KR101442949B1 - 와인딩들 내의 실딩 링들을 가진 트랜스포머 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 트랜스포머의 와인딩들의 실딩 (shielding) 에 관한 것이며, 특히, 트랜스포머에 대한 코일 및 전기 실딩 장치, 그 장치를 가진 트랜스포머 및 트랜스포머에 대한 코일 및 전기 실딩 장치를 제조하는 방법에 관한 것이다.
건식 트랜스포머에 대한 코일 및 전기 실딩 장치 (200) 가 제공되며, 여기서 전기 실딩 디바이스 (120, 204) 는 전기 실딩 디바이스 (120, 204) 가 길이방향 축 (A) 에 수직하는 와인딩 (103, 202) 의 단면적을 커버하도록, 트랜스포머의 길이방향 축 (A) 에 수직하고 축 (A) 둘레에 와인딩 (103, 202) 에 의해 와인딩된 원통형 형상의 코일의 상면에 평행한 와인딩 (103, 202) 의 축단부 (116, 118) 에서 와인딩 (103, 202) 까지 거리 (D1, D2) 를 두고 배열된다. 다른 그러한 전기 실딩 디바이스 (120, 204) 가 와인딩 (103, 202) 의 다른 축단부에서 배열될 수도 있다. 절연 재료 (201) 는 와인딩 (103, 202) 과 전기 실딩 디바이스 (120, 204) 에 부착되어 와인딩 (103, 202) 의 환경이 와인딩 (103, 202) 의 전기장에 대하여 실딩되도록 길이방향 축 (A) 을 따라서 와인딩 (103, 202) 과 전기 실딩 디바이스 (120, 204) 사이에 거리 (D1, D2) 를 제공한다. 와인딩 (103, 202) 과 전기 실딩 디바이스 (120, 204) 는 와인딩 (103, 202) 과 전기 실딩 디바이스 (120, 204) 사이에 거리를 제공함으로써 와인딩 (103, 202) 의 전기장으로부터 전기 실딩 디바이스 (120, 204) 를 절연시키는 블록에 캐스팅된다.

Description

와인딩들 내의 실딩 링들을 가진 트랜스포머{TRANSFORMER WITH SHIELDING RINGS IN WINDINGS}
본 발명은 트랜스포머들의 전기 실딩 (shielding) 에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 트랜스포머에 대한 코일 및 전기 실딩 장치, 그 장치를 가진 트랜스포머 및 트랜스포머에 대한 코일 및 전기 실딩 장치를 제조하는 방법에 관한 것이다.
트랜스포머들은 낮은, 중간의 그리고 높은 전압 애플리케이션들을 위하여 널리 사용될 수도 있다.
전형적으로, 건식 트랜스포머들에서, 고전압에서 저전압으로의 절연은 에어 공간에 의해, 솔리드 배리어들 (solid barriers) 을 이용하거나 이용하지 않고 고전압 및 저전압 코일들이 솔리드 절연에 의해 둘러싸여 이루어진다. 공기 내의 임계 전기장은 와인딩들 (windings) 의 상단 에지들 및 하단 에지들에서 발견된다.
본 발명의 목적은 트랜스포머의 유전 강도를 증가시키는 것으로 보여질 수도 있다.
이 목적은 독립 청구항들에 따른 트랜스포머에 대한 코일 및 전기 실딩 장치, 그 장치를 가진 트랜스포머 및 트랜스포머에 대한 코일 및 전기 실딩 장치를 제조하는 방법에 의해 달성된다. 추가의 실시형태들은 종속 청구항들로부터 명백하다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 트랜스포머의 길이방향 축 둘레에 와인딩되어 코일 또는 원통형 코일을 형성하는 와인딩, 전기 실딩 디바이스가 길이방향 축에 수직하는 와인딩의 단면적을 커버하도록, 길이방향 축에 수직하고 원통형 코일일 수도 있는 코일의 상면에 평행한 와인딩의 축단부에서 와인딩까지 거리를 두고 배열된 전기 실딩 디바이스, 및 와인딩과 전기 실딩 디바이스에 부착되어 와인딩의 환경이 와인딩의 전기장에 대하여 실딩되도록 길이방향 축을 따라서 와인딩과 전기 실딩 디바이스 사이에 거리를 제공하며 절연 재료를 포함하는, 트랜스포머에 대한 코일 및 전기 실딩 장치가 제공되며, 여기서 와인딩과 전기 실딩 디바이스는 와인딩과 전기 실딩 디바이스 사이에 거리를 제공함으로써 와인딩의 전기장으로부터 전기 실딩 디바이스를 절연시키는 블록에 캐스팅 (casted) 된다.
다르게 말하면, 예를 들면 오픈 링 형태의 전기 실딩 디바이스가 와인딩의 일 축단부에 배열될 수도 있다. 그러한 전기 실딩 디바이스는 또한 와인딩의 다른 축단부에 배열될 수도 있다. 전기 실딩 디바이스(들) 는 특히 와인딩과 와인딩의 요크들 사이에 배열될 수도 있고, 와인딩에 의해 와인딩의 외부로 생성된 전기장을 평활화할 수도 있다. 와인딩은 와인딩 장치일 수도 있고 고전압 코일 및 저전압 코일과 같은 하나 이상의 코일로 구성될 수도 있다. 따라서 전기 실딩 디바이스는, 와인딩들 내부의 전기장이 고전압 와인딩들 및 저전압 와인딩들에 의해 생성된 전기장뿐만 아니라 고전압 와인딩들 및 저전압 와인딩들의 환경에 대해 실딩될 수 있도록, 고전압 와인딩의 전기장들 또는 고전압 와인딩에 의해 생성된 전기장들 및 저전압 와인딩의 전기장들 또는 저전압 와인딩에 의해 생성된 전기장들을 서로 실딩할 수도 있다. 절연 재료는 와인딩 및 전기 실딩 디바이스(들) 을 둘러쌀 수도 있거나, 와인딩 및 전기 실딩 디바이스(들) 에 몰딩될 수도 있다. 와인딩 및 전기 실딩 디바이스 (들) 은 블록에 캐스팅 또는 캡슐화될 수도 있다.
와인딩들의 전기장 또는 와인딩들에 의해 생성된 전기장이 평활화되도록 전기 실딩 디바이스들은 고전압 와인딩에서만 또는 고전압 와인딩과 저전압 와인딩 양쪽 모두에서 와인딩의 제 1 단부 및 제 2 단부에 위치될 수도 있다. 전기 실딩 디바이스, 예를 들면, 실딩 링 (shielding ring) 에 가까운 고체 절연체 내의 전기장은 평활화될 수도 있다. 수지일 수도 있는 절연 재료로부터 공기 내의 전기장 왜곡을 초래할 수도 있는 공기로의 유전율의 갑작스러운 변화는 절연 재료, 예를 들면, 수지의 에지들을 둥글게 함으로써 (실딩 링들에 가까운) 와인딩 에지들에 가까운 영역들에서 날카로운 에지들을 회피함으로써 평활화될 수도 있다. 따라서 와인딩들의 전기장 또는 와인딩들에 의해 생성된 전기장은 전기 실딩 링들 및 근처 영역에서의 둥근 에지들의 조합에 의해 평활화된다.
하나 이상의 전기 실딩 디바이스들을 가진 그러한 장치는, 트랜스포머가 뇌충격 전압 (lightning impulse) 과 같은 임의의 고전압 서지를 겪게 되는 경우, 초기 전압 분배를 개선시킬 수도 있다. 위에서 설명한 장치으로, 그 장치를 가지지 않은 트랜스포머에 비하여 25% 내지 30% 사이의 파괴 전압의 개선이 달성될 수도 있다. 트랜스포머는 72.5 kV 레벨에서 또는 72.5 kV 미만의 레벨에서 또는 72.5 kV 초과의 레벨에서 적용가능할 수도 있다. 트랜스포머는 건식 트랜스포머일 수도 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 전기 실딩 디바이스(들) 는 와인딩에 대향하지 않는 제 1 둥근 에지들과 와인딩에 대향하는 제 2 둥근 에지들을 포함하며, 여기서 제 1 둥근 에지들의 반경 및 제 2 둥근 에지들의 반경은 와인딩의 환경의 전기 실딩이 전기 실딩 디바이스에 의해 제공되도록 구성된다.
제 1 및/또는 제 2 둥근 에지들을 가진 전기 실딩 디바이스(들) 는 와인딩의 전기장 또는 와인딩에 의해 와인딩의 외부로 생성된 전기장이 둥근 에지들을 가지지 않은 전기 실딩 디바이스(들) 에 의해 훨씬 양호하게 평활화될 수도 있도록 전기 실딩 디바이스(들) 의 실딩 능력을 개선시킬 수도 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 제 1 둥근 에지들은 5 mm 내지 20 mm, 특히 10 mm 의 반경을 가지며, 제 2 둥근 에지들은 2 mm 내지 5 mm, 특히 3 mm 의 반경을 가진다.
