기술에 따르면, 1차 권선과 2차 권선의 사이에 접지와 전기적으로 연결되는 차폐부재가 구비되어 있다.

상기 차폐부재는 1차 권선과 2차 권선의 사이를 차폐시키는 것으로서 변압기의 절연이 파손되어 고압 전력이 저압 전력으로 유기되는 것을 차단하고, 부하로 깨끗한 품질의 전력을 공급할 수 있다.

그러나 상기 차폐부재는 1차 권선과 2차 권선을 차폐시켜 고압이 저압으로 유기되는 것만을 차단하는 것으로서 1차 권선과 2차 권선을 따라 흐르는 노이즈를 제거하는 데에는 한계가 있다.

대한민국 등록특허 제10-1198031호(2012. 10. 31. 등록)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 각 상의 1차 권선 및 2차 권선으로 흐르는 노이즈를 효율적으로 저감할 수 있는 노이즈 차폐 기능을 가지는 전력용 변압기를 제공한다.

또한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 각 상의 1차 권선 및 2차 권선의 외주연에 노이즈를 컷팅하여 제거 시킬 수 있는 노이즈 제거부재를 구비하여 노이즈를 효율적으로 제거할 수 있는 노이즈 차폐 기능을 가지는 전력용 변압기를 제공한다.

본 발명의노이즈 차폐 기능을 가지는 전력용 변압기는, 철심의 레그에 권취되어 각 상의 전압이 인가되는 1차 권선과, 상기 철심의 레그에 권취되어 상기 1차 권선에 인가된 각 상의 전압이 유도되는 2차 권선과, 상기 1차 권선 및 상기 2차 권선을 각기 감싸고 상기 각 상의 전압에 각기 전기적으로 접속되는 복수의 노이즈 제거부재를 포함할 수 있다.

상기 복수의 노이즈 제거부재의 양 단부의 사이에 갭이 형성될 수 있다.

상기 복수의 노이즈 제거부재는, 비철금속으로 이루어질 수 있다.

상기 1차 권선 및 상기 2차 권선의 사이에, 접지에 전기적으로 접속되는 차폐부재를 더 포함할 수 있다.

상기 1차 권선 및 상기 2차 권선과, 상기 1차 권선 및 상기 2차 권선을 각기 감싸는 노이즈 제거부재들 전체를 감싸고 접지에 연결되어 쉴드시키는 쉴드부를 더 포함할 수 있다.

상기 쉴드부는, 비철금속으로 이루어질 수 있다.

본 발명의 노이즈 차폐 기능을 가지는 전력용 변압기에 따르면, 1차 권선 및 2차 권선 각각의 외주연에 노이즈 제거(감쇄, 저감)부재를 구비하여 1차 권선 및 2차 권선의 교류전압에 혼합되어 있는 리플 전압을등과 같은 노이즈를 컷팅하여 제거 시킬 뿐만아니라 기존의 NCT(Noise Cut Transformer)의 경우 전위차가 너무 크기 때문에 고압에서는 불가하나 본 발명은 고압에서도 동전위을 구성하기 때문에 전력용으로도 사용이 가능하다.

그리고 1차 권선 및 2차 권선의 사이에는 차폐부재가 구비되어 있어 절연이 파괴되더라도 고압이 저압으로 전달되는 것을 차단할 수 있다.

또한 1차 권선 및 2차 권선을, 접지에 연결하여 쉴드부가 쉴드시키므로 변압기가 동작하면서 발생되는 각종 노이즈를 효과적으로 제거할 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 한정하지 않는 실시 예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하며, 일부 도면에서 동일한 요소에 대해서는 동일한 부호를 부여한다.
도 1은 본 발명의 노이즈 차폐 기능을 가지는 전력용 변압기의 동작 원리를 설명하기 위한 도면,
도 2a 및 도 2b는 노이즈 제거부재의 실시 예를 보인 단면도, 및
도 3은 본 발명의 노이즈 차폐 기능을 가지는 전력용 변압기에 따른 철심의 권취상태를 설명하기 위한 도면이다.

이하의 상세한 설명은 예시에 지나지 않으며, 본 발명의 실시 예를 도시한 것에 불과하다. 또한 본 발명의 원리와 개념은 가장 유용하고, 쉽게 설명할 목적으로 제공된다.

따라서 본 발명의 기본 이해를 위한 필요 이상의 자세한 구조를 제공하고자 하지 않았음은 물론 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 실체에서 실시될 수 있는 여러 가지의 형태들을 도면을 통해 예시한다.

도 1은 본 발명의 노이즈 차폐 기능을 가지는 전력용 변압기의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다. 여기서, 부호 100 및 부호 102는 철심(도면에 도시되지 않았음)의 레그에 권취되는 권선들이다. 예를 들면, 부호 100은 외부로부터 전압이 인가되는 1차 권선이고, 부호 102는 상기 1차 권선(100)에 인가된 전압이 유도되는 2차 권선이다.

