KR102206798B1 - 흡음장치를 구비하는 변압기 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 흡음장치를 구비하는 변압기는 외함;과, 상기 외함의 외부에 구비된 복수개의 보강부재;와, 상기 외함의 내부에 구비된 권선부 및 철심부;와, 상기 외함의 내부에 구비된 절연유체;와, 상기 외함의 내부에 구비되어 누설 자속을 완화하는 차폐판; 및 상기 외함과 상기 차폐판 사이에 구비되어 소음을 저감하는 흡음장치;를 포함하고, 상기 흡음장치는, 분할형으로 제공될 수 있다.

Description

흡음장치를 구비하는 변압기{TRANSFORMOER HAVING SOUND ABSORPTION APPARATUS}
본 발명은 흡음장치를 구비하는 변압기에 관한 것이다.
강자성 도전체(Ferromagnetic conductive bodies)인 탱크를 구비하는 변압기는 권선으로부터 발생한 누설 자속을 완화하는 차폐판(Magnetic shield)을 포함할 수 있다.
차폐판은 자기를 차폐하여 누설 자속을 완화함으로써 변압기 탱크의 발열을 억제하는 역할을 한다.
최근에는 변압기의 성능 저하 없는 소형화를 추구하면서 누설자속에 의한 상당량의 표류자속이 발생하고 있다.
표류자속은 와전류(Eddy currents)를 발생시켜 변압기 탱크의 와전류 손실을 증가시킨다. 또한, 표류자속에 의한 와전류는 변압기 코어의 국부적 가열을 초래하여 핫스팟(Hot spots)을 생성하므로 변압기의 수명을 저하시키는 원인이 된다.
따라서, 변압기 탱크의 벽면에 마그네틱 션트(Magnetic Shunt)인 차폐판을 설치하여 변압기 내의 와전류 손실을 저감할 수 있다.
한편, 변압기 내부의 로렌츠 힘에 의해 발생된 진동은 변압기 내부의 절연유에서 생성된 음파에 의하여 변압기 탱크로 전달된다.
변압기 탱크에 전달된 진동은 소음이 되어 주변으로 방출되는데 변압기 주변의 소음의 세기는 변압기 탱크의 진동에 비례한다.
따라서, 변압기 탱크의 진동을 감쇠하고, 변압기 주변으로 방출되는 소음을 저감할 필요성이 있다.
KR 10-2018-0074121 A (2018.07.03)
본 발명은 변압기의 와전류 손실을 저감하고, 변압기에서 발생하는 소음을 저감하는 것을 일 목적을 한다.
또한, 변압기의 소형화 및 경량화를 추구하면서도 변압기의 흡음 기능을 향상시키는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명에 따른 흡음장치를 구비하는 변압기는, 외함; 상기 외함의 외부에 구비된 복수개의 보강부재; 상기 외함의 내부에 구비된 권선부 및 철심부; 상기 외함의 내부에 구비된 절연유체; 상기 외함의 내부에 구비되어 누설 자속을 완화하는 차폐판; 및 상기 외함과 상기 차폐판 사이에 구비되어 소음을 저감하는 흡음장치를 포함하고, 상기 흡음장치는, 보강부재들 사이사이에 존재하도록 상기 외함의 내부에 구비되며, 상기 흡음장치는, 상기 외함에 접촉하는 제1 흡음판; 상기 제1 흡음판에 적층되어 상기 차폐판에 접촉하는 제2 흡음판; 및 상기 제1 흡음판과 상기 제2 흡음판을 상기 외함 또는 상기 차폐판에 고정하는 결합부재를 포함하고, 상기 제1 흡음판 및 상기 제2 흡음판은, 이웃하는 다른 제1 흡음판 및 제2 흡음판과의 사이에 틈새가 존재하도록 상기 외함의 길이방향으로 분할되며, 상기 틈새는 상기 보강부재와 정렬되고, 상기 결합부재의 단부는 상기 보강부재의 내부에 위치할 수 있다.
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또한, 상기 제1 흡음판 및 상기 제2 흡음판 중 적어도 어느 하나는 탄성을 가진 재질로 구비될 수 있다.