컨덕터 또는 와인딩에 가까운 제 2 둥근 에지들의 내부 반경들은 제 1 둥근 에지들의 외부 반경들보다 작을 수도 있으며, 예를 들면, 내부 반경들은 2 mm 또는 3 mm 이고 외부 반경들은 5 mm 내지 20 mm 사이이다. 예를 들면, 둥근 에지들 (반경들 3 mm 내지 5 mm) 을 가진 직사각형의 바 (bar) 를 가지거나, 둥근 와이어 (반경들 3 mm 내지 5 mm) 을 가진 전기 실딩 디바이스들이 제조될 수도 있다. 따라서, 고전압 트랜스포머가 효과적으로 실딩될 수도 있다. 전기 실딩 디바이스는 회로 단락을 유발할 가능성이 있는 폐쇄 루프를 회피하기 위하여 일부 포인트에서 개방될 수도 있다. 위에서 언급한 반경들을 가진 둥근 에지들을 가진 전기 실딩 디바이스(들) 은 위에서 언급한 다른 반경들에 비해 또는 둥글지 않은 에지들을 가진 전기 실딩 디바이스(들) 에 비해 보다 효율적으로 와인딩의 전기장을 와인딩의 환경에 대해 실딩할 수도 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 전기 실딩 디바이스는 와인딩에 전기적으로 연결된다.
전기 실딩 디바이스는 와인딩의 도입에서 그리고 임의의 중간 부분에서 와인딩에 전기적으로 연결될 수도 있거나 또는 전기 실딩 디바이스는 전기적으로 플로팅 (floating) 될 수도 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 와인딩과 전기 실딩 디바이스 사이의 거리는 5 mm 와 40 mm 사이이다.
5 mm 와 40 mm 사이의 그러한 거리를 이용하여, 전기 실딩 디바이스(들) 에 의한 와인딩의 환경에 대한 와인딩의 전기장의 실딩은 다른 거리에 비하여 최적화될 수도 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 전기 실딩 디바이스는 개방된 링 형상 또는 환상의 (annular) 형상을 가진다.
개방된 링 형상을 가진 전기 실딩 디바이스는 단락을 유발할 가능성이 있는 폐쇄 루프를 회피하며, 따라서 와인딩의 환경에 대한 와인딩의 전기장의 효과적이고 최적화된 실딩을 제공할 수도 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 와인딩과 전기 실딩 디바이스 사이에 5 mm 내지 40 mm 의 거리를 제공함으로써 와인딩의 전기장으로부터 전기 실딩 디바이스를 절연하는 블록에 와인딩과 전기 실딩 디바이스가 캐스팅된다. 캐스팅 블록은 전기 실딩 디바이스 근처에, 전기 실딩 디바이스의 제 1 둥근 에지들의 반경들에 대응하는 반경들, 특히 5 mm 내지 15 mm 의 반경들을 가지는 둥근 에지들을 포함한다. 와인딩들에 의해 생성된 전기장은 제 1 둥근 에지들을 가진 전기 실딩 디바이스와 제 1 둥근 에지들 근처의 캐스트 블록의 둥근 에지들의 조합에 의해 평활화된다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 전기 실딩 디바이스의 단면은 둥근 에지들을 가진 다각형의 단면들, 반타원형과 유사한 단면들 또는 원형 단면의 그룹으로부터 선택된다.
전기 실딩 디바이스는 3 mm 내지 5 mm 의 단면 반경들을 가진 둥근 와이어의 형태를 가질 수도 있다.
위에서 언급한 전기 실딩 디바이스의 단면들은, 특히 반타원형과 유사한 단면은 전기 실딩 디바이스의 다른 단면들에 비하여 와인딩의 환경에 대한 와인딩의 전기장의 보다 양호하고 더욱 효율적인 실딩을 제공할 수도 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 전기 실딩 디바이스는 도전성 재료의 층에 의해 커버된 비도전성 재료 프레임을 포함한다.
도전성 재료의 층은 그 재료 프레임보다 훨씬 더 얇을 수도 있다.
도전성 재료의 층에 의해 커버된 비도전성 재료 프레임을 가진 전기 실딩 디바이스를 제공함으로써, 와인딩의 환경에 대한 와인딩의 전기장의 실딩에 관한 전기 실딩 디바이스의 실딩 능력 및/또는 실딩 특징은 도전성 재료의 층에 의해 커버된 그러한 비도전성 재료 프레임을 가지지 않은 전기 실딩 디바이스에 비하여 개선되거나 최적화될 수도 있다. 재료 프레임 두께에 비하여 훨씬 더 얇은 도전성 재료는 전기 실딩 디바이스의 실딩 특징을 더 개선시킬 수도 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 와인딩은 고전압 와인딩 및/또는 저전압 와인딩이며, 여기서 전기 실딩 디바이스는 길이방향 축에 수직하는 고전압 와인딩 및/또는 저전압 와인딩의 단면 영역을 커버한다.
따라서 전기 실딩 디바이스는, 고전압 와인딩들 및 저전압 와인딩들에 의해 생성된 전기장 뿐만 아니라 와인딩들 내부의 전기장이 고전압 와인딩들 및 저전압 와인딩들의 환경까지 실딩될 수 있도록, 고전압 와인딩의 전기장들 또는 고전압 와인딩에 의해 생성된 전기장들 및 저전압 와인딩의 전기장들 또는 저전압 와인딩에 의해 생성된 전기장들을 서로 실딩할 수도 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 부착된 절연 재료의 단면은 둥근 에지들을 포함한다.
둥근 에지들의 반경은 제 1 둥근 에지들 및/또는 제 2 둥근 에지들의 반경과 동일한 사이즈를 가질 수도 있다. 따라서 전기 실딩 디바이스에 가까운 고체 절연체 내의 전기장은 평활화될 수도 있다. 수지일 수도 있는 절연 재료로부터 공기 내에서 전기장 왜곡을 초래할 수도 있는 공기로의 유전율의 갑작스러운 변화는 절연 재료, 예를 들면, 수지의 에지들을 둥글게 함으로써 (실딩 링들에 가까운) 와인딩 에지들에 가까운 영역들에서 날카로운 에지들을 회피함으로써 평활화될 수도 있다. 따라서 와인딩들의 전기장 또는 와인딩들에 의해 생성된 전기장은 전기 실딩 링들 및 근처 영역에서의 둥근 에지들의 조합에 의해 평활화된다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 장치는 제 2 실딩 디바이스를 가진 저전압 와인딩 및 절연 배리어를 더 포함한다. 절연 배리어는 고전압 와인딩과 저전압 와인딩 사이에 제공되며 고전압 와인딩과 저전압 와인딩 사이의 전하 애벌런치 (charge avalanche) 를 중지시키도록 구성된다.
전압하에서 2 부분들 사이에 절연 배리어들을 포함시키는 것은 전기장을 증가시킬 수도 있으며 따라서 임의의 방전없이 그들이 지원할 수 있는 전압을 증가시킬 수도 있다. 배리어들의 효과는, 전하들의 경로, 속도 및 에너지를 제한하면서, 방전을 개시할 수 있는 자유 전하들을 중지시키는 그들의 속성으로 설명될 수도 있다. 소정 거리의 공기는 공기의 총 공간이 더 작은 섹션들로 분할되면 더 많은 전압을 견뎌낼 수도 있다. 배리어들은 실린더의 형태를 가질 수도 있으며, 3 mm 의 두께를 가질 수도 있는 유리 섬유 복합 필름으로 만들어질 수도 있으며, 전기 배리어 및 기계 서포트로서의 역할을 하도록 구성될 수도 있다. 부가적인 절연은 1 mm 의 두께를 가질 수도 있는 절연 필름의 동일한 턴들 (turns) 을 이용하여 획득될 수도 있다. 배리어들의 수는 고전압 와인딩들과 저전압 와인딩들 사이의 총 거리에 좌우될 수도 있으며, 3 내지 6 의 범위를 가지며, 또는 높은 공기 거리들에 대해서는 훨씬 더 많은 범위를 가진다. 공기 공간들은 20 mm 내지 50 mm 사이일 수도 있으며, 배리어들은 공기 공간이 유사하도록 고전압 와인딩들과 저전압 와인딩들 사이에서 균일하게 분배될 수도 있다.
