KR102497141B1 - 변압기용 외함 - Google Patents

Abstract

본 발명은 변압기용 외함에 대한 것으로, 내부에 변압기를 수용하는 변압기용 외함에 있어서, 상기 외함은, 하부의 적어도 일측에 외기가 유입되는 흡기구가 관통 형성되고, 상부의 적어도 일측에 상기 변압기의 방열로 가열된 내부 공기가 배기되는 배기구가 관통 형성되며, 상기 외함의 내면 일부 또는 전체에는 방음부재가 부착될 수 있다.
본 발명에 따르면, 외함 외부로 전달되는 소음을 최소화할 수 있어 변압기의 소음 저감 효과가 있다. 또한, 외함의 방열 구조를 개선하여 변압기의 방열 효율이 향상되는 효과가 있다.

Description

변압기용 외함{Out-shell for transformer}

본 발명은 소음 저감 구조 및 냉각 구조를 구비한 변압기용 외함에 관한 것이다.

일반적으로 몰드 변압기는 권선을 에폭시 수지로 감싸는 고체 절연방식의 변압기로서, 에폭시 수지에 실리카 등의 무기질 충진제를 배합하거나 유리섬유 등의 기본재가 함유되어 환경오염을 방지할 수 있는 장점이 있다. 또한, 나염성 및 자기 소화성을 가져 화재 발생의 위험을 최소화 할 수 있는 장점이 있어 건물 지하나 지하철, 지하상가 등에 널리 사용된다. 특히 경화 시 가스발생이 없고 반응수축이 적어 기계적으로 안정적이고, 내약품성, 내수성 내열성이 우수하여 장기간 방치하여도 변압기의 손상이 적다. 또한, 권선을 고진공에서 몰딩하므로 전자기계력 및 외부기계력 및 이상 진동 등에도 강한 내성을 가진다. 따라서 안정적인 전압공급이 필요한 부분, 예를 들어 공공건물이나 지하철, 병원등에 사용되기 적합하다.

도 1은 종래의 몰드 변압기의 정면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 몰드 변압기(1)는 저압 코일과 고압 코일이 철심(1a)에 권선된 코일 조립체(2)와, 코일 조립체(2)의 상하부로 노출된 철심(1a)을 가압해 눌러주는 상부 프레임(3) 및 하부 프레임(4)으로 구성된다. 철심()은 상부 프레임(3)과 하부 프레임(4)에 의해 고정되며, 하부 프레임(4)의 배면에서 설치되는 베이스(5)에 의해 지지된다. 또한, 몰드 변압기(1)는 코일 조립체(2)에 구비된 1차 단자(7)와, 상부 프레임(3)에 구비된 2차 단자(6)를 구비한다. 1차 단자(7)와 코일 조립체(2)는 상간 리드(9)에 의해 연결되며, 코일 조립체(2)의 표면에 탭전압의 변경이 이루어지도록 하는 탭절환부(8)가 구비된다.

전술한 구조의 몰드 변압기에서 발생하는 대부분의 소음은 철심(규소 강판)에서 발생하며, 이는 자왜진동 현상 (강자성체를 자화할 때 그 자성체에 탄성적 변형이 생기는 현상)이 원인이다. 또한, 몰드 변압기의 냉각을 위한 냉각 팬의 운전에 따른 소음이나 기타 구조물의 공진에 의한 소음이 발생하기도 한다.

그런데 이러한 종래의 몰드 변압기는 실외나 현장에 설치되므로 소음이 주변으로 그대로 전달되는 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 외함을 설치해 몰드 변압기를 수용하기도 하나, 냉각에 악영향을 끼치는 문제가 있다.

본 발명은 변압기의 소음을 감소할 수 있는 변압기용 외함을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 변압기의 냉각 효율을 개선한 변압기용 외함을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 변압기용 외함에 대한 것으로, 내부에 변압기를 수용하는 변압기용 외함에 있어서, 상기 외함은, 하부의 적어도 일측에 외기가 유입되는 흡기구가 관통 형성되고, 상부의 적어도 일측에 상기 변압기의 방열로 가열된 내부 공기가 배기되는 배기구가 관통 형성되며, 상기 외함의 내면 일부 또는 전체에는 방음부재가 부착될 수 있다.

상기 방음부재는 상기 흡기구와 배기구가 형성된 영역 이외의 상기 외함 내면에 부착되거나, 상기 외함의 내면 전체에 부착되되 상기 흡기구와 배기구의 형상에 대응하는 형상으로 홀이 관통 형성된다.