상기 1차 권선(100)과 상기 2차 권선(102)의 사이에는 차폐부재(110)가 설치되고, 상기 차폐 부재(110)는 접지에 연결된다. 상기 차폐부재(110)는, 상기 1차 권선(100)과 상기 2차 권선(102)의 사이의 절연이 파괴되어 상기 1차 권선(100)에 인가된 고압이 상기 2차 권선(102)으로 전달되거나 또는 상기 2차 권선(102)으로 유도된 고압이 상기 1차 권선(100)으로 전달되는 것을 방지하게 된다.

상기 1차 권선(100)과 상기 2차 권선(102)의 주연부에는 노이즈 제거부재(120)가 각각 구비된다.

노이즈 제거부재(120)은 전원에 연결되어 동전위를 구성하여 변압기 권선에 유도되는 노이즈를 컷팅하여 제거시킨다.<아래 표 1 참조>

노이즈 제거 제품 비교

구 분	절연 변압기	실드 변압기	노이즈 컷 변압기	본원 발명의 노이즈 차폐 변압기 1예
심 벌
노멀모드 노이즈 1차측 전압파형(상) 2차측 전압파형(하)
코먼모드 노이즈 1차측 전압파형(상) 2차측 전압파형(하)
노이즈 제거 효과 요약	1차측, 2차측 노이즈가 모두 통과	노멀모드 통과, 코먼모드는 주파수가 낮은 부분은 노이즈가 제거되나, 높은 부분은 통과	모든 노이즈가 제거됨 전력용 변압기에 적용이 어려움	모든 노이즈 제거됨 (노이즈 컷팅 판에 의해 노이즈가 절단됨) 대용량 전력용 변압기까지 적용가능

상기 노이즈 제거부재(120)는 예를 들면, 구리 및 알루미늄 등과 같은 비철금속으로 이루어지는 것으로서 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 상기 1차 권선(100) 및 상기 2차 권선(102)들 전체를 각각 감쌀 수 있는 구조로 형성되고, 상기 노이즈 제거부재(120)의 양 단부는 겹쳐지게 형성되고 겹쳐지게 형성된 양 단부 사이에는 갭(절연)을 두어 쇼트 현상이 발생되지 않도록 하며, 상기 갭에는 절연재를 개재하여 노이즈 제거부재의 쇼트 발생을 효과적으로 방지할 수도 있다.

그리고 상기 노이즈 제거부재(120)들 각각은, 해당 복수의 노이즈 제거부재(120)들이 감싸고 있는 각 상의 전원단자(130, 132)(140, 142)에 전기적으로 각각 연결된다.

예를 들면, 단상 변압기일 경우에 상기 1차 권선(100) 및 상기 2차 권선(102)들 각각에는 상기 노이즈 제거부재(120)들이 하나로 형성되거나 분할되어 각기 1개 또는 2개씩 구비된다. 상기 1차 권선(100)을 감싸는 상기 2개의 노이즈 제거부재(120)들 중에서 하나는 입력 전원단자[상 전원의 권선 인입점](130)에 전기적으로 접속되고 다른 하나는 입력 전원단자[상 전원의 권선 인입점](132)에 전기적으로 접속된다. 상기 2차 권선(102)을 감싸는 상기 2개의 노이즈 제거부재(120)들 중에서 하나는 출력 전원단자[상 전원의 권선 인입점](140)에 전기적으로 접속되고 다른 하나는 출력 전원단자[상 전원의 권선 인입점](142)에 전기적으로 접속된다.

즉 노이즈 제거부재(120)는 상기 1차 권선 및 상기 2차 권선을 각기 감싸도록 형성되어 상기 각 상 전원에 각기 전기적으로 접속되거나, 상기 1차 권선 및 상기 2차 권선을 각각 분할하여 감싸도록 형성되어 각 상 전원의 권선 인입점에 전기적으로 접속된다.

그리고 삼상 다선식 변압기로서 입력 전원단자(130)에는 R상, S상 또는 T상의 전원이 입력되어 출력 전원단자(140)로 R상, S상 또는 T상의 전원이 출력되고, 전원단자(132, 142)는 중성선 단자라고 할 경우에 상기 1차 권선(100) 및 상기 2차 권선(102)에는 상기 노이즈 제거부재(120)들이 각각 구비되고, 상기 노이즈 제거부재(120)들은 입력 전원단자(130) 및 출력 전원단자(140)들 각각에 전기적으로 접속된다.

부호 150 및 부호 152는 쉴드부이다. 상기 쉴드부(150, 152)는 예를 들면, 비철금속으로 이루어지는 것으로서 상기 1차 권선(100) 및 상기 2차 권선(102)을 각각 감싸고, 접지에 연결되어 쉴드시킨다.

이와 같이 구성된 본 발명은 입력 전원단자(130, 132)로 입력되는 교류전압이 1차 권선(100)에서 2차 권선(102)으로 유도되고, 상기 2차 권선(102)으로 유도되는 교류전압이 출력 전원단자(140, 142)로 출력되어 부하(도면에 도시되지 않았음)로 공급된다.

이러한 본 발명에 있어서, 상기 1차 권선(100)과 상기 2차 권선(102)의 사이에는 차폐부재(110)가 구비되고, 상기 차폐부재(110)는 접지에 연결되어 있다.