전형적으로 고전압 와인딩들에 대한 전기장을 최소화하기 위하여, 전기 실딩 링은 내부 고전압 와인딩 직경 (예를 들면, 4 mm) 보다 좀 더 많거나 또는 좀 더 적은 밀리미터들을 가질 것이다. 전기장을 최소화하기 위하여, 전형적으로 저전압 와인딩 (실딩 링) 은 외부 저전압 와인딩 직경 (예를 들면, 4 mm) 보다 좀 더 많거나 또는 좀 더 적은 밀리미터들을 가질 것이다.
와인딩들이 (5 mm 내지 20 mm 사이의 직경으로) 둥글어지면 전기장은 평활하고 양쪽 와인딩들 사이의 거리는 감소될 수 있다. 형상은 제조 동안 달성될 수도 있거나 와인딩이 실행된 후에 기계화될 수도 있다. 와인딩들 주위의 고체 절연체의 두께에 관하여, 이 두께는 고전압 와인딩들 및 저전압 와인딩들의 단부들상에서를 제외하고 고전압 와인딩들 및 저전압 와인딩들 양쪽 모두에서 약 10 mm 일 수도 있으며, 여기서 이 두께는 약 20 mm 일 수도 있다.
절연 재료라 하더라도, 임의의 날카로운 에지는 주어진 구성에서 전기장을 증가시킬 수도 있다. 이 효과는 트랜스포머 내의 와인딩들의 단부들에서의 에지들에서 나타날 수도 있으며, 그것은 이 영역 내의 전기장의 균일성으로 인하여 더욱 악화될 수도 있다. 둥근 에지들을 가진 전기 실딩 디바이스는 고전압 와인딩들과 저전압 와인딩들 사이를 의미하는 와인딩들 내부에서 전기장을 평활화할 수도 있으며, 와인딩들의 단부들에 가까운 공기에서 동일한 효과를 가지기 위하여, 에폭시 수지는 제 1 둥근 에지들과 거의 동일한 반경, 예를 들면, 10 mm 를 가진 둥근 에지들을 가질 수도 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 트랜스포머에는 위에서 언급한 실시형태들 중에서 임의의 장치, 적어도 2 개의 림들 (limbs), 적어도 2 개의 림들을 연결하는 요크, 및 요크에 부착되어 요크를 안정화시키는 클램프 (clamp) 가 제공된다. 와인딩은 적어도 2 개의 림들 중 적어도 하나의 림의 둘레에 배열된다.
위에서 그리고 아래에서 언급되는 전기 실딩 장치는 건식 트랜스포머의 와인딩에 의해 생성된 전기장으로부터 건식 트랜스포머를 효과적으로 실딩하는, 70kV 초과의 전압 레벨을 가진 건식 트랜스포머들에 적용가능하다. 따라서 70kV 및 그 초과의 전압 레벨을 가진 HV 디스크 와인딩으로서 디자인된 HV 와인딩을 가진 건식 트랜스포머는 더 낮은 전압 레벨을 가진 건식 트랜스포머만큼 컴팩트하게 만들어질 수도 있다. 더 높은 유전 강도를 요구하는 70kV 미만의 전압 레벨을 가진 건식 트랜스포머에 비하여 HV 와인딩과 LV 와인딩 및/또는 요크 사이의 임계 영역에 더 높은 전계 강도가 발생할 수도 있고, HV 디스크 와인딩과 LV 와인딩의 에지들 및/또는 요크에서 특히 더 높은 전계 피크들이 발생할 수도 있다. 이러한 요구된 더 높은 유전 강도는 고전압 와인딩들 및/또는 저전압 와인딩들의 멀티-파트 실딩에 의해 전기장을 그라운드에 균질화할 수도 있는 전기 실딩 디바이스 또는 전기 실딩 디바이스들에 의해 제공될 수도 있다. 따라서 요크와 같은 트랜스포머의 파트들은 전기 실딩 디바이스에 의하여 요크의 에지들로의 전기장의 방전에 의한 과열이나 요구되는 기계적 강도의 손실이 일어나지 않도록 방지된다. 전기 실딩 디바이스는 파괴 전압을 증가시킬 수도 있고, 전기 실딩 디바이스를 가지지 않은 HV 와인딩들 및/또는 LV 와인딩들을 가진 트랜스포머에 비하여 트랜스포머 코일의 HV 와인딩들 및 LV 와인딩들과 요크 사이의 실딩의 개선이라는 결과를 초래할 수도 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 트랜스포머는 요크와 트랜스포머의 와인딩 사이에서 요크에 배열되고 와인딩의 전기장으로부터 요크를 실딩하도록 구성된 제 2 전기 실딩 디바이스를 더 포함한다. 트랜스포머는 트랜스포머의 클램프와 와인딩 사이에서 클램프에 배열되고 와인딩의 전기장으로부터 클램프를 실딩하도록 구성된 전기 실딩 엘리먼트를 더 포함한다.
다르게 말하면, 커버는 트랜스포머의 와인딩들에 대향하는 요크에 배열될 수도 있고, 그렇게 함으로써 와인딩들의 전기장으로부터 요크를 실딩한다. 제 2 전기 실딩 디바이스는 요크 자체의 날카로운 에지들 및 요크 라미네이션들의 에지들과 같이 요크에 관련된 모든 다른 에지들을 실딩하기 위하여 정전 실드 또는 보호 실드로서의 역할을 할 수도 있으며, 따라서 요크에 대하여 트랜스포머의 전기장을 평활화한다. 이 실딩 커버는 임의의 절연 필름에 의해 커버되지 않은 베어 (bare) 상태로 유지된다. 실딩 커버는 본 발명의 다른 실시형태에 따라서 절연될 수도 있다. 요크는 적어도 2 개의 림들을 연결하도록 구성된다. 하나 보다 더 많은 요크가 제공될 수도 있다. 와인딩은 적어도 2 개의 림들 중 적어도 하나의 림의 둘레에 배열될 수도 있다. 위에서 그리고 아래에서 언급되는 전기 실딩 장치는 70kV 초과의 전압 레벨을 가진 건식 트랜스포머들에 적용가능하며 건식 트랜스포머의 와인딩에 의해 생성된 전기장으로부터 건식 트랜스포머의 요크를 효과적으로 실딩한다. 따라서, 70kV 및 그 초과의 전압 레벨을 가진 HV 디스크 와인딩으로서 디자인된 HV 와인딩을 가진 건식 트랜스포머는 더 낮은 전압 레벨을 가진 건식 트랜스포머 만큼 컴팩트하게 만들어질 수도 있다. 더 높은 유전 강도를 요구하는 70kV 미만의 전압 레벨을 가진 건식 트랜스포머에 비하여 HV 와인딩과 요크 사이의 임계 영역에 더 높은 전계 강도가 발생할 수도 있고, HV 디스크 와인딩과 요크의 에지들에서 특히 더 높은 전계 피크들이 발생할 수도 있다. 이러한 요구된 더 높은 유전 강도는 요크의 멀티-파트 실딩에 의해 전기장을 그라운드에 균질화할 수도 있는 제 2 전기 실딩 디바이스 또는 제 2 전기 실딩 디바이스들에 의해 제공될 수도 있다. 따라서 요크는 전기 실딩 디바이스에 의하여 요크의 에지들로의 전기장의 방전에 의한 과열이나 그것의 요구되는 기계적 강도의 손실이 일어나지 않도록 방지된다.
제 2 전기 실딩 디바이스는 파괴 전압을 증가시킬 수도 있고, 제 2 전기 실딩 디바이스를 가지지 않은 요크에 비하여 트랜스포머 코일의 와인딩과 요크 사이의 실딩의 개선이라는 결과를 초래할 수도 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 제 2 전기 실딩 디바이스는 요크가 제 2 전기 실딩 디바이스에 의해 커버되도록 요크의 형상에 대응하는 형상을 가진다. 형상은 부분적으로 원통형 또는 타원형의 층과 유사할 수도 있거나 또는 에지들에 따라 조정된 임의의 형상일 수도 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 제 2 전기 실딩 디바이스는 날카로운 에지들을 회피하도록 구성된 층 형상을 포함한다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 제 2 전기 실딩 디바이스는 도전성 재료를 포함한다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 제 2 전기 실딩 디바이스는 알루미늄과 구리 중에서 하나의 얇은 직사각형의 피스 (piece) 를 포함하며, 그라운드 연결될 수도 있다. 본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 제 2 전기 실딩 디바이스는 트랜스포머의 금속 구조 (클램프들) 에 연결된다.