상기 흡기구는 상기 외함의 하면 또는 서로 마주보는 각 측면의 하부에 형성된다.

상기 배기구는 상기 외함의 상면 또는 서로 마주보는 각 측면의 상부에 형성된다.

상기 외함의 내부에 설치되되 상기 배기구를 커버하며, 상호 이격된 복수의 판재인 덕트 패널을 구비한 덕트를 더 포함할 수 있다.

상기 덕트는 상기 외함 내부의 공기가 유입되는 방향의 일면과 배기되는 방향의 타면이 개구되고, 상기 덕트 패널은 상기 공기가 유입되는 방향에서 배기되는 방향 쪽으로 적어도 1회 절곡된 형상이다.

상기 덕트 패널은 복수의 홀이 형성된 타공판 또는 다공성 표면의 흡음재를 부착한 판재인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 외함 외부로 전달되는 소음을 최소화할 수 있어 변압기의 소음 저감 효과가 있다. 또한, 외함의 방열 구조를 개선하여 변압기의 방열 효율이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 종래의 몰드 변압기의 정면도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 변압기용 외함을 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 변압기용 외함과 변압기의 설치 상태를 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3에 따른 몰드 변압기용 외함을 도시한 사시도,
도 5 내지 8은 도 3에 따른 몰드 변압기용 외함의 다양한 실시 예를 도시한 모식도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 몰드 변압기용 외함에 덕트가 설치된 상태를 도시한 사시도이다.
도 10은 도 9에 따른 덕트를 확대 도시한 사시도,
도 11은 도 9에 따른 덕트에 구비된 덕트 패널을 도시한 사시도,
도 12는 도 11에 따른 덕트 패널의 다른 예를 도시한 사시도,
도 13은 본 발명의 덕트 패널에 적용할 수 있는 흡음재의 일 예를 도시한 도면이다.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 변압기용 외함을 도시한 사시도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 변압기용 외함(100')은 본체(100-1)와, 개폐 가능하게 본체(100-1)에 결합되는 상부 커버(100-2)와, 본체(100-1)를 설치면에 고정하는 설치부(100-3)를 포함할 수 있다.

본체(100-1)와 상부 커버(100-2)가 개폐 가능하게 결합되므로, 외함(100')은 반 밀폐 형태이다. 외함(100')의 내부에는 방음부재(미도시)가 부착될 수 있다(방음부재에 대해서는 후술할 실시 예에서 상세히 설명하기로 한다).

외함(100')은 반 밀폐형 구조일 수도 있고, 이하에서 설명하는 바와 같이 개폐가 불가능한 밀폐형 구조일 수도 있다. 소음 저감을 위해서는 밀폐형 구조가 좀더 유리하므로 이하에서는 밀폐형 외함을 본 발명의 주된 실시 예로 하여 설명하기로 한다(그러나 후술할 방음부재는 반 밀폐형 외함에도 동일하게 적용될 수 있다).

도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 변압기용 외함과 변압기의 설치 상태를 도시한 사시도이다. 도 4는 도 3에 따른 몰드 변압기용 외함을 도시한 사시도이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 변압기용 외함(100)은 내부에 변압기를 수용할 수 있다. 변압기는 예를 들어 몰드 변압기(30)일 수 있다.

몰드 변압기(30)는 철심(32)을 중심으로 코일이 권선된 코일 조립체(34)와, 철심(32)을 상하에서 지지하는 상부 프레임(31a) 및 하부 프레임(31b)을 포함할 수 있다.

철심(32)에서 발생되는 소음은 상부 프레임(31a) 및 하부 프레임(31b)을 통해 외함(100)에 전달될 수 있다. 외함(100)에 전달된 소음이 외함(100) 외부로 배출되므로 이를 방지하기 위한 구조가 필요하다.

외함(100)의 상측 및 하측에 복수의 관통홀로 구성된 환기구가 구비된다. 환기구의 일부는 케이블의 인출 및 입출의 통로 역할을 겸할 수 있다.

환기구는 흡기 및 배기를 위한 흡기구(110)와 배기구(130)로 구분될 수 있다. 외함(100)의 내부에는 방음부재(150)가 부착된다.