그러므로 상기 1차 권선(100)과 상기 2차 권선(102)의 사이의 절연이 파괴되더라도 고압 전력이 저압 전력 측으로 전달되는 것을 방지하게 된다.

그리고 상기 1차 권선(100)과 상기 2차 권선(102)에는 각각 노이즈 제거부재(120)가 구비되어 있다. 상기 노이즈 제거부재(120)는 상기 1차 권선(100)과 상기 2차 권선(102)의 전압에 포함되어 있는 각종 리플 전압/전류 등과 같은 노이즈를 커팅하여 제거 시키게 된다.

또한 상기 1차 권선(100)과 상기 2차 권선(102)을 쉴드부(150)(152)가 각기 감싸 접지에 연결되어 있으므로 방사노이즈(대기중에서 발생되는 노이즈)와 변압기가 동작하면서 1,2차선로에서 발생되는 각종 노이즈를 효과적으로 제거할 수 있다.

도 3은 본 발명의 노이즈 차폐 기능을 가지는 전력용 변압기에 따른 철심의 권취상태를 설명하기 위한 도면이다. 여기서, 부호 200은 철심(도면에 도시되지 않았음)에 구비되어 있는 복수의 레그들 중에서 하나의 레그이다.

예를 들면, 상기 레그(200)는 단상 변압기에 사용되는 철심의 레그일 수 있다. 또한 상기 레그(200)는 3상 변압기에 사용되는 철심의 레그일 수 있다.

상기 레그(200)의 외주연에는 1차 권선(210)이 권취된다. 여기서, 상기 1차 권선(210)을 권취할 경우에 절연을 위하여 보빈이 개재될 수 있다.

상기 1차 권선(210)의 외주연에는 예를 들면, 절연지 등과 같은 절연부재(도면에 도시되지 않았음)를 개재하여 노이즈 제거부재(220)가 구비되고, 상기노이즈 제거부재(220)는 상기 1차 권선(210)에 전기적으로 접속된다.

상기 노이즈 제거부재(220)의 외주연은 절연부재를 개재하여 쉴드부(230)가 감싸도록 구비되어 접지에 전기적으로 접속되고, 상기 쉴드부(230)의 외주연에는 절연부재를 개재하여 차폐부재(240)가 구비된다.

그리고 상기 차폐부재(240)의 외주연에는 절연부재를 개재하여 2차 권선(250), 노이즈 제거부재(260) 및 쉴드부(270)가 순차적으로 구비된다.

이상에서는 대표적인 실시 예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시 예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100, 210 : 1차 권선 102, 250 : 2차 권선
110, 240 : 차폐부재 120, 220, 260 : 노이즈 제거부재
130, 132, 140, 142 : 전원단자 150, 152, 230, 270 : 쉴드부
200 : 레그

Claims (9)

1. 철심의 레그에 권취되어 각 상의 전압이 인가되는 1차 권선;
   상기 철심의 레그에 권취되어 상기 1차 권선에 인가된 각 상의 전압이 유도되는 2차 권선; 및
   상기 1차 권선 및 상기 2차 권선을 각기 감싸도록 형성되어 상기 각 상 전원에 각기 전기적으로 접속되거나, 상기 1차 권선 및 상기 2차 권선을 각각 분할하여 감싸도록 형성되어 각 상 전원의 권선 인입점에 전기적으로 접속되는 복수의 노이즈 제거부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 노이즈 차폐 기능을 가지는 전력용 변압기.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 1차 권선 및 상기 2차 권선을 감싸는 상기 복수의 노이즈 제거부재는 양 단부사이에는 갭이 형성되는 것을 특징으로 하는 노이즈 차폐 기능을 가지는 전력용 변압기.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   양단부 사이에 갭이 형성된 상기 복수의 노이즈 제거부재는 양 단부가 겹쳐지게 형성되는 것을 특징으로 하는 노이즈 차폐 기능을 가지는 전력용 변압기.
   
4. 제 2 항 에 있어서,
   상기 복수의 노이즈 제거부재의 갭에는 절연재가 개재되는 것을 특징으로 하는 노이즈 차폐 기능을 가지는 전력용 변압기.
   
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 복수의 노이즈 제거부재의 겹쳐진 양 단부 사이에 형성되는 갭에는 절연재가 개재되는 것을 특징으로 하는 노이즈 차폐 기능을 가지는 전력용 변압기.
   
6. 제 1 항 내지 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 복수의 노이즈 제거부재는 비철금속으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 노이즈 차폐 기능을 가지는 전력용 변압기.
   
7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 1차 권선 및 상기 2차 권선의 사이에는 접지에 전기적으로 접속되는 차폐부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노이즈 차폐 기능을 가지는 전력용 변압기.
   
8. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 1차 권선 및 상기 2차 권선과, 상기 1차 권선 및 상기 2차 권선을 각기 감싸는 노이즈 제거부재들 전체를 감싸고 접지에 연결되어 쉴드시키는 쉴드부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노이즈 차폐 기능을 가지는 전력용 변압기.
   
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 쉴드부는 비철금속인 것을 특징으로 하는 노이즈 차폐 기능을 가지는 전력용 변압기.

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