제 2 전기 실딩 디바이스는 알루미늄과 구리의 혼합물을 포함할 수도 있다. 제 2 전기 실딩 디바이스는 탄소강 또는 비자성 강과 같은 임의의 다른 도전성 재료를 포함할 수도 있고/있거나 반도전성 재료가 또한 전기장을 평활화하므로 반도전성 재료를 포함할 수도 있다. 본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 와인딩의 전기장으로부터 요크를 유전적 실딩하는 것이, 구리 시트 또는 구리 포일 (foil) 및/또는 요크에 적용된 절연층일 수도 있는, 제 2 전기 실딩 디바이스에 의해 제공되며, 절연층은 가능한 한 높은 엡실론 (epsilon), 예를 들면, 10 엡실론을 가진다. 따라서 요크에서의 전기장은 평활화될 수도 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 요크는 분할 요크로서, 제 1 요크 파트 및 제 2 요크 파트를 포함하며, 여기서 제 2 전기 실딩 디바이스는 제 1 전기 실딩 엘리먼트 및 제 2 전기 실딩 엘리먼트를 포함한다. 제 1 전기 실딩 엘리먼트는 제 1 요크 파트와 트랜스포머의 와인딩 사이에서 제 1 요크 파트에 배열된다. 제 2 전기 실딩 엘리먼트는 제 2 요크 파트와 트랜스포머의 와인딩 사이에서 제 2 요크 파트에 배열된다. 제 1 전기 실딩 엘리먼트는 와인딩의 전기장으로부터 제 1 요크 파트를 실딩하도록 구성되고, 제 2 전기 실딩 엘리먼트는 와인딩의 전기장으로부터 제 2 요크 파트를 실딩하도록 구성된다.
다르게 말하면, 요크는 제 1 요크 파트 및 제 2 요크 파트의 2 개의 절반들로 분할될 수도 있다. 가능한 한 커버들의 형태인 제 1 및 제 2 전기 실딩 엘리먼트는 트랜스포머의 와인딩들에 대향하는 제 1 및 제 2 요크 파트들에 배열될 수도 있고 그렇게 함으로써 와인딩들의 전기장으로부터 제 1 및 제 2 요크 파트들을 실딩한다. 제 1 및 제 2 전기 실딩 엘리먼트들은 제 1 및 제 2 요크 파트들 자체의 날카로운 에지들 및 제 1 및 제 2 요크 라미네이션들의 에지들과 같이 제 1 및 제 2 요크 파트들에 관련된 모든 다른 에지들을 실딩하기 위하여 정전 실드들 또는 보호 실드들로서의 역할을 할 수도 있으며, 따라서 제 1 및 제 2 요크 파트들에 대하여 트랜스포머의 전기장을 평활화한다. 이 실딩 커버들은 임의의 절연 필름에 의해 커버되지 않은 베어 상태로 유지된다. 실딩 커버들은 본 발명의 다른 실시형태에 따라서 절연될 수도 있다. 제 1 및 제 2 요크 파트들은 적어도 2 개의 림들을 연결하도록 구성된다. 2 이상의 제 1 및 제 2 요크 파트들이 제공될 수도 있다. 와인딩은 적어도 2 개의 림들 중 적어도 하나의 림의 둘레에 배열될 수도 있다. 요크 냉각 덕트는 오일 또는 공기 또는 물과 같은 냉각 에이전트들에 의해 트랜스포머를 냉각하기 위하여 제 1 요크 파트와 제 2 요크 파트 사이에 존재할 수도 있다. 본 발명의 예시적인 실시형태에 따르면, 냉각 에이전트는 공기이다.
클램프에 대한 전기 실딩 엘리먼트는 와인딩에 대향하는 클램프 상에 배열될 수도 있는 커버일 수도 있고, 커버는 클램프 자체의 날카로운 에지들 및 클램프에 관련된 모든 다른 금속 에지들을 실딩하기 위하여 정전 실드 또는 보호 실드로서의 역할을 할 수도 있으며, 따라서 클램프들에 대하여 트랜스포머의 전기장을 평활화한다. 이 실딩 커버는 임의의 절연 필름에 의해 커버되지 않은 베어 상태로 유지된다. 실딩 커버는 본 발명의 다른 실시형태에 따라서 절연될 수도 있다. 클램프는 트랜스포머의 코일(들) 에 트랜스포머의 요크를 함께 홀딩하거나 기계적으로 고정하거나 안정화하도록 구성된다. 전기 실딩 엘리먼트는 클램프를 커버할 수도 있고/있거나 클램프를 커버하는 통 (vat) 또는 트로프 (trough) 와 유사한 형태를 가질 수도 있다.
위에서 언급된 전기 실딩 엘리먼트는 70kV 초과의 전압 레벨을 가진 건식 트랜스포머들에 적용가능하며 건식 트랜스포머의 와인딩에 의해 생성된 전기장으로부터 건식 트랜스포머의 클램프를 효과적으로 실딩한다. 따라서 70kV 및 그 초과의 전압 레벨을 가진 HV 디스크 와인딩으로서 디자인된 HV 와인딩을 가진 건식 트랜스포머는 더 낮은 전압 레벨을 가진 건식 트랜스포머 만큼 컴팩트하게 만들어질 수도 있다. 더 높은 유전 강도를 요구하는 70kV 미만의 전압 레벨을 가진 건식 트랜스포머에 비하여 HV 와인딩과 클램프 사이의 임계 영역에 더 높은 전계 강도가 발생할 수도 있고, HV 디스크 와인딩과 클램프의 에지들에서 특히 더 높은 전계 피크들이 발생할 수도 있다. 클램프가 전기 실딩 엘리먼트에 의하여 클램프의 에지들로의 전기장의 방전에 의한 과열이나 그것의 요구되는 기계적 강도의 손실이 일어나지 않도록 방지되도록, 이러한 요구된 더 높은 유전 강도는 전기장을 그라운드에 균질화할 수도 있는 전기 실딩 엘리먼트에 의해 제공될 수도 있다.
전기 실딩 엘리먼트는 강철 및 알루미늄으로 구성된 그룹으로부터 선택된 재료 및 기계적 속성들을 안정화시키는 임의의 도전성 재료를 일반적으로 포함할 수도 있다.
전기 실딩 엘리먼트는 파괴 전압을 증가시킬 수도 있으며, 충격 전압 테스트들에 따르면 전기 실딩 엘리먼트를 가지지 않은 클램프들에 비하여 트랜스포머 코일의 와인딩과 클램프들 사이의 실딩을 25% 개선시키는 결과를 초래할 수도 있다.
클램프는 트랜스포머의 와인딩 또는 와인딩들에 의해 생성된 전기장으로부터 클램프를 실딩하는 전기 실딩 엘리먼트의 기능을 가질 수도 있는 둥근 클램프를 형성하는 둥근 에지들을 가질 수도 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 전기 실딩 엘리먼트는 둥근 에지들을 포함한다.
둥근 에지들을 가진 그러한 전기 실딩 엘리먼트는 클램프의 에지들에서의 전계 피크들 또는 방전들을 회피함으로써 트랜스포머 클램프에 대한 트랜스포머의 와인딩의 전기장을 평활화할 수도 있으며, 따라서 클램프가 과열되거나 그것의 요구되는 기계적 강도의 손실이 일어나지 않도록 방지한다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 트랜스포머에 대한 코일 및 전기 실딩 장치를 제조하는 방법이 제공되며, 이 방법은: 트랜스포머의 와인딩을 트랜스포머의 길이방향 축 둘레에 와인딩하여 원통 형상의 코일일 수도 있는 코일을 형성하는 단계, 전기 실딩 디바이스가 길이방향 축에 수직하는 와인딩의 단면적을 커버하도록, 길이방향 축에 수직하고 코일의 상면에 평행한 와인딩의 축단부에서 와인딩까지 거리를 두고 전기 실딩 디바이스를 배열하는 단계, 길이방향 축을 따라서 와인딩과 전기 실딩 디바이스 사이에 거리를 제공하며 와인딩과 전기 실딩 디바이스에 절연 재료를 부착하는 단계를 포함한다.
본 발명의 이러한 그리고 다른 양태들은 이후에 설명된 실시형태들로부터 명백해질 것이며 이 실시형태들을 참조하여 설명될 것이다.
본 발명의 주제는 첨부된 도면들에서 도시된 예시적인 실시형태들을 참조하여 아래의 텍스트에서 보다 상세히 설명될 것이다.
도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 코일 및 전기 실딩 장치를 가진 트랜스포머의 단면도를 개략적으로 도시한다.
도 2 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 저전압 와인딩 및 고전압 와인딩을 가진 트랜스포머에 대한 코일 및 전기 실딩 장치의 단면도를 개략적으로 도시한다.
도 3 은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 저전압 와인딩 및 고전압 와인딩을 가진 트랜스포머에 대한 코일 및 전기 실딩 장치의 단면도를 개략적으로 도시한다.