외함(100)은 몰드 변압기를 충분히 수용할 수 있을 정도의 수용 공간을 형성하며, 수용 공간 내에 몰드 변압기가 수납된다. 외함(100)은 육면체 형상을 가질 수 있으나, 구성품의 설치 구조에 따라 육면체 이상의 다면체 형상을 가질 수 있다. 외함(100)은 몰드 변압기의 수납을 위해 개폐 가능한 도어(미도시)를 구비할 수 있으며, 도어는 몰드 변압기의 수리 등의 이유로 개방될 때 이외에는 폐쇄 상태를 유지한다. 또한, 외함(100)의 내면 일부 또는 전부에는 방음부재(150)가 부착된다.

방음부재(150)는 소음을 흡수하거나 반사할 수 있는 재질로 만들어지며, 폼보드, 글라스울, 차음석고보드, 타공판넬 등의 차음 또는 흡음이 가능한 여러 재질 중 외함(300)에 부착하기 용이한 재질로 선택하여 적용할 수 있다. 외함(100)에 방음부재(150)를 부착하면 몰드 변압기에서 발생되는 소음을 저감하는 효과가 있다.

방음부재(150)는 흡기구(110)와 배기구(130)가 형성된 부분을 제외한 나머지 부분에 모두 부착될 수 있다(이하에서 설명하는 외함의 다양한 실시 예들에서 별도로 언급하지 않더라도 외함 내부에는 방음부재가 부착된다). 특히, 방음부재(150)는 철심(32)에서 발생되는 소음의 차단을 위해 철심(32)의 상부 및 하부에 대응하는 위치(즉, 상부 프레임 및 하부 프레임)에 대응하는 외함(100)의 부위에 부착될 수 있다. 또한, 방음부재(150)는 외함(100)의 하면에도 부착될 수 있으며, 특히 하면에 부착 시 부착을 위한 공간 확보가 필요하다. 이를 위해, 하부 프레임(31b)과 외함(100)의 하면 사이에 방음부재(150)의 부착을 위한 공간을 구비하도록 하부 프레임(31b))의 폭을 변경할 수 있다.

외함(100)에 방음부재(150)가 구비되면 몰드 변압기에서 발생되는 소음이 외함(100)의 외부로 배출되는 것을 최소화할 수 있어 소음 방지에는 도움이 되나, 몰드 방열기의 방열 효과는 떨어지게 된다. 따라서 다양한 냉각 구조를 구비함으로써 외함(100)의 방열 효과를 향상시키는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 자연대류를 이용한 자냉식 또는 팬을 설치하여 강제대류를 이용한 풍냉식으로 외함(100) 내부를 냉각한다.

도 5 내지 8은 도 3에 따른 몰드 변압기용 외함의 다양한 실시 예를 도시한 모식도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 외함(100a)은 하면에 흡기구(110a)가 구비되고, 측면 일측에 배기구(130a)가 구비될 수 있다.

몰드 변압기(30)는 전류의 인가 시 코일 조립체(34)와 철심(32)에서의 손실로 인해 열이 발생한다. 코일 조립체(34)와 철심(32)의 발열로 가열된 외함(100a) 내부의 공기는 외함(100a) 내부에서 상승하게 되므로 외함(100a)의 하부쪽 공기 밀도가 낮아진다.

따라서 외함(100a)의 외부 공기가 흡기구(11a0)를 통해 외함(100a)으로 유입되며, 가열된 공기는 외함(100a) 상측의 배기구(130a)를 통해 외함(100a) 외부로 빠져나가게 된다. 즉, 외함(100a) 내부 공기보다 상대적으로 차가운 외부 공기가 흡기구(110a)를 통해 밀려 들어오면서 몰드 변압기(30)를 냉각시키고, 가열된 공기는 배기구(130a)를 통해 배출되어 몰드 변압기(30)가 냉각되는 구조이다(자연대류).

또는, 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 외함(100b)은 하면에 흡기구(110b)가 구비되고, 상부 양측에 배기구(130b)가 구비될 수 있다.

도 5 및 도 6의 실시 예에서, 도면에 도시하지는 않았으나 흡기구(110, 110a) 쪽에 송풍팬을 구비하여 외함(100, 100a) 내부 공기가 하측에서 상측으로 순환시킬 수 있다. 송풍팬에 의해 공기가 순환되는 강제대류 방식은 자연대류 방식에 비해 방열 효율이 좀더 높은 장점이 있다.