또한, 상기 제1 흡음판 및 상기 제2 흡음판은, 니트릴부타디엔 고무(nitrile-butadiene rubber), 코르크(Cork) 및 합성고무(synthetic rubber) 중, 적어도 어느 하나를 포함하는 재질로 될 수 있다.
삭제
또한, 상기 제1 흡음판 및 상기 제2 흡음판은, 이웃하는 또 다른 제1 흡음판 및 제2 흡음판과의 사이에 틈새가 존재하도록 상기 외함의 높이방향으로 분할될 수 있다.
본 발명은 변압기의 와전류 손실을 저감하고, 변압기에서 발생하는 소음을 저감하는 것을 일 목적을 한다.
또한, 변압기의 소형화 및 경량화를 추구하면서도 변압기의 흡음 기능을 향상시키는 것을 일 목적으로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 흡음장치를 구비하는 변압기의 평단면도이다.
도 2는 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 흡음장치를 구비하는 변압기의 평단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 흡음장치를 구비하는 변압기의 측단면도이다.
도 4는 변압기의 음압과 주파수를 도시한 것이다.
본 발명의 실시 예에 관한 설명의 이해를 돕기 위하여 첨부된 도면에 동일한 부호로 기재된 요소는 동일한 요소이고, 각 실시 예에서 동일한 작용을 하게 되는 구성요소 중 관련된 구성요소는 동일 또는 연장 선상의 숫자로 표기하였다.
또한, 본 발명의 요지를 명확히 하기 위하여 종래의 기술에 의해 익히 알려진 요소와 기술에 대한 설명은 생략하며, 이하에서는, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하도록 한다.
다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하고, 당업자에 의해 특정 구성요소가 추가, 변경, 삭제된 다른 형태로도 제안될 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명과 동일한 사상의 범위 내에 포함됨을 밝혀 둔다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 흡음장치를 구비하는 변압기(100)의 평단면도로서, 변압기의 평면을 개략적으로 도시한 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 흡음장치를 구비하는 변압기(100)는 일정 체적의 내부공간(101)을 구비하는 외함(110), 상기 외함(110)의 외부에 구비된 복수개의 보강부재(Stiffener, 120), 상기 외함(110)의 내부공간(101)에 구비된 권선부(132) 및 철심부(131), 상기 외함(110)의 내부공간에 구비된 절연유체(F), 상기 외함(110)의 내부공간(101)에 구비되어 누설 자속을 완화하는 차폐판(140) 및 상기 외함(110)과 상기 차폐판 사이에 구비되어 소음을 저감하는 흡음장치(150)를 포함할 수 있다.
외함(110)은 종래 변압기의 탱크와 같은 역할을 하며, 외함(110)의 내부공간(101)에는 권선부(132) 및 철심부(131)를 포함한 변압기 관련 구성요소(미도시)들이 존재할 수 있으며, 내부공간(101)은 절연유체(F)로 채워진다.
그리고 외함(110)의 외부에는 외함의 강성 보강을 위해 보강부재(120)가 구비되며, 상기 보강부재는 제1 보강부재(121), 제2 보강부재(122) 및 제3 보강부재(123)를 포함할 수 있다.
다만, 보강부재의 개수는 반드시 본 발명에 의해 한정되지 않으며, 변압기의 규격, 사양에 따라 적절히 선택되어 적용될 수 있다.
상기 차폐판(140)은 외함(110)의 내면에 설치될 수 있다. 그리고 외함(110)의 내면에서 상기 차폐판(140)과 외함(110) 사이에는 흡음장치(150)가 구비되어 외함(110)의 진동에 의해 발생한 소음이 외함(110)의 외부로 누출되는 것을 방지하는 역할을 한다.
흡음장치(150)는 변압기 내부에서 발생한 운동에너지를 열에너지로 바꿔 흠음을 실시하고, 소음을 저감한다.
이때, 상기 흡음장치(150)는 분할형으로 제공되어 외함(110)에 설치하기가 용이하도록 하였다.
이처럼 흡음장치를 분할형으로 구비하면 변압기의 규격, 사양, 중량 등의 특성에 최적화되도록 흡음장치를 구축할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서 상기 흡음장치는 상기 보강부재에 각각 대응되는 위치에 존재하도록 상기 외함(110)의 내부공간에 구비될 수 있다.