도 4 는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 저전압 와인딩 및 고전압 와인딩을 가진 트랜스포머에 대한 코일 및 전기 실딩 장치의 단면도를 개략적으로 도시한다.
도 5 는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 전기 실딩 디바이스의 단면도를 개략적으로 도시한다.
도 6 은 본 발명의 다른 실시형태에 따라 트랜스포머의 요크를 실딩하기 위한 제 2 전기 실딩 디바이스 및 트랜스포머의 클램프를 실딩하기 위한 전기 실딩 엘리먼트를 가진 트랜스포머에 대한 코일 및 전기 실딩 장치의 단면도를 개략적으로 도시한다.
도 7 은 트랜스포머에 대한 코일 및 전기 실딩 장치를 제조하는 방법의 플로우차트를 개략적으로 도시한다.
도면에서 사용된 도면 부호들과 그들의 의미들은 도면 부호들의 리스트에서 요약된 형태로 나열된다. 원칙적으로, 도면들에서 동일한 파트들에는 동일한 도면 부호들이 제공된다.
도 1 은 트랜스포머 (101) 의 길이방향 축 (A) 둘레에 각각 와인딩되어 원통 형상의 코일들일 수도 있는 코일들을 형성하는 와인딩들 (103, 202), 전기 실딩 디바이스 (120, 204) 가 길이방향 축 (A) 에 수직하는 와인딩 (103, 202) 의 단면적을 커버하도록, 길이방향 축 (A) 에 수직하고 코일들의 상면에 평행한 와인딩 (103, 202) 의 축단부 (116, 118) 에서 와인딩 (103, 202) 까지 거리를 두고 배열된 전기 실딩 디바이스 (120, 204), 와인딩 (103, 202) 과 전기 실딩 디바이스 (120, 204) 에 부착되어 와인딩 (103, 202) 의 환경이 와인딩 (103, 202) 의 전기장에 대하여 실딩되도록 길이방향 축 (A) 을 따라서 와인딩 (103, 202) 과 전기 실딩 디바이스 (120, 204) 사이에 거리를 제공하는 절연 재료를 가진 트랜스포머 (101)의 각각의 위상에 대하여 코일 및 전기 실딩 장치 (200) 를 가진 트랜스포머 (101) 의 도면을 개략적으로 도시한다 (또한 도 2 내지 도 4 를 참조한다). 2 개의 요크들 (109) 은 트랜스포머 (101) 의 3 개의 코어 림들 (113) 을 연결하며, 각각의 요크 (109) 는 2 개의 클램프들 (102) 에 의해 기계적으로 안정화된다. 와인딩들 (103, 202) 은 각각의 코어 림 (113) 의 둘레에 배열된다. 트랜스포머 (101) 가 뇌충격 전압과 같은 임의의 고주파 전압 서지를 겪게 되는 경우 전기 실딩 디바이스 (120, 204) 는 초기 전압 분배를 개선시킬 수도 있다.
제 1 전기 실딩 디바이스 (120) 는 와인딩 (103, 202) 의 제 1 단부 (116) 및/또는 와인딩 (103, 202) 의 제 2 단부 (118) 에 배열될 수도 있다. 제 1 전기 실딩 디바이스 (120) 는 고전압 와인딩 (103) 의 제 1 단부 (116) 및/또는 제 2 단부 (118) 에 배열될 수도 있고, 제 2 전기 실딩 디바이스 (204) 는 저전압 와인딩 (202) 의 제 1 단부 (116) 및/또는 제 2 단부 (118) 에 배열될 수도 있다. 고전압 와인딩 (103) 및/또는 저전압 와인딩 (202) 은 포일 (foil) 와인딩 (103, 202) 일 수도 있다.
트랜스포머 (101), 예를 들면 위에서 설명된 코일 및 전기 실딩 장치 (200) 를 가진 건식 트랜스포머 (101) 는 72.5kV 의 전압 레벨 및 그 초과의 전압 레벨에서 적용가능하다.
도 2 는 저전압 와인딩 (202) 및 고전압 와인딩 (103) 을 가진 도 1 에 도시한 코일 및 전기 실딩 장치들 (200) 중 하나의 단면도를 개략적으로 도시한다. 절연 재료 (201) 는 고전압 와인딩 (103) 및 제 1 전기 실딩 디바이스 (120) 에 부착되며, 여기서 제 1 전기 실딩 디바이스 (120) 는 고전압 와인딩 (103) 까지 15 mm 내지 40 mm 사이일 수도 있는 거리 (D1) 를 두고 배열된다. 절연 재료 (201) 는 또한 저전압 와인딩 (202) 및 제 2 전기 실딩 디바이스 (204) 에 부착되며, 여기서 저전압 와인딩 (202) 과 제 2 전기 실딩 디바이스 (204) 사이에 약 5 mm 내지 40 mm 사이의 거리 (D2) 가 제공된다. 코일 및 전기 실딩 장치 (200) 는 고전압 와인딩 (103) 및 저전압 와인딩 (202) 의 환경에 대하여 고전압 와인딩 (103) 및 저전압 와인딩 (202) 에 의해 생성된 전기장의 실딩을 제공하고, 고전압 와인딩 (103) 과 저전압 와인딩 (202) 사이의 실딩을 제공한다. 제 1 전기 실딩 디바이스 (120) 및 제 2 전기 실딩 디바이스 (204) 는 와인딩들 (103, 202) 에 대향하지 않는 제 1 둥근 에지들 (206) 및 와인딩들 (103, 202) 에 대향하는 제 2 둥근 에지들 (208) 을 포함한다. 제 1 둥근 에지들 (206) 은 5 mm 내지 20 mm, 그리고 특히 10 mm 의 반경을 가질 수도 있으며, 제 2 둥근 에지들 (208) 은 2 mm 내지 5 mm, 그리고 특히 3 mm 의 반경을 가질 수도 있다. 제 1 둥근 에지들 (206) 의 반경과 제 2 둥근 에지들 (208) 의 반경은 와인딩 (103, 202) 의 환경에 대한 전기 실딩이 전기 실딩 디바이스 (120, 204) 에 의해 제공되도록 구성된다. 절연 배리어 (301) 는 고전압 와인딩 (103) 과 저전압 와인딩 (202) 사이에 축 (A) 와 평행한 방향으로 제공되고, 고전압 와인딩 (103) 과 저전압 와인딩 (202) 사이의 전하 애벌런치를 중지시키도록 구성된다. 절연 재료 (201) 는 예를 들면 에폭시 수지이다. 고전압 와인딩 (103) 및/또는 저전압 와인딩 (202) 은 포일 와인딩 (103, 202) 일 수도 있다.
도 3 은 도 2 의 코일 및 전기 실딩 장치 (200) 의 단면도를 개략적으로 도시하며, 도 2 와의 차이는 저전압 와인딩 (202) 이 제 2 전기 실딩 디바이스에 의해 실딩되지 않는다는 것이다. 고전압 와인딩 (103) 과 저전압 와인딩 (202) 사이에 전하 애벌런치를 중지시키기 위하여 고전압 와인딩 (103) 과 저전압 와인딩 (202) 사이에 3 개의 절연 배리어들 (301) 이 배열된다. 고전압 와인딩 (103) 및 저전압 와인딩 (202) 의 부착된 절연 재료 (201) 의 단면은 둥근 에지들 (401) 을 포함한다. 도 2 의 실시형태들과 도 4 의 실시형태들이 결합되면, 둥근 에지들 (401) 의 반경은 도 2 의 제 1 둥근 에지들 (206)의 반경과 동일한 사이즈를 가질 수도 있다.
도 4 는 도 2 의 와인딩 (103, 202) 및 전기 실딩 디바이스 장치 (200) 의 단면도를 개략적으로 도시하며, 도 2 와의 차이는 저전압 와인딩 (202) 과 고전압 와인딩 (103) 둘 중 어느 것도 제 1 전기 실딩 디바이스 또는 제 2 전기 실딩 디바이스에 의해 실딩되지 않는다는 것이다. 고전압 와인딩 (103) 및 저전압 와인딩 (202) 의 부착된 절연 재료 (201) 의 단면은 둥근 에지들 (401) 을 포함한다. 도 2 의 실시형태들과 도 4 의 실시형태들이 결합되면, 둥근 에지들 (401) 의 반경은 도 2 의 제 1 둥근 에지들 (206) 의 반경과 동일한 사이즈를 가질 수도 있다. 도 4 는 고전압 와인딩 (103) 과 저전압 와인딩 (202) 사이의 전하 애벌런치를 중지시키기 위한, 고전압 와인딩 (103) 과 저전압 와인딩 (202) 사이의 6 개의 절연 배리어들 (301) 을 포함한다.