또는, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 외함(100c)은 하부 양측에 흡기구(110c)가 구비되고 상부 양측에 배기구(130c)가 구비되거나, 도 6에 도시된 바와 같이, 하부 양측에 흡기구(110d)가 구비되고 상면에 배기구(130d)가 구비될 수 있다.

도 7 및 도 8의 실시 예에서, 도면에 도시하지는 않았으나 흡기구(110c, 110d) 쪽에 송풍팬을 구비하여 외함(100c, 100d) 내부 공기가 하측에서 상측으로 순환시킬 수 있다.

전술한 실시 예에서 방음부재(150)는 흡기구(110~110d)와 배기구(130~130d)가 형성된 부분에는 부착되지 않을 수 있다. 또는, 방음부재(150)에 흡기구(110~110d) 및 배기구(130~130d)에 대응하는 형상의 홀을 가공해 부착하여 방음 효과를 주면서도 흡기구(110~110d) 및 배기구(130~130d)를 통한 공기는 순환되도록 할 수 있다.

한편, 흡기구 및 배기구를 통해서 외함의 외부로 전달되는 소음의 저감을 위해 추가적인 소음 방지 구조를 구비할 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 몰드 변압기 외함에 덕트가 설치된 상태를 도시한 사시도, 도 10은 도 9에 따른 덕트를 확대 도시한 사시도이다. 도 11은 도 9에 따른 덕트의 내부 구조를 도시한 사시도, 도 12는 도 11에 따른 덕트 내부의 세부 형상을 도시한 사시도이다(편의상 도 9 내지 도 12에 도시되지 않은 구성은 도 3 및 도 4의 참조번호를 인용하여 설명하기로 한다).

도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 외함(100)은 배기구(130) 쪽에 소음 저감을 위한 덕트(170)가 설치될 수 있다.

흡기구(110) 쪽은 외부 공기가 유입되는 쪽이므로, 소음의 전달 역시 공기의 유동 방향에 영향을 받게 된다. 따라서 흡기구(110)보다 배기구(130)를 통해 소음이 외함(100)의 외부로 전달되기 쉽다. 이렇게 외부로 전달되는 소음을 최소하하기 위해 외함(100)의 내측 배기구(130)를 커버할 수 있게 덕트(170)가 설치된다.

덕트(170)는 배기구(130)가 형성된 영역의 크기에 대응하는 크기로 형성되며, 대략 직육면체 형상을 갖는다. 덕트(170)는 외함(100)의 내부 공기 및 소리가 덕트(170)를 통과한 후 배기구(130)를 거쳐 외함(100)의 외부로 배출되도록 일종의 유로를 형성하는 역할을 한다. 따라서 덕트(170)는 육면체 형상 중 외함(100)의 내부 쪽 일면으로 공기가 유입되고, 대향되는 타면 쪽으로 공기가 배출되도록 양면이 개구된 형상인 것이 바람직하다. 외함(100) 내부의 가열된 공기는 덕트(170)의 일면 쪽에서 타면 쪽으로 유동하며, 이 방향이 외함(100)의 내부에서 외부를 향하는 배기 방향이다.

도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 덕트(170)에는 복수의 덕트 패널(172)이 구비되며, 덕트 패널(172)의 배치에 의해 유로가 형성된다.

덕트 패널(172)은 길이 방향을 따라 상향 절곡한 판재(plate)로, 복수 개의 덕트 패널(172)을 등간격으로 상호 이격되도록 배치함으로써 덕트 패널(172)의 사이로 공기가 통과하는 유로를 형성한다. 덕트 패널(172)은 역'V'자 형상으로 1회 절곡된 형태를 갖는다. 또는 덕트 패널(172)은 판재를 'V'자나 'U'자 등으로 복수 회 절곡한 형태일 수도 있다. 덕트 패널(172)은 소음의 저감을 위해 공기와 소리가 부딪힐 수 있도록 판재를 꺾은 형상을 갖는다.

덕트 패널(172)은 덕트(170)로 공기가 유입되는 쪽에서 덕트(170)의 내부를 향해 상향 경사진 후 적어도 1회 절곡되어 덕트(170)에서 공기가 빠져나가는 쪽으로 하향 경사지는 형상이다. 즉, 덕트 패널(172)은 역'V'자 형상의 꼭지점이 덕트(170)의 상측을 향하게 배치된다. 따라서 외함(100) 내부의 공기가 덕트 패널(172)을 타고 넘어가면서 절곡된 부분이나 덕트(170)의 내측에 부딪히면서 흡음 및 소음 감소 효과를 가져온다.