상기 흡음장치와 상기 보강부재(120)가 각각 대응된다는 의미를 보다 상세히 설명하면, 변압기의 길이방향을 X축 방향으로 하고, 변압기의 폭방향을 Y축 방향으로 할 때, 상기 흡음장치(150)의 적어도 일부 영역과 상기 보강부재(120)의 적어도 일부 영역은 Y축 방향으로 동일선상에 존재할 수 있다는 것이다.
흡음장치(150)는 상기 변압기 외함(110)의 내면에 접촉하는 제1 흡음판(151) 및 상기 제1 흡음판(151)에 적층되어 상기 차폐판(140)에 접촉하는 제2 흡음판(152)을 포함할 수 있다.
이때, 상기 제1 흡음판(151) 및 상기 제2 흡음판(152)을 고정하기 위해서 상기 흡음장치는 상기 제1 흡음판(151) 및 상기 제2 흡음판(152)을 상기 외함(110) 또는 상기 차폐판에 고정하는 결합부재(153)를 더 포함할 수 있다.
결합부재(153)는 볼트로 적용될 수 있으나 결합부재(153)의 종류는 반드시 본 발명에 의해 한정되지 않으며, 변압기의 사양, 사용환경 등을 고려하여 당업자에 의해 적절히 선택되어 적용될 수 있다.
한편, 상기 제1 흡음판(151) 및 상기 제2 흡음판(152)은 이웃하는 또 다른 상기 제1 흡음판(151) 및 상기 제2 흡음판(152)과의 사이에 틈새(C)가 존재하도록 상기 외함(110)의 길이 방향 즉, X축 방향으로 분할될 수 있다.
결합부재(153)에 의해 분할형 제1 흡음판(151) 및 분할형 상기 제2 흡음판(152)을 차폐판(140)에 결합하면 변압기 내부의 공간 활용성을 극대화하고, 변압기 외함(110)의 전체적 규격을 줄일 수 있다.
그리고 상기 제1 흡음판(151) 및 상기 제2 흡음판(152)과의 사이에 틈새(C)가 존재하도록 하면, 불필요한 영역에서 상기 제1 흡음판(151) 및 상기 제2 흡음판(152)의 중량을 제거할 수 있으므로 변압기 전체의 중량을 줄이는 것에 기여할 수 있다.
이에 따르면, 전술한 바와 같이 변압기의 규격, 사양, 중량 등의 특성에 최적화되도록 흡음장치를 구축할 수 있다.
제1 흡음판(151) 및 제2 흡음판(152) 중 적어도 어느 하나는 탄성을 가진 재질로 구비될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에서는 상기 제1 흡음판(151) 및 상기 제2 흡음판(152)은 니트릴부타디엔 고무(nitrile-butadiene rubber), 코르크(Cork) 및 합성고무(synthetic rubber) 중에서 적어도 어느 하나를 포함하는 재질로 될 수 있다.
이때, 상기 제1 흡음판(151) 및 상기 제2 흡음판(152)은 서로 동일한 재질로 될 수도 있고, 서로 다른 재질로 될 수도 있다.
한편, 도 2에서 보이듯, 본 발명의 또 다른 일 실시 예에서 상기 흡음장치는상기 보강부재 사이사이에 존재하도록 상기 외함(110)의 내부공간에 구비될 수 있다.
보다 상세하게, 제1 흡음판(151) 및 제2 흡음판(152)의 X축 방향으로의 양측 단부는 제1 보강부재(121) 및 제2 보강부재(122)와 Y축 방향으로 동일선상에 존재할 수 있다. 이는 제2 보강부재(122)와 제3 보강부재(123)의 경우에도 동일하게 적용될 수 있는 사항이다.
이러한 경우 틈새(C)도 제1,2,3 보강부재(121,122,123)와 Y축 방향으로 동일선상에 존재하게 된다.