도 5 는 개방된 링 형태를 가질 수도 있는 전기 실딩 디바이스 (120, 204) 의 단면도를 개략적으로 도시한다. 전기 실딩 디바이스 (120, 204) 의 단면은 10 mm 의 반경을 가진 제 1 둥근 에지들 (206) 및 3 mm 의 반경을 가진 제 2 둥근 에지들 (208) 및 약 15 mm 의 두께 (T1, T2) 를 가진 직사각형의 바 단면이다. 전기 실딩 디바이스 (120, 204) 는 제 1 전기 실딩 디바이스 (120) 또는 제 2 전기 실딩 디바이스 (204) 또는 양쪽 모두일 수도 있다. 제 1 둥근 에지들 (206) 은 5 mm 내지 10 mm 의 반경을 가질 수도 있으며, 제 2 둥근 에지들 (208) 은 2 mm 내지 5 mm 의 반경을 가질 수도 있다. (도 5 에서 부분적으로 도시된) 본 발명의 추가 실시형태들에 따르면 전기 실딩 디바이스는 3 mm 내지 5 mm 의 반경들을 가진 둥근 와이어의 단면 또는 둥근 에지들 (206, 208) 을 가진 다각형의 단면들, 반타원형과 유사한 단면들 또는 원형 단면의 그룹으로부터 선택된 단면을 가질 수도 있다.
도 6 은 트랜스포머 (101) 의 요크 (109) 와 와인딩 (103) 사이에서 요크 (109) 에 배열되고 와인딩 (103) 의 전기장으로부터 요크 (109) 를 실딩하도록 구성된 제 2 전기 실딩 디바이스 (112) 를 가진, 도 1 의 트랜스포머 (101) 에 대한 코일 및 전기 실딩 장치 (200) 의 도면을 개략적으로 도시한다. 전기 실딩 엘리먼트 (100) 는 트랜스포머 (101) 의 클램프 (102) 와 와인딩 (103) 사이에서 클램프 (102) 에 배열되고 와인딩 (103) 의 전기장으로부터 클램프 (102) 를 실딩하도록 구성된다.
요크 (109, 124, 126) 는 림들 (113) 을 연결한다. 제 2 전기 실딩 디바이스 (112) 는 트랜스포머 (101) 의 요크 (109) 와 와인딩 (103) 사이에서 요크 (109) 를 커버하면서 요크 (109, 124, 126) 에 배열된다. 제 2 전기 실딩 디바이스 (112) 는 와인딩 (103) 의 전기장으로부터 요크 (109, 124, 126) 를 실딩하도록 구성된다.
제 2 전기 실딩 디바이스 (112) 는 트랜스포머 (101) 의 와인딩 (103) 에 대향하는 영역에서 요크 (109, 124, 126) 상에 배열되는 둥근 커버 또는 정전 실드일 수도 있으며 요크 (109, 124, 126) 의 날카로운 에지들을 실딩하도록 구성되며, 따라서 트랜스포머 (101) 의 전기장을 평활화한다. 제 2 전기 실딩 디바이스 (112) 는 절연 필름으로 커버될 수도 있다.
장치가 트랜스포머 (101) 에 장착되면, 제 2 전기 실딩 디바이스 (112) 는 트랜스포머 (101) 의 와인딩 (103) 으로부터 요크 (109, 124, 126) 를 실딩하도록 구성될 수도 있으며, 따라서 트랜스포머 (101) 의 와인딩들 (103) 과 요크 (109, 124, 126) 사이의 전기장을 평활화한다.
요크 (109, 124, 126) 가 제 2 전기 실딩 디바이스 (112) 에 의해 커버되도록 제 2 전기 실딩 디바이스 (112) 는 원통형 또는 타원형의 층의 형상 또는 요크 (109, 124, 126) 의 형상에 대응하는 형상을 가질 수도 있다. 제 2 전기 실딩 디바이스 (112) 는 날카로운 에지들을 회피하도록 구성된 층의 형상을 더 포함할 수도 있다.
제 2 전기 실딩 디바이스 (112) 는 도전성 재료를 가질 수도 있고 알루미늄 또는 구리 또는 그 혼합물의 얇은 직사각형의 피스일 수도 있거나 반도전성 재료를 가질 수도 있고 그라운드 연결 디바이스 (114) 에 의해 그라운드 연결될 수도 있다.
그라운드 연결 디바이스 (114) 는 제 2 전기 실딩 디바이스 (112) 를 그라운드 전위에 그라운드 연결하도록 구성된다.
더 높은 림 (113) 손실들을 초래할 수 있는 요크 강판들 사이에서 단락을 회피하기 위하여 제 2 전기 실딩 디바이스 (112) 는 제 2 전기 실딩 디바이스 (112) 를 커버하는 절연 필름을 포함할 수도 있다.
제 2 전기 실딩 디바이스 (112) 의 절연 재료 또는 절연 필름을 가진 커버는 방전의 진전없이 제 2 전기 실딩 디바이스 (112) 가 견딜 수 있는 전기장을 증가시킬 수도 있다. 절연 필름은 반투명 절연 필름일 수도 있다.
제 2 전기 실딩 디바이스 (112) 는 서로 분리된 제 1 전기 실딩 엘리먼트 파트 및 제 2 전기 실딩 엘리먼트 파트를 포함할 수도 있으며, 이것은 제 2 전기 실딩 디바이스 (112) 가 수개의 파트들로 분리될 수도 있음을 의미한다.
트랜스포머 (101) 는 고전압 또는 저전압 와인딩들 (103) 일 수도 있는 와인딩들 (103) 을 요크 (109, 124, 126) 로부터 전기적으로 실딩하도록 구성된다.
도 6 의 트랜스포머 (101) 는 72.5 kV 레벨 및 72.5 kV 레벨 보다 높은 레벨에서 적용가능하다.
클램프 (102, 130, 132) 는 요크 (109, 124, 126) 에 부착되어 트랜스포머 (101) 의 요크 (109, 124, 126) 를 안정화하며, 전기 실딩 엘리먼트 (100, 140, 142) 는 트랜스포머 (101) 의 요크 (109, 124, 126) 와 와인딩 (103) 사이에서 클램프 (102, 130, 132) 에 배열된다. 전기 실딩 엘리먼트 (100, 140, 142) 는 와인딩 (103) 의 전기장으로부터 클램프 (102, 130, 132) 를 실딩하도록 구성된다. 클램프 (102, 130, 132) 는 트랜스포머 (101) 의 요크 (109, 124, 126) 를 함께 홀딩하거나 기계적으로 고정하도록 구성된다. 요크 (109, 124, 126) 는 트랜스포머 (101) 의 적어도 2 개의 림들 (113) 을 연결한다. 전기 실딩 엘리먼트 (100, 140, 142) 는 둥근 에지들 (105, 106) 을 포함할 수도 있다.
전기 실딩 엘리먼트 (100, 140, 142) 는 클램프 에지들 (104) 을 넘어서 돌출될 수도 있다.
트랜스포머 (101) 는 적어도 2 개의 림들 (113), 특히 3 개의 림들 (113) 을 포함하며, 각각의 림은 제 1 림 단부 (120) 및 제 2 림 단부 (122) 를 포함한다. 와인딩 (103) 은 적어도 2 개의 림들 (113) 중에서 적어도 하나의 림의 둘레에 배열되며, 특히 와인딩 (103) 은 3 개의 림들 (113) 에 배열된다. 제 1 요크 (109, 124) 는 3 개의 림들 (113) 을 제 1 림 단부들 (120) 에서 연결한다. 제 2 요크 (109, 126) 는 3 개의 림들 (113) 을 제 2 림 단부들 (122) 에서 연결한다. 제 1 클램프들 (102, 130) 은 제 1 요크 (109, 124) 를 안정화하기 위하여 제 1 요크 (109, 124) 에 부착되고, 제 2 클램프들 (102, 132) 은 제 2 요크 (109, 126) 를 안정화하기 위하여 제 2 요크 (109, 126) 에 부착된다. 제 1 전기 실딩 엘리먼트들 (100, 140) 은 제 1 요크 (109, 124) 와 3 개의 와인딩들 (103) 사이에서 제 1 클램프들 (102, 130) 에 배열되며, 와인딩들 (103) 의 각각은 3 개의 림들 (113) 의 각각의 둘레에 배열된다. 제 2 전기 실딩 엘리먼트들 (100, 142) 은 제 2 요크 (109, 126) 와 3 개의 와인딩들 (103) 사이에서 제 2 클램프들 (102, 132) 에 배열된다.