또한, 덕트 패널(172)은 소음 저감을 위해 고무 등의 재질로 만들어질 수 있으며, 고무 이외에도 소리를 흡수할 수 있는 여러 재질을 이용해 만들어질 수 있다.

덕트 패널(172)은 전술한 바와 같은 판재를 절곡한 형태일 수도 있고, 도면에 도시하지는 않았으나, 판재가 절곡된 형태가 아닌 복수의 판재가 서로 이격되고 엇갈리게 배치되어 지그재그 형태의 유로를 형성하는 형태의 덕트 패널을 구비할 수도 있다. 즉, 덕트 패널을 절곡하거나 덕트에 지그재그 형태의 유로를 형성함으로써 소음의 배출을 감소시킬 수 있다.

또한, 덕트 패널(172)은 소음 감소 효과를 높이기 위해 도 10에 도시된 바와 같이 판재를 타공해 복수의 홀을 형성한 타공판 형태를 가질 수도 있다. 또는, 타공판 형태의 판재에 흡음재를 부착할 수도 있고, 별도의 타공판 없이 흡음이 용이한 발포재를 적용할 수도 있다. 또는, 덕트 패널(172)은 타공되지 않은 형태의 패널에 흡음재를 부착하는 형태로 구현될 수도 있다.

도 13은 본 발명의 덕트 패널에 적용할 수 있는 흡음재의 일 예를 도시한 도면이다.

도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 덕트 패널에 적용되는 흡음재는 표면이 다공성인 재질일 수 있다. 흡음 기능이 있는 소재를 흡음재로 사용하거나, 다공성의 재질을 흡음재로 적용해 흡음 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 덕트는 몰드 변압기의 발열로 가열된 공기가 배기되는 부분이므로 가열된 공기의 온도에 의해 변형되지 않을 정도의 내열성을 갖는 것이 바람직하다. 덕트가 적절한 내열성을 갖지 못하면 열에 의해 변형되어 공기가 배기되는 유로의 일부가 변형되어 배기 흐름이 나빠질 수 있기 때문이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 외함 외부로 전달되는 소음을 최소화할 수 있어 몰드 변압기의 소음 저감 효과가 있다. 또한, 본 발명은 외함의 방열 구조를 개선하여 몰드 변압기의 방열 효율이 향상되는 효과가 있다.

전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

30: 몰드 변압기 32: 철심
34: 코일 조립체 100: 외함
110: 흡기구 130: 배기구
150: 방음부재 170: 덕트
172: 덕트 패널

Claims (7)

1. 내부에 변압기를 수용하는 변압기용 외함에 있어서,
   상기 외함은,
   하부의 적어도 일측에 외기가 유입되는 흡기구가 관통 형성되고,
   상부의 적어도 일측에 상기 변압기의 방열로 가열된 내부 공기가 배기되는 배기구가 관통 형성되며,
   상기 외함의 내면 일부 또는 전체에는 방음부재가 부착되고,
   상기 외함의 내부에 설치되되 상기 배기구를 커버하며, 상호 이격된 복수의 판재인 덕트 패널을 구비한 덕트를 포함하며,
   상기 덕트는 상기 외함 내부의 공기가 유입되는 방향의 일면과 배기되는 방향의 타면이 개구되고, 상기 덕트 패널은 상기 공기가 유입되는 방향에서 배기되는 방향 쪽으로 적어도 1회 절곡된 형상인 변압기용 외함.
2. 제1항에 있어서,
   상기 방음부재는 상기 흡기구와 배기구가 형성된 영역 이외의 상기 외함 내면에 부착되거나, 상기 외함의 내면 전체에 부착되되 상기 흡기구와 배기구의 형상에 대응하는 형상으로 홀이 관통 형성되는 변압기용 외함.
3. 제2항에 있어서,
   상기 흡기구는 상기 외함의 하면 또는 서로 마주보는 각 측면의 하부에 형성된 변압기용 외함.
4. 제3항에 있어서,
   상기 배기구는 상기 외함의 상면 또는 서로 마주보는 각 측면의 상부에 형성된 변압기용 외함.
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 덕트 패널은 복수의 홀이 형성된 타공판 또는 다공성 표면의 흡음재를 부착한 판재인 변압기용 외함.

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