그러면 결합부재(153)의 단부는 제1,2,3 보강부재(121,122,123)의 내부에 존재하게 되는데 이는, 변압기의 심미적 기능을 향상시키는 것에 기여할 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 일 실시 예에서 상기 제1 흡음판(151) 및 상기 제2 흡음판(152)은 상기 외함(110)의 길이 방향 및 높이 방향 중 적어도 어느 하나의 방향으로 분할될 수 있는데, 외함(110)의 길이 방향 즉, X축 방향으로 분할된 경우는 이미 설명하였고, 도 3에는 외함(110)의 높이 방향 즉, Z축 방향으로 분할된 경우가 도시되어 있다.
상기 제1 흡음판(151) 및 상기 제2 흡음판(152)은 보강부재(120)의 길이방향을 따라 외함(110)의 내면 및 차폐판 사이에 설치될 수 있다.
이때, 상기 제1 흡음판(151) 및 상기 제2 흡음판(152)이 외함(110)의 길이 방향 및 높이 방향으로 분리될 수도 있음은 물론이다.
한편, 도 4에는 변압기 음압(Sound pressure, dBA)과 주파수(Frequency, Hz)가 도시되어 있다.
통상의 변압기의 주파수(No panel installed, A)를 본 발명의 일 실시 예에 따른 흡음장치를 구비하는 변압기의 주파수(Panel installed, B)와 비교하면 본 발명의 일 실시 예에 따른 흡음장치를 구비하는 변압기(B)가 넓은 주파수 대역에서 상대적으로 균일하면서도 낮은 음압을 나타냄을 알 수 있다.
반면, 통상의 변압기의 주파수(A)는 넓은 주파수 대역에서 본 발명의 일 실시 예에 따른 흡음장치를 구비하는 변압기(B)보다 높은 음압을 나타냄과 동시에 특정 주파수 대역에서 월등한 음압의 증가 양상을 보임을 알 수 있다.
이를 통해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 흡음장치를 구비하는 변압기의 흡음 기능이 향상된 것과, 본 발명의 일 실시 예에 따른 흡음장치를 구비하는 변압기에서 발생하는 소음이 저감된 것을 알 수 있다.
이상에서 설명한 사항은 본 발명의 일 실시 예에 관하여 설명한 것이며, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것이 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
101 : 내부공간 110 : 외함
120 : 보강부재 140 : 차폐판
150 : 흡음장치

Claims (9)

  1. 외함;
    상기 외함의 외부에 구비된 복수개의 보강부재;
    상기 외함의 내부에 구비된 권선부 및 철심부;
    상기 외함의 내부에 구비된 절연유체;
    상기 외함의 내부에 구비되어 누설 자속을 완화하는 차폐판; 및
    상기 외함과 상기 차폐판 사이에 구비되어 소음을 저감하는 흡음장치
    를 포함하고,
    상기 흡음장치는, 보강부재들 사이사이에 존재하도록 상기 외함의 내부에 구비되며,
    상기 흡음장치는,
    상기 외함에 접촉하는 제1 흡음판;
    상기 제1 흡음판에 적층되어 상기 차폐판에 접촉하는 제2 흡음판; 및
    상기 제1 흡음판과 상기 제2 흡음판을 상기 외함 또는 상기 차폐판에 고정하는 결합부재
    를 포함하고,
    상기 제1 흡음판 및 상기 제2 흡음판은, 이웃하는 다른 제1 흡음판 및 제2 흡음판과의 사이에 틈새가 존재하도록 상기 외함의 길이방향으로 분할되며,
    상기 틈새는 상기 보강부재와 정렬되고, 상기 결합부재의 단부는 상기 보강부재의 내부에 위치하는 변압기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 흡음판 및 상기 제2 흡음판 중 적어도 어느 하나는 탄성을 가진 재질로 구비된 것을 특징으로 하는 흡음장치를 구비하는 변압기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 흡음판 및 상기 제2 흡음판은, 니트릴부타디엔 고무(nitrile-butadiene rubber), 코르크(Cork) 및 합성고무(synthetic rubber) 중, 적어도 어느 하나를 포함하는 재질로 된 것을 특징으로 하는 흡음장치를 구비하는 변압기.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 흡음판 및 상기 제2 흡음판은, 이웃하는 또 다른 제1 흡음판 및 제2 흡음판과의 사이에 틈새가 존재하도록 상기 외함의 높이방향으로 분할된 것을 특징으로 하는 흡음장치를 구비하는 변압기.
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