제 1 둥근 에지들 (105) 은 트랜스포머 (101) 의 와인딩들 (103) 에 대향하는 클램프 (102, 130, 132) 의 길이방향 측 (150) 에 배열되며, 여기서 와인딩들 (103) 은 고전압 와인딩들 또는 저전압 와인딩들일 수도 있다. 길이방향 측 (150) 은 수평일 수도 있고, 도 1 에서 나타낸 바와 같이 요크 (109, 124, 126) 림 (113) 연결 측에 평행할 수도 있고 림들 (113) 에 수직할 수도 있다. 제 1 둥근 에지들 (105) 은 클램프 (102, 130, 132) 에 관련된 금속 클램프 에지들 (104) 일 수도 있는 클램프 에지들 (104) 에 배열될 수도 있다.
전기 실딩 엘리먼트 (100, 140, 142) 는 샤프 클램프 에지들 (104) 자체와 클램프 (102, 130, 132) 에 관련된 모든 다른 금속 클램프 에지들 (104) 을 실딩하기 위하여 정전 실드로서의 역할을 하며, 따라서 트랜스포머 (101) 의 전기장을 평활화한다.
제 2 둥근 에지들 (106) 은 클램프 (102, 130, 132) 의 횡단 측 (152) 에서 전기 실딩 엘리먼트 (100, 140, 142) 의 제 1 단부 (107) 및 제 2 단부 (108) 에 배열된다. 횡단 측 (152) 은 수평일 수도 있고, 길이방향 측 (150) 및 림들 (113) 에 평행한 수직 측에 수직할 수도 있다.
제 1 및 제 2 둥근 에지들 (105, 106) 은 5 mm 내지 45 mm, 특히 30 mm 의 반경을 가질 수도 있다.
제 1 둥근 에지들 (105) 은 트랜스포머 (101) 의 요크 (109, 109, 124, 126) 에서의 제 1 지역 (110) 에서 상이한 반경을 가지고, 그런 다음 요크 (109, 124, 126) 에 있지 않은 제 2 지역 (111) 에서 상이한 반경을 가진다. 전기 실딩 엘리먼트 (100, 140, 142) 는 클램프 (102, 130, 132) 에 연결됨으로써, 예를 들면, 클램프 (102, 130, 132) 에 용접됨으로써 그라운드될 수도 있다.
제 1 둥근 에지들 (105) 은 제 1 둥근 에지들 (105) 의 반경에 의해 정의된 구 (sphere) 의 둘레의 1/8 의 길이를 가질 수도 있거나, 또는 다르게 말하면 제 1 둥근 에지들 (105) 은 구의 1/8 의 길이를 가질 수도 있다.
전기 실딩 엘리먼트 (100, 140, 142) 는 트랜스포머 (101) 의 모든 클램프들 (102, 130, 132) 상에 배열되며, 여기서 트랜스포머 (101) 는 고전압 와인딩들 (103) 또는 저전압 와인딩들 (103), 또는 양쪽 모두일 수도 있는 와인딩들 (103) 을 클램프 (102, 130, 132) 에 대하여 전기적으로 실딩하도록 구성된다. 트랜스포머 (101) 는 건식 트랜스포머 (101) 일 수도 있다.
도 1 내지 도 6 의 실시형태들은 서로 결합될 수도 있다. 도 1 내지 도 6 의 모든 실시형태들 또는 실시형태들의 조합들에서, 전기 실딩 디바이스 (120, 204) 는 와인딩 (103, 202) 에 전기적으로 연결될 수도 있으며, 와인딩 (103, 202) 과 전기 실딩 디바이스 (120, 204) 사이의 거리 (D1, D2) 는 5 mm 내지 40 mm 일 수도 있으며, 제 1 둥근 에지들 (206) 은 5 mm 내지 20 mm 의 반경을 가질 수도 있으며, 제 2 둥근 에지들 (208) 은 2 mm 내지 5 mm 의 반경을 가질 수도 있으며, 전기 실딩 디바이스 (120, 204) 는 개방된 링 형상 또는 환상의 형상을 가질 수도 있으며, 전기 실딩 디바이스 (120, 204) 는 도전성 재료의 층에 의해 커버되는 비도전성 재료 프레임을 포함할 수도 있으며, 실딩 디바이스 (120, 204) 의 단면은 둥근 에지들 (206, 208) 을 가진 다각형의 단면들, 반타원형과 유사한 단면들 또는 원형 단면의 그룹으로부터 선택될 수도 있으며, 그리고 부착된 절연 재료의 단면은 둥근 에지들 (401) 을 포함할 수도 있다.
도 7 은 트랜스포머에 대한 코일 및 전기 실딩 장치를 제조하는 방법 (700) 의 플로우차트를 개략적으로 도시한다. 방법 (700) 은 트랜스포머의 와인딩을 트랜스포머의 길이방향 축 (A) 둘레에 와인딩하여 원통 형상의 코일일 수도 있는 코일을 형성하는 단계 (701), 전기 실딩 디바이스가 길이방향 축에 수직하는 와인딩의 단면적을 커버하도록, 길이방향 축에 수직하고 코일의 상면에 평행한 와인딩의 축단부에서 와인딩까지 거리를 두고 전기 실딩 디바이스를 배열하는 단계 (702), 길이방향 축을 따라서 와인딩과 전기 실딩 디바이스 사이에 거리를 제공하며 와인딩과 전기 실딩 디바이스에 절연 재료를 부착하는 단계 (703) 를 포함한다.
본 발명은 도면들과 앞에서의 설명에서 상세하게 도시되고 설명되었지만, 그러한 도시와 설명은 실례를 보여주거나 예시적이며 한정되지 않는 것으로 고려될 것이며; 본 발명은 개시된 실시형태들에 제한되지 않는다.
개시된 실시형태들의 다른 개조물들이 이 기술분야의 숙련된 자들에 의해 이해되고 영향을 받을 수도 있으며 도면들, 개시 및 첨부된 청구항들의 연구로부터 청구된 발명을 실행한다.
청구항들에서, 단어 "포함하는 (comprising)" 은 다른 엘리먼트들 또는 단계들을 배제하지 않으며, 부정 관사 "a" 또는 "an" 은 복수를 배제하지 않는다. 단일 코일 및 전기 실딩 장치, 또는 단일 요크 및 클램프 및 전기 실딩 디바이스 장치, 또는 단일 트랜스포머, 단일 요크 또는 클램프, 또는 단일 전기 실딩 디바이스는 청구항들에 나열된 수개의 항목들의 기능을 이행할 수도 있다. 일정한 척도들이 상호 상이한 종속 청구항들에서 나열된다는 단순한 사실은 이러한 척도들의 조합이 유리하게 사용되지 않을 수도 있다는 것을 나타내지 않는다. 청구항들에서의 임의의 참조 기호들은 범위를 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다.
100 전기 실딩 엘리먼트
101 트랜스포머
102 클램프
103 와인딩, 고전압 와인딩
104 클램프 에지(들)
105 둥근 에지들, 제 1 둥근 에지들
106 제 2 둥근 에지들
107 (전기 실딩 엘리먼트의) 제 1 단부
108 (전기 실딩 엘리먼트의) 제 2 단부
109 요크
110 (요크에서의) 제 1 지역
111 (요크에 있지 않은) 제 2 지역
112 제 2 전기 실딩 디바이스
113 림(들)
114 그라운드 연결 디바이스
120 전기 실딩 디바이스, 제 1 전기 실딩 디바이스
121 제 1 림 단부(들)
122 제 2 림 단부(들)
124 제 1 요크
126 제 2 요크
130 제 1 클램프(들)
132 제 2 클램프(들)
140 제 1 전기 실딩 엘리먼트(들)
142 제 2 전기 실딩 엘리먼트(들)
150 (클램프의) 길이방향 측
152 (클램프의) 횡단 측
200 코일 및 전기 실딩 장치, 배열
201 절연 재료, 부착된 절연 재료
202 와인딩, 저전압 와인딩
204 전기 실딩 디바이스, 제 2 전기 실딩 디바이스
206 제 1 둥근 에지(들)
208 제 2 둥근 에지(들)
301 절연 배리어(들)
401 (부착된 절연 재료의) 둥근 에지들

Claims (16)

  1. 건식 트랜스포머 (101) 에 대한 코일 및 전기 실딩 장치 (200) 로서,
    상기 트랜스포머 (101) 의 길이방향 축 (A) 둘레에 와인딩되어 상기 코일을 형성하는 와인딩 (103, 202);
    전기 실딩 디바이스 (120, 202) 가 상기 길이방향 축 (A) 에 수직하는 상기 와인딩 (103, 202) 의 단면적을 커버하도록, 상기 길이방향 축 (A) 에 수직하고 상기 코일의 상면에 평행한 상기 와인딩 (103, 202) 의 축단부 (116, 118) 에서 상기 와인딩 (103, 202) 까지 거리 (D1, D2) 를 두고 배열되는 상기 전기 실딩 디바이스 (120, 204);
    상기 와인딩 (103, 202) 과 상기 전기 실딩 디바이스 (120, 204) 에 부착되어 상기 와인딩 (103, 202) 의 환경이 상기 와인딩 (103, 202) 의 전기장에 대하여 실딩되도록 상기 길이방향 축 (A) 을 따라서 상기 와인딩 (103, 202) 과 상기 전기 실딩 디바이스 (120, 204) 사이에 거리 (D1, D2) 를 제공하는 절연 재료 (201) 를 포함하며,
    상기 와인딩 (103, 202) 과 상기 전기 실딩 디바이스 (120, 204) 는 상기 와인딩 (103, 202) 과 상기 전기 실딩 디바이스 (120, 204) 사이에 거리를 제공함으로써 상기 와인딩 (103, 202) 의 전기장으로부터 상기 전기 실딩 디바이스 (120, 204) 를 절연시키는 블록에 캐스팅 (casted) 되는, 코일 및 전기 실딩 장치 (200).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 실딩 디바이스 (120, 204) 는,
    상기 와인딩 (103, 202) 에 대향하지 않는 제 1 둥근 에지들 (206); 및
    상기 와인딩 (103, 202) 에 대향하는 제 2 둥근 에지들 (208) 을 포함하며,
    상기 제 1 둥근 에지들 (206) 의 반경 및 상기 제 2 둥근 에지들 (208) 의 반경은 상기 와인딩 (103, 202) 의 환경의 전기 실딩이 상기 전기 실딩 디바이스 (120, 204) 에 의해 제공되도록 구성되는, 코일 및 전기 실딩 장치 (200).
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 둥근 에지들 (206) 은 5 mm 내지 20 mm 의 반경을 가지고; 그리고
    상기 제 2 둥근 에지들 (208) 은 2 mm 내지 5 mm 의 반경을 가지는, 코일 및 전기 실딩 장치 (200).
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 실딩 디바이스 (120, 204) 는 상기 와인딩 (103, 202) 에 전기적으로 접속되는, 코일 및 전기 실딩 장치 (200).
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 와인딩 (103, 202) 과 상기 전기 실딩 디바이스 (120, 204) 사이의 상기 거리 (D1, D2) 는 5 mm 내지 40 mm 사이인, 코일 및 전기 실딩 장치 (200).
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 실딩 디바이스 (120, 204) 는 개방된 링 형상 또는 환상의 형상을 가지는, 코일 및 전기 실딩 장치 (200).
  7. 제 2 항에 있어서,
    캐스팅된 블록은 상기 전기 실딩 디바이스 (120, 204) 근처에 상기 전기 실딩 디바이스 (120, 204) 의 제 1 둥근 에지들 (206) 의 반경들에 대응하는 5 mm 내지 15 mm 의 반경들을 가지는 둥근 에지들 (401) 을 포함하며;
    상기 와인딩들에 의해 생성된 전기장은 상기 제 1 둥근 에지들 (206) 을 가진 상기 전기 실딩 디바이스 (120, 204) 와 상기 제 1 둥근 에지들 (206) 근처의 캐스팅된 블록의 상기 둥근 에지들 (401) 의 조합에 의해 평활화되는, 코일 및 전기 실딩 장치 (200).
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 전기 실딩 디바이스 (102, 204) 의 단면은 둥근 에지들 (206, 208) 을 가진 다각형의 단면들, 반타원형과 유사한 단면들 또는 원형 단면의 그룹으로부터 선택되는, 코일 및 전기 실딩 장치 (200).
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 실딩 디바이스 (120, 204) 는 도전성 재료의 층에 의해 커버된 비도전성 재료 프레임을 포함하는, 코일 및 전기 실딩 장치 (200).
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 와인딩 (103, 202) 은 고전압 와인딩 (103) 및 저전압 와인딩 (202) 이며;
    상기 전기 실딩 디바이스 (120, 204) 는 상기 길이방향 축 (A) 에 수직하는 상기 고전압 와인딩 (103) 및 상기 저전압 와인딩 (202) 의 단면적을 커버하는, 코일 및 전기 실딩 장치 (200).
  11. 제 1 항에 있어서,
    부착된 상기 절연 재료 (201) 의 단면은 둥근 에지들 (401) 을 포함하는, 코일 및 전기 실딩 장치 (200).
  12. 제 9 항에 있어서,
    제 2 실딩 디바이스 (204) 를 가진 저전압 와인딩 (202); 및
    절연 배리어 (301) 를 더 포함하며,
    상기 절연 배리어 (301) 는 고전압 와인딩 (103) 과 상기 저전압 와인딩 (202) 사이에 제공되며, 상기 고전압 와인딩 (103) 과 상기 저전압 와인딩 (202) 사이의 전하 애벌런치 (charge avalanche) 를 중지시키도록 구성되는, 코일 및 전기 실딩 장치 (200).
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 기재된 장치 (200);
    적어도 2 개의 림들 (limbs) (113);
    상기 적어도 2 개의 림들 (113) 을 연결하는 요크 (109); 및
    상기 요크 (109) 에 부착되어 상기 요크 (109) 를 안정화시키는 클램프 (102) 를 포함하며,
    상기 와인딩 (103, 202) 이 상기 적어도 2 개의 림들 (113) 중 적어도 하나의 둘레에 배열되는, 트랜스포머 (101).
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 트랜스포머 (101) 의 상기 요크 (109) 와 와인딩 (103) 사이에서 상기 요크 (109) 에 배열되고, 상기 와인딩 (103) 의 전기장으로부터 상기 요크 (109) 를 실딩하도록 구성된 제 2 전기 실딩 디바이스 (112); 및
    상기 트랜스포머 (101) 의 상기 클램프 (102) 와 상기 와인딩 (103) 사이에서 상기 클램프 (102) 에 배열되고 상기 와인딩 (103) 의 전기장으로부터 상기 클램프 (102) 를 실딩하도록 구성된 전기 실딩 엘리먼트 (100) 를 더 포함하는, 트랜스포머 (101).
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 요크 (109) 는 분할된 요크이고, 제 1 요크 파트 및 제 2 요크 파트를 포함하며, 상기 제 2 전기 실딩 디바이스 (112) 는 상기 제 1 요크 파트와 상기 트랜스포머 (101) 의 와인딩 사이에서 상기 제 1 요크 파트에 배치된 제 1 전기 실딩 엘리먼트 (140) 및 상기 제 2 요크 파트와 상기 트랜스포머 (101) 의 와인딩 사이에서 상기 제 2 요크 파트에 배치된 제 2 전기 실딩 엘리먼트 (142) 를 포함하는, 트랜스포머 (101).
  16. 건식 트랜스포머 (101) 에 대한 코일 및 전기 실딩 장치 (200) 를 제조하는 방법 (700) 으로서,
    상기 건식 트랜스포머 (101) 의 와인딩 (103, 202) 을 상기 트랜스포머 (101) 의 길이방향 축 (A) 둘레에 와인딩하여 코일을 형성하는 단계 (701);
    전기 실딩 디바이스 (120, 204) 를, 상기 전기 실딩 디바이스 (120, 204) 가 상기 길이방향 축 (A) 에 수직하는 상기 와인딩 (103, 202) 의 단면적을 커버하도록, 상기 길이방향 축 (A) 에 수직하고 상기 코일의 상면에 평행한 상기 와인딩 (103, 202) 의 축단부 (116, 118) 에서 상기 와인딩 (103, 202) 까지 거리 (D1, D2) 를 두고 배치하는 단계 (702);
    상기 와인딩 (103, 202) 과 상기 전기 실딩 디바이스 (120, 204) 에 절연 재료 (201) 를 부착하여 상기 길이방향 축 (A) 을 따라서 상기 와인딩 (103, 202) 과 상기 전기 실딩 디바이스 (120, 204) 사이에 상기 거리 (D1, D2) 를 제공하는 단계 (703) ; 및
    상기 와인딩 (103, 202) 과 상기 전기 실딩 디바이스 (120, 204) 사이에 거리를 제공함으로써 상기 와인딩 (103, 202) 의 전기장으로부터 상기 전기 실딩 디바이스 (120, 204) 를 절연시키는 블록에 상기 와인딩 (103, 202) 과 상기 전기 실딩 디바이스 (120, 204) 를 캐스팅 (castig) 하는 단계를 포함하는, 코일 및 전기 실딩 장치 (200) 를 제조하는 방법 (700).
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